автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.06, диссертация на тему:Повышение эффективности обнаружения и определения координат крабовых скоплений на основе использования гидроакустических средств шумопеленгования

На правах рукописи

Красников Игорь Викторович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ КРАБОВЫХ СКОПЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ШУМОПЕЛЕНГОВАНИЯ

05.11.06 - Акустические приборы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

4

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Камчатском государственном техническом университете

Научные руководители: к.т.н., с.н.с. Лоскутова Галина Вениаминовна

д.т.н., с.н.с. Карлик Яков Самуилович

4

Официальные оппоненты: д.т.н. Консон Александр Давидович

к.т.н. Каленов Евгений Николаевич

Ведущая организация: Санкт-Петербургский Морской технический

университет

Защита состоится « 27 » июня 2005 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 210.021.01 при Санкт-Петербургском государственном университете кино и телевидения по адресу: 191119, г. Санкт-Петербург, ул. Правды д. 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения

Автореферат разослан <_ мая 2005 г.

диссертационного совета

Ученый секретарь

Гласман К.Ф.

ьт

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Промысел камчатского краба в последние годы характеризовался наращиванием объемов вылова, с одной стороны, и недостатком внимания к проблемам сохранения и воспроизводства промысловых запасов краба, с другой. Естественным результатом этого стало резкое сокращение продуктивного стада камчатского краба. В сложившихся условиях остро встала проблема поиска новых, экологически безопасных технологий, обеспечивающих повышение эффективности поиска и определения координат крабовых скоплений и определения их численности.

Распределение крабов внутри районов является неравномерным. В период кормовых миграций камчатский краб группируется в косяки из десятков и сотней особей. В местах благоприятного обитания скапливаются в промысловые скопления сотнями тысяч на нескольких морских милях. В этих условиях результат промысла зависит от выбора места постановки орудий лова.

Одной из мер государственного регулирования промысла камчатского краба, направленных на обеспечение рационального использования его запасов, является определение объемов допустимых уловов (ОДУ). Для определения ОДУ необходимо знать фактический запас краба.

Актуальной проблемой является также поиск немаркированных1 (утерянных и браконьерских) крабовых ловушек. Анализ результатов работы добывающих предприятий Приморья на крабовом промысле за период с 1995 по 2000 годы показал, что суда теряют за год в среднем до 20% своих орудий лова. В случае обрыва сигнальных вех найти немаркированный «порядок» практически невозможно. Наряду с экономическим ущербом потеря крабовых «порядков» создает реальную угрозу экологическим системам и биологическим ресурсам рыболовства. Экологическая проблема становится все более актуальной по мере дальнейшего развития прибрежного рыболовства. Обусловлено это тем, что промысловые концентрации крабов из года в год наблюдаются, как правило, на одних и тех же достаточно ограниченных участках акватории. Потерянные орудия лова в районах массового обитания крабов, на путях их миграций, нереста становятся «могильниками» крабов. Проблема поиска немаркированных «порядков» становится шире, если учесть, что ежегодно наблюдается рост браконьерства. Браконьеры зачастую используют немаркированные орудия лова.

Анализ публикаций и реального состояния средств и методов обнаружения камчатского краба на промысловых судах показывает, что в настоящее время кроме крабовых ловушек и донных тралов никаких средств обнаружения и оценки запасов крабовых скоплений в распоряжении рыбаков

Немаркированный «порядок» (ловушка) - «порядок», место постановки которого не обозначено на поверхности моря установленным образом. I РОС. НАЦИОНАЛЬНА"

библиотека

гдеЩ >#

практически нет. Поиск утраченных порядков крабовых ловушек ведется с использованием «кошек» и является крайне непродуктивным, а поиск браконьерских «порядков» вообще не ведется.

В этой связи создание высокопроизводительных экологически безопасных методов и средств поиска промысловых крабовых скоплений, позволяющих отслеживать изменения промысловой обстановки в реальном времени, определять координаты зоны обитания и численность краба, а <

также решать задачу обнаружения немаркированных орудий лова является актуальной задачей.

Из отечественной и зарубежной литературы известно, что крабовые скопления являются достаточно мощным источником шумоизлучения. В 4

этой связи большой интерес представляет возможность использования современных гидроакустических технологий, в частности, средств шумопеленгования для поиска крабовых скоплений и немаркированных «порядков» заполненных крабовых ловушек по их шумовому полю.

Актуальность задач обнаружения, определения координат, оценки запасов камчатского краба и улучшения экологического состояния промысла, а также прогресс в развитии вычислительных средств, используемых для построения систем шумопеленгования, сделали актуальной задачу разработки новых методов промысловой разведки с применением современных гидроакустических средств шумопеленгования. Данная работа и посвящена решению этой задачи.

Цель исследований - поиск и разработка эффективных и экологически безопасных способов обнаружения и определения координат крабовых скоплений и оценки их запасов на основе использования современных гидроакустических систем шумопеленгования; разработка структуры и выбор основных параметров системы шумопеленгования, обеспечивающих высокую эффективность поиска.

Для реализации поставленной цели в работе были рассмотрены и решены следующие задачи:

1. Рассмотрены существующие средства и методы поиска и оценки запасов ^ камчатского краба.

2. Провёден анализ биологических особенностей камчатского краба и его промысловых скоплений, определяющих формирование шумового поля.

3. Выполнен анализ описанных в литературе данных по шумоизлучению камчатского краба в традиционных районах промысла.

4. Проведены теоретические и экспериментальные исследования шумов камчатского краба.

5. Разработана модель шумоизлучения одиночного краба, шумового поля крабовых скоплений и шумового поля крабов, находящихся в крабовых ловушках (далее - шумовое поле ловушек).

<!.•» ■«'*■ 1 1 -*»»->«***• í

6. Предложен экологически безопасный способ обнаружения, определения в реальном времени координат скоплений камчатского краба и оценки их промысловых запасов по шумовому полю крабов.

7. Разработана структурная схема и обоснован выбор основных параметров шумопеленгатора-крабоискателя, реализующего предложенный способ.

8. Проведено математическое моделирование крабопоисковой системы. Проведены численные эксперименты по оценке эффективности предложенного средства поиска и выполнен сравнительный анализ эффективности предложенного и традиционно используемых способов.

9. Разработаны методика организации поиска и оценки промысловых запасов камчатского краба и методика обнаружения немаркированных крабовых ловушек.

Методы исследования. При выполнении работы проводились теоретические, натурные и полунатурные экспериментальные исследования. Использовались статистические методы обработки экспериментальных данных, методы математического моделирования.

Достоверность выносимых на защиту результатов подтверждается применением известных аналитических и численных методов решения задач, согласованностью полученных автором экспериментальных данных с материалами других авторов.

Метрологическая достоверность натурных экспериментов обеспечивалась применением калиброванных измерительных средств.

Обоснованность основных результатов работы подтверждается знакомством с ними научной общественности путем публикации их в отечественных изданиях и представления на международных и отечественных научно-технических конференциях.

Научная новизна. Научной новизной обладают следующие защищаемые в работе результаты:

- способ обнаружения и определения в реальном времени координат скоплений камчатского краба по шумовому полю крабов, основанный на использовании экологически безопасных гидроакустических средств

^ шумопеленгования;

- оценка численности камчатского краба по его шумовому полю;

- структура шумопеленгатора-крабоискателя (ШПК) с малогабаритной приемной антенной;

- методика выбора основных параметров ШПК, учитывающая акустические характеристики шумоизлучения крабовых скоплений и орудий его лова;

- имитационная модель шумового поля крабовых скоплений;

- математическая модель крабопоисковой системы, позволяющая выполнить сравнительную оценку эффективности предложенного и традиционных способов оценки численности камчатского краба.

Практическое значение работы. Предложенный способ поиска с применением шумопеленгатора-крабоискателя с заданной структурой, параметрами и перечнем решаемых задач позволяет:

- вести промысловую разведку скоплений камчатского краба и поиск немаркированных крабовых ловушек с привлечением малотоннажных судов, составляющих большую часть рыболовного флота;

вести промысловую разведку и поиск немаркированных орудий лова при движении судна, что существенно повышает производительность поиска по сравнению с существующими методами и средствами; определять местоположение промысловых скоплений камчатского краба в реальном времени, и, как следствие, повысить эффективность промысла в целом за счет постановки орудий лова в местах наибольших промысловых скоплений камчатского краба;

- повысить экологическую безопасность промысла камчатского краба за счет отсутствия физического контакта с объектом в процессе поиска и обнаружения утерянных и браконьерских орудий лова.

Личный вклад автора. Автору принадлежат разработка и анализ эффективности нового способа обнаружения в реальном времени промысловых скоплений камчатского краба, находящихся на дне моря немаркированных крабовых ловушек по их шумовому полю, разработка методик поиска, а также организация и получение основных результатов экспериментальных исследований, их обработка и анализ.

Автором разработан и изготовлен действующий макет аппаратуры для проведения экспериментальных исследований характеристик шумовых полей крабовых скоплений в натурных условиях. С учетом результатов эксперимента в обеспечение математического моделирования крабопоисковой системы автором разработана имитационная модель шумоизлучения одиночного краба, шумового поля крабовых скоплений и шумового поля крабов, находящихся в крабовых ловушках

На основании результатов математического моделирования крабопоисковой системы и численных экспериментов автором разработаны методические рекомендации по использованию шумопеленгатора-крабоискателя для поиска немаркированных орудий лова, промысловых скоплений камчатского краба и оценки их запасов в реальном времени.

В работах, выполненных в соавторстве, автор принимал равноценное участие в постановке задач, в анализе и интерпретации результатов экспериментов и моделирования.

Апробация работы и публикации.

Основная часть материалов диссертации докладывалась и обсуждалась на международных и отечественных научно-технических конференциях и семинарах в период с 1999 по 2004 гг., в частности, на:

- международной научной конференции «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана» (г. Владивосток, 1999 г.);

- шестой международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.);

- международной научно-практической конференции «Рыбохозяйственное образование Камчатки в XXI веке» (г. Петропавловск-Камчатский, 2002 г.).

- седьмой международной конференции «Прикладные технологии ; гидроакустики и гидрофизики» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.);

- региональной научно-практической конференции «Экономические, социальные и экологические проблемы Охотского моря и пути их

( решения» (г. Петропавловск-Камчатский, 2004 г.);

- международных научных чтениях «Приморские зори - 2005», посвященные 10-летию со дня основания ТАНЭБ (г. Владивосток, 2005 г.).

Инновационный проект «Шумопеленгатор-крабоискатель» был представлен на III международном салоне инноваций и инвестиций (г. Москва, 4-7 февраля 2003 г.) и получил там награду «Золотая медаль Салона» и диплом.

На 2-й международной рыбопромышленной выставке «Рыбные ресурсы

- 2003» в г. Москве инновационный проект «Шумопеленгатор-крабоискатель» получил диплом.

Получен патент на изобретение: Шумопеленгатор для поиска скоплений крабов [Текст]: Пат. 2240577 Рос. Федерация: МПК1 G 01 S 15/02, 15/96 / И.В.Красников, Я.С.Карлик- №2002132913; Заяв. 06.12.02; Опубл. 20.11.04, Бюл. № 32,- 4 е., 2 л. ил.

По материалам диссертации опубликованы 21 работа, в том числе 12 докладов на научно-технических конференциях. В этих работах автором выполнены теоретические расчеты и модельные исследования; все экспериментальные исследования выполнялись при непосредственном и активном участии автора.

Структура н объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Ее общий объем составляет 184 ^ страницу, включая 35 рисунков, 21 таблицу и список литературы из 98

наименований.

Основные положения, выносимые на защиту:

* 1. Разработан способ, позволяющий обнаруживать и определять в

реальном времени координаты скоплений камчатского краба и производить оценку их промысловых запасов по шумовому полю крабов, основанный на использовании экологически безопасных гидроакустических средств шумопеленгования.

2. Разработана структура шумопеленгатора-крабоискателя с малогабаритной приемной антенной, позволяющей размещать его на малотоннажных судах.

3. Разработана методика выбора основных параметров шумопеленгатора-крабоискателя, учитывающая акустические характеристики шумоизлучения крабовых скоплений и орудий его лова.

4. Выполнена сравнительная оценка эффективности предложенного и традиционных способов определения численности камчатского краба на основе разработанной математической модели крабопоисковой системы и проведенных численных экспериментов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дано обоснование актуальности рассматриваемой проблемы, сформулированы цель исследований и постановка основных решаемых в работе научно-технических задач. Описаны методы исследования и обоснована достоверность приводимых результатов. Показана научная новизна и практическая значимость проведенных исследований и полученных результатов. Дана характеристика личного вклада автора, приведены данные об апробации работы и публикациях. Кратко описана структура изложения материала и перечислены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан анализ существующих методов поиска и оценки промысловых запасов камчатского краба. Рассмотрены подводные (обеспечивающих визуализацию объекта) методы и средства поиска и оценки промысловых запасов крабовых скоплений. Показано, что использование подводных методов наблюдения с визуализацией объекта обеспечивает наилучшее понимание скрытых от нас процессов, надежную классификацию объектов, исключает физическое воздействие на изучаемый объект. Однако, ввиду малой дальности подводного видения данные средства обладают низкой производительностью поиска, что не позволяет вести широкомасштабные поисковые работы с их помощью.

Проанализирован опыт использования гидроакустических методов для обнаружения промысловых скоплений камчатского краба. Показано, что использование принципов активной гидролокации малоэффективно из-за низкой производительности поиска в условиях разреженных крабовых 41

скоплений. Применение принципов и средств нелинейной акустики для решения этих задач нецелесообразно в силу присущих им недостатков (ограниченный размер района поиска, низкая акустическая чувствительность параметрических приемных антенн и т.п).

Опыт использования отечественных средств шумопеленгования для обнаружения скоплений камчатского краба (в конце 60-х годов прошлого столетия) показал принципиальную возможность и значительный потенциал данного метода. Однако, в силу ряда объективных причин, к которым относится и невысокий на тот момент времени уровень развития цифровых вычислительных средств, данный метод не получил дальнейшего развития.

Показано, что обнаружение и оценка запасов камчатского краба, выполняемые в настоящее время с использованием традиционных орудий лова, характеризуются низкой производительностью, достоверностью и наносят значительный экологический ущерб популяции камчатского краба.

Во второй главе выполнен анализ и систематизированы материалы публикаций различных авторов по экспериментальному изучению характеристик шумового поля камчатского краба в натурных и полунатурных условиях. Показана необходимость проведения дополнительных натурных экспериментов для уточнения характера изменения акустической активности особей во времени и характеристик спектра шумового поля камчатского краба в области частот выше 4.5 кГц.

Приведена методика проведения и представлены результаты дополнительных натурных экспериментов по анализу шумов камчатского краба. Показано, что соотношение уровней полезного сигнала краба и помех в области частот от 4 до 9 кГц позволяет использовать данную часть спектра для обнаружения промысловых скоплений камчатского краба с применением малогабаритных приемных антенн.

В результате сравнения данных различных авторов и результатов собственных наблюдений определены основные характеристики шумового поля крабовой популяции и шумового поля крабовой ловушки, заполненной крабом. Разработана модель шумового поля крабовой популяции:

Шумоизлучение отдельных особей не зависит друг от друга, приведенный абсолютный уровень шумоизлучения одиночного краба составляет от 7.5-10"3 до 3-10"2 Па!^Гц, при этом среднеквадратическое отклонение (СКО) флюктуаций уровня относительно его среднего значения достигает 50%.

Шумовое поле характеризуется равномерным излучением по всем направлениям в сторону поверхности моря в диапазоне частот от 0.05 до 20 кГц. Доля времени акустической активности камчатского краба составляет от 25 до 75% при средней акустической активности около 44%. Длительность издаваемых шумов варьируется в широком диапазоне от миллисекунд (щелчок) до нескольких секунд случайным образом. Наибольшая повторяемость характерна для сигналов с длительностью около 1 с.

Шумоизлучение крабового скопления. В промысловых районах в зависимости от плотности крабового населения выделяют три зоны.

Зона обитания. Для зоны обитания характерен низкий уровень шумоизлучения, обусловленный крайней разреженностью крабового населения. Источниками акустической активности в этой зоне являются отдельные особи, перемещающиеся по дну случайным образом, и представляющие собой Независимые точечные источники звука. Распределение источников внутри зоны обитания можно считать равномерным, а саму область стационарной в течение длительных временных рамок.

Зона промысловой изобаты. Внутри зоны обитания наблюдается область повышенного шумоизлучения, примыкающая к промысловой изобате. В качестве источников шумоизлучения в данной области следует рассматривать уже не отдельные особи, а отдельные крабовые косяки. В результате внутри данной области будут наблюдаться мобильные шумовые пятна повышенной интенсивности, мигрирующие случайным образом. Диаметр шумового пятна может достигать нескольких десятков метров. Шумоизлучение особей, образующих шумовое пятно, складывается из суммы независимых источников шумоизлучения. Интенсивность шумовых пятен в зоне промысловой изобаты превышает интенсивность шумоизлучения зоны обитания на порядок. Распределение косяков внутри зоны промысловой изобаты можно считать равномерным, а саму область стационарной на больших временных интервалах.

Зона промыслового скопления. Зоны промысловых скоплений лежат внутри зоны промысловой изобаты. В качестве источников шумоизлучения в данной области следует рассматривать скопления десятков, сотен крабовых косяков, образующих промысловые скопления. В результате внутри данной области будут наблюдаться мобильные шумовые пятна еще более высокой интенсивности, мигрирующие случайным образом. При этом диаметр шумового пятна может достигать нескольких сотен метров. Интенсивность шумоизлучения внутри зоны промыслового скопления может превышать интенсивность шумоизлучения зоны обитания в сотни раз. Распределение косяков внутри зоны носит случайный характер. Акустические пятна появляются и распадаются случайным образом. Сама область промыслового скопления является нестационарной, перемещается под незначительным углом к промысловой изобате в сторону больших глубин со скоростью 1 - 2 мили в сутки, ее протяженность вдоль изобаты может достигать нескольких миль.

Шумоизлучение ловушки, наполненной крабом, значительно отличается от шумоизлучения отдельных особей. Эти шумы имеют непрерывный характер. С высокой вероятностью ловушку можно считать точечным источником излучения. При этом уровень шумоизлучения крабовой ловушки может быть представлен как совокупность уровней шумоизлучения независимых источников с учетом повышающего коэффициента Кт >»2.5, обусловленного дополнительным контактом особей между собой и с арматурой ловушки:

где А - уровень шумоизлучения крабов, находящихся в ловушке; А1 - уровень шумоизлучения 1-й особи;

I - количество крабов в ловушке.

Анализ помеховой обстановки в районе промысла показал, что основной помехой работе шумопеленгатора-крабоискателя являются шумы

(I)

крабопромыслового судна, при этом по результатам численной оценки уровень помехи в точке приема для типовых крабопромысловых судов составляет 1.510'2 Па/^Гц.

На графиках рис. 1 представлены спектральные характеристики шумоизлучения камчатского краба, полученные в результате проведенных экспериментов, а также спектральные характеристики других гидробионтов и типовых акустических помех в районе промысла.

р л» _____ ________дБ

1,2- максимальный и минимальный шумы моря;

3 - шумы волнения моря (индексы - баллы скорости веггра);

4 - шумы близкого судоходства;

5 - шумы дальнего судоходства; 6, 7 - шумы креветок и рыб семейства

горбылевых;

8 - тепловой шум моря;

9 - шумы скопления раков-щелкунов;

10 - шумы камчатского краба.

10 102 ю3 10* (Гц

Рис. 1. Спектральные характеристики шумов камчатского краба, других гидробионтов и типовых акустических помех в районе промысла.

Третья глава посвящена разработке способа поиска, обнаружения и определения географических координат промысловых скоплений камчатского краба и немаркированных орудий его лова с использованием шумопеленгатора - крабоискателя (далее - способ).

Суть предлагаемого способа заключается в акустической съемке шумовой обстановки непосредственно под килем в процессе движения судна на основе использования системы шумопеленгования с развитым, ориентированным в направлении дна веером характеристик направленности, (ХН), формируемым на приемной антенне.

В этом случае географические координаты обследуемой полосы дна жестко привязаны к координатам судна, определяемым современными средствами навигации (GPS) с высокой точностью. Каждая из ХН «освещает» лишь часть обследуемой полосы веера ХН. В результате место акустически активного объекта определяется пространственным положением ХН, зафиксировавшей сигнал, и может быть рассчитано с точностью до половины линейных размеров участка дна, обследуемого соответствующей

ХН веера. Принципиальная схема поиска промысловых скоплений краба и определения их географических координат иллюстрируется рисунком 2.

Рис. 2. Принципиальная схема поиска промысловых скоплений краба и определения их координат.

Расчет географических координат обнаруженных скоплений производится по формулам:

<р, = я, + Ду«тАГ (2)

А^^+Д^со аК (3)

&1=Н,ана{ (4)

где щ, Я, - географические координаты точки встречи осиу'-м ХН с дном;

Л? - географические координаты судна;

4 - отстояние от отвесной линии точки встречи осиу-й ХН с дном;

К . - курс судна;

Я, - глубина под приемной антенной, измеренная эхолотом;

а1 - угол компенсации оси у'-ы ХН.

Пространственные координаты крабового скопления и характер распределения особей получаются в результате выполнения трассовой съемки района и нанесения информации на промысловую карту по результатам обследования.

Структурная схема алгоритма обработки информации в шумопеленгаторе-крабоискателе, позволяющая реализовать предложенный способ, представлена на рис. 3.

Рис. 3 Структурная схема шумопеленгатора-крабоискателя Выполненный в работе выбор основных технических параметров шумопеленгатора-крабоискателя основан на анализе уровня шумоизлучения, спектральных и поведенческих характеристиках объекта поиска, полученных в результате экспериментов, а также на анализе характерных глубин расположения крабовых скоцрений и т.п.

Дальность действия шумопеленгатора-крабоискателя определялась глубинами обитания камчатского краба (наклонной дальностью по границе внешних ХН веера). Требования к дальности действия шумопеленгатора-крабоискателя в зависимости от промысловой глубины приведены в табл. 1.

Таблица 1

Зависимость предельной дальности действия ШПК от промысловой _глубины_

Промысловая глубина, м 30 60 100 150 200 250 300 350

Дальность действия ШПК, м 46 91 152 227 303 380 455 531

Наибольшее время в период кормовых миграций крабы, обитающие на западно-камчатском шельфе, находятся на глубинах около 60 м, поэтому далее конкретные расчеты и выбор параметров выполнены применительно к этой глубине. Это, однако, не снижает общности предложенной методики выбора основных параметров шумопеленгатора.

Рабочая полоса частот выбирается с учетом частотных характеристик сигналов краба и характеристик мешающих полей. Основным критерием выбора рабочего диапазона частот является наибольшее отношение сигнал / помеха и наличие в этом диапазоне частот характерных спектральных особенностей сигналов (дискретные составляющие, модуляции и т.д.), позволяющих выполнить их классификацию. Кроме этого преследовалась цель создания шумопеленгатора-крабоискателя с приемной антенной, массогабаритные характеристики которой позволили бы размещать такой шумопеленгатор на малотоннажных судах.

Для обеспечения высокой пространственной избирательности и эффективного решения задачи классификации при минимальных размерах приемной антенны в шумопеленгаторе-крабоискателе предусмотрены два режима работы:

- режим «Поиск» с рабочей полосой частот от 5 до 9 кГц;

- режим «Классификация» с рабочей полосой частот от 2 до 9 кГц.

Сектор обзора обеспечивает увеличение производительности поиска

при реализации предложенного способа. В выбранном секторе обзора в плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости (ДГТ) судна формируется веер из нескольких ХН. Очевидно, что увеличение сектора обзора шумопеленгатора-крабоискателя в этой плоскости приводит к расширению поисковой полосы и, как следствие, к увеличению производительности поиска. Однако с расширением сектора обзора происходит рост наклонной дальности до дна (объекта поиска), возрастает затухание сигналов, принимаемых крайними ХН веера; с ростом угла компенсации падает коэффициент концентрации антенны. С учетом сказанного сектор обзора ШПК в направлении, перпендикулярном диаметральной плоскости, выбран равным ± 45° по осям ХН.

Угловое разрешение приемной антенны должно обеспечивать определение координат немаркированных «порядков» крабовых ловушек и раздельное наблюдение отдельных ловушек в «порядке» с учетом используемых на практике способов их расстановки. Поскольку ориентация

крабового «порядка» заранее неизвестна, установлены следующие требования к угловой избирательности:

1) Угловая избирательность по направлению ДП судна должна обеспечить раздельное обнаружение и отображение на блоке индикации ловушек крабового «порядка», выставленного вдоль курса судна (рис. 4).

2) Ширина ХН по направлению, перпендикулярному ДП судна, должна обеспечивать обнаружение внешней ХН веера и отображение на блоке индикации отдельных ловушек крабового «порядка», выставленного перпендикулярно курсу судна (рис. 4).

В основу расчета угловой избирательности положено среднее расстояние между ловушками в «порядке».

Расчет габаритов приемной антенны и числа гидрофонов показал, что для обеспечения требуемой угловой избирательности в заданном секторе обзора для выбранного частотного диапазона приемная антенна шумопеленгатора должна представлять собой плоскую фазированную решетку размером 1x1.08 м. Гидрофоны должны быть смонтированы в 14 линеек из 13 гидрофонов каждая.

Интервал осреднения принят равным 1 с - длительности сигналов с наибольшей повторяемостью. С учетом результатов экспериментов принято целесообразным выбрать дополнительный интервал осреднения, равный 0.3с.

Цифровая реализация алгоритма пространственно-временной обработки в соответствии со структурой рис. 3 предполагает:

1. Выполнение в блоке 2 аналого-цифрового преобразования (АЦП) сигналов во всех 14 элементарных каналах. Частота дискретизации, удовлетворяющая условию отсутствия наложения спектров /д > 2/„ где /„ -верхняя частота диапазона, принята = 25 кГц. Соответственно интервал временной дискретизации процессов в элементарных каналах Л составляет 40мкс.

2. Реализацию в блоке 3 цифрового формирования веера в частотной области из 17 ХН на каждой половине антенной решетки:

2.1 Выполнение в каждом из 14 элементарных каналов (ш=1...14) быстрого преобразования Фурье (БПФ) временных выборок xm(nA) (А - интервал временной дискретизации) длительности Т = NA.

Xm(k,N) = §х.(лД)ехр(-/ьА • (5)

В данном случае может быть выбрано число точек N = 256, при этом длина входных выборок Т = 10.24 мс, а разрешение по частоте Af = 1/Т ~ 97.66 Гц. Перекрытие входных выборок, определяемое в данном случае максимальной задержкой при фазировании АР, должно бьггь не менее 6%.

Алгоритм формирования ХН в частотной области на половинах антенны имеет вид:

• МП-\ • L

К,(*,ЛГ) = £ jr.(*,AOexp(-^iej, (6)

»-О I

Уг{к,Щ = ^¿«(А.ЛОехр(~J2^@m),

тшМИ л

• •

где Y¿k,N) Y2(k,N) - фурье-изображения выходов' фазированных половин приемной антенны на частотеfK = к/NA из заданной полосы обработки; М - количество элементов АР;

0„ - временные задержки, реализуемые в устройстве формирования ХН и определяемые направлением фазирования и геометрией АР.

Дальнейшая цифровая обработка сигналов в блоке 4 в обеспечение задачи обнаружения состоит в вычислении для каждого направления фазирования антенны aJtj = /,...,77 величины:

Z,(«,) = , (7)

где Z/aj) - текущее значение процесса на выходе перемножителя /-го пространственного канала; Re{ } - вещественная часть комплексного числа { }; Y¡ ( ), ( ) - значения частотных составляющих процессов на выходе фазированных в направлении а, половин антенны на частоте^ (черта сверху указывает на комплексное сопряжение); (fnfj = (5, 9) кГц - рабочая полоса частот режима «Поиск»; i - номер текущей реализации длительностью Т=10.24мс.

Далее текущие значения Zt(a¡) осредняются по времени:

Z(aj)=¿Z,(ay), (8)

i-i

на интервале осреднения около \с (I = 1с/Т).

Сформированная таким образом пространственная развертка 2(а), /=1... 17, поступает в блок 5 для отображения на индикаторе и в блок 15 для сравнения с порогом и выработки решения о наличии сигнала.

Цифровая обработка в блоке 4 в обеспечение задачи анализа спектра сигнала, обнаруженного в ]-ом канале, состоит в вычислении на каждой частоте/* величин:

г,(/„«,) = Ле{7?(/>,)!?(/,.«,)}, (9)

где - текущие оценки спектра сигнала на частоте /к в }-ом

пространственном канале;

Далее значения осредняются по времени:

г(./>,) = ¿г,(/>,), (10)

1-1

и затем осредненные оценки спектров отображаются на индикаторе и используются для решения задачи классификации сигналов.

Для получения спектров с более высоким разрешением по частоте по выходу каждой половины антенны (для каждого направления фазирования) выполняется процедура обратного БПФ и набирается временная выборка длительностью в 0 раз превышающая исходную. С учетом результатов анализа спектральных характеристик разрешение по частоте должно составлять около 2 Гц.

Анализ помехоустойчивости предложенного шумопеленгатора-крабоискателя показал, что выбранная приемная антенна, алгоритм и параметры системы обработки информации обеспечивают решение задачи обнаружения крабовых скоплений, крабовых ловушек и даже одиночных особей на промысловых глубинах (на индикаторе значения отношения сигнал / помеха составляют около 1.5+2).

Предложенная методика выбора основных параметров шумопеленгатора-крабоискателя носит общий характер и может быть использована для выбора параметров применительно к другим условиям эксплуатации (крупнотоннажные суда, другие промысловые глубины и т.д.).

В четвертой главе описана математическая модель крабопоисковой системы, дана постановка задачи моделирования и выполнен анализ результатов моделирования крабопоисковой системы. В этом разделе также приведены разработанные методики применения шумопеленгатора-крабоискателя для решения задач поиска и оценки численности камчатского краба и поиска крабовых ловушек.

Основными взаимодействующими элементами динамической крабопоисковой системы являются: объект промысла, среда распространения сигнала от объекта промысла и средство поиска (рис.5).

Рис. 5 Система взаимодействующих элементов модели

Задача математического моделирования состояла в расчете оценки количества особей краба N'(1) в обследуемой полосе предложенным способом, статистической обработке результатов расчета и определении погрешности метода в зависимости от следующих основных факторов:

- плотность промыслового скопления краба;

- уровень шумоизлучения одиночной особи и его СКО;

- доля времени акустической активности особей и ее СКО;

- уровень маскирующей помехи.

При этом распределение краба внутри обследуемой полосы шумопеленгатора (шириной около 160 м и длиной около 3 миль) полагалось равномерным. Местоположение особей краба внутри обследуемой полосы задавалось координатами (Х,У), каждая из которых является случайной величиной, равномерно распределенной на интервалах [О...Ь] и [-Н/2...Н/2] соответственно для X я У (рис. 2). Положение особей краба внутри обследуемой полосы описывается функцией распределения К(х,у).

Обобщенная акустическая характеристика объекта промысла (одиночного краба) описана вектором параметров ?(/) со следующими составляющими:

\Х,Г) _

(И)

где (Х,¥)~ координаты местоположения особей краба;

А, - амплитуда акустического давления шумов ¡-го краба;

г, - время акустической активности ¡-го краба;

т- время «молчания» ¡-го краба;

Морская среда в районе промысла характеризуется значительным количеством изменяющихся во времени параметров. Применительно к решаемой задаче рассмотрены наиболее значимые из них:

- глубина на миграционных крабовых полях;

- затухание акустических сигналов при распространении в среде;

- влияние акустических помех в районе промысла на работу шумопеленгатора.

В качестве основных параметров средства поиска приняты характеристики шумопеленгатора, выбранные в главе 3.

Оценка количества обнаруженных крабов осуществлялась путем сравнения амплитуды сигнала на выходе пространственного канала шумопеленгатора с эталонным значением выходного сигнала. За эталонное значение принималась амплитуда выходного сигнала шумопеленгатора, отвечающая ситуации приема сигнала от одиночного краба.

Расчет амплитуды сигнала каждой особи на выходе ХН с учетом положения особей в зоне обследования канала и вида угловой зависимости ХН производился по формуле:

(12)

где А- амплитуда сигнала ¡-ой особи краба на выходе ХН; А',- амплитуда сигнала ¡-ой особи краба в точке приема; Лг -ХН приемной антенны в направлении продольной плоскости судна; Яу -ХН приемной антенны в направлении поперечной плоскости судна.

Суммарный сигнал на выходе каждого пространственного канала рассчитывался по формуле:

АС1{х,а<)= I ¡42(2,у)Ф*&, (13)

К сигнальной составляющей выходного процесса аддитивно добавлялась помеховая составляющая представляющая собой «белый» шум с заданной дисперсией.

= + (14)

Оценка численности краба в полосе .¡-ой ХН производилась по формуле:

ь

= *--> <15>

где А0 - эталонное значение амплитуды сигнала одиночного краба на выходе пространственного канала.

Оценка численности краба в обследуемой полосе ШПК - N'(1) производилась путем суммирования результатов оценок численности краба в каждом из пространственных каналов по формуле:

Об)

В результате наличия методических и случайных погрешностей фактическое количество краба в обследуемой полосе и его численная оценка, полученная акустическим способом, будут отличаться. Связаны эти величины коэффициентом пересчета:

(17)

" N'(L) v '

где К„ - корректирующий коэффициент, учитывающий методические и случайные погрешности способа определения численности краба (коэффициент пересчета);

N(L) - фактическое количество особей в обследуемой полосе ШПК; N'(L) - количество особей краба в обследуемой полосе ШПК, по результатам численной оценки, полученной акустическим способом.

Основная задача математического моделирования состояла в определении значения корректирующего коэффициента К„, показывающего во сколько раз полученная акустическим способом численная оценка N'(L) отличается от фактического количества краба в обследуемой полосе. Точность определения данного коэффициента определяет точность оценки количества краба. В виду случайного характера коэффициента пересчета его оценка была выполнена методами численного моделирования для различных условий функционирования крабопоисковой системы.

Для моделирования крабопоисковой системы и проведения численных экспериментов была разработана и реализована на компьютере программа, позволяющая рассчитать характеристики эффективности предложенного способа в зависимости от различных параметров. Программа разработана в среде Delhi на языке Object Pascal и реализована на PC Pentium 4.

В результате обобщения и анализа результатов численных экспериментов выявлены основные источники погрешностей предложенного способа определения запасов камчатского краба в обследуемой полосе, произведена их численная оценка и выработаны рекомендации по снижению ряда погрешностей.

Установлено, что методические погрешности, обусловленные угловой зависимостью ХН, не превышают 5%. Наибольшие погрешности способа обусловлены изменчивостью параметров физиологического состояния особей (доли времени акустической активности, абсолютного уровня интенсивности шумоизлучения и т.п.). Данные погрешности могут быть снижены путем калибровки системы (уточнением коэффициента пересчета) в реальных условиях промысла. Обобщенные результаты численных экспериментов приведены на рис. 6.

По результатам численных экспериментов выполнено сравнение предложенного в работе акустического способа с методом траловых съемок по критериям: производительность поиска (основной критерий),

достоверность и экологичность (дополнительные критерии). Установлено, что как по основному, так и по дополнительным критериям акустический способ превосходит метод траловых съемок (в отличие от метода траловых съемок производительность поиска акустического способа более чем в 60 раз выше, погрешность определения численности промысловых запасов более чем в 4 раза ниже, экологический вред отсутствует, а при донном тралении составляет около 20% от изъятия).

Оимбполр«й«мия

численности «раба, %

! I

] - методические погрешности способа;

2 - погрешности, обусловленные наличием

маскирукщей помехи (уровень помехи составляет 0.5А0);

3 - погрешности, обусловленные СКО доли

времени акустической активности особей (доля времени акустической активности особей 20%);

4 - погрешности, обусловленные СКО уровня излучения особей (СКО уровня излучения особей 50%);

5 - погрешности способа применительно к

фактическим условиям проведения эксперимента (СКО уровня излучения особей 50%, доля времени акустической активности особей 44%, уровень маскирующей помехи 0.5Ао).

Пилюль

¡000 сгашюш.жЛы2

Рис. 6 Обобщенные результаты численных экспериментов

Разработаны методика применения ШПК для обнаружения и оценки запасов камчатского краба и методика обнаружения немаркированных орудий его лова. Показано, что благодаря значительному превосходству акустического способа по производительности поиска, появляется возможность широкого применения сплошной съемки в районах обитания краба, что значительно повышает достоверность учетной съемки. Даны рекомендации по калибровке системы в районе производства наблюдений.

Показано, что наибольшая эффективность поиска немаркированных порядков достигается при экстенсивном поиске, когда в районе производится сплошная съемка без пропусков. Выработаны рекомендации по ведению поиска немаркированных порядков, координаты и ориентация постановки которых известны.

Приведены варианты отображения акустической информации при использовании способа и даны рекомендации по их применению:

1. Оперативный контроль обеспечивается отображением акустической активности в обследуемой полосе в реальном времени на цветном мониторе.

2. Запись в память системы для дальнейшего анализа и обработки трехмерного представления сигналов по каждому из каналов. В реальном времени по решению оператора может выводиться на монитор совместно с окном оперативного контроля в режиме «Ручная классификация» (рис.7).

Окно оперативного контроля

Тртедое пристален« опвю

Рис. 7 Оперативный контроль акустической активности крабов на цветном мониторе

3. Основной способ отображения информации на электронной карте -

трассовая отметка на электронной карте точек акустической активности с

использованием соответствующих маркеров (рис. 8).

1 - зова обитания краба;

2 - зона промысловой изобаты;

3 - зона промыслового скопления;

+ - маркер обнаружения шумов краба;

о - маркер обнаружения неклассифицированного акустического объекта.

^ I-......У^тГЙРр5

----------._.»-► /—х г»1» »1

Рис. 8 Трассовая отметка на электронной карте зон акустической активности

4. Вывод на печать протокола, содержащего информацию о плотностях обнаруженных крабовых скоплений в трехмерном виде (рис. 9 а) или в виде изолиний равных плотностей (рис. 9 б).

б)

Рис. 9 Представление распределения плотности крабовых скоплений в а) трехмерном виде, б) в виде изолиний равных плотностей

Трехмерное представление информации дает возможность изучить взаимодействие отдельных особей и их группировок внутри промыслового скопления. В настоящее время данные вопросы взаимодействия изучены недостаточно. Информация о распределении краба в районе в виде изолиний равных плотностей рекомендуется для составления промысловых карт.

В заключении приведены основные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. Разработан новый способ обнаружения камчатского краба с использованием гидроакустических средств шумопеленгования, позволяющий обнаруживать и определять в реальном времени местоположение крабовых скоплений и немаркированных крабовых ловушек. Предложенный способ характеризуется отсутствием непосредственного физического воздействия на объект промысловой разведки и отличается от известных использованием шумопеленгатора с развитым веером остронаправленных ХН, позволяющим вести наблюдение в заданном секторе углов и определять в реальном времени географические координаты акустически активных объектов.

2. Разработана структура шумопеленгатора-крабоискателя с малогабаритной приемной антенной, что позволяет размещать его на малотоннажных судах, составляющих большую часть крабодобывающего флота. Сформулирован состав задач и обоснован выбор основных технических параметров шумопеленгатора-крабоискателя.

3. Выполнен анализ публикаций по экспериментальному исследованию характеристик шумового поля камчатского краба в натурных и полунатурных условиях. Разработана методика проведения и представлены результаты дополнительных натурных экспериментов по анализу уровня, спектрального состава и других характеристик шумоизлучения камчатского краба. К новым результатам относятся

полученные при проведении натурных экспериментов характеристики уровня и спектра шумоизлучения крабов в области частот от 4 до 9 кГц; временные характеристики акустической активности камчатского краба, уровни и характер шумоизлучения крабовых ловушек и др .

4. Показано, что диапазон частот спектра шумоизлучения камчатского краба составляет от 0.05 до 20.00 кГц; уровни и спектральный состав

шумов изменяются в широких пределах: ;

- длительность издаваемых шумов изменяется случайным образом в диапазоне значений от миллисекунд (щелчок) до нескольких секунд; наибольшую повторяемость имеют сигналы с длительностью около 1 с;

- доля времени акустической активности камчатского краба составляет от * 25 до 75 % при средней акустической активности около 44%;

типичные для крабов значения приведенного абсолютного уровня шумоизлучения лежат в диапазоне от 7.5-10'3 до 3-Ю'2 Па/^[Гц;

- характеристики шумоизлучения крабов, находящихся в крабовых ловушках, значительно отличаются от шумоизлучения отдельных особей; эти шумы имеют непрерывный характер, уровни сигналов в зоне ловушек превышают уровни суммарного шумоизлучения того же количества особей, находящихся вне ловушек, в 2.5 раза.

5. Выполнен анализ помеховой обстановки в районе промысла. Установлено, что основной помехой работе шумопеленгатора-крабоискателя являются шумы крабопромыслового судна, при этом численная оценка уровня помехи в точке приема для типовых крабопромысловых судов составляет величину порядка 1.510'2 Па! .¡Гц.

6. Разработана имитационная модель шумового поля одиночного краба, крабового скопления и крабовых ловушек, учитывающая типовые характеристики их спектров шумоизлучения, уровней и других параметров, полученных при проведении натурных экспериментов^

7. Показано, что при выбранных параметрах шумопелейгатора-крабоискателя, заданных уровнях шумоизлучения одиночного краба, крабовых скоплений и ловушек, при реальных уровнях помех работе крабопоисковой системы обеспечивается надежное обнаружение как * одиночных крабов (превышение на индикаторе отношения сигнал/помеха в 1.5-^-2 раза), так и более мощных источников излучения -

крабовых скоплений и ловушек. »

8. Проведено математическое моделирование крабопоисковой системы и выполнены численные эксперименты, анализ результатов которых показал, что предложенный в работе способ обнаружения и оценки численности крабовых скоплений обеспечивает повышение производительности поиска по сравнению с применяемыми в настоящее время способами более чем в 60 раз; погрешность определения численности промысловых запасов камчатского краба по сравнению с

наиболее точным на настоящий момент способом траловых съемок при этом снижается более чем в 4 раза.

9. Выявлены основные источники погрешностей предложенного способа и выработаны рекомендации по методике ведения поиска с применением шумопеленгатора-крабоискателя для их снижения.

10. Разработаны методики поиска и оценки промысловых запасов камчатского краба, обнаружения немаркированных крабовых ловушек предложенным способом.

Полученные в работе результаты носят общий характер и могут быть

использованы при проектировании систем обнаружения других видов

акустически активных гидробионтов на дне моря.

Результаты диссертационной работы могут бьггь использованы при

создании опытного образца шумопеленгатора-крабоискателя.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации:

1. Красников И.В. Повышение эффективности добычи гидробионтов с использованием средств шумопеленгования // Рыбохозяйственные исследования мирового океана: труды Международной научной конференции (27-29 сентября 1999 г., ч. 2, Владивосток, Россия).-Владивосток: Дальневосточный государственный рыбохозяйственный университет, 1999.-С. 13-14.

2. Красников И.В. Использование средств ШП для обнаружения потерянных и немаркированных крабовых порядков // Проблемы современной науки и профессиональной подготовки специалистов: материалы научно-технической конференции (21-25 марта 2002 г.).-Петропавловск-Камч.: КамчатГТУ, 2002 - С. 68-73.

3. Карлик Я.С., Бахарев С.А., Красников И.В. Использование гидроакустических средств для обнаружения промысловых скоплений камчатского краба // Труды Шестой международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» (28-31 мая 2002 г., Санкт-Петербург). СПб.: ФГУП «ЦНИИ Морфизприбор», 2002-С. 318-321.

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

5. Красников И.В. Методы поиска промысловых скоплений камчатского краба // Рыбохозяйственное образование камчатки в XXI веке: материалы международной научно-практической конференции (15-16 октября 2002 г.).-Петропавловск-Камч.: КамчатГТУ, 2002- С. 123-129

6. Бахарев С.А., Красников И.В. Результаты экспериментальных исследований сигналов камчатского и краба-стригуна орШо // Вестник Камчатского государственного технического университета - 2003-№2-С. 66-74.

7. Бахарев С.А., Красников И.В. Некоторые аспекты промысла камчатского краба // Вестник Камчатского государственного технического университета-2003-№2-С. 15-20.

8. Бахарев С.А., Красников И.В. Эколого-экономическая оценка промысла краба // Вестник Камчатского государственного технического университета.- 2003 - №2.- С. 87-91.

9. Красников И.В. Принцип построения, выбор основных параметров шумопеленгатора-крабоискателя // Проблемы современной науки и профессиональной подготовки специалистов: материалы научно-технической конференции (21-25 марта 2003 г.).- Петропавловск-Камч.: КамчатГТУ, 2003.- С. 103-109.

10. Карлик Я.С., Красников И.В. Инновационный проект «Шумопеленгатор-крабоискатель» // Сб. бизнес-предложений III Московского международного салона инноваций и инвестиций 4-7 февраля 2003 г.-М.: ВВЦ, 2003, С.-129-130.

11. Проценко И.Г., Красников И.В., Бабюк A.B. Анализ численных экспериментов и математического моделирования крабопоисковой системы // Вестник Камчатского государственного технического университета - 2004.- №3.- С. 52-61.

12. Технологии мониторинга камчатского краба / И.В. Красников, A.B. Бабюк, И.Г. Проценко, В.Ю. Резников // Экономические, социальные, правовые и экологические проблемы Охотского моря и пути их решения: материалы региональной научно-практической конференции (23-25 ноября 2004 г.).-Петропавловск-Камч.: КамчатГТУ, 2004.- С. 55-59.

13. Шумопеленгатор для поиска скоплений крабов [Текст]: Пат. 2240577 Рос. Федерация: МПК7 G 01 S 15/02, 15/96 / И.В.Красников, Я.С. Карлик.- №2002132913; Заяв. 06.12.02; Опубл. 20.11.04, Бюл. №32-4е.,2 л. ил.

m

23 4 9

РНБ Русский фонд

2006-4 6812

Изд. лиц. ИД №02558 от 18.08.2000 г. Подписано в печать 19.05.05 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Объем 1 уч.-издл. Тираж 100 экз. Заказ 182.

Редакционно-издательский отдел СПбГУКиТ. 192102. Саигг-Петербург, ул. Бухарестская, 22.

Подразделение оперативной полиграфии СПбГУКиТ. 192102. Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, 22.

Перечень сокращений и условных обозначений.

Введение

1. Анализ существующих методов поиска и оценки промысловых запасов камчатского краба.

1.1 Подводные методы, обеспечивающие визуализацию объекта исследования.

1.2 Гидроакустические методы.

1.3 Поиск промысловых скоплений камчатского краба традиционными методами.

1.4 Оценка промысловых запасов камчатского краба.

Выводы по главе 1.

2. Скопление крабов как источник шумоизлучения.

Мешающие звуковые поля.

2.1 Характеристика шумового поля камчатского краба.

2.1.1 Анализ ранее полученных характеристик шумового пол>г камчатского краба.

2.1.2 Результаты экспериментальных исследований автора.

2.1.3 Сравнение результатов, выполненных автором экспериментов, с известными данными.

2.1.4 Модель шумового поля крабовой популяции и крабовых ловушек, заполненных крабом.

2.2 Помехи работе шумопеленгатора-крабоискателя в районе промысла.

Выводы по главе 2.

3. Принципы построения и выбор основных параметров шумопеленгатора-крабоискателя.

3.1 Способ обнаружения промысловых скоплений камчатского краба и крабовых ловушек по их шумовому полю в реальном времени.

3.2 Обоснование и выбор основных параметров шумопеленгатора-крабоискателя.

3.2.1 Рабочая полоса частот.

3.2.2 Сектор обзора и угловая избирательность.

3.2.3 Характеристика направленности антенны.

3.2.4 Выбор размеров приемной антенны и числа чувствительных элементов.

3.3 Помехоустойчивость шумопеленгатора-крабоискателя.

3.3.1. Коэффициент концентрации антенны.

3.3.2. Интервал осреднения.

3.3.3. Порог обнаружения полезного сигнала.

3.4 Структурная схема шумопеленгатора-крабоискателя.

3.4.1 Состав и взаимодействие блоков шумопеленгатора-крабоискателя

3.4.2 Цифровая реализация этапа пространственно-временной обработки.

Выводы по главе 3.

4. Математическое моделирование крабопоисковой системы и анализ результатов численных экспериментов.

4.1 Описание математической модели.

4.1.1 Объект промысла.

4.1.2 Средство поиска.

4.1.3 Морская среда.

4.2 Содержание математического моделирования.

4.3 Содержание и результаты численных экспериментов.

4.4 Сравнительная характеристика акустического способа определения численности краба и метода траловых съемок

4.5 Методика применения шумопеленгатора для обнаружения и оценки запасов камчатского краба.

4.5.1 Способы обнаружения и учета промысловых запасов камчатского краба.

4.5.2 Калибровка системы.

4.5.3 Способы отображения информации.

4.5.4 Методика обнаружения немаркированных орудий лова 132 Выводы по главе 4.

Объектом исследования является поиск путей повышения эффективности обнаружения и определения координат скоплений камчатского краба, являющегося одним из наиболее ценных объектов промысла и составляющего важную статью экспорта России.

Известно, что 90% вылова и переработки крабов в России, приходится на Дальневосточный регион, при этом еще в 1995 г. около 60% от общего вылова составлял камчатский краб [8, 70].

Актуальность проблемы. Промысел камчатского краба в последние годы характеризовался наращивание объемов вылова, с одной стороны, и недостатком внимания к проблемам сохранения и воспроизводства промысловых запасов краба, с другой. Естественным результатом этого стало резкое сокращение продуктивного стада камчатского краба [73]. В сложившихся условиях остро встала проблема поиска новых, экологически безопасных технологий, обеспечивающих повышение эффективности поиска и определения координат крабовых скоплений, определение их численности.

Камчатский краб является высокоподвижным промысловым объектом, в течение года осуществляет сезонные миграции. Протяженность миграционных районов у берегов Камчатки достигает 100 миль, а распределение крабов внутри районов является неравномерным. В период кормовых миграций камчатский краб группируется в косяки из десятков и сотней особей. В местах благоприятного обитания скапливаются в промысловые скопления сотнями тысяч особей на нескольких морских милях [19]. В этих условиях результат промысла зависит от выбора места постановки орудий лова.

Одной из мер государственного регулирования промысла камчатского краба, направленных на обеспечение рационального использования его запасов является определение объемов допустимых уловов (ОДУ). Для определения ОДУ необходимо знать фактический запас краба.

В процессе добычи краба значительная доля усилий падает на процедуру поиска его промысловых скоплений. Высокая стоимость и низкая эффективность проводимой в настоящее время промысловой разведки (на фоне резкого снижения численности камчатского краба в традиционных районах промысла) диктуют необходимость создания новых эффективных средств поиска и разработки методик оценки запасов камчатского краба.

Актуальной проблемой является также поиск немаркированных1 (утерянных и браконьерских) крабовых ловушек. Использование ловушек на промысле краба, решив одну экологическую проблему (повреждения непромысловых особей), породило другую, связанную с систематической утратой порядков крабовых ловушек (далее — «порядков» [см. п. 1.3]). Анализ результатов работы добывающих предприятий Приморья на крабовом промысле за период с 1995 по 2000 годы показал, что суда теряют за год в среднем до 20% своих орудий лова [6, 10]. Потери орудий лова обусловлены неблагоприятными гидрометеорологическими условиями в период промысла (дрейфующие льды, шторма, течения и т.д.), непреднамеренным повреждением снастей вследствие большой концентрации судов в промысловом районе, физическим износом орудий лова и слабой технической оснащенностью судов. В случае обрыва сигнальных вех найти немаркированный «порядок» практически невозможно.

Ущерб только от потери орудий лова составляет около 12 500 долларов на каждые 100 т продукции [6].

Потерю крабовых «порядков» следует рассматривать не только как экономическую неудачу, но и как реальную угрозу экологическим системам, биологическим ресурсам рыболовства, а, следовательно, продовольственной безопасности общества. По оценкам [10] ущерб, наносимый утратой двух

1 Немаркированный «порядок» (ловушка) - «порядок», место постановки которого не обозначено на поверхности моря установленным образом (см. п. 1.3). порядков» (средние ежегодные потери одного судна) экологической системе, составляет не менее 430 ООО долларов. Экологическая проблема становится все более актуальной по мере дальнейшего развития прибрежного рыболовства [42]. Обусловлено это тем, что промысловые концентрации крабов из года в год наблюдаются, как правило, на одних и тех же достаточно ограниченных участках акватории. Потерянные орудия лова в районах массового обитания крабов, на путях их миграций, нереста становятся для них «могильниками», так как многие, попав в ловушки, не могут самостоятельно их покинуть. В этой связи Приказ Госкомрыболовства РФ № 344 от 28 декабря 2000 г. в статье 7.13 предписывает: «При промысле крабов обеспечить поиск и подъем утерянных порядков, а так же отдельных ловушек, с записью о принятых мерах в судовом и промысловом журналах».

Проблема поиска немаркированных «порядков» становится шире, если учесть, что ежегодно наблюдается рост браконьерства. Браконьеры зачастую используют немаркированные орудия лова.

Анализ публикаций и реального состояния средств и методов обнаружения камчатского краба на промысловых судах показывает, что кроме крабовых ловушек и донных тралов никаких средств обнаружения крабовых скоплений и оценки их запасов в распоряжении рыбаков практически нет. Поиск утраченных порядков крабовых ловушек ведется с использованием «кошек» и является крайне не продуктивным, а поиск браконьерских «порядков» вообще не ведется. Таким образом, наряду с проблемой промысловой разведки возникает проблема поиска немаркированных крабовых «порядков».

В этой связи создание высокопроизводительных экологически безопасных методов и средств поиска промысловых крабовых скоплений, позволяющих отслеживать изменения промысловой обстановки в реальном времени, определять координаты зоны обитания и численность краба, а также решать задачу обнаружения немаркированных орудий лова является актуальной задачей.

Из отечественной и зарубежной литературы [5, 9, 56, 87, 88, 90, 97] известно, что крабовые скопления являются достаточно мощным источником шумоизлучения. В этой связи большой интерес представляет возможность использования современных гидроакустических технологий, в частности, средств шумопеленгования для поиска крабовых скоплений и немаркированных «порядков» крабовых ловушек, заполненных крабом, по их шумовому полю.

Первые публикации биоакустических исследований с целью выяснения возможности обнаружения морских гидробионтов по издаваемым ими шумам появились в 60-х, 70-х годах прошлого столетия [84-90]. Данные этих публикаций подтверждают факт излучения крабами акустических сигналов.

Проведенные во ВНИРО исследования показали возможность и эффективность пеленгования морских биошумов. В 1971 г. появился первый промышленный образец рыбошумопеленгатора (РШП) «Чайка», который был установлен на гидроакустическом судне «Поиск» и передан в опытную эксплуатацию [89].

Однако, по ряду объективных причин РШП «Чайка» не получает дальнейшего развития и на промысловых судах в настоящее время не устанавливается. Наряду с организационными и экономическими трудностями это было связано:

- с отсутствием средств вычислительной техники, позволяющих обеспечить автоматизацию процесса идентификации обнаруженных крабовых скоплений по их шумовому полю;

- с невозможностью определения в реальном времени пространственных географических координат обнаруженных крабовых скоплений;

- с невозможностью оценки численности обнаруженных крабовых скоплений при реализованном в РШП «Чайка» способе шумопеленгования.

Актуальность задач повышения эффективности добычи камчатского краба и улучшения экологического состояния промысла, а также прогресс в развитии вычислительных средств, используемых для построения систем шумопеленгования, сделали актуальной задачу разработки новых методов промысловой разведки, оценки запасов и поиска немаркированных орудий лова с применением современных гидроакустических средств шумопеленгования.

Данная работа и посвящена решению этой актуальной задачи. Цель исследований - поиск и разработка эффективных и экологически безопасных способов обнаружения и определения координат крабовых скоплений, оценки их запасов на основе использования современных гидроакустических систем шумопеленгования; разработка структуры и выбор основных параметров системы шумопеленгования, обеспечивающих высокую эффективность поиска.

Для реализации поставленной цели в работе были рассмотрены и решены следующие задачи:

1. Рассмотрены существующие методы, средства поиска и оценки запасов камчатского краба.

2. Проведен анализ биологических особенностей камчатского краба и его промысловых скоплений, определяющих формирование шумового поля.

3. Выполнен анализ описанных в литературе данных по шумоизлучению камчатского краба в традиционных районах промысла.

4. Проведены теоретические и экспериментальные исследования шумов камчатского краба.

5. Разработана модель шумоизлучения одиночного краба, шумового поля крабовых скоплений и шумового поля крабов, находящихся в крабовых ловушках (далее - шумовое поле ловушек).

6. Предложен экологически безопасный способ обнаружения и определения в реальном времени координат скоплений камчатского краба и оценки их промысловых запасов по шумовому полю крабов.

7. Разработана структурная схема и обоснован выбор основных параметров шумопеленгатора-крабоискателя, реализующего предложенный способ.

8. Проведено математическое моделирование крабопоисковой системы. Проведены численные эксперименты по оценке эффективности предложенного средства поиска и выполнен сравнительный анализ эффективности предложенного и традиционно используемых способов.

9. Разработаны методика организации поиска и оценки промысловых запасов камчатского краба и методика обнаружения немаркированных крабовых ловушек.

Методы исследования. При выполнении работы проводились теоретические, натурные и полунатурные экспериментальные исследования. Использовались статистические методы обработки экспериментальных данных, методы математического моделирования.

Достоверность выносимых на защиту результатов, подтверждается применением известных аналитических и численных методов решения задач, согласованностью полученных автором экспериментальных данных с материалами других авторов.

Метрологическая достоверность натурных экспериментов обеспечивалась применением калиброванных измерительных средств.

Обоснованность основных результатов работы подтверждается знакомством с ними научной общественности путем публикации их в отечественных изданиях и представления на международных и отечественных научно-технических конференциях.

Научная новизна. Научной новизной обладают следующие защищаемые в работе результаты:

- способ обнаружения и определения в реальном времени координат скоплений камчатского краба по шумовому полю крабов, основанный на использовании экологически безопасных гидроакустических средств шумопеленгования;

- оценка численности камчатского краба по его шумовому полю;

- структура шумопеленгатора-крабоискателя (ШПК) с малогабаритной приемной антенной;

- методика выбора основных параметров ШПК, учитывающая акустические характеристики шумоизлучения крабовых скоплений и орудий его лова;

- имитационная модель шумового поля крабовых скоплений;

- математическая модель крабопромысловой системы, позволяющая выполнить сравнительную оценку эффективности предложенного и традиционных способов оценки численности камчатского краба; Практическое значение работы. Предложенный способ поиска с применением ШПК с заданной структурой, параметрами и перечнем решаемых задач позволяет:

- вести промысловую разведку скоплений камчатского краба и поиск немаркированных крабовых ловушек с привлечением малотоннажных судов, составляющих большую часть рыболовного флота;

- вести промысловую разведку и поиск немаркированных орудий лова при движении судна, что существенно повышает производительность поиска по сравнению с существующими методами и средствами;

- определять местоположение промысловых скоплений камчатского краба в реальном времени, и, как следствие, повысить эффективность промысла в целом за счет постановки орудий лова в местах наибольших промысловых скоплений камчатского краба;

- повысить экологическую безопасность промысла камчатского краба за счет отсутствия физического контакта с объектом в процессе поиска и обнаружения утерянных и браконьерских орудий лова. Личный вклад автора. Автору принадлежат разработка и анализ эффективности нового способа обнаружения в реальном времени промысловых скоплений камчатского краба и находящихся на дне моря немаркированных крабовых ловушек по их шумовому полю, разработка методик, а также организация и получение основных результатов экспериментальных исследований, их обработка и анализ.

Автором разработан и изготовлен действующий макет аппаратуры для проведения экспериментальных исследований характеристик шумовых полей крабовых скоплений в натурных условиях. С учетом результатов эксперимента в обеспечение математического моделирования крабопоисковой системы автором разработана имитационная модель шумоизлучения одиночного краба, шумового поля крабовых скоплений и шумового поля крабов, находящихся в крабовых ловушках

На основании результатов математического моделирования крабопоисковой системы и численных экспериментов автором разработаны методические рекомендации по использованию шумопеленгатора-крабоискателя для поиска немаркированных орудий лова, промысловых скоплений камчатского краба и оценки их запасов.

В работах, выполненных в соавторстве, автор принимал равноценное участие в постановке задач, в анализе и интерпретации результатов экспериментов и моделирования.

Апробация работы и публикации.

Основная часть материалов диссертации докладывалась и обсуждалась на международных и отечественных научно-технических конференциях и семинарах в период с 1999 по 2004 гг., в частности, на:

- международной научной конференции «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана» (г. Владивосток, 1999 г.);

- шестой международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.);

- международной научно-практической конференции «Рыбохозяйственное образование Камчатки в XXI веке» (г. Петропавловск-Камчатский, 2002 г.).

- седьмой международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.);

- региональной научно-практической конференции «Экономические, социальные и экологические проблемы Охотского моря и пути их решения» (г. Петропавловск-Камчатский, 2004 г.)

- международных научных чтениях «Приморские зори — 2005 г.», посвященные 10-летию со дня основания ТАНЭБ (г. Владивосток, 2005 г.). Инновационный проект «Шумопеленгатор-крабоискатель» был представлен на III Международном салоне инноваций и инвестиций (г. Москва, 4-7 февраля 2003 г.) и получил там награду «Золотая медаль Салона» и диплом.

На 2-й Международной рыбопромышленной выставке «Рыбные ресурсы

- 2003» в г. Москве инновационный проект «Шумопеленгатор-крабоискатель» получил диплом.

Получен патент на изобретение: Шумопеленгатор для поиска скоплений крабов [Текст]: Пат. 2240577 Рос. Федерация: МПК7 G 01 S 15/02, 15/96 / И.В.Красников, Я.С. Карлик- №2002132913; Заяв. 06.12.02; Опубл. 20.11.04, Бюл. № 32- 4 е., 2 л. ил.

По материалам диссертации опубликовано 21 работа, в том числе 12 докладов на научно-технических конференциях. В этих работах автором выполнены теоретические расчеты и модельные исследования; все экспериментальные исследования выполнялись при непосредственном и активном участии автора.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Ее общий объем составляет 183 страницы, включая 35 рисунков, 21 таблицу и список литературы из 98 наименований.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Разработана имитационная модель шумового поля крабовых скоплений, на основе которой проведено математическое моделирование и выполнен сравнительный анализ эффективности предложенного и наиболее точного из традиционных способов поиска и оценки численности промысловых запасов камчатского краба — метода траловых съемок. Принятые в модели характеристики шумоизлучения крабовых скоплений отвечают полученным в результате натурных экспериментов.

2. Анализ результатов численных экспериментов показал, что при выбранных параметрах шумопеленгатор-крабоискатель обеспечивает обнаружение как одиночных крабов (индикаторное отношение «сигнал / помеха» около 2), так и более мощных источников излучения - крабовых скоплений и ловушек.

3. Сравнение предложенного в работе способа поиска и оценки крабовых скоплений с применяемым в настоящее время методом траловых съемок, выполненное по основному (производительность поиска) и двум дополнительным критериям эффективности (достоверность и экологичность), показало, что предложенный акустический способ по всем трем критериям превосходит традиционный способ траловых съемок: производительность поиска крабовых скоплений с использованием предлагаемого в работе способа более чем на порядок превышает производительность применяемого в настоящее время метода траловых съемок; погрешность оценки численности камчатского краба при использовании предложенного акустического способа существенно меньше (в 3-5 раз) чем при использовании метода траловых съемок. с экологической точки зрения донное траление является неселективным и наносит значительный ущерб флоре и фауне шельфа. При использовании предложенного акустического способа непосредственное физическое воздействие на объект промысловой разведки и окружающую среду отсутствует.

4. Разработаны методики поиска и оценки промысловых запасов камчатского краба и обнаружения немаркированных крабовых ловушек.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Разработан новый способ обнаружения камчатского краба с использованием гидроакустических средств шумопеленгования, позволяющий обнаруживать и определять в реальном времени местоположение крабовых скоплений и немаркированных крабовых ловушек. Предложенный способ характеризуется отсутствием непосредственного физического воздействия на объект промысловой разведки и отличается от известных использованием шумопеленгатора с развитым веером остронаправленных ХН, позволяющим вести наблюдение в заданном секторе углов и определять в реальном времени географические координаты акустически активных объектов.

2. Разработана структура шумопеленгатора-крабоискателя с малогабаритной приемной антенной, что позволяет размещать его на малотоннажных судах, составляющих большую часть крабодобывающего флота. Сформулирован состав задач и обоснован выбор основных технических параметров шумопеленгатора-крабоискателя.

3. Выполнен анализ публикаций по экспериментальному исследованию характеристик шумового поля камчатского краба в натурных и полунатурных условиях. Разработана методика проведения и представлены результаты дополнительных натурных экспериментов по анализу уровня, спектрального состава и других характеристик шумоизлучения камчатского краба. К новым результатам относятся полученные при проведении натурных экспериментов характеристики уровня и спектра шумоизлучения крабов в области частот от 4 до 9 кГц; временные характеристики акустической активности камчатского краба, уровни и характер шумоизлучения крабовых ловушек и др .

4. Показано, что диапазон частот спектра шумоизлучения камчатского краба составляет от 0.05 до 20.00 кГц; уровни и спектральный состав шумов изменяются в широких пределах; длительность издаваемых шумов изменяется случайным образом в диапазоне значений от миллисекунд (щелчок) до нескольких секунд; наибольшую повторяемость имеют сигналы с длительностью около 1 с; доля времени акустической активности камчатского краба составляет от 25 до 75 % при средней акустической активности около 44%; типичные для крабов значения приведенного абсолютного уровня шумоизлучения лежат в диапазоне от 7.5-10"3 до 3-10"2 Па/^frii. характеристики шумоизлучения крабов, находящихся в крабовых ловушках, значительно отличаются от шумоизлучения отдельных особей; эти шумы имеют непрерывный характер, уровни сигналов в зоне ловушек превышают уровни суммарного шумоизлучения того же количества особей, находящихся вне ловушек, в 2.5 раза.

5. Выполнен анализ помеховой обстановки в районе промысла. Установлено, что основной помехой работе шумопеленгатора-крабоискателя являются шумы крабопромыслового судна, при этом численная оценка уровня помехи в точке приема для типовых крабопромысловых судов составляет величину порядка 1.5-10"2 Па1^Гц.

6. Разработана имитационная модель шумового поля одиночного краба, крабового скопления и крабовых ловушек, учитывающая типовые характеристики их спектров шумоизлучения, уровней и других параметров, полученных при проведении натурных экспериментов.

7. Показано, что при выбранных параметрах шумопеленгатора-крабоискателя, заданных уровнях шумоизлучения одиночного краба, крабовых скоплений и ловушек, при реальных уровнях помех работе крабопоисковой системы обеспечивается надежное обнаружение как одиночных крабов (превышение на индикаторе отношения сигнал/помеха в

1.5-^2 раза), так и более мощных источников излучения - крабовых скоплений и ловушек.

8. Проведено математическое моделирование крабопоисковой системы и выполнены численные эксперименты, анализ результатов которых показал, что предложенный в работе способ обнаружения и оценки численности крабовых скоплений обеспечивает повышение производительности поиска по сравнению с применяемыми в настоящее время способами более чем в 60 раз; погрешность определения численности промысловых запасов камчатского краба по сравнению с наиболее точным на настоящий момент способом траловых съемок при этом снижается более чем в 4 раза.

9. Выявлены основные источники погрешностей предложенного способа и выработаны рекомендации по методике ведения поиска с применением шумопеленгатора-крабоискателя для их снижения.

10. Разработаны методики поиска и оценки промысловых запасов камчатского краба, обнаружения немаркированных крабовых ловушек предложенным способом.

11. Полученные в работе результаты носят общий характер и могут быть использованы при проектировании систем обнаружения других видов акустически активных гидробионтов на дне моря.

12. Результаты диссертационной работы могут быть использованы при создании опытного образца шумопеленгатора-крабоискателя.

1. Абчуб В.А., Суздаль В.Г. Поиск объекта - М.: Советское радио, 1977.

2. Аксютина З.М. Элементы математической оценки результатов, наблюдений в биологических и рыбохозяйственных исследованиях М.: Пищ. пром-ть, 1968.-288 с.

3. Акустика океана/Под ред. Л.М. Бреховских- М.: Наука, 1974-692 с.

4. Бахарев С.А., Кузнецов Ю.А., Поленюк В.В. О возможности поиска скоплений беспозвоночных по их шумовым полям // Сборник трудов Дальрыбвтуза-Владивосток: Дальрыбвтуз, 2000-Вып. 13 — С. 16-21.

5. Бахарев С.А., Красников И.В. Некоторые аспекты промысла камчатского краба // Вестник Камчатского государственного технического университета 2003 - №2 - С. 15-20.

6. Бахарев С.А., Красников И.В. Результаты экспериментальных исследований сигналов камчатского и краба-стригуна opilio // Вестник Камчатского государственного технического университета 2003 - №2 — С. 66-74.

7. Бахарев С.А., Красников И.В. Эколого-экономическая оценка промысла краба // Вестник Камчатского государственного технического университета 2003- №2 - С. 87-91.

8. Березин J1.B., Вельцель В.А. Теория и проектирование радиосистем.- М.: Советское радио, 1977.

9. БукатыйВ.М. Стратегия и тактика местного гидроакустического поиска объектов морского промысла Калининград: БГА РФ, 1996 - 72 с.

10. Виноградов Л.Г. Камчатский краб Владивосток: ТИНРО, 1941.-94 с.

11. Виноградов JI.Г. Годичный цикл жизни и миграции краба в северной части западнокамчатского шельфа // Изв. ТИНРО — Владивосток: ТИНРО, 1945.-Т. 19.-С. 3-54.

12. Виноградов Л.Г. Камчатское стадо крабов // Природа.-1968.-№ 1 — С.43— 50.

13. Виноградов Л.Г. Разведка краба // Тр. совещ. по вопр. поведения и разведки рыб. М.: Изд-во АН СССР, 1953.- С. 41-47- (Тр. совещ. Ихтиол, комис. АН СССР; Вып. 5).

14. Виноградов Л.Г. Камчатский краб (Paralithodes camtschatica Tilesius) // Тр. Ин-та океанологии АН СССР.- 1955.-Т. 14.-С. 115-118.

15. Виноградов Л.Г. Определитель креветок, раков и крабов Дальнего востока // Изв. ТИНРО.- Владивосток: ТИНРО, 1950.- Т. 33.- С. 179-356.

16. Воробьев В.П., Воробьева Л.И. Что нужно знать рыбаку о крабе-Владивосток: ТИНРО, 1944.-24 с.

17. Гидроакустическая система для обеспечения экологической безопасности промысла / С.А. Бахарев, Л.Ф. Бондарь, Е.Г. Норинов, Ю.Л. Шор // Рыбное хозяйство. 2000. - № 5. - С. 35.

18. Гусев В.Г. Зависимость качества характеристик направленности широкополосных антенных решеток от параметров алгоритма быстрого преобразования Фурье // Радиотехника и электроника— 1991— Т. 36 — вып. 5.-С. 902-908.

19. Гуткин Л.С. Некоторые соотношения в оптимальных системах обнаружения сигналов // Радиотехника 1960.-№ 2, 4.

20. Денисенко Н.В., Денисенко С.Г. Влияние донных тралений на бентос Баренцева моря // Экологическая ситуация и охрана флоры и фауны Баренцева моря. Апатиты: КНЦ АН СССР, 1991.-С. 158-164.

21. Евтюхов А.П., Митьков В.Б. Инженерные расчеты в гидроакустике / Библиотека инженера-гидроакустика- 2-е изд., перераб. и доп.- Л.: Судостроение, 1988.-288 с.

22. Ермольчев В.А., Заферман М.Л. Видеоакустические технологии // Развитие технических методов рыбохозяйственных исследований: Сб. науч. тр./ ПИНРО.- Мурманск: ПИНРО, 1999.- С. 52-64.

23. Закс И.Г. Биология и промысел краба (Paralithodes) в Приморье // Вестн. ДВФ АН СССР,- 1936.- Т. 18.- С.49-80.

24. Заферман М.Л. Подводная фотоаппаратура для учета рыб // Рыбное хозяйство. 1976. -№ 2. - С. 8-10.

25. Заферман М.Л., Третьяк В.Л., Ярагина Н.А. К вопросу о коэффициенте уловистости // Инструментальные методы рыбохозяйственных исследований: Сб. науч. тр. / ПИНРО Мурманск: ПИНРО, 1996.- С. 178-190.

26. Заферман М.Л., Филин С.И. Опыт использования подводного аппарата «Ocean Rover» // Рыбное хозяйство. 1996. - № 2. - С. 37—38.

27. Заферман М.Л., Гире М.И. Оценка уловистости донного трала по отношению к камчатскому крабу // Исследования промысловых беспозвоночных в Баренцевом море: Сб. науч. тр.— Мурманск: ПИНРО, 1997.-С. 80-84.

28. Заферман М.Л. Экспериментальные работы по инструментальному учету камчатского краба // Исследования промысловых беспозвоночных в Баренцевом море-Мурманск: ПИНРО, 1997-С. 85-90.

29. Заферман М.Л. Подводное лазерное телевидение в рыбохозяйственных исследованиях // Развитие технических методов рыбохозяйственных исследований: Сб. научн. тр. / ПИНРО- Мурманск: Изд-во ПИНРО, 1999.-С. 106-114.

30. Золотарев П.Н. Оценка ущерба скоплению исландского гребешка в Баренцевом море от воздействия тралового промысла // Исследования промысловых беспозвоночных в Баренцевом море Мурманск: ПИНРО, 1997.-С. 91-95.

31. Иванов Б.Г. Промысловая гидробиология России: наследие, проблемы, перспективы // Рыбное хозяйство 1994-№ 5 - С. 43-46; №6.-С. 30-33.

32. Иванов Б.Г. Некоторые проблемы промысла крабов в России // Рыбное хозяйство.-2004-№ 4 -С. 28-33.

33. Каневский И.Н., Осипов Е.В. Методика автоматизированного распознавания сигналов крабов // Вестник Камчатского государственного технического университета -2002-№1— С. 84-87.

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

35. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) определения, теоремы, формулы— 6-е изд., стер- СПб.: Издательство «Лань», 2003 832 с.

36. Красников И.В., Повышение эффективности добычи гидробионтов с использованием средств шумопеленгования // Сборник трудов Международной научной конференции 27-29 сентября 1999 г., ч. П.Владивосток: Дальрыбвтуз, 1999-С. 13-14.

37. Левин B.C. Камчатский краб Paralithodes camtschaticus. Биология, промысел, воспроизводство-СПб.:Ижица, 2001 198 е.: 40 ил.

38. Левин B.C., Коробков В.А. Экология шельфа: проблемы промысла донных организмов. СПб: ЭЛМОР, 1998 - 224 с.

39. Логвинович Д.Н. Аквариальные наблюдения над питанием камчатского краба // Изв. ТИНРО.- Владивосток: ТИНРО, 1945.- Т. 19. С. 79-97.

40. Малинецкий Г. Г., Потапов А. Б. Современные проблемы нелинейной динамики Изд. 2-е, исправл. и доп.- М.: Едиториал УРСС, 2002- 360 с.

41. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики: Учеб. пособие 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989 — 608 с.

42. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х т. Т. 3. Методы современной теории автоматического управления / под ред. Н.Д. Егупова. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. 748 с.

43. Михеев А.А., Клитин А.К. Оптимальные промысловые усилия для камчатского и синего крабов // Рыбное хозяйство.- 2002.- № 5 — С. 32—36.

44. Михеев А. Расчет оптимального изъятия донных беспозвоночных // Рыбное хозяйство 1999-№ 5-С. 41-43.

45. Молчанов И. Н. Машинные методы решения прикладных задач. Дифференциальные уравнения. Киев: Наук, думка, 1988. — 344 с.

46. Навозов-Лавров Н.П. Материалы по этиологии и по промыслу краба в зал. Петра Великого // Производительные силы Дальнего Востока-Хабаровск-Владивосток, 1927 Вып. 4- С. 181-211 (Животный мир. Владивосток).

47. Невзоров В.Б. Обработка биоакустических сигналов с применением методов математической статистики // Рыбное хозяйство.- 1973 №11.-С. 50-52.

48. Низяев С.А. Методико-биологические аспекты исследования трофической активности промысловых скоплений краба // Рыбное хозяйство.- 1991.- № 1.-С. 39-42.

49. Низяев С.А., Букин С.Д. Квотирование промысла донных беспозвоночных//Рыбное хозяйство — 1999-№ 1- С. 29-30.

50. Низяев С.А., Букин С.Д. Методологические аспекты использования траловых и ловушечных данных для научных целей // Изв. ТИНРО.Владивосток: ТИНРО, 2001.-Т. 128.- С. 644-658.

51. Оптика океана.- Т. 2.- М.: Наука, 1983. 236 с.

52. Острем К.Ю. Введение в стохастическую теорию управления.- М.: Наука, 1965.-630 с.

53. Раков В.И. Эффективность судовых радиоэлектронных систем.- JL: Судостроение, 1974.

54. Родин В.Е. О новых орудиях лова краба у западной Камчатки // Рыбное хозяйство.- 1966.-№ 5.- С. 86-88.

55. Родин В.Е. Особенности распределения скоплений камчатского краба у западного побережья Камчатки // Тр. ВНИРО.- М.: ВНИРО, 1969.- Т. 65.-С. 368-377.

56. Руководство по изучению десятиногих ракообразных Decapoda дальневосточных морей Владивосток: ТИНРО, 1979 - 59 с.

57. Румянцев JI.E. Миграция краба у южной части западного побережья Камчатки //Изв. ТИНРО.-Владивосток: ТИНРО, 1945.-Т. 19.- С. 55-70.

58. Самарский А. А. Теория разностных схем. 3-е изд. испр. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989 - 616 с.

59. Слизкин А.Г., Букин С.Д. Некоторые проблемы оценки запасов промысловых крабов и опыт определения площади эффективного облова прямоугольных ловушек // Изв. ТИНРО Владивосток: ТИНРО, 2001Т. 128.-С. 625-633.

60. Слизкин А.Г., Сафронов С.Г. Промысловые крабы прикамчатских вод-Петропавловск-Камчатский: Северная пацифика, 2000.- 180 с.

61. Сметанин А.Н. Пресноводные и морские животные камчатки (рыбы, крабы, молюски, иглокожие, морские млекопитающие).- СПб.: Политехника, 2002 237 е.: ил.

62. Состояние западно-камчатской популяции камчатского краба / В.Н. Долженков, В.Н. Кобликов, В.Е. Родин , А.Г. Слизкин , В.И. Мясоедов // Рыбное хозяйство 2000 - № 3 — С. 35-37.

63. Справочник по гидроакустике / Под ред. А.Е. Колесникова- JL: Судостроение, 1982 340 с.

64. Тарасюк С. Использование результатов донных траловых съемок для оценки запасов гидробионтов // Рыбное хозяйство — 2000— № 1 — С. 3840.

65. Турундаевский В.Б., Колемаев В.А., Староверов О.В. Теория вероятностей и математическая статистка: Учеб. пособие для экон. спец. вузов / Под ред. В.А. Колемаева- М.: Высш. шк., 1991- 400 с.

66. Урик Роберт Дж. Основы гидроакустики / Пер. с англ.- JL: Судостроение, 1978.-448 с.

67. Ушаков П.В. Дальневосточные моря // Атлас беспозвоночных дальневосточных морей СССР. М.; JI. Изд-во АН СССР, 1955.- С. 5-21.

68. Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах / под ред. К.Т. Леондеса М.: Мир, 1980.-407 с.

69. Харичков В.К. К вопросу о добыче краба ловушками // Рыбное хозяйство.- 1969.-№ З.-С. 43-45.

70. Чекунова В.И. Границы миграционных районов камчатского краба у западного побережья Камчатки // Труды ВНИРО М.: ВНИРО, 1969 — Т. 65.-С. 345-352.

71. Шишкова Е.В. Об исследовании создаваемых рыбами звуков // Рыбное хозяйство.- 1956.-№ 6.-С. 81-86.

72. Шишкова Е.В. Об отражающей способности краба и камбалы // Рыбное хозяйство.- 1963-№ 3.- С. 50-53.

73. Шишкова Е.В. Морские эксперименты по шумопеленгованию рыбных скоплений // Рыбное хозяйство — 1967- № 7 С. 24-26.

74. Шишкова Е.В. Исследование биологических шумов моря у берегов камчатки: Отчет по теме № 21 «Рыба» и теме 3/10 КОТИНРО. — 1970.

75. Шишкова Е.В., Николаев А.С., Сизов И.И. Шумы камчатских крабов // Рыбное хозяйство.- 1971. № 3. - С. 22-25.

76. Шишкова Е.В. Рыбошумопеленгатор Чайка // Рыбное хозяйство — 1973 — № 12.-С. 34-37.

77. Шишкова Е.В. Физические основы промысловой гидроакустики — М.: Пищевая промышленность, 1977.-247 с.

78. Шумопеленгатор для поиска скоплений крабов Текст.: Пат. 2240577 Рос. Федерация: МПК7 G 01 S 15/02, 15/96 / И.В.Красников, Я.С. Карлик,-№ 2002132913; Заяв. 06.12.02; Опубл. 20.11.04, Бюл. № 32.-4 е., 2 л. ил.

79. Epstein Ed. S. Stochastic dynamic prediction Tellus, v. 21, № 6, p. 739-759, 1969.

80. Fleming Rex. J. On stochastic dynamic prediction Monthly Weather Rev., v. 99, № 11, p. 851-872, 1971.

81. Gleeson Th. A. Statistical-dynamical prediction- J. Appl. Meteopol., v. 9, № 3, p. 334-344, 1970.

82. Marukawa H. Biological and fishery research on Japanese king crab Paralithodes camtschatica (Tilesius) // J. Imp. Fish. Exp. Stat. Tokyo. 1933. V. 37, № 4. P. 1-152.

83. Stevens B.G. Survival of king and tanner crabs captured by commercial sole trawis // Fish. Bull, 1990.- Vol. 88.-№ 4.- P. 681-691.

84. Tavolga W. Review of Marine Bioacoustics. Department of animal behavior. American Museum of Natural History. New Vork, February, 1965, p. 100.

85. Uno M. 1935. Horizontal migration of the Japanese king crab, Paralithodes camtschatica (Tilesius), of the west coast of Kamchatka. Bull. Jap. Soc. Scient. Fish. Vol.3.-№5.