Разработка современных вооружений и военной техники требует все более активной интеграции науки и производства. Одним из ярких примеров такой интеграции является НТЦ ЭЛИНС – ведущее российское научно-производственное предприятие в сфере информационных технологий и вычислительной техники для систем управления современными комплексами вооружения. Разрабатывая и выпуская широкую номенклатуру продукции, предприятие демонстрирует высочайшие компетенции в самых разных научных областях.
Опыт локальных конфликтов последних лет показал, что малоразмерные БПЛА, в силу их дешевизны и возможности массового производства, составляют в настоящее время значительную часть средств воздушного нападения, причем ущерб, нанесенный в результате таких атак, весьма существенный и проводит к выходу из строя объектов критической инфраструктуры и дорогостоящей техники. Очевидно, что в таких случаях необходимо иметь эффективное средство защиты от такого вида вооружения, так как использование зенитных управляемых ракет для борьбы с малоразмерными целями, с тактической точки зрения, неприемлемо, экономически нецелесообразно, а в некоторых случаях и невозможно.
До недавнего времени развитие систем артиллерийского вооружения в нашей стране отошло на второй план. За рубежом же с начала 2000 гг. ведется разработка так называемых «умных» боеприпасов, имеющих возможность поражать цели даже при фактическом промахе – облаком осколков. Применение «умных» боеприпасов невозможно без создания интеллектуальной системы управления огнем артиллерийского комплекса.
НТЦ ЭЛИНС – организация, которая прошла многолетний путь по созданию научно-технического фундамента в области систем управления.
Свой многолетний путь НТЦ ЭЛИНС начинало с вычислительных средств систем управления.Фундаментом боевых систем управления являются вычислительные средства, способные работать в экстремальных условиях эксплуатации. Их разработкой НТЦ ЭЛИНС занимается с 90-х гг. XX века, что позволило накопить колоссальный опыт, осмыслить ключевые задачи и найти пути их решения.
В XXI веке требования к боевым ЭВМ непрерывно растут. Расширяются выполняемые функции, усложняются алгоритмы, сокращается время на принятие решений. При этом высокая динамика рынка микроэлектроники ограничивает возможность разработки, внедрения и поддержания длительного жизненного цикла крупных узлов вычислительных устройств.
Решение этой проблемы было найдено НТЦ ЭЛИНС в выделении функционально сложного вычислительного ядра и фиксации его габаритных характеристик и внешних связей вне зависимости от конструктивного исполнения изделия в целом. Был выделен функционально законченный узел, включающий в себя основные блоки – процессор, оперативная память, контроллеры и т.д. Узел оформлен в виде малогабаритного модуля и имеет набор стандартных внешних связей.
На основе этого узла возможно построение самых различных разрабатываемых аппаратных средств: встраиваемой и носимой аппаратуры, малогабаритных систем нестандартной формы и т.д. Вслед за унификацией на уровне функциональных узлов и внешних связей была обеспечена унификация связи с программным приложением.
В результате, выполненный на конкретной элементной базе в составе аппаратно-программного комплекса модуль процессорного ядра может применяться длительное время даже в случае изменения аппаратуры, вызванного снятием с производства элементной базы. Вычислительная система в составе конечного изделия может быть легко переведена на требуемую процессорную платформу на различных этапах жизненного цикла. Тем самым существенно повышен модернизационный потенциал изделия.
В рамках реализации такого подхода к проектированию аппаратуры НТЦ ЭЛИНС разработаны носимые вычислительные устройства в конструктиве «планшет» и «ноутбук», панельные ЭВМ, вычислительные блоки различной мощности. Помимо прочего, это позволяет решить задачу импортозамещения микропроцессорной платформы на выполненные на отечественной элементной базе модули, совершенно не затрагивая конструктив вычислительного устройства и объекта эксплуатации.
Целый ряд разработанных НТЦ ЭЛИНС вычислительных устройств к настоящему времени принят на снабжение.
Решение ряда задач управления и обработки информации в комплексах вооружения и военной техники накладывает на вычислительную аппаратуру требования по стойкости к воздействию климатических и механических факторов, а в ряде случаев также дополнительные требования по устойчивости процесса обработки данных, сохранности информации, а при угрозе ее дискредитации, напротив, возможности экстренного уничтожения.
НТЦ ЭЛИНС имеет большой опыт в разработке подобных устройств, что дало возможность разработать и освоить производство отказоустойчивого сервера для жестких условий эксплуатации. Его повышенная надежность обеспечена применением горячего резервирования вторичного питания, использованием высокопроизводительной процессорной платформы и технологии RAID-массивов при хранении информации и др.
Обеспечены надежный обмен информации на скоростях до 10 Гбит/с с внешними абонентами по защищенным от электромагнитных воздействий каналам и работоспособность в широком диапазоне температур. Проведена тщательная конструкторская проработка отказоустойчивого сервера, включающая высокоэффективную распределенную систему кондукторного отвода тепла до 300 Вт мощности без использования принудительного охлаждения, защиту устройства к воздействию спецфакторов, минимизацию внутренних разъемных соединений. Реализованы конструктивные решения, обеспечивающие высокую стойкость к ударным и вибрационным нагрузкам.
Отдельно стоит отметить возможность быстрого извлечения накопителей информации с встроенной системой гарантированного уничтожения при отсутствии внешнего электропитания.
В настоящее время дистанционное управление возможно обеспечить для широкого круга типов и видов вооружения и военной техники. При этом вынос рабочих мест боевого расчета из зоны возможного нанесения удара противника позволяет решить одну из важнейших задач в бою – сохранить жизнь бойцов и командиров. Однако, популярное в настоящий момент дистанционное управление с использованием радиоканала отличается низкой разведзащищенностью и неустойчивостью работы. НТЦ ЭЛИНС предложил иной путь решения задачи – оптоволоконное соединение между рабочими местами и объектом управления.
Предприятием разработан комплект оборудования для организации выносного рабочего места боевого расчета для управления боевым комплексом. Мобильные автоматизированные рабочие места (АРМ) командира и оператора связаны с боевыми средствами посредством блока сопряжения с бортовой аппаратурой и катушкой с кабелем информационного обмена и питания.
АРМ выполнены в конструктиве типа «ноутбук» со специализированной клавиатурой и органами управления. Катушка с кабелем информационного обмена и питания позволяет оперативно проложить линию связи от борта объекта управления до места размещения боевого расчета и содержит линии высокоскоростного информационного обмена между блоком сопряжения с бортовой аппаратурой и последовательно соединенными рабочими местами командира и оператора.
Таким образом, для выносных рабочих мест и сопрягаемых систем объекта управления формируется единая информационная среда, позволяющая обеспечить полнофункциональное управление в дистанционном режиме на безопасном расстоянии.
Высокие компетенции НТЦ ЭЛИНС в области проектирования автоматизированных рабочих мест и разработки специального программного обеспечения позволяют создавать изделия с соблюдением всех предъявляемых к ним конструктивных требований и норм.
В последнее время на поле боя все более активно применяются дистанционно управляемые боевые системы – беспилотные летательные аппараты, безэкипажные катера (БЭК), безкабинные транспортеры. Их эффективность в критической степени зависит от систем управления, которые обычно являются специализированными. При многообразии видов робототехнических комплексов (РТК), их многофункциональности и постоянно растущей сложности, предъявляются высокие требования к квалификации операторов роботов, а при переходе с одного изделия на другое – требуются значительные временные и финансовые затраты на их обучение. Эта проблема во многом решается унификацией средств управления.
НТЦ ЭЛИНС реализовал комплексные решения для систем управления робототехническими комплексами и создал универсальный пульт управления в защищенном исполнении. Пульт управления используется для контроля робота в комплексе и его целевой нагрузки. При переходе на управление роботом другого класса или с другой целевой нагрузкой оператору не нужно привыкать к новому графическому интерфейсу. НТЦ ЭЛИНС решил проблемы поддержки шести разных протоколов информационного обмена для восьми объектов управления комплекса. При этом унифицированный протокол обмена одинаково эффективен и для системы управления, и для средств контроля и диагностики.
Ряд роботизированных комплексов, использующих разработанные универсальные пульты, успешно прошли государственные испытания. В ходе них было доказано, что оператор, обученный управлять одним объектом комплекса, успешно справляется с другим, несмотря на различия роботов. При этом переключение между объектами управления происходит без смены пульта, что дает ряд существенных преимуществ в бою.
Так были обеспечены высокие эксплуатационные характеристики вычислительных изделий производства НТЦ ЭЛИНС, которые могут быть вычислительным «сердцем» любого комплекса для жестких условий эксплуатации.
Обеспечение боевой устойчивости систем оружия в условиях современного общевойскового боя напрямую связано с повышением их разведзащищенности. Это особенно важно для средств ПВО, в которых для поиска и поражения целей активно применяются радиолокационные станции, демаскирующие себя при работе. Одним из решений этой проблемы является применение оптико-электронных прицельных комплексов с функцией сканирования пространства для поиска целеподобных объектов.
На предприятии разработана и доведена до серийного производства камера тепловизионная для замены камер Catherine-FC фирмы Thales в бронетанковом вооружении и технике.
Камера тепловизионная (КТВ) «Заря» имеет оригинальную оптическую схему, исключающую эффекты нарцисса, максимально технологичную. Как и камера Catherine-FC КТВ «Заря» имеет два переключаемых поля зрения, а также двукратное электронное увеличение узкого поля зрения. Габаритно-присоединительные параметры камер идентичны.
Имеющийся в НТЦ ЭЛИНС научно-технический задел и многолетний опыт в области цифровой обработки изображений позволил достичь качества тепловизионного изображения КТВ, не уступающего лучшим образцам мировых производителей. Алгоритмы локального контрастирования и адаптивной регулировки коэффициентов усиления делают изделие комфортным в работе и снимают нагрузку с оператора. Сравнение примеров тепловизионного изображения с камер КТВ «Заря» и Catherine-FC приведено на Рис. 1, 2.
Для передачи изображения фоноцелевой обстановки, поиска людей (в том числе и раненных на поле боя) разработан модуль видеонаблюдения (ВН), представляющий собой прицельный комплекс многоспектрального диапазона. Модуль имеет два телевизионных и два тепловизионных канала с камерами высокого разрешения, а для получения более насыщенного и информативного изображения снабжен встроенными светофильтрами. Применен пулезащищенный кожух (класс защиты Бр3 по ГОСТ) и опорно-поворотное устройство.
Модуль предназначен для установки на РТК и передачи изображения оператору по средствам встроенных в РТК дистанционных каналов связи.
Развитие компетенций в области оптико-электронных систем обеспечило создание системы тепло-телевизионной (СТТ) для ЗСУ 2С6М1 ЗПРК «Тунгуска», оснащенной телевизионным и тепловизионным каналами с возможностью установки лазерного дальномера.
СТТ работает в видимом и ИК-диапазонах, что обеспечивает высокий уровень разведзащищенности. Телевизионный и тепловизионный каналы скомплексированы, то есть могут сопровождать цели одновременно. Реализована возможность одновременного сопровождения до 10 целеподобных объектов, находящихся в поле зрения.
СТТ обеспечивает круглосуточное обнаружение и распознавание объектов, автоматическое и полуавтоматическое сопровождение цели и ракеты с выдачей их координат в цифровую вычислительную систему ЗСУ. Тепловизионный канал выполнен с использованием фотоприемного устройства с диапазоном 8-12 мкм, что обеспечивает высокую эффективность обнаружения объектов, имеющих низкий температурный контраст с фоном, в том числе БПЛА с электродвигателем.
В состав СТТ может входить лазерный дальномер, с высокой точностью определяющий дальность до цели. Оптико-электронный блок размещен на опорно-поворотной платформе, обеспечивающей его наведение и гироскопическую стабилизацию в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
На базе научно-технического задела по системе тепло-телевизионной НТЦ ЭЛИНС разработало прицельный комплекс (ПК), который выгодно отличается от аналогов по целому ряду параметров. В частности, в нем реализована частичная защита объективов, автоматизированная юстировка линии визирования ПК со стволами вооружения. Модульное построение изделия серьезно повышает его модернизационный потенциал, а также позволяет применять ПК в различных системах вооружения, конфигурируя его под конкретные задачи.
При разработке ПК был решен широкий круг задач, относящихся к различным научно-техническим областям: точной механике, оптике, электротехнике, теориям автоматического управления и искусственного интеллекта. Это наглядно демонстрирует высокий уровень и широту компетенций НТЦ ЭЛИНС.
НТЦ ЭЛИНС – организация-новатор, которая прошла многолетний путь по созданию научно-технического фундамента в области систем управления, в результате чего были созданы новейшие образцы вооружения, способные эффективно вести борьбу с беспилотными средствами нападения.
Арткомплекс, созданный в НТЦ ЭЛИНС, не уступает мировым аналогам, а себестоимость изготовления существенно меньше. Для эффективного применения пушечного вооружения существующих зенитных средств была проведена модернизация штатных боеприпасов в части обеспечения своевременного программируемого подрыва снарядов в районе упрежденной точки.
Внедрение современной цифровой системы управления в такие зенитные комплексы, как ЗУ-23-2, позволило создать современный, высокоточный, эффективный, дистанционно управляемый зенитно-артиллерийский комплекс для борьбы с беспилотными малоразмерными средствами нападения как на суше, так и на море.
В настоящее время первые изготовленные образцы новейшего арткомплекса со снарядами с программируемым подрывом в калибре 23 мм проходят общевойсковую апробацию, а коллектив НТЦ ЭЛИНС уже работает над внедрением этих технологий в другие калибры и комплексы.
НТЦ ЭЛИНС – организация-новатор, которая прошла многолетний путь по созданию научно-технического фундамента в области систем управления, в результате чего были созданы новейшие образцы вооружения, способные эффективно вести борьбу с беспилотными средствами нападения
