Акустическое моделирование осуществляется на основе использования ряда современных средств, среди которых заметное место занимает программа и методика решения волнового уравнения в параболическом приближении.
Путем объединения моделей водного слоя и дна генерируются прогнозные оценки неопределенностей акустического поля. Взвешенная сумма предсказанных неопределенностей акустического поля является целевой функцией оптимизационного алгоритма. Цель этого алгоритма заключается в выборе такого плана выборки( оптимального размещения сенсоров), который снижал бы интегральный показатель предсказанных неопределенностей. Свойство адаптивности в такой системе часто обеспечивают именно НПА, которые могут перемещаться в заданные позиции и осуществлять необходимые измерения. Пространственное разрешение, реально достигнутое с использованием описанного инструментария, составляет величину порядка 100 метров. Можно сделать следующий вывод. Применение процедуры адаптивной выборки океанологических данных в области повышенной неопределенности резко снижает возможную ошибку в оценке характеристик окружающей среды и, как следствие, в оценке характеристик акустического поля, связанных с распространением звука.
Уместны некоторые комментарии-выводы к сказанному выше.
• Реальная пространственная и временная изменчивость океанологических характеристик в прибрежных районах может быть представлена широким спектром составляющих различных масштабов, включая сопоставимые с длинами акустических волн рабочего диапазона гидроакустических средств.
• Применение существующих динамических( четырехмерных) физических моделей, обеспеченных редкими в пространстве и времени измерениями, как правило, будет сопровождаться существенными расхождениями между моделью и реальными океанологическими характеристиками. Рассчитывать на этой основе получить информацию об условиях распространения акустических волн, пригодную для улучшения свойств гидроакустических средств, затруднительно даже в случае определения граничных условий из более крупной картины изменчивости океана.
• Локальное( региональное) моделирование областей океана с открытыми границами без привлечения информации о крупномасштабной изменчивости с попыткой определить все параметры модели( включая граничные условия) на основе решения обратной задачи( тем более, по ограниченной выборке натурных данных) не учитывает существующих неопределенностей указанного характера. Рассматривать ее как адекватную методическую основу улучшения свойств гидроакустических и иных средств обнаружения следует с осторожностью.
• Продвижение в направлении улучшения гидроакустики за счет знания и учета состояния океанической среды, возможно.
Для решения этой задачи необходимы:
• разработка динамических моделей океана, как вложенных одна в другую, где модели, предназначенные для описания относительно крупномасштабных структур, вырабатывали бы необходимую входную информацию( граничные условия) для моделей, предназначенных для описания более мелких структур; ограничение только изолированно рассматриваемым региональным уровнем не будет, безусловно, состоятельным;
• исследование и анализ влияния разномасштабных процессов на работу системы вложенных динамических моделей( и отдельных ее элементов), включая процессы с масштабами, сопоставимыми с длинами акустических волн рабочего диапазона частот; определение полей неопределенностей, вызванных влиянием различных процессов;
• создание инструмента для идентификации причин расхождения модели и данных;
• создание объединенной, конвейерной системы: океанологические модели – модели морского дна – акустические модели; сквозное исследование чувствительности акустических характеристик к океаническим явлениям, соответствующих акустике масштабов; оценка акустических неопределенностей;
• создание средств измерения океанологических характеристик, данные от которых можно было бы использовать для уменьшения указанных выше неопределенностей; синтез оптимальных измерительных сетей;
• синтез оптимальных процедур усвоения океанологических данных;
• синтез робастных процедур оптимизации различных показателей качества при подгонке моделей и экспериментальных данных, имея в виду установленный факт сложного характера вероятностных распределений расхождений моделей и натурных данных.
О специфике ориентации оперативной океанографии на распределенные системы подводного наблюдения
Можно с уверенностью сказать, что сегодня ни одна современная система подводного наблюдения или мониторинга обстановки в океане не обходится без оке‐
76 Морские информационно-управляющие системы, 2016 / No. 2( 10)