ИССЛЕДОВАНИЕ ЭХОИНТЕГРАЦИОННОГО МЕТОДА ДИСТАНЦИОННОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ МЕЛКИХ РЫБ И ЗООПЛАНКТОНА НА ПРИНЦИПАХ НЕЛИНЕЙНОЙ АКУСТИКИ
Аннотация
Использование гидроакустических средств для изучения жизни в океанах является
важный инструментом для исследований в области морской биологии. Центральной целью
биологической океанографии является понимание механизмов регуляции популяций планк-
тонных животных. Зоопланктон является ключевым компонентом пищевых сетей. Обыч-
но использовались биологические методы отбора проб для измерения концентрации зоо-
планктона. Эти методы основаны на отборе проб зоопланктона в сетях. Подводные аку-
стические технологии являются одним наиболее эффективных инструментов для обнару-
жения и картографирования организмов водной толщи, таких как зоопланктон. Количест-
венное измерение морского зоопланктона с помощью гидролокаторов требует детального
знания их рассеивающих свойств. В данной работе предлагается усовершенствовать из-
вестный метод дистанционной идентификации мелких рыб и зоопланктона – метод эхо-
интеграции – путем применения в качестве активного гидроакустического средства па-
раметрической антенны, основанной на принципе нелинейного взаимодействия акустиче-
ских волн. Данные антенны имеют широкий диапазон рабочих частот и узкую диаграмму
направленности при практическом отсутствии бокового поля. Это позволит повысить
эффективность поиска и оценки скоплений зоопланктона и мелкой рыбы, что является
важной народнохозяйственной задачей. Рассмотрены теоретические предпосылки для
реализации эхо-интеграционного метода с использованием средств нелинейной гидрокус-
тики. Сделаны предположения о равномерности распределения гидробионтов в рассеи-
вающем объёме, независимости расположения объектов от оси диаграммы направленно-
сти и большом размере скопления гидробионтов по сравнению с шириной луча параметри-
ческой антенны. В выражении для определения эхо-сигнала от множественных источни-
ков предложено использовать диаграмму направленности параметрической антенны в
сферических координатах.
Литература
Press, NY, 2000. Edited by M. Huntley, R. Harris, P. Weibe, J. Lenz, H.R. Skjoldal.
2. Dolganova N.T., Nadtochiy V.V. Costav, sezonnaya i mezhgodovaya dinamika zooplanktona
zaliva Petra Velikogo (YAponskoe more) [Composition, seasonal and interannual dynamics of
zooplankton in Peter the Great Bay (sea of Japan)], Izvestiya TINRO [Izvestiya TINRO], 2015,
Vol. 181, pp. 169-190.
3. Abakumov A.I., Pak S.Ya. Model'nye metody otsenki soderzhaniya fitoplanktona i raschet
pervichnoy produktsii v YAponskom more po sputnikovym dannym [Model evaluation methods
the content of phytoplankton and calculation of primary production in the Japan sea according
to satellite data], Vestnik DVO RAN [Vestnik of Far Eastern Branch of Russian Academy
of Sciences], 2016, No. 4, pp. 78-86.
4. Mokievskiy V.O., Isachenko A.I., Makarov A.V. Primenenie distantsionnykh metodov v
izuchenii donnykh soobshchestv: ucheb.-metod. posobie «Kompleksnye ekologicheskie
issledovaniya shel'fovoy zony» [Application of remote methods in the study of bottom communities:
educational and methodological guide "Integrated environmental studies of the shelf
zone"]. Moscow, MGU im. M.I. Lomonosova, 2015, pp. 80-124.
5. Kuznetsov M.Yu. Gidroakusticheskie metody i sredstva otsenki zapasov ryb i ikh promysla. Ch. 1.
Gidroakusticheskie sredstva i tekhnologii ikh ispol'zovaniya pri provedeni bioresursnykh
issledovaniy TINRO-tsentra [Hydroacoustic methods and tools for assessing fish stocks and their
fisheries. Part 1. Hydroacoustic tools and technologies for their use in conducting bioresource research
at the TINRO center], Izvestiya TINRO [Izvestiya TINRO], 2013, Vol. 172, pp. 20-51.
6. Levin V.A., Aleksanin A.I., Aleksanina M.G. i dr. Razrabotka tekhnologiy sputnikovogo
monitoringa okruzhayushchey sredy po dannym meteorologicheskikh sputnikov [Development
of technologies for satellite environmental monitoring based on meteorological satellite data],
Otkrytoe obrazovanie [Open education], 2010, No. 5, pp. 41-49.
7. Kyung-Ae Park, Ji-Eun Park, Min-Sun Lee, Chang-Keun Kang. Comparison of composite
methods of satellite chlorophyll-a concentration data in the East Sea, Korean J. Remote Sensing,
2012, Vol. 28, Nо. 6, pp. 635-651.
8. Ehrenberg J. Echo counting and echo integration with a sector scanning sonar, Journal of
Sound and Vibration, 1980, Vol. 73, Issue 3, pp. 321-332.
9. Furusawa M. New technologies for quantitative echo sounders, Meeting of Scientific Committee
for Ocean Research, 2000.
10. Balk H. Development of hydroacoustic methods for fish detection in shallow water: Thesis for
the degree of Doctor Scientiarum. Universitetet i Oslo, 2001.
11. Jules S. Jaffe, Peter J.S. Franks and Andrew W. Leising Odnovremennaya vizualizatsiya
raspredeleniya zooplanktona i fitoplanktona [Leasing Simultaneous visualization of zooplankton
and phytoplankton distribution], Oceanography, 1998, Vol. 11, No. 1, pp. 24-29.
12. Holliday D.V. Extracting bio-physical information from acoustic signatures of marine organisms
// Oceanic sound scattering prediction. – Plenum Press, NY, 1977. – P. 619-624.
13. Kang M. Overview of the Applications of Hydroacoustic Methods in South Korea and Fish Abundance
Estimation Methods, Fisheries and aquatic sciences, 2014, Vol. 17 Issue 3, pp. 369-376.
14. Manik H. Acoustic Observation of Zooplankton Using High Frequency Sonar, Indonesian
Journal of Marine Sciences, 2015, Vol. 20 (2). pp. 61-72.
15. Takao Y. and Furusawa M. Dual-beam echo integration method for precise acoustic surveys,
ICES Journal of Marine Science, 1996, Vol. 53, pp. 351-358.
16. Novikov B.K., Rudenko O.V., Timoshenko V.I. Nelineynaya gidroakustika [Nonlinear underwater
acoustics]. Leningrad: Sudostroenie, 1981, 264 p.
17. Novikov B.K., Timoshenko V.I. Parametricheskie antenny v gidrolokatsii [Parametric antennas
in sonar]. Leningrad: Sudostroenie, 1990, 256 p.
18. Hwanga Y., Ahna H., Nguyena D.-N., Kimb W., Moona W. An underwater parametric array
source transducer composed of PZT/thin-polymer composite, Sensors and Actuators A: Physical,
2018, Vol. 279, pp. 601-616.
19. Humphrey V.F. Parametric arrays: laboratory applications in underwater acoustics, 6th European
Conference on Underwater Acoustics, 2002.
20. María Campo-Valera, Miguel Ardid, Dídac D., Tortosa, Ivan Felis, Juan A. Martínez-Mora,
Carlos D. Llorens, Pablo Cervantes. Acoustic Parametric Signal Generation for Underwater
Communication, Sensors (Basel), 2018, Vol. 18 (7), pp. 21-49.
