dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

(Развиваем тему навигации. Нужно, наверное, отдельную категорию завести.)

Известно, что навигация по GPS основана на определении расстояния приёмника от нескольких “опорных точек”, чьи координаты известны (это, конечно, спутники). “Традиционная” практическая навигация также часто использует привязку к точкам с заранее известными координатами – то есть, методика стандартная и известная. Преимущества GPS: относительно несложно вычислять координаты автоматически. Но при этом навигация с использованием “радиоэлектронных автоматов”, работающих в привязке к радиопередатчикам с известными координатами – она тоже весьма и весьма старая (более 50 лет ей), хоть об этом и не многие задумываются.

Микроэлектронный прогресс нарастает. Результаты заметны в навигации. Сейчас и разнообразных передатчиков работает много и приёмники с компьютерами стали очень чувствительными, избирательными и мощными. Поэтому построить “навигационное поле”, доступное для автоматических навигационных систем, можно на базе самых разных присутствующих в интересующем районе передатчиков. GPS, опять же, не требуется. Интересно, что тут “навигационное поле” оказывается неким “паразитным” элементом.

Чтобы построить это самое “поле” достаточно тщательно исследовать обстановку в эфире, с максимальной точностью определив координаты множества подходящих передатчиков. Годятся: базовые станции систем мобильной связи, радиорелейные передатчики, телевизионные передатчики и тому подобные штуки. Понятно, что эти передатчики обычно зафиксированы на одном месте и у каждого можно выделить набор “сигнатур”, позволяющих отличать его от других (станции GSM, например, штатно “называют себя” при работе в эфире).

Теперь компьютеризированный навигационный инструмент, имеющий в локальной базе данных сведения о координатах и параметрах передатчиков, может вычислять собственное местоположение “триангулируя” на основе принимаемых сигналов. Годится для небольших беспилотников и наземных роботов, действующих в городе, ведь, GPS здесь много где совершенно недоступен: в больших зданиях, в подземных коммуникациях. А вот сигналы GSM, Wi-Fi или телевидения – вполне принимаются.

Особенно важен такой момент, который многие упускают из виду: для построения “навигационного поля” вовсе не нужно запрашивать какие-то сведения о местоположении, скажем, базовых станций GSM (типа, операторы их не выдадут). Вся информация дистанционно собирается из эфира, а координаты вычисляются с использованием других способов “привязки к местности”: хотя бы тот же самолёт-разведчик с GPS на борту.

DARPA ещё пару лет назад открыто заказало нечто подобное для военных применений. При этом описанная схема полностью рабочая и даже реализована на практике в гражданских системах (можно поискать в Google “wifi geolocation”, например). В случае с WiFi, сбор исходной информации проводится просто с борта автомобиля с GPS-приёмником (и WiFi, конечно), разъезжающего по городу.

Заметьте, уже система, работающая на WiFi, может быть весьма компактна, точна и пригодна для наведения “быстролетящих изделий”. Такие дела.

Многие, наверное, слышали, что с ближайшей осени, возможно, регистрация доменов .RU будет осуществляться “по паспорту”. Сейчас при регистрации .RU тоже требуется указывать паспортные данные администратора домена, но так как договоры заключаются в форме публичной оферты (грубо говоря, через веб-форму в Интернете), то некоторые администраторы доменов указывают фиктивные персональные данные. Ну, например, “Иванов Иван Иванович, номер паспорта 12345, тел. 0000000”, и т.п., и т.д. При заключении договора корректность данных не проверяется и домен оказывается оформлен “на кого угодно”.

Идея с паспортизацией, по логике её возникновения, по выдвигавшимся аргументам – направлена на избавление от подобных “левых” регистраций. Строго говоря, речь не о самом паспорте, а о построении системы аутентификации администраторов доменов. И вот многие слышали про “домены по паспорту”, и при этом продолжают рассуждать о каких-то “сканах” паспортов, присылаемых “по e-mail, по факсу”. Это плохо, потому что неверно.

Обратите внимание, что с точки зрения построения системы аутентификации администраторов, ситуация с пересылкой “сканов” – она вообще ничем не отличается от сложившейся сейчас. Просто, вместо того, чтобы вводить “левые” данные в веб-форму, нужно будет эти же левые данные вывести в JPEG, сгенерировав полный “скан” паспорта. То есть, изменяется только “кодирование”, а система остаётся той же самой.

При этом, добропорядочные клиенты и сейчас указывают в веб-форме договора настоящие данные. А недобропорядочные – они смогут легко сгенерировать “скан”. Обрабатывающие документы сотрудники не являются экспертами по анализу цифровых изображений с целью выявления подделок. В общем, новую схему аутентификации совсем нельзя построить лишь на пересылке каких-то там “сканов” – в таком случае изменяется только механизм, а схема остаётся старая, действующая сейчас, без аутентификации.

О чём же может идти речь в реальности? Вот о чём: в цепочке обработки персональных данных администраторов вводится новое обязательное звено, которое проверяет соответствие персональных данных тому лицу, которое их предъявляет. Собственно, это и есть аутентификация. Звено появляется в самом начале цепочки, ближе к клиенту.

Сотрудник компании-регистратора или, например, нотариус, непосредственно удостоверяют личность администратора, попросив его предъявить паспорт. Не “скан отправить факсом”, а вот лично предъявить паспорт в офисе (сверяется фото в паспорте с присутствующим тут же клиентом). Схема известная, да.

Вот действительно разумный способ ввести “домены по паспорту”. И, видимо, единственный реальный способ (так как технологии ЭЦП не достаточно распространены). А просто переводить на “сканы” – это очень смешно, не более.

Вот.

P.S. А ещё, обсуждение этой темы показало, что многие путаются в “двух соснах”: в идентификации и аутентификации. Объясняю популярно: идентификация – это когда звонит по телефону мужской голос и в ответ на ваш вопрос “А хто ето?” представляется Петром Ивановичем Булкиным, старшим сантехником по подъезду; аутентификация – это когда уже назвавшийся Булкиным мужской голос может ещё и правильно назвать девичью фамилию консьержки, а также другие пароли, известные только настоящему Петру Ивановичу, в результате вы более или менее уверены, что разговариваете действительно с сантехником Булкиным. Ну, просто голос у него претерпел аберрацию.

В адресном пространстве тесно. Говорят, что хороших доменов вообще не осталось. Вот по ссылке ниже (papyrus.ru) группа специалистов будет делиться неплохими свободными доменами, а точнее – доменными идеями. Получается такой список интересных доменных имён, которые доступны для регистрации (по whois) на момент опубликования.

(Кросс-пост отсюда: http://1.dxdt.ru/2009/06/17/.)

А между тем, “Боинг” сообщает в пресс-релизе, что широко разрекламированный 787 Dreamliner к полётам пока не годен (ожидалось, что полетит в 2007, если кто забыл). И теперь даже в “Боинге” не знают, когда же чудо-самолёт полетит. (Параллельная инициатива Airbus – А380 – как известно, уже вполне себе работает на линиях.)

Вообще, главная особенность 787 в том, что это очень экономичный самолёт. Коммерческие авиакомпании, надо сказать, в первую очередь интересует стоимость перевозки “человеко-места на километр”, во вторую очередь эти авиакомпании тоже интересует стоимость перевозки “человеко-места”, и в третью, конечно же, если можно ещё снизить. И лишь при крайней необходимости вспоминают другие факторы, связанные с эксплуатацией приобретаемого типа самолётов.

Очень неверно писали пару лет назад некоторые околоавиационные авторы и СМИ, что 787, дескать, не является инновационным самолётом, мол, прорывных решений там нет, просто “эволюция”. То, что “Боинг” в итоге совершенно сорвал сроки, как раз подтверждает обратное: самолёт-то оказался слишком инновационным, поэтому наделали серьёзных ошибок, так как предыдущий опыт не пригодился. (Это известное в авиастроении дело.)

Да и как можно считать просто “эволюционным” линейный коммерческий самолёт, в котором основу конструкции составляют композиционные материалы (залог экономичности)? Ещё когда первый самолёт не построили, вызывало сомнение, что “Боинг” сможет хорошо посчитать на моделях, как поведёт себя “композитное” решение в реальности. Причина в том, что мала опытная база – таких самолётов ранее не строили. Собственно, похоже, что с прочностью и возникли проблемы.

А ведь ещё и не понятно, что произойдёт с подобным самолётом, если случится происшествие: а ну как после превышения каких-то пороговых значений нагрузок композиционные элементы просто рассыпаются в пыль? Или это ещё хорошо, если в пыль, а то, может, расслаиваются эти элементы конструкции в множество острых длинных “игл”, лёгких и прочных, хорошо пробивающих обшивку?

В общем, когда полетит 787 – не понятно, но, видимо, не скоро. А, помнится, кто-то ещё ведь косо смотрел на сдвиг сроков первого полёта “Суперджета-100”.

АРМС-ТАСС: ВМФ РФ не исключает возможности приобретения кораблей за рубежом, сообщил на пресс-конференции в Санкт-Петербурге главнокомандующий ВМФ РФ Владимир Высоцкий.

Оказывается, несмотря на большие размеры и медийную привлекательность, об особенностях штатовского морского плавучего радара мало знают. Скажем, как этот радар ходит морем? Вся штука смонтирована на нефтяной платформе (российского производства, между прочим, как верно отметил в комментариях Зашёл в гости) и, поэтому, перемещаться она может сама, а также с привлечением буксиров и специальных судов, которые могут поднять платформу целиком. Как происходит транспортировка судном:

Во-первых, платформа максимально всплывает. Во-вторых, транспортный “док” подходит достаточно близко и частично погружается под воду (это транспортное судно так устроено – см. фото). В-третьих, буксиры заводят платформу так, что она оказывается над грузовой палубой транспорта. В-четвёртых, транспорт всплывает и поднимает платформу. Дальше, это в-пятых, транспорт быстро везёт платформу к новому месту дислокации (сама платформа ходит медленно). Как происходит спуск на воду по прибытии, думаю, рассказывать не надо. Смотрим фотографии (после фотографий – ещё текст с дополнительными объяснениями назначения изделия).

Общий вид транспорта:

“Погрузка/разгрузка”:

Далее – ещё эпизоды транспортировки:

Масштабы сооружения можно оценить по вот этой паре картинок (исходник и фрагмент крупно – там несколько человеческих фигур на снимке):

Вообще, водоизмещение платформы, как пишут, около 50000 тонн. Главный “шарик” содержит в себе основную антенну, её линейные размеры, судя по всему, находятся где-то в районе 23-27 метров. Очевидно, это АФАР (активная фазированная антенная решётка) с дополнительным механическим сканированием. Надо заметить, от чисто “механической” антенны при таких размерах толку бы вообще не было: слишком медленная.

Кстати, для такого радара, по роду применения, очень важно точно знать своё местоположение (3D, понятно) в каждый момент времени, иначе будут большие погрешности измерений. Поэтому там не только сама платформа активно стабилизируется, но и наверняка антенны находятся на гиростабилизированных платформах (такие платформы “под большой вес” – известны, используются для стабилизации оружейных систем на кораблях). Кроме того, АФАР может компенсировать перемещения платформы “на лету” с помощью обработки сигнала.

Для чего радар нужен в системе ПРО?

Да, понятно, что большая антенна позволяет быстро и точно вычислять координаты потенциальных целей. Кроме того, высокочастотный сигнал (а это ж X Band), делает возможным получение радиолокационной картины с довольно высоким разрешением, то есть, можно отличать отдельные элементы группы целей (боеголовка, имитаторы и т.п.) на большом расстоянии.

Суммарная мощность передатчиков наверняка велика (там же нет проблем с энергоснабжением), поэтому не стоит забывать, что важнейшая-то задача такого радара – подсвет целей для бистатической радиолокации (то есть, отражённый сигнал принимают другие участники системы). Радар плавучий – может занять выгодную позицию. Другие элементы, расположенные на кораблях, также можно расставить в нужных точках.

Зачем?

Для решения одной ключевой задачи: известно, что реальные боеголовки могут прятаться среди множества имитаторов, которые привезла та же ракета. Имитаторы, конечно, проектируются таким образом, чтобы их было очень сложно отличить от боеголовки, при использовании самых разных средств наблюдения: РЛС, оптических систем и т.п. Однако одно дело изготовить имитатор, неотличимый от боеголовки при наблюдении одним радаром с одного ракурса, и совсем другое – неотличимый имитатор, работающий для произвольного ракурса, в том числе при условии, что приёмник и передатчик системы наблюдения противника разнесены в пространстве. Нужно ли объяснять, что вторая задача вообще имеет другой порядок сложности?

А теперь добавьте сюда тот факт, что наблюдение осуществляется при очень высоком для радиолокации разрешении: хорошо виден момент “разделения целей”, траектории всех элементов.

Вот поэтому и требуются морские системы и радары в Европе: собственную прикрываемую территорию Штаты могли бы под завязку нашпиговать РЛС самых разных диапазонов, но нужных ракурсов наблюдения (с разнесением приёмников и передатчиков), необходимых для автоматической селекции целей (угрозы/имитаторы), таким способом не получить. Точнее, когда ракурс образуется – уже поздно собираться что-то там перехватывать.

Но это всё, конечно, стратегические цели.

(Фото: MDA, Boeing)

В свете пугающих ракетных заявлений КНДР Штаты выдвигают в Тихий океан свой гигантский плавучий радар, который может работать в составе системы ПРО. Плавание радара обходится казне в десятки миллионов долларов (но, собственно, они ж их сами печатают, поэтому – какие проблемы?). Фото радара:

Всё оборудование перемещают к гавайскому побережью. Так что к осени можно ожидать новых событий с перехватом баллистических ракет.

В продолжение записки про “контрабандные лодки“, дополнительные, так сказать, рассуждения. Вообще говоря, понятно, почему эти лодки не подводные, хоть и близки к тому.

В имеющейся конструкции сохраняется положительная плавучесть (пока не открыли клапан, затапливающий лодку в случае угрозы захвата), это снимает проблемы, свойственные управлению даже простой подводной лодкой: не требуется выравнивание после погружения, не нужно управлять глубиной.

Более того, ход в подводном положении ставит задачи по обеспечению принудительной вентиляции внутреннего отсека, ещё придётся следить за составом “атмосферы в салоне”. Естественно, возникают и другие сложные задачи, например, обеспечение надёжного аварийного всплытия аппарата. В общем, нужно будет использовать более сложные конструктивные решения и новые приборы.

(Кстати, есть хорошо известное решение, когда погружение лодки с неустранимой положительной плавучестью происходит за счёт работы рулей глубины в движении: такая ныряющая схема. Ещё можно использовать крыло для создания “погружающей силы”. Экипаж следит за глубиной, управляет рулями и крылом, а если лодка остановилась, то она всплывает. Не понятно, используется ли уже такой метод.)

Отдельная тема – ИК-излучение. Если не принимать специальных мер, то, как верно заметили в комментариях, лодку хорошо будет видно тепловизорам: можно обнаруживать в автоматическом режиме. Приглядевшись к некоторым фото – можно заметить, что об ИК-заметности разработчики всё ж подумали. Например, на “стелс-лодке”, фото которой ниже, выхлопная труба проложена вдоль корпуса и выходное отверстие направлено вниз, в сторону воды – хорошее решение, сильно уменьшающее ИК-заметность.

Интересно, охлаждается ли сама труба? Кстати, можно не самым сложным методом (набор от пары больших холодильников, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя) организовать сбор тепла не только с выхлопной трубы, но и по всей надводной части корпуса, а отводить это тепло под воду, скажем, через специальный радиатор. Холодную лодку видно очень плохо. Впрочем, наверное, уже сделано.

(Фото: U.S. Coast Guard)

Между прочим, на днях успешно стартовал аппарат NASA LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). В ближайший вторник аппарат должен встать на окололунную орбиту и начать фотографировать поверхность Луны. На борту LRO – камера, которая позволит делать снимки поверхности с разрешением лучше одного метра. Такого разрешения однозначно достаточно для прямого наблюдения достопримечательностей земного происхождения, оставшихся на местах посадки штатовских лунных экспедиций. И орбита LRO (полярная) подходит для того, чтобы сфотографировать нужные районы Луны с выгодных ракурсов.

Метровое разрешение позволяет увидеть посадочные модули, штатовские лунные багги и всякие другие вещи, оставленные на Луне. Более того, тени от земных изделий (при “низком” Солнце) ещё больше упрощают задачу прямого наблюдения. В общем, технических ограничений на фотографирование нет, поэтому фотографии будут, если только зонд LRO не выйдет из строя. (Ну, правда, кто ж откажется сделать снимки столь знаменитых мест на Луне?)

Интересно, что конспирологам, выпускающим книги о том, что Штаты на Луне не были, будет несложно оспорить фотографии, сделанные LRO. Во-первых, наблюдаемую технику можно обозвать “автоматическими аппаратами, направленными на Луну вместо людей”: разрешение снимков недостаточно высокое для того, чтобы передать детали устройства техники. А, во-вторых, можно просто объявить, что снимки LRO вообще поддельные, технологии-то подделки сейчас сильно шагнули вперёд. Так что если кто думает, будто придёт конец конспирологии с “лунной аферой”, то он просто ничего не понимает в конспирологии.

Кстати, вместе с LRO стартовал и другой проект – LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite). Тут Луну собираются бомбить большой и скоростной ракетой: 2000 килограмм и 2.5 км/сек, чтобы сделать кратер и пронаблюдать выброс лунной породы, для обнаружения воды. Тоже вполне себе тема для конспирологов: ведь отрабатывается ни что иное, как технология уничтожения заглублённых лунных баз с Земли.

Как известно, для доставки контрабанды из Южной Америки в Северную давно используют специальные лодки, почти подводные (например, если верить штатовской береговой охране, такие лодки хорошо подходят для доставки грузов из Колумбии). То есть лодка так сконструирована, что идёт “на задание” в полупогруженном состоянии, над водой только небольшая “рубка”, см. фото:

Понятно, что палуба закрыта герметичным корпусом, а для длительного хода под водой, видимо, не хватает только шноркеля. Хотя шноркель – не самое сложное изделие. Видимо, продвинутые аппараты используют шноркели, малозаметные перископы и не попадают в руки к береговой охране США. Последней достаются дешёвые технологически отсталые изделия, которые позже предъявляют публике, в том числе и в виде фото.

Такую лодку, понятно, сложно заметить визуально, с корабля. На первый взгляд, обнаружение с помощью радара, антенна которого расположена на высокой мачте, кажется подходящим решением. Но это только на первый: в реальности лодку прячут волны, да и вообще различить её на фоне морской воды радару весьма непросто. А если ещё и характеристики отражающей поверхности лодки подобраны верно, то задача радара оказывается совсем сложной. Ещё вариант лодки на фото:

Странно, что сфотографированные лодки не несут камуфляжа – правильная окраска “пятнами” мешала бы визуальному (оптическому) обнаружению с вертолёта: водная поверхность постоянно меняется, и это помогает замечать статичные “пятна”.

Береговая охрана делится фотографиями внутреннего убранства лодок. Например, на фото ниже, как пишут, пост рулевого:

(Кухонный нож хорошо виден? Может, это для коррекции компаса?)

На следующем фото – захваченная береговой охраной лодка, можно оценить масштабы изделия:

Эти лодки – хороший пример эффективных низкотехнологичных изделий, использующих современные массово доступные технологии производства.

(Все фото: U.S. Coast Guard)

Продолжаем серию записок, затрагивающих внутреннее устройство радаров. Вообще, в наборе уже опубликованных записок с темой РЛС, как-то остались за бортом сведения о самых базовых принципах и логике работы радаров. И вроде бы многие о них читали/слышали, а вот оказывается, всё равно вопросы остаются и непонимание – тоже. Так что нужно навёрстывать.

Понятно, что главное свойство радара – это способность определять координаты наблюдаемых целей. В рамках решения задач по определению координат, возникает задача определения расстояния “до цели”. Как можно вычислить расстояние? В самом банальном случае, конечно, речь нужно вести о расстоянии между приёмо-передатчиком радара и отражающей сигнал целью. Если утрировать ситуацию ещё больше, то и возникает то самое распространённое наблюдение, что расстояние вычисляется делением пополам времени между отправкой зондирующего импульса и приёмом отражённого с последующим умножением результата на “скорость света”. Действительно, практически такой подход и работает: главное, научиться точно определять время.

В популярной литературе традиционно рисуют картинку, где передатчик отправляет импульс в сторону цели, потом вся система “засекает время” отправки и ждёт “ответа”, то есть отражённого импульса. Чтобы понять, что эта технологически рафинированная картина в практике реального мира встречается лишь чуть чаще, чем идеальная окружность, вспомните: радары могут быть импульсными, а могут быть и непрерывного излучения; настоящие цели склонны перемещаться, отражающих объектов в “поле зрения” радара может быть одновременно несколько. А есть ведь и другие трудности, похитрее (например, активные помехи).

Посмотрим внимательнее: если радар использует непрерывное (ну да, тут имеется в виду некоторый условный длительный промежуток времени) излучение – а именно так работали многие старые радары, работает целый ряд современных и “проектируемых”, например бортовые РЛС перспективных истребителей – то для того, чтобы сравнивать принятый сигнал с отправленным, придётся использовать специальную модуляцию, создающую “метки времени”.

Подумайте сами: если совсем простой радар передаёт “монотонный писк” (“гармонику”), то расстояние до цели можно бы определять по углу сдвига фазы в принятом сигнале. Однако тут сразу возникает такая проблема: как отличать расстояния, кратные периоду колебаний “писка”? Ведь получается, что очень много целей (ага, в чисто математическом смысле бесконечно много – вообще обидно) окажутся как бы на одном расстоянии. Проблема. Решается использованием сложной модуляции (или кодирования), загоняющей в сигнал “линейку” с нужным периодом.

С импульсным радаром, казалось бы, проще, всё как в идеальной картинке: отправил импульс, получил “ответ”. Но, понятно, радар не может всякий раз ждать отражённого сигнала, прежде чем передать новый импульс. Предположим, что импульсы следуют с какой-то частотой. Тогда получается, что отражённый сигнал может прийти к приёмнику через время, превышающее время молчания между передачей соседних импульсов. Как понять, что принят ответ на позапрошлый импульс? То есть, в общем-то, получается та же неприятная штука, что и с непрерывным сигналом. Поэтому опять придётся придумать такую модуляцию, которая позволит после приёма отличать отдельные импульсы внутри некоторой последовательности. Что, собственно, и делается на практике. Выходит, даже самый простой случай требует серьёзных ухищрений для определения расстояния по времени задержки сигнала.

Как ещё можно определять расстояние? Можно по углам направления (пеленгам) на одну и ту же цель из разных точек пространства, с известными координатами (так сказать, “триангуляцией”). Не обязательно одновременно фиксировать направление из нескольких точек (скажем, используя набор истребителей). Один самолёт достаточно быстро летит, поэтому, измерив направление на цель из нескольких точек траектории полёта, зная относительное положение этих точек, можно вычислить искомое расстояние. Первая проблема тут такая: как вообще понять, что направление при каждом измерении фиксируется действительно на одну и ту же цель? Помогает сохранение сигнатур и реализация других методов распознавания целей.

Есть и вторая проблема, которая мешает всем методам определения расстояния радаром, но особенно только что упомянутой “триангуляции” по серии последовательных измерений: что делать, если цель движется? Так что на практике используют довольно сложные алгоритмы и уточняют результаты измерений сразу несколькими способами. Конечно, помогают и данные о скорости движения цели. Об этом – в продолжении, которое следует.

Кстати, вопрос: в записке упомянуто два “простых” метода измерения расстояния “практическим радаром”: по “задержке сигнала”, по азимутам; кто сможет назвать другой метод?