КОМПЛЕКС СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИЛАМИ И СРЕДСТВАМИ Российский патент 2015 года по МПК F41H11/02 

Изобретение относится к объектам военного назначения, а именно к средствам автоматизации систем управления силами и средствами воздушно-космической обороны (ВКО), и может быть использовано для автоматизированного и автоматического управления силами и средствами ВКО.

Широко известны средства автоматизации систем управления войсками (силами) и средствами противовоздушной обороны. Известны также средства автоматизации систем управления войсками (силами) и средствами ракетно-космической обороны.

Комплекс средств автоматизации (КСА) системы управления силами и средствами (СУСС) ВКО предназначен для автоматизации процессов сбора данных об обстановке, обработки и отображения этих данных в целях выдачи рекомендаций должностным лицам органов управления СУСС ВКО при выработке ими решений по управлению силами и средствами или выдачи готовых решений в систему автоматического управления силами и средствами (противоракетами, противоспутниками и др.) и доведения в соответствии с принятыми решениями задач и управляющих воздействий до управляемых объектов. КСА СУСС ВКО реализует информационную технологию выполнения задач по обработке информации и управлению в интересах эффективного функционирования управляемых объектов КСА обеспечивает функционирование объектов управления путем автоматизированного и автоматического выполнения функций управления. Степень автоматизации функций управления определяется необходимостью и возможностями формализации процесса управления.

Системы управления силами и средствами, применяемые в войсках ВКО, в сравнении с другими системами военного назначения, имеют ряд характерных особенностей:

большое количество многофункциональных управляемых объектов (или совокупности управляемых подсистем) различной природы, сложности и широкого назначения, что порождает в свою очередь интенсивные потоки информации, разнообразной и неоднородной по составу, назначению, способу кодирования и т.д.;

высокое быстродействие систем управления (особенно тактического уровня управления), обусловленное характером действий сил и средств ВКО при отражении внезапных, массированных ударов противника в сложных условиях обстановки;

функционирование систем в больших пространственных масштабах и в реальном масштабе времени, что обусловлено необходимостью подчинения темпа выполнения соответствующих функций системы реальному процессу, происходящему вне системы управления;

одновременное решение множества задач в достаточно большом пространственном объеме (наведение противоракет, противоспутников, прием и обработка радиолокационной, оптической информации и т.д.);

принятие решений командирами всех степеней в ограниченные сроки и при недостаточной информации об обстановке, что требует высокой профессиональной подготовки, умений и навыков оперативного состава системы управления в принятии решения с высокой степенью ответственности и риска;

высокие требования к функционированию подсистемы передачи данных в контуре управления в условиях значительного количества внешних и внутренних источников информации, различной достоверности и точности информации от различных источников, специфических особенностей типов сообщений от различных источников и параметров помех в каналах связи;

большое количество дестабилизирующих факторов, которые могут воздействовать на систему управления и ее элементы в процессе функционирования (электрические, климатические и механические воздействия, возникающие в процессе функционирования системы, специфические факторы условий применения системы и др.).

Наиболее характерными особенностями деятельности человека-оператора в СУСС ВКО являются следующие:

управление большим числом разнотипных объектов, что усложняет оценку их состояний, организацию контроля и управления объектами, а следовательно, предъявляет жесткие требования к уровню квалификации и подготовки оператора;

большое удаление от управляемых объектов и невозможность восприятия их состояния непосредственно;

высокие требования к быстродействию и надежности работы, связанные с быстрым протеканием управляемых процессов;

высокая степень ответственности за совершаемые действия;

постоянная готовность к экстренным действиям.

В силу наличия особенностей систем управления силами и средствами, применяемых в войсках ВКО, в сравнении с другими системами военного назначения, и характерными особенностями деятельности человека-оператора в системе управления силами и средствами ВКО, существующие системы управления силами и средствами ВКО не удовлетворяют современным требованиям по оперативности, устойчивости и уровню автоматизации управления и не обеспечивают качественное выполнение возлагаемых на нее задач, что вызывает необходимость ее дальнейшего совершенствования и развития.

Наиболее близким по технической сущности комплексом средств автоматизации системы управления силами и средствами является комплекс, описанный в патенте РФ №2391619, 10 июня 2010 «Комплекс средств автоматизации системы управления боевыми средствами» [1], содержащий каналы связи, управляющую подсистему, управляемую подсистему и подсистему информационной поддержки принятия решения с анализатором, классификатором, коррелятором и экстраполятором и обеспечивающий на основе распознавания ситуации выдачу боевому расчету из базы данных варианта готового решения в соответствии со сложившейся ситуацией.

Состав комплекса средств автоматизации и связи между его элементами представлены на рисунке (см. фиг.1), где:

1 - управляющая подсистема, содержащая:

1.1 - средства отображения информации и ввода данных, в составе:

1.1.1 - устройства отображения информации, в составе:

1.1.1.1 - экраны;

1.1.1.2 - табло;

1.1.1.3 - индикаторы;

1.1.2 - автоматизированные рабочие места (АРМ), в составе:

1.1.2.1 - АРМ 1;

1.1.2.2 - АРМ 2;

1.1.2.3 - АРМ 3;

1.1.3 - средства сбора, обработки, хранения и выдачи данных, в составе:

1.1.3.1 - вычислительный комплекс (ЭВМ);

1.1.3.2 - аппаратура контроля и эксплуатации;

1.1.4 - средства энергоснабжения;

2 - подсистема приема и передачи данных;

3 - каналы связи;

4 - управляемая подсистема, содержащая:

4.1 - источники информации, в составе:

4.1.1 - РЛС обнаружения;

4.1.2 - средства опознавания;

4.1.3 - радиопеленгаторы;

4.2 - боевые средства;

5 - подсистема информационной поддержки принятия решения, в составе, представленном на рисунке (см. фиг.2).

Состав подсистемы информационной поддержки принятия решения и связи между ее элементами приведены на рисунке (см. фиг.2), где:

5.1 - объект управления;

5.2 - анализатор;

5.3 - классификатор;

5.4 - коррелятор с совокупностью логико-трансформационных правил (ЛТП);

5.5 - экстраполятор.

Целью настоящего изобретения является повышение уровня автоматизации и интеллектуализации функций управления и обеспечение оперативности и устойчивости управления на этапе принятия решения, обусловленных характером сил и средств ВКО при отражении внезапных массированных ударов противника в сложных условиях обстановки.

Поставленная задача решается путем включения в состав комплекса средств автоматизации системы управления силами и средствами ракетно-космической обороны интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения.

Сущность изобретения заключается в том, что известный комплекс средств автоматизации системы управления силами и средствами ракетно-космической обороны, содержащий каналы связи, управляющую подсистему, содержащую средства отображения информации и ввода данных с устройствами отображения информации, автоматизированными рабочими местами, средствами сбора, обработки, хранения и выдачи данных и средства энергоснабжения, подсистему приема и передачи данных, управляемую подсистему, содержащую радиолокационную станцию обнаружения, средства опознавания и радиопеленгаторы, и подсистему информационной поддержки принятия решения с анализатором, классификатором, коррелятором и экстраполятором, дополнительно вместо подсистемы информационной поддержки принятия решения с анализатором, классификатором, коррелятором и экстраполятором снабжен интеллектуальной подсистемой информационной поддержки принятия решения с анализатором, классификатором, коррелятором, экстраполятором и экспертной системой, содержащей базу знаний и блок логического вывода, при этом все подсистемы комплекса соединены между собой с помощью средств приема и передачи данных и каналов связи.

Состав предлагаемого комплекса средств автоматизации системы управления силами и средствами и связи между его элементами приведены на рисунке (см. фиг.3), где:

1 - управляющая подсистема, содержащая:

1.1 - средства отображения информации и ввода данных, в составе:

1.1.1 - устройства отображения информации, в составе:

1.1.1.1 - экраны;

1.1.1.2 - табло;

1.1.1.3 - индикаторы;

1.1.2 - автоматизированные рабочие места (АРМ), в составе:

1.1.2.1 - АРМ 1;

1.1.2.2 - АРМ 2;

1.1.2.3 - АРМ 3;

1.1.3 - средства сбора, обработки, хранения и выдачи данных, в составе:

1.1.3.1 - вычислительный комплекс (ЭВМ);

1.1.3.2 - аппаратура контроля и эксплуатации;

1.1.4 - средства энергоснабжения;

2 - подсистема приема и передачи данных;

3 - каналы связи;

4 - управляемая подсистема, содержащая:

4.1 - источники информации, в составе:

4.1.1 - РЛС обнаружения;

4.1.2 - средства опознавания;

4.1.3 - радиопеленгаторы;

4.2 - специальные средства.

5 - Интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения, в составе, представленном на рисунке (см. фиг.4).

Отличительной особенностью заявляемого комплекса средств автоматизации системы управления силами и средствами воздушно-космической обороны является наличие интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения, содержащей анализатор, классификатор, коррелятор, экстраполятор и экспертную систему с базой знаний и блоком логического вывода, хранящую знания специалистов о предметной области, сведения об эвристических методах экспертов и порядке их использования и позволяющую на основе интеллектуального оценивания исходных данных, характеризующихся неполной, противоречивой, семантически насыщенной информацией, которая также может содержать помехи, с использованием эвристического алгоритма распознавания образов вырабатывать решение в соответствии со сложившейся ситуацией с помощью вычислительно эффективных логико-математических методов, базирующихся на использовании процедур анализа прецедентов, косвенных характеристик, логических и физических ограничений, контекстных и прочих знаний.

Состав интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения и связи между ее элементами приведены на рисунке (см. фиг.4), где:

5.1 - объект управления;

5.2 - анализатор;

5.3 - классификатор;

5.4 - коррелятор с совокупностью логико-трансформационных правил (ЛТП);

5.5 - экстраполятор;

5.6 - экспертная система с базой знаний и блоком логического вывода.

Краткое описание чертежей.

1. Фигура 1.

На фигуре 1 изображена структурно-функциональная схема известного комплекса средств автоматизации системы управления силами и средствами ракетно-космической обороны. На схеме приведены состав комплекса и связи его элементов между собой.

2. Фигура 2.

На фигуре 2 изображена структурно-функциональная схема известной подсистемы информационной поддержки принятия решения. На схеме приведены состав подсистемы и связи ее элементов между собой.

3. Фигура 3.

На фигуре 3 изображена структурно-функциональная схема предлагаемого комплекса средств автоматизации системы управления силами и средствами ВКО. На схеме приведены состав комплекса и связи его элементов между собой.

4. Фигура 4.

На фигуре 4 изображена структурно-функциональная схема интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения. На схеме приведены состав интеллектуальной подсистемы и связи ее элементов между собой.

Интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения работает следующим образом.

Описание текущей ситуации Sт={S1,S2,…,Sm}, сложившейся в объекте управления 5.1, поступает на вход Анализатора 5.2, задачей которого является определение уровня рассогласования Sт от заданных пределов и необходимости вмешательства КСА в процесс, протекающий в объекте управления. Если текущая ситуация не требует вмешательства, то Анализатор не передает ее на дальнейшую обработку. В противном случае описание текущей ситуации Sт поступает далее на вход Классификатора 5.3, где на основе априорно заложенной в него информации ситуация Sт относится к определенному классу К1, либо к нескольким классам, которым соответствует некоторое множество элементарных решений - управляющих воздействий {Uq}).

Далее Коррелятор 5.4 определяет траекторию обработки текущей ситуации Sт→Пi и формирует на основе хранимой в нем совокупности логико-трансформационных правил (ЛТП) или корреляционных правил, i-e решение.

В случае, когда вариантов решений, выработанных Коррелятором, несколько, то выбор лучшего из них или выработки нового решения производится Экстраполятором 5.5 совместно с Экспертной системой 5.6, имеющей в своем составе базу знаний и блок логического вывода, хранящую знания специалистов о предметной области, сведения об эвристических методах экспертов и порядке их использования и позволяющей на основе интеллектуального оценивания исходных данных, характеризующихся неполной, противоречивой, семантически насыщенной информации, которая также может содержать помехи, с использованием эвристического алгоритма распознавания образов вырабатывать решение в соответствии со сложившейся ситуацией с помощью вычислительно эффективных логико-математических методов, базирующихся на использовании процедур анализа прецедентов, косвенных характеристик, логических и физических ограничений, контекстных и прочих знаний.

Далее объект управления переводится в новое состояние Sн.

Современный уровень развития техники позволяет создать такой комплекс средств автоматизации системы управления силами и средствами ракетно-космической обороны.

По сравнению с прототипом заявляемое изобретение благодаря наличию интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения, использующей методы искусственного интеллекта, обладает следующими преимуществами:

повышает уровень интеллектуализации системы управления силами и средствами за счет перехода к использованию наряду с базой данных экспертной системы, имеющей в своем составе базу знаний, ориентированную на знания, и блок логического вывода;

повышает достоверность распознавания ситуаций за счет интеллектуального анализа исходных данных на основе применения эвристического алгоритма распознавания образов;

позволяет принимать решения на основе оценивания неполной, противоречивой, семантически насыщенной информации, которая также может содержать помехи, с помощью вычислительно эффективных логико-математических методов, базирующихся на использовании процедур анализа прецедентов, косвенных характеристик, логических и физических ограничений, контекстных и прочих знаний;

позволяет поэтапное наращивание и корректировку базы знаний в ходе учений и тренировок, а также по опыту реальной работы;

позволяет применение комплекса средств автоматизации системы управления силами и средствами в сложных условиях, требующих незамедлительного принятия решений.

Источник информации

1. Патент РФ на изобретение №2391619 «Комплекс средств автоматизации системы управления силами и средствами».

Патентообладатель: Московский военный институт радиоэлектроники Космических войск (RU)

Авторы: Кваша Владимир Сергеевич (RU), Усков Анатолий Федорович (RU).

Заявка №2008123197.

Приоритет изобретения 11 июня 2008 г.

Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10 июня 2008 г.

Комплекс средств автоматизации системы управления силами и средствами ракетно-космической обороны содержит каналы связи, управляющую подсистему, подсистему приема и передачи данных, управляемую подсистему, подсистему информационной поддержки принятия решения, интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения. Управляющая подсистема содержит средства отображения информации, автоматизированные рабочие места, средства сбора, обработки, хранения и выдачи данных, средства энергоснабжения. Управляемая подсистема содержит радиолокационную станцию обнаружения, средства опознавания, радиопеленгаторы. Подсистема информационной поддержки принятия решения содержит анализатор, классификатор, коррелятор, экстраполятор, экспертную систему с базой знаний и блоком логического вывода. Все подсистемы соединены между собой с помощью средств приема и передачи данных и каналов связи определенным образом. Обеспечивается оперативность и устойчивость управления на этапе принятия решения при отражении внезапных ударов противника. 4 ил.

Комплекс средств автоматизации системы управления силами и средствами ракетно-космической обороны, содержащий каналы связи; управляющую подсистему, содержащую средства отображения информации и ввода данных с устройствами отображения информации, автоматизированные рабочие места, средства сбора, обработки, хранения и выдачи данных и средства энергоснабжения; подсистему приема и передачи данных; управляемую подсистему, содержащую радиолокационную станцию обнаружения, средства опознавания и радиопеленгаторы, и подсистему информационной поддержки принятия решения с анализатором, классификатором, коррелятором и экстраполятором, отличающийся тем, что он снабжен интеллектуальной подсистемой информационной поддержки принятия решения с анализатором, классификатором, коррелятором, экстраполятором и экспертной системой с базой знаний и блоком логического вывода, при этом анализатор выполнен с возможностью определения уровня рассогласования текущей ситуации от заданных пределов и необходимости вмешательства комплекса средств автоматизации, классификатор выполнен с возможностью на основе априорно заложенной в него информации относить ситуацию к определенному классу, либо к нескольким классам, которым соответствует некоторое множество элементарных решений - управляющих воздействий, коррелятор выполнен с возможностью определения траектории обработки текущей ситуации и формирования на основе хранимой в нем совокупности логико-трансформационных правил определенного решения, экстраполятор выполнен с возможностью выбора лучшего из вариантов решения, выработанных коррелятором, или выработки нового решения совместно с экспертной системой, имеющей в своем составе базу знаний и блок логического вывода, хранящую знания специалистов о предметной области, сведения об эвристических методах экспертов и порядке их использования и позволяющей на основе интеллектуального оценивания исходных данных, характеризующихся неполной, противоречивой, семантически насыщенной информацией, которая также может содержать помехи, с использованием эвристического алгоритма распознавания образов вырабатывать решение в соответствии со сложившейся ситуацией с помощью вычислительно эффективных логико-математических методов, базирующихся на использовании процедур анализа прецедентов, косвенных характеристик, логических и физических ограничений, контекстных и прочих знаний, при этом также все подсистемы соединены между собой с помощью средств приема и передачи данных и каналов связи.