Исследование каналов лазерной оптической связи вне прямой видимости в атмосферной и водной средах на длинах волн 255, 450 и 510 нм тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Познахарев Егор Сергеевич

• Познахарев Егор Сергеевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Познахарев Егор Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 СИСТЕМЫ БЕСПРОВОДНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В АТМОСФЕРНОЙ И ВОДНОЙ СРЕДАХ

1.1 Оптико-электронные системы беспроводной атмосферной связи между наземными устройствами по каналу с прямой видимостью источника приёмником

1.2 Беспроводные системы связи в оптическом диапазоне длин волн на отраженном от поверхностей в помещениях излучении

1.3 Системы беспроводной оптической связи вне прямой видимости с беспилотными летательными аппаратами

1.4 Системы беспроводной оптической связи для передачи данных между транспортными средствами

1.5 Безопасность от несанкционированного прослушивания систем беспроводной оптической связи в атмосфере

1.6 Беспроводная оптической связь вне прямой видимости на рассеянном излучении между наземными устройствами

1.7 Оптико-электронные системы беспроводной связи вне прямой видимости

в водной среде

1.8 Исследования возможностей канала оптической связи вне прямой видимости в ИОА СО РАН

Выводы к главе

Глава 2: МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ КАНАЛОВ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ВНЕ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ НА РАССЕЯННОМ ИЗЛУЧЕНИИ

2.1 Макет оптико-электронной системы беспроводной оптической связи на рассеянном излучении

2.2 Аппаратура систем оптической связи на рассеянном излучении и устройства для контроля оптико-геометрических параметров

2.2.1 Экспериментальная установка для оптической связи в атмосферной

и водной средах на рассеянном излучении на длине волны А=450 нм

2.2.2 Система атмосферной оптической связи на рассеянном излучении в УФ диапазоне

2.2.3 Оптико-электронная система подводной связи на рассеянном излучении на длине волны А=510 нм

2.2.4 Дополнительное оборудование

2.3 Лазерное устройство для измерения коэффициента ослабления в атмосферной и водной средах на длине волны А=450 нм

2.4 Способ кодирования сигнала и методики оценки параметров сред и качества оптической связи

2.4.1 Оценка параметров ослабления атмосферной или водной сред

2.4.2 Кодирование сигнала и способ передачи данных

2.4.3 Методы оценки качества оптической связи

2.4.4 Оценка влияния концентрации озона в приземном слое атмосферы и количества выпавших осадков на вероятность регистрации ошибочно принятого символа

Выводы к главе

Глава 3: ПОЛЕВЫЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАНАЛОВ БЕСПРОВОДНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ВНЕ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ

3.1 Наземная связь на рассеянном лазерном излучении в лабораторных условиях при высокой мутности среды на длине волны 450 нм

3.1.1 Экспериментальная оценка возможностей оптической связи при различных оптико-геометрических условиях

3.1.2 Экспериментальная оценка возможностей оптической связи при наличии источника помехи на длине волны 510 нм

3.2 Наземная связь на рассеянном лазерном излучении в полевых условиях

в ультрафиолетовом диапазоне длин волн

3.2.1 Схема полевых исследований канала связи на рассеянном излучении в УФ диапазоне длин волн

3.2.2 Экспериментальная оценка возможностей оптической связи при различных условиях наблюдения

3.3 Связь на рассеянном лазерном излучении между БПЛА и наземным устройством в полевых условиях в видимом диапазоне

3.3.1 Схема полевых исследований канала связи между БПЛА и наземным устройством на длине волны 450 нм

3.3.2 Экспериментальная оценка возможностей оптической связи на

рассеянном излучении по схеме БПЛА-наземное устройство

3.4 Связь на рассеянном лазерном излучении в водной среде и через границу раздела вода-лёд в полевых условиях в видимом диапазоне

3.4.1 Экспериментальная оценка возможностей связи через границу раздела вода-лед на длине волны 450 нм

3.4.2 Оценка возможностей подводной связи на рассеянном излучении на длине волны 450 нм для некомпланарных схем связи

3.4.3 Экспериментальная оценка возможностей подводной связи на рассеянном излучении на длине волны 510 нм

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование каналов лазерной оптической связи вне прямой видимости в атмосферной и водной средах на длинах волн 255, 450 и 510 нм»

Актуальность темы исследования

Одним из приоритетных направлений развития Российской Федерации являются информационно-телекоммуникационные системы. Разработка таких систем может осуществляться с помощью устройств связи в радио, акустическом и оптическом диапазонах. Системы связи в радиодиапазоне в настоящее время относятся к самому распространенному способу передачи информации в атмосфере. Водная среда является наиболее пригодной для распространения акустических волн, следовательно, для беспроводной подводной связи, из-за меньшего затухания [1] по сравнению с радиоволнами, применяются акустические волны. Несмотря на преимущества радиосвязи в атмосферной среде над другими видами связи, при наличии электромагнитных помех передача информации в радиодиапазоне значительно ухудшается, защищённость от несанкционированного вмешательства в линию связи является низкой, а для использования радиосвязи необходимо лицензировать диапазон частот. Акустическая связь обладает низкой скоростью передачи данных и подвержена влиянию помех, генерируемых морской фауной [2].

В настоящее время широко применяется оптическая связь по оптоволокну из-за возможности передавать данные со скоростью большей, чем в радиодиапазоне. Вследствие этого установка оптоволокна для сети Интернет в населенных пунктах стала востребованной. Однако дороговизна установки и обслуживания оптоволоконных сетей ограничивает число абонентов [3]. В связи с этим возникает потребность в разработке беспроводных линий связи, которые позволят сократить расходы на организацию связи в атмосферной и водной средах, улучшить характеристики связи, а также обеспечить связь с космическими объектами. Основные разработки в области беспроводной оптической связи ведутся в двух направлениях: 1) оптическая связь в прямой видимости источника приёмником (line of sight или LOS) и 2) вне прямой видимости на рассеянном или отражённом излучении (non line of sight или NLOS).

Несмотря на то, что оптическая связь в пределах прямой видимости возможна

с высокой скоростью на достаточно коротких расстояниях, турбулентность

приводит к перемещению лазерного пучка по апертуре приемника, а в некоторых

случаях даже к выходу его за ее пределы. Наличие посторонних объектов на линии

5

связи также приводит к прерыванию связи. Системы связи вне прямой видимости во многом лишены этих недостатков и их особенность состоит в том, что полезным сигналом является рассеянное или отражённое излучение. Гораздо более перспективной с точки зрения универсальности является оптическая связь на рассеянном излучении. Связь такого типа позволяет передавать информацию, при наличии на линии связи одновременно многих абонентов на базовых расстояниях от сотен метров до десятков километров в зависимости от метеорологических условий атмосферной среды и параметров приёмо-передающей аппаратуры. В настоящий момент нет коммерческой реализации систем оптической связи NLOS, поэтому задача построения таких систем является актуальной.

На основе изложенного становится очевидным, что разработка оптико-электронных систем беспроводной связи вне прямой видимости позволит существенно расширить возможности передачи данных в атмосферной и водной средах при неблагоприятных условиях для радиосвязи и акустической связи.

Степень разработанности темы

История создания систем оптической связи вне прямой видимости в атмосфере берет свое начало с 1968 года в США [4]. В этой и более поздней работе [5], ставших основой для развития систем оптической связи, в рамках теоретических исследований, рассматривались возможности построения систем связи на рассеянном излучении. В качестве передатчика, как правило использовались ксеноновые лампы генерирующие излучение в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне, а в качестве приемника - фотоэлектронные умножители (ФЭУ). В СССР работа по организации такой связи начата Пожидаевым В.Н. [6], который в рамках теоретических исследований оценил дальности действия загоризонтных систем связи для оптического диапазона длин волн.

В современных работах системы оптической связи вне прямой видимости рассматриваются в следующих направлениях: 1) связь в помещениях на отраженном излучении; 2) связь в атмосфере на рассеянном или отраженном излучении между транспортными средствами (ТС); 3) связь в атмосфере между наземным устройством и беспилотным летательным аппаратом (БПЛА); 4) связь в атмосфере на рассеянном

излучении между наземными устройствами; 5) подводная оптическая связь на рассеянном излучении между объектами в водной среде.

Значимые результаты по исследованию оптической связи в атмосфере на рассеянном или отраженном излучении между ТС, полученные в работах [7-12], позволили рассмотреть вопросы: 1) разработка стендов систем оптической связи между автомобилями [7-9]; 2) реализации оптической связи на рассеянном излучении между автомобилями [10]; 3) кодирования информационного сигнала в системах оптической связи между ТС [11]. В системах оптической связи в качестве передатчика используются лазер [10] или светодиодные излучатели [7-9] c модуляцией оптического сигнала по амплитуде, а в качестве приемника -фотодиоды или лавинные фотодиоды (ЛФД).

Возможность реализации оптической связи в атмосфере между наземным устройством и БПЛА рассмотрена в работах [13-19]. Решаются следующие задачи: 1) построение модели канала оптической связи NLOS между БПЛА и наземными передающими устройствами [13, 14]; 2) локализации БПЛА на основе оптической связи [16]; 3) управления строем БПЛА и взаимодействия между БПЛА в условиях городских застроек [15, 17]; 4) возможности реализации оптической связи LOS по восходящему каналу с БПЛА и с применением люминесцентных антенн [18].

Вопросу организации оптической связи вне прямой видимости на рассеянном излучении посвящены работы [20-38], в которых рассматриваются задачи: 1) построения оптико-электронных систем связи на рассеянном излучении в УФ, видимом и инфракрасном (ИК) диапазонах [20-26]; 2) разработки теоретических моделей канала NLOS связи с учетом рассеяния излучения средой и турбулентности [27-30]; 3) построения теоретических моделей систем NLOS связи с ретрансляцией сигнала [31-33]; 4) оценки влияния некомпланарности систем связи и характеристик атмосферной среды [24, 27, 29, 32, 34-36]; 5) оценки производительности системы оптической связи на рассеянном излучении с использованием различных схем модуляции сигнала [31, 33]; 6) возможности построения систем оптической связи вне прямой видимости при наличии препятствия [37, 38]. В работах [20-23] также отмечается, что ИК связь на рассеянном излучении возможна на больших расстояниях и в условиях плохой видимости, а УФ связь на рассеянном излучении лучше подходит для связи при высоких значениях метеорологической дальности

видимости в атмосфере. В системах оптической NLOS связи в качестве передатчика используются либо лазерный источник [34, 38], либо УФ-светодиодные излучатели [24-26, 28, 30, 32, 33, 35] c модуляцией оптического сигнала по амплитуде, а в качестве приемника чаще всего используются высокочувствительные ФЭУ [24-26, 30, 32, 34-36] или фотодиоды [25, 26, 28].

Оптическая связь вне прямой видимости в водной среде также является актуальным направлением исследования, которое начато с 1966 года в США авторами G.Gilbert, T. Stoner и J. Jemigan в работе [39]. В рамках этих исследований сформулированы и описаны возможности построения систем подводной связи. Современные проблемы подводной оптической связи на рассеянном излучении рассмотрены в работах [39-49], в которых решаются следующие задачи: 1) оценка влияния различных типов водной среды на канал беспроводной оптической связи на рассеянном излучении и факторов, ухудшающих её [39, 41-47]; 2) оценка возможности реализации беспроводной оптической NLOS связи на отраженном от границы раздела вода-воздух излучении [41, 48, 49]; 3) построение теоретических моделей канала подводной оптической связи на рассеянном излучении и оценка производительности систем [39, 42, 43]. Основные выводы, полученные в работах [39-42, 49], состоят в том, что NLOS связь подходит для относительно больших расстояний и рассеяние более выражено в мутной воде, чем в прозрачной. В системах оптической связи используются в качестве передатчика лазерный источник [44-47] c модуляцией оптического сигнала по амплитуде, а в качестве приемника - чаще всего ФЭУ [45-47] или фотодетекторы [44].

Наиболее значимый вклад в развитие систем оптической связи вне прямой видимости в атмосферной среде внесён исследователями из Китая, Индии, США, Турции, Египта и России. Для развития систем подводной оптической связи вне прямой видимости значимый вклад внесли специалисты из США, Китая, Саудовской Аравии, Индии и России. Исследования возможностей атмосферной и подводной связи осуществляются, как правило, в видимом и УФ диапазонах длин волн с использованием лазерных или светодиодных источников в передающей части и ЛФД или ФЭУ в приемной части.

Целью диссертационной работы является определение схем и условий для организации оптической связи вне прямой видимости на рассеянном лазерном излучении на основе экспериментальных исследований в атмосферной, водной средах и через границу раздела вода-лёд.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Планирование и проведение лабораторных экспериментов по наземной атмосферной оптической связи на рассеянном лазерном излучении при 1=255 и 450 нм и различных оптико-геометрических условиях наблюдения;

2. Осуществление полевых экспериментов по атмосферной оптической связи на рассеянном лазерном излучении между БПЛА и наземным приёмным устройством при 1=450 нм и различных условиях наблюдения;

3. Подготовка и выполнение полевых экспериментов по оптической связи через границу раздела вода-лёд при 1=450 нм и по подводной оптической связи на рассеянном лазерном излучении на длинах волн 450 нм и 510 нм при различных условиях наблюдения;

4. Анализ полученных результатов полевых и лабораторных экспериментов по беспроводной оптической связи на рассеянном излучении на длинах волн 255, 450 и 510 нм.

Научная новизна

1. Впервые показано, что с увеличением угла места и азимутального угла оптической оси приемника в системе атмосферной оптической связи на рассеянном излучении качество связи ухудшается быстрее в прозрачной атмосферной среде, чем атмосферной среде с высокой мутностью на длине волны 1=450 нм.

2. Впервые установлено, что в системе атмосферной оптической связи на рассеянном излучении на длине волны 1=450 нм при нулевых значениях азимутального угла и угла места оптической оси приёмной системы вероятность регистрации ошибочных символов ниже для прозрачной атмосферы, чем для атмосферы с высокой мутностью.

3. Впервые выявлены условия осуществления оптической связи на рассеянном излучении на базовых расстояниях Уы < 1,3 км днем при некомпланарной схеме связи и 3 км ночью при компланарной схеме связи в дальнем УФ диапазоне.

4. Впервые найдены условия реализации атмосферной оптической связи с БПЛА на высотах расположения БПЛА до к < 20 м и базовых расстояниях Ум < 150 м на длине волны А=450 нм.

5. Впервые определены условия реализации подводной оптической связи на рассеянном излучении на базовых расстояниях Уы < 50 м для компланарных схем и Ум < 40 м для некомпланарных схем связи на длине волны А=510 нм при коэффициенте ослабления воды @вх( < 5348 км-1.

Практическая значимость работы

1. Полученные экспериментальные оценки возможностей оптической связи на рассеянном излучении являются основой для построения перспективных систем атмосферной оптической связи в видимом и УФ-диапазоне, а также оптической связи под водой и через границу раздела вода-лёд в видимом диапазоне длин волн.

2. Результаты работы использованы в ФАУ «ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России» при разработке методического документа, что подтверждает приведенный в приложении акт.

Методология и методы исследования

Для изучения возможностей каналов оптической связи вне прямой видимости на рассеянном лазерном излучении информация в пакетах в виде закодированных символов отправлялась в атмосферный, подводный или через границу раздела вода-лёд канал связи с фиксированной частотой повторения импульсов и установленной средней мощностью излучения. Направление лазерного излучения определялось, исходя из особенностей местности и плана экспериментальных исследований. Регистрировалась информация с использованием ФЭУ через линзовый объектив при различных геометрических параметрах приемной системы и метеорологических параметрах среды. Кодирование и декодирование сигнала осуществлялось временной задержкой между импульсами. Оценка качества связи и запись принятой информации производилась через программное обеспечение, разработанное сотрудниками ЛРОС. Для оценки качества связи была выбрана величина,

характеризующая вероятность регистрации ошибочно принятого символа по каналу связи и её среднеквадратичное отклонение (СКО).

Положения, выносимые на защиту

1. Наземная оптическая связь на рассеянном лазерном излучении возможна на базовых расстояниях Yn < 1,3 км в дневное время при метеорологической дальности видимости не более 20 км со средней мощностью лазера P < 350 мВт на длине волны 1=255 нм для углов места 9° < 6d < 12° и азимутальных углов 108° < ad < 112°. Смещение оптической оси приемной системы по азимуту на 4° увеличивает среднее значение вероятности регистрации ошибочно принятого символа до SER =0,095, а по углу места на 11° - до SER =0,087.

2. Атмосферная оптическая связь на рассеянном лазерном излучении между БПЛА и наземным приёмным устройством осуществима в ночное время при метеорологической дальности видимости не более 20 км на длине волны 1=450 нм при средней мощности излучения P < 200 мВт на высотах БПЛА h < 20 м, базовых расстояниях Yn < 150 м со средними значениями вероятности регистрации ошибочно принятого символа в диапазоне 0,0002 < SER < 0,231.

3. Подводная оптическая связь на рассеянном лазерном излучении возможна в темное время суток на базовых расстояниях Yn < 40 м со средними значениями вероятности регистрации ошибочно принятого символа SER < 0,003 при 1=510 нм, средней мощности лазерного излучения P < 6 Вт и коэффициенте ослабления воды fíext < 5348 км-1.

Личный вклад

Соискатель принимал определяющее участие в планировании и проведении экспериментальных исследований канала оптической связи на рассеянном излучении в полевых и лабораторных условиях на длинах волн 255, 450 и 510 нм в атмосфере и водной среде при различных условиях наблюдения. Диссертантом лично выполнялась настройка и подготовка оборудования, а также обработка полученных экспериментальных результатов и их анализ.

Достоверность результатов

Исследования каналов оптической связи на рассеянном излучении производились с использование современного оборудования, описанного в главе 2. Основные результаты не противоречат теоретическим результатам, полученным в работах [А1, А2, А6, А7, А10, А12] с участием диссертанта. Также достоверность результатов подтверждается повторяемостью проведения экспериментов.

Апробация результатов

Основные результаты работы докладывались на 9 конференциях: 55 Международная научная студенческая конференция (2017 г.), Всероссийская конференция студенческих научно-исследовательских инкубаторов (2017 г.), VII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы радиофизики» (2017 г.), XXVII Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (2021 г.), XXV Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (2019 г.), 9 Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы радиофизики» (2021 г.), XXVIII Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (2022 г.), XIV Международная школа молодых ученых «Физики окружающей среды» им. А.Г. Колесника (2020 г.), XXIX Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (2023 г.).

По материалам диссертации опубликовано 29 работ, в том числе 12 рецензируемых статей. Из них 8 в российских научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций; 3 статьи в зарубежных научных журналах, индексируемых библиографическими базами данных Web of Science и Scopus, в том числе в журналах: Journal of the Optical Society of America A и Atmosphere; 17 статей - в трудах конференций, в базах Web of Sciences и Scopus. Получен 1 патент на полезную модель [А30].

Результаты диссертационной работы использованы при выполнении проектов РНФ - № 22-22-00830 «Атмосферная оптическая связь на рассеянном излучении с беспилотными летательными аппаратами» (2022-2023 г.). и FWRU-2021-0002 «Теоретические и экспериментальные исследования процессов формирования и

переноса сигналов и изображений в оптическом и акустическом диапазонах длин волн при решении прямых и обратных задач пассивного зондирования атмосферы и земной поверхности, оптической связи на рассеянном лазерном излучении в атмосфере и под водой».

Структура диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников. В ней содержится 130 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 12 таблиц, 91 ссылка на литературные источники.

Глава 1 СИСТЕМЫ БЕСПРОВОДНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В АТМОСФЕРНОЙ И ВОДНОЙ СРЕДАХ

В главе 1 приводится аналитический обзор теоретических и экспериментальных исследований, посвященных оптической связи. Рассматриваются каналы оптической связи в прямой видимости (line of sight или LOS) и вне прямой видимости (non line of sight или NLOS), как в атмосферной, так и в водной средах. Рассматриваются полученные в предшествующих исследованиях оценки предельной скорости передачи данных, геометрические и оптические характеристики систем связи, а также способы кодирования информационного сигнала. §1.1 посвящен современным системам наземной оптической связи в прямой видимости. §1.2 посвящен системам оптической связи вне прямой видимости с отражением от стен и предметов интерьера. В §1.3 рассматриваются системы оптической связи между БПЛА и наземными устройствами, а в §1.4 - между транспортными средствами. В §1.5 рассматриваются работы, посвященные вопросам безопасности канала оптической связи от несанкционированного доступа. В §1.6 рассмотрены системы атмосферной оптической связи вне прямой видимости между наземными пунктами, а в §1.7 - исследования, посвященные подводным системам оптической связи. В выводах к главе 1, исходя из приведенных исследований, приводится круг нерешенных вопросов и обосновывается актуальность темы диссертации.

1.1 Оптико-электронные системы беспроводной атмосферной связи между наземными устройствами по каналу с прямой видимостью источника приёмником

В силу того, что объём передаваемой информации в мире постоянно растёт, возникает необходимость поиска технических решений, увеличивающих скорость передачи информации. Одним из таких решений является использование оптической связи в прямой видимости (LOS). Данное направление связи в настоящий момент активно развивается (например, [50-58]). Рассмотрим наиболее важные результаты, полученные в рамках данного направления.

В работе [50] представлена система беспроводной оптической связи, максимальная скорость передачи данных которой равна 40 Гбит/с. Система связи, состоит из: 1) двух терминалов, включающих в себя блок интерфейсов со стыками для подключения пользовательского оборудования на скорости 10 Гбит/с; 2) оптического блока приемо-передатчика (имеющего в своём составе оптический усилитель и оптоволоконный дуплексер). Кроме того, в состав оптического блока входит система наведения и служебный канал, позволяющий получать данные о состоянии противоположного терминала и передавать на него команды управления.

Для увеличения скорости передачи информации до 40 Гбит/с использовалась модификация блока интерфейсов, в котором были оборудованы четыре приёмопередатчика, работающие на длинах волн 1549,32; 1550,92; 1552,92 и 1554,13 нм. Коммутация каналов осуществлялась с помощью приёмо-передающих мультиплексоров, которые позволяют выбирать режимы работы. Выполненные испытания собранного образца показали, что в открытом атмосферном канале можно использовать мультиплексированные по длине волны сигналы. Отмечено, что величина, характеризующая ошибки в каналах связи, даже при последовательной схеме передачи сигналов хорошо коррелирует с одноканальными системами.

Работа [51] посвящена возможности построения высокоскоростных и малогабаритных систем оптической связи. Предлагается система связи в прямой видимости с использованием одной длины волны 850 нм в помещении. Используется экспериментальная установка с одним входом и одним выходом, в состав передающей части которой входит полупроводниковый лазер VCSEL с импульсной модуляцией сигнала и две линзы для расширения оптического пучка. Приемная часть системы включает собирающую линзу, которая фокусирует излучение на ЛФД. Поскольку выходная мощность излучения связана с температурой окружающей среды, то для поддержания рабочей температуры использовался охладитель Пельтье. В результате испытаний стендовой установки было установлен, что частота передачи данных может достигать 1,05 ГГц на расстоянии в 3,1 м.

Концепция сети беспроводной оптической связи между надводными кораблями, которая включает требования к терминалам оптической связи и

алгоритмы организации логической сетевой инфраструктуры, рассмотрена в работе

[52]. Для систем беспроводной оптической связи была построена модель сети мобильных надводных кораблей в разработанном программном обеспечении «Эмулятор беспроводной оптической сети». Базовым элементом в модели является надводный корабль с установленными на него двумя терминалами оптической связи с секторами обзора в горизонтальной плоскости и направленные в противоположные стороны. Согласно предлагаемой модели, каждый надводный корабль характеризуется количеством терминалов оптической связи и их секторами обзора. Для определения оптимальной сети связи были выбраны три алгоритма. В результате исследований сформирована сеть связи в виде остовного дерева.

Таким образом, для трёх стандартных алгоритмов построения остовного дерева в трёх возможных сценариях построения сети связи получена одна и та же оптимальная конфигурация. Моделирование сети связи показало возможность создания беспроводной оптической сети связи между произвольно расположенными надводными кораблями с учетом их расположения и использования терминалов оптической связи.

Для повышения устойчивости систем оптической связи к помехам в работе

[53] рассмотрен подход к атмосферной оптической связи на основе опорного луча, совмещённого с информационным лучом лазерного источника. Принцип работы атмосферной оптической линии связи заключается в следующем. Передающая система формирует два когерентных и совмещенных в пространстве луча с одинаковой амплитудой. Один луч модулируется по фазе, а другой является опорным. Приёмная система, состоящая из матрицы фотоприёмников, разделенных на две группы, в плоскости которых фиксируется интерференционная картина информационного и опорного лучей. Благодаря пространственному совмещению двух сигналов на матрице фотоприёмников, удалось минимизировать количество элементов в схеме связи. Из-за этого значительно увеличилась устойчивость к амплитудно-фазовым возмущениям и возросла помехозащищенность канала связи.

Решение задачи по выделению центра пятна лазерного излучения для наведения оборудования беспроводной оптической связи на поверхность чувствительного приёмника и автоматического контроля оси диаграммы направленности является центральным моментом во многих практических

применениях, таких как лазерные опорные системы, системы распознавания образов, лазерные сканеры и другие. Для решения таких задач в работе [54] используются алгоритмы поиска положения центра пятна. В результате проведенных исследований показано, что наилучшие результаты по устойчивости работы в сложной помеховой обстановке демонстрирует предлагаемый дифференциально-интегральный алгоритм нахождения абонента. Это связано с тем, что он был спроектирован с учетом всех преимуществ дифференциальных и интегральных методов и позволяет исключить их основные недостатки.

В результате проведенных исследований показано, что наилучшие результаты по устойчивости работы в сложной помеховой обстановке демонстрирует предлагаемый дифференциально-интегральный алгоритм нахождения абонента. Это связано с тем, что он был спроектирован с учетом всех преимуществ дифференциальных и интегральных методов и позволяет исключить их основные недостатки.

При наличии ошибок наведения в работе [55] оценивается возможность осуществления оптической связи LOS. Кроме того, предлагается система автоматического выравнивания лазерного луча для устранения ошибок наведения. Производительность предлагаемой системы оценивается с использованием характеристики вероятности выхода из строя в различных случаях наведения.

Экспериментальные исследования в [55] проводились с использованием передатчика, в состав которого входили лазерный источник на длине волны 635 нм с оптической мощностью 5 мВт, механизм слежения и микроконтроллеры Arduino Mega для управления параметрами связи. В состав приемной части входили высокочувствительный кремниевый фототранзистор со спектральной чувствительностью 500-1050 нм, шаговый двигатель, трехосевой датчик магнитометра Honeywell HMC5883L для определения местоположения цели передатчика. В рамках этой работы разработан механизм с грубым отслеживанием и механизм точной подстройки для борьбы с ошибками наведения. Предлагаемая система экспериментально проверена для связи в полевых условиях и в здании по трем схемам на дальности до 70 м. Система отслеживания может быть расширена для адаптивных сетей атмосферной оптической связи, где сеть может быть изменена в соответствии с условиями связи.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Познахарев Егор Сергеевич, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Макаров А.И., Дворников В.Д., Конопелько В.К. Передача информации в гидроакустическом канале // Доклады БГУИР. Минск, 2004. №2 (6). С.103-118.

2. Тарасов С.П., Волощенко А.П., Плешков А.Ю. Способ акустической связи между подводными и надводными робототехническими средствами // Технические науки. Тула: Известия ТулГУ, 2015. №11-2.

3. Мусалитин А.А. К вопросу об атмосферных линиях связи //Сборник трудов молодёжной научно-технической конференции направления совершенствования АСУ 1. Ульяновск, 2014. С158-164.

4. Sunstein D.E. A Scatter Communication Link at Ultraviolet Frequencies: Bechelor of science thesis, Massachusetts Institute of technology, Cambridge, USA, 1968. P 1-59.

5. Кеннеди Р.С. Введение в теорию передачи сообщений по оптическим каналам с рассеянием // Труды Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. М.: Мир, 1970. Т. 58. № 10. С. 264-278.

6. Пожидаев В.Н. Выбор длины волны для систем загоризонтной связи в оптическом диапазоне / / Радиотехника и электроника. 1977. Т. 22. № 11. С. 22652271.

7. Joshi К., Roy N., Singh G., Bohara V.A., Srivastava A. Experimental observations on the feasibility of VLC-Based V2X communications under various environmental deterrents// 2019 IEEE International Conference on Advanced Networks and Telecommunications Systems (ANTS). Goa, India, 2019.P. 1-4.

8. Turan B., Narmanlioglu O., Koc O.N., Kar E., Coleri S., Uysal M. Measurement based non-line-of-Sight vehicular visible light communication channel characterization// IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2022. V. 71. N. 9. P. 10110-10114.

9. Kurnia V. I., Tiyas N.S., Pamukti B., Sujatmoko K. Interference analysis for vehicle to vehicle communication using visible light communication// 2021 International Conference on Artificial Intelligence and Mechatronics Systems (AIMS). Bandung, Indonesia, 2021. P. 1-5.

10. Arya S., Chung Y. H. Novel optical scattering-based V2V communications with experimental analysis// IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. 2022. V. 23. N. 9. P. 15765-15779.

11. Farahneh H., Hussain F., Fernando X. Performance analysis of adaptive OFDM modulation scheme in VLC vehicular communication network in realistic noise environment// Journal on Wireless Communications and Networking. 2018. N.243. P. 115.

12. Kostic-Ljubisavljevic A., Radonjic V., Mikavica B. Visible light communication as a segment of the intelligent transportation systems// The sixth international conference transport and logistics, 2017. P. 211-214.

13. Tadayyoni H., Ardakani M.H., Heidarpour A.R., Uysal M. Ultraviolet communications for unmanned aerial vehicle networks// IEEE Wireless Communications Letters. 2022. V. 11. N. 1. P. 178-182.

14. Tadayyoni H., Uysal M. Ultraviolet Communications for Ground-to-Air Links// 27th Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU). Sivas, Turkey, 2019. P. 1-4.

15. Zhao, T., Xie, Y., Xu S., Wang G., Wang H. Flocking of UAV Formation with Wireless Ultraviolet Communication// Wireless Personal Communications. 2020. V. 114. P. 2551-2568.

16. Taifei Z., Xuxu Y., Liu P., Liu L. Ultraviolet anti-collision and localization algorithm in UAV formation network// Optik. 2019. V. 192. A. 162919.

17. Becker D., Fiebig U.C., Schalk L. Wideband channel measurements and first findings for low altitude drone-to-drone links in an urban scenario// 14th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP). Copenhagen, Denmark, 2020. P.1-5.

18. Шастин Л.В., Шахов Н.В. О построении ультрафиолетовой линии связи и ориентации для управления малым беспилотным летательным аппаратом// Интерэкспо Гео-Сибирь, 2022. T.8. № 2. C. 161-166.

19. Weisman M.J., Dagefu F.T., Moore T.J., Arslan C.H., Drost R.J. Analysis of the low-probability-of-detection characteristics of ultraviolet communications// Optics Express. 2020. V.28. N.16. P. 23640-23651.

20. Zhang S., Wang J., Xu Z., Song C., Wang R., Chen Y., Zhao J., Wei Y. Attenuation analysis of long-haul NLOS atmospheric optical scattering communication// Optics & Laser Technology. 2016. V. 80. P. 51-55.

21. Xu C., Zhang H. Channel analyses over wide optical spectra for long-range scattering communication// IEEE Communications Letters. 2015. V. 19. N. 2. P. 187-190.

22. Liu W., Zou D., Xu Z. Modeling of optical wireless scattering communication channels over broad spectra// Journal of the Optical Society of America A. 2015 V.32. N. 3. P. 486-490.

23. Sun Y., Gong C., Xu Z., Zhan Y. Link gain and pulse width broadening evaluation of non-line-of-sight optical wireless scattering communication over broad spectra// IEEE Photonics Journal. 2017 V. 9. N. 3. P. 1-12.

24. Бритвин А.В. Оценка импульсных характеристик оптического атмосферного ультрафиолетового канала с рассеянием// Журнал Вестник НГУ. Cерия Физика. 2010. Т. 5. № 2. C. 5-7.

25. Поллер Б.В., Бритвин А.В., Коломников Ю.Д., Голочаев Ю.Г., Коняев С.И., Кусакина А.Е., Шегурнова Н.А. Некоторые характеристики распространения лазерных сигналов в условиях обсерватории со РАН «Кайтанак» на Горном Алтае // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2012. Т. 5. № 2. С. 62-66.

26. Бритвин А.В., Месензова И.С., Павлов Н.А., Поважаев А.В., Поллер Б.В. Экспериментальные характеристики распространения ультрафиолетовых многолучевых сигналов на трассах обсерватории "Кайтанак" в Республике Алтай // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2018. Т.2. № 5. С. 134-144.

27. Shan T., Ma J., Wu T., Shen Z., Su P. Modeling of ultraviolet omnidirectional multiple scattering channel based on Monte Carlo method// Optics Letters. 2020 V.45. N.20. P. 5724-5727.

28. Ke X., Wu Y. Diamond communication network design for the non-line-of-sight ultraviolet channel model// Optical Engineering. 2021. V.60. N. 3. 036104. P. 1-10.

29. Xiao H., Zuo Y., Wu J., Guo H., Lin J. Non-line-of-sight ultraviolet single-scatter propagation model// Optics Express. 2011. V. 19. N. 18. P.17864-17875.

30. Liao L., Li Z., Lang T., Chen G. UV LED array based NLOS UV turbulence channel modeling and experimental verification// Optics Express.2015. V. 23. N. 15. P. 21825-21835.

31. Garg K.K., Bhatia V. Performance Analysis of Cooperative NLOS UVC System with Receiver Diversity// 2020 National Conference on Communications (NCC), Kharagpur, India. 2020. P. 1-6.

32. Refaai A., Abaza M., El-Mahallawy M.S., Aly M.H. Performance analysis of multiple NLOS UV communication cooperative relays over turbulent channels// Optics Express. 2018. V. 26. N.16. P.19972-19985.

33. Shaik P., Garg K.K., Bhatia V. On impact of imperfect channel state information on dual-hop nonline-of-sight ultraviolet communication over turbulent channel Optical Engineering. 2020. V.59. N.1016106. P. 1-14.

34. Reeves A.D., Torres E., Cerrillo-Marchan S., Carrasco R., Lang T., Chen G. Modeling and experiment verification for non-line-of-sight ultraviolet overwater communication channel under shore-to-vessel conditions// Proceedings of SPIE. Laser Communication and Propagation through the Atmosphere and Oceans VIII, 2019. N. 1113315. P. 1-6.

35. Li F., Zuo Y., Du Z., Song X., Wu J. High data transfer rate spatial division multiplexing for short range non-line-of-sight ultraviolet optical transmission// IEEE Photonics Journal. 2021. V. 13. N. 3. P. 1-19.

36. Бритвин А.В., Поллер Б.В., Щетинин Ю.И. Использование ультрафиолетового канала связи с рассеянием в беспроводных информационных системах и микросистемах// ГЕО-Сибирь. 2007. Т. 4. №1. С.174-180.

37. Бритвин А.В., Поллер Б.В., Алексеев А.В. О свойствах обратного рассеяния ультрафиолетовых сигналов для управления подвижными объектами //ГЕО-Сибирь. 2008. Т.4. №2. С. 39-45.

38. Поллер Б.В., Бритвин А.В., Удальцов Е.В., Коняев С.И., Щетинин Ю.И. О применении ультрафиолетовых лазерных систем для определения координат объектов вне прямой видимости // ГЕО-Сибирь. 2005. Т. 6. С.130-133.

39. Gilbert G.D., Stoner T.R., Jernigan J.L. Underwater experiments on the polarization, coherence, and scattering properties of a pulsed Blue-green laser// Proceedings of SPIE. Underwater Photo Optics I, 1966. 0007. P. 1-7.

40. Jagadeesh V.K., Choudhary A., Bui F.M., Muthuchidambaranathan P. Characterization of channel impulse responses for NLOS underwater wireless optical

communications// 2014 Fourth International Conference on Advances in Computing and Communications, Cochin, India, 2014. P. 77-79.

41. Xing F., Yin H. Performance analysis for underwater cooperative optical wireless communications in the presence of solar radiation noise// 2019 IEEE International Conference on Signal Processing, Communications and Computing (ICSPCC), Dalian, China, 2019. P. 1-6.

42. Umar A.-A.B., Leeson M.S., Abdullahi I. Modelling impulse response for NLOS underwater optical wireless communications// 2019 15th International Conference on Electronics, Computer and Computation (ICECCO), Abuja, Nigeria, 2019. P. 1-6.

43. Jagadeesh V.K., Naveen K.V., Muthuchidambaranathan P. BER Performance of NLOS Underwater Wireless Optical Communication with Multiple Scattering// World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Computer, Electrical, Automation, Control and Information Engineering. 2015. V. 9. N. 2. P.563-566.

44. Sun X., Cai W., Alkhazragi O., Ooi E.-N., He H., Chaaban A., Shen C., Oubei H.M., Mustafa Khan M.Z., Ng T.K., Alouini M.-S., Ooi B.S. 375-nm ultraviolet-laser based non-line-of-sight underwater optical communication // Optics Express. 2018. V. 26. N. 10. P. 12870-12877.

45. Cochenour B., Mullen L. Channel response measurements for diffuse non-line-of-sight (NLOS) optical communication links underwater// OCEANS'11 MTS/IEEE KONA, Waikoloa, HI, USA, 2011. P. 1-5.

46. Sun X., Ooi B.S., Kang C. H., Kong M., Alkhazragi O., Guo Y., Ouhssain M., Weng Y., Jones B., Ng, T. K. A Review on practical considerations and solutions in underwater wireless optical communication// Journal of Lightwave Technology. 2020. V. 38. N. 2. P. 421-431.

47. Sait M., Guo Y., Alkhazragi O., Kong M., Ng T. K., Ooi B. S. The impact of vertical salinity gradient on non-line-of-sight underwater optical wireless communication// IEEE Photonics Journal. 2021. V. 13. N. 6. P. 1-9.

48. Семерник И.В., Бендер О.В., Тарасенко А.А., Самонова К.В. Особенности распространения оптического излучения в морской среде для

обеспечения подводной беспроводной оптической связи // Тенденции развития науки и образования. 2022. №. 92-9. С. 110-116.

49. Tang S., Dong Y., Zhang X. On path loss of NLOS underwater wireless optical communication links// 2013 MTS/IEEE OCEANS - Bergen, Bergen, Norway, 2013. P. 1-3.

50. Боев А.А., Керносов М.Ю., Кузнецов С.Н., Огнев Б.И., Паршин А.А. Беспроводной канал передачи информации со скоростью 40 Гбит/с// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2017. № 62. С. 4448.

51. Wei Z., Guan M., Zang Z., Fu H.Y. Utilization of 850 nm near-infrared VCSEL for high-capacity indoor free space optical communications// 2018 Asia Communications and Photonics Conference (ACP), Hangzhou, China, 2018. P. 1-3.

52. Кузнецов С.Н., Огнев Б.И., Чуляева Е.Г. Беспроводная оптическая сеть связи между мобильными морскими объектами// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2018. № 63. С. 59-63.

53. Мирошниченко В., Мирошниченко И., Сизов В. Атмосферные оптические средства передачи и приема информации// Фотоника. 2009. №4. С. 2225.

54. Боев А.А., Кузнецов С.Н., Огнев Б.И., Поляков С.Ю. Алгоритм определения центра пучка для системы наведения оборудования беспроводной оптической связи// Вестник РГРТУ. 2015. №54. С. 55-59.

55. Kappala V.K., Pradhan J., Turuk A.K., Silva V.N.H., Majhi S., Das S.K. A point-to-Multi-Point tracking system for FSO communication// IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2021. V. 70. P. 1-10.

56. Aovuthu S.M., Immadi G., Madhavareddy V.N. Experimental studies on the effects of fog and haze on free-space optical link at 405 nm// Microwave and Optical Technology Letters. 2021. V.63. N.1. P. 987- 992.

57. Talib Z. T., Mohammed F. S. Free-space optical system based on vertical transceivers link under varying smoke density// Journal of Engineering Science and Technology. 2021. V.16. N.5. P.4343-4351.

58. Поллер Б.В., Бритвин А.В., Кусакина А.Е. Экспериментальные характеристики распространения лазерных сигналов на горизонтальной и наклонной трассах на горном Алтае// ГЕО-Сибирь. 2013. Т.5. №.3. С. 108-110.

59. Merdan F.A.B., Thiagarajah S.P., Dambul K. Non-line of sight visible light communications: A technical and application based survey// Optik. 2022. V. 259 168982. P. 1-15.

60. Zhang X., Cao Z., Li J., Ge D., Chen Z., Vellekoop I.M., Koonen A.M.J. Wide-coverage beam-steered 40-Gbit/s non-line-of-sight optical wireless connectivity for industry 4.0// Journals Lightwave Technology. 2020. V.38. N. 24. P. 6801-6806.

61. Seminara M., Meucci M., Tarani F., Riminesi C., Catani J. Characterization of a VLC system in real museum scenario using diffusive LED lighting of artworks// Photonics Research. 2021. V.9. N.4. P. 548-557.

62. Mana S.M., Hellwig P., Hilt J., Berenguer P.W., Jungnickel V. Experiments in non-line-of-sight Li-Fi channels// 2019 Global LIFI Congress (GLC), Paris, France, 2019. P. 1-6.

63. Mahmoud A. A., Ahmad Z., Haas O., Rajbhandari S. Precision indoor three-dimensional visible light positioning using receiver fiversity and multilayer perceptron neural network// IET Optoelectronics. 2020. V.14. N. 6. P. 440-446.

64. Dixit V., Kumar A. Performance analysis of non-line of sight visible light communication systems// Optics Communications. 2019. V.459.125008. P. 1-6.

65. Amer E., El-Shimy M., Mokhtar A., El-Badawy E.-S., Shalaby H. Improving the visible light communication localization system using Kalman filtering with averaging// Journal of the Optical Society of America B. 2020. V.37. N.11. P. A130-A138.

66. Morales-Cespedes M., Haas H., Armada A.G. Optimization of the receiving orientation angle for zero-forcing precoding in VLC// IEEE Communications Letters. 2021. V. 25. N. 3. P. 921-925.

67. Martinez-Ciro R.A., Lopez-Giraldo F.E., Luna-Rivera J.M., Ramirez-Aguilera A.M. An Indoor visible light positioning system for multi-cell networks// Photonics. 2022. V. 9. N. 3. P.146.

68. Matter K.M., Fayed H.A., El-Aziz A.A., Aly M.H. Enhanced bit error rate in visible light communication: a new LED hexagonal array distribution// Optical and Quantum Electronics. 2022. V.54. N. 506. P. 1-17.

69. Wang C.-X., Huang J., Wang H., Gao X., You X., Hao Y. 6G wireless channel measurements and models: trends and challenges// IEEE Vehicular Technology Magazine. 2020. V. 15. N. 4. P. 22-32.

70. Ding J., Mei H., I C.-L., Zhang H., Liu W. Frontier progress of unmanned aerial vehicles optical wireless technologies// Sensors. 2020. V. 20. N. 19. P. 5476.

71. Barcik P., Wilfert O. Possibility of compromising the security of free space optics communications caused by scattering on fog particles// Optics Express. 2022. V. 30. N. 22. P. 40196-40207.

72. Wilfert O., Barcik P., Kolka Z. Security threats for free space optics due to fog scattering phenomena// 2021 20th International Conference on Microwave Techniques (COMITE), Brno, Czech Republic, 2021. P. 1-4.

73. Reilly, D.M. Atmospheric optical communications in the middle ultraviolet: Masters of science Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA, 1976. P. 1-111.

74. Shubin D. N., Lobov E. M., Varlamov V. O. Overview of the NLOS ultraviolet communication technology// 2020 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO), Svetlogorsk, Russia, 2020, P. 1-6.

75. Vavoulas A., Sandalidis H.G., Chatzidiamantis N.D., Xu Z., Karagiannidis G. K. A Survey on Ultraviolet C-Band (UV-C) Communications// IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2019 V. 21. N. 3. P. 2111-2133.

76. Ефимова Ю.И., Прощенок Э.В., Роменский М.В., Унру П.П. Беспроводная оптическая связь в ультрафиолетовом C-диапазоне // Modern Science. 2021. № 4-1. С. 445-450.

77. Wiener T., Karp S. The role of blue/green laser systems in strategic submarine communications// IEEE Transactions on Communications. 1980. V. 28. N. 9. P. 1602-1607.

78. Zeng Z., Fu S., Zhang H., Dong Y., Cheng J. A survey of underwater optical wireless communications// IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2017. V. 19. N. 1. P. 204-238.

79. Белов В.В. Оптическая связь на рассеянном или отражённом лазерном излучении// Светотехника. 2018. № 6. С. 6-12.

80. Борисов Б.Д., Белов В.В. Влияние погодных условий на параметры короткого лазерного импульса, отраженного атмосферой// Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 04. С. 263-268.

81. Белов В.В., Тарасенков М.В., Абрамочкин В.Н., Иванов В.В., Федосов А.В., Троицкий В.О., Шиянов Д.В. Атмосферные бистатические каналы связи с рассеянием. Часть 1. Методы исследования. // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 4. С. 261-267.

82. Белов В.В., Тарасенков М.В. Три алгоритма статистического моделирования в задачах оптической связи на рассеянном излучении и бистатического зондирования. // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 5. С. 397-403.

83. Белов В.В., Тарасенков М.В., Абрамочкин В.Н., Иванов В.В., Федосов А.В., Гриднев Ю.В., Троицкий В.О., Димаки В.А. Атмосферные бистатические каналы связи с рассеянием. Часть 2. Полевые эксперименты 2013 г.// Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 8. С. 659-664.

84. Белов В.В., Абрамочкин В.Н., Гриднев Ю.В., Кудрявцев А.Н., Кулаев С.П., Тарасенков М.В., Троицкий В.О., Федосов А.В. Бистатическая оптико-электронная связь в УФ-диапазоне длин волн. Полевые эксперименты в 2016 г.// Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 02. С. 111-114.

85. Абрамочкин В.Н., Белов В.В., Гриднев Ю.В., Кудрявцев А.Н., Тарасенков М.В., Федосов А.В. Оптико-электронная связь в атмосфере на рассеянном лазерном излучении. Полевые эксперименты // Светотехника. 2017. № 4. С. 24-30.

86. Белов В.В., Абрамочкин В.Н., Гриднев Ю.В., Кудрявцев А.Н., Тарасенков М.В., Федосов А.В. Оптико-электронные бистатические коммуникационные системы. Полевые эксперименты на искусственном и естественном водоемах. // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 01. С. 82-87.

87. Абрамова Е.С., Мышкин В.Ф., Хан В.А., Баландин С.Ф., Еремеев Р.С., Павлова М.С., Хорохорин Д.М. Об использовании бистатических подводных оптических систем связи// Т-Сотт: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Т. 14. № 8. С. 4-12.

88. Xu C., Zhang H. Packet error rate analysis of IM/DD systems for ultraviolet scattering communications// MILCOM 2015 - 2015 IEEE Military Communications Conference, Tampa, FL, USA, 2015. P. 1188-1193.

89. Li J., Yang B., Ye D., Wang L., Fu K., Piao J., Wang Y. A real-time, full-duplex system for underwater wireless optical communication: hardware structure and optical link model// IEEE Access. 2020. V. 8, P. 109372-109387.

90. Thrampoulidis C., Xu W., Hassibi B. Symbol error rate performance of boxrelaxation decoders in Massive MIMO// IEEE Transactions on Signal Processing. 2018. V. 66. N. 13. P. 3377-3392.

91. International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. Guidelines on limits of exposure to ultraviolet radiation of wavelengths between 180 nm and 400 nm (incoherent optical radiation)// Health Phys. V.87. N.2. 2004. P. 171-186.

Список основных публикаций по теме диссертационной работы

Публикации в российских изданиях, рекомендованных ВАК:

А1. Тарасенков М. В., Белов В. В., Познахарев Е.С. Моделирование процесса передачи информации по атмосферным каналам распространения рассеянного лазерного излучения. // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 5. С. 371-376.

в переводной версии журнала, входящий в Scopus:

Tarasenkov M.V., Belov V.V., Poznakharev E.S. Simulation of information transfer through atmospheric channels of scattered laser radiation propagation// Atmospheric and Oceanic Optics. 2017. V. 30. N.5. P. 412-416. (Q2).

А2. Тарасенков М.В., Белов В.В., Познахарев Е.С. Статистическое моделирование характеристик подводной оптической связи на рассеянном излучении. // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 4. С. 273-278.

в переводной версии журнала, входящий в Scopus:

Tarasenkov M.V., Belov V.V. and Poznakharev E.S. Statistical Simulation of the Characteristics of Diffuse Underwater Optical Communication // Atmospheric and Oceanic Optics. 2019. V. 32. N. 4. P. 387-392. (Q3).

А3. Белов В.В., Тарасенков М.В., Энгель М.В., Гриднев Ю.В., Зимовая А.В., Познахарев Е.С., Абрамочкин В.Н., Федосов А.В., Кудрявцев А.Н. Атмосферная коррекция спутниковых изображений земной поверхности в оптическом диапазоне длин волн. Оптическая связь на рассеянном излучении. // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 09. С. 753-757.

в переводной версии журнала, входящий в Scopus:

Belov V.V., Tarasenkov M.V., Engel M.V., Gridnev Yu.V., Zimovaya A.V., Abramochkin V.N., Poznakharev E.S., Fedosov A.V., Kudryavtsev A.N. Atmospheric Correction of Satellite Images of the Earth's Surface in the Optical Wavelength Range. Optical Communication Based on Scattered Radiation // Atmospheric and Oceanic Optics. 2020. V. 33. №. 1. P. 80-84. (Q3).

А4. Белов В.В., Абрамочкин В.Н., Кудрявцев А.Н., Тарасенков М.В., Федосов А.В., Познахарев Е.С. Измеритель коэффициента ослабления водной среды в лабораторных и полевых условиях. // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 12. С. 983-985.

А5. Белов В.В., Познахарев Е.С., Тарасенков М.В., Федосов А.В. Некомпланарные коммуникационные бистатические системы связи. Полевые и лабораторные эксперименты // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 1. С 6366. (К1)

А6. Тарасенков М.В., Белов В.В., Познахарев Е.С. Статистическое моделирование характеристик канала оптической связи на рассеянном излучении с беспилотным летательным аппаратом. // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 10. С. 791-798. (К1).

в переводной версии журнала, входящий в Scopus:

Tarasenkov M.V., Belov V.V., Poznakharev E.S. Statistical Simulation of Characteristics of an Optical Communication Channel Based on Scattered Radiation with an Unmanned Aerial Vehicle // Atmospheric and Oceanic Optics. 2022. V. 35. N. S1. P. S8-S16. (Q3).

А7. Тарасенков М.В., Пешков С.А., Познахарев Е.С. Оценка вероятности регистрации ошибочных символов в канале атмосферной оптической связи на рассеянном излучении в УФ-диапазоне длин волн в условиях дня и ночи// Фотоника. 2023. Т. 17. №1. С.1-12. (К2).

А8. Белов В.В., Тарасенков М.В., Познахарев Е.С., Федосов А.В., Абрамочкин В.Н. Оптическая загоризонтная связь. Полевые, лабораторные и численные эксперименты в России в 2012-2022 гг. // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 10. С. 787-798. (К1).

Публикации в изданиях, индексируемых Web of Science и Scopus: А9. Belov V.V., Juwiler I., Blaunstein N., Tarasenkov M.V, Poznakharev E.S. NLOS Communication: Theory and Experiments in the Atmosphere and Underwater // Atmosphere. 2020. V.11. № 10. P.1122. (Q2 Scopus, Q3 WOS).

А10. Tarasenkov M.V., Belov V.V., Poznakharev E.S. Estimation of optimal wavelengths for atmospheric non-line-of-sight optical communication in the UV range of the spectrum in daytime and at night for baseline distances from 50 m to 50 km// Journal of the Optical Society of America A. 2022. V.39. N.2. P. 177-188. (Q2 Scopus, Q3 WOS).

А11. Tarasenkov M.V., Poznakharev E.S., Fedosov A.V. Non-line-of-light atmospheric optical communication in the visible wavelength range between UAV and the ground surface// Atmosphere. 2024. V. 15. N.1. P.21. (Q2 Scopus, Q3 WOS).

Публикации в других рецензируемых изданиях: А12. Тарасенков М.В., Познахарев Е.С., Белов В.В. Статистические оценки передаточных характеристик, предельных дальностей и скоростей передачи информации по импульсным атмосферным бистатическим оптическим каналам связи // Светотехника. 2018. №. 4. С. 37-42.

в переводной версии журнала, входящий в Scopus:

Tarasenkov, M.V., Poznakharev, E.S., Belov, V.V. The statistical evaluations of transmission characteristics, limits of ranges and speeds of transmission of information via the pulsed atmospheric Bistatic optical channels // Light and Engineering, 2019. V. 27. N. 2. P. 97-104. (Q3).

Статьи в сборниках конференций, индексируемых Web of Science и Scopus: А13. Tarasenkov M.V., Belov V.V., Poznakharev E.S. Statistical simulation of information transfer through non-line-of-sight atmospheric optical communication channels // Proceedings of SPIE. 2017. V. 1046618.

А14. Tarasenkov M.V., Poznakharev E.S., Belov V.V. Statistical estimates of the transfer characteristics, limiting ranges, and information transfer rate by atmospheric

optical non- line-of-sight communication channels // Proceedings of SPIE. 2018. V. 108331B.

A15. Belov V.V., Abramochkin V.N., Gridnev Yu.V., Kudryavtsev A.N., Tarasenkov M.V., Fedosov A.V., Poznakharev E.S. Experimental and theoretical investigations in the SB RAS on problems of bistatic underwater optical communication // Proceedings of SPIE. 2019. V. 112080R.

A16. Tarasenkov M.V., Belov V.V., Poznakharev E.S. Statistical simulation of the non-line-of-site diffuse link of underwater optical communication // Proceedings of SPIE. 2019. V. 1120814.

A17. Tarasenkov M.V., Poznaharev E.S., Belov V.V. Estimated values of the source and receiver characteristics necessary for implementation of optical communication on scattered radiation in the atmosphere // Proceedings of SPIE. 2019. V. 1120816.

A18. Belov V.V., Tarasenkov M.V., Abramochkin V.N., Fedosov A.V., Kudryavtsev A.N., Poznakharev E.S. Theoretical and experimental investigations of communication systems in Russia (Invited Paper) // Proceedings of SPIE. 2020. V. 11560 0J.

A19. Tarasenkov M.V., Belov V.V., Poznaharev E.S. Characteristics of atmospheric and underwater optical communication channels on scattered radiation // Proceedings of SPIE. 2020. V. 1156010.

A20. Poznakharev E.S., Belov V.V., Abramochkin V.N., Fedosov A.V., Tarasenkov M.V. Experimental estimation of the error probabilities in the channel of atmospheric optical communication on scattered radiation in the UV wavelength range in the daytime from measurements in 2020 // Proceedings of SPIE. 2021. V. 11916 OT.

A21. Belov V.V., Abramochkin V.N., Poznakharev E.S., Tarasenkov M.V., Fedosov A.V. Non-coplanar bistatic optical communication systems: field and laboratory experiments // Proceedings of SPIE. 2021. V.1191611.

A22. Poznakharev E.S., Belov V.V., Tarasenkov M.V., Fedosov A.V., Abramochkin V.N. Communication based on scattered laser radiation in a medium with high turbidity or in the presence of a noise source// Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 2140 N.012009.

А23. Tarasenkov M.V., Belov V.V., Poznakharev E.S. Wavelengths in the UV Range Optimal for Atmospheric Optical Communication on Scattered Radiation in the Daytime and at Night // Proceedings of SPIE. 2021. V. 11916. CID: 11916 OL.

А24. Poznakharev E.S., Belov V.V., Fedosov A.V., Tarasenkov M.V. Coplanar and non-coplanar laser communications over an atmospheric channel with UV scattering. // Proceedings of SPIE. 2022. V. 123413C.

А25. Tarasenkov M.V., Belov V.V., Poznakharev E.S. Estimation of the Quality of the Atmospheric Optical Communication Channel Based on Scattered Radiation between the Ground Surface and an Unmanned Aerial Vehicle. // Proceedings of SPIE. 2022. V. 12341 2Z.

А26. Belov V.V., Poznakharev E.S., Tarasenkov M.V., Fedosov A.V. Optical non-line-of-sight communication. Field, laboratory, and numerical experiments in Russia in 2012-2022 // Proceedings of SPIE. 2023. V.1278012.

А27. Poznakharev E.S., Tarasenkov M.V., Belov V.V., Fedosov A.V., Kudryavtsev A.N. Field experiments on non-line-of-sight atmospheric optical communication between UAV and a ground-based receiver // Proceedings of SPIE. 2023. V.127800U.

А28. Poznakharev E.S., Belov V.V., Fedosov A.V., Kudryavtsev A.N. Field experiments on ground-based non-line-of-sight optical communication in the nir range // Proceedings of SPIE. 2023. V. 127800Z.

А29. Tarasenkov M.V., Poznakharev E.S., Belov V.V., Peshkov S.A. Estimation of capabilities of an atmospheric non-line-of-sight optical communication channel between UAV and the ground surface // Proceedings of SPIE. 2023. V. 1278013.

Результаты интеллектуальной деятельности:

А30. Лазерное устройство для измерения коэффициента ослабления водной среды: Пат. 193689. Россия, МКП, G01J 1/02. Белов В.В., Тарасенков М.В., Познахарев Е.С., Абрамочкин В.Н., Федосов А.В., Кудрявцев А.Н. Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. №2019127344; заявл. 20.08.2019; Опубл. 11.11.2019. Бюл. № 32.

Приложение А

Приложение Б

Экз. № 2

УТВЕРЖДАЮ

Начальник ФАУ

ТЗИ ФСТЭК России»

к, ст. науч. сотр.

А.Анищенко

2 г.

АКТ

об использовании в ФАУ «ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России» результатов диссертационной работы сотрудника ФГБУН «ИОА СО РАН» (г. Томск) Познахарева Егора Сергеевича на тему: «Беспроводная оптическая связь на рассеянном излучении в атмосфере и воде», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Комиссия в составе: начальника отдела кандидата технических наук Тишанинова М.В., заместителя начальника отдела - начальника лаборатории кандидата технических наук Калинкова А.К., начальника лаборатории кандидата физико-математических наук Прядильщикова А.Ю. установила, что результаты диссертационной работы сотрудника ФГБУН «ИОА СО РАН» (г. Томск) Познахарева Егора Сергеевича на тему: «Беспроводная оптическая связь на рассеянном излучении в атмосфере и воде»,в части:

результатов экспериментальных исследований возможности атмосферной оптической связи на рассеянном излучении в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах длин волн;

результатов создания и испытаний оптико-электронной системы видения, разработанной в рамках составной части НИР, выполненной по заказу ФСТЭК России,

использованы ФАУ «ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России» при разработке методического документа ФСТЭК России.

Акт выдан для представления в диссертационный совет Д 003.029.01 на базе ФГБУН «ИОА СО РАН» Минобрнауки России.

Заместитель начальника ФАУ«ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России» по научной работе

кандидат технических наук, /

ст. науч. сотр. С. Огреб

Начальник отдела //

ФАУ«ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК РоссиюГ кандидат технических наук

Заместитель начальника отдела — начальник лаборатории ФАУ«ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России» кандидат технических наук

М.В.Тишанинов

Начатьник лаборатории

А.К.Калинков

ФАУ«ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России»

кандидат физико-математических наук

А. Ю. Прядильщиков