автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.17, диссертация на тему:Пассивно-активная гидроакустическая система обнаружения и распознавания крабов с использованием нейросетей

0034Э3936

На правах рукописи

Алифанов Роман Николаевич

Пассивно-активная гидроакустическая система обнаружения и распознавания крабов с использованием нейросетей

Специальность 05.18.17 - Промышленное рыболовство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 8 МДР 2010

Владивосток 2010

003493936

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет» (ФГОУ ВПО «Дальрыбвтуз»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Стародубцев Павел Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, старший научный сотрудник Кудрявцев Валерий Иванович

кандидат технических наук Шевченко Евгения Вениаминовна

Ведущая организация: Камчатский научно-исследовательский

институт рыбного хозяйства и океанографии (ФГУП «КамчатНИРО»)

Защита состоится « 9 » апреля 2010 г. в 1330 часов на заседании диссертационного совета ДМ 307.006.01 при Дальневосточном государственном техническом рыбохозяйственном университете по адресу: 690087, г. Владивосток, ул. Луговая, 52Б, ауд. 304-6., Е-таП:оеу@ггш1.ги.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета.

Автореферат разослан «_9_» марта

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

2010 г.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы возникла довольно серьезная проблема, связанная с хищническим истреблением морских биоресурсов в экономической зоне РФ. Но последние постановления Правительства РФ говорят о том, что ситуация охраны морской биосферы стала возвращаться к комплексным подходам, где немаловажную роль играет формирование технологической сис темы их добычи, сохранения и воспроизводства.

Как показала практика последних лет, в процессах добычи, сохранения и воспроизводства беспозвоночных, в том числе и крабов, существует ряд недостатков:

- во-первых, они связаны с использованием пассивных и активных рыбопоисковых гидроакустических средств, которые не решают задачи видовой и функциональной распознаваемости и идентификации крабовых скоплений или отдельных экземпляров;

- во-вторых, технические решения, используемые на предприятиях Федерального агентства по рыболовству, приводят к бесконтрольному и браконьерскому лову крабов;

- в-третьих, наблюдается отсутствие процесса развития новых технологических решений, направленных на распознавание по видовой, сезонной, возрастной и функциональной разновидности добываемых беспозвоночных.

Исходя из этого, приведенный анализ свидетельствует о научной и практической значимости разрабатываемой темы диссертационной работы для качественного мониторинга состояния морских биоресурсов дальневосточных морей РФ и их промышленного лова.

Целью работы является решение проблемы качественного мониторинга состояния крабовых скоплений, среды их обитания и производственной деятельности предприятий Федерального агентства по рыболовству на акваториях дальневосточных морей РФ.

Научная задача диссертационной работы - разработка методики и технических решений комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей.

Задачи исследования

1. Проведение анализа современных гидроакустических и технологических решений, используемых в рыбной отрасли РФ, для обнаружения морских биологических объектов при мониторинге акваторий дальневосточных морей.

2. Разработка теоретических основ экономически эффективных и экологически безопасных современных технологических решений для достоверного обнаружения и распознавания беспозвоночных на ограниченной морской акватории.

3. Проведение численных и экспериментальных исследований теоретических основ пассивно-активного метода обнаружения крабов на ограниченной морской акватории.

4. Обоснование технических характеристик и технологических решений системы обнаружения крабов на ограниченной морской акватории.

Объектом исследования диссертационной работы являются технические и технологические решения гидроакустического обнаружения крабовых скоплений, используемые на предприятиях Федерального агентства по рыболовству.

Предметом исследования диссертационной работы является методика и технические решения комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей.

Методы исследований, достоверность и обоснование полученных результатов. В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования. Решение научной задачи базируется на экспериментальных данных и известных положениях классических методов пассивной акустики и активной гидролокации.

Достоверность полученных результатов подтверждается: корректностью разработанных физических моделей; использованием известных положений теоретической гидроакустики; сходностью полученных результатов с техническими решениями и результатами исследований, проведенными Кузнецовым Ю.А., Проценко И.Г., Красниковым И.В. и др., а также автором диссертации.

Научная новизна работы. На основе предложенных теоретических разработок, анализа результатов численного моделирования и данных натурных экспериментов, проведенных в морских условиях различными учебными и научно-иСследовательскими организациями Дальневосточного региона, в работе обосновано и подтверждено, что:

- решение задачи достоверного распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров возможно путем применения методики и технических решений комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации с использованием достижений современных нейросетей;

- предложенная методика распознавания и идентификации крабовых скоплений позволяет в среднем на 20 % лучше распознать сигналы от краба; при этом количество информации, поступающей в нейронную сеть для анализа, уменьшается в 2-3 раза;

- в дополнение к предложенной методике для уточнения результатов обнаружения крабовых скоплений возможно использование активных режимов ло-цирования водной среды;

- параметрический метод лоцирования позволяет более уверенно обнаруживать значительные крабовые скопления, в то время как режим бистатической локации позволяет выделять одиночные импульсы.

Рассмотренные положения являются принципиально новыми, составляют функционально связанную последовательность операций, которая обеспечивает решение научно-технической задачи качественного мониторинга морских биоресурсов дальневосточных морей РФ и их промышленного лова.

Практическая значимость работы. Разработанные в диссертации технологии и методика, основанные на современных нейросетях, позволяют изменить качественный и количественный состав существующих пассивных гидроакустических систем мониторинга крабовых скоплений в дальневосточных морях РФ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика и технические решения комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей.

2. Организационно-технические рекомендации по созданию и эксплуатации гидроакустических систем обнаружения скоплений краба.

Публикации по теме диссертации. Основное содержание диссертации отражено в 16 научных трудах, в том числе одной монографии; 2 патентах на изобретение (№2152627 от 10 июля 2000 г. и №2154286 от 13 сентября 1999 г.); 4 научных статьях, напечатанных в изданиях РФ, рекомендованных для опубликования основных результатов диссертационных работ. Общий объем публикаций и изданий - более 200 с. (13,3 печ. л., из них лично - 9,6 печ. л.).

Апробация результатов научных исследований. Результаты работы:

- получены в ходе выполнения второго этапа инициативного НИР «Барьер» ( ГОВМИ, 2001 г.); второго этапа заказного НИР «Модуль» (ТОВМИ, 2003 г.) по разработке пассивно-активного низкочастотного метода и мультистатической системы установки излучающих и приемных станций для обнаружения морских нсоднородностей, в том числе биологических;

- подтверждены анализом материалов натурных исследований в рамках промежуточного НИР «Разработка методов исследования и экспериментальное изучение характеристик звуков беспозвоночных и рыб в морях и океанах, омывающих берега Советского Союза», выполненного на учебно-экспериментальной базе Дальрыбвтуза, 167/86-88, 1986 г.; рейса НИС «Гидробиолог» с ПА «ТИНРО-И», 1992 г.; в бассейнах на борту судна «Восток-1» в 1998 г.; морскими испытания-

ми системы по обнаружению и распознаванию крабов с судна МТ-3 в августе 2003 г. с личным участием автора.

Материалы исследования обсуждались и получили положительную оценку: на научно-техническом семинаре кафедры «Акустические приборы, системы и технические средства судовождения», Дальрыбвтуз, 2006 г.; кафедры «Судовождение», Дальрыбвтуз, 2008 г.; на открытом заседании кафедры «Гидроакустика», ТОВМИ им. С.О. Макарова, 2006-2007 гг.; на открытом заседании кафедры «Технические средства судовождения», МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2007-2008 гг.

Реализация результатов исследований. Результаты использованы в технической документации к программе реконструкции и переформирования существующих и создания новых гидроакустических систем качественного мониторинга состояния крабовых скоплений дальневосточных морей РФ, проводимой ДВО РАН.

Личный вклад автора. Представленные в диссертационной работе результаты, полученные в процессе теоретических исследований, численного моделирования, натурных экспериментов, разработаны автором самостоятельно, а именно:

1. Методика и технические решения комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей.

2. Организационно-технические рекомендации по созданию и эксплуатации гидроакустических систем обнаружения скоплений краба.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 106 наименований.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлены результаты анализа технологических и технических решений, используемые на предприятиях Федерального агентства по рыболовству, для гидроакустического поиска и обнаружения крабовых скоплений, а также качественного мониторинга водной среды. Отмечена их низкая эффективность в решении данных задач и сделан вывод о необходимости поиска новых технологических решений, сущность которых заключается в разработке методики и технических решений комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей.

В основной части диссертационной работы для решения проблемы качественного мониторинга состояния крабовых скоплений, среды их обитания и производственной деятельности предприятий Федерального агентства по рыболовству на акваториях дальневосточных морей РФ были теоретически разработаны и экспериментально подтверждены:

- методика и технические решения комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей;

- организационно-технические рекомендации по созданию и эксплуатации гидроакустических систем обнаружения скоплений краба.

В основу технологического решения формирования методики положены технические схемы пассивной гидроакустической станции, разработанной Красниковым И.В. и Проценко И.Г. (ФГОУ ВПО «КамчатГТУ»).

Но в отличие от данного технического решения пассивная гидроакустическая система, предложенная в диссертации, имеет существенные дополнения:

1. Схема обработки спектральной огибающей сигнала на базе комплексного спектроанализатора.

2. Схема обнаружения и распознавания сигналов, построенная на нейросетях.

Применение при спектральном анализе в схеме весовых окон Ханна и Хэм-минга позволило подавить добавочные максимумы. В результате дискретные составляющие слабого уровня от крабовых скоплений, не обнаруженные при использовании прямоугольного окна, наблюдаются при использовании вышеуказанных окон. При усреднении, по сравнению с мгновенным спектром, происходит резкое уменьшение среднеквадратической ошибки помехи, что позволяет обнаруживать дискретные составляющие более низкого уровня, при этом выигрыша в превышении дискретных составляющих среднего уровня помехи не наблюдается.

В процессе натурных и численных испытаний установлено, что использование усреднения более 4 спектров малоэффективно. Поэтому применение процедуры усреднения процесса после адаптации нецелесообразно.

С помощью использования специальных частотных фильтров с различными характеристиками (рис. 1) получены результаты обнаружения крабовых скоплений пассивной станцией и схемой обработки спектральной огибающей сигнала на базе комплексного спектроанализатора.

Для технологического решения задачи распознавания и идентификации обнаруженных сигналов в морской среде к скоплениям крабов в рамках НИР «Барьер» была разработана информационная система с использованием современных нейронных сетей, которая представляет собой последовательность технологических решений, в виде схемы, представленной на рис. 2. Она состоит из трех звеньев с решением задачи автоматического выделения и сравнения сигналов соответствующим реальным объектам.

Для работы информационной системы была использована трехслойная нейронная сеть (рис. 3), математически представленная формулой (1):

где 5 - уровень возбуждения нейрона; XI - набор входных сигналов; со, - аналог эффективности синапса (вес связи); в - некоторое постоянное смещение (аналог порога нейрона); У- выходной сигнал нейрона.

и /=1

/-^

Звено системы автоматического выделения участков с сигналами, которые превышают уровень шума

V__✓

Звено передачи образа сигнала в нейронную сеть

Рис. 2. Схема функционирования информационной системы

скрытый слой

БлСДНЬК Спкстг::Ч'сп:е ОГНЯМ !»Г|

Л ».ход ной С.'мй

34 1 VI,

1 №

* _:

Е

ГлСГ.НЧтНМЯОГО Ешсдяок Г). «'Ср* 01-|)МЯ сиги л

а б

Рис. 3. Нейронная сеть: а - схема нейронной сети; б - искусственный нейрон

В нейронную сеть передается образ, который изображается в виде множества координат (х, у) его контура. Координатное описание контура представляется комплексным числом (формула 2):

ф)=хОО+М"), (2)

где х, у - координаты контура сигнала; п - номер очередной пары измерительных данных, описывающих контур.

Для их обработки в системе использовалось дискретное преобразование Фурье. Компоненты преобразования Фурье создавали вектор, определяющий структуру образа. При настройке системы вычислялась сумма квадратичной ошибки, зависящая от количества нейронов по слоям и итераций.

Обучение данной нейронной сети осуществлялось с помощью эталонных сигналов методом обратного распространения ошибки. В качестве сигналов были использованы записи шумов перемещения крабов в бассейнах на борту судна «Восток-1» в 1998 г., а также в морских условиях с борта подводного аппарата «ТИНРО-2» 1992 г. (под рук. Кузнецова Ю.А.) и сигналы, записанные на учебно-экспериментальной базе Дальрыбвтуза в 1986 г. (под рук. Кузнецова Ю.А.).

Анализ сигналов крабов позволил выделить их опорные сигналы, которые издавались ими постоянно при передвижении и в состоянии покоя. При этом считалось, что вероятность совпадения этих звуков со звуками, издаваемыми другими гидробионтами и искусственными излучателями, была незначительна. Общий

спектр излучений занимал диапазон частот до 22 кГц, а наиболее интенсивные сигналы находились в диапазоне до 5 кГц и имели длительность звучания до 1 с.

Для решения задачи идентификации крабов в информационной системе использовалась методика, разработанная сотрудниками Дальрыбвтуза Каневским И.Н. и Осиповым Е.В. Автором диссертации она была дополнена специальным фильтром исходного сигнала с изменением системы передачи информации в нейронную сеть. Схема проведения измерений акустических сигналов представлена на рис. 4. На рис. 5 представлены сигналы от краба и его информационные признаки.

ср" 'ОО.ЗКТшв» ■ I -.-"Г^ |89.7*гаю........г!---Н----" . :

Рис. 4. Схема проведения измерений акустических сигналов (ф=42°33\ Х=132°21')

Рис. 5. Звук краба при передвижении по грунту: а - жесткому, б - мягкому; 1 - часть огибающей

Результаты испытаний и сравнение вероятностей двух методик (методики, разработанной Каневским И.Н., Осиповым Е.В., и методики с фильтром и изменением системы передачи информации в нейронную сеть) приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты испытаний

№ замета Количество особей,% Вероятность наличия крабов(методика автоматизированного распознавания крабов) Вероятность наличия крабов (методика с фильтром и изменением системы передачи информации в нейронную сеть в виде контура сигнала)

1 13 0,55 0,80

2 18 0,65 0,86

3 19 0,70 0,88

4 33 0,85 0,94

5 17 0,62 0,86

Из нее видно, что методика, предложенная в диссертации, позволяет в среднем на 20 % правильнее распознать сигналы от краба. Количество информации, поступающей на нейронную сеть, уменьшается в 2-3 раза.

В дополнение к предложенной методике для проведения уточнения результатов обнаружения крабовых скоплений и возможного места их нахождения использовались бистатические методы лоцирования.

Рассмотренные результаты обнаружения отдельных крабов (табл. 2) позволяют делать выводы о промысловых характеристиках на основании состояния панциря и коэффициента отражения, направленности и сектора отраженного сигнала.

Крабу с размахом ног в 20 см соответствует эквивалентная сфера с радиусом 5 см в диапазоне частот 50-300 кГц.

Таблица 2

Гидролокационное отражение панциря по категориям линьки краба

Категория Время Характеристика панциря краба Технологичность

1 2-4 недели Панцирь чистый, мягкий, без обрастаний, конечности полупустые, мясо водянистое, панцирь ножек белый и без царапин Качество низкое. Гидролокационное отражение секторное направленное и - 0 3 "■отр >

2 1-6 месяцев Панцирь твердый со слабым обрастанием, конечности полные, панцирь розочек бело-желтый с редкими царапинами Качество хорошее. Гидролокационное отражение секторное направленное ^итр ~

3 6-12 месяцев Панцирь твердый, конечности полные, панцирь розочек буро-желтый, много царапин Качество хорошее. Гидролокационное отражение секторное направленное котр =

4 12-18 месяцев Панцирь сильно загрязнен и зарос ракушками, панцирь розочек сильно поцарапан, с черными пятнами Качество низкое. Гидролокационное отражение многосекторное ненаправленное к0тр =

Результаты экспериментальных измерений показали, что отношение сферы краба к его физическому размеру и коэффициенту отражения гидролокационного сигнала котр можно считать величиной достаточно постоянной.

Структурно предложенный в диссертации подход в виде технических решении и технологических макетов был реализован (рис. 6,7):

1) моноблочным и расположенным на одном носителе, где пассивная и активная станции разнесены: пассивная находится в носу, активная - в корме судна;

2) двухблочным и расположенным на двух носителях, где активная - на одном носителе и имеет один излучающий тракт, а пассивная - на другом носителе с разнесенными по корпусу судна 5-6 приемными элементами;

3) двухблочным - для реализации параметрической гидролокации на первом носителе. Она имеет две излучающие системы в носу и корме с разными частотами. Приемная - на втором судне с приемными элементами, расположенными но всему судну.

Рис. 6. Технические решения и технологические макеты гидроакустических станций (моноблок)

Двухблочное размещение ГАС для параметрической гидролокации

Рис. 7. Технические решения и технологические макеты гидроакустических станций (двойной блок)

Наличие стационарных отдельных точечных пьезокерамических электроакустических преобразователей, расположенных вдоль диаметральной плоскости краболова от носа до кормы, дают возможность накапливать сигнал в режиме одновременного кругового обзора и определять курсовой угол на предпо- I лагаемое место нахождения скоплений крабов или его отдельных экземпляров.

Для активного режима на основе бистатической локации используются те же характеристики направленности (ХН), поделенные на три сектора (нос-цеитр-корма). Это позволяет формировать полную картину движения объектов (крабов) в зоне действия активной станции и увеличивать зону фиксации импульсных сигналов малой мощности от крабовых скоплений.

Режим бистатической локации является неосновным и используется краболовами в случае более детального уточняющего обследования акваторий и нахождения их на стопе или на якоре. А перемещающиеся по дну шельфовой зоны крабы дшот возможность получать информацию о их функциональном состоянии.

Предлагаемые варианты размещения ГАС, представленные на рис. 6, позволили выработать технологические и технические характеристики общей иассивно-активной гидроакустической системы обнаружения и распознавания крабовых скоплений.

ХН излучающей станции 1-го судна направлена так, чтобы позволить в ее первом положении дать обстановку прямо под вторым судном. Затем, постепенно перемещаясь, она просматривает донное пространство по вертикали от 1-го до 2-го судна (краболова). Перед началом процесса обследования донного пространства канал адаптации гидроакустической станции под помеху производит измерение шумов окружающей среды, донную реверберацию.

1. Технологические требования к станции: гидроакустическая система должна функционально решать технические задачи формирования режимов моноста-тическои, бистатической, просветной, параметрической гидролокации и пассивного обнаружения импульсных сигналов от краба или крабового скопления.

2. Сектор обзора: ±15° левый/правый борт - 0° относительно диаметральной плоскости судна (вертикальная плоскость обзора станции).

3. Пассивное обнаружение: диапазон частот от 500 Гц до 300 кГц (три частотных диапазона).

4. Активная гидролокация: диапазон частот - моностатика - <100 кГц; бис-татика - 0,5 кГц, 1,5 кГц, 10 кГц, 30 кГц; просветная - <1,5 кГц; параметрическая - <1,5 кГц и <9,8 кГц.

5. Вид излучаемого сигнала - линейно-частотно модулированный.

6. Мощность излучаемого сигнала <1 кВт.

7. Глубина излучения <500 м.

8. Расчетные дальности обнаружения: пассивный режим (обнаружение импульсных сигналов) - до 500 м; бистатика - до 1500 м; просветная гидролокация - до 1000 м; параметрика - до 300 м.

9. Длительность излучаемых импульсов: т= 1-3 мс.

На основании разработанной пассивно-активной гидроакустической системы обнаружения крабов с применением методик предварительной обработки и идентификации акустического сигнала, а также проведенных исследований были сделаны следующие выводы:

1. Информационная система как часть пассивно-активной гидроакустической системы по обнаружению и распознаванию краба, основанная на нейро-сетях, позволяет определить звук краба, а в случае помех выделить его из общего тона.

2. Анализ результатов работы информационной системы в целом показывает ее использование как современной технологии с расширением возможностей стандартных шумопеленгаторных гидроакустических систем до режимов бистатической гидролокации.

В заключении делаются соответствующие выводы и рекомендации по практическому использованию результатов диссертационной работы.

Основные научные и практические результаты

Из всего вышеизложенного необходимо отметить, что существующая научно-техническая задача, связанная с качественным мониторингом состояния крабовых скоплений, среды их обитания и производственной деятельности предприятий Федерального агентства по рыболовству на акваториях дальнево-

17

сточных морей РФ, выполнена в диссертации путем разработки методики и технических решений комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений иди их отдельных экземпляров с применением достижений современных ней-росетей.

При разработке данной проблемы:

1) проведен анализ современных гидроакустических и технологических решений, используемых в рыбной отрасли РФ, для обнаружения морских биологических объектов при мониторинге акваторий дальневосточных морей;

2) разработаны теоретические основы экономически эффективных и экологически безопасных современных технологических решений для достоверного обнаружения и распознавания беспозвоночных на ограниченной морской акватории;

3) проведено численное и экспериментальное исследование теоретических основ пассивно-активного метода обнаружения крабов на ограниченной морской акватории;

4) обоснованы технические характеристики системы обнаружения крабов на ограниченной морской акватории и ее технологические решения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ллифаиов, Р.Н. Определение опорных звуков камчатского краба для создания приборов и алгоритмов его обнаружения: [Текст] / Р.Н. Алифанов, Е.В. Осипов // Тр. Дальрыбвтуза. - 2003. - В. 15. - Ч. II. - С. 53-54.

2. Алифанов, Р.Н. Экспериментальные исследования системы по обнаружению крабов: Матер. XLVI Всерос. межвуз. науч.-техн. конф. [Текст] / Р.Н. Алифанов, С.А Бахарев, В.В. Карасев, Е.В. Осипов И ТОВМИ. - 2003. -T. 1.-С. 5-7.

3. Алифанов, Р.Н. Современные методы передачи звуковой энергии в водной среде и их теоретическое развитие [Текст] / Р.Н. Алифанов, C.B. Гута-рова, П.А. Стародубцев // Журнал Сибирского Федерального университета. -2009. - Т. 2. - № 2. - С. 230-237.

4. Алифанов, Р.Н. Интеллектуальная система обнаружения крабов с применением методик предварительной обработки и идентификации акустического сигнала [Текст] / Р.Н. Алифанов, Е.В. Осипов, П.А. Стародубцев // Известия ТИНРО. - 2009. - Т. 2. - С. 320-325.

5. Алифанов, Р.Н. Физические основы современных низкочастотных технологий дистанционного мониторинга объектов морской биосферы и их теоретические объяснения [Текст] / Р.Н. Алифанов, П.А. Стародубцев, C.B. Гута-рова // Журнал Сибирского Федерального университета. - 2009. - Т. 2. - № 2. -С. 238-244.

6. Алифанов, Р.Н. Современные технологии обнаружения рыбных косяков и их теоретическое объяснение [Текст] / Р.Н. Алифанов, П.А. Стародубцев, К.А. Пичугин, C.B. Гутарова. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2010. - 134 с.

7. Алифанов, Р.Н. Метод обнаружения нелинейных явлений в океане от движущихся подводных объектов и их теоретическое объяснение [Текст] / Р.Н. Алифанов, П.А. Стародубцев, В.И. Трасковский, А.Г. Сенченко, В.А. Ще-петильников // Журнал Сибирского Федерального университета. - 2010. - Т. 3. -№2.-С. 131-139.

8. Пат. 2152627 Российская Федерация. 1999. Устройство для обнаружения и пеленгования низких звуковых гидроакустических излучений морских биологических объектов / Алифанов Р.Н., Бахарев С.А., Кудакаев В.В.

9. Патент 2154286 Российская Федерация. 1999. Устройство для обнаружения и пеленгования гидроакустических излучений морских биологических объектов / Алифанов Р.Н., Бахарев С.А., Кудакаев В.В., Халиулов Ф.А.

Алифанов Роман Николаевич

Пассивно-активная гидроакустическая система обнаружения и распознавания крабов с использованием нейросетей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 02.03.2010. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 1,0. Заказ 610. Тираж 100 экз.

Издательско-полиграфический комплекс Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета Владивосток, Светланская, 25

Условные сокращения постоянных и переменных величин.

Список сокращений.

Введение.

1. Анализ современных гидроакустических и технологических решений, используемых в рыбной отрасли рф для обнаружения морских биологических объектов при широкомасштабном мониторинге акваторий дальневосточных морей.

1.1 Физические основы мониторинга запасов морских биологических объектов и способы работы гидроакустических средств обнаружения.

1.2 Современные гидроакустические и технологические решения, используемые в рыбной отрасли РФ для обнаружения беспозвоночных.

Выводы по главе 1.

2 Теоретические основы экономически эффективных и экологически безопасных современных технологических решений для достоверного обнаружения и распознавания беспозвоночных на ограниченной морской акватории.

2.1 Шумовые и гидролокационные характеристики краба как объекта поиска и обнаружения современными гидроакустическими средствами.

2.2 Физические модели сигналов, помех и зон обнаружения краба в пассивном и активном режимах работы гидроакустического средства на ограниченной морской акватории.

2.2.1 Физические модели сигналов.

2.2.2 Физические модели помех.

2.3.3 Модели индикатрис рассеяния гидролокационного сигнала от дна.

2.3 Физико-математические основы алгоритмов пространственновременной обработки для решения задачи обнаружения краба.

2.3.1 Расчет зон обнаружения в пассивном режиме.

2.3.2 Расчет зон обнаружения в активном бистатическом режиме.

2.4 Физическая модель пассивно-активного метода обнаружения беспозвоночных на ограниченной морской акватории.

2.5 Разделение пространственно-частотных спектров различных возмущений морской среды в совокупности принятого просветного сигнала путем расчета их энергетических спектров.

2.6 Расчет разности фаз и синхронизация спектральных компонент оптимизированной совокупности принятого просветного сигнала, связанных хаотическими осцилляторами.

2.7 Оценка погрешности определения фазового спектра кусочно-аппроксимированной оптимизированной совокупности принятого просветного сигнала.

Выводы по главе 2.

3 Численные и экспериментальные исследования теоретических основ пассивно-активного метода параметрического обнаружения беспозвоночных на ограниченной морской акватории.

3.1 Особенности распределения крабов в зависимости от гидрофизических характеристик океанской среды для проведения численного моделирования.

3.2 Анализ экспериментальных исследований возможности гидролокационного и бистатического обнаружения скоплений краба.

3.3 Анализ экспериментальных исследований возможности обнаружения скоплений камчатского краба по результатам изменения их звукового поля.

3.3.1 Методика выделения полезного сигнала из суммарного в режиме шумопеленгования.

3.3.2 Методика обнаружения скоплений камчатского краба путем формирования нейронной сети и передачи его образа.

3.4 Численное моделирование процесса разделения пространственно-частотных спектров сигналов в режиме бистатической локации от скоплений краба в совокупности принятого просветного сигнала путем расчета их энергетических спектров.

3.4.1 Численное моделирование процесса расчета разности фаз, синхронизации спектральных компонент, оценки погрешности определения фазового спектра кусочно-аппроксимированной оптимизированной совокупности принятого просветного сигнала, связанных хаотическими осцилляторами.

3.5 Исследование акустических волн в слоистых гидроупругих средах.

Выводы по главе 3.

4 Организационно-технические рекомендации по созданию и эксплуатации гидроакустических систем обнаружения скоплений краба.

4.1 Структурно-технические основы технологических решений методики обнаружения крабовых скоплений.

4.2 Организационно-технические рекомендации по созданию гидроакустических систем обнаружения крабовых скоплений.

4.2.1 Требования к гидроакустическим антеннам формирования режимов моностатической, бистатической, просветной, параметрической гидролокации и пассивного обнаружения импульсных сигналов от скоплений краба.

4.2.2. Требования к размещению акустических антенн на судне.

4.2.3 Требования к выбору формы гидроакустической антенны.

4.2.4 Обоснование состава функциональной аппаратуры современной ГАС поиска и обнаружения крабовых скоплений.

4.3 Технологические рекомендации формирования базы идентификационных признаков распознавания крабовых скоплений.

Выводы по главе 4.

Объектом исследования диссертационной работы являются технические и технологические решения гидроакустического обнаружения крабовых скоплений, используемые в рыбопромысловой отрасли РФ.

В настоящее время возникли проблемы, связанные с хищническим истреблением биоресурсов в РФ. Последние постановления Правительства говорят о том, что процесс охраны морской биосферы вернулся к комплексным подходам, где немаловажную роль играет формирование технологической системы добычи, сохранения и воспроизводства биоресурсов на акваториях дальневосточных морей [1].

Как показала практика последних лет, в процессе добычи, сохранения и воспроизводства беспозвоночных, в том числе и крабов, существует ряд производственных недостатков:

- во-первых, они связаны с использованием пассивных и активных рыбопоисковых гидроакустических средств, которые не решают задачи видовой и функциональной распознаваемости и идентификации крабовых скоплений или отдельных экземпляров;

- во-вторых, технические решения, используемые в рыбной отрасли РФ, приводят к бесконтрольному и браконьерскому лову крабов;

- в-третьих, наблюдается отсутствие процесса развития новых технологических решений, направленных на распознавание по видовой, сезонной, возрастной и функциональной разновидности добываемых беспозвоночных.

Исходя из этого, приведенный анализ процесса добычи, сохранения и воспроизводства беспозвоночных, в том числе и крабов, свидетельствует о научной и практической значимости разрабатываемой темы диссертационной работы для качественного мониторинга состояния биоресурсов дальневосточных морей РФ и их лова [2].

В диссертационной работе для решения проблемы качественного мониторинга состояния крабовых скоплений, среды их обитания и производственной деятельности предприятий Федерального агентства по рыболовству на акваториях дальневосточных морей РФ были теоретически разработаны и экспериментально подтверждены:

- методика и технические решения комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей;

- организационно-технические рекомендации по созданию и эксплуатации гидроакустических систем обнаружения скоплений краба.

В основу технологического решения формирования методики положены технические схемы пассивной гидроакустической станции, разработанной к.т.н. Красниковым И.В. (Камчатский ГТУ).

Применение при спектральном анализе в технической схеме, предложенной в работе, весовых окон Ханна и Хэмминга позволило подавить добавочные максимумы. В результате дискретные составляющие слабого уровня от крабовых скоплений, не обнаруженные при использовании прямоугольного окна, наблюдаются при использовании вышеуказанных окон. При усреднении, по сравнению с мгновенным спектром, происходит резкое уменьшение среднеквадратической ошибки помехи, что позволяет обнаруживать дискретные составляющие более низкого уровня, при этом выигрыша в превышении дискретных составляющих среднего уровня помехи не наблюдается.

В процессе натурных и численных испытаний установлено, что использование усреднения более 4 спектров малоэффективно. Поэтому применение процедуры усреднения процесса после адаптации нецелесообразно.

С помощью применения специальных частотных фильтров с различными характеристиками были получены достоверные результаты обнаружения крабовых скоплений пассивной станцией и схемой обработки спектральной огибающей сигнала на базе комплексного спектроанализатора [3].

При детальной обработке данных сигналов было предложено реализовать систему автоматического выделения участков с полезным сигналом на базе персонального компьютера с программой, отслеживающей появление сигнала в диапазоне частот от 2 до 5 кГц, с амплитудой, в два раза превышающей шумовой фон моря.

Информативные признаки распознавания крабов в системе определялись по форме полученного пятна на сонограмме, по форме амплитудно-временной огибающей сигнала, по характерным цветовым пятнам на спектрограмме. На основании полученной информации были сделаны предположения, к какому классу, возрасту и промысловой ценности предположительно относятся обнаруженные экземпляры.

В первой главе диссертации приведен анализ физических основ мониторинга запасов морских биологических объектов; способов работы гидроакустических средств обнаружения; современных гидроакустических и технологические решений, используемых в рыбной отрасли РФ для обнаружения беспозвоночных, в том числе и крабовых скоплений. Сделаны выводы о том, что в рыбной отрасли поиск беспозвоночных (скоплений крабов) осуществляется с помощью контрольных постановок ловушечных порядков на разрезах и изобатных маршрутах. Основное внимание ученых в последние годы XX в. было уделено активным способам поиска крабов с помощью рыбопоисковых гидролокаторов и эхолотов.

На высоких частотах (порядка 300 кГц), где эхосигналы от краба наиболее интенсивны, а небольшие промысловые глубины благоприятствуют применению технических средств гидроакустического поиска, гидролокация не дает желаемого эффекта. Это обусловлено тем, что промысловые концентрации краба являются с точки зрения технических характеристик гидролокатора достаточно разряженными.

Из-за отсутствия технологических решений практическая реализация способа обнаружения широкополосных (ШП) (от единиц Гц до 16 кГц) гидроакустических сигналов, издаваемых крабами, с помощью малогабаритных гидроакустических антенн, в условиях судна оказалась технически невозможной.

Во второй главе теоретически обоснованы современные технологические решения для достоверного обнаружения и распознавания беспозвоночных на ограниченной морской акватории; всесторонне исследованы шумовые и гидролокационные характеристики краба как объекта поиска и обнаружения современными гидроакустическими средствами; предложены физические модели сигналов, помех и зон обнаружения краба в пассивном и активном режимах работы гидроакустического средства на ограниченной морской акватории; физико-математические алгоритмы пространственно-временной обработки для решения задачи обнаружения краба и физическая модель пассивно-активного метода обнаружения беспозвоночных на ограниченной морской акватории [4].

Сделаны выводы, что одним из основных объектов исследования является сигнал, несущий в себе информационную составляющую об объекте и помеху. Важнейшим свойством информационной составляющей является отражение инерционных свойств физического объекта измерения. Знание порядка системы, описывающей физический объект, и наличие гладких производных, причем с конечным их числом, в информационной составляющей значительно упрощает выбор аппарата анализа и моделирования подобных сигналов с использованием современных технических и программных средств.

Разработанные теоретические основы пассивно-активного метода позволяют обнаруживать беспозвоночных на достаточно больших расстояниях от рыболовного траулера и решать проблему достоверного обнаружения и распознавания крабов на ограниченной морской акватории.

В третьей главе представлены результаты численных и экспериментальных исследований теоретических основ пассивно-активного метода параметрического обнаружения беспозвоночных на ограниченной морской акватории; особенностей распределения крабов в зависимости от гидрофизических характеристик океанской среды для проведения численного моделирования; анализ экспериментальных исследований возможности гидролокационного и бистатического обнаружения скоплений краба; анализ экспериментальных исследований возможности обнаружения скоплений камчатского краба по результатам изменения их звукового поля; исследование акустических волн в слоистых гидроупругих средах [5].

Сделаны выводы, что географическое распространение различных видов краба, а также сезонные и годовые особенности их распределения в пределах видового ореола и отдельных размерно-функциональных группировок их популяций определяются комплексом различных факторов океанской среды; анализ звуков крабов позволил выделить опорные звуки, которые присутствуют всегда (к таким звукам относятся звуки, издаваемые крабом при передвижении, при этом вероятность совпадения этих звуков со звуками, издаваемыми другими гидробионтами и искусственными излучателями, очень мала); проведенные численные и экспериментальные исследования теоретических основ пассивно-активного метода подтверждают возможность параметрического обнаружения беспозвоночных на ограниченной морской акватории и его техническую реализацию.

В четвертой главе представлены структурно-технические основы технологических решений методики обнаружения крабовых скоплений; организационно-технические рекомендации по созданию гидроакустических систем обнаружения крабовых скоплений; требования к гидроакустическим антеннам формирования режимов моностатической, бистатической, просветной, параметрической гидролокации и пассивного обнаружения импульсных сигналов от скоплений краба; технологические рекомендации формирования базы идентификационных признаков распознавания крабовых скоплений.

Сделаны выводы, что техническое решение предложенной в работе пассивно-активной гидроакустической системы, в отличие от существующих, дополнено следующими схемами: схемой обработки спектральной огибающей сигнала на базе комплексного анализатора спектра, схемой дополнительной фильтрации и анализа спектра, схемой идентификации и распознавания, построенной на НС. Анализ данных показал, что наиболее интенсивные сигналы камчатского краба регистрируются данными схемами в диапазоне частот до 5 кГц. В верхней части спектра шумов камчатского краба до 9 кГц интенсивность сигнала остается довольно высокой и достаточной для решения задач распознавания и идентификации [6].

Для технологического решения задачи распознавания и идентификации обнаруженных сигналов в морской среде от скоплений крабов была разработана информационная система с использованием современных нейронных сетей.

Обучение» нейронной сети осуществляется с помощью эталонных сигналов методом обратного распространения ошибки. Целью «обучения» сети алгоритмом обратного распространения ошибки является такая подстройка ее весов, чтобы приложение некоторого множества входов приводило к требуемому множеству выходов.

Исходя из этого, научной задачей диссертационной работы является разработка методики и технических решений комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей.

Предметом исследования диссертационной работы является методика и технические решения комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей [7].

Целью работы является решение проблемы качественного мониторинга состояния крабовых скоплений, среды их обитания и производственной деятельности предприятий Федерального агентства по рыболовству на акваториях дальневосточных морей РФ.

Направления исследования:

1. Проведение анализа современных гидроакустических и технологических решений, используемых в рыбной отрасли РФ, для обнаружения морских биологических объектов при мониторинге акваторий дальневосточных морей.

2. Разработка теоретических основ экономически эффективных и экологически безопасных современных технологических решений для достоверного обнаружения и распознавания беспозвоночных на ограниченной морской акватории.

3. Проведение численных и экспериментальных исследований теоретических основ пассивно-активного метода обнаружения крабов на ограниченной морской акватории.

4. Обоснование технических характеристик системы обнаружения крабов на ограниченной морской акватории и ее технологические решения.

Методы исследований, достоверность полученных результатов

В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования. Решение научной задачи базируется на экспериментальных данных и известных положениях классических методов пассивной акустики и активной гидролокации.

Достоверность полученных результатов подтверждается: корректностью разработанных физических моделей; использованием известных положений теоретической гидроакустики; сходностью полученных результатов с техническими решениями и результатами исследований, проведенными к.т.н. Кра-сильниковым И.В. (Камчатский ГТУ), ТИНРО-Центром ДВО РАН, а также автором диссертации в разные годы.

Научная новизна работы. На основе предложенных теоретических разработок, анализа результатов численного моделирования и имеемых данных натурных экспериментов, проведенных в морских условиях с борта подводного аппарата «ТИНРО-2» 1987 г. (ТИНРО-Центр) и в бассейнах на борту судна «Восток-1» в 1998 г., в работе обосновано и подтверждено, что:

- решение задачи достоверного распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров возможно путем применения методики и технических решений комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации с использованием достижений современных нейросетей;

- предложенная методика распознавания и идентификации крабовых скоплений позволяет примерно на 20 % лучше распознавать сигналы от краба; при этом количество информации, поступающей в нейронную сеть для анализа, уменьшается в 2-3 раза;

- в дополнение к предложенной методике, для проведения процесса уточнения результатов обнаружения крабовых скоплений и места их нахождения, необходимо использование разных активных режимов лоцирования водной среды;

- параметрический метод лоцирования позволяет более уверенно обнаруживать значительные крабовые скопления, в то время как режим бистати-ческой локации позволяет выделять одиночные импульсы.

Рассмотренные положения являются принципиально новыми, составляют функционально связанную последовательность операций, которая обеспечивает решение сложной научно-технической проблемы качественного мониторинга состояния крабовых скоплений дальневосточных морей РФ.

В диссертационной работе разработаны и обоснованы положения, совокупность которых можно квалифицировать как новое научное достижение.

На защиту выносятся:

1. Методика и технические решения комплексного использования пассивной акустики и активной гидролокации для распознавания и идентификации крабовых скоплений или их отдельных экземпляров с использованием достижений современных нейросетей.

2. Организационно-технические рекомендации по созданию и эксплуатации гидроакустических систем обнаружения скоплений краба.

Результаты работы:

- получены в ходе выполнения второго этапа НИР «Барьер»; второго этапа НИР «Модуль» по разработке пассивно-активного низкочастотного параметрического метода и мультистатической системы установки излучающих и приемных систем для обнаружения морских неоднородностей, в том числе биологических;

- подтверждены анализом материалов натурных исследований в рамках первого этапа НИР «Краб»; проекта «ТИНРО-2» 1987 г. (ТИНРО-Центр) и в бассейнах на борту судна «Восток-1» в 1998 г., в том числе проведенных автором лично.

Реализация результатов исследований

Результаты использованы в технической документации к программе реконструкции и переформирования существующих и создания новых гидроакустических систем качественного мониторинга состояния крабовых скоплений дальневосточных морей РФ, проводимой ДВО РАН.

Материалы исследования обсуяодались и получили положительную оценку: на научно-техническом семинаре кафедры «Акустические приборы, системы и технические средства судовождения», Дальрыбвтуз, 2006 г.; кафедры «Судовождение», Дальрыбвтуз, 2008 г.; на открытом заседании кафедры гидроакустики, ТОВМИ им. С.О. Макарова, 2006-2007 гг.; на открытом заседании кафедры технических средств судовождения, МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2007-2008 гг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Бахарев С.А. Способ повышения эффективности промысла морских биологических объектов / С.А. Бахарев, В.В. Поленюк, М.Л. Пуленец // Науч. тр. Дальрыбвтуза. Владивосток, 2000. Вып. 13. С. 21-25.

2. Алифанов Р.Н., Осипов Е.В. Определение опорных звуков камчатского краба для создания приборов и алгоритмов его обнаружения // Науч. тр. Дальрыбвтуза. 2003. Вып. 15. Ч. II. С. 53-54.

3. Двухсторонний «просветный» метод гидролокации в решении задач томографии морских акваторий: Сб. докл. 9-й науч. школы-семинара акад. Л.М. Бреховских «Акустика океана», совмещенной с 12-й сессией РАО / П.А. Стародубцев.и др. М.: ГЕОС, 2002. С. 370-378.

4. Кузнецов И.В. Вариационный принцип в теории гидроупругих волн // Успехи механики сплошных сред: Всеросс. конф., приуроченная к 70-летию академика В.А. Левина. Владивосток, 2009.

5. Бахарев С.А. и др. Дальнее обнаружение морских биологических объектов // Конверсионные технологии в гидроакустике: III Междунар. науч.-техн. конф. СПб, 1996. С. 16-18.

6. Дунин-Барковский В.Л. и др. Нейрокибернетика, Нейроинформатика, Нейрокомпьютеры. Новосибирск: Наука, 1998. 296 с.

7. Бахарев С.А. Технические средства рационального и экологически безопасного промысла краба: прил. к газете «Тихоокеанский Вестник». 2001 (июнь). № 12/37.

8. Кобяков Ю.С., Кудрявцев Н.Н., Тимошенко В.И. Конструирование гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры. Л.: Судостроение, 1986. 272 с.

9. Шевченко Е.В. Пондемоторные силы в процессе формирования установившихся биологических скоплений: матер. 48-й всерос. межвуз. науч.-техн. конф. Владивосток: ТОВМИ, 2005. Т. 3. С. 177-180.

10. Шевченко Е.В. Влияние среды распространения на параметры просвет-ных акустических сигналов при проведении численного моделирования на протяженной трассе о. Сахалин о. Итуруп // Изв. вузов. 2006. Прил. № 2. С. 49-53. >

11. Андреева И.Б. и др. Акустические свойства плотных скоплений пелагических животных в океане // Акуст. ж. 1994. Т. 40. № 1. С. 9-16.

12. Основные результаты работы Полярного научно-исследовательского института морского рыбного хозяйства и океанографии в Северной Атлантике. 2001-2005.

13. Мироненко М.В. К вопросу формирования в нелинейной водной среде параметрических сигналов разностной частоты // Акустические антенны и преобразователи: межвуз. сб. Владивосток: ДВГУ, 1988. № 10. С. 15-19.

14. Протасов В.Р. Биоакустика рыб. М.: Наука, 1965. 207с.

15. Бахарев С.А., Кузнецов Ю.А., Поленюк В.В. О возможности поиска скоплений беспозвоночных по их шумовым полям // Науч. тр. Дальрыбвтуза. > Владивосток, 2000. Вып. 13. С. 16-21.

16. A.c. № 654920 (СССР). Генератор гидроакустических сигналов «Дельфин» / Ю.А. Кузнецов, А.И. Гореликов.

17. Алифанов Р.Н., Бахарев С.А., Карасев В.В., Осипов Е.В. Экспериментальные исследования системы по обнаружению крабов: Матер. XLVI Всерос. межвуз. науч.-техн. конф. ТОВМИ. 2003. Т 1. С. 5-7.

18. ВМС США разрешили губить морских млекопитающих // Русская Америка (по материалам журнала). Июль, 2002.

19. А.с. 1228659 (СССР). Акустический эхоимпульсный локатор / В.Ю. Волощенко, В.Н. Максимов. МКИ GOIS 15/00. 4 с.

20. Журнал «Вопросы ихтиологии». 1988. Т. 28. Вып. 1.

21. Лукашов В.Н. Устройство и эксплуатация орудий промышленного рыболовства. М., 1972.

22. Техническое описание эхолота «GARMIN FISHFINDER-80», Техническое описание эхолота «VECTOR-GPS».

23. Красников И.В., Проценко И.Г., Резников В.Ю. Мониторинг камчатского краба. Петропавловск-Камчатский: «Камчатпресс», 2006. - 144 с.

24. Зверев В.А., Калачев А.И. Измерение взаимодействия звуковых волн в жидкостях // Акуст. ж. 1958. Вып. 4. С. 321-324.

25. Бахарев С.А. Повышение помехоустойчивости параметрического приемника звука // Измерительная техника. 1997. № 6. С. 50-52.

26. Стародубцев П.А., Мироненко М.В. Метод низкочастотной гидроакустической томографии и измерительная система контроля морских акваторий // Научный и общественно-политический журнал Президиума ДВО РАН «Вестник ДВО РАН». 2003. № 1. С. 36-41.

27. Слизкин А.Г, Сафронов С.Г. Промысловые крабы прикамчатских вод. Петропавловск-Камчатский, 2000. 180 с.

28. Слизкин А.Г. Распределение и сравнительная экология крабов (Lithodidae et Majidae) в северо-западной части Тихого океана. Вып. 2. М.: Наука, 1977. С. 28-29.

29. Слизкин А.Г. Экологическая характеристика беринговоморской популяции синего краба (Paralithodes platypus Brandt, 1850) // Изв. ТИНРО. 1972. Т. 81. С. 201-208.

30. Шишкова Е.В. Об отражательной способности краба и камбалы // Рыб. хоз-во. 1961. Вып. 3. С. 50-53.

31. Шишкова Е.В. Морские эксперименты по рыбошумопеленгованию // Рыб. хоз-во. 1967. Вып. 3. С. 24-27.

32. Таволга У. Подводный звук в морской биоакустике // Подводная акустика / Пер. с англ.; под ред. Л.М. Бреховских. М.: Мир, 1970. С. 64-72.

33. Сизов И.И. Шумы камчатского краба // Рыб. хоз-во. 1973. Вып. 3. С. 22-25.

34. Протасов В.Р. Поведение рыб. Механизмы ориентации рыб и их использование в рыболовстве. М.: Промиздат, 1978. 296 с.

35. Бахарев С.А., Кузнецов Ю.А. и др. Разработка организационной структуры рыбохозяйственного морского полигона, его научно-методичес-кой базы и средств биотехники: отчет о НИР «НПП Дальмар». Владивосток, 1992.247 с.

36. Стародубцев П.А. и др. Измерение характеристик гидродинамических возмущений морской среды многоканальными просветными гидроакустическими системами контроля морских акваторий // Наукоемкие технологии. 2004. Т. 5. № 5. С. 50-53.

37. Крон Б. Функции пространственной корреляции для различных моделей шума / Б. Крон, Ч. Шерман // Некоторые проблемы обнаружения сигнала, маскируемого флюктуационной помехой. М.: Сов. радио, 1965. С. 114-117.

38. Бархатов А.Н. Моделирование распространения звука в море. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 56 с.

39. Danny Elder, and John Pernetta, Oceans (London: Mitchell Beazley Publishers: 1991), 27.

40. Морз Ф. Излучение и рассеяние звука // Колебания и звук. М.: Гос-техиздат, 1949. С. 323-409.

41. Отчет по ОКР «Аксон-К» / Институт общей физики РАН. Центр волновых исследований. М. 2004.

42. Бать М.И. Теоретическая механика в примерах и задачах. Т. 2. М., 1966.

43. Стародубцев П.А. К вопросу влияния среды распространения на параметры просветных акустических сигналов при проведении численного моделирования // Вестник Тюмен. гос. ун-та. 2003. № 5. С. 229-236.

44. Стародубцев П.А., Пичугин К.А. Обоснование оптимальной структуры и параметров просветного акустического сигнала для освещения подводной обстановки в ограниченных морских акваториях // Наукоемкие технологии. 2004. № 2, 3. Т. 5. С. 21-30.

45. Дистанционное измерение анизотропии шумов моря: Сб. докл. на междунар. конф. по конверсии оборонных технологий / М.В. Мироненко и др. СПб.: Морфизприбор, 1996.

46. Стародубцев П.А., Мироненко М.В. Метод низкочастотной гидроакустической томографии и измерительная система контроля морских акваторий // Научный и общественно-политический журнал Президиума ДВО РАН «Вестник ДВО РАН». 2003. № 1. С. 36-41.

47. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1983.

48. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1986.

49. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: руководство к решению задач. М.: Высш. школа, 1987.

50. Стародубцев П.А. Акустическая томография в процессе обнаружения подводных объектов. Владивосток: Морской гос. ун.-т им. адм. Г.И. Невельского, 2005. 190 с.

51. Канасевич Э.Р. Анализ временных последовательностей в геофизике. М.: Недра, 1985. 300 с.

52. Данилюк А.И. Элементы виртуальной физики или классические решения «неклассических» задач: обзорно-справочное пособие. М.: www.SciTecLibrary.com(http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4727.html).

53. Рапопорт М.Б. Вычислительная техника в полевой геофизике: учебник для вузов. М.: Недра, 1993. 350 с.

54. Булатов В.Н. Спектральная характеристика для обобщенного сигнала с динамическими параметрами // Анализ структур электронной и вычислительной техники: межвуз. сб. науч. тр. Оренбург, 1995. С. 25-30.

55. Булатов В.Н. Метод оценки погрешности определения фазового спектра кусочно-аппроксимированного сигнала // Вестник ОГУ. 1999. № 2. С. 84-88.

56. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. М.: Мир, 1983.

57. Короновский А.А, Москаленко О.И., Храмов А.Е. Синхронизация спектральных компонент связанных хаотических осцилляторов // Письма в ЖТФ / Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Гос. УНЦ «Колледж». 2004. Т. 30. Вып. 18. С. 57-64.

58. Пономаренко М.Ф., Карпа В.М., Циделко В.Д. Информационное спектральное оценивание: измерения, контроль, автоматизация. 1987. № 3. С. 55-69.

59. Гончаров В.В., Куртепов В.М. Численные эксперименты по томографии океана // Акустика океанской среды / под ред. JI.M. Бреховских, И.Б. Андреева. М.: Наука, 1989. С. 107-115.

60. Гусев В.Г., Лоскутова Г.В. Об использовании алгоритма двумерного быстрого преобразования Фурье для обработки информации от линейной антенной решетки // Радиотехника и электроника. 1982. Т. 27. № 12. С. 2362-2366.

61. Родин В.Е. и др. Руководство по изучению десятиногих ракообразных Дальневосточных морей. Владивосток: ТИНРО, 1979. 56 с.

62. Афанасьев Н.Н., Михайлов В.И., Карасев А.Н. и др. Состояние запасов и биология синего краба северной части Охотского моря // Северо-Восток России: прошлое, настоящее, будущее: расшир. тез. докл. per. науч. конф. Магадан, 1998. Т. 1. С. 123-124.

63. Андронов П.Ю. Особенности сезонных промысловых скоплений синего краба в Наваринском районе Берингова моря // Северо-Восток России: прошлое, настоящее, будущее: расшир. тез. докл. per. науч. конф. Магадан, 1998. Т. 1. С. 126.

64. Букин С.Д., Мясоедов В.И., Низяев С.А. и др. Динамика пространственного распределения и некоторые особенности биологии синего краба северной части Тихого океана // Морские промысловые беспозвоночные: Сб. науч. тр. М.: ВНИРО, 1988. С. 4-16.

65. Виноградов Л.Г. Годичный цикл жизни и миграций краба в северной части западнокамчатского шельфа // Изв. ТИНРО. 1945. Т. 19. С. 3-54.

66. Виноградов Л.Г. О расположении и связях популяций камчатского краба Paralithodes camtschatica (Til.) в пределах его видового ареала // Основы биол. продуктивности океана и ее использование. М.: Наука, 1970. С. 201-205.

67. Галкин Ю.И. Изменения гидрологического режима, естественное воспроизводство и культивирование камчатского краба у западного побережья Камчатки // Фауна и гидробиология шельфовых вод Тихого океана. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1982. С. 29-34.

68. Галкин Ю.И. О причинах сокращения численности камчатского краба у западного побережья Камчатки // Рыб. хоз-во. 1959. № 4. С. 9-12.

69. Винокурова Т.Т. Межгодовая изменчивость придонной температуры у западного побережья Камчатки // Исслед. по биол. рыб и промысловой океанографии. Владивосток: ТИНРО, 1972. Вып. 7. С. 3-11.

70. Виноградов Л.Г., Нейман А.А. Донное население шельфа восточной части Охотского моря и некоторые черты биологии камчатского краба // Океанология. 1969. Т. 9. № 2. С. 329-340.

71. Виноградов Л.Г. О механизме воспроизводства запасов камчатского краба (Paralithodes camtschatica) в Охотском море у западного побережья Камчатки // Тр. ВНИРО. 1969. Т. 65. С. 337-344.

72. Виноградов Л.Г. Камчатское стадо крабов // Природа. 1968. № 7. С. 43-50.

73. Виноградов Л.Г. О географическом распространении камчатского краба//Изв. ТИНРО. 1946. Т. 22. С. 195-232.

74. Виноградов Л.Г. Камчатский краб. Владивосток, 1941. 94 с.

75. Сизов И.И. Шумы камчатского краба // Рыб. хоз-во. 1973. Вып. 3. С: 22-25.

76. Борщан В.П. Применение ловушек на промысле крабов // Рыбн. хоз-во. 1975. №3. С. 54-56.

77. Иванов Б.Г. Промысловая гидробиология России: наследие, проблемы, перспективы // Рыб. хоз-во. 1994. № 5. С. 43-46. № 6. С. 30-33.

78. Кузнецов А.П. Фауна донных беспозвоночных прикамчатских вод Тихого океана и северных Курильских островов. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 272.

79. Шевченко Е.В. Обнаружение сформированных рыбных косяков маломощными низкочастотными просветными сигналами: дис. . канд. техн. наук. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2006. 163 с.

80. Т. Дж. Мюир. Нелинейная акустика и ее роль в геофизике морских осадков // Акустика морских осадков: Под ред. Ю.Ю. Житковского. М.: Мир, 1977. С. 227-273.

81. Стародубцев П.А. Влияние горизонтальной рефракции на траекторию распространения низкочастотных просветных сигналов: сб. матер, per. науч.-техн. конф. Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, Администрация Приморского края, 2003. С. 67-72.

82. Шевченко Е.В. Фазовая скорость просветного сигнала и физические основы ее изменения на неоднородностях морской среды и сформированных рыбных косяках // Науч. тр. Дальрыбвтуза. Владивосток, 2006. Вып. 16. С. 21-25.

83. Каневский И.Н., Осипов Е.В. Методика автоматизированного распознавания крабов // Тр. КамчатГТУ, 2002. № 1. С. 84-87.

84. Алифанов Р.Н., Осипов Е.В., Стародубцев П.А. Интеллектуальная система обнаружения крабов с применением методик предварительной обработки и идентификации акустического сигнала // Известия ТИНРО. 2009. Т. 2. С. 320-325.

85. Терещенко С.А, Федоров Г.А. О псевдослучайных и обобщенных псевдослучайных бинарных последовательностях // Радиационная безопасность человека и окружающей среды: сб. науч. тр. всерос. конф. М.: МИФИ, 2002. С. 162-177.

86. Стародубцев П.А. Измерительная система контроля морских акваторий на основе низкочастотной гидроакустической томографии // Инновации, разд. «Биржа технологий и контактов». 2003. № 1. С. 89-91.

87. Акуленко Л.Д., Нестеров С.В. Исследование инерционных и упругих свойств пропитанных жидкостью гранулированных сред резонансным методом // МТТ. 2002. № 5. С. 145-156.

88. Акуленко Л.Д., Нестеров С.В. Инерционные и диссипативные свойства пористой среды, заполненной вязкой жидкостью // МТТ. 2005. № 1. С. 109-119.

89. Акуленко Л.Д., Нестеров С.В. Динамическая модель пористой среды, заполненной вязкой жидкостью // ДАН; сер. Механика. 2005. Т. 401. № 5. С. 630-633.

90. Золотарев П.П. Распространение звуковых волн в насыщенной газом пористой среде с жестким скелетом // Инженерный ж., 1964. Т. IV. С. 111-120.

91. Красников И.В. Принцип построения, выбор основных параметров шумопеленгатора-крабоискателя // Вестник Камчатского государственного технического университета. 2003. № 2. С. 123-136.

92. Бахарев С.А., Алифанов Р.К., Куоакаев В.В. и др. Прогрессивные методы поиска и промысла беспозвоночных: отчет о НИР «Краб». Владивосток: Дальрыбвтуз, 2001.

93. Карлик Я.С., Красников И.В. Новые акустические технологии на службе рыбодобывающего флота // Вестник Камчатского государственного технического университета. 2002. № 1. С. 90-96.

94. Шишкова Е.В. Морские эксперименты по рыбошумопеленгованию // Рыб. хоз-во. 1967. Вып. 3. С. 24-27.

95. Юдаков К.Н. О дальности действия гидроакустических рыбопоисковых приборов // Рыб. хоз-во. 1967. Вып. 8. С. 38-41.

96. Стародубцев П.А. Измерительные технологии акустического «просветного» метода гидролокации в решении задач мониторинга и освоенияморских акваторий // Вестник Бурятского гос. ун-та. Сер. 9. Физика и техника. 2003. Вып. 3. С. 16-24.

97. Морошкин К.В. Многолетние гидрологические наблюдения в Охотском море // Труды ДВНИГМИ. 1963. Вып. 013. С. 64-78.

98. Назаров В.Е., Сутин A.M. Характеристики параметрического излучателя звука с пузырьковым слоем в дальней зоне // Акуст. ж. 1984. Т. 30. № 6. С. 803-807.

99. Алифанов Р.Н., Пичугин К.А., Стародубцев П.А. Современные технологии обнаружения рыбных косяков и их теоретическое объяснение: Моногр. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2009. 134 с.