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

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

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.

Sobre autores

A. Golov

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

Autor responsável pela correspondência
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

Bibliografia

  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

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».