Модель оперативного обнаружения и компенсации преднамеренных внешних воздействий в светодиодном канале связи малой бортовой радиолокационной станции

Авторы

Кузьменко В. П., Ненашев В. А.^*, Солёный С. В.

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, ул. Большая Морская, 67, Санкт-Петербург, 190000, Россия

*e-mail: nenashev.va@yandex.ru

Аннотация

В работе рассматривается технология оперативного обнаружения и компенсации преднамеренных воздействий на оптический канал связи, построенный по принципу передачи сигналов по видимому свету с использованием светодиодного излучателя для мультиканальной малогабаритной бортовой радиолокационной станции. Предложена модель пакетного протокола передачи данных, в котором преамбула и контрольная последовательность пакетов используются для синхронизации и оценки фоновой световой засветки и внешних преднамеренных атак. В модели применено Пуассоновское распределение, позволяющее учитывать четыре класса внешних воздействий на оптический канал: устойчивая засветка приёмника сигналов, кратковременные импульсные световые вспышки, воспроизведение ранее зарегистрированного сигнала (replay) и имитация легитимного начала пакета (ложная преамбула). Имитационное моделирование при характерных параметрах геометрии канала и фоновой засветки демонстрирует надёжное раннее обнаружение (истинно-положительные ≈ 0,85 при ложных тревогах ≈ 0,12) и сохранение доли доставленной полезной информации.

Ключевые слова:

бортовой светодиодный излучатель, связь по видимому свету, компенсация преднамеренных воздействий, передача информации по видимому свету

Список источников

1. Xiao Zhang, Griffin Klevering, Xinyu Lei, Yiwen Hu, Li Xiao, and Guan-Hua Tu. 2023. The Security in Optical Wireless Communication: A Survey. ACM Comput. Surv. 55, 14s, Article 329 (December 2023), 36 pages. https://doi.org/10.1145/3594718
2. Örnek, C.; Kartal, M. Securing the Future: A Resourceful Jamming Detection Method Utilizing the EVM Metric for Next-Generation Communication Systems. Electronics 2023, 12, 4948. https://doi.org/10.3390/electronics12244948
3. Солёный С. В., Ненашев В. А., Кузьменко В. П. Авиационный контроль земной поверхности на основе формирования видеокадров и методов группового техниче¬ского зрения: монография  – СПб.: ГУАП, 2025. – 186 с. ISBN 978-5-8088-2062-3
4. Гончаренко Я. В. Осуществление навигации беспилотных воздушных судов в зоне действия наземных радиотехнических систем // Труды МАИ. 2025. № 142.
5. Горбунов С. А., Ненашев В. А., Мажитов М. В., Хадур А. А. Алгоритм оценивания координат состояния вертолёта в бортовой радиолокационной станции // Труды МАИ. 2022. № 127. 
6.  Weng, H.; Wang, W.; Chen, Z.; Zhu, B.; Li, F. A Review of Indoor Optical Wireless Communication. Photonics 2024, 11, 722. https://doi.org/10.3390/photonics11080722
7. Nasution, M.R.A.; Herfandi, H.; Sitanggang, O.S.; Nguyen, H.; Jang, Y.M. Proximity-Based Optical Camera Communication with Multiple Transmitters Using Deep Learning. Sensors 2024, 24, 702. https://doi.org/10.3390/s24020702
8. Ахмедов Э. М. Вопросы оптимизации расположения центра приема и управления разведывательными БПЛА с учетом отражений сигнала от городских застроек // Труды МАИ. 2025. № 142.
9. Глушков А. Н., Коратаев П. Д., Частухин К. Р., Толстых М. Ю. Способ демодуляции биортогональных сигналов с двоичной фазовой манипуляцией // Труды МАИ. 2025. № 142.
10. Ананьев А. В., Печкарев В. А. Алгоритм оценки коэффициентов признаков потерь при рисках передачи информации в воздушных сетях связи // Труды МАИ. 2025. № 141.
11. Саута О. И., Чембарисова Р. И., Рыжов К. Ю., Ненашев С. А., Ненашев В. А., Лагошина К. В., Григоров М. Ю., Кузьменко В. П. Анализ автокорреляционных характеристик модифицированных последовательностей на основе кодов Баркера: свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2025618102. Зарег. 11.04.2025. Заявка № 2025616862 от 01.04.2025. Доступ: открытый.
12. Yiting Yang, Jing He, and Biao Zhou, "Effective interference mitigation scheme for multi-LED-based mobile optical camera communication," Appl. Opt. 60, 10928-10934 (2021).
13. Тепликова В. И., Сенцов А. А., Ненашев В. А., Поляков В. Б. Анализ диаграммы направленности плоской многоэлементной активной фазированной антенной решётки // Труды МАИ. 2022. № 125. 
14. Palacios Játiva, P.; Román Cañizares, M.; Azurdia-Meza, C.A.; Zabala-Blanco, D.; Dehghan Firoozabadi, A.; Seguel, F.; Montejo-Sánchez, S.; Soto, I. Interference Mitigation for Visible Light Communications in Underground Mines Using Angle Diversity Receivers. Sensors 2020, 20, 367. https://doi.org/10.3390/s20020367
15. Zicai Cao, Mengfan Cheng, Qi Yang, Ming Tang, Deming Liu, and Lei Deng, "Experimental investigation of environmental interference mitigation and blocked LEDs using a memory-artificial neural network in 3D indoor visible light positioning systems," Opt. Express 29, 33937-33953 (2021)
16. Bera, K.; Karmakar, N. Interference Mitigation in VLC Systems using a Variable Focus Liquid Lens. Photonics 2024, 11, 506. https://doi.org/10.3390/photonics11060506
17. Junbin Fang, Junxing Pan, Xia Huang, Jiajun Lin, and Canjian Jiang, "Integrated physical-layer secure visible light communication and positioning system based on polar codes," Opt. Express 31, 41756-41772 (2023).
18. Chauhan I, Paul P, Bhatnagar MR, Nebhen J. Performance of optical space shift keying under jamming. Appl Opt. 2021 Mar 1;60(7):1856-1863. doi: 10.1364/AO.414456. PMID: 33690274.
19. Chen J., Shu T. VL-Watchdog: Visible Light Spoofing Detection With Redundant Orthogonal Coding // IEEE Internet of Things Journal. 2022. Vol. 9, No. 12. P. 9858–9871. DOI: 10.1109/JIOT.2022.3155600.
20. Chauhan, I.; Bhatnagar, M.R. Performance of Transmit Aperture Selection to Mitigate Jamming. Appl. Sci. 2022, 12, 2228. https://doi.org/10.3390/app12042228.

Скачать статью