sibsutisВестник СибГУТИThe Herald of the Siberian State University of Telecommunications and Information Science1998-6920СибГУТИ10.55648/1998-6920-2023-17-1-3-17sibsutis-788Research ArticleСОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕОбнаружение и пеленгование транспортных объектов в сейсмоакустических системах наблюденияDetection and Direction Finding of Transport Objects in Seismoacoustic Observation SystemsДоброродныйВ. И.DobrorodnyV. I.

Доброродный Владимир Игоревич, преподаватель

625001, Тюмень, ул. Л. Толстого, 1

Vladimir I. Dobrorodny, Lecturer

Tyumen

Dobrorodny@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2311-2390КопыловаО. А.KopylovaO. A.

Копылова Оксана Андреевна, инженер

630090, Новосибирск, просп. Ак. Лаврентьева, 6

тел. +7 383 330 87 43

Oksana A. Kopylova, Engineer

Novosibirsk

oksana@opg.sscc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3250-521XХайретдиновМ. С.KhairetdinovM. S.

Хайретдинов Марат Саматович, д.т.н., г.н.с.

630090, Новосибирск, просп. Ак. Лаврентьева, 6

тел. +7 383 330 87 43

Marat S. Khairetdinov, Dr. of Sci. (Engineering), Professor; Principal Researcher

Novosibirsk

marat@opg.sscc.ruТюменское высшее военно-инженерное командное училище имени маршала инженерных войск А.И. Прошлякова (ТВВИКУ)РоссияTyumen Higher Military Engineering Order of Kutuzov Command School named after Marshal of Engineering Troops A. I. ProshlyakovRussian FederationИнститут вычислительной математики и математической геофизики СО РАН (ИВМиМГ СО РАН); Новосибирский государственный технический университет (НГТУ)РоссияInstitute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS (ICMMG SB RAS); Novosibirsk State Technical University (NSTU)Russian Federation202305042023171317Copyright © Доброродный В.И., Копылова О.А., Хайретдинов М.С., 20232023Доброродный В.И., Копылова О.А., Хайретдинов М.С.Dobrorodny V.I., Kopylova O.A., Khairetdinov M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsutis.ru/jour/article/view/788

Рассматривается задача пассивного геофизического мониторинга транспортных объектов с использованием акустических и трёхкомпонентных сейсмических колебаний. Решение основано на применении спектрально-временного анализа, метода спектрально-поляризационной обработки, выделении информативных частот колебаний и определении пеленга на объект. Азимутальная ориентация получаемого при поляризационной обработке положения большой оси эллипса рассеяния позволяет определить пеленг. Получены численные оценки точности решения задачи в условиях натурного эксперимента. Предлагаемый подход основан на учёте пространственно-частотных характеристик объекта и их сезонной вариации.

The problem of passive geophysical monitoring of transport objects using acoustic and three-component seismic oscillations is considered. The solution is based on the application of spectral-time analysis, the method of spectral-polarization processing, the selection of informative frequencies of oscillations and the determining the direction finding on the object. The azimuthal orientation of the major axis position of the scattering ellipse obtained by polarization processing makes it possible to determine the direction finding. Numerical estimates of the accuracy of problem solving in a field experiment have been obtained. The proposed approach is based on consideration of the spatial-frequency characteristics of the object and its seasonal variation.

пассивный геофизический мониторингобнаружениепеленгованиетранспортный объектполяризационный методполосовая фильтрациягребенчатый фильтрнатурный экспериментpassive geophysical monitoringdetectiondirection findingtransport objectpolarization methodbandpass filteringcomb filterfield experimentРабота выполнена при поддержке гранта РФФИ № 20-07-00861, госзадания № 0251_22_0004.Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 20-07-00861, госзадания № 0251_22_0004.ReferencesКарлтон П. Н., Фидлер Р. У. Определение положения источника сейсмических колебаний методом пассивного эксперимента // Анализ и выделение сейсмических сигналов. М.: «Мир», 1987. С. 158–175.P.N. Karlton, R.U. Fidler. Opredelenie polozheniya istochnika seismicheskikh kolebanii metodom passivnogo eksperimenta [Determination of the position of the source of seismic vibrations by the method of passive experiment]. Book «Analiz i vydelenie seismicheskikh signalov», Moscow, Mir, 1987, pp.158-175.Спектор А. А., Райфельд М. А. Статистические задачи и методы пассивной сейсмической локации. Новосибирск: НГТУ, 2018. 199 с.A.A. Spektor, M.A. Raifel'd. Statisticheskie zadachi i metody passivnoi seismicheskoi lokatsii [Statistical problems and methods of passive seismic location]. Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, 2018. 199 p.Морозов Ю. В., Райфельд М. А., Спектор А. А. Обработка сейсмических сигналов для оценки траектории движущегося транспортного средства // Автометрия. 2018. № 3. С. 32–38.Morozov Yu.V., Raifel'd M.A., Spektor A.A. Obrabotka seismicheskikh signalov dlya otsenki traektorii dvizhushchegosya transportnogo sredstva [Seismic signal processing for trajectory estimation of a moving vehicle]. Avtometriya, 2018, no. 3, pp. 32-38.Аверьянов А. В., Глебова Г. М. Определение координат движущегося объекта сосредоточенной системой наблюдения // Автометрия. 2014. № 4 (50). С.67–73.Aver'yanov A.V., Glebova G.M. Opredelenie koordinat dvizhushchegosya ob"ekta sosredotochen-noi sistemoi nablyudeniya [Determining the coordinates of a moving object by a lumped observation system]. Avtometriya, 2014, no. 4, pp.67-73.Алямкин С. А., Нежевенко Е. С. Восстановление траектории движущегося объекта в сейсмической системе обнаружения при ограниченном количестве датчиков // Автоматика и телемеханика. 2014. № 2. С. 31–39.Alyamkin S.A., Nezhevenko E.S. Vosstanovlenie traektorii dvizhushchegosya ob"ekta v seismi-cheskoi sisteme obnaruzheniya pri ogranichennom kolichestve datchikov [Reconstruction of the trajectory of a moving object in a seismic detection system with a limited number of sensors]. Avtomatika i telemekhanika, 2014, no. 2, pp. 31-39.Averbuch A., Zheludev V., Rabin N., Schclar A. Wavelet based acoustic detection of moving vehicles // School of Computer Science Tel Aviv Univesity, March 11, 2007.Averbuch A., Zheludev V., Rabin N., Schclar A. Wavelet based acoustic detection of moving vehicles. School of Computer Science Tel Aviv Univesity, Tel Aviv 69978, Israel, 2007.Khairetdinov M. S., Kopylova O. A., Dobrorodny V. I., Shimanskaya G.M. Geoinformation Technology for Estimation of Geoecological Risks from Technogenic Noise // Proc. 1st International Conference Problems of Informatics, Electronics, and Radio Engineering (PIERE), Novosibirsk, Russia, 2020. P. 272–276. DOI: 10.1109/PIERE51041.2020.9314658.M. S. Khairetdinov, O. A. Kopylova, V. I. Dobrorodny and G. M. Shimanskya, "Geoinformation Technology for Estimation of Geoecological Risks from Technogenic Noise". 2020 1st International Conference Problems of Informatics, Electronics, and Radio Engineering (PIERE), Novosibirsk, Russia, 2020, pp. 272-276, doi: 10.1109/PIERE51041.2020.9314658.Kopylova O., and Khairetdinov M. Statistical Algorithms for Analysis, Measurement, and Recognition of Transport Noises // Proc. IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences (SIBIRCON), Yekaterinburg, Russian Federation, 2022. P. 940–943. DOI: 10.1109/SIBIRCON56155.2022.10016946.Kopylova and M. Khairetdinov. Statistical Algorithms for Analysis, Measurement, and Recognition of Transport Noises. 2022 IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences (SIBIRCON), Yekaterinburg, Russian Federation, 2022, pp. 940-943, doi: 10.1109/SIBIRCON56155.2022.10016946.Странгуль О. Н., Тарасенко В. П. Корреляционно-экстремальные системы навигации и локации подвижных объектов // Автоматика и телемеханика. 2001. № 7. С. 201–210.Strangul' O.N., Tarasenko V.P. Korrelyatsionno-ekstremal'nye sistemy navigatsii i lokatsii podvizhnykh ob"ektov [Correlation-extremal systems of navigation and location of moving objects]. Avtomatika i telemekhanika, 2001, no. 7, pp. 201-210.Гальперин Е. И. Поляризационный метод сейсмических исследований. М.: «Недра», 1977. 277 с.Gal'perin E.I. Polyarizatsionnyi metod seismicheskikh issledovanii [Polarization method of seismic surveys]. Moscow, Nedra, 1977. 277 p.Гордиенко В. А. Векторно-фазовые методы в акустике. М.: Физматлит, 2006. 560 с.Gordienko V.A. Vektorno-fazovye metody v akustike [Vector phase methods in acoustics]. Moscow, Fizmatlit, 2006. 560 p.Alessandrini B, Cattaneo M, Demartin M, Gasperini M, Lanza V. A. Simple P-wave polarization analysis: its application to earthquake location // Annals of Geophysics. 1994. № 5 (5). P. 883–897.Alessandrini B, Cattaneo M, Demartin M, Gasperini M, Lanza V. A. Simple P-wave polarization analysis: its application to earthquake location. Annals of Geophysics, 1994, no. 5(5), pp. 883-897.Perelberg A. I., Hornbostel S. C. Applications of seismic analysis // Geophysics. 1994. № 59 (1). P. 119–130.Azik I. Perelberg, Scott C. Hornbostel; Applications of seismic analysis. Geophysics, 1994, no. 59 (1), pp. 119–130.Григорюк А. П., Ковалевский В. В., Брагинская Л. П. Исследование поляризации сейсмических волн при вибросейсмическом мониторинге // Сборник материалов Международной научной конференции «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология». Новосибирск: СГУГиТ, 2018. Т. 2. С. 10–16.A. P. Grigoryuk, V. V. Kovalevskii, L. P. Braginskaya. Issledovanie polyarizatsii seismiche-skikh voln pri vibroseismicheskom monitoringe [Study of the polarization of seismic waves during vibroseismic monitoring]. Interekspo GEO-Sibir'. XIV Mezhdunar. nauch. kongr., Mezhdunar. nauch. konf. «Distantsionnye metody zondirovaniya Zemli i fotogrammetriya, monitoring okruzhayushchei sredy, geoekologiya ». Novosibirsk, Siberian State University of Geosystems and Technologies, 23-27 April, 2018, iss. 2, pp. 10-16.Kahaner D., Moler C., Nash S. Numerical Methods and Software. Prentice Hall, INC, 1989. 575 p.D. Kahaner, C. Moler, S. Nash. Numerical Methods and Software. Prentice Hall, INC, 1989. p. 575.Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: «Мир», 1978. 848 с.L. Rabiner, B.Gould. Teoriya i primenenie tsifrovoi obrabotki signalovoringe [Theory and Applications of Digital Signal Processing]. Moscow, Mir, 1978. 848 p.Хелстром К. Статистическая теория обнаружения сигналов: под редакцией Ю. Б. Кобзарева. М.: «Издательство иностранной литературы», 1963. 432 с.K. Khelstrom. Statisticheskaya teoriya obnaruzheniya signalov [Statistical Theory of Signal Detection] Ed. Yu.B. Kobzarev. Moscow, Izdatel'stvo inostrannoi literatury, 1963. 432 p.Цыпкин Я. З. Адаптация и обучение в автоматических системах. М.: «Наука», 1968. 350 с.Tsypkin Ya.Z. Adaptatsiya i obuchenie v avtomaticheskikh sistemakh [Adaptation and learning in automatic systems]. Moscow, Nauka, 1968. 350 p.Доброродный В. И., Копылова О. А. Характеристики микросейсм и акустических шумов в условиях транспортного полигона. // Сборник материалов Международной научной конференции «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология». Новосибирск: СГУГиТ, 2021. № 1. С. 118–125.V. I. Dobrorodnyi, O. A. Kopylova. Kharakteristiki mikroseism i akusticheskikh shumov v usloviyakh transportnogo poligona [Characteristics of microseisms and acoustic noise in the conditions of a transport polygon]. Interekspo GEO-Sibir'. XVII Mezhdunar. nauch. kongr., Mezhdunar. nauch. konf. «Distantsionnye metody zondirovaniya Zemli i fotogrammetriya, monitoring okruzhayushchei sredy, geoekologiya », Novosibirsk, Siberian State University of Geosystems and Technologies, 19-21 May, 2021, iss. 4, pp.118-125.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.