СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЦЕЛЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ГРУППОВЫМ ОБЪЕКТАМ Российский патент 2011 года по МПК G06F17/00 G01S5/04 F41G7/34 F41G7/00 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, а именно к цифровым вычислительным системам для обработки входной информации о характеристиках боевых средств, ее преобразовании, выбора необходимой стратегии, формировании критериев противоборства с выявлением результатов боя, оценки своих потерь и нанесенного противнику ущерба. Изобретение может быть использовано командным составом Вооруженных Сил в процессе его обучения и переучивания, проведения командно-штабных учений и непосредственно для планирования группового боя (ГБ).

Техническим результатом изобретения является повышение боевой эффективности (результативности) группового боя.

Известен способ [1, 2, 3], который раскрывает динамику боя и позволяет до его проведения назвать будущего победителя. Однако не известен способ ведения боя против разнородных группировок с оценкой его результативности. В приведенных источниках, во-первых, не рассматривается бой против стороны, состоящей из группировок, включающих разнородные боевые средства (БСр) с неодинаковыми характеристиками, поэтому не может быть приведен и выбор правильной стратегии ГБ. Во-вторых, не оценивается цена достигнутой победы, отсутствует количественная оценка нанесения максимального ущерба противнику при поражении от него. Третьим недостатком при ведении боя является существующее смещение акцентов в сторону отношения количества БСр сторон, а не отношения интенсивностей ведения огня сторонами, которое приводит к поражению при групповом бое.

В случае однородных группировок, определяющими исход боя противостоящих сторон А и В, служили, в первую очередь, количественные соотношения боевых средств М_А и N_B, а во вторую - качественные, т.е. интенсивности ведения огня λ_А и λ_B сторон. Это подтверждается видом коэффициента боевого превосходства K_п(A,B_i), i=1, 2 стороны А, определяющего [1, 2] исход боя с каждой группировкой В₁ и В₂

,

в котором отношение интенсивностей λ_A/λ_Bi (i=1, 2) входит через подкоренное выражение. В то время как отношение количества БСр M_A/N_Bi (i=1, 2) - непосредственно.

В дальнейшем будет показано, что при наличии разнородных группировок у одной из сторон, в частности у стороны В, например В₁ и В₂, на первое место выходит отношение интенсивностей λ_B1 и λ_B2 ведения огня группировками, а не отношение чисел БСр N_B1, N_B2.

Имеются также и патенты [4-7], направленные на создание аппаратуры приема и реализации целеуказания, которые не устраняют выявленные недостатки и не решают сформулированную авторами задачу.

С учетом этих и других проблем существует потребность в разработке способа и устройства, которые позволили бы устранить отмеченные недостатки.

В отличие от известных способов ведения боя повышение боевой эффективности (результативности) группового боя осуществляется за счет:

- учета разнородности БСр противостоящей стороны;

- выбора рациональной стратегии ведения боя;

- оценки результатов предстоящего боя до его проведения;

- определения цены победы над противником;

- в случае поражения - нанесения максимального ущерба противнику с определением количества оставшихся непораженных БСр.

Согласно изобретению технический результат достигается тем, что коммутируют данные своих боевых средств и средств каждой группировки противника, записывают в блок памяти, передают их на входы всех арифметических блоков, а характеристики группировок противника сравнивают в первом блоке сравнения, результаты сравнения поступают на блок визуализации, считывание с которого определяет стратегию ведения боя, величину критерия противоборства вычисляют в первом арифметическом блоке, сравнивают ее во втором блоке сравнения с пороговым значением, результаты сравнения подают на блок визуализации, считывание которых определяет исход боя, остатки своих боевых средств или средств противника вычисляют соответственно во втором или третьем арифметическом блоке, и осуществляют их считывание с блока визуализации.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно математическое описание двустороннего боя с помощью дифференциальных уравнений Ланчестера [1, 2, 3]. При этом каждая из двух сторон А и В содержит группировку из однородных боевых средств (БСр).

Представляет интерес рассмотрение двустороннего боя с разнородными группировками, когда сторона А имеет однородную группировку, а противостоящая ей сторона В включает две группировки B₁ и В₂. Показателями БСр стороны А до начала группового боя (ГБ) будут:

М - первоначальное количество боевых средств;

λ - интенсивность огня БСр, пропорциональная вероятности поражения цели одним выстрелом р и скорострельности БСр f, т.е. λ=pf.

В процессе ГБ (t>0) убывающая величина М в момент времени t обозначается m(t). Группировки В₁ и В₂ имеют аналогичные показатели: N₁, λ₁, n₁(t) и N₂, λ₂, n₂(t).

При одновременном начале боя группировки А с группировками B₁ и В₂ в зависимости от исходных данных возникают следующие проблемные вопросы:

1) на чьей стороне будет победа?

2) существует ли критерий (математическое выражение), подставив в который исходные данные до начала ГБ, можно ответить на первый вопрос?

3) какой стратегии целераспределения придерживаться стороне А?

4) какой ценой досталась победа, т.е. сколько осталось БСр у победившей стороны?

5) в случае поражения стороны А, какая стратегия приводит к нанесению максимального ущерба противнику, и каков он?

В существующей литературе [1, 2, 3] при ведении боя между двумя сторонами ответы на первые три вопроса имеются. Наличие двух группировок B₁ и В₂ у стороны В затрудняет получение ответа на все поставленные вопросы.

Стратегии планирования ГБ и классификация группировок. Рассмотрим следующие стратегии ведения ГБ:

а) стратегия одноэтапного группового боя (ОГБ), когда сторона А выбирает такое относительное число r₁ своих средств, что по группировке B₁ ведут бой r₁m(t) БСр, а по группировке В₂ r₂m(f), где r₁+r₂=1. ГБ ведется до полного уничтожения обеих группировок;

б) стратегия двухэтапного группового боя (ДГБ), при которой сторона А на первом этапе выбирает одну из группировок В₁ (r₁=1) или В₂ (r₂=1) и всеми средствами ведет бой до ее полного уничтожения, на втором этапе оставшимися боевыми средствами она уничтожает другую группировку В₂ (r₂=1) или В₁ (r₁=1);

в) стратегия смешанного группового боя (СГБ), когда сторона А выбирает такое относительное число r₁ своих средств, которое соответствует одновременному ведению боя по группировке B₁ r₁m(t), а по группировке В₂ r₂m(t) БСр. Если одна из группировок будет уничтожена раньше (B₁ или В₂), то оставшимися средствами выводится из строя другая группировка.

Оптимальное ведение ГБ, во-первых, приводит к максимизации нанесения ущерба противнику, а во-вторых, к минимизации своих потерь.

Дифференциальные уравнения ГБ с разнородными группировками. В отличие от боя с однородными группировками, в котором он осуществляется одноэтапно, в данном сценарии бой происходит в два этапа. Пусть на первом этапе ведется бой с группировкой В₁, не обращая внимания на группировку В₂ (r₁=1, r₂=0). Тогда дифференциальные уравнения, отражающие ГБ 1-го этапа во времени t₁, запишутся следующим образом:

Начальными условиями для 1-го этапа служат величины

m(t₁=0)=M; n₁(t₁=0)=N₁; n₂(t₁=0)=N₂.(1в)

После уничтожения группировки B₁ (N₁=0) сторона А на 2-м этапе приступает к уничтожению группировки В₂, при этом r₂=1 (r₁=0). Второму этапу t₂ соответствуют дифференциальные уравнения

Начальными условиями для второго этапа являются

m(t₂=0)=М₁; n₁(t₂=0)=0; n₂(t₂=0)=N₂; r₂=1.(2в)

Решение уравнений (1а,б) и (2а,б) с учетом начальных условий (1в) и (2в) приводит к получению формул (3а), (3б) для величин оставшихся БСр у стороны А в результате ДГБ в зависимости от выбранных стратегий ЦР {А; В₁,В₂} или {A; B₂,B₁}

Анализ выражений (3а) или (3б) позволяет конкретизировать выбор стратегии, не прибегая к их вычислению. Нетрудно видеть, что выполнение неравенства M₂(A; B₁, B₂)>M₂(A; B₂, B₁) осуществляется только при λ₁>λ₂, как и обратного (A; B₁, B₂)<M₂(A; B₂, B₁) при λ₁<λ₂. Это означает, что стратегия ДГБ заключается в уничтожении сначала группировки В_i, затем В_j, несли λ_i>λ_j.

Критериями победы стороны А при использовании той или иной стратегии в ДГБ являются полученные путем преобразования формул (3а), (3б) неравенства

зависимые от квадратов локальных классических коэффициентов боевого превосходства

- квадрата локального коэффициента боевого превосходства К_п(А, В₂) стороны А по отношению к группировке B₂;

- квадрата локального коэффициента боевого превосходства группировки В₁ по отношению к группировке В₂.

В формулах (4а) и (4б) также введены обозначения количественных соотношений N₁₂ группировок B₁ и В₂ и качественных λ₁₂

Формулы (4а)-(4д) показывают, что критерий боевого превосходства (исхода предстоящего ГБ) K_п полностью определяются исходными данными Д_А(М, p, f), Д_B1(N₁, p₁, f₁), Д_B2(N₂, p₂, f₂), сторон А и В.

При К_п>1 фиксируется «Победа стороны А» и происходит вычисление в зависимости от выбранной стратегии одной из формул (3а) или (3б) величины оставшихся БСр стороны А М₂(A; B₁, B₂) или М₂(А; B₂, B₁) («Остаток БСр М₂=…»).

В случае, когда К_п<1 (окончательное поражение стороны А), нанесенный ущерб стороне В определяется решением дифференциальных уравнений ГБ (формулы (1а, б, в) и (2а, б, в)). Следовательно, при победе стороны А на первом этапе и окончательном поражении на втором, оставшееся число БСр у стороны В будет

Для данного сценария фиксируется информация: «Победа стороны В»; «Остаток БСр N₂₂=…» или «Остаток БСр N₁₂=…».

Для случая равенства боевых сил сторон А и В (К_п=1) фиксируется информация: «Паритет в групповом бою».

Итак, предлагаемый способ позволяет получить заявленный технический результат повышения боевой эффективности (результативности) группового боя. Решение авторами разнообразных примеров для группировок с различными исходными данными показало преимущество предлагаемой стратегии двухэтапного группового боя (ГБ) по сравнению со стратегиями одноэтапного и смешанного ГБ при разнородных группировках B₁ и В₂.

Устройство, реализующее способ, и изображенное на чертеже, содержит следующие блоки: коммутатор 1, три блока 2, 3, 4 памяти, блок 5 управления, два блока 6, 7 сравнения, три арифметических блока 8, 9, 10 и блок 11 визуализации, при этом выходы 12, 13, 14 коммутатора 1 подключены к соответствующим информативным входам 12, 13, 14 блоков 2, 3, 4 памяти, соединенных всеми своими выходами 15, 16, 17 со входами 15, 16, 17 всех арифметических блоков 8, 9, 10, а выходами 16, 17 со входами 16, 17 блока 6 сравнения, подключенного выходами 18, 19 ко входам 18, 19 арифметического блока 8, а всеми выходами 18, 19, 20 - ко входам 18, 19, 20 блока 11 визуализации, а двумя выходами 18, 19 -ко входам 18,19 всех арифметических блоков 8, 9, 10, выход 21 арифметического блока 8 подключен ко входу 21 блока 7 сравнения, соединенного всеми тремя выходами 22, 23, 24 с соответствующими входами 22, 23, 24 блока 11 визуализации, а выходами 22, 23 с соответствующими входами 22, 23 арифметических блоков 9, 10, подключенных своими выходами 25, 26 ко входам 25, 26 блока 11 визуализации, управляющие выходы блока 5 управления подключены к управляющим входам всех блоков 1-11.

Работа устройства происходит следующим образом.

Согласно чертежу исходные данные стороны А Д_A(М, Р, f)и группировок B₁ Д_В1(N₁, p₁, f₁) и В₂ Д_B2(N₂, p₂, f₂) поступают на входы коммутатора 1, выходы 12, 13, 14 которого соединены со входами 12, 13, 14 блоков 2, 3, 4 памяти, где и хранятся.

По управляющему сигналу с блока 5 управления исходные данные сторон подаются на входы 15, 16, 17 всех арифметических блоков 8, 9, 10 для вычисления коэффициента боевого превосходства К_п (блок 8) и остатков своих боевых средств М₂ (блок 9) и противника N₀ (блок 10).

Значения λ₁ и λ₂ с выхода блока памяти в соответствии с чертежом поступают на входы 16, 17 блока 6 сравнения, с выходов 18, 19, 20 которого результат сравнения подается на входы 18, 19, 20 всех арифметических блоков 8, 9, 10 для выбора одной из формул (3а), (4а), (5а) или (3б), (4б), (5б) согласно выбранной стратегии группового боя {А; В₁, В₂} или {A; B₂, B₁}.

В зависимости от результатов сравнения на входах 18, 19, 20 блока 11 визуализации возникает соответствующая информация о стратегии ГБ:

при λ₁>λ₂ - «Двухэтапный бой, на первом этапе - уничтожение группировки B₁» (вх. 18);

при λ₁<λ₂ - «Двухэтапный бой, на первом этапе - уничтожение группировки В₂» (вх. 19);

при λ₁=λ₂ - «Одноэтапный бой, » (вх. 20).

С выхода 21 арифметического блока 8 величина критерия исхода ГБ поступает на вход 21 блока 7 сравнения.

В том случае, когда К_п>1, сигнал с выхода 22 блока 7 сравнения подается на вход 22 арифметического блока 9, в котором происходит вычисление в зависимости от выбранной стратегии одной из формул (3а) или (3б) величины оставшихся БСр стороны A M₂(A; B_i, B₂) или M₂(A; B₂, B₁). Результат М₂ подается на вход 22 блока визуализации.

В случае, когда К_п<1 (поражение стороны А), нанесенный ущерб стороне В определяется сигналом с выхода 23 блока 7 сравнения, передаваемого на вход 23 арифметического блока 10, в котором происходит его вычисление в зависимости от выбранной стратегии согласно формул (5а) или (5б) величины оставшихся БСр стороны В N₂₂(A; В₁, В₂) или N₁₂(A; В₂, B₁). Результат N_o с выхода 26 арифметического блока 10 подается на вход 26 блока 11 визуализации, на котором появляется информация: «Победа стороны В»; «Остаток БСр N₂₂=…» или «Остаток БСр N₁₂=…».

Для случая, когда К_п=1, сигнал с выхода 24 блока 7 сравнения передается на вход 24 блока 11 визуализации, на котором высвечивается информация: «Паритет в групповом бою».

Синхронизация работы блоков осуществляется с помощью блока 5 управления.

Реализация предложенного устройства на первом этапе возможна в виде аппаратно-программного комплекса на ПЭВМ, а на втором - в виде автономного устройства.

Использованные источники

1. Жиров А.Ю. Военно-прикладная математика. Вероятностные основы оценки эффективности боевых и обеспечивающих действий авиации. - Монино: ВВА им. Ю.А.Гагарина, 2004. С.80-118.

2. Иванов П.И. и др. Основы и применение методов прикладной математики в военном деле. - Монино: ВВА им. Ю.А.Гагарина, 1991. С.186-224.

3. Абчук В.А., Матвейчук Ф.А., Томашевский Л.П. Уравнения динамики боя/Справочник по исследованию операций. - М.: Военное изд-во министерства Обороны СССР, 1979, с.322-325.

4. Пархоменко О.Л. (RU) и др. Аппаратура приема и реализации целеуказания. Патент №2236666, F41G 7/00.

5. Даниленко А.И. (RU) и др. Многопозиционная система определения местоположения объектов. Патент №2073380, G01S 5/00.

6. Космическая автоматизированная система контроля за подвижными объектами. (RU), патент №2284550, G01S 13/06.

7. Беляев Б.Г. (RU) и др. Способ обнаружения групповых объектов. Патент №2157550, G01S 5/00.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, а именно к цифровым вычислительным системам для обработки входной информации о характеристиках боевых средств, ее преобразовании, выбора необходимой стратегии, формировании критериев противоборства с выявлением результатов боя, оценки своих потерь и нанесенного противнику ущерба, может быть использовано командным составом Вооруженных Сил в процессе его обучения и переучивания, проведения командно-штабных учений и непосредственно для планирования группового боя (ГБ). Техническим результатом является расширение арсенала технических средств за счет создания способа и устройства целераспределения по групповым объектам. Указанная задача решается за счет того, что коммутируют данные своих боевых средств и средств каждой группировки противника, записывают в блок памяти, передают их на входы всех арифметических блоков, а характеристики группировок противника сравнивают в первом блоке сравнения, результаты сравнения поступают на блок визуализации, считывание с которого определяет стратегию ведения боя, величину критерия противоборства вычисляют в первом арифметическом блоке, сравнивают ее во втором блоке сравнения с пороговым значением, результаты сравнения подают на блок визуализации, считывание которых определяет исход боя, остатки своих боевых средств или средств противника вычисляют соответственно во втором или третьем арифметическом блоке, и осуществляют их считывание с блока визуализации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ целераспределения по групповым объектам, заключающийся в том, что коммутируют данные своих боевых средств и средств каждой группировки противника, записывают в блоки памяти, отличающийся тем, что данные передают на входы всех арифметических блоков, а характеристики группировок противника сравнивают в первом блоке сравнения, результаты сравнения поступают на блок визуализации, считывание с которого определяет стратегию ведения боя, величину критерия противоборства вычисляют в первом арифметическом блоке, сравнивают ее во втором блоке сравнения с пороговым значением, результаты сравнения подают на блок визуализации, считывание которых определяет исход боя, остатки своих боевых средств или средств противника вычисляют соответственно во втором или третьем арифметическом блоке, и осуществляют их считывание с блока визуализации.

2. Устройство по п.1, содержащее коммутатор и блок памяти, отличающееся тем, что в его состав введены блок управления, два блока сравнения, три арифметических блока и блок визуализации, при этом первые выходы коммутатора подключены к информативным входам блоков памяти, соединенных всеми своими выходами со входами всех арифметических блоков, а вторым и третьим выходами - со входами первого блока сравнения, подключенного первыми выходами ко вторым входам первого арифметического блока, подключенного всеми тремя выходами к первым входам блока визуализации, а первыми двумя выходами - ко вторым входам всех арифметических блоков, выход первого арифметического блока подключен к входу второго блока сравнения, соединенного всеми тремя выходами с вторыми входами блока визуализации, а первым выходом - с третьими входами второго и третьего арифметического блоков, подключенных своими выходами к третьим входам блока визуализации, управляющие выходы блока управления подключены к управляющим входам всех блоков.