Непростые системы: что объединяет космонавтов, лидары и алкорамки

С 10 по 14 февраля проходила зимняя школа «Тебе решать!» Университета ИТМО и Сбербанка. Студенты посещали лекции и производственные площадки, участвовали в мастер-классах и развивали креативное мышление. Так, представители направления «фотоника», а с ними и корреспондент газеты «Мегабайт» отправились в производственный комплекс АО «Лазерные системы» в Стрельне, чтобы узнать, зачем нужны лидары, что такое алкорамка и как VR-шлемы помогают тренировать космонавтов.

Производственный комплекс «Лазерных систем», облицованный черной плиткой, располагается в поселке Стрельна и занимает свыше 6 000 квадратных метров. Сразу за дверью металлического корпуса — небольшой холл, объединяющий три коридора. Перед тем как начать экскурсию по зданию, участникам зимней школы «Тебе решать!» Университета ИТМО и Сбербанка показывают проморолик о компании и ее разработках. Основные проекты «Лазерных систем» — алкорамки, лидары, универсальные станции специальной обработки, установки аддитивного селективного лазерного сплавления и программное обеспечение для космонавтов «Одиссей».

Зачем нужны лидары?

В помещении, где происходит сборка оптоэлектронных изделий, находится несколько рядов столов, объединенных желтыми массивным трубами вентиляции по потолку. У входа стоят экземпляры собранных лидаров. Ветровой лидар — оптический локатор для дистанционного зондирования атмосферы. «Лазерные системы» — единственная компания в России, производящая импульсные и непрерывные ветровые лидары. Лидары необходимы в авиации и метеорологии. Они оповещают о местоположении и динамике развития потенциально опасных метеорологических параметров, например изменении направления и скорости ветра. Лидары используют принцип эффекта Доплера, составляя двухмерную карту движения воздуха. Для среднего аэропорта достаточно примерно трех таких устройств.

Что такое алкорамка?

В противоположном конце цеха выставлена алкорамка. Она используется для экспресс-теста на алкогольное опьянение. Основные закупщики таких рамок — производства, где необходимо полное сосредоточение и аккуратность работников, например фармацевтические фабрики, металлургические заводы, нефтедобывающие предприятия и другие опасные производства. Преимущество устройства — скорость анализа: одной секунды достаточно для точного вердикта.

— В цеху сначала формируются сборочные узлы, а потом они комплектуются в прибор. Затем устройства проходят финальный этап — тестирование оптической трассы и общую настройку. Все приборы собираются вручную, партии заказывают небольшие. На сборку одного лидара уходит до месяца и это если доступны все компоненты. Однако иногда производство одного компонента может занимать и более длительный срок.

Александр Ширманов, инженер

Принцип заключается в анализе спектра поглощения этанола при помощи лазерной решетки. Достаточно выдохнуть внутрь рамки, и через одну секунду придет уведомление о трезвости работника. На практике в минуту тест могут проходить до 20 человек. По бокам рамки расположены сигнализирующие светодиоды. Зеленый свет — тест пройден, красный — провален. Допустимое содержание алкоголя настраивается системно. Рамка измеряет опьянение в диапазоне от 0 до 30 промилле. Предел человека — 2 промилле. Перед каждым замером сотрудник прикладывает индивидуальный пропуск и выдыхает в рамку. Результат отображается в разработанном для службы охраны программном обеспечении. При необходимости можно даже настроить SMS- или e-mail-оповещение при положительном результате алкотестера.

Каков стек технологий?

Переходим в комнату разработчиков. Они занимаются обработкой полученных цифровых данных в зависимости от изделия. Например, от лидара получают одномерный сигнал, из которого вычленяют полезную составляющую, а от систем обработки изображений — двухмерные массивы данных. В этом же отделе компании разрабатывают пользовательские интерфейсы ПО. Стек технологий подбирается для каждой задачи отдельно — для встраиваемых систем обычно используется язык программирования C++ и операционная система Linux или Windows. Для прикладных задач — создания VR-моделей — используется язык программирования C# и томский движок 3D-визуализации — UNIGINE.

Зачем космонавтам VR-шлемы?

Программный комплекс для космонавтов состоит из нескольких модулей, которые будут эксплуатироваться специалистами из ракетно-космической корпорации «Энергия» Роскосмоса и Центра подготовки космонавтов. Задача одного из модулей — автоматизация рутинной работы, например создания документации с помощью специального текстового редактора. Роль другого модуля заключается в построении виртуальной трехмерной сцены МКС. Эта модель используется для моделирования различных сценариев, которые далее сохраняются в базу данных и загружаются в модуль подготовки оператора.

Используя VR-тренажер со всеми физическими ограничениями скафандра, будущий космонавт сможет адаптироваться к нему и учиться определять свое местоположение по деталям поверхности корабля. Похожая модель используется и в самой МКС. Из-за довольно частого искажения или исчезновения видеосигнала космонавту приходится прибегать к альтернативному способу оповещения о своем местоположении — аудио. Диспетчер же при потере видеосигнала сможет подключаться к 3D-модели на основе последних переданных космонавтом данных.

Космонавту необходимо визуально запомнить всю обстановку МКС, так как обычно передвижение в космосе ограничивается передвижением вдоль поручней корпуса космического корабля.

Следующий модуль — мобильно-справочный. Образно говоря, это «карманная Википедия»: на планшете запускается программное обеспечение с базой данных станции, в которой можно посмотреть последние проведенные выходы в открытый космос и какие были внесены изменения.

На этом экскурсия подходит к концу, участникам зимней школы предлагают прислать резюме и желают удачи в следующих мероприятиях.