Синтез и анализ системы связи по подводному открытому оптическому каналу передачи информации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Аронов Леонид Вячеславович

• Аронов Леонид Вячеславович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Аронов Леонид Вячеславович

Введение

1 Разработка математической модели подводного открытого оптического канала передачи информации (ПООКПИ)

1.1 Вводные замечания

1.2 Мешающие факторы и определение потерь энергии в ПООКПИ

1.2.1 Потери энергии в ПООКПИ

1.2.2 Потери на поглощение оптического излучения

1.2.3 Потери на рассеяние оптического излучения

1.2.4 Геометрические потери в ПООКПИ

1.2.5 Определение потерь энергии в ПООКПИ

1.3 Математическая модель ПООКПИ с учётом потерь, мешающих факторов и шумов

1.3.1 Шумы и помехи в ПООКПИ

1.3.2 Математическая модель фотоприёмника ПООКПИ

1.3.3 Определение вероятности битовой ошибки в ПООКПИ с кодоимпульсной модуляцией по интенсивности (КИМ-ИМ)

1.3.4 Обобщенная математическая модель ПООКПИ

1.4 Выводы

2 Применение корректирующего кодирования в ПООКПИ

2.1 Вводные замечания

2.2 Применение корректирующих кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки с учётом специфики решаемых задач

2.3 Блоковые коды в ПООКПИ

2.3.1 Энергетический выигрыш применения блочных кодов

2.3.2 Сравнение блочных кодов применительно к ПООКПИ. Выбор оптимального блочного кода

2.3.3 Анализ предельных возможностей ПООКПИ с использованием блоковых кодов в интересах увеличения дальности передачи видеопотоков

2.4 Использование в ПООКПИ кодов Рида-Соломона

2.4.1 Численное моделирование применения кодов Рида-Соломона в подводном открытом оптическом канале передачи информации

2.4.2 Численное исследование подводного открытого оптического канала передачи информации с кодом Рида-Соломона для разных типов воды

2.5 Рекомендации по применению корректирующих кодов при передаче видеоизображений с помощью ПООКПИ

2.6 Выводы

3 Обратный канал в системах передачи информации на основе ПООКПИ

3.1 Вводные замечания

3.2 Цели и задачи обратного канала в системах передачи информации на основе ПООКПИ

3.3 Обоснование выбора обратного канала в системе с ПООКПИ

3.4 Анализ ГАК в качестве обратного канала в системе с ПООКПИ

3.5 Рекомендации по применению обратного канала в системах передачи информации на основе ПООКПИ

3.6 Предложения по аппаратной реализации системы передачи на основе ПООКПИ с обратным ГАК

3.6.1 Предложения по аппаратной реализации ПООКПИ

3.6.2 Предложения по аппаратной реализации обратного ГАК

3.7 Выводы

Заключение

Список использованных источников

Список сокращений

3

Список условных обозначений

Приложение А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и анализ системы связи по подводному открытому оптическому каналу передачи информации»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Первые подводные инженерные коммуникации - трансатлантические телеграфные кабели, были проведены в XIX веке. С тех пор освоение океана значительно продвинулось вперёд, прокладываются подводные инженерные коммуникации, функционируют буровые нефте- и газодобывающие платформы, ведутся геологоразведочные работы и научные исследования. Работа на глубине является опасной для обслуживающего персонала, требует подготовки и связана с повышенным риском. В этих условиях развивается использование автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА).

Использование АНПА позволяет снизить риски персонала при работе в сложных и опасных условиях, например, при мониторинге подводных трубопроводов, оценке состояния скважин, проведения научных, геологоразведочных и спасательных работ. Управление подводными роботизированными системами, в частности АНПА, требует канала передачи данных, ширина которого достаточна для трансляции нескольких видеопотоков в реальном масштабе времени. Видеопотоки передаются с бортовых камер АНПА на борт пункта управления. К бортовой аппаратуре передачи данных предъявляется ряд дополнительных требований, в частности, массогабаритные показатели, энергопотребление и т.д. При этом использование проводного канале неприемлемо из-за ограничения автономности, манёвренности и большой парусности. Из существующих подводных каналов передачи информации: акустического, радиочастотного и оптического, только подводный открытый оптический канал обладает требуемыми характеристиками. Однако, несмотря на свою актуальность, реализация систем передачи данных на основе подводных открытых оптических каналов передачи информации (ПООКПИ) на данный

момент технически затруднена и в отличии от атмосферных линий связи, серийно выпускаемые ПООКПИ практически отсутствуют, а специализированная компонентная база массово не производится.

Степень разработанности темы. ПООКПИ на основе когерентного источника оптического излучения способен обеспечить пропускную способность, необходимую для передачи с борта АНПА нескольких потоков видеоданных в реальном масштабе времени. Такой канал энергетических незатратен и обладает приемлемыми массогабаритными показателями. Данное направление науки и техники возникло относительно недавно и быстро развивается. Значительный вклад в развитие ПООКПИ внесли Ш.Арнон, Х.Каушал, Л.Джонсон, А.Мазин, С.Йаруватадилок, В.Пратт, А.Исимару, С.Блум,

A.Г.Шереметьев. Следует также отметить российских учёных С.Н.Кириллова,

B.В.Белова, М.В.Тарасенкова, С.Н.Кузнецова, Р.П.Краснова, Н.Е. Мирошни-ковой Н.Е., С.Ю.Полякова и др. Эти работы легли в основу разработки действующего прототипа ПООКПИ, предложенного в рамках государственной программе для технологической платформы «Освоение океана» в 2012-2013гг (патент RU 2526207 С2).

Первые исследования по этой теме были проведены в 1995 году и показали, что теоретически, при реализации подводного оптического канала, возможно обеспечить скорость передачи данных до 10 Мбит/с на дальности 20 метров и до 1 Мбит/с на дальности 30 метров. Уже в 2005 году были теоретически рассчитаны дальности передачи данных со скоростью 4,4 Мбит/с для морской воды различных типов. В 2006 году была показана возможность организовать ПООКПИ дальностью свыше 100 метров со скоростью передачи данных до 10 Мбит/с. В 2007 году продемонстрирована возможность передачи данных на скорости до 1 Гбит/с и дальностью более 2 метров. В 2013 году, в рамках государственной программы «Освоение океана» Рязанским государственным радиотехническим университетом совместно с АО «Мостком» проведены исследования, в результате которых был создан экспериментальный

6

образец ПООКПИ, обеспечивающий скорость передачи более 100 Мбит/с и вероятностью битовой ошибки не более BER < 10"9, при этом натурные испытания были проведены в бассейне длиной 25 метров. Результаты эксперимента показали принципиальную возможность функционирования разработанного образца ПООКПИ на дальности до 120 метров. Отметим, что существующие коммерческие системы подводной оптической связи фирмы Ambalux corp. (США) обеспечивают скорость передачи данных до 10 Мбит/с на дальности до 40 метров при погружении до 60 м.

Предметом исследования является повышение дальности передачи потоков видеоданных в реальном масштабе времени по подводному отрытому оптическому каналу передачи информации.

Цель работы и основные задачи. Цель работы - решение задачи построения подводного открытого оптического канала передачи информации, предназначенного для передачи потоков видеоданных в реальном масштабе времени в интересах управления автономными необитаемыми подводными аппаратами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Разработать процедуру оценки ослабления оптического сигнала в морской воде.

2. Разработать математическую модель ПООКПИ, учитывающую специфику среды распространения, шумы и помехи, особенности оптического приёмника.

3. Обосновать использование в ПООКПИ помехоустойчивого кодирования, исследовать его эффективность и разработать рекомендации по применению.

4. Обосновать выбор обратного канала в системе с ПООКПИ и разработать рекомендации по его проектированию.

5. Разработать структуру ПООКПИ с обратным каналом и рекомендации по проектированию такой системы.

Научная новизна. В ходе настоящей работы получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана процедура расчета коэффициента ослабления оптического излучения в морской воде для видимого диапазона длин волн от 400 нм до 700 нм, с учетом мутности среды распространения. Обобщены и модифицированы существующие методы, добавлен учёт угла рассеяния лазерного излучения в водной среде. Показано, что за счет рассеяние геометрические потери возрастаю на величину до 13,5дБ на расстоянии 100 м. Процедура расчета рассеяния учитывает эффекты частиц, разделяя их на малые (диаметром до 1 мкм) и большие (диаметром свыше 1 мкм). Выполнена аппроксимация коэффициентов молекулярного поглощения воды и коэффициентов поглощения хлорофилла полиномами 8-го и 6-го порядков.

2. Разработана математическая модель ПООКПИ, действующая в диапазоне длин волн 400-700 нм, учитывающая особенности распространения оптического излучения под водой, специфику среды распространения и параметры оптического приёмника и передатчика, в том числе внутренние шумы фотоприёмника выполнена на основе полупроводникового фотодетектора. Проведено моделирование ПООКПИ для различных типов морской воды с концентрациями хлорофилла от 0,03 до 12 мг/мъ. Результатом модели является вероятность битовой ошибки БЕЯ, вычисляемая в диапазоне от 10~10 до 0,5.

3. Выполнено исследование эффективности использования блоковых корректирующих кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки применительно к подводному оптическому каналу передачи информации. Обосновано применение кодов Рида-Соломона и исследована их эффективность для различных типов морской воды. Показано, что использование кодов Рида-Соломона в ПООКПИ обеспечивает увеличение максимальной дальности передачи

данных не менее 33,3% при полосе канала 100 МГц, не менее 36,4% при полосе канал 1 ГГц и не менее 45,5% при полосе канала 10 ГГц.

4. Выработаны рекомендации по применению корректирующих кодов, на основе многокритериального подхода (с учётом требуемого качества видеоизображения, дальности, электрической полосы пропускания ПООКПИ, типа морской воды и кодовой скорости) для передачи видеоизображений в реальном масштабе времени. Показано, что в случае применения 16-ричных кодов Рида-Соломона, при полосе канала 100 МГц код РС (15,3,12) обеспечит один видеопоток стандартной четкости 720х480@15 на дальности до 160 метров. Канал с электрической шириной полосы 1 ГГц в может обеспечить от одного (код РС(15,1,14)) до трех (РС(15,3,12)) видеопотоков формата 1280х1024@42,2 на дальности до 128 метров.

5. Обоснован выбор гидроакустической связи в качестве обратного канала ПООКПИ повышающего стабильность его работы, с одновременным использованием в качестве канала управления автономного необитаемого подводного аппарата. Рассчитаны его характеристики для различных типов морской воды с концентрациями хлорофилла от 0,03 до 12 мг/мъ и полос пропускания оптического канала 100 МГц, 1 ГГ и 10 ГГц, с учетом предельных дальностей ПООКПИ.

6. Предложена структура ПООКПИ с обратным гидроакустическим каналом и даны рекомендации по его практической реализации на существующей компонентной базе. позволяющие построить действующий образец с предельной рабочей глубиной до 6000 метров и дальностью передачи данных до 160 метров.

Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные в ходе исследований результаты внедрены и применяются в АО «Мостком» для расчета энергетического бюджета ПООКПИ, а также используются рекомен-

дации по построению общей схемы системы с ПООКПИ и применению корректирующего кодирования. Кроме того, результаты исследований использованы в АО «Моринсис-Агат-КИП» для разработки системы с ПООКПИ на основе полупроводникового лазера, также используются рекомендации по применению ПООКПИ в морских водах различной замутненности, а математическая модель ПООКПИ применяется в технических проектах. Помимо этого, материалы диссертации используется в учебном процессе Рязанского государственного радиотехнического университета им. В.Ф. Уткина в рамках преподавания учебной дисциплины «Оптические системы передачи». Всё вышеперечисленное подтверждено актами о внедрении.

Методология и методы исследования. Решение поставленных задач проводилось на основе математических и статистических методов анализа с использованием методов компьютерного моделирования. В основе математической модели ПООКПИ лежат аналитические и эмпирические зависимости. Результаты диссертации подтверждены вычислительными экспериментами и согласуются с экспериментальными данными, приведенными в различных источниках.

Положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель подводного открытого оптического канала передачи информации с кодоимпульсной модуляцией по интенсивности, учитывающая специфику распространения оптического излучения в морской воде, параметры оптической приёмной и передающей систем, позволяет оптимизировать характеристики приемо-передающего канала в диапазоне длин волн от 300 до 700 нм с учётом типа морской воды с концентрациями хлорофилла от 0,03 до 12 мг/М .

2. Рекомендации по применению в подводном открытом оптическом канале передачи информации с кодоимпульсной модуляцией по интенсивности,

показывают, что применение 16-ричных кодов Рида-Соломона позволяет увеличить дальность передачи данных от 30% до 45% в зависимости от электрической ширины полосы канал в диапазоне (0,1.. .10 ГГц) при полосе канала 100 МГц, не менее 36,4% при полосе канал 1 ГГц и не менее 45,5% для заданных условий моделирования в разных типах морской воды с концентрациями хлорофилла от 0,03 до 12 мг/М .

3. Выбор и обоснование параметров обратного гидроакустического канала для подводного открытого оптического канала передачи информации позволяет разработать гибридную структуру системы и реализовать её аппа-ратно на существующей компонентной базе, позволяющей функционировать на дальности до 160 метров.

Степень достоверности. Достоверность полученных результатов обусловлена корректным, применением математических преобразований, подтверждена результатами компьютерного моделирования и натурными экспериментами, сходимостью полученных результатов в частных случаях с известными из литературы.

Апробация результатов. Основные результаты, полученные в ходе работы над диссертацией, обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

- XXI Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях» (РГРТУ, 2016);

- XXII Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях» (РГРТУ, 2017);

- Международный научно-технический форум «Современные технологии в науке и образовании» (РГРТУ, 2018);

- XXIII Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях» (РГРТУ, 2018);

- 2018 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon) (Vladivostok, 2018);

- III Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы современной науки и производства» (РГРТУ, 2018)

- Международная научно-практическая конференция ICIT-2019 «Информационно-коммуникационные технологии в науке и производстве» (СГТУ имени Гагарина Ю.А., 2019)

- II Международный научно-технический форум «Современные технологии в науке и образовании (РГРТУ, 2019)

- XXIV Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях» ( РГРТУ, 2019)

В 2020 году работа за высокие результаты в научно-исследовательской деятельности удостоена премии Губернатора Рязанской области "Молодой учёный года" (7 февраля 2020 года, присуждена распоряжением Губернатора Рязанской области от 04 февраля 2020 г. № 25-рг)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 22 работы, из них 2 в журналах из списка ВАК, 3 индексируются в базах Scopus и Web of Science и 17 в иных печатных изданиях и сборниках.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и приложений. Общий объём работы составляет 162 страницы, содержащих 52 рисунка и 20 таблиц. Список использованной литературы включает 97 источников.

1 Разработка математической модели подводного открытого оптического канала передачи информации (ПООКПИ)

1.1 Вводные замечания

Развитие подводных инженерных коммуникаций диктует необходимость построения автономных роботизированных платформ, способных выполнять глубоководные работы. Их использование минимизирует риски для персонала и повышает экономическую эффективность, т.к. подводные роботизированные платформы не нуждаются в системах жизнеобеспечения и медицинском сопровождении, а управление ими не требует от оператора сложной и длительной подготовки. Однако в данной области существует ряд проблем, например, для управления автономным необитаемым подводным аппаратом (АНПА) необходимо осуществлять передачу видеоданных на пункт управления с нескольких видеокамер в реальном масштабе времени. Кроме этого предъявляется ряд требований, связанных с ограничениями по массога-баритным показателям устанавливаемого на АНПА оборудования, предельным значением мощности, выдаваемой бортовым источником питания (наиболее вероятно применение аккумуляторных батарей), минимизация парусности в интересах обеспечения манёвренности АНПА (это исключает применение проводного канала) и т.д.

Оптический канал на основе полупроводникового лазера обладает рядом достоинств: низкое энергопотребление, ширина полосы канала, дающая возможность одновременной передачи нескольких потоков видеоданных, минимальные, по сравнению с остальными каналами, массогабаритные показатели и т.д. [1, 2].

Сравнительный анализ различных подводных каналов передачи информации: акустического, радиочастотного и оптического, проведенный в рабо-

тах [2, 3], показывает, что наиболее полно удовлетворяет заданным требованиям открытый оптический канал передачи информации, на основе когерентного источника излучения (полупроводникового лазера).

С точки зрения распространения электромагнитного излучения оптического диапазона длин волн, вода является мутной средой, характеризующейся значительными потерями мощности на трассе распространения.

Это значит, что в процессе работы подводного открытого оптического канала передачи информации (ПООКПИ) происходит ослабление сигнала на трассе распространения, как за счёт поглощения, так и за счёт рассеяния. Результатом этого является то, что обнаружение полезного сигнала на фоне собственных шумов фотодетектора приёмника затруднено и является технически сложной задачей.

Обнаружение сигнала на фоне шумов требует построения математической модели ПООКПИ. Морская вода, как физический канал передачи информации, ослабляет и «зашумляет» полезный сигнал. Это приводит к снижению скорости передачи данных и надежности канала в целом, вплоть до полного отказа, например в результате разрыва трассы распространения элементами подводной флоры и фауны. Для разработки алгоритмов оптимального приема видеоизображения требуется создание подробной математической модели ПООКПИ, учитывающей флуктуации оптических свойств океана, факторов внешней среды, таких как температура и интенсивность солнечного света. Модель должна содержать функции плотности вероятности (ФПВ) шума и смеси сигнал+шум на входе приемника, с учётом разброса параметров коэффициента ослабления и его сложной структуры и многофакторной природы.

Исходя из вышеизложенного в первой главе диссертационной работы необходимо:

1 оценить потери энергии в ПООКПИ;

2 разработать математическую модель ПООКПИ, с учётом потерь, мешающих факторов и шумов.

1.2 Мешающие факторы и определение потерь энергии в ПООКПИ

1.2.1 Потери энергии в ПООКПИ

Важнейшей задачей, решаемой в процессе диссертационного исследования, является расчет энергетического бюджета ПООКПИ. Морская вода является мутной средой, что означает, что ослабление оптического излучения в ней имеет сложную природу и обусловлено двумя независимыми физическими явлениями: поглощением и рассеянием (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Физическая природа ослабления излучения в морской воде

Оптические свойства океана зависят от сочетания, концентрации и морфологии частиц и растворенных веществ. Распространение излучения оптического диапазона в океанской воде носит сложный характер и подвержено множеству влияний [4], обусловленных типом океанической воды (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Модель ослабления излучения оптического диапазона

Наиболее часто для расчетов используется однопараметрическая модель поглощения-рассеяния, основанная на измерении концентрации хлорофилла в морской воде [1,7,8]. Данная модель учитывает в том числе молекулярное поглощение и рассеяние. Средние значения и стандартные отклонения молекулярного поглощения воды измерены во всем видимом диапазоне длин волн и не зависят от концентрации органических и иных взвесей в воде [9].

Коэффициент ослабления морской воды с(Л) представляет собой сумму двух составляющих, имеющих различную физическую природу [4, 5, 6]:

с(Л) = а(Л) + Ь(Л), (1.1)

где а(Л) - коэффициент поглощения, м~1, Ь(Л) - коэффициент рассеяния, м"1.

Мощность излучаемую оптическим передатчиком Рп д и мощность принимаемую оптическим приемником РПрМ при работе ПООКПИ в условиях

прямой видимости можно связать формулой, [4, 10]:

Рпрм (Л, К) = РПрД ехр (-е(Л) Ьт), (1.2)

Кт - расстояние от излучателя до приемника, м.

Потери мощности на трассе распространения ьТр, с учётом поглощения и рассеяния в водной среде записываются в виде:

ьтр = РпрМ(Л ЧР = ехр(-е(Л)Ьт) . (1.3)

/ 1 ПрД

Однако данный множитель не учитывает геометрических потерь, связанных с тем, что лишь часть энергии, прошедшей трассу распространения попадает на приёмную апертуру. В итоге, мощность, принятая приёмной апертурой фотоприемника, рассчитывается по формуле:

рдБВт _ рдБВт _т дБ _т дБ {1 АЛ

РПрМ ~ РПрД ЬТр ЬГ , (1.4)

где Р^В - мощность, излученная передатчиком, дБВт; ЬТрдБ - потери на трассе

распространения, дБ; ьгдБ - геометрические потери, дБ.

16

Таким образом, задача определения мощности, попавшей на приёмную апертуру фотоприёмника сводиться к определению потерь энергии на трассе распространения и геометрических потерь в точке приёма.

1.2.2 Потери на поглощение оптического излучения

Спектр поглощения значительно отличается для различных химических веществ и зависит от их концентрации [4,5]. Непосредственно поглощение -процесс, зависящий от длины волны, в результате которого энергия электромагнитного излучения оптического диапазона преобразуется в другие виды энергии, как правило в тепловую и химическую. В ПООКПИ это приводит к значительному сокращению числа фотонов на пути от источника света до детектора. Поглощение в ПООКПИ значительно более выражено, чем в атмосферных оптических линиях связи (АОЛС), а поглощение в морской воде больше чем в чистой, за счёт растворенных частиц взвесей и химических веществ. Полное суммарное поглощение можно записать в виде суммы произведений каждой из оптических составляющих поглощения морской воды на её концентрацию [12]:

п

а(Л) = Х Са (Л), (1.5)

1=0

где а - коэффициент поглощения ь составляющей морской воды; О - концентрация ьй составляющей морской воды.

На оптические свойства морской воды влияют значения коэффициентов поглощения в чистой воде а№, фитопланктон аф (простейшая морская форма

жизни), желтое вещество ае, включающее органическое вещество и не содержащие водоросли органику суспензии аи. В результате получаем [4]:

а(Л) = Са (Л) + Сфаф(Л) + Сшаш (Л) + (Л) (1.6)

Зависимости коэффициента поглощения для фитопланктона, желтого вещества (вещества Гелбстоффа), минеральных частиц подробно исследованы

в работах [5, 13-15]. Морская вода представляет собой водный раствор минеральных солей, таких как NaCl, MgCl2, Na2SO4, CaCl2, KCl. Это сочетание обуславливает сложный спектр поглощения оптического излучения. При этом, в отличии от АОЛС, значительная величина коэффициента поглощения наблюдается в инфракрасной части (типовое значение 104 м"1), а в видимой части спектра оптического излучения (400 - 700 нм) происходит его значительное снижение. Поэтому использование инфракрасного излучения в ПО-ОКПИ нежелательно. В видимом диапазоне наибольшее ослабление происходит в красной части спектра, а наименьшее в синей части спектра, что обуславливает насыщенный синий цвет чистой океанской воды [5,9].

Концентрация морской воды (процентное содержание морской воды в смеси) Cw может быть, для большинства случаев на практике, установлена единичной. Отличным от единицы этот коэффициент будет в случае образования смесей, например, морская вода/пресная вода или морская вода/нефть или другое загрязнение. В этом случае расчет должен будет учитывать коэффициенты поглощения загрязнителей.

Под фитопланктоном понимаются фотосинтезирующие микроорганизмы, составляющие основу океанской пищевой цепочки и осуществляющие более половины всей фотосинтетической активности на Земле. Фитопланктон состоит из множества видов и оптические свойства каждого определяются сочетанием и концентрацией пигментов. В общем, для всех видов планктона характерен высокий уровень поглощения в диапазоне 400 - 500 нм (сине-зеленая часть спектра) и в окрестности длины волны 670 нм (красная часть спектра). Причиной этого является пигмент - хлорофилл, важнейший компонент в общей структуре поглощения излучения фитопланктоном. Наименьший уровень поглощения наблюдается в желто-зеленой части видимого спектра, что и обуславливает цвет прибрежной зоны [4,12-15].

Распределение концентрации фитопланктона Сф в толще океана хорошо

описано и задокументировано. Он расположен в зоне распространения солнечного света, глубина которой составляет примерно 200 м в чистом океане, 40 м на континентальном шельфе и 15 м в прибрежных водах, глубинное распределение соответствует закону Гаусса [2]. При этом максимальная концентрация фитопланктона приходится на глубину 20 - 50 м и спад практически до нулевого уровня на глубине 50 - 200 м, в зависимости от концентрации поверхностного фитопланктона.

Желтое вещество (вещество Гелбстоффа) - окрашенные нерастворенные органические материалы, органические частицы, проходящие через фильтры с номинальным размером пор 0,2 мм. Оно состоит из погибших растений и разлагающегося морского вещества. Желтое вещество содержит гуминовую и фульвиковую кислоты, диоксид углерода, азот, серу и фосфор. Коэффициент ослабления обусловленный желтым веществом можно представить в виде [12,14,15]:

а8 (Л) = ак (Л) + а/ (Л) (1.7)

где а (Л) - коэффициент поглощения гуминовой кислоты; а у {Л) - коэффициент поглощения фульвиковой кислоты.

Другие вещества влияют на поглощение пренебрежимо мало и поэтому в формуле не учтены. Наибольшее затухание происходит в сине-фиолетовой части видимого излучения, в спектре доминируют желто-красные цвета. Затухание определяется по закону Бугера-Ламберта-Бера, и представляется как [3]:

а8 (Л) = а8 (440) ехр (Л - 440)) (1.8)

£ - коэффициент нелинейной регрессионной зависимости.

Желтое вещество представлено главным образом в прибрежных водах, в открытом океане его концентрация невелика.

Под неводорослевыми компонентами (Non-algal component) понимается сочетание различных компонентов, различающих химическим составом и происхождением, поглощение излучения которыми может сильно различаться. Это смесь живых органических частиц, таких как бактерии, зоопланктон, твердые органические частицы и взвесь неорганических частиц, таких как кварц и глина. Частотная зависимость коэффициента поглощения, также как и для желтого вещества, описывается экспоненциальной зависимостью.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аронов Леонид Вячеславович, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Kaushal H. Underwater optical wireless communication [Текст] / H. Kaushal, G. Kaddoum // IEEE Access, volume 4, 2016, pp. 1518-1547.

2. Кириллов С. Н. Разработка модели распространения оптического сигнала в водной среде для подводных систем передачи информации [Текст] / С. Н. Кириллов, С. А. Балюк, С. Н. Кузнецов, А. С. Есенин // Вестник РГРТУ. - 2012 - №2 - с. 3-8.

3. Кириллов С.Н. Определение характеристик подводного открытого оптического канала передачи информации на больших глубинах [Текст] / С. Н. Кириллов, Л. В. Аронов // Вестник РГРТУ - 2018. - № 1 (63). - с. 40-48.

4. Abd El-Naser A. Mohamed Underwater wireless optical communications for short range typical ocean water types [Текст] / Abd El-Naser A. Mohamed, Hamdy A. Sharshar, Ahmed Nabih Zaki Rashed, Enab Salah El-dien // Canadian journal on electrical and electronics engineering. - 2012 . - No. 7, vol. 3 - pp. 344361.

5. Laura J. Johnson The underwater optical channel [Текст] / Laura J. Johnson // Departament of engineering University of Warwick. - 2012 - p. 18.

6. Chadi G. Monte-Carlo-Based Channel Characterization for Underwater Optical Communication Systems [Текст] / Chadi Gabriel, Mohammad-Ali Kha-lighil, Salah Bourennane, Pierre Léon, and Vincent Rigaud // Journal of Optical Communications and Networking . - 2013 . - Vol. 5, Iss. 1, pp. 1-12

7. Mazin A.A.A. Characteristics of optical channel for underwater optical wireless communication system [Текст] / Ali A. Ali Mazin // IOSRJournal of electrical and electronics engineering - 2015 - Volume 10, - p. 9

8. Jaruwatadilok S. Underwater wireless optical communication channel modeling and performance evaluation using vector radiative transfer theory [Текст] / S. Jaruwatadilok // IEEE Journal on selected areas in communications . - 2008 . -No.9, vol. 26 - pp. 1620-1627

9. William M. Irvine Infrared optical properties of water and ice spheres [Текст] / William M. Irvine, James B. Pollack // Icarus . - 1968 . - No. 8 - pp. 324360.

10. Arnon S. Underwater optical wireless communication network [Текст] / S. Arnon // Optical Engineering 49(1), 015001 (January 2010), p.6

11. Pope R. M. Absorption spectrum (380-700 nm) of pure water. II. Integrating cavity measurements [Текст] / R. M. Pope, E. S. Fry // Applied Optics . - 2008 . - Vol. 36 - с. 8710-8723

12. Curtis D. Mobley Terrestrial optics [Текст] / Curtis D. Mobley // Applied Electromagnetics and Optics Laboratory, SRI International, Menlo Park , California

13. Wozniak S.B. Modeling the optical properties of mineral particles suspended in seawater and their influence on ocean reflectance and chlorophyll estimation from remote sensing algorithms [Текст] / S.B. Wozniak, D. Stramski // Applied Optics, Vol. 43, No. 1710, June 2004, pp. 3489-3503

14. Sasaki H. Bio-optical Properties of Seawater in the Western Subarctic Gyre and Alaskan Gyre in the Subarctic North Pacific and the Southern Bering Sea during the Summer of 1997 [Текст] / H. Sasaki, S Saitoh, M. Kishino // Journal of Oceanography, Vol. 57, 2001, pp. 275-284

15. Haltrin V.I. Chlorophyll-based model of seawater optical properties [Текст] / V.I. Haltrin // Applied Optics, Vol. 38, No. 33 , 20 November 1999, pp. 6826-6832

16. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах том 1 [Текст]/ А. Исимару. - М. : Мир. , 1981. 285 с.

17. Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами [Текст] / Г. ван де Хюлст . - Москва : Издательство иностранной литературы, 1961. - 536 с.

18. Bloom S. Understanding the performance of free-space optics [Текст] / S. Bloom, E. Korevaar, J. Schuster, H. Willebrand // Journal of optical networking, vol.2, No. 6, 2003, pp. 178-200

19. Yura H.T. Small-angle scattering of light by ocean water [Текст] / ARPA order NO/ 189-1 , Santa-Monica, California, 1970, p. 27

20. Шифрин К. С. Введение в оптику океана [Текст] / К. С. Шифрин . -Ленинград : Гидрометеоиздат, 1983. - 280 с.

21. Temperature, Salinity, Density and Ocean Circulation [Электронный ресурс] / Режим доступа:http://ocean.stanford.edu/courses/bomc/chem/lecture_ 03.pdf

22. Аронов Л.В. Процедура расчета энергетического бюджета подводного открытого оптического канала передачи информации [Текст] / Л. В. Аронов // Новые информационные технологии в научных исследованиях материалы XXII Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. Рязанский государственный радиотехнический университет. 2017. - с. 84-86.

23. Шереметьев А. Г. Статистическая теория лазерной связи [Текст] / А. Г. Шереметьев. - М. : "Связь", 1971. - с. 264

24. Аронов Л.В. Обнаружение сигнала в подводном открытом оптическом канале передачи информации при воздействии внешних шумов [Текст] / Л.В. Аронов // Методы и устройства формирования и обработки сигналов в информационных системах межвуз. Сб. науч. Тр. / под ред. Ю.Н. Паршина . -Рязань: РГРТУ, 2018. - с. 70-74

25. Kirillov S.N. Wireless System of High-Speed Underwater Optical Communication for Transmission for Videodata from a Board of a Submersible [Текст] / S.N. Kirillov, V.T. Dmitriev, L.V. Aronov // 2018 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon), 2018, p.4

26. Аронов Л.В. Обнаружение сигнала на фоне шумов в подводном открытом оптическом канале передачи информации [Текст] / Л. В. Аронов // Новые информационные технологии в научных исследованиях материалы XXIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых

и специалистов. Том 1. Рязанский государственный радиотехнический университет 2018. - с. 114-115

27. Кириллов С.Н. Обнаружение оптического сигнала на фоне шумов фотодетектора [Текст] / С.Н. Кириллов, Л.В. Аронов // Актуальные проблемы современной науки и производства Материалы III Всероссийской научно-технической конференции. 2018. -с. 188-191.

28. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. 3-е издание [Текст]// С.И. Баскаков /М.: Высшая школа, 2000. 462с

29. Пратт В.К. Лазерные системы связи. Пер. с англ. под ред. А.Г. Шереметьева. [Текст] М.: Радио и связь., 1993. 232 с.

30. Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение : изд. 2-е, испр. пер. с англ / Бернард Скляр. - М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. - 1104 с.

31. Прокис, Джон. Цифровая связь / Джон. Прокис; пер. с англ.; под ред. Д. Д. Кловского.- М. : Радио и связь, 2000. - 800 с.

32. Bloom S. Understanding the performance of free-space optics [Текст] / S. Bloom, E. Korevaar, J. Schuster, H. Willebrand // Journal of optical networking, vol.2, No. 6, 2003, pp. 178-200

33. Аронов Л.В. Геометрические потери в подводном канале передачи информации на основе источника когерентного оптического излучения [Текст] / Л. В. Аронов // Современные технологии в науке и образовании -СТН0-2019 : сб. тр. междунар. науч.-техн. и науч.-метод. конф.: в 10 т. Т.1./ под общ. ред. О.В. Миловзорова. - Рязань: Рязан. гос. радиотехн. ун-т, 2019; Рязань. - 206с. , с. 118-121.

34. Кириллов С.Н. Определение характеристик подводного открытого оптического канала передачи информации на больших глубинах [Текст] / С. Н. Кириллов, Л. В. Аронов // Вестник РГРТУ - 2018. - № 1 (63). - с. 40-48.

35. Телевизионные цифровые системы : учебное пособие / Н.П. Ники- тин, В.И. Лузин, В.И. Гадзиковский, Ю.В. Марков. — Екатерин- бург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. — 108 с.

36. Золотарев, В. В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник : под ред. чл.-кор. РАН Зубарева Ю. Б. / В. В. Золотарев, Г. В. Овечкин. - М. : Горячая линия-Телеком, 2004. - 126 с.

37. Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение [Текст] / Р.Морелос-Сарагоса / пер. с англ. В. Б. Афанасьева. — М.: Техносфера, 2006. — 320 с.

38. Журавлёв В.Г. Помехоустойчивые коды : учеб. пособие [Текст] / В.Г. Журавлёв, Н.Ю. Куранова, Ю.Ю. Евсеева ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. - Владимир : Изд-во ВлГУ, 2013. - 96 с.

39. Розенвассер Д.М. Сравнение помехоустойчивых кодов ВОСП [Текст] / Д.М. Розенвассер // Науковi пращ ОНАЗ iм. О.С. Попова, 2010, № 1 - с. 134-137

40. Питерсон У. Коды, исправляющие ошибки [Текст] / У. Питерсон, Э.Уэлдон — М.:. "Мир", 1976. - 593 с.

41. Березюк Н. Т. Кодирование информации (двоичные коды) [Текст] / Березюк Н. Т., Андрущенко А. Г., Мощицкий С. С. и др. -Харьков, издательское объединение "Вища школа", 1978, - 252 с.

42. Нойкин Ю.М. Физические основы оптической связи Ю.М. Нойкин, П.В. Махно [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://foos.sfedu.ru/index.html

43. Стационарные терминалы - Мостком [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.moctkom.ru/ га/ стационарные-терминалы/

44. Терминалы для мобильных объектов- Мостком [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.moctkom.ru/ru/терминалы-для-мобильных-объектов/

45. Милославская В.Д. Гибридный алгоритм мягкого декодирования кодов Рида-Соломона [Текст] / В.Д. Милославкая, П.В. Трифонов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление - 2011. - № 2 (120). - с. 169-173.

46. Мак-Вильямс, Ф. Дж. Теория кодов, исправляющих ошибки / Ф. Дж. Мак-Вильямс, Н. Дж. А. Слоэн. - М. : Связь, 1979. - 354 с.

47. Телевизионные цифровые системы : учебное пособие / Н.П. Ники- тин, В.И. Лузин, В.И. Гадзиковский, Ю.В. Марков. — Екатерин- бург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. — 108 с.

48. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. Перевод с англ.: И.И. Грушко, В.М. Блиновский. Под редакцией: К.Ш. Зиганги-рова — М.: Мир, 1986. — 576 с.

49. Гладких, А. А. Статистическая оценка индексов достоверности символов, формируемых в системе с мягким декодированием / А. А. Гладких, А. И. Мансуров, С. Ю. Черторийский // Периодический научно-технический и информационно-аналитический журнал» Инфокоммуникацион-ные технологии». - 2008. - Том 6, № 1. - С. 39-43.

50. Гладких, А. А. Исследование методов формирования оценок надежности в системе мягкого декодирования блоковых кодов / А. А. Гладких, Е. В. Скирдонова // Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области обработки, хранения, 375 передачи и защиты информации»: Сборник научных трудов.-Улья-новск, 2009. - Т.4. - С. 173-181

51. Золотарев В. В., Зубарев Ю. Б., Овечкин Г. В. Многопороговые декодеры и оптимизационная теория кодирования. М.: Горячая линия - Телеком, 2012. 239 с.

52. Cox William C. An Underwater Optical Communication System Implementing Reed-Solomon Channel Coding [Текст] / William C. Cox, Jim A. Simpson,

Carlo P. Domizioli, John F. Muth and Brian L. Hughes // OCEANS 2008, Quebec City, QC, Canada, DOI: 10.1109/OCEANS.2008.5151992, p.6

53. Zhaoquan Zeng A Survey of Underwater Wireless Optical Communication [Текст] / Zhaoquan Zeng // A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of applied science in the college of graduate studies (Electrical Engineering) The university of british columbia (Okanagan) December 2015, p.102

54. Simpson Jim A. 5 Mbps Optical Wireless Communication with Error Correction Coding for Underwater Sensor Nodes [Текст] / Jim A. Simpson, William C. Cox, John R. Krier, Brandon Cochenour, Brian L. Hughes and John F. Muth // OCEANS 2010 MTS/IEEE SEATTLE, 2010, p. 5, DOI: 10.11 09/OCEANS.2010.5664429

55. Yánez V. G. Contribution on the study of Underwater Wireless Optical links: Channel prediction and energy efficiency [Текст] / Víctor Guerra Yánez // Programa de doctorado Doctorado en Cibernética y Telecomunicación, Las Palmas de Gran Canaria, 2016, p. 208

56. Khalighi M. A. Survey on Free Space Optical Communication: A Communication Theory Perspective [Текст] / Mohammad Ali Khalighi // IEEE Communications Surveys & Tutorials ( Volume: 16, Issue: 4, Fourthquarter 2014), 2014, pp. 2231 - 2258, DOI: 10.1109/œMST.2014.2329501

57. Кириллов С. Н. Разработка модели распространения оптического сигнала в водной среде для подводных систем передачи информации [Текст] / С. Н. Кириллов, С. А. Балюк, С. Н. Кузнецов, А. С. Есенин // Вестник РГРТУ. - 2012 - №2 - с. 3-8.

58. Кузнецов С. Система оптической связи в подводной среде [Текст] / С. Кузнецов, Б. Огнев, С. Поляков // Первая миля . - 2014 - № 2 - с. 46-51

59. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений [Текст] / Л.М.Финк Изд. 2-е, переработанное, дополненное. Изд-во «Советское радио» стр. 728

60. Шувалов В.П. Передача дискретных сообщений. Учебник для вузов [Текст] / В. П. Шувалов, Н.В. Захарченко, В.О. Шварцман и др.; под ред. В.П. Шувалова. —М.: Радио и связь, — 1990 — 464 с.

61. Вестник АГТУ. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика «Анализ статистических характеристик сигналов и помех в гидроакустических каналах связи», №3, 2015г. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://vestnik.astu.org/Content/UserImages/file/inform_2015_3/08.pdf (дата обращения: 20.02.16)

62. Кириллов С.Н. Определение характеристик подводного открытого оптического канала передачи информации на больших глубинах [Текст] / С. Н. Кириллов, Л. В. Аронов // Вестник РГРТУ - 2018. - № 1 (63). - с. 40-48.

63. Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона» Номер 2. 2012г. Статья: «Исследование способов передачи видеоданных по гидроакустическому каналу связи» [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/862 (дата обращения: 24.01.16)

64. Шабаев Е.В. ДИССЕРТАЦИЯ «Исследование и построение гидроакустических систем связи ближнего действия» [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/issledovanie-i-postroenie-gidroakusticheskikhsistem-svyazi-blizhnego-deistviya (дата обращения: 15.02.16)

65. Полянский С.В. Определение дистанции атмосферного канала связи с заданным коэффициентом готовности для г. Новосибирска [Текст] / С.В. Полянский, А.Н. Игнатов // Вестник СибГУТИ . - 2009 - №4 , - с. 73-82

66. Ambalux Corporation 1013C1 High-Bandwidth Underwater Transceiver Data Sheet [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://ambalux.com/gdre-sources/media/AMB_1013_Brochure.pdf , 2017

67. Макаров А.И. Передача информации в гидроакустическом канале [Текст] / А.И. Макаров, В.Д. Дворников, В.К. Конопелько // Доклады БГУИР . - 2014 - №2 , - с. 103-118

68. Макаров А.И. Квазикогерентный приём сигналов в каналах с дискретной многолучевостью [Текст] / А.И. Макаров // Изв. вузов, Радиоэлектроника. Киев, 1988, Т. 31, № 8, С. 61-63.

69. Thorp W.H. Deep Sound Attenuation in the Sub and Low Kilocycle per-second Range // J. Acoust. Soc. Am., 1965. Vol. 38, P. 648-654.

70. Temperature, Salinity, Density and Ocean Circulation [Электронный ресурс] / Режим до-ступа:http://ocean.stanford.edu/courses/bomc/chem/lecture_03.pdf

71. Бьёрнё Л. Неоднородности и нестабильность распространения звука под водой. Сб. Подводная акустика и обработка сигналов: Пер. с англ. / Под ред. Л. Бьёрнё. М.: Мир, 1985. 488 с.

72. Свердлин М.С. Прикладная гидроакустика [Текст] / М.С. Свердлин, М.: Судостроение, 1976. 280 с.

73. Филиппов Б.И. Энергетический расчёт гидроакустических линий связи [Текст] / Б.И.Филиппов // Журнал Вестник АГТУ. Серия Управление, вычислительная техника и информатика, 2016, 3, 67-77

74. Урик Р. Д. Основы гидроакустики [Текст] / Р.Д. Урик. Л.: Судостроение, 1978. 448 с.

75. Евтюнов А. П., Митько В. Б. [Текст] / А.П. Евтюнов, В.Б. Митько. Примеры инженерных расчетов в гидроакустике. Л.: Судостроение. 1981. 256 с.

76. Вершинин, А. С. Сравнительный анализ гидроакустических модемов / А. С. Вершинин. - Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 12 (92). — С. 156-161. - URL: https://moluch.ru/archive/92/19982/ (дата обращения: 27.04.2021).

77. Wang J. et al. Data collection with multiple mobile actors in underwater sensor networks //Distributed Computing Systems Workshops, 2008. ICDCS'08. 28th International Conference on. — IEEE, 2008. — С. 216-221.

78. EvoLogics Комбинированная гидроакустическая система позиционирования - URL: http://www.tetis-pro.ru/catalog/evologics-kombinirovannaya-gidroakusticheskaya-sistema-pozitsionirovaniya/ // (дата обращения: 27.04.2021)

79. Toso G. et al. Field experiments for dynamic source routing: S2C Evo-Logics modems run the SUN protocol using the DESERT Underwater libraries //Oceans, 2012. — IEEE, 2012. — С. 1-10.

80. Бурдик В.С. Анализ гидроакустических систем [Текст] / В.С. Бурдик Пер. с англ. Л.: Судостроение, 1988. 392 с.

81. Росс Д. Шумы: источники, излучение и ослабление. Сб. Подводная акустика и обработка сигналов [Текст] / Д. Росс: Пер. с англ. // Под ред. Л. Бьёрнё. М.: Мир, 1985. 488 с.

82. Лаптин С. В. Гидроакустическая связь как средство управления силами военно-морского флота. Состояние, перспективы развития [Текст] / С.В. Лаптин // Материалы конференции «Гидроакустическая связь и гидроакустические средства аварийно-спасательного назначения» - 2007.

83. Blue Laser Diode NDB4116 [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://www.nichia.co.jp/specification/products/ld/NDB4116-E.pdf, дата обраще-ния:20.05.2021

84. Blue Laser Diode NDB7875 [Электронный ресурс] / URL: https://www.datasheets360.com/pdf/-246615144300042422, дата обраще-ния:20.05.2021

85. Blue Laser Diode NDB4816 [Электронный ресурс] / URL: https://www.nichia.co.jp/specification/products/ld/NDB4816-E.pdf, дата обраще-ния:20.05.2021

86. MC2042-3 [Электронный ресурс] / URL: http://datasheet.elcodis.com/pdf2/100/79/1007992/mc2042-3.pdf, дата обраще-ния:20.05.2021

87. LM2902 [Электронный ресурс] / URL:

https://static.chipdip.ru/lib/237/DOC000237630.pdf, дата обращения:20.05.2021

152

88. S5973 / Режим доступа: https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/s5971 etc kpin1025e.pdf, дата об-ращения:20.05.2021

89. MO2011 [Электронный ресурс] / URL: https://cdn.macom.com/datasheets/M02011.pdf, дата обращения:20.05.2021

90. MAX3969 200Mbps SFP Limiting Amplifier - Maxim Integrated [Электронный ресурс] / URL: https: //datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX3969.pdf, дата обраще-ния:20.05.2021

91. MC 33269 [Электронный ресурс] / URL: https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mc33269-d.pdf, дата обраще-ния:20.05.2021

92. AM79C874VI DATASHEET [Электронный ресурс] / URL: http://kazus.ru/datasheets/pdf-data/2054933/AMD/AM79C874VI.html, дата обра-щения:20.05.2021

93. XC3S200-4TQ144 [Электронный ресурс] / URL: https://www.xilinx.com/support/documentation/data sheetsZds099.pdf, дата обра-щения:20.05.2021

94. ATMEGA88-20AI [Электронный ресурс] / URL: https://www.rlocman.ru/i/File/dat/Atmel/Microcontrollers MCU/ATMEGA88 20 MU.pdf, дата обращения:20.05.2021

95. AT45DB021B-SI [Электронный ресурс] / URL: https://ru.mouser.com/datasheet/2/268/doc1937-1180754.pdf, дата обращения: 20.05.2021

96. Глубины океанов и морей - URL: http : //iformatsiya.ru/samyy-bolshoy/801-glubiny-okeanov-i-morey.html // (дата обращения: 21.05.2021)

Нефть в море: особенности нефтедобычи в океане и море - URL:

https://asuneft.ru/prochee/neft-v-more-osobennosti-neftedobychi-v-okeane-i-

more.html // (дата обращения: 21.05.2021)

153

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АОЛС - атмосферная оптическая линия связи;

ВОСП - волоконно-оптическая система передачи;

КИМ-ИМ - кодоимпульсная модуляция по интенсивности;

Код РС - код Рида-Соломона;

ОКГ - оптический квантовый генератор;

ПООКПИ - подводный открытый оптический канал передачи информации; ПООСПИ - подводная открытая оптическая система передачи информации; ФПВ - функция плотности вероятности; ОСШ - отношение сигнал-шум; ГАК - гидроакустический канал;

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ

с(Л) - коэффициент ослабления морской воды, м~1; а(Л) - коэффициент поглощения, м"1; Ь(Л) - коэффициент рассеяния, м"1;

Рп д - мощность, излучаемая оптическим передатчиком, Вт;

Рпрм - мощность, принимаемая оптическим приемником, Вт;

ьТр - потери мощности на трассе распространения;

РщТ - мощность, излученная оптическим передатчиком, дБВт;

Рщм - мощность, принимаемая оптическим приемником, дБВт;

ЬТрдБ - потери на трассе распространения, дБ;

ьгдБ - геометрические потери, дБ.

а - коэффициент поглощения ьй составляющей, м-1;

С - концентрация ьй составляющей,

мг/

м3'

-1,

а№ - коэффициент ослабления чистой воды, м~

аф - коэффициент ослабления фитопланктона, м"1;

а - коэффициент ослабления желтого вещества, м-1;

а - коэффициент ослабления чистой воды, м-;

С№ - концентрация чистой морской воды, му 3;

/ м

Сф - концентрация чистой морской воды, 3;

С - концентрация чистой морской воды, мг

Сп - концентрация чистой морской воды, мг

м3;

м3

а - коэффициент поглощения гуминовой кислоты, м ;

(Л) - коэффициент поглощения фульвиковой кислоты, м 1;

с г - концентрация фульвиковой кислоты, мг/ 3;

3 / м

С - концентрация гуминовых кислот, мг/ 3;

/ м

К (Л) - коэффициент рассеяния чистой морской воды, м"1; Ь (Л) - коэффициент рассеяния на малых частицах, м"1; Ь (Л) - коэффициент рассеяния на больших частицах, м"1;

С - концентрация малых частиц,

мг

м мг/

3

С - концентрация больших частиц, 3 ;

/ м

ас1 (Л) - коэффициент поглощения хлорофилла, м"1;

С - концентрация хлорофилла, мг 3 ;

/ м

аД - дисперсия теплового шума, Вт; аД - дисперсия темнового шума, Вт; аДс - дисперсия фонового шума, Вт; аД - дисперсия флуктуационного шума, Вт; аДр - дисперсия дробового шума, Вт;

X - длина волны, нм;

0Лу - угол расходимости,

®прм - диаметр приёмной апертуры, м;

Оп д - диаметр передающей апертуры, м;

- расстояние между приемной и передающей апертурами, м; а - коэффициент преломления морской воды;

где / - среднее квадратичное отклонение коэффициента преломления; Д - средний радиус частиц, м;

/с - относительная концентрация частиц;

Я - соленость воды, %о;

Т - температура воды, °С;

Сб (Л) - коэффициент ослабления, дБ/м;

тПрД - коэффициент передачи оптической системы передатчика;

тпрм - коэффициент передачи оптической системы приёмника;

диаметры приёмной и передающей апертур ПООКПИ выберем равными Рпор - пороговая мощность (чувствительность) фотодиода, Вт;

- темновой ток фотодиода, А;

- первичная чувствительность фотодиода, А/Вт; Рвс - мощность фонового шума, Вт;

РтаЫаг - мощность фонового излучения создаваемого Солнцем, Вт; рве ыаскъоёу - мощность излучения абсолютно черного тела, Вт;

АЛ - полоса длин волн оптического фильтра, м;

ТР - коэффициент прозрачности оптического фильтра;

Цо1 - интенсивность солнечного излучения, Вт/ 2;

/ м

Е - облученность поверхности, Вт/ 2;

/ м

Ь/ас - коэффициент описывающий направленную зависимость подводного излучения; Бф - глубина, м; Г^ - передача излучения в воде; к = 6,626 • 10-34 Дж • с - постоянная Планка;

= 1,6 • 10~19кл - элементарный заряд; В - ширина полосы пропускания канала, Гц; Т] - квантовая эффективность;

с - скорость света в вакууме.

к = 1,38 • 1023 Дж/ - постоянная Больцмана; / кг

Т - температура фотодетектора, К;

- сопротивление нагрузки, Ом. р - априорная вероятность передачи двоичной единицы; рВ - вероятность того, смесь полезного сигнала с аддитивными шумами превысит пороговый уровень ;

РВ - вероятность того, шумы превысит пороговый уровень . РВ - средняя вероятность ошибки на двоичную единицу; Я0 - скорость передачи данных, бит/с п - длина блока;

к - число информационных символов в блоке; г - число проверочных символов в блоке; ЭВК - энергетический выигрыш кодирования; ук - кодовая скорость.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Акты о внедрении

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор АО «Моринсис-Агат-КИП»

С.В. Румянцев

2020г.

АКТ О ВНЕДРЕНИИ результатов кандидатской диссертации Аронова Леонида Вячеславовича

Комиссия в составе:

технический директор Бодров Александр Иванович, главный конструктор Соловьев Алексей Вячеславович, главный конструктор Эмберг Александр Николаевич, составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Аронова Леонида Вячеславовича использованы в АО «Моринсис-Агат-КИП» для:

1 разработки структурной схемы системы с подводным открытым оптическим каналом передачи информации на основе полупроводникового

лазера;

2 разработки рекомендаций по применению подводного открытого оптического канала передачи информации в морских водах различных типов, в зависимости от их замутненности;

3 расчета энергетических характеристик и моделирования подводного открытого оптического канала передачи информации в рамках пояснительных записок к техническим проектам.

Члены комиссии:

¿^РйЗглс^ А.В.Соловьев

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор по учебной работе и

АКТ О ВНЕДРЕНИИ

результатов диссертационной работы на соискание учёной степени кандидата технических наук Аронова Леонида Вячеславовича в учебный процесс федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина»

Настоящий акт составлен о том, что в учебный процесс Рязанского государственного радиотехнического университета имени В.Ф. Уткина внедрены следующие результаты диссертационной работы Аронова Леонида Вячеславовича:

1 математическая модель подводного открытого оптического канала передачи информации с кодоимпульсной модуляцией по интенсивности, используется в процессе обучения магистрантов по направлению 11.04.02 "Инфокоммуникационные технологии и системы связи";

2 алгоритм расчета мощности на фоточувствительной площадке фотоприёмника используется для обучения студентов бакалавриата по направления 11.04.02 "Инфокоммуникационные технологии и системы связи", в рамках дисциплины «Оптические системы передачи».

Члены комиссии:

Декан факультета радиотехники и телекоммуникаций Председатель методической комиссии культета радиотехники и телекоммуника1 Заведующий кафедрой радиоуправления и связи

Холопов И.С.

г-