CC BY
5УДК 629.05
МОНИТОРИНГ МОРСКИХ АКВАТОРИЙ ПОДВОДНЫМИ АППАРАТАМИ НА ПРИМЕРЕ ЧЕРНОГО МОРЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
В. Л. Мартынов, Ю. Г. Ксенофонтов, В. Е. Афанасьева, Д. В. Кайдаш
Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова, Санкт-Петербург, Россия
Аннотация. Описан способ экологического мониторинга морских акваторий Черного моря с использованием современных цифровых измерительных систем и технических средств управления подводной робототехники. Рассматривается вариант применения аэрокосмической техники, способной передавать сигналы управления с летательных аппаратов на обитаемые подводные аппараты типа «Мир» или на подводные лодки. Реализация предлагаемой модели с использованием лазерных технологий позволит экипажу не только транслировать информацию в виде инструкций, но и передавать видеоинформацию. Район Черного моря выбран не случайно с учетом его важности для научных целей. Основным показателем изменения экологии водных масс авторы считают вариацию их прозрачности. В настоящее время используется способ измерения прозрачности водной среды, основанный на наблюдении стандартного белого диска, называемого диском Секки, который опускается в водную среду с палубы надводного корабля. Экспертная группа в составе 4-5 человек наблюдает с палубы корабля момент его исчезновения, и по длине опускаемого каната определяет дальность наблюдения диска в воде. Искомая дальность обозначается как 2б. Применяемый способ измерения прозрачности имеет существенные недостатки: возможность определения прозрачности воды только в приповерхностном слое, зависимость от погодных условий, невысокая точность измерения величины 2б. Для устранения указанных недостатков предложен другой способ измерения прозрачности водной среды, основанный на применении лазерных технологий.
Ключевые слова: аэрокосмической техника, летательный аппарат, телевизионный сигнал прозрачность, диск Секки, показатель ослабления, экология, гидрооптика, Черное море, водная среда, световая энергия
Для цитирования: Мартынов В. Л., Ксенофонтов Ю. Г., Афанасьева В. Е., Кайдаш Д. В. Мониторинг морских акваторий подводными аппаратами на примере Черного моря с использованием аэрокосмической техники // Аэрокосмическая техника и технологии. 2024. Т. 2, № 2. С. 103-117. DOI 10.52467/2949-401X^024-2-2-103-117. EDN JGAKTT
MONITORING OF MARINE WATERS BY UNDERWATER VESSELS: THE CASE OF THE BLACK SEA USING AEROSPACE ENGINEERING
V. L. Martynov, Yu. G. Ksenofontov, V. E. Afanasieva, D. V. Kaydash
Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping, Saint Petersburg, Russia
© Мартынов В. Л., Ксенофонтов Ю. Г., Афанасьева В. Е., Кайдаш Д. В., 2024
Abstract. The article describes a method of environmental monitoring of the sea waters of the Black sea using modern digital measuring systems and technical means of controlling underwater robotics. The option of using aerospace technology capable of transmitting control signals from aircraft to manned underwater vessels of the Mir type or to submarines is being considered. The implementation of the proposed model using laser technologies will allow the crew not only to broadcast information in the form of instructions, but also to transmit video data. The Black sea area was not chosen by chance, but taking into account its scientific importance. The authors consider the variation in aquatic masses' transparency to be the main indicator of the change in their ecology. Currently, the method used to measure the transparency of the water medium is based on observing a standard white disc Secchi, which is lowered into the water medium from the deck of a surface vessel. An expert group of 4 to 5 people observes the moment of its disappearance standing on the deck of the ship, and determines the range of observation of the disk in the water by the length of the lowered rope. The desired range is designated as Zb. The used method of transparency measurement has significant drawbacks, including the ability to determine the transparency of water only in the near-surface layer, dependence on weather conditions, as well as low accuracy of measuring the value of Zb. To overcome these drawbacks, the authors have proposed another method of measuring the transparency of an aqueous medium based on the use of laser technologies.
Keywords: aerospace engineering, aircraft, television signal transparency, disc Secchi, attenuation indicator, ecology, hydrooptics, Black sea, aquatic medium, light energy
For citation: Martynov V. L., Ksenofontov Yu. G., Afanasieva V. E., Kaydash D. V. Monitoring of marine waters by underwater vessels: the case of the Black sea using aerospace engineering. Aerospace Engineering and Technology. 2024. Vol. 2, no. 2, pp. 103-117. DOI 10.52467/2949-401X-2024-2-2-103-117. EDN JGAKTT (In Russian)
Введение
Известно, что площадь Черного моря составляет около 420,3 тыс. км2, при максимальной глубине 2,212 км. Максимальная концентрация сероводорода в отдельных слоях водной среды может составлять 13 мг/л, что влечет за собой естественные деструкционные процессы.
Ухудшение состояния воды Черного моря наносит колоссальный ущерб биоресурсам его обитателей, поэтому необходим постоянный экологический мониторинг водной среды для выявления динамики поражения акватории данного бассейна для принятия требуемых профилактических мероприятий.
Область применения
Главным критерием, определяющим чистоту водной среды, является прозрачность. В исследовательской практике имеется достаточное количество способов определения прозрачности различных видов водоемов. Многолетний анализ, проведенный авторами в этой сфере, показал, что одним из наиболее эффективных является использование белого диска (диска Секки), который обладает относительно простотой реализацией. Однако измерения прозрачности воды, проведенные с диском Секки, достоверны только в приповерхностном слое в точке проведения замера. Данный способ основан на измерении величины 2б, которая характеризуется глубиной видимости стандартного диска Секки диаметром 300 мм. При реализации способа нахождения величины 2б по диску
Секки отмечается наличие некоторых ограничений: конкретные погодные условия, наличие исследовательской группы не менее 4-5 человек, волнение водоема, скорость ветра, наличие облачности и т. д.
Авторы предлагают другой способ, который исключает влияние всех перечисленных ограничений как по сезонности, так и по глубине измерения, также он базируется на современных информационно-измерительных и управляющих системах подводной робототехники. Суть его заключается в физических принципах распространения света в водной среде. В классической теории гидрооптики сказано, что дальность видимости диска Секки 2б и показатель ослабления водной среды е [1-3] связаны между собой соответствующей зависимостью:
Световой поток, распространяющийся в морской водной среде, испытывает ослабление как от рассеяния, так и поглощения. Находящиеся в воде взвешенные частицы обуславливают непосредственно рассеяние, а его нестабильность определяется различными вариациями взвеси. Сам же показатель рассеяния а практически независим от длины волны.
Значение показателя рассеяния а в приповерхностных водах океанов находится в пределах 0,1- 0,2 м-1, на глубине 0,05 - 0,1 м-1. При достаточно высокой концентрации взвесей значение а может достигать 2 - 3 м-1. Поскольку рассеяние в морской воде фактически не зависит от длины волны излучения, наименьшее ослабление света характеризуется минимумом показателя поглощения В различных районах Мирового океана значение £ соответствует спектральному диапазону длин волн X = 470- 570 нм [4, 5].
При известных значениях показателей рассеяния а и поглощения £ можно вычислить и показатель ослабления водной среды е:
£ = а + I . (2)
Диапазоны значений 2б в морях Мирового океана, м: Черное море - 5 - 28; Карское море - 2 - 5; Балтийское море - 6 -12; Баренцево море - 6 - 24; Средиземное море: центральная часть - 20- 50, прибрежные районы - до 20.
Таблица показывает, что значения 2б в одном и том же районе могут существенно меняться, при том не только по площади акватории, но и по глубине. Поскольку между величинами 2б и е существует обратная пропорциональность, достаточно определить под водой значение показателя ослабления водной среды е и через него найти глубину видимости диска Секки 2б.
Чтобы точно определять значение е на любой глубине, необходим специальный прибор для измерения прозрачности воды - прозрачномер. Большинство задач, относящихся к прикладной гидрооптике, так или иначе требуют измерения величины показателя ослабления е, которые с точки зрения скорости и рациональности реально выполнить при помощи прозрачномера.
Методы, используемые для реализации прозрачномера, заключаются в прохождении и ослаблении светового потока участка водной среды. Закон, опреде-
ляющий ослабление параллельного монохроматического пучка света в гидросфере, называется законом Бугера [6-8].
Научно-исследовательские этапы
Приведем математическую модель исследования согласно принципу работы прозрачномера, основанному на измерении световой энергии, распространяющейся от излучателя к приемнику. В соответствии с законом Бугера световая энергия излучателя Р(0) и приемника Р(Ь) находится в определенной зависимости:
Р(Ь) = Р(0)ехр(-ЕЬ) = Р(0)ехр(-т), (3)
где L - расстояние между передатчиком и приемником; т - оптическая (безразмерная) дальность; Р(V) - световая энергия на выходе излучателя (передатчика); Р(0) - световая энергия на входе приемника. Отсюда:
т = еЬ. (4)
Дистанционно управляя размером L, оператор может добиться такого положения, при котором энергия светового излучения на входе приемника прозрач-номера будет в е раз меньше энергии, исходящей от излучателя. В данном случае т становится равной 1:
1 = ЕЬ. (5)
Отсюда следует:
Е = 1/1. (6)
Как показывает длительное изучение технической научной литературы, лазерные технологии для определения прозрачности водной среды ранее нигде не применялись. Прозрачномер обладает новизной и может применяться для мониторинга экологии водных акваторий.
Результат
Поскольку известно расстояние между излучателем и приемником в действующем прозрачномере (рис. 1), без проблем можно найти и показатель ослабления е водной среды [9].
Рис. 1. Структурная схема прозрачномера
Излучатель и приемник расположены на направляющих подводного аппарата (ПА), непосредственно сам измеритель мощности находится в прочном корпусе ПА и соединяется с ним кабелем. Благодаря электрическому приводу излучатель световой энергии может перемещаться. Управление таким перемещением осуществляется оператором. Расстояние между излучателем и приемником всегда должно быть подобрано так, чтобы на измерителе мощности энергия светового излучения была в е раз меньшая той, которую имеет излучатель. В соответствии с формулой (6) показатель ослабления е водной среды обратно пропорционален расстоянию Ь между излучателем и приемником светового излучения. Наиболее рационально в качестве излучателя световой энергии использовать лазерный осветитель, который обладает рядом преимущественных свойств: монохроматичностью, направленностью, мощностью излучения, перестройкой частоты излучения, когерентностью. Эти свойства лазерного осветителя могут быть использованы также при эксплуатации лазерных телевизионных (ТВ) систем, инсталлированных на ПА [10-12]. Изменение частоты излучения лазерного осветителя в оптическом диапазоне волн (X = 400600 нм) позволяет определить значение показателя ослабления водной среды е для каждого отдельно взятого значения X. Таким образом, для наглядности оценки результатов измерений можно построить соответствующие графические зависиости е от X (рис. 2).
Косл, х10-3 м-1
550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
400
420
440
460 480
500
520
540
560
580 600
Рис. 2. Графики зависимости показателя ослабления водной среды £ от длины волны излучения лазерного осветителя
Синяя кривая - результат забора проб воды с поверхности озера Протяжка (г. Саров); желтая - с поверхности Балтийского моря в районе Голландской впадины; голубая - в Тихом океане на глубине 20 м и т. д.
Приведенные на рис. 2 графики отражают данные, полученные на разных глубинах в различных водоемах. Все пробы воды подвергались спектральному анализу в специальной лаборатории НИИ лазерной физики (рис. 3).
Рис. 3. Лабораторная установка для проведения измерений спектрального показателя ослабления воды
Применение прозрачномера на ПА позволит избежать избыточных трудоемких измерений, и, соответственно, получать аналогичные результаты непосредственно с бортовых конструкций.
Проведение мероприятий, направленных на решение вопросов экологического мониторинга морских акваторий, необходимо увязывать с вопросами оперативности в трансляции сигналов управления на ПА, в которых ставится задача по выполнению заданного перечня мероприятий в вопросах мониторинга. Для этого целесообразно рассмотреть возможность применения аэрокосмической техники, способной передавать сигналы управления с летательных аппаратов на обитаемые ПА типа «Мир» или подводные лодки. Реализация предлагаемой идеи возможна на базе лазерных технологий, когда по лазерному лучу для экипажа необходимо транслировать с летательных аппаратов не только соответствующие инструкции, но и передавать видеоинформацию. Возможно ли это реализовать практически? Для ответа на данный вопрос проведем расчет скорости цифровых потоков в оптическом диапазоне длин волн.
Скоростью передачи цифровой информации по выбранному каналу связи (лазерному) является число передаваемых по этому каналу двоичных символов в единицу времени. За единицу скорости принимается 1 бит в секунду. Таким образом, скорость передачи ТВ-сигнала в цифровой форме будет равна произведению частоты дискретизации f и числа двоичных символов в одном дискретном отсчете:
С = /Л (7)
где к - число двоичных символов (битов) информации.
Если верхняя граничная частота ТВ-сигнала /гр = 6 МГц, то минимальная частота дискретизации, определяемая по теореме Котельникова, составляет 12 МГц:
/д = 2/Гр = 12 МГц, (8)
Как правило, в системах цифрового телевидения с импульсно-кодовой модуляцией частоту дискретизации / выбирают несколько выше минимально допустимой, определяемой теоремой Котельникова. Связано это с необходимостью гарантированного обеспечения исходного качества сигнала при его обратном преобразовании в аналоговую форму. Поэтому при верхней граничной частоте /р = 6 МГц выбирают /д = 13,5 МГц. Число двоичных символов к в кодовой комбинации одного отсчета связано с числом уровней квантования т исходного сигнала соотношением:
к = ^2т = 3,3^т, (9)
где к - число двоичных символов в кодовой комбинации; т - число уровней квантования.
Число уровней квантования сигнала должно быть выбрано не меньше максимального числа градаций яркости, различимых глазом оператора, которое в зависимости от условий наблюдения колеблется в интервале 90-200 [14]. Отсюда следует:
к = 3,3^т = 3,3^(90-200) « 6,4-7,6. (10)
Число символов в кодовой комбинации должно быть только целым числом, следовательно, разрядность с учетом равенства (4) ограничится числами к = 7 или 8. В первом случае кодовая комбинация может нести информацию об т = 27 = 128 уровнях сигнала, т. е. градациях яркости. Во втором случае, соответствующем лучшему качеству в передаче градаций, т = 28 = 256.
Если принять число двойных символов в кодовой комбинации к = 8, то из формул (2) и (3) следует, что скорость передачи цифровой информации по лазерному лучу в гидросфере составит [14]:
с = /д£ = 13,5 • 8 = 108 Мб/с. (11)
Если учесть, что кроме сигнала яркости, должна быть передана информация о цвете, то общий цифровой поток, формируемый по методу импульсно-кодо-вой модуляции, удвоится, и будет равен [14]:
с = 2/д£ = 216 Мб/с . (12)
Таким образом, в соответствии с методикой расчета цифровых потоков, получили значение его скорости, определяемое формулой (12).
Для передачи цифровой информации со скоростью с полоса частот лазерного канала связи А/ц может быть рассчитана по следующей формуле [14]
с = ±тт = 0,5 /т , (13)
где Тт - время передачи одного двоичного сигнала, т.е. время такта; f - соответствующая этому времени тактовая частота.
При равномерном расположении тактовых импульсов внутри интервала тактовая частота будет выражаться формулой [14]
/т = */д, (14)
где к - разрядность кодовых посылок.
Используя выражение (2), получим [14]:
А /ц = 0,5с. (15)
Таким образом, для передачи цифрового ТВ-сигнала по лазерному лучу с использованием аэрокосмической техники, как платформы для лазерного излучателя, необходим, согласно выражению (16), канал с полосой пропускания А/ц, равной:
А /ц = 108 МГц. (16)
Соответствующее этой полосе быстродействие требуется от всех узлов преобразования, обработки и хранения информации.
Такое жесткое требование к быстродействию цифрового тракта по сравнению с аналоговым объяснимо, т. к. причиной этого является высокая помехоустойчивость системы обмена информацией, обусловленная переходом от аналога к цифре. В результате этого произведен обмен большого динамического диапазона по уровню в аналоговом телевидении на более широкую полосу частот в цифровом.
Разрабатываемые цифровые ТВ-устройства отвечают указанной скорости обработки и передачи цифровой информации [1].
Перспективы дальнейших исследований
Исходя из приведенного материала, можно сказать, что разработка такого устройства, как прозрачномер, является необходимой, но недостаточной задачей. Если детально проанализировать формулу (1), можно заметить, что ввиду разброса коэффициентов от 4,7 до 5 однозначная зависимость между величинами £ и 2б не просматривается. Ответом на данный вопрос является решение отдельной научной задачи, что формирует этапы последующих научных исследований. Условия эксплуатации прозрачномера напрямую сопрягаются с вопросами его будущего проектирования. Последовательность вопросов, возникающих при эксплуатации прозрачномера, можно сформулировать следующим образом:
• информативные характеристики исследуемой среды (£, a, Z) и их точное определение;
• определяющие и дополнительные требования к электронно-оптическим преобразователям прозрачномера;
• условия эксплуатации в исследуемой среде;
• возможные источники дополнительных погрешностей из-за влияния неинформативных характеристик среды;
• возможные физические принципы, которые могут быть положены в основу работы проектируемого прозрачномера;
• практическая реализация избранного принципа в реальной конструкции, возможные источники дополнительных погрешностей за счет параметрических эффектов, т. е. непостоянства технических параметров в самом прозрачномере;
• достижимая достоверность результатов измерений и чем она должна быть обеспечена.
Ответы на первые три пункта формируются при разработке технического задания. Решение других вопросов и есть процесс проектирования прозрачноме-ра.
Основной особенностью проектирования океанологических прозрачномеров является сложность теоретического анализа. В основе теории радиоэлектронных измерителей лежат специальные отрасли знаний по механике, электротехнике, различным разделам физики, теоретической и экспериментальной электронике и ряду других дисциплин.
При выборе уравнения (3), описывающего работу прозрачномера (закон Бу-гера), учитывались процессы, происходящие при распространении световой энергии в водной среде, и условия эксплуатации прозрачномера на подводных роботах.
Для дальнейшего рассмотрения влияния на работу фотодетекторов так называемых параметрических эффектов, следствием которых является непостоянство технических параметров прозрачномера, следует учитывать, что свойства преобразователей (фотодетекторов) определяются не только структурой математического оператора, связывающего выходные величины преобразователей с измеряемыми величинами, но и с параметрами, входящими в этот оператор (например: ток, напряжение, сопротивление, мощность, шумы и т. д.) и определяющими технические характеристики самого преобразователя.
Постоянство параметров преобразователей в процессе эксплуатации или их изменения (вариации) и характер этих изменений могут существенно изменить свойства преобразователей, хотя структура оператора преобразователя может оставаться неизменной.
Для упрощения научных исследований можно условно разделить на две группы характер отклонения параметров преобразователей от их номинальных значений. К первой группе отнесем изменения параметров преобразователей, которые не являются следствием самого принципа измерения, т. е. не порождаются теми физическими явлениями, которые лежат в основе метода измерения. К таковым изменениям можно отнести следующие:
• разброс параметров по множеству однотипных преобразователей, обусловленный несовершенством технологии изготовления;
• старение и износ преобразователей, что ведет к медленному изменению параметров;
• изменение параметров преобразователей в условиях эксплуатации, не соответствующих тем, при которых определялись их номинальные значения, т. е. изменение характеристик преобразователей под действием исследуемой среды.
Эти недостатки очевидны и могут быть устранены совершенствованием технологии изготовления, конструкции чувствительных элементов, периодическим метрологическим контролем.
Ко второй группе отнесем изменения параметров, которые неизбежно сопровождают процесс номинального функционирования фотодетекторов, оказываясь при этом следствием физических явлений, лежащих либо в основе самого метода измерения, либо сопутствующих этому методу измерения.
Опыт проведения измерений гидрооптических характеристик в Черном море показывает, что соленость воды здесь колеблется в незначительных пределах, и ее изменение не сказывается заметно на скорости разрушения материалов. Важнейшим химическим разрушающим фактором морской воды является наличие в ней растворенных газов, особенно кислорода.
Для многих распространенных металлов повышение содержания кислорода в воде сопровождается увеличением скорости их разрушения. К числу физических разрушающих факторов морской воды следует отнести: давление; температуру; скорость обтекания; наличие взвешенных твердых частиц или газовых пузырьков.
Высокое гидростатическое давление на глубине, где будет работать глубоководная измерительная исследовательская аппаратура (прозрачномер), предъявляет повышенные требования к прочности материалов и конструкций корпусов, разъемных соединений, кабельных (электрических) вводов и других характерных конструктивных элементов преобразователей. С движением морской воды относительно преобразователей связано не только наличие гидродинамических нагрузок, но и некоторых особых видов разрушающих факторов (например, эрозионная коррозия), обусловленных быстрым течением воды с твердыми взвешенными частицами [13]. Это следует учитывать на стадии проектирования при выборе материала для корпуса прозрачномера.
Особого рассмотрения требует решение вопроса о длительности эксплуатации прозрачномера. Здесь речь идет о прозрачности стекла, защищающего фотодетектор. Основной проблемой является образование на поверхности биологической слизистой пленки, которая состоит из различных микроорганизмов и бактерий. Особенно этот эффект наблюдается в прибрежных водах, где для размножения микроорганизмов условия достаточно благоприятны. Этот фактор можно назвать определяющим метрологические и эксплуатационные характеристики морских преобразователей.
В зависимости от метода проведения измерений, одно из неблагоприятных воздействий среды становится определяющим, влияние других становится менее существенным. Воздействие исследуемой среды на преобразователь потребуется представить некоторой моделью, характеризуемой рядом параметров. Одни из этих параметров - информативные, измеряемые, другие параметры, вызванные водной средой, называют неинформативными.
Преобразователи необходимо выбирать и применять так, чтобы сделать их нечувствительными ко всем неинформативным параметрам исследуемой среды. Полностью решить эту задачу не представляется возможным, и в общем случае влияние неинформативных параметров придется снижать за счет типа чувствительного элемента, прочного корпуса прозрачномера и устройств промежуточного преобразования. Вместе с тем типы преобразователей в прозрачномере должны обеспечивать максимальную чувствительность к полезному измеряемому параметру е.
Особые трудности при проектировании прозрачномеров имеют место в случаях, когда необходимо предусмотреть в процессе измерений возможность широкого спектра пропускания воспринимаемых частот и малый объем пространственного осреднения. Например, существенные искажения измеряемых величин могут появляться из-за так называемых помех перекрытия. Эти помехи возникают в случае, когда измерительной системой из непрерывного входного процесса, в котором присутствуют высокочастотные флуктуации, регистрируются практически мгновенные выборки через интервалы времени, значительно превышающие период флуктуаций. При этом в результате нарушения условий теоремы Котельникова в спектре полученной последовательности выборок обнаруживаются не существующие во входном сигнале спектральные составляющие.
Одним из способов борьбы с помехами перекрытий, подлежащих исследованию, может быть применение фильтра входного сигнала. Исследование данного направления обеспечит нахождение оптимальных значений пространственно-временного разрешения преобразователей.
Заключение
Поскольку способ измерения прозрачности водной среды на основе диска Секки имеет много ограничений, обеспечить в данном случае высокую точность измерений показателя 2б не представляется возможным. Поэтому для исключения указанных недостатков предлагается использовать современное измерительное оборудование на базе лазерных технологий. При помощи лазерного луча можно осуществлять передачу информационных данных экипажу обитаемого ПА типа «Мир» (или подводной лодки) на большие расстояния с применением аэрокосмической техники и летательных аппаратов, а также транслировать ТВ-сигнал в режиме реального времени.
Как следует из описания задач, требующих научного решения для создания и эксплуатации прозрачномера, обеспечение достоверности его измерений яв-
ляется сложной многоплановой задачей. Поэтому научное исследование электронно-оптических преобразователей, представляющих важную составную часть прозрачномера, является весьма сложным. Эта сложность вытекает из составления математических моделей функционирования прозрачномера и его составных частей, которые должны учитывать не только процессы, происходящие внутри самих преобразователей, но и все факторы, определяющие условия их взаимодействия со средой. Исходные данные для исследования базируются на измерениях гидрооптических характеристик водной среды Черного моря.
Современный прозрачномер с лазерными осветителями способен значительно расширить возможности проведения океанологических исследований Мирового океана, тем самым сделать более эффективным использование ПА в данной области. Их поисковая производительность существенно зависит от расстояния до грунта ПА в режиме придонного плавания. Знание величины прозрачности водной среды на рабочих глубинах подводной робототехники обеспечит прогнозирование дальности видения оптико-телевизионных систем, а применение аэрокосмических систем для передачи данных и трансляции ТВ-сигнала на большие расстояния в значительной степени повысит эффективность подводного поиска для заданных характеристик скорости и глубины.
Благодарность / Acknowledgement
Авторы выражают благодарность кандидату технических наук, старшему научному сотруднику АО «НИИ телевидения» (Санкт-Петербург) Юрию Павловичу Лагутину за его профессиональные советы в подборке научных материалов и интерес к излагаемым в статье проблемам.
Конфликт интересов / Conflict of interests
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов / The authors declare no conflict of interests.
Библиографический список
1. Долин Л. С., Левин И. М. Справочник по теории подводного видения. Л.: Изд-во «Гид-рометеоиздат», 1991. 228 с.
2. Мартынов В. Л., Дорошенко В. И., Божук Н. М., Ксенофонтов Ю. Г. Лазерные технологии передачи данных в водной среде в вопросах организации подводных беспроводных сетей связи // Морские интеллектуальные технологии. 2021. Т. 1, № 2. С. 80-85. DOI: 10.37220/MIT.2021.52.2012
3. Карасик В. Е., Орлов В. М. Лазерные системы видения. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 352 с.
4. Левин И. М. К теории белого диска // Известия АН СССР. 1980. Т. 16, № 9. 161 с.
5. Мартынов В. Л. Измеритель показателя ослабления воды // Материалы 13-й Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение», 15-16 марта 2005 г., Москва, Россия. М.: Электрон, 2005. С. 65-68.
6. Ксенофонтов Ю. Г. Инновационный подход к вопросам организации системы дальней связи и управления подводными робототехническими комплексами контроля экологического состояния акваторий Северного морского пути // Наука, технологии, общество: экологиче-
ский инжиниринг в интересах устойчивого развития территорий: сборник научных трудов III Всероссийской научной конференции с международным участием, 16-18 ноября 2022 г., Красноярск, Россия. 2022. С. 560-570. DOI: 10.47813^.3.2022.6.560-570. EDN: QWUVHH
7. Ксенофонтов Ю. Г. Подводная оптическая беспроводная связь как средство повышения эффективности информационно-телекоммуникационного обеспечения глубоководных исследований // Современные инновации, системы и технологии. 2023. Т. 3, № 3. С. 132-145. DOI: 10.47813/2782-2818-2023-3-3-0132-0145. EDN: КШРЕС
8. Мартынов В. Л., Ксенофонтов Ю. Г. Современные бортовые системы сейсморазведки для оснащения подводных робототехнических комплексов // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Арктика регион стратегических интересов: правовая политика и современные технологии обеспечения безопасности в Арктическом регионе: Материалы международной научно-практической конференции, 28 октября 2020 г., Санкт-Петербург, Россия. СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2020. С. 246-248. EDN: TRZTYG
9. Дмитриев В. Г. Нелинейная оптика и обращение волнового фронта. М.: Изд-во «Физматлит», 2001. 256 с.
10. Кожемякин И. В., Блинков А. П., Рождественский К. В. и др. Перспективные платформы морской робототехнической системы и некоторые варианты их применения // Известия ЮФУ. Технические науки. 2016. № 1 (174). С. 59-66. EDN: VWVVGN
11. Мирошников В. И., Бутко П. А., Жуков Г. А. Составной тракт доведения информации до робототехнических комплексов в северных морях // Техника средств связи. 2019. № 3 (147). С. 2-26.
12. Ляхов Д. Г. Современные задачи подводной робототехники // Подводные исследования и робототехника. 2012. № 1 (13). С. 15-23. EDN: ROTNNX
13. Зеге Э. П., Иванов А. П., Кацев И. Л. Перенос изображения в рассеивающей среде. Минск: Наука и техника, 1985. 327 с.
Дата поступления: 21.03.2024 Решение о публикации: 11.04.2024
Контактная информация:
МАРТЫНОВ Виктор Леонидович - д-р техн. наук, профессор (Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова, Россия, 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7), [email protected]
КСЕНОФОНТОВ Юрий Геннадьевич - канд. техн. наук, доцент (Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова, Россия, 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7), [email protected]
АФАНАСЬЕВА Владислава Евгеньевна - аспирант (Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова, Россия, 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7), [email protected]
КАЙДАШ Дарья Валерьевна - аспирант (Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова, Россия, 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7), dyachenkodv1997@mail .т
References
1. Dolin L. S., Levin I. M. Handbook of Underwater Vision Theory. Leningrad: Publishing house "Hydrometeoizdat" , 1991, 228 p. (In Russian)
2. Martynov V. L., Doroshenko V. I., Bozhuk N. M., Ksenofontov Yu. G. Laser technologies of data transfer in aquatic environment in the organization of underwater wireless communication networks. Marine intelligent technologies. 2021. Vol. 1, no. 2, pp. 80-85. (In Russian)
3. Karasik V. E., Orlov V. M. Lazernye sistemy videniya [Laser vision systems]. Moscow: Publishing house MSTU named after N. E. Bauman, 2001, 352 p. (In Russian)
4. Levin I. M. K teorii belogo diska. Izvestiya AN SSSR [On the theory of the white disk. Proceedings of the USSR Academy of Sciences]. 1980. Vol. 16, no. 9, 161 p. (In Russian)
5. Martynov V. L. Izmeritel' pokazatelya oslableniya vody. [Water Attenuation Indicator Meter]. Materialy 13-j Vserossijskoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii "Sovremennoe televidenie" [Proceedings of the 13th All-Russian Scientific and Technical Conference "Modern Television", March 15-16, 2005, Moscow, Russia]. Moscow: Electron, 2005, pp. 65-68. (In Russian)
6. Ksenophontov Yu. G. Innovative approach to the organization of a long-distance communication system and the management of underwater robotic complexes for monitoring the ecological state of the waters of the Northern Sea Route. Science, technology, society: environmental engineering in the interests of sustainable development of territories: a collection of scientific works of the III All-Russian Scientific Conference with international participation, 16-18 November 2022, Krasnoyarsk, Russia. 2022, pp. 560-570. DOI: 10.47813/nto.3.2022.6.560-570. EDN QWUVHH (In Russian)
7. Ksenophontov Yu. G. Underwater optical wireless communication as a means of improving the efficiency of information and telecommunication support for deep-sea research. Modern innovations, systems and technologies. 2023. Vol. 3, no. 3, pp. 132-145. DOI: 10.47813/27822818-2023-3-3-0132-0145. EDN: KNIPEC. (In Russian)
8. Martynov V. L., Ksenofontov Yu. G. Modern on-board seismic systems for equipping underwater robotic systems. Security service in Russia: experience, problems, prospects. The Arctic is a region of strategic interests: legal policy and modern security technologies in the Arctic region: Materials of an international scientific and practical conference, 28 October 2020, St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: St. Petersburg University of the State Fire Service EMERCOM of Russia, 2020, pp. 246-248. EDN: TRZTYG. (In Russian)
9. Dmitriev V. G. Nelinejnaya optika i obrashchenie volnovogo fronta [Nonlinear optics and wavefront reversal]. Moscow: Publishing house "Fizmatlit", 2001, 256 p. (In Russian)
10. Kozhemyakin I. V., Blinkov A. P., Rozhdestvensky K. V. et al. Promising platforms of the marine robotic system and some options for their application. Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. 2016. No. 1 (174), pp. 59-66. EDN: VWVVGN. (In Russian)
11. Miroshnikov V. I., Budko P. A., Zhukov G. A. The composite path of bringing information to robotic systems in the northern seas. Communication and telecommunication systems. 2019. No. 3 (147), pp. 2-26. (In Russian)
12. Lyakhov D. G. A Review of underwater robotics applications. Underwater Investigations and Robotics. 2012. No. 1 (13), pp. 15-23. (In Russian)
13. Zege E. P., Ivanov A. P., Katsev I. L. Perenos izobrazheniya v rasseivayushchej srede [Image Transfer Through a Scattering Medium]. Minsk: Science and Technology, 1985, 327 p. (In Russian)
Date of receipt: March 21, 2024 Publication decision: April 11, 2024
Contact information:
Victor. L. MARTYNOV - Doctor of Engineering Sciences, Professor (Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping, Russia, 198035, Saint Petersburg, Dvinskaya ul., 5/7), [email protected]
Yuriy. G. KSENOFONTOV - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor (Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping, Russia, 198035, Saint Petersburg, Dvinskaya ul., 5/7), [email protected]
Vladislava E. AFANASEVA - Postgraduate Student (Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping, Russia, 198035, Saint Petersburg, Dvinskaya ul., 5/7), [email protected]
Daria V. KAYDASH - Postgraduate Student (Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping, Russia, 198035, Saint Petersburg, Dvinskaya ul., 5/7), [email protected]
