RU2295832C1 - System for communicating with deeply immersed underwater objects - Google Patents
System for communicating with deeply immersed underwater objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2295832C1 RU2295832C1 RU2005121189/09A RU2005121189A RU2295832C1 RU 2295832 C1 RU2295832 C1 RU 2295832C1 RU 2005121189/09 A RU2005121189/09 A RU 2005121189/09A RU 2005121189 A RU2005121189 A RU 2005121189A RU 2295832 C1 RU2295832 C1 RU 2295832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- underwater
- channel
- communication
- range
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике проводной связи, и может быть использовано для организации связи с глубокопогруженными подводными объектами.The invention relates to the field of electronics, in particular to the technique of wired communication, and can be used to communicate with deep-sea underwater objects.
С открытием оптических систем связи, основанных на использовании оптического кабеля (канализатора), открываются новые пути построения подводных систем связи, которые могут быть использованы для связи с глубокопогруженными подводными объектами.With the discovery of optical communication systems based on the use of an optical cable (canalizer), new ways of constructing underwater communication systems that can be used to communicate with deep-loaded underwater objects are opening up.
Известна система подводной кабельной глубоководной связи с подводными лодками, заявка на изобретение №2003121744/09 (023025) от 14.07.03 г., на которую выдано положительное решение.A well-known system of underwater cable deep sea communication with submarines, application for invention No. 2003121744/09 (023025) dated 07/14/03, which issued a positive decision.
Система содержит береговые оконечные пункты с установленными приемопередающими станциями оптического диапазона, которые соединены подводным оптическим кабелем с ретрансляторами. Дополнительно с ретрансляторами установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции (ГАС). Для выхода на связь с береговым оконечным пунктом подводная лодка подходит к плавающей ГАС на радиус действия гидроакустической аппаратуры и, не всплывая, передает информацию с помощью телеграфной аппаратуры через свою гидроакустическую станцию.The system contains coastal terminals with installed transceiver stations of the optical range, which are connected by an underwater optical cable to the transponders. Additionally, underwater sonar stations (GAS) floating at depth are installed with repeaters. To get in touch with the coastal terminal, the submarine approaches the floating gas station for the range of sonar equipment and, without surfacing, transmits information using telegraph equipment through its sonar station.
Недостатком прототипа является то, что система не обеспечивает скрытности передаваемой информации, так как гидроакустический канал связи подвержен возможности несанкционированного перехвата, кроме того, он имеет узкую полосу пропускания.The disadvantage of the prototype is that the system does not ensure the secrecy of the transmitted information, since the hydro-acoustic communication channel is subject to the possibility of unauthorized interception, in addition, it has a narrow bandwidth.
Целью изобретения является повышение скрытности и помехозащищенности связи, а также увеличение скорости и объема передаваемой информации.The aim of the invention is to increase the secrecy and noise immunity of communication, as well as increasing the speed and volume of transmitted information.
Поставленная цель достигается тем, что система связи с глубокопогруженными подводными объектами состоит из береговой приемопередающей аппаратуры оптического диапазона, соединенной с оптическим канализатором, проложенным по дну водоема, при этом для выхода на связь с береговым оконечным пунктом подводный объект подходит к входному оптическому окну канализатора на радиус действия оптического канала связи и, не всплывая, передает информацию с помощью своей приемопередающей аппаратуры оптического диапазона, при этом канализатор выполнен в виде подводного герметичного оптического лучевода диаметром 2÷50 см, по которому распространяется оптический сигнал с длиной волны λ=0,48-0,56 мкм, промодулированный с помощью поднесущих частот, для передачи нескольких каналов связи одновременно, при этом канализатор одним концом соединен с блоком ввода и вывода информации через береговую приемопередающую аппаратуру оптического диапазона, которая в свою очередь соединена с вакуумным насосом, при этом в канализатор встроены корректирующие элементы, причем второй конец канализатора имеет выходное оптическое окно, через которое устанавливается связь с приемопередающей аппаратурой оптического диапазона, размещенной на подводном объекте.This goal is achieved by the fact that the communication system with deep-submerged underwater objects consists of coastal transceiver equipment of the optical range connected to an optical canalizer laid along the bottom of the reservoir, while for undergoing communication with the coastal end point, the underwater object approaches the input optical window of the canalizer at a radius actions of the optical communication channel and, without surfacing, transmits information using its optical transceiver equipment, the channelizer it is in the form of an underwater sealed optical beam guide with a diameter of 2 ÷ 50 cm, along which an optical signal with a wavelength of λ = 0.48-0.56 μm, modulated by subcarrier frequencies, is transmitted to transmit several communication channels simultaneously, with the canalizer at one end connected to the input and output information unit through the shore-based optical transceiver equipment, which in turn is connected to a vacuum pump, while correcting elements are built into the canalizer, the second end of the canalizer having There is an output optical window through which communication is established with the transceiver equipment of the optical range located on the underwater object.
На чертеже показана блок схема системы связи с глубокопогруженными подводными объектами, где:The drawing shows a block diagram of a communication system with deep-sea underwater objects, where:
1 - блок ввода и вывода информации;1 - block input and output information;
2 - береговая приемопередающая аппаратура оптического диапазона;2 - coastal transceiver equipment of the optical range;
3 - вакуумный насос;3 - vacuum pump;
4 - герметичный оптический лучевод;4 - sealed optical beam guide;
5 - корректирующий элемент;5 - correction element;
6 - выходное оптическое окно;6 - output optical window;
7 - приемопередающая аппаратура оптического диапазона подводного объекта;7 - transceiver equipment of the optical range of the underwater object;
8 - подводный объект.8 - underwater object.
Откачка воздуха из герметичного оптического волновода (4) вакуумным насосом (3) необходима для уменьшения потерь светового излучения вследствие поглощения и рассеивания в газах.The pumping of air from a sealed optical waveguide (4) with a vacuum pump (3) is necessary to reduce the loss of light radiation due to absorption and scattering in gases.
Корректирующие элементы 5 компенсируют потери светового излучения, вызванные конечной расфокусировкой оптического луча, и представляют собой диэлектрические или газовые линзы. Кроме того, для изменения направления луча на сгибах лучевода (4) используются призмы, зеркала и жгуты из оптических волноводов. Для уменьшения потерь за счет отражения от торцов корректирующих устройств 5 на них наносятся просветляющие покрытия или осуществляется их ориентация под углами Брюстера.Correction elements 5 compensate for the loss of light radiation caused by the final defocusing of the optical beam, and are dielectric or gas lenses. In addition, prisms, mirrors, and bundles from optical waveguides are used to change the direction of the beam at the bends of the beam guide (4). To reduce losses due to reflection from the ends of corrective devices 5, antireflection coatings are applied to them or they are oriented at Brewster angles.
Если за среднюю величину затухания в оптическом лучеводе 4 принять 0,5 дБ/км, то через 10 км подводной трассы мощность оптического излучения уменьшится в 3,16 раза или на 5 дБ. При телесном угле луча, выходящего из выходного оптического окна 6, равном π/2 на расстоянии 50 м, будет облучаться поверхность площадью S=πR2=7850 м. Учитывая рассеивание в воде S≈10000 м2. Величина интенсивности светового потока при прохождении в воде рассчитывается по формуле:If we take 0.5 dB / km for the average attenuation in the optical beam guide 4, then after 10 km of the underwater path the optical radiation power will decrease by 3.16 times or by 5 dB. When the solid angle of the beam exiting the output optical window 6 is π / 2 at a distance of 50 m, a surface with an area of S = πR 2 = 7850 m will be irradiated. Given the scattering in water, S≈10000 m 2 . The magnitude of the light flux during passage in water is calculated by the formula:
I=Ioе-αz,I = I o e -αz ,
где Iо- интенсивность падающего светового потока;where I about - the intensity of the incident light flux;
α - коэффициент затухания для морской воды, равный 0,05÷0,1;α is the attenuation coefficient for sea water, equal to 0.05 ÷ 0.1;
z - длина пути, пройденная лучом света в воде.z is the length of the path traveled by a ray of light in water.
Для отверстия в корпусе подводного объекта 8 диаметром 20 см площадь фотоприемного элемента составит 0,0314 м2 (фотоэлемент может быть установлен вне прочного корпуса подводного объекта 8, тогда его площадь может быть значительно увеличена). Таким образом, с помощью лазера мощностью излучения 10 Вт энергия, попадающая на фотоприемник, размещенный на расстоянии 50 м, составит около 10-7 Вт. Чувствительность современных фотоприемников, без учета полосы пропускания, составляет ≈10-12 Вт.For an opening in the body of an underwater object 8 with a diameter of 20 cm, the area of the photodetector element will be 0.0314 m 2 (the photocell can be installed outside the solid case of the underwater object 8, then its area can be significantly increased). Thus, using a laser with a radiation power of 10 W, the energy incident on a photodetector located at a distance of 50 m will be about 10 -7 W. The sensitivity of modern photodetectors, excluding bandwidth, is ≈10 -12 W.
Таким образом, при непрерывной мощности ≈10 Вт обеспечивается оптическая связь с подводным объектом 8 на расстоянии около 100 м от выходного окна 6. Учитывая возможность проведения подводных работ, оптический лучевод 4 может быть проложен и отъюстирован на глубинах до 100 м.Thus, with a continuous power of ≈10 W, optical communication with the underwater object 8 is provided at a distance of about 100 m from the exit window 6. Given the possibility of underwater operations, the optical beam guide 4 can be laid and adjusted at depths of up to 100 m.
При увеличении мощности лазеров и приобретении опыта строительства подводных лучеводов дальность связи между подводным объектом и выходным оптическим окном лучевода может достигать 500-1000 м, а глубина прокладки - нескольких сот метров.With an increase in laser power and the acquisition of experience in the construction of underwater light guides, the communication range between the underwater object and the output optical window of the light guide can reach 500-1000 m, and the laying depth can reach several hundred meters.
Преимущество предложенной системы состоит в гарантированной скрытности и помехоустойчивости связи с подводным объектами. Прослушивание и перехват информации исключается, так как любые нарушения герметичности оптических лучеводов фиксируются береговой приемопередающей аппаратурой оптического диапазона. Созданные элементы оптического тракта обеспечивают полосу пропускания десятки ГГц, что позволяет при использовании нескольких поднесущих частот создать многоканальную подводную линию связи, обеспечивающую передачу информации при организации нескольких тысяч каналов связи различного типа.The advantage of the proposed system is the guaranteed stealth and noise immunity of communication with underwater objects. Listening and interception of information is excluded, since any leakage in the optical radiation paths is recorded by coastal transceiver equipment in the optical range. The created elements of the optical path provide a bandwidth of tens of GHz, which allows using several subcarrier frequencies to create a multi-channel underwater communication line that provides information transfer when organizing several thousand communication channels of various types.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005121189/09A RU2295832C1 (en) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | System for communicating with deeply immersed underwater objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005121189/09A RU2295832C1 (en) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | System for communicating with deeply immersed underwater objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2295832C1 true RU2295832C1 (en) | 2007-03-20 |
Family
ID=37994184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005121189/09A RU2295832C1 (en) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | System for communicating with deeply immersed underwater objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2295832C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2620253C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-05-24 | НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (ОПЕРАТИВНО-СТРАТЕГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА ВМФ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО КАЗЕННОГО ВОЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВОЕННО-МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА" | System of underwater cable deep-water connection with submarines |
-
2005
- 2005-07-06 RU RU2005121189/09A patent/RU2295832C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2620253C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-05-24 | НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (ОПЕРАТИВНО-СТРАТЕГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА ВМФ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО КАЗЕННОГО ВОЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВОЕННО-МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА" | System of underwater cable deep-water connection with submarines |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kaushal et al. | Underwater optical wireless communication | |
Cossu et al. | Experimental demonstration of high speed underwater visible light communications | |
Khare | Fiber optics and optoelectronics | |
Gabriel et al. | Misalignment considerations in point-to-point underwater wireless optical links | |
CN109150515B (en) | Submarine communication system based on continuous variable quantum key distribution and implementation method thereof | |
Zhou et al. | Design and implementation of more than 50m real-time underwater wireless optical communication system | |
Johnson et al. | Hybrid underwater optical/acoustic link design | |
Ganga et al. | Design of a standardized inter satellite optical wireless communication (IsOWC) system with minimum input power | |
CN109375323A (en) | A kind of low cost infrared band underwater wireless optical communication apparatus | |
Ji et al. | Performance analysis and experimental investigation of physical-layer security in OCDMA-based hybrid FSO/fiber wiretap channel | |
Kaur et al. | Performance analysis of inter-satellite optical wireless communication (IsOWC) system at 980 nm and 1550 nm wavelengths | |
Nirmalathas et al. | Multi-gigabit indoor optical wireless networks—Feasibility and challenges | |
CN112713945A (en) | Distributed scattering optical fiber underwater communication control system | |
Pandey et al. | Effect of transmitter divergence-angle on the performance of underwater visible light communication system | |
Kim | Analysis of optical communications, fiber optics, sensors and laser applications | |
RU2295832C1 (en) | System for communicating with deeply immersed underwater objects | |
CN102075252B (en) | Based on underwater sailing body communication means and the system of underwater optical cable | |
Noor et al. | Hybrid underwater intelligent communication system | |
Ibrahimy et al. | Analysis of modulation performance of underwater visible light communication with variable wavelength | |
Semernik et al. | Prospects for the development of an extended-range wireless underwater optical data transmission system based on dynamical chaos | |
CN213846682U (en) | Distributed scattering optical fiber underwater communication control system | |
Mamatha et al. | Underwater wireless optical communication-A review | |
YAĞIMLI | Design of laser based underwater communication system | |
RU2260249C2 (en) | Deep-water cable communication system for submarines | |
Manea et al. | Considerations on interference between FSO systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070707 |