СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ СТРАТЕГИЙ В БОЕВЫХ ДЕЙСТВИЯХ РАЗНОРОДНЫХ ГРУППИРОВОК Российский патент 2016 года по МПК G06F17/10 G06F17/13 G06Q10/06 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, а именно к цифровым вычислительным системам для обработки входной информации о характеристиках боевых средств, ее преобразовании, выбора рациональных стратегий, оценки результатов боевого противоборства (победа, поражение, паритет), с определением своих потерь и нанесенного противнику ущерба при неполноте разведки о координатах боевых средств противоборствующих дважды разнородных группировок, может быть использовано командным составом Вооруженных Сил в процессе его обучения и переучивания, проведения командно-штабных учений и непосредственно для планирования групповых боевых действий (ГБД).

Техническим результатом служит повышение уровня точности обработки информации для определения рациональных стратегий в боевых действиях разнородных группировок.

Известен способ [1-4], который раскрывает динамику боя и позволяет до его проведения назвать будущего победителя. Однако не известен способ ведения боевых действий (БД) против разнородных группировок с оценкой его результативности. В приведенных источниках, во-первых, не рассматривается БД против стороны, состоящей из группировок, включающих разнородные боевые средства (БСр) с неодинаковыми характеристиками, поэтому не может быть осуществлен выбор правильной стратегии групповых БД. Во-вторых, не оценивается цена достигнутой победы, отсутствует количественная оценка собственных потерь при победе. Третьим недостатком при ведении боя является существующее смещение акцентов в сторону соотношения количества БСр сторон, а не соотношения интенсивностей ведения огня сторонами, которое приводит к снижению боевой эффективности и даже к поражению стороны А при групповых БД (ГБД) без его учета.

Известен способ [5], устраняющий эти недостатки, но он не в полной мере учитывает специфику ведения ГБД. Во-первых, учет разнородности не только БСр сторон, но и профессионального уровня личного состава при управлении этой техникой, например, использование складок местности для скрытности, наличие боевого опыта, слаженности и др. факторов, приводит к разным вероятностям р_1А≠р_2А поражения БСр и разным скорострельностям ƒ_1А≠ƒ_2А одних и тех же БСр стороной А. Отсюда возникает и неравенство интенсивностей µ₁≠µ₂ ведения поражающего огня боевыми средствами по группировкам B₁ и В₂. Таким образом, учет не только разновидностей видов БСр: самолетов, вертолетов, орудий, танков, ракет и т.д., но и разной подготовленности, слаженности, опыта и профессионализма личного состава всех сторон, приводит к более адекватной модели ведения ГБД.

Вторым недостатком служит то обстоятельство, что в способе [5] не указаны ситуации, при которых использование любой из рассматриваемых

стратегий ведет к повышению эффективности (результативности) боевых действий.

Третьим недостатком способа [5] является факт не учета, при котором известен вид, состав БСр группировок противника, но не известны координаты их расположения. В этой ситуации возникает необходимость в выборе другой стратегии ведения ГБД.

Наиболее близким является способ [6], в котором рассматривается влияние наличия (отсутствия) разведки о координатах БСр сторон А и В в боевых действиях однородных группировок. Наличие другого фактора разнородности, связанного с неполнотой обеспечения разведывательной информацией о координатах БСр противника, легко прослеживается и может быть учтено при ведении БД.

Значительно сложнее обстоит дело, когда два фактора разнородности накладываются друг на друга, во-первых, фактор наличия неодинаковости произведений поражающих интенсивностей группировок нападения и защиты противостоящих группировок сторон, во-вторых, фактор неполноты обеспечения разведданными о координатах БСр сторон.

Имеются патенты [7-10] по решению других задач в БД разнородных группировок и [11-14], 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, который позволил бы устранить отмеченные недостатки.

В отличие от известных способов повышение боевой эффективности (результативности) ведения ГБД в предлагаемом изобретении осуществляется за счет:

- учета разнородности БСр как за счет квалификации личного состава обеих сторон, скорострельности противостоящих БСр, так и неполноты обеспечения разведданными о координатах БСр группировок сторон;

- выбора рациональной стратегии ведения ГБД не только при наличии и отсутствии информации о координатах БСр группировок противника, но и при ее неполном обеспечении;

- оценки исхода предстоящих боевых действий до их проведения, прогнозирования цены победы над противником (оценки своих потерь), в случае поражения - нанесения максимального ущерба противнику с определением количества оставшихся у него непораженных БСр;

- выявления ситуаций, при которых неправильный выбор стратегий стороной А ведет к ее поражению.

Согласно изобретению технический результат достигается тем, что коммутируют исходные данные о значениях показателей своих боевых средств и средств каждой группировки противника, записывают ее в блоки памяти, отличающийся тем, что дополняют ее информацией о выборе варианта неполноты разведки о координатах своих боевых средств и противника (кратко: информацией о выборе), исходные данные с выходов блоков памяти передают на первые входы трех арифметических блоков, в каждом из которых в соответствии с выбранной стратегией осуществляется вычисление остатков своих боевых средств и средств противника с учетом варианта неполноты разведки, поступаемого с пульта выбора через дешифратор на вход блока отображения и на вторые входы арифметических блоков, с выходов которых по команде с блока управления информация об остатках своих боевых средств и средств противника поступает на блок отображения, на котором также отображается информация о выборе варианта неполноты разведки.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно математическое описание двустороннего боя с помощью дифференциальных уравнений динамики боя [1-4]. При этом каждая из двух сторон А и В содержит группировку из однородных БСр.

Представляет интерес рассмотрение двусторонних БД с разнородными группировками. Противостоящая ей сторона В включает две разнородные группировки B₁ и В₂. Показателями БСр стороны А до начала групповых БД будут:

М - первоначальное количество боевых средств;

- интенсивности поражающего огня БСр, пропорциональные вероятностям поражения целей одним выстрелом p_1A, р_2А и скорострельностям БСр осуществляемые стороной А по БСр группировок B₁ и В₂.

В процессе ГБД (t>0) убывающая величина М в момент времени t обозначается m(t).

Группировки B₁ и В₂ имеют аналогичные показатели: N₁, n₁(t) и N₂, n₂{t) ведения БД по БСр стороны А.

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

1) на чьей стороне будет победа?

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

3) какой стратегии целераспределения придерживаться стороне А при наличии (отсутствии) и неполном обеспечении информацией о координатах БСр сторон и как все это влияет на результативность ГБД?

4) в случае поражения стороны А, выявлять: какая ее стратегия приводит к нанесению максимального ущерба противнику, каков он и что делать?

5) в каких ситуациях выбор стратегии не только не дает эффекта, но и ведет к поражению стороны А?

В существующей литературе [1-4] при ведении БД между двумя сторонами с однородными БСр ответы на первые два вопроса имеются. Наличие двух типов разнородности: из-за неодинаковости произведений поражающих интенсивностей БСр группировок нападения и защиты, а также из-за неполноты обеспечения информацией о координатах БСр сторон, затрудняет получение ответа на все поставленные вопросы.

Стратегии планирования групповых боевых действий (ГБД) и их классификация. Рассмотрим следующие стратегии ведения ГБД:

а) стратегия S₀ одноэтапных групповых действий (ОГД), когда сторона А выбирает такое оптимальное относительное число r₁, что по группировке B₁ ведутся БД частью r₁m(t) своих БСр, а по группировке В₂ другой частью r₂m(t), где r₁+r₂=1. ГБД осуществляются до полного одновременного уничтожения обеих группировок (победы) или до своего поражения.

б) стратегия двухэтапных ГБД, при которых сторона А на первом этапе, выбирая стратегию S₁₂, начинает всеми средствами уничтожать БСр группировки B₁ (r₁=1) или другую стратегию S₂₁, когда уничтожение начинается с группировки В₂ (r₂=1), и всеми средствами ведет БД до ее полного уничтожения, на втором этапе оставшимися боевыми средствами она уничтожает другую группировку В₂ (r₂=1) или B₁.

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

Дифференциальные уравнения ГБД при неполной информации у сторон о координатах БСр противника. Неполнота информации у сторон отображена 8-ю вариантами табл. 1. При стратегии S₀ БД ведутся одновременно с группировками В₁, В₂. Тогда дифференциальные уравнения, отражающие БД во времени t при наличии (отсутствии) информации о координатах БСр у обеих сторон, запишутся следующим образом:

Величина 0<r₁<1 выбирается из условия одновременного уничтожения группировок В₁, В₂.

Отсутствие информации у стороны А о координатах БСр группировки B₁ или В₂ проявляется в добавлении сомножителя в виде дроби n₁(t)/N₁ или n₂(t)/N₂ в правой части уравнений (1а) или (1б).

Отсутствие информации у стороны В о координатах БСр стороны А проявляется в добавлении сомножителя в виде дроби m(t)/M ко всей правой части уравнений (1а).

При стратегии S₁₂ взамен уравнений (1а-г) БД на 1-м этапе t₁ отображаются следующими уравнениями

Значения R_B и R_A1, R_A2 выбираются по такому же принципу, что и при стратегии S₀.

После уничтожения группировки B₁ (N_1∞=0) сторона А на 2-м этапе приступает к уничтожению группировки В₂. Второму этапу t₂ соответствуют дифференциальные уравнения

Отсутствие информации у сторон о координатах БСр выражается в добавление сомножителей в правые части уравнений (3а, б) аналогично добавлению их в уравнения (1а-в) и (2а, б).

При стратегии S₂₁ взамен уравнений (2а-г) БД на 1-м этапе t₁ отображаются следующими уравнениями

Значения R_B и R_A1, R_A2 выбираются по такому же принципу, что и при стратегиях S₀, S₁₂.

После уничтожения группировки В₂ (N_2∞=) сторона А на 2-м этапе приступает к уничтожению группировки B₁. Второму этапу t₂ соответствуют дифференциальные уравнения

Отсутствие информации у сторон о координатах БСр выражается в добавлении сомножителей в правые части уравнений (4а, б), (5а, б) аналогично добавлению их в уравнения (2а, б) и (3а, б).

Решение дифференциальных уравнений (1)-(5) с учетом начальных условий (табл. 1) для трех стратегий S₀, S₁₂ и S₂₁ приводит к получению результатов, занесенных в табл. 2. Неполнота обеспечения разведданными сторон характеризуется 8-ю вариантами (табл. 1, 2).

Устройство, реализующее способ и изображенное на чертеже (фиг. 1), содержит следующие блоки: коммутатор 1, три блока 2, 3, 4 памяти, блок 5 управления для синхронизации работы устройства, три арифметических блока 6, 7, 8, каждый из которых вычисляет остатки БСр в результате БД, соответственно при стратегиях S₀, S₁₂, S₂₁, пульт 9 выбора варианта неполноты разведки, (кратко: пульт выбора), входящий в состав блока управления, позволяющий выбрать любой из 8-ми вариантов (см. табл. 1), дешифратор 10, который расшифровывает выбранный оператором (исследователем) вариант (например, 3) и блок 11 отображения, на котором отображаются (сверху - вниз):

- соответствующая 3 варианту ситуация R(A^-,+) неполноты разведки у стороны А (о B₁ - нет; о В₂ - есть); у стороны В (о А - у обеих группировок - есть);

- результаты БД с выхода AB₁(S₀) «остатки БСр: стор. A M_∞(S₀)=0; стор. В N_∞(S₀)=4»;

- результаты БД с выхода AB₂(S₁₂) «остатки БСр: сторон. A M_∞(S₁₂)=0; стор. В N_∞(_S2)=18»;

- результаты БД с выхода AB₃(S₂₁) «остатки БСр: стор. A M_∞(S₂₁)=26; стор. В N_∞(S₀)=0»;

Выходы коммутатора 1 подключены к соответствующим информативным входам блоков 2, 3, 4 памяти, соединенных всеми своими выходами с первыми входами всех арифметических блоков 6, 7, 8, выходы которых подключены к входам блока 10 отображения, пульт 9 управления, входящий конструктивно в блок 5 управления своим выходом подключен к информативным входам дешифратора 10 и блока 11 отображения, выход дешифратора соединен со вторыми входами арифметических блоков 6, 7, 8, управляющие выходы блока 5 управления подключены к управляющим входам всех блоков 1-11.

Работа устройства происходит следующим образом.

Согласно чертежу (фиг. 1) исходные данные стороны А М, µ₁, µ₂ и группировок B₁ N₁, λ₁ и В₂, λ₂ поступают на входы коммутатора 1, выходы которого соединены с ссоответствующими входами блоков 2, 3, 4 памяти, где и хранятся. Оператор (исследователь) на пульте ввода варианта неполноты разведки устанавливает один из 8 вариантов (табл. 1), пусть это будет вариант 3 (см. табл. 1, 2). Этому варианту соответствует двоичный код «0011», который готовит на блоке отображения информацию о неполноте разведки сторон о координатах БСр R(A^-,+); R(B⁺). По этому же коду «0011» дешифратор в каждом из арифметических блоков 6, 7, 8 согласно уравнениям (1б)-(5б) при знаке «-» подставляет вместо R_A1 добавочный сомножитель n₁(t)/N₁. В остальных случаях добавочным сомножителем будет «1».

По управляющему сигналу с блока 5 управления исходные данные сторон подаются на входы всех арифметических блоков 6, 7, 8, в каждом из которых происходит вычисление остатков БСр стороны А(М_∝) и группировок B₁(N_1∝), В₂(N_2∝) стороны В, вычисление N_∝=N_1∝+N_2∝. По управляющему сигналу с блока 5 управления с выходов арифметического блока 6, 7, 8 значения соответствующих остатков БСр: M_∝(S₀), N_∝(S₀); M_∝(S₁₂), N_∝(S₁₂); M_∝(S₂₁), N_∝(S₂₁) поступают на соответствующие входы блока 10 отображения, с которого и считываются оператором (исследователем). Синхронизация работы блоков осуществляется с помощью блока 5 управления.

Анализ таблицы 2

Вариант 1: стороны А, В обеспечены разведкой R(A^+,+), R(B⁺) о координатах БСр противника. С учетом критерия 1-го вида разнородности (максимума произведения интенсивностей огневого поражения сторон защиты и нападения) рациональной является стратегия S₂₁, т.к.

M_∞(S_2l)=30>M_∞(S₀)=25>M_∞(S₁₂)=20.

Вариант 5: сторона А обеспечена разведкой R(A^+,+) о координатах БСр противника; сторона В - нет R(B"). Рациональной, по-прежнему, является стратегия S₂₁, т.к.

M_∞(S₂₁,)=31>M_∞(S₀)=28>M_∞(S₁₂)=24.

Вариант 2: сторона А не обеспечена разведкой R(A^-,-) о координатах БСр противника; сторона В - обеспечена R(B⁺). Сторона А терпит поражение при всех стратегиях. Псевдорациональной является стратегия S₀, при которой сторона А проигрывает, но ущерб стороне В наносит максимальный N_∞(S₀)=5, т.к. остаток БСр - минимальный. Остатки БСр стороны В (в зависимости от выбора любой из стратегий стороной А) характеризуются неравенствами

N_∞(S₀)=5<N_∞(S₂₁)=11<N_∞(S₁₂)=18.

Вариант 6: стороны А, В не обеспечены разведкой R(A^-,-), R(B^-) о координатах БСр противника. Рациональной является стратегия S₀. Предпочтительность стратегий располагается в виде

При стратегии S₁₂ сторона А терпит поражение.

Вариант 3: сторона А обеспечена только разведкой R(A^-,+) о координатах БСр группировки В₂ с более высокой интенсивностью поражающего огня (λ₂>λ₁); сторона В информацией не обеспечена R(B^-). Рациональной является стратегия S₂₁, т.к. сторона А воспользовалась двойным превосходством по разнородности (по интенсивности поражающего огня λ₂µ₂>λ₁µ₁ и по наличию разведки А^-,+) по отношению к группировке В₂.

Предпочтительность стратегий располагается в виде

При стратегиях S₀ и S₁₂ сторона А терпит поражение.

Вариант 7: сторона А обеспечена разведкой R(A^-,+) о координатах БСр группировки с более высокой интенсивностью поражающего огня (λ₂>λ₁) группировки В₂; сторона В информацией не обеспечена R(B^-). Рациональной является по-прежнему стратегия S₂₁. Предпочтительность стратегий располагается в виде

При стратегии S₁₂ сторона А терпит поражение.

Вариант 4: сторона А обеспечена разведкой R(A^+,-) о координатах БСр группировки B₁ с более низкой интенсивностью λ₁ поражающего огня (λ₁<λ₂); сторона В информацией обеспечена R(B⁺). Рациональной является стратегия S₂₁. Предпочтительность стратегий располагается в виде

При стратегии S₂₁ сторона А терпит поражение.

Вариант 8: сторона А обеспечена разведкой R(A^+,-) о координатах БСр группировки B₁ с более низкой интенсивностью λ₁ поражающего огня (λ₁<λ₂); сторона В информацией не обеспечена R(B^-). Рациональной является стратегия S₀. Предпочтительность стратегий располагается в виде

Итак, наличие 2-го вида разнородности - неполноты обеспечения сторон разведданными о БСр группировок противника приводит:

1) к необходимости первоочередного обеспечения информацией R(A^-,+) стороны А о полноте разведки БСр группировки В₂ противника с более высокой интенсивностью поражающего огня (λ₂>λ₁), см. стратегию S₂₁;

2) к увеличению чувствительности отклонения от рациональной стратегии S₂₁, которое не только уменьшает остаток БСр стороны А (вар. 1, 5), но и приводит ее к поражению (вар. 3, 7);

3) при отсутствии разведки R(A^-,-) у стороны А:

3.1) к снижению боевой эффективности (вар. 6:

3.2) к поражению стороны А (вар. 2 - при любой стратегии, вар. 6 - при S₁₂),

3.3) к замене рациональной стратегии S₂₁ на S₀ (см. вар. 2, 6);

4) при обеспечении разведывательной информацией стороны А о координатах БСр группировки не В₂, a B₁ R(A^+,-):

4.1) к разным рациональным стратегиям: S₁₂ - при R(B⁺) (вар. 4) и S₀ - при R(B^-) (вар. 8),

4.2) к увеличению чувствительности отклонения результатов БД от рациональных стратегий, которое не только уменьшает остаток БСр стороны А (вар. 8), но и приводит ее к поражению (вар. 4).

Реализация предложенного устройства на первом этапе возможна в виде аппаратно-программного комплекса на ПЭВМ или в АСУ военного назначения, 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. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций. - М.: Сов. Радио, 1964, 391 с.

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. и др. Способ и устройство целераспределения по групповым объектам. Патент №2419140, G06F 17/00, G01S 5/04, F41G 7/00, F41G 7/34.

6. Черноскутов А.И. и др. Способ и устройство выбора стратегии целераспределения по групповым объектам. Патент №2469386, G06F 17/00.

7. Черноскутов А.И. и др. Способ и устройство выбора стратегии в боевых действиях разнородных группировок. Патент №2467382.

8. Черноскутов А.И. и др. Способ и устройство оценки влияния запаздывания ввода резерва в боевых действиях разнородных группировок. Патент №2496084, G06F 17/00.

9. Черноскутов А.И. и др. Способ и устройство оценки влияния ложных боевых средств в боевых действиях разнородных группировок. Патент №2 547 637.

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

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

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

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

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике. Техническим результатом является повышение точности обработки информации для определения рациональных стратегий в боевых действиях разнородных группировок. Коммутируют исходные данные о значениях показателей своих боевых средств и средств каждой группировки противника, записывают ее в блоки памяти, отличающиеся тем, что дополняют ее информацией о выборе варианта неполноты разведки о координатах своих боевых средств и противника, исходные данные с выходов блоков памяти передают на первые входы трех арифметических блоков, в каждом из которых в соответствии с выбранной стратегией осуществляется вычисление остатков своих боевых средств и средств противника с учетом информации о выборе, поступаемой с пульта выбора варианта неполноты разведки через дешифратор на вторые входы арифметических блоков, с выходов которых по команде с блока управления информация об остатках своих боевых средств и средств противника поступает на блок отображения, на котором также отображается информация о выборе варианта неполноты разведки, переданной с соответствующего пульта выбора варианта неполноты разведки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ обработки информации, используемый для выбора рациональных стратегий в боевых действиях разнородных группировок, заключающийся в том, что коммутируют исходные данные о значениях показателей своих боевых средств и средств каждой группировки противника, записывают ее в блоки памяти, отличающийся тем, что дополняют ее информацией о выборе варианта неполноты разведки о координатах своих боевых средств и противника, исходные данные с выходов блоков памяти передают на первые входы трех арифметических блоков, в каждом из которых в соответствии с выбранной стратегией осуществляется вычисление остатков своих боевых средств и средств противника с учетом информации о выборе, поступаемой с пульта выбора варианта неполноты разведки через дешифратор на вторые входы арифметических блоков, с выходов которых по команде с блока управления информация об остатках своих боевых средств и средств противника поступает на блок отображения, на котором также отображается информация о выборе варианта неполноты разведки, переданной с соответствующего пульта выбора варианта неполноты разведки.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее коммутатор и три блока памяти, отличающееся тем, что в его состав введены пульт выбора варианта неполноты разведки, дешифратор, три арифметических блока и блок отображения, при этом выходы коммутатора подключены к входам трех блоков памяти, соединенных всеми своими выходами с первыми входами трех арифметических блоков, ко вторым входам которых через дешифратор подключен пульт выбора варианта неполноты разведки, управляющие выходы блока управления подключены к управляющим входам всех блоков, по команде с блока управления с выходов арифметических блоков поступает информация на блок отображения о выбранном варианте неполноты разведки, об остатках своих боевых средств и противника.