The Ability to Detect Sound Scattering Layers by Interferometric Side-Scan Sonar

V. I. Kaevitser; Каевицер В. И.; A. P. Krivtsov; Кривцов А. П.; I. V. Smolyaninov; Смольянинов И. В.; A. V.  Elbakidze; Элбакидзе А. В.

doi:10.31857/S0320791923600439

The Ability to Detect Sound Scattering Layers by Interferometric Side-Scan Sonar

Authors: Kaevitser V.I.¹, Krivtsov A.P.¹, Smolyaninov I.V.¹, Elbakidze A.V.¹
Affiliations:
1. Fryazino Branch, Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences, 141190, Fryazino, Russia
Issue: Vol 69, No 5 (2023)
Pages: 528-533
Section: АКУСТИКА ОКЕАНА. ГИДРОАКУСТИКА
URL: https://journals.rcsi.science/0320-7919/article/view/134466
DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791923600439
EDN: https://elibrary.ru/QUGVWM
ID: 134466

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

A method and algorithm for remote detection of sound-scattering layers in the seas and oceans using strip survey data of the bottom topography by interferometric side-scan sonar (ISSS) is considered. Based on mathematical modeling of phase-difference measurements of ISSS for multilayer scattering planes in seawater, we demonstrate the possibility of detecting sound-scattering layers and measuring their depths using the proposed algorithm. The accuracy of calculating the depths of sound-dispersing layers at a constant value of the sound velocity has been evaluated and the requirements to the ISSS have been determined to ensure the necessary accuracy of detection of individual layers located at different depths. The efficiency of the proposed method is demonstrated based on the example of processing by the developed algorithm of the experimental data obtained during bottom relief studies with an 85 kHz range ISSS.

Keywords

interferometric side-scan sonar, sound scattering layers, vertical profile of sound velocity

References

Андреева И.Б. Звукорассеивающие слои – акустические неоднородности толщи вод океана // Акуст. журн. 1999. Т. 45. № 4. С. 437–444.
Мозговой В.А. О статистических характеристиках объемного рассеяния звука в океане // Акуст. журн. 1987. Т. 33. № 5. С. 927–929.
Микушин И.И., Серавин Г.Н. Методы и средства измерения скорости звука в море. СПб.: Судостроение, 2012. 224 с.
Каевицер В.И., Захаров А.И., Смольянинов И.В. Исследование фазовых характеристик эхо-сигналов при вертикальном зондировании воды сигналами с линейной частотной модуляцией // Акуст. журн. 2017. Т. 63. № 2. С. 175–179.
Морозов А.Н., Лемешко Е.М., Федоров С.В. Звукорассеивающие слои Черного моря по данным ADCP-наблюдений // Акуст. журн. 2017. Т. 63. № 5. С. 513–522.
Сабинин К.Д., Серебряный А.Н. Применение акустических допплеровских профилометров течений для изучения пространственной структуры морской среды // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 5. С. 639–648.
Белов А.И., Кузнецов Г.Н. Оценка акустических характеристик поверхностных слоев морского дна с использованием четырехкомпонентных векторно-скалярных приемников // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 2. С. 194–202.
Лебедев А.В., Манаков С.А. Точность оценки параметров слоистой среды при использовании когерентного векторного приема поверхностной волны Рэлея // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 1. С. 68–82.
Кузнецов Г.Н., Лебедев О.В. О возможности применения модели с эквивалентной плоской волной для повышения точности пеленгования низкочастотных сигналов в мелком море // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 5. С. 628–638.
Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Пересёлков С.А., Просовецкий Д.Ю. Помехоустойчивость интерферометрического метода оценки скорости источника звука в мелком море // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 5. С. 556–572.
Кузькин В.М., Куцов М.В., Пересёлков С.А. Пространственная интерференция нормальных волн в океанических волноводах // Акуст. журн. 2014. Т. 60. № 4. С. 376–383.
Аксенов С.П., Кузнецов Г.Н. Оценка расстояния до источника в глубоком море с использованием пространственно-частотных характеристик интерференционного инварианта и эффективных фазовых и групповых скоростей // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 6. С. 603–616.
Каевицер В.И., Кривцов А.П., Разманов В.М., Смольянинов И.В., Элбакидзе А.В., Денисов Е.Ю. Разработка и результаты испытаний гидроакустического комплекса для исследования дна шельфовой зоны Арктических морей // Журн. Радиоэлектроники. 2016. № 11. http://jre.cplire.ru/jre/nov16/1/text.pdf (Дата обращения 19.07.2023)
Каевицер В.И., Назаров Л.Е., Смольянинов И.В. Методы повышения точности вычисления разности фаз сигналов интерферометрического гидролокатора бокового обзора // Радиотехника и электроника. 2021. Т 65. № 8. С. 791–797.
Каевицер В.И., Разманов В.М. Дистанционное зондирование морского дна гидролокационными системами со сложными сигналами // Успехи физ. наук. 2009. Т. 179. № 2. С. 218–224.
Кривцов А.П., Смольянинов И.В., Элбакидзе А.В., Степанов А.В. Оценка сходимости глубин при площадной съемке рельефа дна многолучевым эхолотом и интерферометрическим гидролокатором бокового обзора // Журн. Радиоэлектроники. 2017. № 4. http://jre.cplire.ru/jre/apr17/2/text.pdf (Дата обращения 19.07.2023)
Каевицер В.И., Кривцов А.П., Смольянинов И.В., Элбакидзе А.В. Алгоритм коррекции батиметрических измерений интерферометрическим гидролокатором бокового обзора // Журн. Радиоэлектроники. 2022. № 10. http://jre.cplire.ru/jre/oct22/7/text.pdf (Дата обращения 19.07.2023)