Граница под замком: нейросеть ушла под землю и учится "видеть" беспилотники

Тема: ВПК, Статьи

Полтора года назад Mil.Press Военное рассказывало о волоконно-оптической системе охраны периметров "ВОРОН", управляемой нейросетью. Уже тогда исполнилось 15 лет ее применения для защиты российских арсеналов и белорусской госграницы. В конце 2017 года журналист редакции вновь побывал у разработчиков системы - компании "Прикладная радиофизика" - и узнал, как без государственных инвестиций создатели изделия "научили" его работать из-под земли и фиксировать пересечение периметра летательными аппаратами.


Главный продукт компании "Прикладная радиофизика" - средство обнаружения "ВОРОН" - относится к волоконно-оптическим средствам охраны периметра. Его линейная часть представляет собой оптический кабель, фиксирующий внешние воздействия за счет фотоупругого эффекта, проявлющегося при микродеформациях оптических волокон.

Успешное развитие этого направления в своей компании генеральный директор, кандидат физико-математических наук Юрий Александрович Русанов связывает с глубоким пониманием физики волоконно-оптических систем и использованием нейросети для обработки сигналов с линейной части. К концу 2017 года "ВОРОН" защищает более 200 объектов в России и Белоруссии с общей протяженностью периметра около 1000 км. Именно благодаря интеграции системы с камерами видеонаблюдения, которые автоматически включаются при сигнале тревоги, Госпогранкомитет союзной республики то и дело публикует интригующие попытки незаконных переходов границы.


От кабеля на заборе к подземному монтажу


"Прикладная радиофизика" базируется в Черноголовке - подмосковном наукограде. Гостям производства Юрий Русанов сразу предлагает оценить чувствительность "ВОРОНа": пройтись по помещению, а затем взглянуть на монитор, выводящий обработанную нейросетью информацию. График колебаний показывает всплески активности. Шаги зафиксировал заложенный под землей в 10 метрах от здания кабель новой разработки "Прикладной радиофизики" - "ВОРОН-ГЕО-3".

Раньше сигнальную часть системы "ВОРОН" размещали непосредственно на полотне заграждения, теперь появилась возможность создания систем периметровой сигнализации еще и незаградительного типа, со скрытым размещением линейной части. Модификации изделия под названием "ВОРОН-ГЕО-3" подразумевает закладку под землю не только кабеля связи, но и кабеля-датчика.

Кабель "ВОРОНа", установленный на ограждении периметра

"Основная сложность - неоднородность грунта. Нужно учитывать изменения при переходе от осени к зиме и от зимы к весне. В предыдущей модификации "ВОРОН-ГЕО-2" с этими проблемами нам помогали справиться пластиковые решетки, на которые укладывался кабель", - рассказал разработчик.

В последней версии специалистам "Прикладной радиофизики" удалось отказаться и от решеток. Под землей теперь размещается только кабельная петля, что, по словам главы компании, позволило снизить стоимость "ВОРОН-ГЕО-3" почти в 2,5 раза относительно предыдущей модификации. А с учетом упрощения монтажа и уменьшения объема земляных работ разница в стоимости может достигать 5 раз.

"Чувствительность системы такая, что она "видит" идущего по слою почти метрового снежного наста двухлетнего ребенка. За счет обработки сигнала его можно заметить даже на фоне движущегося поблизости автомобиля", - рассказал Русанов.

Фиксация шагов ребенка системой охраны периметра "ВОРОН-ГЕО-3"

При этом, объясняет глава "Прикладной радиофизики", важное отличие всех изделий, выполненных по технологии "ВОРОН", от других систем периметровой охраны на основе оптического кабеля, как предлагаемых в России, так и некоторых зарубежных аналогов - разделение кабеля-датчика и информационного кабеля.
"Использование единственного кабеля, совмещающего функции чувствительного элемента и одновременно линии связи с последовательным режимом опроса участков охраны - порочная технология. Когда кабель-датчик располагается на заборе, в легкой досягаемости от злоумышленника, повреждение на многокилометровом фланге целиком выводит систему охраны из строя. Если система выполнена кольцом, то "перекусывание" в двух местах оголяет весь контур. Условно, за час, необходимый для поиска и ремонта повреждения, на территорию может войти дивизия. На военных и других важных объектах такую технологию нужно просто запретить", - говорит Юрий Русанов.
"ВОРОН" устроен по-другому. Периметр делится на охранные зоны, к каждой из которых подведен отдельный кабель-датчик. Он передает информацию на оптический кабель связи, проложенный внутри объекта. По нему данные поступают на пульт дежурного. Охранные зоны не зависят друг от друга, поэтому повреждение одного из кабелей-датчиков выведет из строя лишь небольшой по протяженности участок. Даже если затем нарушитель преодолеет забор, охрана сразу узнает, где это произошло.

От российских полигонов к реальным объектам


В процессе заводских испытаний изделия "ВОРОН-ГЕО-3" выяснилось, что заложенный под землю кабель-датчик способен фиксировать шум двигателя легкомоторного самолета.

Фиксация системой охраны периметра "ВОРОН-ГЕО-3" пролета легкомоторного самолета

"То, что система может обнаружить турбовинтовой или реактивный самолет, неудивительно. Но оказалось, что мы "видим" и небольшие частные летательные аппараты. У меня пока нет полной уверенности, что "ВОРОН" сможет засечь беспилотник. Таких экспериментов пока не ставили, но в этом направлении точно поэкспериментируем", - объяснил Русанов.

Обнаружение летательных аппаратов-нарушителей актуально, например, для белорусского Госпогранкомитета. В июле 2017 года на границе республики с Латвией задержали контрабандистов-мотодельтапланеристов, которые пытались вывезти в Евросоюз крупную партию сигарет.



Именно в Белоруссии, по-видимому, начнутся первые крупные испытания возможностей "ВОРОНа" по обнаружению легкомоторной авиации и беспилотников, которые из-за низкой высоты полета невозможно отследить традиционными средствами.

По мнению специалистов "Прикладной радиофизики", проверять и сравнивать различные системы охраны периметра нужно на реальных объектах в течение целого года. Климатические условия, которые воздействуют на датчики, невозможно сымитировать в лаборатории. "Некоторые эксперименты, например, по нагреву забора солнцем, я не смог воспроизвести на испытательном полигоне", - вспоминает Юрий Русанов. А ведь на установленную сигнализацию воздействует не только свет. Весной грунт насыщен талой водой, летом наоборот – подсыхает, зимой нагрузка на него увеличивается из-за слоя снега.

Кабель системы "ВОРОН" с монтажом на временных хомутах

Не менее важным в "Прикладной радиофизике" считают опыт общения с военнослужащими, специализирующимися на преодолении охранных систем. "С помощью ребят из спецназа мы выяснили, что существует опасность прохода нарушителя в один конец. Не касаясь забора, к нему подбегают два человека, ставят вертикально лестницу. Третий забирается по ней и перепрыгивает заграждение", - рассказал разработчик "ВОРОНа".

В "Прикладной радиофизике" сегодня считают важнейшим для развития развития систем охраны периметра в интересах МО вопрос : как должны выглядеть их испытания? Русанов рассказывает, что его компанию приглашали в Штаты для практического сравнения "ВОРОНа" с западными аналогами. Потенциальному противнику разработчики ответили отказом, но смогли узнать механизм проверки.
"В США существует полигон на базе военного центра в Альбукерке. Фирма, желающая пройти испытания, направляет туда письмо. Собирается группа экспертов, которая выносит аргументированное заключение о перспективности продукта. Это решает не один человек, а целый синклит, где каждый отвечает за свои слова. Далее Пентагон покупает фрагмент предложенной системы вместе с документацией по монтажу. Центр в Альбукерке без участия компании-поставщика устанавливает его и начинает проводить всевозможные тесты. В России аналогичные испытания выглядят игрушечно: приезжает фирма, привозит оборудование, фактически сама участвует в проверке. То есть может влиять на мнение людей, принимающих решения. В итоге потом эти люди увольняются, а положительное заключение остается", - вспоминает Юрий Русанов.
Российский аналог центра в Альбукерке - 12 ЦНИИ Минобороны в подмосковном Сергиевом Посаде. Институт отвечает за испытания всех предлагаемых промышленностью охранных систем и выносит решения по оснащению ими объектов. Над перечнем разрешенных изделий для объектов 1,2 и 3 категорий главенствует Управление служб войск и безопасности воинской службы.

Территория 12 ЦНИИ Минобороны в Сергиевом Посаде

Замечаний к испытателям у промышленности несколько: малые сроки проверки системы, монтаж слишком короткого участка сигнализации и главное - отсутствие сравнительных испытаний нескольких систем различных производителей. Из-за этого, по словам главы "Прикладной радиофизики", институт иногда пропускает в войска несовершенные продукты.
"Для усложнения испытаний логично построить полигон в приарктических условиях. Либо найти подходящую часть, где поставить типовое заграждение протяженностью хотя бы 2 км и навесить на него все возможные вибрационные системы. И проверить, в частности, что произойдет, если перекусить кабель. Если испытывать периметровые комплексы в Сергиевом Посаде на участке длиной всего 200 метров, повреждение линейной части приведет к одному и тому же эффекту у всех производителей. А если это будет двухкилометровый участок, у "ВОРОНа" выйдет из строя всего 200 метров периметра, в то время как другие системы оголят весь контур", - объясняет генеральный директор "Прикладной радиофизики".
Несовершенство методики испытаний компенсируется в министерстве обороны только решениями квалифицированных проектировщиков, которые выбирают из списка одобренных периметровых систем нужное для охраны конкретного объекта. Обмен опытом внутри отрасли позволяет избежать закупки продуктов, получивших негативные отзывы по итогам реальной эксплуатации.

"Жизнь показала, что нам проще предложить потенциальному заказчику оценить эффективность "ВОРОНа", побывав на тех объектах, где он уже установлен. Их уже более 200, - рассказал Юрий Русанов. - С некоторыми клиентами есть договоренность о том, что они время от времени демонстрируют работу системы нашим заказчикам, а мы за это обеспечиваем бесплатный сервис и ремонт".

Тестирование продукции перед отправкой на экспорт

В боевых условиях разработчики предпочитают тестировать и программное обеспечение волоконно-оптической системы. Проверенную собственными специалистами модифицированную версию программы "ВОРОН-НЕЙРО" руководство компании по согласованию с соответствующими службами передает на пилотные объекты, где ее испытывают в течение полугода. После этого обновленное ПО предлагают всем заказчикам, причем обновление абсолютно бесплатно для владельцев изделий "ВОРОН" в любой точке страны.

Параллельно программисты постоянно адаптируют "ВОРОНа" под актуальные для военных операционные системы. Еще в 2007 году, не дожидаясь решений сверху, по собственной инициативе, компания отказалась от работы с Microsoft Windows из соображений безопасности и адаптировала продукт только под системы с открытыми кодами типа Linux. В начале 2017 года "Прикладная радиофизика" выпустила версию "ВОРОНа" под Astra Linux, имеющую сертификаты Минобороны, ФСТЭК, ФСБ России и ставшую фактически отраслевым стандартом для силовых структур.

Интерфейс системы "ВОРОН" под управлением ОС Astra Linux

Поправки на человеческий фактор и географию


Рынок охранных систем меняется, констатирует Юрий Русанов. К сожалению, на него легко попадают компании, малокомпетентные в научной и технической областях. Поэтому, часто под видом технологических новинок в броском рекламном обрамлении в стратегию защиты военных объектов приносят субъективные представления из других сфер деятельности, которые в реальных условиях оказываются неработоспособны. Такой практикой глава "Прикладной радиофизики" считает, например, организацию дублирующей - предупредительной - полосы охраны.

"Перед физическим заграждением создают как бы предупредительную полосу, находящуюся за границей охраняемого объекта, при нахождении людей на которой поступит первый сигнал тревоги. Люди там имеют право и гулять , и грибы собирать, и собак или какой другой скот выгуливать. В итоге, в условиях реальных объектов, через какое-то время оператор просто перестает реагировать на эти сигналы и может пропустить настоящую тревогу. Бессмыслица", - говорит Русанов.

Сигнал тревоги при открытии люка, оснащенного системой "ВОРОН"

Здесь замешан и финансовый вопрос. Система с предупредительной полосой окажется почти вдвое дороже обычной. При этом множество военных объектов находятся в густонаселенной местности, где вдоль периметров постоянно ходят грибники и туристы. В "Прикладной радиофизике" ставят перед собой задачу снизить количество ложных срабатываний, чтобы уменьшить влияние человеческого фактора в задачах охраны объектов.

"Внешнее воздействие на часть забора, обращенную наружу, при случайных касаниях, непредумышленных слабых воздействиях, не должно вызывать сигнал тревоги. А вот попытки разрушить ограждение, перелезть на территорию, подкопаться четко идентифицируются", - объясняет специалист.

Однако заградительные системы охраны можно смонтировать не на всех объектах. Например, в Арктике установка заборов связана со сложными инженерными работами и повреждением растительного покрова почвы, который восстанавливается десятки лет.

В качестве компромиссного решения "Прикладная радиофизика" предлагает установку безопорных заграждений из спирали Бруно, известной в России под брендом "Егоза". Из нескольких рулонов спирали выстраивается пирамида, достигающая пятиметровой высоты. На нее же закрепляется кабель-датчик "ВОРОНа". Такое ограждение невозможно преодолеть, не вызвав реакцию сигнального кабеля-датчика. А в этом случае волоконно-оптическая система сразу выдаст сигнал тревоги.

1 / 2

Заказы вместо прямых инвестиций


В "Прикладной радиофизике" гордятся, что уже 17 лет развивают проект "ВОРОН" без государственных инвестиций и внешнего финансирования НИОКР. Только за 2016 год, по данным информационно-аналитического сервиса "Коммерсант Картотека", общая выручка ООО "ПРФ" и ООО "НПК ПРФ" составила 85,4 млн рублей, прибыль - 15,2 млн. Препятствиями для дальнейшего развития генеральный директор компании Юрий Русанов считает недостаточное информирование промышленности о планах правительства.
"Если бы мы могли зайти в интернет и увидеть там потребности государства, то я завтра же открыл бы, условно, тракторный завод, если бы понимал, сколько тракторов понадобятся народному хозяйству. По охранным системам у нас есть понимание потребностей Белоруссии. Там существует госпрограмма, по которой в этом году оснащались 2-3 погранзаставы. В наступающем году будет, например, 5 застав, и мы спокойны за это направление. По России знаем о некоторых планируемых тендерах по закупкам нашей продукции для объектов МО в нескольких регионах страны, нескольких аэропортах. Но это знания случайные и обрывочные. Дайте мне перспективу, что государство планирует в следующие пять лет оснастить, допустим, 100 объектов энергетики с такой-то протяженностью периметров. Для меня это станет горизонтом планирования. Станет понятно, какие мне мощности нужно наращивать, в каких тендерах участвовать", - объясняет Русанов.
По опыту "Прикладной радиофизики", промышленность готова разрабатывать продукты за собственные деньги при понимании их перспектив. При создании новых систем для защиты акваторий руководство компании обратилось к двум субподрядчикам. От одних требовалось изготовить детали с отверстиями микронной точности, от других - выполнить сложные токарно-фрезерные операции. Обе компании согласились сделать опытную партию бесплатно, чтобы отработать на практике технологию и увеличить перспективы попадания в гособоронзаказ.

Периметровая аппаратура системы "ВОРОН"

Система защиты акваторий - это еще одна инициативная разработка "Прикладной радиофизики", новый импульс которой придали заявления представителей Минобороны на форуме "Армия-2017".
"Существующие противодиверсионные гидроакустические комплексы плохо работают на малых глубинах. На последней выставке военные абстрактно намекнули, что ждут прорывных решений в этом направлении. Мы сделали опытный образец сетки - физической преграды - с сигнализацией о конкретном месте повреждения на случай, если боевой пловец попробует ее перекусить. Есть еще ряд элементов, которые нужно доработать, но основной подход мы реализовали", - рассказал Русанов.
На вопрос, не возникало ли у руководства компании желания войти в состав одной из крупных корпораций страны, чтобы спокойно заниматься новыми проектами, Юрий Русанов отвечает с сомнением.

"Все зависит от условий, главное из которых - это партнерство со структурой, которая принципиально не аффилирована с иностранными компаниями. Попытки купить нас из-за рубежа предпринимались несколько раз: и на ранней стадии развития фирмы, и два года назад. Отказ с нашей стороны следовал однозначный и без промедления. Но, если это окажется структура типа "Ростеха", которая покажет нам перспективу и в тоже время не будет сковывать нашу инициативу, мы, возможно, пойдем на сотрудничество", - подытожил Русанов.