автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Исследование и разработка метода радиоакустических измерений движения слабых приповерхностных течений

кандидата технических наук
Крылов, Андрей Альбертович
город
Санкт-Петербург
год
2006
специальность ВАК РФ
05.13.01
Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Исследование и разработка метода радиоакустических измерений движения слабых приповерхностных течений»

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка метода радиоакустических измерений движения слабых приповерхностных течений"

(Ш

На правахрукописи

КРЫЛОВ . Андрей Альбертович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАДИОАКУСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ДВИЖЕНИЯ СЛАБЫХ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕЧЕНИЙ

Специальность 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2006

Работа выполнена в Санкт-Петербурге ком государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А1 Бонч-Бруевича.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ■-„ Дегтярев Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Смирнов Юрий Михайлович

кандидат технических наук, доцент Коврегнн Валерий Николаевич

Ведущая организация: ОАО «Авангард»

Защита состоится » г. в "Г7 часов на заседании

диссертационного совета K219.004.01 при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М-А. Бонч-Бруевича поадресу: 191065, Санкт-Петербург наб.р. Мойки, 61.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке- Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. МА. Бонч-Бруевича. .

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан Н&Л&ъЛ/ 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного сове' кандидат технических наук, доцент

В.Х. Харитонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изучение и учет водных ресурсов - важнейшая государственная задача. Быстрое развитие компьютерной и связной техники открывает возможности создания геоинформационных систем, учитывающих состояние природных ресурсов, в том числе и водоемов - рек, озер, морей и океанов. Для наполнения геоинформационных систем информацией в нашем быстроменяющемся мире необходимо постоянно проводить контроль (мониторинг) за движением водных массивов с любой скоростью движения. Постоянное перемещение водных массивов даже с малой скоростью оказывает сильное влияние на изменение климата н экологии. Однако эффективных недорогих средств, измеряющих слабые течения с необходимой точностью и мобильностью, нет. Требуется поиск методов и создание недорогой аппаратуры, способной точно измерять малые скорости течений водоемов. Такие задачи определены в программе гидрофизических исследований Российской Академии Наук. Решение поставленной в данной диссертационной работе научно-технической задачи измерения слабых приповерхностных течений в водоемах весьма актуально.

Цель н задачи исследований. Целью диссертационной работы является исследование и разработка метода измерения скорости слабых приповерхностных течений с использованием акустических и радиотехнических средств.

Методы исследования. В диссертационной работе проводится анализ существующих методов и систем измерения скоростей динамических объектов применительно к поставленной задаче. Исследуются условия и скорости распространения акустических и радио волн в атмосфере над водной и земной поверхностях. Для решения задачи измерения скорости перемещения приповерхностных водных массивов используются: акустика, радиоэлектроника, математическая статистика, теория вероятностей, аналитическая геометрия. Имитационное компьютерное моделирование, лабораторный и натурный эксперименты проверяют предложенные теоретические положения.

Научная новизна. В процессе решения поставленных задач получены следующие новые научные результаты:

- Проведен анализ существующих методов позиционирования динамических объектов в пространстве и их возможностей для измерения малых скоростей движения динамических объектов на различных расстояниях;

- предложен метод измерения скорости слабых приповерхностных течений водных массивов с использованием дрейфующих буев;

- разработана модель системы измерения малых скоростей движения объектов на базе акустических и радиотехнических средств с учетом погрешностей измерений;

- разработана методика проведения измерений скоростей движения дрейфующего буя;

- проведен анализ результатов лабораторного и натурного экспериментов;

- разработаны предложения по дальнейшему развитию полученных теоретических и экспериментальных результатов.

Практическая ценность работы. Предложенный радиоакустический метод динамических измерений скорости приповерхностных течений с помощью дрейфующих буев и разработанная модель измерений позволили перейти к созданию макета технического комплекса. Разработанные требования к измерительному комплексу и предложенная методика проведения измерений позволили провести эксперименты, подтверждающие теоретические положения и практическую ценность данной диссертационной работы.

Практическая ценность работы подтверждена использованием результатов исследований в НИР института озероведения РАН, а разработанные вычислительные программы расчетов и визуализации были использованы в учебном процессе кафедры инженерной машинной графики Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.Л. Бонч-Бруевича, что подтверждено актами о внедрении.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций: № 54, 2002 г., № 55, 2003 г.,№ 56, 2004 г.,№ 57, 2005 г., на международных конференциях «Неразрушающие методы и компьютерное моделирование в науке и технике» (Санкт-Петербург): № б, КЭТС5-2002 и № 9, N014:5-2005; на заседании секции дома ученых им. М. Горького (РАН) «Начертательной геометрии, графики и автоматизации проектирования» в мае и октябре 2005 года, на заседании кафедры Инженерной машинной графики Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций, май, 2006; на заседании Ученого совета ОАО «Авангард», октябрь, 2006.

Основные положения, выносимые на защиту:

- метод измерения скорости слабых приповерхностных течений водных массивов с использованием дрейфующих буев;

- модель системы измерения малых скоростей движения объектов на базе акустических и радиотехнических средств;

- методика проведения измерений скоростей движения дрейфующего буя;

- анализ экспериментальных данных, полученных при проведении лабораторного и натурного эксперимента на озере «Красное» (Ленобласть);

- дальнейшие пути развития полученных теоретических и практических результатов.

Личный вклад автора. Основные научные положения, теоретические выводы и рекомендации, анализ результатов поставленных экспериментов, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоятельно. Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научные работы. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 88 наименований, и приложения. Работа изложена на 141 странице, содержит 23 рисунка, объем приложений составляет 20 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении проводится обоснование актуальности решения задачи измерения слабых приповерхностных течений водоемов: рек, озер, морей и океанов. Технический прогресс, неразумное использование природных ресурсов приводит к экологическим изменениям и природным катастрофам. Создание геоинформационных систем направлено на определенный контроль за текущими изменениями в природе и выработке предсказаний о возможных изменениях. Водные ресурсы - одно из главных государственных богатств и контроль за его состоянием - одна из важнейших государственных задач. Водные просторы страны - реки озера, моря и океаны - требуют к себе постоянного внимания. Много видных ученых посвятили свои исследования изучению мирового океана, морей, озер, рек, например, Ильичев В.И., Аку-личев В.А., Науменко М.А., Моргунов Ю.Н., Шевченко Г.В., Лесненко В.К., Ильина JI.JI., Лойко Е.А., Гаврилов С.Ф. Геоинформационные системы, обязанные осуществлять постоянниЙ мониторинг контроля состояния водных ресурсов не справляются со своей задачей из-за отсутствия достаточного количества точных мобильных приборов контроля движения водных масс. Как ни странно, но точно измерять медленные приповерхностные течения оказалось сложной задачей и потребовало поиска новых методов измерений с учетом экономических возможностей и ресурсов. Исследования данной работы выполнялись по программе гидрофизических исследований РАН в Санкт-Петербургской лаборатории Тихоокеанского океанологического института им. В.И Ильичева. В работе была поставлена и решена задача исследования методов измерений, разработан и экспериментально проверен радиоакустический метод, дающий точные измерения слабых приповерхностных течений с помощью дрейфующих буев.

В первой главе «Методы дистанционного измерения расстояний» рассматриваются основные методы локации для определения местоположения объектов: акустическая локация, радиолокация, оптическая локация, спутни-4

ковые системы. Все системы, построенные на этих методах, работают в разных частотных диапазонах и имеют определенные преимущества и недостатки при решении задач локации в различных природных условиях.

В таблице 1 показаны характеристики основных методов позиционирования объектов. Погрешности являются усредненными. Измерения осуществляются на небольшом удалении от водной и земной поверхностей.

Методы позиционирования объектов таблица 1

| Наименование метода |

Частота, длина волны Скорость распространения Условия распространения, измерения Помехи Погрешность измерения

| Акустический 1

20Гц -20кГц 340 м/с в воздухе, возможны измерения от 10 см до Зкм разговоры, производственные шумы, грозовые явления, ветер сантиметры

1400 м/с в воде, возможны измерения от 10 м до 100 км подводные шумы метры

[ Радиолокационный |

8 см—1 мм 300 000 км/с в атмосфере, в условиях прямой видимости, возможны измерения от 10 м, требуется позиционирование направления магнитные бури, грозовые помехи метры

1 Оптический 1

700-300 им 300 000 км/с в атмосфере, в условиях прямой видимости, возможны измерения от 10 м, требуется точное позиционирование направления дождь, снег, туман, пылевые бури, солнечные отражения, искусственные помехи сантиметры

| Спутниковый |

1,2-1,9 ГГц 300 000 км/с в космосе и атмосфере, в условиях прямой видимости одновременно не менее 4 спутников (OPS, ГЛОНАСС) космические явления: кометы, метеориты, астероиды; солнечные и магнитные бури, ионизация атмосферы, искусственные помехи метры

Анализируя возможности каждого из видов локаторов, различные режимы их работы (пассивные, с активным ответом, спутниковые), требования

решения задачи в различных условиях погоды, малых абсолютных погрешностей при измерениях на небольших расстояниях до измеряемого объекта, учитывая экономический фактор, можно сделать вывод, что ни один из существующих видов локаторов не решает в полной мере поставленной задачи измерения слабых приповерхностных течений водных массивов.

В данной работе предлагается метод, который использует для измерения скорости движения приповерхностных буев разницу в скоростях распространения в атмосфере акустических и радио волн. Этот метод решает поставленную задачу.

Во второй главе «Радиоакустический метод измерения слабых течений» предложен метод измерения скорости слабых приповерхностных течений водных массивов с использованием дрейфующих буев и разработана модель системы измерения малых скоростей движения объектов на базе акустических и радиотехнических средств.

Метод измерения скорости течений с помощью дрейфующих буев применяется в мировой практике для измерения океанских течений в научных целях. Обычно для этого используются специальные буи, в конструкции которых приняты меры, сводящие к минимуму торможения (проскальзывания) буя относительно среды. Скорость дрейфа буя в этом случае практически равна скорости течения.

В последнее время за рубежом созданы и используются для изучения океанских течений буи, которые могут длительное время дрейфовать на заданной глубине. В процессе дрейфа глубина изменяется по заранее заданной программе. Текущие координаты буя определяются с помощью спутниковой системы позиционирования, а результаты передаются в центр сбора информации с использованием спутниковой системы радиосвязи. Для этого буй эпизодически всплывает на поверхность, а затем вновь погружается. Такие буи очень дороги, измеряют усредненные скорости океанских течений на больших расстояниях и нерентабельны для небольших водоемов.

В России для различных целей применяют недорогие авиационные

буи одноразового использования РГБ-16. В данной работе предлагается на базе РГБ-16 создать буй многоразового использования для проведения измерений слабых приповерхностных течений в водоемах.

Схема позиционирования буя приведена на рис.1. Рассматриваются два варианта размещения станций измерений: наземная и судовая станции. Станции должны располагаться в зоне измерительной видимости буя. По многим причинам предпочтительна наземная станция, но при проведении измерений вдали от береговой линии (буй вне измерительной зоны видимости с берега) используются судовые станции, которые могут подойти к бую на близкое расстояние.

Алгоритм позиционирования буя следующий: определяются координаты измерительной станции; измеряется расстояние между маяками станции Маяк1-Маяк2; измеряются расстояния от маяков станции до буя; вычисляются координаты местоположения буя; данные фиксируются.

Для вычисления скорости перемещения буя необходимо через заданный промежуток времени вычислить снова координаты буя, определить расстояние между предыдущим и настоящим положением буя, и потом, разделив расстояние на заданный промежуток времени, получить скорость движения буя. Вектор движения буя нанести на карту.

Заданный промежуток времени определяется необходимой точностью нанесения на географические (морские) карты векторов приповерхностных течений.

Суть метода радиоакустического измерения расстояния (рис.2), заключается в посылке от измерительной станции акустического сигнала на акустический приемник буя. После приема акустического сигнала передатчик буя передает радиосигнал, который принимается измерительной станцией. Расстояние вычисляется путем умножения скорости акустического сигнала на промежуток времени между началом посылкой акустического сигнала и получением радио сигнала, при этом необходимо учитывать все возможные временные задержки и погрешности, возникающие при измерении.

Акустический приемник

Радио ^ передатчик МГц, ¥к=300 ООО км/с

Рис.2

При позиционировании буя оба маяка измерительной станции синхро* низируются по времени посылок сигналов и работают на разнесенных часто' тах, чтобы исключить взаимное влияние на измерение. 8

Акустический передатчик Га- 10 кГц, Ту*=340 м/с

Радио приемник

Управление

пуск

Вычислитель <1Л=ул х(Ы|)

Предложенный метод измерения скорости перемещения дрейфующего буя потребовал создания математической модели системы измерения малых скоростей движения объектов на базе акустических и радиотехнических средств с учетом возможных погрешностей измерений и расчетов.

Модель необходима для теоретических оценок погрешностей измерений, размещения аппаратуры и влияние ее местоположения на измерительной станции на качество измерения, внесение курсовых поправок при движении судна и оценке измерений при различных положениях судна по отношению к дрейфующему бую.

Для решения гидрофизических задач погрешность скорости движения дрейфующего буя Ув в диапазоне 0 — 20 см/с не должна превышать 1%, т.е. ув = ув ± ув/100, а именно, максимальная погрешность Дув может быть 0,2 см/с.

Модель строится в трехмерном пространстве, учитывает параметры, которые влияют на точность измерений ув скорости перемещения буя, вычисляемой по формуле ув = ¿в * и имеет обобщенный вид:

Ув ± (Дув ) = <)в ± (Д11вп{Дт1(х,у,2), ДуА(Д{А, ДрА), Д^ Д4„ Д(2, Д(э, М4, Д15), ДЙв12(Дт2(х,у,г), Дуа(Д1а, Др*). Д*о. Д*п Д^, Д^, Де* Д»5), дави(Дт1(х,у^), ДуА(Д1А, ДрА>, Аи, Д^, Д1и ДЬ, Д^), Мвп(Дт1(х,у,г), Дуа(Д*а, Дрл), Д^ Д1„ Д^, де3> Д!*, X tв± (Д1„, дг*), где

Ув - средняя скорость движения буя на вычисляемом участке перемещения; ¿Ув — погрешность измерения скорости перемещения буя; <1в— расстояние пройденное буем за заданный промежуток времени; 1В - заданный промежуток времени;

Д1В - погрешность синхронизации заданного промежутока времени;

погрешность начальной фазы колебания акустических волн; Дт|(х,у,г) — погрешность определения местоположения маяка1; Дш2(х,у,г) — погрешность определения местоположения маяка2;

¿dsn - погрешность измерения расстояния от маяка1 до буя в начальной точке движения;

AdBi2 - погрешность измерения расстояния от маяка2 до буя в начальной точке движения;

Лс1в21 - погрешность измерения расстояния от маяка1 до буя в конечной точке движения;

Adfl22 — погрешность измерения расстояния от маяка2 до буя в конечной точке движения;

ivA - погрешность измерения скорости распространения акустического сигнала в местах измерений;

Atx — погрешность измерения температуры атмосферы в местах измерений;

ДрА - погрешность измерения давления атмосферы в местах измерений;

¿to — погрешность времени задержки посылки акустического сигнала;

Ati - погрешность времени посылки акустического сигнала;

Д12 — погрешность времени приема акустического сигнала аппаратурой буя;

Д1з — погрешность времени задержки посылки радио сигнала;

At4 — погрешность времени фиксации приема радио сигнала;

Ats - погрешность времени вычислений.

Акустическая зона измерений, которая зависит от классического поглощения, от частоты звука, температуры, давления и влажности воздуха вычисляется по формуле

Z)A= -17,38 «„ДД+гО^Дг/Д,), где ат — коэффициент атмосферного поглощения; AR = (R2 - Д|) - расстояние между точками наблюдения.

Акустическая зона измерений разбивается на слои, в которых а„ имеет усредненное значение в вычисляемом слое и определяется по формулам а/ - anti]g[2f051g(#l000)+ 1 f 14х 1 О^Г -1,917]+ il(5)antiIg[1g^+8,43х Ю^Г- 2,756];

S = (10I0//),/Jant¡lg[lgB-U29+3,18x 10"2T]antilg[- 2,174х10"47г+1,75х10"673], где а/ - вслоезэтуханиевдБЛООм; Т— температура в градусах Цельсия; В - относительная влажность в процентах.

Л(3) определяется с помощью приведенных в таблице 2 значений. Зависимость т|(8) Таблица 2

5 0,00 0,25 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

Ч 0,00 0,316 0,700 0,840 0,930 0,975 0,996 1,000

5 1,10 1,20 1,30 1,50 1,70 2,0 2,3 2,5

Л 0,970 0,900 0,840 0,750 0,670 0,570 0,495 0,450

5 2,8 3,0 3,30 3,60 4,15 4,45 4,80 5,25

П 0,400 0,370 0,330 0,300 0,260 0,245 0,230 0,220

5 5,70 6,05 6,50 7,0 10,00

Л 0,210 0,205 0,200 0,200 0,200

Скорость звука на измеряемом участке определяется по формуле =( (Ср/Су) xWpf, где Ср и Су— теплоемкость среды при постоянном давлении и при постоянном объеме;

р,с— статическое атмосферное давление; р - плотность среды.

При нормальном атмосферном давлении у поверхности земли (веды) достаточно использовать зависимость скорости звука от температуры и при наличии ветра можно вычислить скорость звука по формуле УАм/с = 331 м/с + АхТ°С + fw * cosO, где

к = 0,6 м/(схТ);

Т°С - температура атмосферы в градусах Цельсия в районе измерений; Fw— скорость ветра м/с;

6 — угол между направлением ветра и направлением излучения акустического сигнала.

Угол между направлением измерения маяка и направлением ветра определяется для каждого маяка отдельно по формуле

С08в1 = ((*м1-*я) х (*М1-*Щ)+(>'М1-.Ы * (уш-ут))/ (<(*л/1 - хв)2 Цуш~ У в)2+

Пп М (*лл - )2 +(У ли - Ут )2)) где соз0| — градиент ветра на маяке!; хш, умь - координаты маяка! на земле (судне); хв, ув - координаты буя на воде;

хщ'Ут—координаты вектора ветра с началом в точке маяка1 и параллельного воде.

Модель позволяет построить всевозможные ситуации природных условий, размещать буи в любых положениях относительно установки наземных и судовых маяков, подбирать различные технические показатели измерительной аппаратуры и для определенных конкретных ситуаций выбирать техническую комплектацию с учетом ее стоимости.

Полученные в диссертационной работе результаты компьютерного моделирования дали возможность определить параметры технической системы, реализующей метод радиоакустических измерений местоположения дрейфующих буев, для постановки и проведения экспериментов.

В третьей главе «Разработка требований к техническому комплексу» рассматриваются требования к техническому комплексу проведения экспериментов измерений.

В состав комплекса в общем случае должны входить:

- дрейфующий радиобуй-РБ-Д на базе РГБ-1 б;

- аппаратура сбора и обработки информации - РПА;

- контрольно-проверочная аппаратура, предназначенная для подготовки буев и другой аппаратуры к работе, а так же для проверки характеристик буев - КПА.

Рассматриваются детальные требования к аппаратуре, определяющей расстояния, пройденные дрейфующим буем в течение заданного времени. 12

В четвертой главе «Экспериментальная проверка макета системы измерения слабых приповерхностных течений» дается описание макета технического комплекса для проведения экспериментальных проверок (рис.3), рассмотрены характеристики технических средств и влияние их на результаты эксперимента. Рассмотрены результаты лабораторного эксперимента и натурного эксперимента на озере «Красное» (Карельский перешеек). В лабораторных условиях в серии испытаний точность измерения была достигнута 3,5 см на удалении от 2 до 9 метров, в худшем случае ошибка составляла 34 см, чего не может обеспечить ни оптический, ни радиолокатор на таких расстояниях. Результаты одной из серий показаны в таблице 3.

Лабораторные измерения расстояний Таблица 3

Расстояние Ри, м 2,0 3,0 4,0 6,0 9,0

Время распространения, мс 6,1 9,1 12,0 18,0 27,0

Расстояние Ра, м 2,08 3,11 4,1 6,14 9,22

Ошибка АР, см 8 11 10 14 22

Погрешность % 4,0 3,6 2,5 2,3 2,4

Результаты эксперимента, проходившего на озере «Красное», 18 сентября 2005 года, при ветре 1-2 м/с, температуре воздуха 9 градусов Цельсия, расстоянии между излучателями 5 м.

Первое измерение - 12 часов Об минут, курс судна 90°, пеленг РБ-Д 75°, удаление РБ-Д от основного излучателя 33,4 м, удаление РБ-Д от дополнительного излучателя 32,5 м. Второе измерение - 12 часов 09 минут, курс судна 90°, пеленг РБ-Д 96,8°, удаление РБ-Д от основного излучателя 24,0 м, удаление РБ-Д от дополнительного излучателя 25,3 м. Время дрейфа — 180 с, скорость дрейфа —8,22 см/с, направление дрейфа — 235°. Результаты акустического и оптического измерений совпали.

Аппаратура проверялась на удалении от берега на 50, 70. 100 м и показала устойчивую связь приема-передачи, как радио сигналов, так и акустических сигналов.

Инструмент и приспособления дм работы сРБ-Д

Состав КИЛ

1. Осциллограф 6. Бинокль

2. Зарядное устройство 7. Компас

3. Мультаметр 8. Рулетка

4. Насос 9. Оптический измеритель

Рис. 3

В пятой главе представлена методика проведения дальнейших экспериментов, разработанная на основе опыта, полученного в ходе проведения э кспериментов. 14

Приложение содержит: Основные характеристики некоторых приемников системы спутниковой радионавигации; Описание автономного измерителя гидрологических параметров "ВЕКТОР-2", Текст программы, написанный на алгоритмическом языке С++ «Слежение и поиск дрейфующего буя в сложных условиях видимости с использованием спасательного бота и судна».

Заключение по результатам проведенных исследований

В ходе проведенных исследований и разработок получены следующие теоретические и практические результаты:

1. Проведен анализ существующих методов определения местоположения объектов в пространстве и их возможности для измерения малых скоростей приповерхностных течений водных массивов.

2. Предложен метод измерения скоростей и направлений слабых приповерхностных течений водных массивов с использованием дрейфующих буев.

3. Разработана математическая модель метода измерения слабых течений с применением способа радиоакустических измерений и оценки погрешностей измерений и расчетов.

4. Разработана методика проведения измерений малых скоростей движения дрейфующего буя,

5. Проведен анализ результатов лабораторного и натурного экспериментов.

6. Пути дальнейшего использования и развития полученных результатов:

6.1 Для создания практических систем широкого использования необходимо продолжить проведение экспериментов в различных погодных условиях, при сильных акустических и радиотехнических помехах, при отсутствии видимости, при сильном волнении, большой удаленности от берега, на различных водоемах, включая реки, крупные озера и моря;

6.2 Исследовать вопросы применения радиоакустических локаторов для системы причаливания судов, движения судов по узким фарватерам и поиска объектов на воде в сложных условиях видимости.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Andrey A. Krylov, Vladimir М. Degtyarev, "Classification of algebraic complex surfaces", Proceedings of SPffi Vol 5127 Sixth International Workshop on Nondestructive Testing and Computer Simulations in Science and Engineering, edited by Alexander I. Melker, (SPIE, BeUingham, WA, 2003) pp. 262-266

2. Крылов A.A. Радиоакустический дальномер для бортовых систем сверхближней навигации // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2004. № 169. С. 55-59.

3. Krylov А.А., Yuriev D.Yu., . Degtyarev V.M. "System of short-range navigation for the ships", Preprint and Program, Proceedings of SPAS Vol 9, pp. F12 - F15 (2005)

4. Крылов A.A., Гаврилов С.Ф., Дегтярев B.M. Измерение слабых приповерхностных течений с помощью радиоакустической системы Я Вычислительная техника, автоматика, радиоэлектроннка / СПбГТУ. СПб, 2006

Подписано к печати 23.10.2006г. Объем I печ. л. Тир. 80 экз.

Тип. СПбГУТ. 191186, С-Петербург, наб.р. Мойки 61

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Крылов, Андрей Альбертович

Введение

Глава 1 Методы дистанционного измерения расстояний

1.1 Методы эхолокации

1.2 Методы активного ответа

1.3 Спутниковые системы

1.4 Выводы

Глава 2 Радиоакустический метод измерения слабых течений

2.1. Радиоакустический способ измерения расстояний

2.2 Метод измерения слабых течений с помощью дрейфующих 33 буев и радиоакустического способа

2.3 Математическая модель метода измерения слабых течений 36 2.4. Компьютерное моделирование измерения расстояний и оценка погрешностей

2.5. Выводы

Глава 3 Разработка требований к техническому комплексу

3.1 Общие требования

3.2 Дрейфующий радиобуй

3.3 Стационарный радиобуй

3.4 Аппаратура сбора и обработки информации

3.5 Контрольно-проверочная аппаратура

3.6 Выводы

Глава 4 Экспериментальная проверка макета системы измерения слабых приповерхностных течений

4.1 Краткое описание макета КИТ-Д

4.1.1 Состав макета КИТ-Д

4.1.2 Принцип действия КИТ-Д

4.2 Макет дрейфующего радиобуя РБ-Д

4.2.1 Электронная аппаратура макета РБ-Д

4.2.2 Конструкция макета радиобуя РБ-Д

4.3 Бортовая аппаратура макета КИТ-Д

4.3.1 Бортовая аппаратура радиоакустического дальномера

4.3.2 Аппаратура системы спутниковой радионавигации

4.3.3 Устройства электропитания

4.4 Результаты экспериментальной проверки макета КИТ-Д

4.4.1 Цель и задачи экспериментальной проверки макета

4.4.2 Результаты проверки макета КИТ -Д в лабораторных условиях

4.4.3 Оценка точности измерения небольших расстояний с использованием радиоакустического дальномера

4.4.4 Результаты эксперимента на озере «Красное» 96 4.5 Выводы

Глава 5 Методика измерения скорости слабых приповерхностных течений 108 с помощью макета аппаратуры КИТ-Д

5.1 Условия проведения измерений

5.2 Техническое обеспечение

5.3 Требования к размещению аппаратуры

5.4 Порядок действий в ходе проведения измерений

5.5 Выводы 110 Заключение 111 Литература 113 Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное развитие технического прогресса, использование природных ресурсов в интересах людей приводит к экологическим изменениям и катастрофам в окружающей нас природе. Создание геоинформационных систем направлено на определенный контроль за текущими изменениями в природе и выработке предсказаний о возможных изменениях. Водные ресурсы одно из главных государственных богатств и контроль за его состоянием одна из важнейших государственных задач. Водные просторы страны - реки озера, моря и океаны, требуют к себе постоянного внимания. Вид рек, озер, количество воды в них, скорость их течений значительно изменяется в течение года. Эти изменения связаны, прежде всего, со сменой сезонов года, с таянием снега, засухами, дождями, - т.е. теми естественными факторами, которые определяют поступление в них питающих их вод. Много видных ученых посвятили свои исследования изучению мирового океана, морей, озер, рек. Академики В.И. Ильичев, В.А. Акуличев, ученые М.А. Науменко, Ю.Н. Моргунов, Г.В. Шевченко, В.К.Лесненко, JI.JI. Ильина, Е.А. Лойко и др. Геоинформационные системы, обязанные осуществлять постоянний мониторинг контроля состояния водных ресурсов не справляются со своей задачей из-за отсутствия достаточного количества точных мобильных приборов контроля движения водных масс. Как ни странно, но точно измерять медленные приповерхностные течения оказалось сложной задачей и потребовало поиска новых методов измерений с учетом экономических возможностей и ресурсов. В настоящее время такие измерения для рек и озер выполняются вручную, требуют много времени и не дают полной картины течений в реках и озерах. Исследования и разработки данной диссертации выполнялись в соответствии с программой гидрофизических исследований РАН в Санкт-Петербургской лаборатории Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева.

Постановка и решение задачи измерения слабых приповерхностных течений водоемов: рек, озер, морей и океанов несомненно актуальны.

В диссертации была поставлена и решена задача анализа методов измерений, разработан и экспериментально проверен радиоакустический метод, дающий измерения слабых приповерхностных течений с помощью дрейфующих буев с необходимой точностью.

В первой главе «Методы дистанционного измерения расстояний» рассматриваются основные методы локации для определения местоположения объектов. Выделены акустическая локация, радиолокация и оптическая локация, которые работают в разных частотных диапазонах и имеют определенные преимущества и недостатки при решении задач локации в различных природных условиях. Достаточно подробно рассмотрены спутниковые системы навигации: американская GPS (Navstar), российская ГЛОНАСС и создаваемая европейская Galileo их состояние и перспективы. Сделана оценка возможности их использования для рассматриваемой задачи.

Во второй главе «Радиоакустический метод измерения слабых течений» предложен радиоакустический метод измерения расстояний. Разработан метод измерений слабых течений (0-20 см/с) на базе дрейфующих буев. Предложена математическая модель метода измерений, сделана оценка точности метода и расчет погрешностей, возникающих при влиянии различных факторов в процессе измерений.

В третьей главе «Разработка требований к техническому комплексу» на основе полученных во второй главе теоретических результатов предложены требования к экспериментальному макету технического комплекса для проведения измерений.

В четвертой главе «Экспериментальная проверка макета системы измерения слабых приповерхностных течений» дается описание макета технического комплекса для проведения экспериментальных проверок предложенного метода, рассмотрены характеристики технических средств и влияние их на результаты эксперимента. Рассмотрены результаты проведенного лабораторного эксперимента (Санкт-Петербург) и натурного эксперимента (на озере

Красное», Карельский перешеек), на основе которых даны предложения о дальнейшем развитии исследований и работ.

В пятой главе «Методика измерения скорости слабых приповерхностных течений с помощью макета аппаратуры КИТ-Д» представлена методика проведения экспериментов с использованием радиоакустического метода, разработанная на основе полученного опыта в данной работе.

Введение 2006 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Крылов, Андрей Альбертович

Интенсивное развитие технического прогресса, использование природных ресурсов в интересах людей приводит к экологическим изменениям и катастрофам в окружающей нас природе. Создание геоинформационных систем направлено на определенный контроль за текущими изменениями в природе и выработке предсказаний о возможных изменениях. Водные ресурсы одно из главных государственных богатств и контроль за его состоянием одна из важнейших государственных задач. Водные просторы страны реки озера, моря и океаны, требуют к себе постоянного внимания. Вид рек, озер, количество воды в них, скорость их течений значительно изменяется в течение года. Эти изменения связаны, прежде всего, со сменой сезонов года, с таянием снега, засухами, дождями, т.е. теми естественными факторами, которые определяют поступление в них питающих их вод. Много видных ученых посвятили свои исследования изучению мирового океана, морей, озер, рек. Академики В,И. Ильичев, В,А, Акуличев, ученые М,А, Иауменко, Ю.Н, Моргунов, Г.В, Шевченко, В,К,Лесненко, Л,Л. Ильина, Е.А, Лойко и др. Геоинформационные системы, обязанные осуществлять постояннии мониторинг контроля состояния водных ресурсов не справляются со своей задачей из-за отсутствия достаточного количества точных мобильных приборов контроля движения водных масс. Как ни странно, но точно измерять медленные приповерхностные течения оказалось сложной задачей и потребовало поиска новых методов измерений с учетом экономических возможностей и ресурсов, В настоящее время такие измерения для рек и озер выполняются вручную, требуют много времени и не дают полной картины течений в реках и озерах. Исследования и разработки данной диссертации выполнялись в соответствии с программой гидрофизических исследований РАН в Санкт-Петербургской лаборатории Тихоокеанского океанологического института им, В.И. Ильичева. Постановка и решение задачи измерения слабых приповерхностных течений водоемов: рек, озер, морей и океанов несомненно актуальны.В диссертации была поставлена и решена задача анализа методов измерений, разработан и экспериментально проверен радиоакустический метод, дающий измерения слабых приповерхностных течений с помощью дрейфующих буев с необходимой точностью. В первой главе «Методы дистанционного измерения расстояний» рассматриваются основные методы локации для определения местоположения объектов. Выделены акустическая локация, радиолокация и оптическая локация, которые работают в разных частотных диапазонах и имеют определенные преимущества и недостатки при решении задач локации в различных природных условиях. Достаточно подробно рассмотрены спутниковые системы навигации: американская GPS (Navstar), российская ГЛОНАСС и создаваемая европейская Galileo их состояние и перспективы. Сделана оценка возможности их использования для рассматриваемой задачи. Во второй главе «Радиоакустический метод измерения слабых течений» предложен радиоакустический метод измерения расстояний. Разработан метод измерений слабых течений (0-20 см/с) на базе дрейфующих буев. Предложена математическая модель метода измерений, сделана оценка точности метода и расчет погрешностей, возникающих при влиянии различных факторов в процессе измерений. В третьей главе «Разработка требований к техническому комплексу» на основе полученных во второй главе теоретических результатов предложены требования к экспериментальному макету технического комплекса для проведения измерений. В четвертой главе «Экспериментальная проверка макета системы измерения слабых приповерхностных течений» дается описание макета технического комплекса для проведения экспериментальных проверок предложенного метода, рассмотрены характеристики технических средств и влияние их на результаты эксперимента. Рассмотрены результаты проведенного лабораторного эксперимента (Санкт-Петербург) и натурного эксперимента (на озере «Красное», Карельский перещеек), на основе которых даны предложения о дальнейшем развитии исследований и работ, В пятой главе «Методика измерения скорости слабых приповерхностных течений с помощью макета аппаратуры КИТ-Д» представлена методика проведения экспериментов с использовапием радиоакустического метода, разработанная на основе полученного опыта в данной работе, Заключение содержит основные результаты исследований и разработок и предложения по дальнейшему развитию данной работы. Приложение содержит: 1, Основные характеристики некоторых приемников системы спутниковой радионавигации; 2, Описание автономного измерителя гидрологических параметров "ВЕКТОР-2"; 3, Текст программы, написанный на алгоритмическом языке C++ «Слежение и поиск дрейфующего буя в сложных условиях видимости с использованием спасательного бота и судна».

Заключение диссертация на тему "Исследование и разработка метода радиоакустических измерений движения слабых приповерхностных течений"

5.5 Выводы

Методика содержит перечень всех необходимых действий для проведения эксперимента по измерению слабых приповерхностных течений с использованием технического комплекса КИТ-Д.

При ее разработке были учтены ошибки и неточности при выполнении действий в ходе эксперимента.

Система расчетов не приведена в данной методике, так как она не претерпела изменений и может быть использована при проведении дальнейших экспериментов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенных исследований и разработок получены следующие теоретические и практические результаты:

1. Проведен анализ существующих методов определения местоположения объектов в пространстве и их возможности для измерения малых скоростей приповерхностных течений водных массивов.

2. Предложен метод измерения скоростей и направлений слабых приповерхностных течений водных массивов с использованием дрейфующих буев.

3. Разработана математическая модель системы измерения слабых течений с применением способа радиоакустических измерений и оценки погрешностей измерений.

4. Разработана методика проведения измерений скоростей движения дрейфующего буя.

5. Проведены лабораторный и натурный эксперименты с анализом полученных результатов.

6. Пути дальнейшего использования и развития полученных результатов.

6.1 Предварительная проверка подтвердила работоспособность экспериментальной аппаратуры. Но проводилась проверка в лабораторных условиях и на небольшом озере. Ее нельзя считать достаточно полной. Чтобы вынести окончательное решение о пригодности КИТ-Д для практического использования в различных погодных условиях, при сильных акустических и радиотехнических помехах, при отсутствии видимости, при сильном волнении, большой удаленности от берега, на различных водоемах, включая реки, крупные озера, моря и океаны, необходимо продолжить проверку макета, начиная с Ладожского озера, в сложных условиях.

6.2 Разработать комплекс программ выполняющих построение на экране компьютера цифровых карт с указанием на ней положения наземных маяков, судна и дрейфующих буев.

6.3 Разработать методы и алгоритмы, обеспечивающие одновременную работу с несколькими дрейфующими буями, обработки поступающей от них информации, управление и контроль их работоспособности.

6.4 Использовать дрейфующие буи для дополнительных измерений в придонном слое скорости течения, температуры, гидростатического давления путем установки на буй опущенного вниз на тросах автономного измерителя гидрологических параметров "ВЕКТОР-2" (Приложение 2).

6.5 Исследовать вопросы применения радиоакустических локаторов для системы посадки вертолетов на палубу кораблей при любой видимости и качке.

6.6 Исследовать вопросы применения радиоакустических локаторов для системы причаливания судов, движения судов по узким фарватерам и поиска объектов на воде в сложных условиях видимости.

Библиография Крылов, Андрей Альбертович, диссертация по теме Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

1. Современное состояние, проблемы навигации и океанографии//четвертая Российская научно - техническая конференция, сборник докладов, том 1,СПб, 2001.

2. Атмосфера. Справочник (справочные данные, модели) / Л.: Гидрометео-издат, 1991.

3. Джефф Бернард. Майкельсон и скорость света / М.: ИИЛ, 1963.

4. Мальцев М.Д., Каракулина Г.А. Прикладная оптика и оптические измерения / М.: Машиностроение, 1968.

5. Лобкова Л.М. Распространение радиоволн над морской поверхностью / М.: Радио и связь, 1991.

6. Кравцов Ю.А., Фейзулин З.И., Виноградов А.Г. Прохождение радиоволн через атмосферу земли / М.: Радио и связь, 1983.

7. Электромагнитные волны в атмосфере и космическом пространстве. Сборник трудов АН СССР / М.: Наука, 1986.

8. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны / М.: Радио и связь, 1988.

9. Вопросы перспективной радиолокации. Коллективная монография / М.: Радиотехника, 2003.

10. Ю.Ефимов А.П., Никонов А.В., Сапожников М.А., Шоров В.И. Акустика. Справочник / М.: Радио и связь, 1989.11 .Бреховских Л.М., Годин О.А. Акустика слоистых сред / М.: Наука, 1989.

11. Акустика и ультразвуковая техника. Республиканский межведомственный научно-технический сборник. / Киев: Техника, 1975.

12. Гордиенко В.А., Ильичев В.И., Захаров Л.Н. Векторно-фазовые методы в акустике / М.: Наука, 1989.

13. М.Мамаев О.И. Физическая океанография. Избранные труды. М.: Изд. ВНИРО. 2000. 364 с.

14. Шулейкин В.В. Физика моря. М.: Наука. 1968.1084 с.

15. Горелик Г.С. Колебания и волны. Введение в акустику, радиофизику и оптику / М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959.

16. Роде Д. Р., Введение в моноимпульсную радиолокацию, пер. с англ., М., 1960.

17. Сколник М., Введение в технику радиолокационных систем, пер. с англ., М., 1965.

18. Криксунов Л. 3., Усольцев И. Ф., Инфракрасные системы обнаружения, пеленгации и автоматического сопровождения движущихся объектов, М., 1968.

19. Волохатюк В. А., Кочетков В. М., Красовский Р. Р., Вопросы оптическойлокации, М., 1971.

20. Курикша А. А., Квантовая оптика и оптическая локация, М., 1973.

21. Современная радиолокация, пер. с англ., М., 1969.

22. Лесненко В. К. «Мир озер». «Просвещение» М.1989.

23. Ильина Л. Л. Грахов А. Н. «Реки севера» разд. «Озера». С.-П. Гидроме-теоиздат 1987.

24. Лойко Е. А. «Путь познания Байкала» «Наука» Новосибирск 1987.

25. Быкова Е.Г., Калпуш Т.В. Карепова Е.Д., Киреев И.В. Пятаев С.Ф. Рюде У., Шайдуров В.В. Уточнённые численные методы для задач конвекции-диффузии (на англ. яз.). — Новосибирск: ИМ СО РАН. — 2001. — Т. 1. — 252 с.

26. Годин О. А., Михин Д. Ю., Мохов А. В. Акустическая томография океанских течений по методу согласованной невзаимности // Акустический журн. 1996. Т. 42. JV4. С. 501-509.

27. Гончаров В. В., Зайцев В. Ю., Куртепов В. М., Нечаев А. Г., Хилько А. И. Акустическая томография океана. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1997. 256 с.

28. Годин О. А., Михин Д. Ю., Молчанов С. Я. Акустическая модовая томография в движущейся среде // Волны и дифракция 90. Москва: Физич. Общество СССР, 1990. Т. 2. С. 68-71.

29. Лысанов Ю.П., Осташев В.Е. Влияние вращения внутритермоклинных линз на распространение звука в океане // Акуст. журн. 1992. Т. 3S.N4. С.724-729.

30. Милн П.Х. Гидроакустические системы позиционирования. JL: Судостроение, 1989.

31. Удачин B.C., Шереметьев Ю.Н. Навигационные знаки и огни, судовая сигнализация. Справочное пособие. М.: Транспорт, 1993.

32. Техническое описание буя «PROVOR CTF V3/3", Softwre Instrual» martec reference: 98/st/048-b, PROJECT NO.: C470060A, Edition, 2001.

33. Комплект РГБ-16 Техническое описание КЦ1.030.055 TO, 1989.

34. Берто Г.О. Океанографические буи, пер. с анг. Г.М. Лисова. Л.: Судостроение, 1979.

35. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука 1973.

36. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. М.: Наука, 1981.

37. Бенжамин Р. Анализ радио- и гидролокационных сигналов. Пер. с анг. О.Казакова и А. Лившиц, М.: Воениздат, 1969.

38. Ганабов В.И. и др. Авиационная акустика. М.: Машиностроение, 1973.

39. Дрейзен И.Г. Электроакустика и звуковое вещание. М.: Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1961.

40. Справочник по технической акустике. Пер. с нем. Л.: Судостроение, 1980.

41. Стрэтт Дж. В. Теория звука . т. 2 пер с анг. ОГИЗ. М., Л.: Государственное изд-во технико-теоретической литературы, 1944.

42. Алексеевский Г.И. Формирование и движение речных наносов. М.: МГУ, 1998.

43. Агафонников A.M. Фазовые радиогеодезические системы для морских исследований. М.: Наука, 1979.51.3агородников А.А. Радиолокационная съемка морского волнения с летательных аппаратов. Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

44. Крылов А.А. Представление визуальной информации в системах предупреждения столкновений, Материалы 54 НТК СПбГУТ 28 января -1 февраля 2002.

45. Крылов А.А. Видеоинформация в системах посадки и причаливания в сложных условиях видимости, Материалы 55 НТК СПбГУТ 27-31 января 2003.

46. Крылов А.А. Акустические локаторы в системах поиска на воде, Материалы 56 НТК СПбГУТ 26-30 января 2004.

47. Крылов А.А. Радиоакустический дальномер для бортовых систем сверхближней навигации // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2004. №169. С. 55-59.

48. Крылов А.А. Радиоакустическая система посадки вертолета на палубу корабля, Материалы 57 НТК СПбГУТ 24-28 января 2005.

49. Крылов А.А., Гаврилов С.Ф., Дегтярев В.М. Измерение слабых приповерхностных течений с помощью радиоакустической системы // Вычислительная техника, автоматика, радиоэлектроника / СПбГТУ. СПб, 2005.

50. Belolipetskii V. М., Genova S. N., Gavrilova L. V., Kompaniets L. A. Mathematical models and computer programmes for the investigation of hy-drophysical processes in Lake Shira // Aquatic Ecology. — 2001 — P. 1-10.

51. Molinari R. L. STACS: Subtropical Atlantic Climate Studies // EOS, Trans. Amer. Geophys. Un. 1983. V. 64. P. 2-4.

52. Moiinari R. L., Maul G. A., Chew F., Wilson W. D., Bushnell M., Mayer D„ Leaman K., Schott F., Lee Т., Zantopp R., Larsen F. C., Sanford Т. B. Subtropical Atlantic Climate Studies: Introduction // Science. 1985. V. 227. P. 292-295.

53. Munk W., Worcester P., Wunsch C. Ocean acoustic tomography. Cambridge: Cambridge University Press, 1995. 433 p.

54. Norton S. J. Reconstructing stratified fluid flow from reciprocal scattering measurements // J. Acoust. Soc. Am. 1991. V. 89. P. 2567-2572.

55. Rouseff D., Winters К. B. Two-dimensional flow inversion by diffraction tomography // Inverse problems. 1994. V. 10. P. 687-696.

56. Не S., Strum S. Reconstruction of depth-dependent flow in a moving half-space using transient acoustic plane waves // J. Acoust. Soc. Am. 1995. V. 98. P. 1778-1785.

57. Rychagov M. N., Ermert H. Reconstruction of fluid motion in acoustic diffraction tomography // J. Acoust. Soc. Am. 1996. V. 99. P. 3029-3035.

58. Stallworth L. A. A new method for measuring ocean and tidal currents // Ocean '73 (Proc. IEEE Intern. Conf. On Engineering in the Ocean Environment, 25-28 Sept. 1973, Seattle, WA, USA). New York: IEEE, 1973. P. 55-58.

59. Worcester P. F. Reciprocal acoustic transmission in a midocean environment //

60. J. Acoust. Soc. Am. 1977. V. 62. P. 895-905.

61. Desaubies Y. Ocean acoustic tomography // Proc. 50th Les Houches Ecole d'Etfi de Physique Thfiorique and NATO ASI / Eds. Y. Desaubies, A. Taran-tola, J. Zinn-Justin. Amsterdam: Elsevier, 1990. P. 159-202.

62. Send U., Krahmann G., Mauuary D., Desaubies Y., Gaillard F., Terre Т., Pa-padakis J., Taroudakis M., Skarsoulis E., Millot C. Acoustic observations of heat content across the Mediterranean Sea // Nature. 1997. V. 385. P. 615-617.

63. DeFerrari H. A., Nguyen H. B. Acoustic reciprocal transmission experiments, Florida Straits // J. Acoust. Soc. Am. 1986. V. 79. P. 299-315.

64. Palmer D. R., Lawson L. M., Seem D. A., Daneshzadeh Y. H. Ray-path identification and acoustic tomography in the Straits of Florida // J. Geophys. Res. 1985. V. 90. P. 4977-4989.

65. Palmer D. R., Jones R. M., Georges Т. M. Classical chaos and the sensitivity of • the acoustic field to small-scale ocean structure // Computer Phys. Commun.1991. V. 65. P. 219-223.

66. Monjo С. L., DeFerrari H. A. Analysis of pulse propagation in a bottom-limited sound channel with a surface duct // J. Acoust. Soc. Am. 1994. V. 95. P. 3129-3148.

67. Farmer D. M., Clifford S. F. Space-time scintillation analysis: A new technique for probing ocean flows // IEEE J. Oceanic Eng. 1986. V. OE-11. P. 42-50.

68. Crawford G. В., Lataitis R. J., Clifford S. F. Remote sensing of ocean flows by spatial filtering of acoustic scintillations: Theory // J. Acoust. Soc. Am. 1990. V. 88. P. 442-454.

69. Prandle B. A new view of near-shore dynamics based on observations from HF radar// Progr. Oceanogr. 1991. V. 27. P. 403-438.

70. Chin D. A., Chinthamreddy S., Shay L. K., Graber H. C. The structure of ocean-surface currents measured by Doppler radar // IEEE J. Oceanic Eng. 1997. V. OE-22. P. 156-167.

71. Perkins J. S., Kuperman W. A. Environmental signal processing: Three-dimensional matched-field processing with a vertical array // J. Acoust. Soc. Am. 1990. V. 87. P. 1553-1556.

72. Tolstoy A. Matched field processing for underwater acoustics. Singapore: World Scientific, 1993.212 р.

73. Brekhovskikh L. M., Godin O. A. Acoustics of layered media, I. Plane and quasi-plane waves. 2nd ed. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 1998. 240 p.

74. Global Positional System. Theory and Practice / B. Hofman-Wellenhof, H. Lichenegger, J. Cjllins. Wien, New York: Springer-Verlag, 1992.

75. Andrey A. Krylov, Vladimir M. Degtyarev, "Classification of algebraic complex surfaces", Preprint and Program, Proceedings of SPAS Vol 6, pp. F12- F15 (2002).

76. Krylov A.A., Yuriev D.Yu.,. Degtyarev V.M. "System of short-range navigation for the ships", Preprint and Program, Proceedings of SPAS Vol 9, pp. F12- F15 (2005).