Тема моей работы называется «применение расширяющих последовательностей в открытом оптическом канале связи». Цель работы – рассмотрение возможности и актуальности практического применения сложных сигналов в области тактических симуляторов огневого контакта.

В первой части рассмотрим основные понятия, относящиеся к работе, обоснуем ее актуальность и перечислим основные проблемы, подлежащие решению.

Основные понятия.

Открытой оптической системой называется вид оптической связи, использующий электромагнитные волны оптического диапазона (как правило, инфракрасные), передаваемые через атмосферу. В английском языке термин также включает в себя передачу через вакуум или космическое пространство. Обозначается как FSO (сокр. от анг. free-space optics — оптика свободного пространства, также  WO -wireless optics,  — беспроводная оптика), в русскоязычной литературе  АОЛС  (атмосферная оптическая линия связи) 

Преимущества подобных систем:

- Простота и относительная дешевизна решений

- Дешевизна создания канала в отличие от прокладки кабельных линий

- Быстрота развертывания

- Конфиденциальность (поскольку передача сигнала происходит по узкофокусированному лучу, перехватить его практически невозможно, что обеспечивает высокую безопасность каналов связи) и высокая скорость передачи информации

- Отсутствие необходимости лицензирования

Недостатки :

- Зависимость от погодных условий (непредсказуемость среды передачи)

- Зависимость от тепловых, ветровых и механических нагрузок, влияющих на взаимное расположение приемника и передатчика.

 

Различают следующие виды таких систем:

- Системы прямой видимости. Передача осуществляется по узкому направленному лучу от передатчика к приемнику. Преимущество – дальность связи, недостаток – связь возможна только в прямой видимости меж передатчиком и приемником

- Системы рассеянного излучения, работающие на отраженных сигналах. Препятствия не столь существенны, но связь осуществляется в пределах одного помещения.

А также их комбинации.

Как правило, такие системы используют инфракрасный спектр. По виду излучающего элемента системы принято делить еще на две основные группы:

- Системы с использованием полупроводниковых ИК-диодов с излучением с поверхности. Отличаются продолжительностью работы, дешевизной и практически круглой формой сечения луча.

- Системы с использованием  лазерных ИК-диодов с излучением с торца перехода. Обладают гораздо лучшей когерентностью излучения и мощностью, однако форма сечения луча – эллиптическая, что приводит к необходимости корректировать ее либо сложными оптическими системами с призматическими линзами, что в совокупности с большей сложностью изготовления делает их намного более дорогостоящими, либо грубым ограничением апертуры с потерей части мощности. Кроме того, время наработки на отказ гораздо меньше.

Рассмотрение актуальности темы.

Первые системы имитации огневого контакта без использования физического снаряда появились в конце семидесятых. Изначально коммерчески- развлекательная, эта идея была быстро взята вооруженными силами США как комплексно-тренировочная система , обеспечивающая реалистическую имитацию боевых действий для солдат, принимающих участие в учениях, на уровнях от взвода до бригады. Основной комплект устройств (т.н. Basic MILES) разработан и принят на вооружение в начале 80-х годов, в 1993 был заменен на MILES 2000 с целью замены более современным оборудованием. В настоящий момент контракт на производство этой системы выполняется корпорацией Cubic Defense System.

 Подтверждено, что данная система позволяет в значительной мере поднять уровень подготовки военнослужащих, повышая таким образом общий уровень эффективности вооруженных сил, кроме того, можно сделать вывод, что применение подобной системы полностью оправдывает себя, если через десять лет существования ее не только не убрали, но и занялись переводом на новую аппаратную часть.

Постановка проблем.

В вышеупомянутых системах используются лазерные диоды, что обеспечивает им необходимые характеристики по дальности и помехозащищенности, но, как было сказано выше, и большую дороговизну. Отсюда, кстати, и пошло распространенное название подобных систем  -  «LaserTag». Еще одним важным аспектом является то, что излучение этих систем на дистанции менее 30-40 метров опасно для зрения, поэтому в стандартном комплекте снаряжения обязательно присутствуют защитные очки.

Для любительских и коммерческих систем используются полупроводниковые диоды, обладающие меньшей опасностью для глаз и большей доступностью в плане цены. Однако за это приходится платить следующими типовыми проблемами:

- Меньшая дистанция условного поражения

- Зависимость дальности работы от уровня освещенности (ясно-пасмурно, в пасмурную погоду или сумерки дальность выше)

- Более выраженное многолучевое распространение излучения при работе в помещениях, откуда исходит большая вероятность условного поражения не целясь, просто засветив датчики через дверной проем или окно отраженным излучением. Реальная боевая ситуация допускает возможность рикошета, но в симуляторах эта вероятность слишком велика, поэтому ее нужно снизить.

Кроме того, следствием применения протокола MilesTag2, открытого для некоммерческого использования и в силу этого распространенного, являются еще две проблемы:

- Коллизии при приеме сигнала от нескольких излучателей.

- Заведомо разная мощность и длительность пакетов, которая в зависимости от присвоенного излучателю номера может отличаться в полтора раза.

- Ложные срабатывания при выходе из тени на освещенное место. Дело в том, что, как правило, при попадании в игрока его оружие блокируется на некоторое время. Это сделано для нивелирования явного преимущества некоторых видов вооружения перед другими, иными словами, «ты ранен, беги, спрячься и приди в себя». При ложном срабатывании оружие атакующего блокируется в неподходящий момент из-за засветки, которую управляющий блок интерпретирует как заголовок.

 

Стоит упомянуть отечественного производителя подобных систем «Полигон», работающего на собственном закрытом протоколе и позиционирующего себя как лидера на отечественном рынке. Однако заявленная дальность недалека даже от любительских конструкций, работающих на MilesTag2, а минимум представленной компанией информации об остальных параметрах позволяет предположить, что вышеперечисленные проблемы в разработанных «Полигоном» системах, как и в других, использующих полупроводниковые диоды в качестве излучающих, по прежнему не разрешены в достаточной мере.