sapiСистемный анализ и прикладная информатика«System analysis and applied information science»2309-49232414-0481Belarusian National Technical University10.21122/2309-4923-2018-1-27-36sapi-200Research ArticleУправление техническими объектамиManagement of technical objectsВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СВЕТОВЫХ ЛУЧЕЙ ВИДИМОГО ДИАПАЗОНА В СИСТЕМАХ СКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИCAPABILITIES OF APPLYING VISIBLE LIGHT RAYS IN THE SYSTEMS OF HIDDEN INFORMATION TRANSMITTINGПисларИ. B.PyslarI. V.БраиловскийВ. В.BrailovskyV. V.

Brailovsky Vladimir- PhD (physics-mathematics), lector at the department of Radio Engineering and Information Security 

РождественскаяМ. Г.RozhdestvenskaM. G.

Рождественская Маргарита Григорьевна – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры радиотехники и информационной безопасности

Rozhdestvenska Magharyta - PhD (physics-mathematics), lector at the department of Radio Engineering and Information Security

ИванчукМ. М.IvanchukM. M.

Ivanchuk Mihailo - PhD (engineering), assistant of the department Radio Engineering and Information Security

Черновицкий национальный университет имени Юрия ФедьковичаУкраинаYuriy Fedkovych Chernivtsi National UniversityUkraine201812062018012736Copyright © Пислар И.B., Браиловский В.В., Рождественская М.Г., Иванчук М.М., 20182018Пислар И.B., Браиловский В.В., Рождественская М.Г., Иванчук М.М.Pyslar I.V., Brailovsky V.V., Rozhdestvenska M.G., Ivanchuk M.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sapi.bntu.by/jour/article/view/200

В работе рассмотрены основные аспекты использования световых импульсов видимого диапазона для скрытой передачи информации. Исследовано восприятие человеческим зрением световых импульсов видимого диапазона различной мощности и частоты следования. Установлено, что источник импульсного света становится невидимым при определенном соотношении мощности излучаемого светового потока и уровня освещенности окружающих его предметов (фонового освещения (ФО)). Например, при фоновом освещении Е = 400 лк световые импульсы, следующие с частотой 50 Гц, невидимы при их мощности меньше 0,12 Вт. Приведена экспериментальная частотная зависимость мощности световых импульсов, не видимых для человеческого зрения при заданном уровне ФО.

С целью устранения влияния отвлекающих или маскирующих факторов (например, пульсаций ФО) в качестве оптимального источника засветки выбраны светодиодные матрицы при их питании от стабилизированного регулируемого источника постоянного тока. На основе экспериментальных данных о токовой и температурной зависимостях мощности светового потока и спектров излучения светодиодных матриц предложена методика задания уровня фонового излучения путем изменения величины тока светодиода. Получено аппроксимирующее уравнение зависимости величины светового потока от тока светодиода при условии термостатирования светодиода. Эффект саморегулирования температуры нагревателя с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) позволил вполне удовлетворительно решить вопрос стабилизации температуры светодиодного источника ФО. В случае нагревателя термостата, изготовленного из материала с положительным ТКС = 48%·К-1, изменение температуры светодиодной матрицы было практически в 7 раз меньше, чем без термостата.

Для проведения исследований в широком частотном интервале следования световых импульсов разработан и изготовлен генератор импульсов на микроконтроллере PIC18F2550 который обеспечивает возможность формирования импульсов частотой от 10–3 до 103 Гц длительностью от 10–7 до 1с.

Security In the paper some aspects of visible light pulses using for hidden information transmitting are considered. We have investigated perception of the human vision to visual light pulses which have different power and frequency. It is established that pulsed light source becomes invisible at certain ratio of radiating light stream and ambient light level (background lighting (BL)). For example, in the case of background lighting E = 400 lx light pulses following with frequency 50 Hz are invisible when their power is less than 0.12 W. In the paper we represented experimental frequency dependence of the power of light pulses which are invisible for human eye at BL preset level.

To eliminate the influence of distracting and masking factors (for example, BL pulsations) we offer to choose LED matrixes powered by stabilized adjustable DC power supply unit as an optimal BL source. Based on experimental data about current and temperature dependences of light stream power and LED matrix radiation spectra we developed a method of assignment of BL level by changing LED current. Approximating equation for dependence of light stream quantity versus LED current in the case of thermostatting is obtained. Temperature self-regulation effect of the heater, which has positive temperature coefficient of resistance, can satisfactorily solve the problem of temperature stabilization of LED background lighting source. In the case of thermostat heater made from material with positive temperature coefficient of resistance 0.48 K-1 the change of LED matrix temperature was 7 times less than without thermostat.

To provide research in wide frequency and duration ranges of pulse sequences (10–3–103 Hz and 10–7–1 s) a pulse generator was developed and made using microcontroller PIC18F2550.

light pulsehidden transmitting of informationbackground lightingLED matrixReferencesMartin L. P. Microwave frequency electromagnetic fields (EMFs) produce widespread neuropsychiatric effects including depression / L. Pall Martin. // Journal of Chemical Neuroanatomy. – 2016. – № 75. – P. 43–51.Martin L. P. Microwave frequency electromagnetic fields (EMFs) produce widespread neuropsychiatric effects including depression / L. Pall Martin. // Journal of Chemical Neuroanatomy. – 2016. – № 75, – р. 43–51.Вакарев М. Новая технология беспроводного Интернета Li-Fi / М. Вакарев, О. С. Безнос // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 3, – с. 169.Vakarev M. New technology of wireless Internet Li-Fi / M. Vakarev, O. S. Beznosov // Modern science-intensive technologies. – 2014 – No. 3, – p. 169.Подлесный А. О. Li-fi – новая технология беспроводной передачи данных при помощи света / А. О. Подлесный, О. С. Полякова // Управление инновациями: теория, методология, практика. – 2013. – № 6, – с. 125–130.Podlesny A. O. Li-fi a new technology for wireless data transmission with light rays / A. O. Podlesny, O. S. Polyakova // Management of Innovations: Theory, Methodology, Practice. – 2013. – № 6, – p. 125–130.Mushreq A. An Extensive Comparison of the Next Generation of Wireless Communication Technology: Light-Fidelity (Li-Fi) Versus Wireless-Fidelity (Wi-Fi) / Mushreq Abdulhussain Shuriji. // GSTF Journal on Media & Communications (JMC) – December 2014. – Vol. 2 (1). – pp. 14–17.Mushreq A. An Extensive Comparison of the Next Generation of Wireless Communication Technology: Light-Fidelity (Li-Fi) Versus Wireless-Fidelity (Wi-Fi) / Mushreq Abdulhussain Shuriji. // GSTF Journal on Media & Communications (JMC) – December 2014. – Vol. 2, № 1, – pp. 14–17.Shubham C. Scope and Challenges in Light Fidelity(LiFi) Technology in Wireless Data Communication / Shubham Chatterjee, Shalabh Agarwal, Asoke Nath. // International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE). – June 2015. – Issue 6, Volume 2. – pp. 1–9.Shubham C. Scope and Challenges in Light Fidelity(LiFi) Technology in Wireless Data Communication / Shubham Chatterjee, Shalabh Agarwal, Asoke Nath. // International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE) ISSN: 2349–2163. – June 2015. – Issue 6, Vol. 2. – pp. 1–9.Suganya U. Li-fi (light fidelity) technology / U. Suganya, C. Subhalakshmipriya, // international journal of research in computer applications and robotics. – january 2015. – Vol. 3, № 1. – рр. 26–32.Suganya U. Li-fi (light fidelity) technology / U. Suganya, C. Subhalakshmipriya, // international journal of research in computer applications and robotics. – January 2015. – Vol. 3, № 1. – рр. 26–32.Cossu G. 3.4 Gbit/s visible optical wireless transmission based on RGB LED. / G. Cossu, A. M. Khalid, P. Choudhury, R. Corsini, and E. Ciaramella. // OPTICS EXPRESS. – 10 December 2012. – Vol. 20 (26). – рр. 501–506.Cossu G. 3.4 Gbit/s visible optical wireless transmission based on RGB LED. / G. Cossu, A. M. Khalid, P. Choudhury, R. Corsini, and E. Ciaramella. // OPTICS EXPRESS. – 10 December 2012. – Vol. 20, № 26, – рр. 501–506.Stavroulakis P. Chaos applications in telecommunications / P. Stavroulakis // CRC Press Professional. – 2005. – 440 p.Stavroulakis P. Chaos applications in telecommunications / P. Stavroulakis // CRC Press Professional. – 2005. – 440 p.Галюк С. Д. Тривалість перехідних процесів при встановленні синхронізації хаотичних систем в телекомунікаціях / С. Д. Галюк, Л. Ф. Політанський // Проблеми телекомунікацій. – 2014. – № 3(15). – с. 76–85.Haliuk S. D. Synchronization transient time in occurrence of chaotic systems in telecommunication / S. D. Haliuk, L. F. Politanskii // Problems of telecommunications. – 2014. – № 3(15), – pp. 76–85.Гресь О. В. Апаратна реалізація генератора хаотичних сигналів на основі дискретних відображень / О. В. Гресь, Г. М. Розорінов, М. М. Іванчук, Р. Л. Політанський, А. Д. Верига // Науково-технічний журнал «Зв’язок». – 2015. – № 3, – с. 31–35.Hres О. V. Hardware implementation chaotic signal generator based on discrete mappings / O. V. Hres, G. М. Rozorynov, M. M. Ivanchuk, R. L. Politanskyy, A. D. Veriga // Scientific and technical journal «Zvyazok» – 2015 – № 3, – c. 31–35.Браїловський В. В. Завадостійка інформаційна система на світлових променях / В. В. Браїловський, І. В. Пислар, М. Г. Рождественська // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2013. – Вип. 3 (44). – c. 157–160.Brailovsky V. V. Noise protected information system on visible light / V. V. Brailovsky, I. V. Pyslar, M. G. Rozhdestvenska // Measuring and Computing Devices in Technological Processes. – 2013. – Vol. 3 (44), – pp. 157–160.Браиловский В. В. Физиологические аспекты проектирования систем скрытой передачи информации на оптическом излучении видимого диапазона / В. В. Браиловский, М. Г. Рождественская, І. В. Пислар, О. В. Пошак // Технологии и конструирование в электронной аппаратуре. – Одесса, январь-февраль 2015. – Выпуск № 1, – с. 13–16.Brailovsky V. V. Physiologic aspects of designing of hidden information systems based on visible optical radiation /V.V. Brailovsky, M. G. Rozhdestvenska, I. V. Pyslar, O. V. Poshak // Technologies and Construction in Electronic Equipment. – Odessa, January-Ferbuary 2015. – Vol. 1, – pp. 13–16.Кикоин И. К. Таблицы физических величин / И. К. Кикоин – М.: Атмоиздат, 1976. – с. 99.Kikoin I. K. Tables of physical quantities / I. K. Kikoin – Moscow: Atmosezdat, 1976. – p. 99.Гончарова Ю. С. Спектральный метод бесконтактного измерения температуры кристаллов полупроводниковых источников света. / Ю. С. Гончарова, М. А. Романова, С. В. Смирнов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2015. – № 2 (36). – с. 38–40.Goncharova Yu. S. Spectral method of non-contact measurement of temperature at crystals of semiconductor light sources. / Yu. S. Goncharova, M. A. Romanova S. V. Smirnov // Reports of Tomsk State University Control Systems and Radio Electronics. – 2015. – № 2(36), – pр. 38–40.Смирнов С. В. Температурная зависимость спектров излучения светодиодов белого свечения на основе нитрида галлия и его твердых растворов / С. В. Смирнов, Е. В. Саврук, Ю. С. Гончарова. // Научный журнал «Доклады ТУСУРа» – 2011. – № 2 (24), – с. 55–58.Smirnov S. V. Specter temperature dependence of white light-emitting diodes based on gallium nitride and solid solutions. / S. V. Smirnov, E. V. Savruk, Yu. S. Goncharova // Scientifi journal «TUSUR’s Reports» – 2011. – № 2(24), – pр. 55–58.Шипунов М. В. Аналіз способу запуску автомобільних дизельних двигунів внутрішнього згорання в умовах низьких температур / М. В. Шипунов // Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво). – 2013. – № 1 (36), т. 2, – с. 156–164.Shipunov M. V. Analysis method of launching automobile diesel engines of internal combustion in the conditions of low temperatures / M. V. Shipunov // Collection of scientific works (branch mechanical engineering, construction). – 2013. – № 1(36), Vol. 2, – pp. 156–164.Дорощенков Г. Д. Системи телебачення та технічого зору / Г. Д. Дорощенков, В. П. Кожем`яко, С. В. Павлов – 2014. – Вінниця, ВНТУ. – 209 с.Doroshenkov G. D. Television systems and technical view / G. D. Doroshenkov, V. P. Kozhem`jako, S. V. Pavlov – 2014. – Vinnica, VNTU. – 209 p.Федюкина Г. В. Справочная книга по светотехнике / Г. В. Федюкина, Г. Н. Рохлин – 2006. – М.: Знак. – 972 с.Fedjukina G. V. Lighting equipment reference book / G. V. Fedjukina, G. N. Rohlin – 2006. – M.: Znak. – 972 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.