Лаборатория распространения оптических сигналов

Руководитель - 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 2018 году

  1. Установлено, что при низкой метеорологической дальности видимости (SM=1 км) и при коэффициентах отражения rsurf ≈ 1 среднее влияние неламбертовости наблюдаемой через атмосферу поверхности на спутниковые измерения ее яркостей составляет порядка 1.5% (что сравнимо с погрешностью расчетов методом Монте-Карло). Таким образом, впервые показано, что процесс многократного отражения поверхностью можно моделировать в ламбертовском приближении при любых из рассмотренных оптических условиях ее пассивного зондирования.
    Результаты этих и предыдущих исследований нашли практическое применение при выполнении заказа АО «Российские космические системы».
  2. Исследована внутрисезонная изменчивость параметров микроструктуры приземного аэрозоля, восстановленных при решении обратной задачи для регулярных спектральных измерений коэффициентов аэрозольного ослабления на протяжении летнего периода в районе размещения измерительной аппаратуры. С использованием статистического анализа впервые установлено, что с доверительной вероятностью 0,95 значимо различаются среднемесячные значения геометрических сечений и объемных концентраций частиц грубодисперсной фракции.
  3. Впервые экспериментально доказано, что в городских условиях загоризонтная оптическая связь на рассеянном лазерном излучении возможна круглосуточно. Качество канала загоризонтной оптической связи в УФ диапазоне зависит от оптического состояния атмосферы и, в частности, от пространственного распределения интенсивности снегопада в зимний, весенний и осенний периоды. Результаты экспериментальных исследований позволяют предполагать, что предельная дальность действия этих коммуникационных систем в УФ диапазоне длин волн может составлять десятки километров.

Публикации ЛРОС в 2018 году

  1. Belov V.V., Blaunshtein N., Kopeika N., Matvienko G.G., Nosov V.V., Sukhanov A.Ya., Tarasenkov M.V., Zemlyanov A.A. Monograph «Optical waves and laser beams in the irregular atmosphere» // Editors N. Blaunshtein and N. Kopeika. Boca Raton, London, New York: Taylor & Francis Group, CRC Press, USA. 2018. 334 p.
  2. Антохина О.Ю., Антохин П.Н., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Белов В.В., Гриднев Ю.В., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Ло К., Неделэк Ф., Париж Ж.-Д., Рассказчикова Т.М., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Сравнение распределения газовых примесей воздуха измеренных дистанционными и контактными средствами над Российским сектором Арктики // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т.31. №7. С.542-550.
  3. Белов В.В., Буркатовская Ю.Б., Красненко Н.П., Раков А.С., Раков Д.С., Шаманаева Л.Г. Экспериментальные и теоретические исследования приземного распространения акустического излучения в атмосфере // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т.31, №5. С. 372–377.
  4. Белов В.В., Гриднев Ю.В., Капустин В.В., Козлов В.С., Кудрявцев А.Н., Курячий М.И., Мовчан А.К., Рахимов Р.Ф., Панченко М.В., Шмаргунов В.П. Экспериментальная оценка частотно-контрастных характеристик активно-импульсных телевизионных систем видения в условиях повышенной мутности аэрозольных сред // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т.31, №9. С. 771–775.
  5. Белов В.В., Гриднев Ю.В., Кудрявцев А.Н., Тарасенков М.В., Федосов А.В. Оптико-электронная связь в УФ-диапазоне длин волн на рассеянном лазерном излучении // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т.31, №7. С. 559–562.
  6. Веретенников В.В., Меньщикова С.С., Ужегов В.Н. Изменчивость параметров микроструктуры приземного аэрозоля в летний сезон по результатам обращения измерений спектрального ослабления света на горизонтальной трассе в Томске. Часть 1. Геометрическое сечение субмикронных и грубодисперсных частиц // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31, № 11. С. 857–866.
  7. Веретенников В.В., Меньщикова С.С., Ужегов В.Н. Изменчивость параметров микроструктуры приземного аэрозоля в летний сезон по результатам обращения измерений спектрального ослабления света на горизонтальной трассе в Томске. Часть 2. Объемная концентрация и средний радиус частиц // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т.31, №11. С. 867–875.
  8. Белов В.В. Оптическая связь на рассеянном или отраженном лазерном излучении // Светотехника. 2018. №6. С. 6-12.
  9. Тарасенков М.В., Познахарев Е.С., Белов В.В. Статистические оценки передаточных характеристик, предельных дальностей и скоростей передачи информации по импульсным атмосферным бистатическим оптическим каналам связи // Светотехника. 2018. №4. С. 37–42.
  10. Шаманаева Л.Г., Потекаев А.И., Красненко Н.П., Капегешева О.Ф. Динамика кинетической энергии в пограничном слое атмосферы по результатам минисодарных измерений // Известия ВУЗов. Физика, Т.61, № 12. С.126-130.
  11. Красненко Н.П., Шаманаева Л.Г. Cодарные исследования пространственно-временной динамики нижнего слоя атмосферы // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2018. Вып. 662. С. 146-151.
  12. Belov V.V., Burkatovskaya Y.B., Krasnenko N.P., Rakov A.S., Rakov D.S., Shamanaeva L.G. Experimental and Theoretical Investigations of the Near-Ground Propagation of Acoustic Radiation in the Atmosphere // Atmospheric and Oceanic Optics. 2018. Vol.31, No.5. pp. 471-478.
  13. Zimovaya A. V., Tarasenkov M. V., Belov, V. V. Radiation Polarization Effect on the Retrieval of the Earth's Surface Reflection Coefficient from Satellite Data in the Visible Wavelength Range // Atmospheric and Oceanic Optics. 2018. V.31. № 2. P. 131-136.
  14. Shamanaeva L.G., Krasnenko N.P., Kapegesheva O.F. Diurnal Dynamics of Standard Deviations of Three Wind Velocity Components in the Atmospheric Boundary Layer // Russian Physics Journal. 2018. Vol.60, No.12. P. 2225–2229.
  15. Belov V.V., Gridnev Yu.V., Kudryavtsev A.N., Tarasenkov M.V., Fedosov A.V. Optoelectronic bistatic communication in the UV wavelength range // Proceedings of SPIE. 2018. Vol.10833. CID: 10833 11 [10833-47].
  16. Burkatovskaya Yu.B., Belov V.V., Krasnenko N.P., Shamanaeva L.G. Influence of the direction of sound propagation along vertical atmospheric paths on the acoustic signal characteristics // Proceedings of SPIE. 2018. Vol.10833. CID: 10833 3X [10833-82].
  17. Engel M.V., Tarasenkov M.V. Determination of the set of optical-meteorological parameters from satellite data in algorithms of atmospheric correction // Proceedings of SPIE. 2018. Vol.10833. CID: 10833 5P [10833-276].
  18. Krasnenko N.P., Shamanaeva L.G., Kapegesheva O.F. Dynamics of turbulence kinetic energy from minisodar measurements // Proceedings of SPIE. 2018. Vol.10833. CID: 10833 3Y [10833-84].
  19. Nevzorov A.A., Gridnev. Yu.V., Dolgii S.I., Nevzorov A.V., Romanovskii O.A., Kharchenko O.V. Comparison of lidar and satellite measurements of vertical ozone distribution in the upper troposphere – stratosphere according to data for 2017 // Proc. SPIE. 2018. Vol. 10833. CID: 10833 82 [10833-225].
  20. Simakhin V.A., Shamanaeva L.G. Robust nonparametric estimations of the wind velocity functionals from minisodar measurements // Proceedings of SPIE. 2018. Vol.10833. CID: 10833 45 [10833-99].
  21. Simakhin V.A., Shamanaeva L.G., Vasil’ev N.V. Adaptive robust nonparametric estimations of the first four moments of wind velocity components from minisodar measurements // Proceedings of SPIE. 2018. Vol.10833. CID: 10833 4L [10833-155].
  22. Tarasenkov M.V., Belov V.V., Engel M.V. Algorithm for reconstruction of the Earth surface reflectance from Modis satellite measurements in a turbid atmosphere// Proceedings of SPIE. 2018. Vol.10833. CID: 10833 16 [10833-58].
  23. Tarasenkov M.V., Poznakharev E.S., Belov V.V. Statistical estimates of the transfer characteristics, limiting ranges, and information transfer rate by atmospheric optical non- line-of-sight communication channels // Proceedings of SPIE. 2018. Vol.10833. CID: 10833 1B [10833-100].
  24. Veretennikov V.V., Menshchikova S.S., Uzhegov V.N. Retrieval of microstructure of the near-surface aerosol in the summer period from measurement of horizontal transmittance of the atmosphere in Tomsk // Proceedings of SPIE. 2018. V. 10833. CID: 10833 5Y [10833-301].
  25. Zimovaya A.V., Tarasenkov M.V., Belov V.V. Testing of the algorithm for correction of satellite images of the Earth’s surface in the visible and near IR ranges with allowance for polarization // Proceedings of SPIE. 2018. Vol.10833. CID: 10833 2H [10833-284].
  26. Belan B.D., Balin Yu.S., Banakh V.A., Belov V.V., Kozlov V.S., Nevzorov A.V., Odintsov S.L., Panchenko M.V., Romanovskii O.A. Development of Remote and Contact Techniques for Monitoring the Atmospheric Composition, Structure, and Dynamics // Proceedings of the Scientific-Practical Conference “Research and Development - 2016”. Springer Nature, 2018. p.679-691.
  27. Belov V.V., Burkatovskaya Yu.B., Krasnenko N.P., Shamanaeva L.G. Application of the monte-carlo method for solving problem of acoustic radiation propagation along vertical paths in the atmosphere // Physics & Astronomy International Journal. 2018. V. 2, №2. Р. 68-73.

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. Казаков Денис Иванович, ведущий электроник
  7. Меньщикова Светлана Сергеевна, нс, тел: (3822) 492-821, E-mail: mss@iao.ru
  8. Протасов Константин Константинович, мнс, тел: (3822) 491-081
  9. Протасова Валентина Петровна, инженер, тел: (3822) 491-081, E-mail: pvp@iao.ru
  10. Тарасенков Михаил Викторович, снс, к.ф.-м.н., тел: (3822) 491-081, E-mail: tmv@iao.ru
  11. Ульянов Виктор Николаевич, ведущий инженер
  12. Федосов Андрей Васильевич, техник
  13. Шаманаева Людмила Григорьевна, снс, к.ф.-м.н., E-mail: sima@iao.ru
  14. Энгель Марина Владимировна, нс, к.т.н., тел: (3822) 491-081, E-mail: angel@iao.ru