Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»)


Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» НТЦ «Система» организовано в 1991 году в системе НИИ «Полюс» под руководством Бориса Кирилловича Рябокуля. Цель создания этого подразделения – разработка современных наукоемких технологий для высокотехнологичных изделий лазерной техники информационного профиля: лазерных дальномеров, систем хранения и обработки информации, помехозащищенных и криптозащищенных каналов передачи данных, скоростемеров, систем поиска, обнаружения, опознавания и т. п. Большой акцент в отделении делается на создании изделий на отечественной элементной базе.

Инженеры отделения поставлены перед необходимостью работать интенсивно в интеллектуальном плане, результаты достигаются за счет оригинальных идей и создаются изделия, по своим характеристикам не уступающие зарубежным. В настоящее время подразделением руководит Сергей Сергеевич Михайлов.

Финансово-хозяйственную деятельность отделения (экономика, договоры), обеспечение правильного расходования финансовых средств, фонда заработной платы, материалов и покупных изделий, контроль правильного выполнения технических заданий, договорных обязательств выполняет заместитель начальника отделения Наталья Георгиевна Александрова.

Е.Ю. Александрова отвечает за осуществление закупочной деятельности (согласование и утверждение документов на закупки), отражение складского учета, внутренний трудовой распорядок и принимает участие в финансово-хозяйственной деятельности отделения.

Разработки НТЦ «Система» соответствуют передовому мировому уровню. Они защищены многими десятками патентов на изобретения, результаты исследований опубликованы в десятках статей в центральных научных журналах.

Системы информатики

С начала 80-х годов подразделение выполняло работы по созданию устройств, использующих принципы лазерного считывания и записи информации.

Были завершены НИР «Вилла», «Каунас», «Континент» (Б.К. Рябокуль, И.И. Игнатьев, Е.И. Кочетков, А.Н. Горбунов, В.Н. Куляшов, В.Г. Волобуев) по разработке дисковых лазерных видео и аудиопроигрывателей, а также НИР «Клан» по оптическому накопителю и магнитооптическому диску носителя информации. Данные работы носили пионерский характер и соответствовали мировому уровню.

Результаты НИР и проведенные исследования:

  • позволили выработать требования к узлам и блокам оптического накопителя и их разработать с учетом производственной базы серийного завода, где еще в конце НИР «Клан» начато изготовление отдельных узлов оптического накопителя;

  • показали степень сложности и возможность изготовления оптических дисков с параметрами, близкими к лучшим зарубежным образцам с применением отечественных типовых технологических процессов и прогрессивных методов.

В процессе ОКР «Клан-1» (Б.К. Рябокуль, И.И. Игнатьев, Е.И. Кочетков, А.Н. Горбунов, В.Н. Куляшов, В.Г. Волобуев, Д.И. Моисеев) по разработке опытных образцов оптических накопителей в 1990 году впервые в стране были созданы опытные образцы магнитооптических дисковых запоминающих устройств (далее – МОДЗУ) большой информационной емкости на отечественных носителях информации.
Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»). Фото 1
Борис Кириллович Рябокуль
Отметим, что внешняя оптическая память была создана целиком всего за несколько месяцев. При этом был изучен всего лишь один патент на аналогичное устройство.

Впервые в стране был разработан математический алгоритм декодирования кодов Рида-Соломона (главный разработчик В.Г. Волобуев), превосходящий на порядок по производительности зарубежные аналоги (а.с. № 2037271), что позволило реализовать его на комплекте отечественных ПЛИС малого объема.

В дальнейшем были продолжены работы по модернизации систем записи и считывания в рамках новых стандартов магнитооптической записи, которые закончились в 2002 году в рамках тем «Ковыль», «Кодар» и «Клич» (В.Г. Волобуев). В рамках этих тем были созданы сверхбольшие ИС процессоры помехозащищенного кодирования на основе новейших математических алгоритмов.

Электронные архивы

В 2002 году успешно была закончена ОКР «Таврид ЭА» (С.С. Михайлов, В.С. Зазулин) по разработке комплекса программно-аппаратных средств ведения электронного архива для хранения и сопровождения конструкторской, эксплуатационной и другой документации по образцам ВВТ.

Аппаратно-программный комплекс электронного архива, содержащий выделенный сервер и автоматизированные рабочие места должностных лиц, был внедрен в ГРАУ МО РФ на основе первой отечественной операционной системы МС ВС. Функционально комплекс электронного архива включает:

  • подсистему внешней оптической памяти для хранения информации;
  • подсистему копирования информации;
  • средства ввода и документирования информации;
  • средства организации локальной вычислительной сети.

Приборы опознавания

Впервые в стране с целью уменьшения потерь от «дружественного огня» в боевую экипировку военнослужащих включен запросный канал системы опознавания «Стрелец-3КСО» (2010–2011) (А.Ю. Морошкин, Д.И. Моисеев, С.С. Михайлов), который методом активного запроса кодированным лазерным сигналом формирует итоговое сообщение «Друг/неизвестный» и позволяет до открытия огня идентифицировать потенциальную цель. Прибор запросной системы «свой-чужой» входит в состав индивидуальной системы опознавания «свой-чужой» из состава изделия 83т215ВР.

В рамках СЧ ОКР «Свой-неизвестный» (А.Ю. Морошкин, Д.И. Моисеев, С.С. Михайлов) в 2012 году был разработан комплект узлов системы «свой-чужой» КУССЧ ЖГДК.462619.001ТУ.

Комплект предназначен для дистанционного опознавания объекта наблюдения по его принадлежности к «своим» и его идентификации методом направленной передачи запросчиком кодированного запроса по лазерному оптическому каналу и последующего приема от «своего» объекта наблюдения ответа по радиоканалу. «Чужой» не сможет передать правильные данные в ответном радиосигнале.

Оснащение запросчика и объекта наблюдения составными частями комплекта позволяет запросчику идентифицировать удаленный объект наблюдения по принадлежности к «своим».

Лазерные дальномеры

Одним из важнейших направлений является разработка лазерных дальномеров на полупродниковых лазерных диодах, способных решать задачи целеуказания. Впервые в стране отделением под руководством Б.К. Рябокуля разработано математическое обеспечение для первых в России дальномеров на основе некогерентного накопления.

В последующих разработках (В.Г. Волобуев, В.Г. Вильнер, В.С. Зазулин, И.И. Игнатьев) впервые в мире созданы эффективные алгоритмы некогерентного накопления и временной фиксации эхо-сигналов, обеспечивающие достижение теоретически предельных результатов измерений за минимальное время и при минимальном объеме аппаратуры. В результате обеспечено измерение дальности в диапазоне от нескольких долей метра до 10 км с погрешностью несколько миллиметров (указанные технические решения защищены патентами 2469269, 2451904, 2455615, 2451962, 2451950 и др.). Расширение диапазона измеряемых дальностей обеспечено также за счет увеличения энергии зондирующего излучения благодаря увеличению апертурного угла оптической системы и миниатюрного сумматора излучения двух лазеров.

В 2004 году создан безопасный дальномер с бинокулярным визиром ДМЛ-20 НИР «Рябина» (С.А. Подставкин, В.Г. Волобуев) на основе твердотельного импульсного лазера. Дальность действия дальномера до цели с угловыми размерами 0,5 мрад составляет 20 км. Дальнейшая модернизация этого прибора привела к созданию макета дальномера с бинокулярным визиром «Навигатор-30» (С.А. Подставкин, В.Г. Волобуев) с дальностью действия 30 км и точностью 1,5 м на максимальной дальности, что превосходит лучшие мировые аналоги.

В 2013 году завершились работы по дальномеру нового поколения ДЛ3М (В.Г. Волобуев, И.И. Игнатьев), позволившего объединить в себе все функциональные возможности дальномера: обнаружение оптики противника, определение географических координат противника с выводом информации на электронные карты.
Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»). Фото 2
Игорь Иванович Игнатьев
Прицелы-дальномеры

В 2005 году совместно с ЗАО «ДжетВест» выполнена НИР «Лазерный дальномер-целеуказатель» (ЛДЦ). Руководителем темы выступил В.Г. Вильнер. Цель работы – исследование возможности создания универсального портативного прибора разведки и целеуказания для обеспечения эффективной стрельбы носимого управляемого ракетного комплекса с дальностью действия до 2–3 км, предназначенного для поражения неподвижных и движущихся объектов бронетанковой техники, транспортных средств легкового и грузового класса, легких укрытий полевого типа, строений и их деталей – дверей и окон, скоплений живой силы.
Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»). Фото 3
Лазерный полупроводниковый дальномер ДЛК-1
Лазерные высотомеры

Отделением в 2005–2017 годах разработаны и освоены в серийном производстве импульсные дальномеры-высотомеры ДЛ-5 (В.Г. Волобуев, И.И. Игнатьев) на основе полупроводниковых лазеров для контроля объектов подстилающей поверхности, ДЛ-9 (главный конструктор – Н.А. Лицарев) для самолета 5 поколения, ДЛ-11 (главный конструктор – Н.А. Лицарев) для определения высоты полета летательного аппарата.
Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»). Фото 4
Лазерный высотомер ДЛ-5
Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»). Фото 5
Валерий Львович Почтарев
Основные сравнительные технические характеристики дальномеров-высотомеров ДЛ-1 и ДЛ-5 приведены в таблице 1.

В 2006 году совместно с ООО «Открытое небо+» был разработан импульсный высотомер ДЛ-2М (главный конструктор В.Г. Вильнер) на основе твердотельного лазера для использования в составе цифрового топографического аэросъемочного комплекса (ЦТАК), применяемого для аэросъемки наземных объектов.

ЦТАК выполнен по модульной схеме и состоит из авиационного лазерного высотомера (дальномера) ДЛ-2М (длина волны 1540 нм); двухобъективного цифрового аэросъемочного аппарата МКЦС-2; системы спутниковой навигации; подсистемы управления, вычислений, коммутации и энергопитания.

Таблица 1
ПараметрДЛ-1 («Скат-Р»)ДЛ-5ДЛ-11
Длина волны излученияближняя ИК область
Ширина диаграммы направленности передающего каналане более 0,003х0,001 рад
Диапазоны измеряемой дальности при МДВ не менее 5 км:
диапазон 1
диапазон 2
2–600 м2–200 м
200–1000 м
0,3 - 100 м
Среднеквадратическое отклонение значений измеряемой дальности:
диапазон 1
диапазон 2
0,2 мне более 0,15 м
не более 0,7 м
не более 0,15 м
Частота выдачи информации о дальности:
диапазон 1
диапазон 2
30 ГЦне менее 50 Гц
не менее 10 Гц
не менее 50 Гц
Интерфейс связиRS-232RS-232 (2 шт)
Габаритные размеры 159x140x80 мм 88x87x40 мм 86х75х38 мм
Массане более 1,4 кгне более 0,2 кгне более 0,2 кг


ДЛ-2М основан на методе двойного зондирования (пат. № 2352903), позволяющем с высокой точностью измерять текущую высоту и оцифровывать форму отраженного целью импульса для его последующего анализа и идентификации.
Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»). Фото 6
Лазерный измеритель скорости и дальности ЛИСД
В 2009–2011 годах разработана бортовая оптическая система наблюдения «Красносел-ГРС-ОСН» (А.Ю. Морошкин, С.С. Михайлов, Д.И. Моисеев), которая устанавливается на беспилотный летательный аппарат и управляется его бортовой навигационной системой. Предназначена для автоматического проведения панхроматической цифровой видеосъемки подстилающей поверхности в монохромном формате.

Результаты, полученные в ОКР «Красносел-ГРС», носят пионерный характер: разработанные средства могут быть доведены до уровня, позволяющего практическое их применение в качестве гибридной автономной навигационной системы в том числе и на высокодинамичных объектах (пилотируемых или беспилотных) для определения навигационных параметров ЛА при информационном взаимодействии с существующими, принятыми на снабжение ВС РФ инерциально-навигационными системами.
Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»). Фото 7
Лазерный измеритель скорости и дальности ЛИСД-2Ф, установленный на штативе, с блоком автономного питания
В Рамках работы «Маршрут – Полюс» в 2014 году (Б.К. Рябокуль, В.Г. Волобуев, В.Л. Почтарев, Н.А. Лицарев) был создан макетный образец многолучевого высотомера с частотой измерений 200 Гц и дальностью до 450 м для системы управления полетом по рельефу местности.

Лазерный измеритель скорости и дальности ЛИСД

В настоящее время основными средствами оперативного контроля скоростного режима на автодорогах, используемыми инспекторами ДПС, являются приборы радиолокационного типа, в которых для измерения скорости используется эффект Доплера. К таким приборам относятся измерители скорости «Барьер-2М», «Сокол», «Искра-1», «Радис» и др. Их основные характеристики приводятся в каталогах «Технические средства обеспечения безопасности дорожного движения», регулярно выпускаемым НИЦ при Главном управлении ГИБДД. Данные приборы достаточно просты по своему построению, но обладают широкой диаграммой направленности излучения. В лучших образцах расходимость излучения составляет примерно от 5° до 10°. Практически это означает, что на расстоянии 100 м луч прибора захватывает несколько полос движения и при большой плотности транспортных средств (ТС) отраженный сигнал приходит сразу от нескольких объектов. Принадлежность результатов измерений скорости конкретному транспортному средству в потоке машин (идентификация автомобиля) осуществляется инспектором ДПС, и вследствие этого, имеет субъективный характер. Это часто приводит к конфликтным ситуациям при разборе нарушений. Однозначно идентифицировать автомобиль при использовании радиолокационных средств возможно только тогда, когда на дороге имеется одиночное ТС.
Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»). Фото 8
Юрий Владимирович Абазадзе
Кардинальным решением данной проблемы является переход к измерителям скорости с узкой диаграммой направленности, у которых пятно излучения не превышает размеры ТС. Таким свойством обладают лазерные измерители скорости. Они используют лазерное излучение с расходимостью 2–4 мрад (0,1°–0,2°). При этом размер лазерного пятна на расстоянии 300 м составляет не более 1,2х1,2 м и не превышает размер автомобиля типа «Жигули», что позволяет однозначно идентифицировать транспортное средство в потоке машин. Наведение на транспортное средство осуществляется инспектором с помощью окуляра, что позволяет видеть автомобиль на расстоянии до 400 м и удерживать на нем центр излучения.

Вследствие этого во всем мире увеличивается доля лазерных скоростемеров в общем количестве измерителей скорости. К типичным лазерным скоростемерам относятся следующие приборы: SpeedLaser (фирма Laser Atlanta, LLC, US); RISEL FG21-P (фирма RIGEL Laser Measurement Systems GmbH, Austria); EUROLaser (фирма Trafic Tpansport, France); Stalker LIDAR (фирма Applied Concepts, Inc., US).

В НИИ «Полюс» в рамках НИР «Корректор» проведена разработка нескольких вариантов лазерных измерителей скорости и дальности, получивших высокую оценку НИЦ ГАИ. Применение лазерной техники для измерения скорости транспортных средств позволило измерять скорость отдельных транспортных средств в потоке машин.

В 2000-2006г. в России выпускался лазерный измеритель скорости и дальности ЛИСД-2М, производство и поставку которого в ГИБДД осуществляли АО НИИ «Полюс» и ОАО «Красногорский завод». Данный скоростемер являлся их совместной разработкой, имел сертификат ГОССТАНДАРТа России и был внесен в каталог «Технические средства обеспечения безопасности дорожного движения». В ГИБДД г. Москвы были поставлены более 250 шт. лазерных скоростемеров ЛИСД-2М. По техническим характеристикам ЛИСД2М не уступает зарубежным образцам, а по цене – примерно в два раза дешевле. Необходимо отметить, что самый первый в мире лазерный измеритель скорости и дальности ЛИСД был разработан также в НИИ «Полюс» и в 1986 году принят в эксплуатацию ГАИ.
Глава 11. Отделение «Лазерные информационно-измерительные системы» (НТЦ «Система»). Фото 9
Лазерный измеритель скорости и дальности ЛИСД-2ЖТ
В связи с принятием Государственной думой новых законов увеличивается роль доказательной базы в определении нарушения правил дорожного движения. Соответственно увеличивается значение технических средств, позволяющих проводить фотофиксацию и идентификацию ТС нарушителя.

Исходя из этого, к концу 2006 года на базе ЛИСД-2М был разработан и изготовлен новый лазерный скоростемер ЛИСД-2Ф (главный конструктор В.Л. Почтарев). В ходе этой модернизации была разработана встроенная в конструкцию ЛИСД-2Ф система, которая фиксирует на дисплее прибора дорожную обстановку. Специальная метка, выводимая на дисплей прибора, указывает в потоке машин на автомобиль, скорость которого измерялась. При этом на дисплее высвечивается информация об измеренной скорости, допустимой скорости на данном участке дороги, расстоянии, времени и дате фиксации нарушения. Изображение транспортного средства

И данные измерения могут заноситься во флеш-память прибора для возможности переноса в память компьютера, просмотра с помощью специального программного обеспечения и последующего оформления протокола нарушения.

ЛИСД-2Ф сертифицирован в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии РФ не только как средство измерения скорости, но и как средство идентификации транспортного средства, нарушившего скоростной режим. В разработке и создании ЛИСД-2Ф принимали участие три организации: АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха», ОАО «Красногорский завод» и ООО «НИЦ ИСС». Выпускающим предприятием является НИИ «Полюс».

Лазерные целеуказатели

Впервые в стране совместно с ОАО «Электроприбор» (г. Казань) и ОАО «Конструкторское бюро приборостроения им. А.Г. Шипунова» (г. Тула) при участии отд. 100 разработан макетный образец гиростабилизированной платформы с каналом целеуказания для летательных аппаратов. Настоящий образец, выполненный в рамках НИР «Бумеранг» (А.Ю. Морошкин, С.С. Михайлов) обеспечивает:

  • разведку целей, в том числе, обнаружение и распознавание наземных объектов противника;
  • обслуживание стрельбы наземной артиллерии тактического звена обычными и управляемыми высокоточными боеприпасами с полуактивной лазерной системой наведения, а также для применения высокоточных боеприпасов авиации при подсвете лазерным излучением.

Образец впервые в стране успешно прошел стрельбовые испытания. Работы по совершенствованию и решению новых перспективных задач продолжаются в настоящее время.

Лазерные модули

1. Фотоприемные устройства (главный конструктор В.Л. Почтарев)

Для обеспечения работы дальномеров различного назначения в широком диапазоне эксплуатационных условий разработан унифицированный ряд фотоприемных устройств с характеристиками, близкими к теоретически предельным.

2. Миниатюрный лазерный модуль на полупроводниковых лазерах

В 2012–2014 годах выполнена НИР «Нардек» «Исследование возможности создания малогабаритного высокоэффективного дальномерного канала на основе полупроводникового лазерного диода нового поколения» (В.Г. Волобуев, Д.И. Моисеев, В.Г. Вильнер). Созданы два варианта модулей излучателей на основе полупроводниковых лазеров с принципом суммирования излучения на двулучепреломляющей призме.

В результате эффективных технических решений в 4 раза увеличена энергия выходного излучения лазерного модуля при сохранении его массы и габаритов. Это обеспечено за счет двукратного расширения апертурного угла оптической системы и за счет сложения лазерных пучков от двух лазеров на двулучепреломляющем кристалле.

В 2013–2015 годах выполнена ОКР «Нардек-Нано» (С.С. Михайлов, Д.И. Моисеев). В результате разработан источник импульсного лазерного излучения, изделие Нардек-Нано ЖГДК.433784.053ТУ. Это изделие, выполненное в виде электронно-оптического модуля, предназначено для применения в составе малогабаритных оптикоэлектронных приборов наблюдения, разведки и управления огнем с расширенным диапазоном измерения дальности зондируемого объекта наблюдения. Требуемые параметры достигнуты на основе использования многослойных наногетероструктур соединений типа InGaAs/ AlGaAs и специальных методов оптической коррекции излучения.

3. Импульсный твердотельный лазер (С.А. Подставкин)

В 2014 году совместно с отд. 100 разработан миниатюрный импульсный твердотельный лазер на стекле, активированном эрбием, с оптико-электрическим модулятором добротности. Лазер выполнен в керамическом корпусе, обеспечивающем минимальные габариты и массу, высокий КПД накачки и стабильность характеристик в течение длительного срока службы в жестких эксплуатационных условиях. Конструкция лазера запатентована (патенты № 2494532, 2494533, 2550701, 2550372, 2554315). Лазер обладает следующими характеристиками: длительность импульса излучения – 25 нс, энергия выходного излучения – 10 мДж, масса – 80 г.

4. Модуль накачки твердотельного лазера (С.А. Подставкин)

В 2012 году разработан высокоэффективный модуль накачки безопасного твердотельного лазера на стекле с эрбием, при минимальных габаритах и массе обеспечивающий высокую энергетическую отдачу. Характеристики модуля: напряжение накачки – 600–700 В, длительность разряда – 1–1,3 мс, время готовности – не более 4 с, диапазон рабочих температур – от минус 40 до +60ºС.
РФ, 117342, г. Москва,
ул. Введенского, д. 3, корп. 1