EXPERIMENTAL VALIDATION OF A LONG-RANGE UNDERWATER ACOUSTIC COMMUNICATION METHOD IN THE SEA OF JAPAN

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The study focuses on developing and experimentally validating an ultra-long-range hydroacoustic communication method capable of data transmission over distances exceeding 1,000 km in the complex acoustic environment of Russia's coastal seas. The proposed method employs frequency manipulation with tonal pulses in a narrow low-frequency band (300–500 Hz), ensuring robustness against multipath propagation, intersymbol interference, and Doppler distortions. A key feature of the method is the use of signal frames containing synchronization M-sequences and information components processed via the Goertzel algorithm for dominant frequency detection. Experimental verification in the Sea of Japan achieved record-breaking message transmission over 1073 km with a signal-to-noise ratio near 0 dB, demonstrating just 1–3% decoding error probability at 4 bits/s. The results confirm the feasibility of establishing an information support system for underwater vehicles across Russia's entire exclusive economic zone, with strategic implications for marine reconnaissance, navigation, and monitoring. This method enables covert one-way communication with autonomous underwater vehicles, including long-range gliders.

Авторлар туралы

A. Golov

V.I. Ilyichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: golov_alexander@inbox.ru
Vladivostok, Russia

V. Bezotvetnykh

V.I. Ilyichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: golov_alexander@inbox.ru
Vladivostok, Russia

Yu. Morgunov

V.I. Ilyichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: golov_alexander@inbox.ru
Vladivostok, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Сов. радио, 1970. 728 с.
  2. Захаров Ю.В., Коданев В.П. Экспериментальные исследования акустической системы передачи информации с шумоподобными сигналами // Акуст. журн. 1994. Т. 40. № 5. С. 799–808.
  3. Захаров Ю.В., Коданев В.П. Адаптивный прием сигналов в канале связи с учетом доллеровского рассеяния // Акуст. журн. 1995. Т. 41. № 2. С. 254–259.
  4. Захаров Ю.В., Коданев В.П. Помехоустойчивость адаптивного приема сложных акустических сигналов при наличии отражений от границ океана // Акуст. журн. 1996. Т. 42. № 2. С. 212–219.
  5. Курьянов Б.Ф., Пенкин М.М. Цифровая акустическая связь в мелком море для океанологических применений // Акуст. журн. 2010. Т. 56. № 2. С. 245–255.
  6. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации / Под ред. А.Г. Зюко. М.: Радио и связь, 1985. 272 с.
  7. Mingzhang Zh., Junfeng W., Xiao F., Haixin S., Jie Q., Rongbin L. Neural-Network-Based Equalization and Detection for Underwater Acoustic Orthogonal Frequency Division Multiplexing Communications: A Low-Complexity Approach // Remote Sensing. 2023. V. 15. No. 15. P. 3796.
  8. Walree P., Sangfelt E., Leus G. Multicarrier spread spectrum for covert acoustic communications // Oceans. 2008. V. 1–4. P. 264–271.
  9. Rodionov A.Yu., 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://doi.org/10.1109/UT.2017.789028710
  10. Hamada E., Haixin S. Energy Harvesting for TDS-OFDM in NOMA-Based Underwater Communication Systems // Sensors. 2022. V. 22. No. 15. P. 5751.
  11. Murad M., Tasadduq A.I., Otero P., Poncela J. Flexible OFDM Transceiver for Underwater Acoustic Channel: Modeling, Implementation and Parameter Tuning // Wireless Personal Communications. 2021. V. 116. No. 2. P. 1423.
  12. Пат. № 2825432 C1 Рос. Федерация. Способ передачи информации по гидроакустическому каналу на дальние дистанции: № 2024101245: заявл. 19.01.2024: зарег. и опубл. 26.08.2024 / Голов А.А., Моргунов Ю.Н., Безответных В.В. Бюл. № 24.
  13. Goertzel G. An Algorithm for the Evaluation of Finite Trigonometric Series // American Mathematical Monthly. V. 65. Jan. 1958. P. 34–35.
  14. Бритенков А.К., Фарфель В.А., Боголюбов Б.Н. Сравнительный анализ электроакустических характеристик компактных низкочастотных гидроакустических излучателей высокой удельной мощности // Прикладная физика. 2021. № 3. С. 72–77. https://doi.org/10.51368/1996-0948-2021-3-72-77

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).