Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта
В работе проведен сравнительный анализ эффективности классической методики измерения толщины слоев донного грунта и методики, основанной на предварительной кепстральной обработке отраженных сигналов. В роботі проведено порівняльний аналіз ефективності класичної методики вимірювання товщі шарів донно...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану) |
|---|---|
| Дата: | 2006 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України
2006
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19183 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта / Р.Д. Шилов // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану): Зб. наук. пр. — Запоріжжя: НТЦ ПАС НАН України, 2006. — № 3. — С. 117-119. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19183 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Шилов, Р.Д. 2011-04-20T22:43:25Z 2011-04-20T22:43:25Z 2006 Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта / Р.Д. Шилов // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану): Зб. наук. пр. — Запоріжжя: НТЦ ПАС НАН України, 2006. — № 3. — С. 117-119. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1815-8277 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19183 528.932.5; 681.883.2 В работе проведен сравнительный анализ эффективности классической методики измерения толщины слоев донного грунта и методики, основанной на предварительной кепстральной обработке отраженных сигналов. В роботі проведено порівняльний аналіз ефективності класичної методики вимірювання товщі шарів донного ґрунту та методики, основаної на попередній кепстральній обробці відбитих сигналів. Comparative analysis of effectiveness of the classical procedure of thickness measurement of bottom soil layers and the procedure based on cepstral return signal preprocessing has been carried out in the paper. ru Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану) Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта Кепстральна обробка сигналів профільної ґрунтової зйомки донного ґрунту Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта |
| spellingShingle |
Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта Шилов, Р.Д. |
| title_short |
Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта |
| title_full |
Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта |
| title_fullStr |
Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта |
| title_full_unstemmed |
Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта |
| title_sort |
кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта |
| author |
Шилов, Р.Д. |
| author_facet |
Шилов, Р.Д. |
| publishDate |
2006 |
| language |
Russian |
| container_title |
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану) |
| publisher |
Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Кепстральна обробка сигналів профільної ґрунтової зйомки донного ґрунту |
| description |
В работе проведен сравнительный анализ эффективности классической методики измерения толщины слоев донного грунта и методики, основанной на предварительной кепстральной обработке отраженных сигналов.
В роботі проведено порівняльний аналіз ефективності класичної методики вимірювання товщі шарів донного ґрунту та методики, основаної на попередній кепстральній обробці відбитих сигналів.
Comparative analysis of effectiveness of the classical procedure of thickness measurement of bottom soil layers and the procedure based on cepstral return signal preprocessing has been carried out in the paper.
|
| issn |
1815-8277 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19183 |
| citation_txt |
Кепстральная обработка сигналов профильной грунтовой съемки донного грунта / Р.Д. Шилов // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану): Зб. наук. пр. — Запоріжжя: НТЦ ПАС НАН України, 2006. — № 3. — С. 117-119. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT šilovrd kepstralʹnaâobrabotkasignalovprofilʹnoigruntovoisʺemkidonnogogrunta AT šilovrd kepstralʹnaobrobkasignalívprofílʹnoígruntovoíziomkidonnogogruntu |
| first_indexed |
2025-11-25T20:57:23Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:57:23Z |
| _version_ |
1850543911293943808 |
| fulltext |
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану), 2006 (№ 3)
117
УДК 528.932.5; 681.883.2
КЕПСТРАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ
ПРОФИЛЬНОЙ ГРУНТОВОЙ СЪЕМКИ ДОННОГО ГРУНТА
© Р.Д. Шилов, 2006
Научно-технический центр панорамных акустически систем НАН Украины, г. Запорожье
В роботі проведено порівняльний аналіз ефективності класичної методики вимірювання товщі шарів
донного ґрунту та методики, основаної на попередній кепстральній обробці відбитих сигналів.
В работе проведен сравнительный анализ эффективности классической методики измерения толщины
слоев донного грунта и методики, основанной на предварительной кепстральной обработке отраженных
сигналов.
Comparative analysis of effectiveness of the classical procedure of thickness measurement of bottom soil
layers and the procedure based on cepstral return signal preprocessing has been carried out in the paper.
При проведении профильной грунтовой съемки дна одной из основных задач является
измерение толщины слоев грунта. Толщина слоев грунта определяется либо измерением
временных запаздываний между сигналами, отраженными от границ слоев [1], либо
определением импульсной характеристики слоя. В данной работе рассмотрим слой
толщиной h, лежащий между полубесконечными водной и подстилающей средами. В этом
случае коэффициент отражения от слоя (если пренебречь многократными переотражениями)
можно записать в виде:
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )ф-jω2h v ω-2α ω hпр обр
в в н вR ω =R ω +W ω R ω W ω e e& & & & & , (1)
где ( )вR ω& – коэффициент отражения от верхней границы слоя;
( )пр
вW ω& , ( )обр
вW ω& – коэффициенты прохождения верхней границы слоя в прямом и
обратном направлениях;
( )нR ω& – коэффициент отражения от нижней границы слоя;
( )α ω – коэффициент затухания акустической волны в слое;
( )фv ω – фазовая скорость акустической волны в слое.
Если ( )s t – зондирующий сигнал, а ( )sS ω& – его спектр; ( )x t – отраженный сигнал, а
( )xS ω& – его спектр, то:
( ) ( )
( )
x
s
S ω
R ω =
S ω
&
&
&
. (2)
Множитель ( )s1 S ω& производит нормирование спектра отраженного сигнала
(инверсная фильтрация). Обратное преобразование выражения (2) дает импульсную
характеристику слоя, которая содержит информацию о толщине h. При этом образуются
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану), 2006 (№ 3)
118
сигналы ( )вg t и ( )нg t-2h v , близкие к импульсным характеристикам верхней и нижней (с
учетом прохождения верхней границы) границ слоя. Недостатком такого метода обработки
является необходимость знания зондирующего сигнала. Эту задачу можно решить с
помощью кепстральной обработки [2].
Кепстром мощности называется обратное преобразование Фурье логарифма
энергетического спектра [3]:
( ) ( )2 jωt
x
-
1
C x t = ln S ω e dω
2π
∞
∞
∫ . (3)
На рис. 1 показан пример синтезированного отраженного от однородного слоя
сигнала ( )x t и его кепстра ( )C x t [2]. Применение нелинейной операции
(логарифмирования) приводит к появлению дополнительных осцилляций кепстра с
периодом 2h v.
Рис. 1. Кепстральная обработка сигналов
( )tx – принимаемые сигналы; ( )[ ]txC – их кепстр.
Проведем сравнительный анализ эффективности классической методики измерения
временного сдвига между максимумами и при предварительной кепстральной обработке
отраженных сигналов.
Для сравнительного анализа влияния шумов было проведено исследование
точностных характеристик в зависимости от отношения сигнал/шум для различных значений
отношений k амплитуд сигналов, отраженных от границ слоя, и для различных значений
временного сдвига между импульсами. На вход схемы обработки подавался
синтезированный отраженный от однородной однослойной среды сигнал ( ) ( ) ( )x sS t =S t *g t& & .
Здесь ( ) ( ) ( )2 2- t τ2 2s t = t τ e – импульс Максвелла ( τ – длительность зондирующего импульса);
( ) ( ) ( ) ( ) ( )в н в нg t =g t +g t-2h v =kδ t +k δ t-2h v – импульсная характеристика слоя. К
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану), 2006 (№ 3)
119
отраженному сигналу добавлялся белый шум с нормальным законом распределения и
нулевым средним. Вычислялось среднеквадратичное отклонение σ .
На рис. 2 представлены точностные характеристики классической (а) и кепстральной
(б) обработки при вk =0,5 и различных н вk= k k .
Рис. 2. Точностные характеристики классической (а) и кепстральной (б) обработки
при различных значениях отношения вн kkk =
На рис. 3 представлены аналогичные характеристики при k=1 и различных 0,5z=∆t τ
( 0,5τ – длительность зондирующего импульса по уровню 0,5 от максимума).
Рис. 3. Точностные характеристики классической (а) и кепстральной (б) обработки
при различных значениях отношения 5,0τtz ∆=
Анализ полученных результатов показывает, что точность определения задержки
растет с увеличением отношения сигнал/шум при уменьшении отношения уровней сигналов,
отраженных от границ слоя, и при увеличении времени задержки. Зависимости на рис. 2
позволяют сделать вывод о том, что для повышения точности определения толщины слоя в
приемном тракте необходимо использовать адаптивную ВАРУ, адаптированную таким
образом, чтобы отношения значений уровней сигналов, отраженных от границ слоя, были
как можно ближе к единице.
Литература
1. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех.
– М.: Радио и связь, 1981.– 416с.
2. Подповерхностная радиолокация / Под редакцией М.И.Финкельштейна. – М.: Радио и связь, 1994, 216 с.
3. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Радио и связь, 1986. – 512 с.
|