Лаборатория распространения оптических сигналов

Заведующий - д.ф.-м.н. Белов Владимир Васильевич

Область исследований

  • Процессы формирования и переноса оптических сигналов и изображений в многокомпонентных стратифицированных неоднородных рассеивающих и поглощающих средах (безоблачная атмосфера, слоистая и разорванная облачность).
  • Теория, методы, программно-информационные средства интерпретации искаженных рассеивающими и поглощающими средами оптических изображений и сигналов в системах видения, локации, зондирования и связи.
  • Исследование процесса переноса акустического излучения в турбулентной атмосфере.

Теоретические и экспериментальные исследования процессов формирования и переноса оптических сигналов и изображений через атмосферу важны для оценки дальнодействия существующих и разрабатываемых оптико-электронных систем различного назначения и базирования (на земной поверхности, в атмосфере или вне ее).

Актуальность и интенсивность исследований в области спутникового и наземного мониторинга атмосферы и гидросферы в мире возрастают и стимулируются происходящими изменениями климата на планете. Без знания процессов, происходящих в системе «атмосфера – земная поверхность», невозможно осуществить реалистичный прогноз этих изменений и найти возможные средства снижения их негативных последствий.

Набор основных ключевых слов в публикуемых сотрудниками лаборатории статьях:
прямые и обратные задачи в теории переноса оптического и акустического излучения, метод Монте-Карло, малоугловое приближение в теории переноса излучения, стохастическая облачность, поляризация, рефракция, оптико-электронная связь, лабораторные и полевые эксперименты..

Основные результаты исследований в 2014 г.

  • Обобщены результаты полевых экспериментов по атмосферной бистатической оптико-электронной связи.
    Публикации:
    1. Белов В.В., Тарасенков М.В., Абрамочкин В.Н., Иванов В.В., Федосов А.В., Гриднев Ю.В., Троицкий В.О., Димаки В.А. Атмосферные бистатические каналы связи с рассеянием.  Часть 2.  Полевые эксперименты 2013 г. // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 08. С. 659-664.
    2. Белов В.В., Тарасенков М.В., Абрамочкин В.Н. Бистатические атмосферные оптико-электронные системы связи (полевые эксперименты) // Письма в ЖТФ. 2014. Т. 40. вып. 19. C. 89-95.
    3. Белов В.В., Тарасенков М.В., Абрамочкин В.Н., Троицкий В.О. Загоризонтные оптико-электронные системы связи // Изв. ВУЗов. Физика. 2014. Т. 57. № 7. С. 93-98.
  • Предложен, обоснован и апробирован метод восстановления пространственного распределения коэффициентов отражения при обработке спутниковых изображений земной поверхности
    Публикации:
    1. Тарасенков М. В., Белов В.В. Алгоритм атмосферной коррекции спутниковых изображений неоднородной земной поверхности в видимом и УФ-диапазонах длин волн // Вычислительные технологии. 2014г. Т. 19. № 3. С.48-56.
    2. Тарасенков М.В., Белов В.В. Комплекс программ восстановления отражательных свойств земной поверхности в видимом и УФ-диапазонах // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 07. С. 622-627.
  • Восстановлен годовой цикл в динамике микроструктурных параметров субмикронного и грубодисперсного аэрозоля в вертикальном столбе атмосферы по результатам регулярных солнечных фотометрических наблюдений в г. Томске в широком спектральном диапазоне (0,37 – 4 мкм)
    Публикации:
    1. Веретенников В.В., Меньщикова С.С., Кабанов Д.М., Сакерин С.М. Оптико-микрофизические свойства атмосферного аэрозоля по данным солнечных фотометров SP-6 и CE-318 // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т.27. № 11. С. 1006-1016.
    2. Веретенников В.В., Меньщикова С.С. Годовой цикл в изменчивости микроструктурных параметров аэрозоля по данным солнечной фотометрии // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т.27, № 12. С. 1035-1041.

Основные результаты исследований в 2015-2018 г.г.

  • Продолжены экспериментальные и теоретические исследования в области оптической связи на рассеянном лазерном излучении в атмосфере, водной и смешанных (вода-атмосфера, атмосфера-вода) средах.
    Экспериментально доказано, что дальность оптической связи на рассеянном лазерном излучении под водой на длинах волн 445.0 нм и 510.6 нм может превышать десятки метров и десятки километров в атмосфере. В УФ диапазоне эта связь впервые осуществлена в атмосфере на длине волны 255.3 нм на базовых расстояниях до 1 км.
    Публикации:
    1. Белов В.В., Тарасенков М.В. Три алгоритма статистического моделирования в задачах оптической связи на рассеянном излучении и бистатического зондирования // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т.29, №5. С. 397– 403.
    2. Абрамочкин В.Н., Белов В.В., Гриднев Ю.В., Кудрявцев А.Н., Тарасенков М.В., Федосов А.В. Оптико-электронная связь в атмосфере на рассеянном лазерном излучении. Полевые эксперименты // Светотехника. №4. 2017. С. 24-30.
    3. Белов В.В., Абрамочкин В.Н., Гриднев Ю.В., Кудрявцев А.Н., Кулаев С.П., Тарасенков М.В., Троицкий В.О., Федосов А.В. Бистатическая оптико-электронная связь в УФ-диапазоне длин волн. Полевые эксперименты в 2016 г. // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 02. С. 111-114.
    4. Белов В.В., Абрамочкин В.Н., Гриднев Ю.В., Кудрявцев А.Н., Тарасенков М.В. , Федосов А.В. Оптико-электронные бистатические коммуникационные системы. Полевые эксперименты на искусственном и естественном водоемах // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 01. С. 82-87.
    5. Тарасенков М.В., Белов В.В., Познахарев Е.С. Моделирование процесса передачи информации по атмосферным каналам распространения рассеянного лазерного излучения // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 05. С. 371–376.
    6. Belov V.V. Optical communication on scattered laser radiation // Proceedings of SPIE. 2017. V. 10466.CID:10466 0H. [10466-24].
    7. Tarasenkov M.V., Belov V.V., Poznakharev E.S. Statistical simulation of information transfer through non-line-of-sight atmospheric optical communication channels // Proceedings of SPIE. 2017. V. 10466.CID:10466 18. [10466-72].
  • Исследована временная изменчивость микроструктурных параметров приземного аэрозоля, полученных из решения обратной задачи для регулярных измерений спектрального коэффициента аэрозольного ослабления на протяжении длительного периода экспериментальных работ.
    Публикации:
    1. Веретенников В.В. Восстановление микроструктурных параметров грубодисперсного аэрозоля с использованием их регрессионных связей со спектральным ослаблением света в ИК-диапазоне // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 08. С. 696–704.
    2. Веретенников В.В. Межгодовая изменчивость микроструктурных параметров аэрозоля по данным солнечной фотометрии в Томске // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т.30.. №8. С. 705–715.
    3. V.V. Veretennikov and S.S. Men’shchikova. Modified Algorithm for Reconstructing the Aerosol Microstructure from Measurements of Spectral Light Extinction on the Basis of the Hybrid Model // Atmospheric and Oceanic Optics, 2016, Vol. 29, No. 1, pp. 27–32.
    4. V.V. Veretennikov and S.S. Men’shchikova. Reconstruction of the Aerosol Microstructure from Measurements of Light Extinction in the Atmosphere under Restriction of the Spectral Range // Atmospheric and Oceanic Optics, 2016, Vol. 29, No. 1, pp. 18–26
    5. Веретенников В.В. Оценка параметров микроструктуры грубодисперсного аэрозоля на основе их статистических связей со спектральными измерениями аэрозольной оптической толщины // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: Сборник докладов XXII Международного симпозиума. [Электронный ресурс – 1 CD-ROM]. ISBN 978-5-94458-159-4. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН. 2016. C. С312-С315.
    6. Веретенников В.В. Построение и анализ многолетних рядов микроструктурных параметров аэрозоля по данным солнечной фотометрии в Томске // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: Сборник докладов XXII Международного симпозиума. [Электронный ресурс – 1 CD-ROM]. ISBN 978-5-94458-159-4. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН. 2016. C. С86-С89.
  • Продолжены обоснование и апробация нового метода восстановления пространственного распределения коэффициентов отражения при обработке спутниковых изображений земной поверхности в видимом диапазоне длин волн. Исследовано влияние стохастичности облачности и поляризации на погрешность атмосферной коррекции спутниковых изображений.
    Публикации:
    1. Belov V.V., Blaunshtein N., Kopeika N., Matvienko G.G., Nosov V.V., Sukhanov A.Ya., Tarasenkov M.V., Zemlyanov A.A. «Optical waves and laser beams in the irregular atmosphere», by ed. N. Blaunshtein and N. Kopeika. [Chapter 3, Nosov V.V. Atmospheric Turbulence in the Anisotropic Boundary Layer, P. 67–180. doi.org/10.1201/9780203732960-4]. Boca Raton, London, New York: Taylor & Francis Group, CRC Press, USA. 2017. 334 p.
    2. Энгель М.В., Белов В.В. Интегрированная информационная система тематической обработки данных дистанционного зондирования Земли на основе автоматной модели // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 09. С. 785–790.
    3. Engel M.V., Belov V.V., Tarasenkov M.V., Gridnev Yu.V. Development of IT integration tools for problems of thematic processing of Earth remote sensing data // Proceedings of SPIE. 2016. V. 10035. CID: 1003 22. [10035–189].
    4. Энгель М.В., Белов В.В., Тарасенков М.В., Гриднев Ю.В. Развитие средств интеграции информационного и программного обеспечения для задач тематической обработки данных дистанционного зондирования земли // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: Сборник докладов XXII Международного симпозиума. [Электронный ресурс – 1 CD-ROM]. ISBN 978-5-94458-159-4. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН. 2016. C. B57-B61.
    5. Zimovaya A.V. , Tarasenkov M.V.,  Belov V.V. Allownce for polarization in passive space sensing of reflective properties of the Earth’S surface // Atmospheric and Oceanic Optics. 2016. Vol. 29. No. 2. P. 171–174.
    6. Zimovaya A.V., Tarasenkov M.V., Belov V.V. Estimate of the effect of polarization account on the reflection coefficient of the earth’s surface for atmospheric correction of satellite data // Proceedings of SPIE. 2016. V. 10035. CID: 1003 21. [10035–181].
    7. Tarasenkov M.V., Belov V.V. Influence of errors in assignment of the optical atmospheric parameters on results of reconstruction of the Earth’s surface reflection coefficients from satellite measurements in the visible and near-IR ranges // Proceedings of SPIE. 2016. V. 10035. CID: 1003 37. [10035–38].
    8. Тарасенков М.В., Кирнос И.В., Белов В.В. Наблюдение земной поверхности из космоса через просвет в облачном поле // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 09. С. 767–771.
    9. Zimovaya A.V. , Tarasenkov M.V.,  Belov V.V. Allownce for polarization in passive space sensing of reflective properties of the Earth’S surface // Atmospheric and Oceanic Optics. 2016. Vol. 29. No. 2. P. 171–174.
    10. Zimovaya A.V., Tarasenkov M.V., Belov V.V. Estimate of the effect of polarization account on the reflection coefficient of the earth’s surface for atmospheric correction of satellite data // Proceedings of SPIE. 2016. V. 10035. CID: 1003 21. [10035–181].
    11. Тарасенков М.В., Кирнос И.В., Белов В.В. Наблюдение земной поверхности из космоса через просвет в облачном поле // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 09. С. 767–771.
  • Продолжены теоретические исследования методом Монте-Карло турбулентного ослабления звука в атмосфере с учетом многократного рассеяния и на этой основе разработка методов акустического зондирования статистических характеристик скорости ветра и атмосферной турбулентности.
    Публикации:
    1. Симахин В.А., Черепанов О.С., Шаманаева Л.Г. Робастные непараметрические оценки пространственно-временной динамики скорости ветра по данным акустического зондирования // Известия ВУЗов. Физика. 2015. Т.58. №12. С.176-181.
    2. Симахин В.А., Черепанов О.С. Шаманаева Л.Г. Адаптивные оценки параметров сдвига и масштаба // Известия вузов. Физика. 2017. Т.60, №7. С. 26–32.
    3. Шаманаева Л.Г., Красненко Н.П., Капегешева О.Ф. Суточная динамика среднеквадратичных отклонений трех компонентов скорости ветра в пограничном слое атмосферы // Известия ВУЗов. Физика. 2017. Т. 60. №12. С. 156–160.
    4. Belov V.V., Burkatovskaya Yu.B., Krasnenko N.P., Shamanaeva L.G. Statistical estimates of time distribution of the monostatic sodar signal intensity, Proceedings of SPIE. 2016. V.10035. CID: 1003 20.
    5. Belov V.V., Zimovaya A.V., Kirnos I.V., Tarasenkov M.V., Shamanaeva L.G. Solving applied atmospheric optics and acoustics problems by the Monte Carlo method // Proceedings of SPIE. 2016. V.10035. CID: 1003 0R. [10035–107].

Сотрудники

  1. Белов Владимир Васильевич, гнс, д.ф.-м.н., тел: (3822) 492-237, E-mail: belov@iao.ru
  2. Веретенников Виктор Васильевич, гнс, д.ф.-м.н., тел: (3822) 492-821, E-mail: vvv@iao.ru
  3. Гриднев Юрий Владимирович, нс, E-mail: yuri@iao.ru
  4. Зимовая Анна Викторовна, мнс, E-mail: avk@iao.ru
  5. Кабанова Нина Васильевна, ведущий программист, тел: (3822) 491-081, E-mail: vasilina@iao.ru
  6. Меньщикова Светлана Сергеевна, нс, тел: (3822) 492-821, E-mail: mss@iao.ru
  7. Познахарев Егор Сергеевич, инженер
  8. Протасова Валентина Петровна, инженер, тел: (3822) 491-081, E-mail: pvp@iao.ru
  9. Тарасенков Михаил Викторович, снс, к.ф.-м.н., тел: (3822) 491-081, E-mail: tmv@iao.ru
  10. Федосов Андрей Васильевич, техник
  11. Шаманаева Людмила Григорьевна, снс, к.ф.-м.н., E-mail: sima@iao.ru
  12. Энгель Марина Владимировна, нс, к.т.н., тел: (3822) 491-081, E-mail: angel@iao.ru