Одной из основных тенденций в создании и развитии средств сбора океанологических данных является расширение объемов пространственно-временной выборки данных и использование методов и средств, обеспечивающих высокую производительность. В связи с этим выделяются два основных, взаимно дополняющих друг друга и « работающих » совместно направления. Одним из них является развитие сетевых сенсорных структур, куда можно включить поля якорных станций, донные обсерватории, поля дрейфующих станций и суда, развертывающие указанные средства и управляющие их работой. При фиксированном в пространстве положении эти сетевые структуры совмещаются с обеспечивающими сетевую связь элементами и с такими мобильными элементами, как подводные аппараты, которые несут и измерительное и системное оборудование.
Второе из направлений представлено системами сбора океанологических данных с использованием дистанционных методов. К этим методам могут быть отнесены те, которые основаны на использовании акустических методов, и те, которые основаны на использовании средств оптического и радиофизического зондирования океана.
Системы спутникового зондирования позволяют получать информацию о пространственном распределении температуры и поле уровня поверхностного слоя океана. Эта информация может усваиваться в моделях систем оперативной океанографии, что, в свою очередь, позволяет( в совокупности с данными от сетей сбора океанологических данных) восстанавливать пространственно-временную изменчивость океанологических характеристик во всем объеме водной толщи.
Важными с точки зрения обеспечения систем подводного наблюдения текущими и прогнозными данными об океанической среде являются концепция сквозной системы( океанология – акустика) и сопряженных схем ассимиляции данных.
Соединяются в целое изменчивость характеристик среды( водного слоя и дна), пространственная и временная изменчивость акустических полей при распространении звука в море и конечное устройство( обнаружения, классификации, локализации и сопровождения цели) со своими особенностями и обработкой. Такие же рассуждения справедливы по отношению к неакустическому обнаружителю. Структура невязок и неопределенности в оценке океанологических характеристик трансформируется в неопределенности оценок свойств акустического устройства и превращаются, например, в оценки прогнозируемых дальностей обнаружения или иные аналогичные по смыслу характеристики. Этот же инструмент может использоваться при проектировании новых средств обнаружения. Особенно тех, которые эксплуатируют знание среды для улучшения своих показателей.
Структура сквозной системы прогноза характеристик акустических систем в качестве своих составляющих включает результаты наблюдения океанологических, акустических, метеорологических и геологических данных, а также шума и выходной реакции гидроакустической системы. Наблюдения сопоставляются с моделями: физической океанологии, геологии дна, окружающего шума и распространения звука. Моделируется гидроакустическая система и объект-цель. Выходная реакция гидроакустической системы выражается в терминах отношения сигнала к шуму.
Сопряжение океанологии и акустики ориентируется на решение следующих задач:
• улучшение поисковых возможностей гидроакустических средств путем текущего оценивания условий распространения акустических волн, оптимизации режимов работы, совершенствования тактики применения сил и средств;
• совершенствование гидроакустических средств, решающих задачи обнаружения, классификации и локализации цели путем адаптации к условиям распространения.
К первой из этих задач можно отнести задачу синтеза наблюдательной сети( распределенного наблюдателя). Задача синтеза сети под окружающие условия получила название « сетевого поиска ». Известно, что один только правильный выбор заглубления приемной акустической антенны и / или излучателя приводит к изменению дальности обнаружения в разы. От оптимального размещения элементов сетевой системы и возможности ее реконфигурации зависит эффективность работы сети как целого. Здесь на кону концепция создания эффективных систем подводного наблюдения.
Решение второй из упомянутых задач многими специалистами считается актуальным, но проблематичным [ 9 ]. Затруднение сводится к сложности воспроизведения маломасштабных и короткопериодных изменений характеристик океанической среды так, чтобы использовать это знание для учета( через согласованную обработку) соответствующих изменений акустического поля с получением положительного эффекта. Работы в этом направлении ведутся интенсивно, и связаны они с возможностью получения высокого разрешения при моделировании океанических процессов и надежностью текущего оценивания. Более того, указанные работы в части, касающейся оперативной океанографии, ориентируются преимущественно на прибрежные, мелководные акватории, характеризующиеся высокой пространственной и временной изменчивостью.
Оптимальное оценивание свойств окружающей среды будет компромиссом между конфликтующими требованиями разрешающей способности и площади покрытия. В местах повышенного влияния среды на характеристики гидроакустических систем желателен сдвиг детерминированного физического моделирования в сторону малых
74 Морские информационно-управляющие системы, 2016 / No. 2( 10)