Применение некогерентных многочастотных сигналов для передачи информации в нестационарной гидроакустической среде
- Авторы: Родионов А.Ю.1, Стаценко Л.Г.1, Кузин Д.А.1, Смирнова М.М.1
-
Учреждения:
- Дальневосточный федеральный университет
- Выпуск: Том 69, № 5 (2023)
- Страницы: 652-662
- Раздел: ОБРАБОТКА АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ.
- URL: https://journals.rcsi.science/0320-7919/article/view/134477
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791923600208
- EDN: https://elibrary.ru/NEZIQH
- ID: 134477
Цитировать
Аннотация
Представлен класс цифровых некогерентных методов передачи информации на базе многочастотных сигналов для мобильных подводных комплексов, не требующий регулярной и точной оценки параметров канала и априорно устойчивый к различным типам помех в нестационарных гидроакустических каналах связи, и ориентированный на решение задач связи и навигации для подводных робототехнических комплексов. Показано ограничение спектральной эффективности подобных многочастотных систем передачи информации величиной 0.5 бит/с/Гц в различных частотных диапазонах, нестационарных гидрологических условиях, с достижением максимальной дальности действия при приемлемых уровнях вероятности ошибки при декодировании информации. Работоспособность предложенного класса многочастотных методов уплотнения подтверждалась численными и натурными морскими экспериментами на шельфе на дистанциях от 2.5 до 7 км при взаимном дрейфе судов и при волнении моря до 3 баллов.
Об авторах
А. Ю. Родионов
Дальневосточный федеральный университет
Email: statsenko.lg@dvfu.ru
Россия, 690922, о. Русский, Владивосток, п. Аякс 10
Л. Г. Стаценко
Дальневосточный федеральный университет
Email: statsenko.lg@dvfu.ru
Россия, 690922, о. Русский, Владивосток, п. Аякс 10
Д. А. Кузин
Дальневосточный федеральный университет
Email: statsenko.lg@dvfu.ru
Россия, 690922, о. Русский, Владивосток, п. Аякс 10
М. М. Смирнова
Дальневосточный федеральный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: statsenko.lg@dvfu.ru
Россия, 690922, о. Русский, Владивосток, п. Аякс 10
Список литературы
- Моргунов Ю.Н., Безответных В.В., Голов А.А., Буренин А.В., Лебедев М.С., Петров П.С. Экспериментальное и теоретическое исследование времен прихода и эффективных скоростей при дальнем распространении импульсных акустических сигналов вдоль кромки шельфа в мелком море // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 3. С. 291–297.
- Петров П.С., Голов А.А., Безответных В.В., Буренин А.В., Козицкий С.Б., Сорокин М.А., Моргунов Ю.Н. Экспериментальное исследование импульсной характеристики волновода Японского моря с использованием псевдослучайных последовательностей в приложении к навигации удаленных объектов // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 1. С. 20–33.
- Автономные подводные роботы: системы и технологии: монография / Агеев М.Д. и др.; под общ. ред. Агеева М.Д. Рос. акад. наук, Дальневосточное отделение, Институт проблем морских технологий. М.: Наука, 2005. ISBN 5-02-033526-6. 398 с.
- Андреев М.Я., Клюшин В.В., Охрименко С.Н., Рубанов И.Л., Яковлев В.А. Интегрированная система наблюдения для наводных кораблей // Морской сборник. 2006. № 8. С. 50–51.
- Богушевич А.Я., Красненко Н.П. Эффект Доплера в акустике неоднородной движущейся среды // Акуст. журн. 1988. Т. 34. № 4. С. 598–602.
- Бурдинский И.Н., Карабанов И.В., Миронов А.С. Обработка фазоманипулированных шумоподобных сигналов гидроакустических систем с учетом эффекта Доплера // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2016. № 4(43). С. 13–22.
- Кебкал К.Г., Машошин А.И. Гидроакустические методы позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов // Гироскопия и навигация. 2016. Т. 24. № 3. С. 115–130.
- Корякин Ю.А., Лисс А.Р., Рыжиков А.В. Концепция создания систем обработки сигналов в гидроакустике на базе отечественной микроэлектроники // Морская радиоэлектроника. 2006. № 1(15). С. 30–33
- van Walree P., Sangfelt E., Leus G. Multicarrier spread spectrum for covert acoustic communications // Oceans. 2008. V. 1–4. P. 264–271.
- Proakis J.G., Stojanovic M., Catipovic J. Adaptive equalization algorithms for high rate underwater acoustic communications // Proc. IEEE Symp. Autonomous Underwater Vehicle Technology (AUV'94). 1994. P. 157–164.
- Rodionov A.Y., Unru P.P., Kirianov A.V., Dubrovin F.S., Kulik S.Yu. Some algorithms for DSSS signal processing with time-shift keying for long-distance underwater communication // IEEE OES Int. Symp. Underwater Technology. 2017. P. 7890287. https://www.doi.org/10.1109/UT.2017.7890287
- Preisig J. Acoustic propagation considerations for underwater acoustic communications network development // ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review. 2007. T. 11. № 4. C. 2–10.
- van Walree P.A. Propagation and scattering effects in underwater acoustic communication channels // IEEE J. Ocean. Eng. 2013. V. 38. № 4. P. 614–631.
- van Walree P., Otnes R., Jenserud T. Watermark: A realistic benchmark for underwater acoustic modems // IEEE Third Underwater Communications and Networking Conf. (UComms). 2016. P. 1–4.
- van Walree P.A., Jenserud T., Smedsrud M. Adiscrete-time channel simulator driven by measured scattering functions // IEEE J. Sel. Areas Commun. 2008. V. 26. № 9. P. 1628–1637.
- Otnes R., van Walree P.A., Jenserud T. Validation of replay-based underwater acoustic communication channel simulation // IEEE J. Ocean. Eng. 2013. V. 38. № 4. P. 689–700.
- Socheleau F.-X., Laot C., Passerieux J.-M. Stochastic replay of non-WSSUS underwater acoustic communication channels recorded at sea // IEEE Trans. Sig. Proc. 2011. V. 59. № 10. P. 4838–4849.
- Isukapalli Y., Song H.C., Hodgkiss W.S. Stochastic channel simulator based on local scattering function // JASA Express Lett. 2011. V. 130. № 4. P. EL200–EL205.
- Socheleau F.-X., Laot C., Passerieux J.-P. Parametric replay-based simulation of underwater acoustic communication channels // IEEE J. Ocean. Eng. 2015. V. 40. № 4. P. 796–806.
- Petrioli C., Petroccia R., Potter J.R., Spaccini D. The SUNSET framework for simulation, emulation and at-sea testing of underwater wireless sensor networks // Ad Hoc Networks. 2015. V. 34. P. 224–238.
- van Walree P. Channel sounding for acoustic communications: Techniques and shallowwater examples // Forsvarets Forskningsinstitutt, FFI-rapport 2011/00007, 2011.
- Hodgkiss W.S., Preisig J.C. Kauai Acomms MURI 2011 (KAM11) experiment // Proc. ECUA’12, Edinburgh, UK, July 2012. P. 993–1000.
- Song H.C., Hodgkiss W.S. Efficient use of bandwidth for underwater acoustic communication (L) // J. Acoust. Soc. Am. 2013. V. 134. № 2. P. 905–908.
- van Walree P.A., Otnes R. Ultrawideband underwater acoustic communication channels // IEEE J. Ocean. Eng. 2013. V. 38. № 4. P. 678–688. https://doi.org/10.1109/JOE.2013.2253391
- Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. 2-е изд., испр. М.: Вильямс, 2004. 1104 с.
- Kovylin A.A., Zlobin D.V., Rodionov A.Y. The analysis of RLE-blocks repetition frequency in the binary codes family with the best minmax criteria of autocorrelation function // Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2013. T. 1. № 83. C. 99–103.
- Berger C.R., Huang J., Moura J.M.F. Study of pilot overhead for iterative OFDM receivers on time-varying and sparse underwater acoustic channels // OCEANS'11 MTS/IEEE KONA. 2011. C. 1–8.
- Bezotvetnykh V.V., Burenin A.V., Morgunov Y.N., Strobykin D.S. Specificities of applying pseudorandom sound signals to measuring impulse responses on the shelf of the Sea of Japan // Acoust. Phys. 2012. V. 58. № 1. P. 125–128.