СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ЛОЖНЫХ БОЕВЫХ СРЕДСТВ В БОЕВЫХ ДЕЙСТВИЯХ РАЗНОРОДНЫХ ГРУППИРОВОК Российский патент 2015 года по МПК G06F17/10 G06F17/13 

Изобретение относится к использованию цифровой вычислительной техники при моделировании боевых действий разнородных группировок путем обработки входной информации о характеристиках боевых средств (БСр) разнородных группировок, ее преобразовании, выбора рациональной стратегии боевых действий (БД), оценки своих потерь и нанесенного противнику ущерба при вводе ложных БСр (ЛБСр) сторонами. Оно может быть использовано командным составом Вооруженных Сил в процессе его обучения и переучивания, проведения командно-штабных учений и тренировок, а также непосредственно для планирования групповых боевых действий (ГБД) с разнородными группировками.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение уровня достоверности компьютерного моделирования боевых действий и расширение рекомендаций по выявлению дополнительных факторов, способствующих активному уничтожению противника.

К таким факторам относятся: 1) знание роли разнокалиберности в БД, 2) умение выбора рациональной стратегии взаимодействия между своими группировками, 3) определение группировки неприятеля, по которой необходимо наносить первоочередной удар, 4) выделение своей группировки, в которой целесообразно сосредоточить ложные боевые средства.

Известен способ [1-4], который раскрывает динамику БД одной группировки против другой и позволяет до его проведения назвать будущего победителя. Однако наличие разнородных группировок не позволяет выбрать рациональную стратегию стороне А.

Известен способ [5] выбора рациональной стратегии БД с разнородными группировками, но он учитывает ведение БД стороной А против двух разнородных группировок стороны В. В данном способе рассматривается ситуация, в которой сторона А тоже включает две разнородные группировки. Отсюда ряд неопределенностей. Во-первых, не известна стратегия ведения БД двух разнородных группировок стороны А против двух разнородных группировок другой стороны В: то ли стороне А вначале необходимо уничтожить более сильную группировку, а затем слабую, либо наоборот; то ли рассматривать вариант распределения БСр стороной А на одновременное уничтожение обеих группировок противника; планировать ли БД стороне А таким образом, чтобы каждая ее группировка вела автономное боевое противоборство с одной их группировок неприятеля.

Вторым недостатком способа [5] является неучет выбора стратегии стороной В, несомненно влияющей на результативность БД. Возникает ситуация, требующая рассмотрения знания противником выбора своей рациональной стратегии.

Известен способ [6] выбора стратегий БД сторонами А и В, в каждую из которых входит по две группировки: А₁, А₂ и B₁, В₂. Однако в данных БД стороны не используют ложные БСр. Поэтому при одновременном начале ведения БД группировок A₁ и А₂ с группировками B₁ и В₂ возникают следующие проблемные вопросы относительно влияния:

выбора рациональных стратегий взаимодействия группировок сторон А и В при наличии ложных БСр;

рационального выбора группировки, в которую они должны вводиться;

количества ложных БСр на результаты БД.

Наличие разнородных группировок у сторон при введении ложных БСр затрудняет получение ответов на все поставленные вопросы. Рассмотрим сценарий боевого противоборства (БПб) сторон, имеющих по две разнородные группировки, предполагающий доступность ведения БД каждой группировки с любой группировкой противостоящей стороны.

Имеются патенты [7-10], направленные на создание аппаратуры приема и реализации целеуказания, которые не устраняют выявленные недостатки и не решают сформулированную авторами задачу.

Поэтому возникает потребность в разработке такого способа и устройства, которые позволили бы получить ответ на проблемные вопросы.

В отличие от известных способов [1-4, 5, 6] ведения ГБД повышение боевой эффективности в предлагаемом изобретении осуществляется за счет учета влияния:

показателей БСр состава всех группировок сторон, в том числе и ложных БСр;

разнородности группировок обеих сторон;

выбора рациональных и нерациональных стратегий ведения ГБД сторонами А и В;

ввода ЛБСр в необходимую группировку;

исхода предстоящих боевых действий до их проведения (на чьей стороне будет победа), прогнозирования цены победы над противником (оценки своих потерь), в случае поражения - нанесения максимального ущерба противнику с определением количества оставшихся у него непораженных БСр при разных стратегиях сторон и введения ЛБСр в любую из группировок.

Способ оценки влияния ввода ложных боевых средств в боевых действиях разнородных группировок, заключающийся в том, что коммутируется информация о показателях всех боевых средств каждой из группировок сторон и записывается в первый блок памяти, отличающийся тем, что дополнительно вводится информация о ложных боевых средствах в необходимые группировки, пересылается вся исходная информация о боевых средствах группировок, включая и о ложных боевых средствах в арифметический блок определения результатов боевых действий согласно выбранной стратегии, по команде из блока управления выходные результаты из арифметического блока записываются во второй блок памяти, затем передаются в блок визуализации, на котором отображаются результаты (исход) боевых действий, рациональная стратегия, остатки боевых средств сторон и ложных.

Сущность способа заключается в следующем.

Двусторонние БД, когда стороны А и В имеет по две разнородные группировки, соответственно A₁, А₂ и В₁ и В₂. Показателями БСр стороны А до начала (t≤0) групповых БД будут:

М₁, М₂ - первоначальное количество БСр группировок A₁ и А₂;

M_1L, M_2L - первоначальное количество ложных БСр группировок A₁ и А₂;

µ₁₁=p₁₁f₁₁, µ₁₂=p₁₂f₁₂ - интенсивности поражающего огня БСр группировки А₁, пропорциональные вероятностям поражения целей одним выстрелом p₁₁, p₁₂ и скорострельностям (темпам стрельбы) БСр f₁₁, f₁₂ осуществляемых по БСр группировок B₁ и В₂;

µ₂₁=p₂₁f₂₁, µ₂₂=p₂₂f₂₂ - интенсивности поражающего огня БСр группировки А₂, пропорциональные вероятностям поражения целей одним выстрелом p₂₂, p₂₂ и скорострельностям БСр f₂₁, f₂₂, осуществляемых по БСр группировок B₁ и В₂;

В процессе ГБД (t>0) убывающие величины М₁, М₂, M_1L, M_2L в момент времени t обозначим m₁(t), m₂(t), m_1L(t), m_2L(t).

Группировки B₁ и B₂ стороны В имеют аналогичные показатели: N₁, N_1L, λ₁₁=p₁₁f₁₁, n₁(t), n_1L(t), λ₁₂=p₁₂f₁₂, и N₂, N_2L, λ₂₁=p₂₁f₂₁, λ₂₂=p₂₂f₂₂, n₂(t), n_2L(t) ведения БД по БСр и ЛБСр группировок A₁ и А₂ стороны А.

При поочередном вводе примерно одинакового процентного состава

$$M_{1L}/M_1\cong M_{2L}/M_2\cong N_{1L}/N_1\cong N_{2L}/N_2\cong \mathrm{0,2}\to 20\%$$

ЛБСр в каждую из группировок выясним степень влияния их на результаты БД.

Для наглядности оценки влияния каждого из вариантов на результаты БПб придадим характеристикам БСр численные значения, приведенные в таблице 1.

Из всех стратегий (S_1-1, S_1-2, S_1-3, S_1-4, …, S_4-1, S_4-2, S_4-3, S_4-4), приведенных в [6], минуя промежуточные, рассмотрим только крайние стратегии: рациональные (рац) и нерациональные $$\left(\overline{рац}\right)$$ взаимодействия группировок сторон применительно к исходным данным таблицы 1, приведенные в таблице 2.

Стратегия S_1-1 (рац А, $$\overline{рац}$$ В) означает, что на первом этапе сторона А обеими группировками (A₁ и А₂) ведет уничтожение группировки В₂, а сторона В обеими группировками (B₁ и В₂) уничтожает группировку А_1.

Стратегия S_1-4 (рац А, рац В) означает, что на первом этапе сторона А обеими группировками (A₁ и А₂) ведет уничтожение группировки В₂, а сторона В обеими группировками (B₁ и В₂) уничтожает группировку А₂.

Стратегия S_4-1 ( $$\overline{рац}$$ А, $$\overline{рац}$$ В) означает, что на первом этапе сторона А обеими группировками (A₁ и А₂) ведет уничтожение группировки В₁, а сторона В обеими группировками (B₁ и В₂) уничтожает группировку А_1.

В таблице 3 показаны результаты БД в зависимости от выбора сторонами той или иной стратегии (без ввода ЛБСр). Наилучший исход БД (остаток своих БСр M_∞=14) получается при выборе сторонами А рациональной и В - нерациональной стратегий (S_1-1). Применение обеими сторонами рациональных стратегий (S_1-4) уменьшает остаток БСр стороны А с 14 до 6. Однако победа остается по-прежнему за стороной А. Незнание сторонами А и В рациональных стратегий (S_4-1) приводит к уменьшению БСр с 14 до 8. В случае применения стороной А нерациональной стратегии, а стороной В - рациональной (S_4-4), победа достается стороне В с остатком своих БСр N_∞=8 и полным уничтожением БСр стороны А (М_∞=0).

Оценим влияние ввода ложных БСр для четырех наборов стратегий таблицы 3, вводя поочередно в каждую из группировок число ЛБСр, составляющих примерно 20% от количества настоящих БСр каждой из группировок сторон. В таблице 1 приведены ЛБСр, вводимые поэтапно. На первом этапе рассмотрим влияние ввода ЛБСр M_1L только в первую группировку A₁ для стратегий S_1-1 сторон А и В.

Динамика БД сторон на первом этапе описывается с помощью следующих дифференциальных уравнений:

r₁=M₁/(M₁+M_1L),

m₁[0]=M₁, m_1L[0]=M_1L, n₂[0]=N₂.

Решая уравнения (1) с помощью программного комплекса Mathematica, после упрощения получаем зависимости (2) уменьшения БСр в динамике боевых действий

m₁[t]=M₁,

n₁[t]=N₁,

График, иллюстрирующий динамику БД и остаток БСр после уничтожения группировки В₂ (n₂[t]=0), показан на фиг. 2.

В дальнейшем на втором этапе группировки А₁, А₂ уничтожают оставшуюся группировку неприятеля В₁. Исходные данные должны браться с учетом оставшихся БСр после первого этапа. В уравнениях (3), например, М₁=М₁∞, M_1L=M_1L∞.

Дифференциальные уравнения динамики БД для второго этапа будут выглядеть в виде

Их решение дает результаты БД для второго этапа

m₂[t]=M₂,

n₂[t]=0.

График, иллюстрирующий остаток БСр после уничтожения на первом этапе группировки В₂ (n₂[t]=0), и на втором этапе B₁ (n₁[t]=0) показан на фиг. 3.

Составляя для стратегии S_1-1 аналогично уравнениям (1), (3) дифференциальные уравнения с учетом ввода ЛБСр M_2L во вторую группировку А₂, получаем результаты БД аналогично уравнениям (2), (4). Результаты занесем в таблицу 4 (столбец 3, строки 1, 2).

Аналогичные операции для стратегий S_1-1 осуществляем и с вводом ЛБСр N_1L, N_2L стороной В. Результаты заносим в таблицу 4 (столбец 3, строки 4, 5).

Проделав похожие операции для стратегий S_1-4, S_4-1, S_4-4, занесем результаты БД в таблицу 4. Соответственно для стратегий S_1-4, S_4-1, S_4-4 получаем результаты, записанные в таблицу 4: {ст. 6, стр. 1, 2, 4, 5}; {ст. 3, стр. 6, 7, 9, 10}; {ст. 6, стр. 6, 7, 9, 10}.

Прокомментируем размещение информации по результатам БД в таблице 4. В столбцах 1, 4 и строках 3, 8 расположены результаты БД М_∞, N_∞, при рациональных {рац} и нерациональных $$\left\{\overline{рац}\right\}$$ стратегиях в условиях отсутствия ЛБСр. Наилучший результат БД (М_∞=14 сохраненных БСр) для стороны А достигается при использовании ей рациональной стратегии $$S_{1-1}\left\{A_1\to B_2\right\}$$ и применении стороной В - нерациональной $$S_{1-1}\left\{A_1\leftarrow B\right\}$$ .

В случае изменения стороной В стратегии на рациональную $$S_{1-4}\left\{A_2\leftarrow B\right\}$$ остаток БСр стороны А сокращается на 57% и составляет М_∞=6 единиц (4-й ст., 3-я стр.).

Если сторона А сама применяет не лучшую стратегию $$S_{4-1}\left\{A\to B_1\right\}$$ и сторона В - тоже $$S_{1-4}\left\{A_1\leftarrow B\right\}$$ , то остаток БСр у стороны А снижается на 43% и составляет 8 единиц (1-й ст., 8-я стр.).

В случае использования стороной А по-прежнему нерациональной стратегии $$S_{4-4}\left\{A\to B_1\right\}$$ , а стороной В - рациональной $$S_{4-4}\left\{A_2\leftarrow B\right\}$$ , сторона А терпит поражение с остатком БСр у противника N_∞=8 единиц (4 ст., 8-я строка). Из этого следует нетривиальный вывод в пользу изучения и применения сторонами рациональных стратегий при БД разнородных группировок (без ввода ЛБСр).

Влияние введения ЛБСр стороной А на результаты ее БД

Независимо от применения стороной А лучшей (S_1-1) или худшей (S_4-1) стратегии, и использовании стороной В худшей стратегии, ввод ЛБСр M_1L в первую группировку А₁ существенно влияет на результат БД. В первом случае увеличивая остаток своих БСр на 29%, что составляет 18 единиц (3-й ст., 1-я стр.), во втором - на 38% - 11 единиц по сравнению с 8 (3-й ст., 6-я стр.).

Независимо от применения стороной А лучшей (S_1-1) или худшей (S_4-1) стратегии, и использовании стороной В худшей стратегии, ввод ЛБСр M_2L во вторую группировку А₂ не влияет на результат БД. В том и другом случае остаток своих средств остается неизменным и соответственно равен 14 и 8 единиц (ст. 3, стр. 2, 7).

Наибольший эффект от ввода ЛБСр стороной А наблюдается для той группировки, которая первой подвергается нападению со стороны В:

а) при незнании стороной В рациональной стратегии - это ст. 3, стр. 1, 6;

б) при знании стороной В рациональной стратегии - это ст. 6, стр. 2, 7.

Влияние введения ЛБСр стороной В на результаты БД стороны А

При использовании стороной А рациональной, а стороной В нерациональной стратегии, введение ЛБСр только стороной В дает сокращение боевого эффекта стороны А на (29-36)% - столбец 3, строки 4, 5 таблицы 4.

При рациональных стратегиях обеих сторон и введении ЛБСр только стороной В ведет к поражению стороны А - ст. 6, стр. 4, 5.

При использовании стороной В рациональной стратегии, а стороной А - нерациональной, ввод ЛБСр стороной В ведет к разгрому стороны А - ст. 6, стр. 9, 10.

Итак, при наличии у сторон примерно 20% ложных БСр в каждой группировке позволило получить следующие новые результаты.

1. Эффект от введения сторонами ложных БСр равносилен выбору одной из сторон рациональной стратегии в БД с разнородными группировками.

2. Рациональный ввод ложных БСр следует осуществлять в ту группировку, по которой противник наносит удар на первом этапе.

3. Пренебрежение стороной А рациональной стратегией, а также вводом ЛБСр, ведет к ее разгрому при выборе противником рациональной стратегии и вводом ложных БСр.

Предлагаемый способ оценки влияния ввода ЛБСр можно использовать командным составом Вооруженных Сил с целью получения следующих ожидаемых технических результатов:

1) снижение неопределенности в действиях противника с учетом его знания рациональных стратегий боевых действий и использования ложных БСр;

2) уменьшение времени подготовки и повышение достоверности планирования военных действий;

3) разработка рекомендаций по выбору рационального взаимодействия разнородных военных группировок с применением ложных БСр;

4) исследование боевых возможностей разнородных группировок, оснащенных различными (в том числе и перспективными) боевыми средствами.

Для этого необходимо промоделировать при известных характеристиках БСр действия группировок сторон А и В, определить число ЛБСр с целью полного уничтожения БСр стороны В с требуемым остатком БСр М_∞ стороны А.

2. Устройство для реализации способа по п.1, изображенное на фиг. 1, содержащее коммутатор 1 и первый блок 2 памяти, отличающееся тем, что в его состав введены арифметический блок 3, второй блок 4 памяти, логический блок 5, блок 6 визуализации и блок 7 управления, при этом выходы коммутатора 1 подключены к информативным входам первого блока 2 памяти, соединенного своими выходами со входами арифметического блока 3, выходы которого подключены ко входам второго блока 4 памяти, подсоединенного всеми выходами 8-11 к идентичным входам 8-11 блока 6 визуализации, выходы 8-10 второго блока памяти подключены к соответствующим входам 8-10 логического блока 5, соединенного своими выходами 16-18 с соответствующими входами 16-18 блока 6 визуализации, блок 7 управления своими управляющими выходами соединен с соответствующими управляющими входами всех блоков 1-6.

Работа устройства происходит следующим образом.

Устройство позволяет определять остаток БСр сторон А и В в следующих сценариях:

без ввода ЛБСр;

с вводом ЛБСр в любые группировки;

при выборе любой из 4-х стратегий S_1-1, S_1-4, S_4-1, S_4-4.

В соответствии с фиг. 1 исходные значения показателей БСр всех группировок сторон А (А₁, А₂) и В (В₁, В₂), приведенные в таблице 1, поступают на входы коммутатора 1, и по управляющему сигналу с блока 11 управления подаются на вход первого блока 2 памяти. С выходов первого блока памяти по управляющему сигналу с блока 7 управления значения показателей БСр сторон поступают на входы арифметического блока 3, в котором по аналогии с формулами (2), (4) и в соответствии с заданными стратегиями осуществляется моделирование изменения БСр в ходе БД.

После моделирования окончания БД остатки БСр стороны победителя и нулевые значения побежденной стороны, а также остаточные значения ложных БСр поступают во второй блок памяти, где и хранятся.

Остатки настоящих БСр с выходов 8-11 второго блока 4 памяти поступают на аналогичные входы 8-11 блока 5 логики, где формируются исходы БД для 3-х случаев, благодаря необходимому сочетанию логических элементов $$И(\cap )$$ , $$ИЛИ(\cup )$$ , представлены ниже:

A) $$\left(\left(N_{1\infty }=0\right)\cap (N_{2\infty }=0)\right)\cap \left(M_{1\infty }\ne 0\cup M_{2\infty }\ne 0\right)$$ , то сигнал с выхода 16 (по управляющей команде с блока 7 управления) подается на аналогичный вход 16 блока 6 визуализации для формирования информации «Победа стороны А»;

Б) $$\left(\left(M_{1\infty }=0\right)\cap (M_{2\infty }=0)\right)\cap \left(N_{1\infty }\ne 0\cup N_{2\infty }\ne 0\right)$$ , то сигнал с выхода 17 (по управляющей команде с блока 7 управления) подается на аналогичный вход 17 блока 6 визуализации для формирования информации «Победа стороны В»;

B) $$\left(\left(M_{1\infty }=0\right)\cap (M_{2\infty }=0)\right)\cap (\left(N_{1\infty }=0)\cup (M_{2\infty }=0\right)$$ , то сигнал с выхода 18 (по управляющей команде с блока 7 управления) подается на аналогичный вход 18 блока 6 визуализации для формирования информации «Паритет сторон».

Величины остатков БСр M_1∞; М_2∞; N_1∞; N_2∞ и ЛБСр M_1L∞; M_2L∞; N_1L∞; N_2L∞ сторон по управляющей команде с блока 7 управления с выходов 8-15 второго блока 4 памяти поступают на аналогичные входы 8-15 блока 6 визуализации.

По команде с блока 7 управления на управляющие входы блоков 4-6, на блоке 6 визуализации высвечивается информация: «Стратегия S_i-j», а также исходы (победа, поражение или паритет той или другой стороны) и результаты БД сторон (остатки БСр, ЛБСр всех группировок) при боевых действиях разнородных группировок.

Реализация предложенного способа и устройства на первом этапе возможна в виде программного комплекса на ПЭВМ в военном исполнении или в АСУ военного назначения, а на втором - в виде автономного прибора.

Использованные источники

1. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций. - М.: Сов. Радио, 1964, 391 с.

2. 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.

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

4. 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.

5. Черноскутов А.И. (RU) и др. Способ и устройство целераспределения по групповым объектам, патент №2419140, G06F 17/00, G0F 5/04, F41G 7/34, F41G 7/00.

6. Черноскутов А.И. (RU) и др. Способ и устройство выбора стратегии в боевых действиях разнородных группировок, патент №2467382, G06F 17/00.

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

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

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

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

Изобретение относится к использованию цифровой вычислительной техники при моделировании боевых действий разнородных группировок. Техническим результатом является повышение уровня достоверности компьютерного моделирования боевых действий. Коммутируется информация о показателях всех боевых средств каждой из группировок сторон и записывается в первый блок памяти, вводится информация о ложных боевых средствах в необходимые группировки, пересылается вся исходная информация о боевых средствах группировок, включая и о ложных боевых средствах в арифметический блок определения результатов боевых действий согласно выбранной стратегии, по команде из блока управления выходные результаты из арифметического блока записываются во второй блок памяти, затем передаются в блок визуализации, на котором отображаются результаты (исход) боевых действий, рациональная стратегия, остатки боевых средств сторон и ложных боевых средств сторон. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

1. Автоматизированный способ оценки влияния ввода ложных боевых средств в боевых действиях разнородных группировок, заключающийся в том, что коммутируется информация о показателях всех боевых средств каждой из группировок сторон и записывается в первый блок памяти, отличающийся тем, что дополнительно вводится информация о ложных боевых средствах в необходимые группировки, пересылается вся исходная информация о боевых средствах группировок, включая и о ложных боевых средствах в арифметический блок определения результатов боевых действий согласно выбранной стратегии, по команде из блока управления выходные результаты из арифметического блока записываются во второй блок памяти, затем передаются в блок визуализации, на котором отображаются результаты (исход) боевых действий, рациональная стратегия, остатки боевых средств и ложных боевых средств сторон.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее коммутатор и первый блок памяти, отличающееся тем, что в его состав введены арифметический блок, второй блок памяти, логический блок, блок визуализации и блок управления, при этом выходы коммутатора подключены к информативным входам первого блока памяти, соединенного своими выходами со входами арифметического блока, выходы которого подключены ко входам второго блока памяти, подсоединенного всеми выходами к идентичным входам блока визуализации, выходы второго блока памяти подключены к соответствующим входам логического блока, соединенного своими выходами с соответствующими входами блока визуализации, блок управления своими управляющими выходами соединен с соответствующими управляющими входами всех блоков.