КОМПЛЕКС СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БОЕВЫМИ СРЕДСТВАМИ Российский патент 2017 года по МПК G05B99/00 F41H13/00 

Изобретение относится к области объектов военного назначения, а именно к образцам вооружения и военной техники, и может быть использовано для автоматизированного и интеллектуального управления огнем, движением и защитой боевой машины, в том числе образца бронетанкового вооружения и техники.

К боевым машинам в настоящее время предъявляют ряд требований, имеющих прямое отношение к их управлению:

- способность к автономным действиям в составе ограниченных тактических групп в любых климатических, погодных и временных условиях;

- обеспечение оперативно-тактической мобильности;

- обеспечение интеграции боевых машин в единую систему управления и поражения;

- многоканальность вооружения и автоматическое управление различными средствами поражения, движения и защиты;

- обеспечение дистанционного управления как одиночным образцом, так и подразделением;

- унификация семейства боевых машин на базовых шасси в рамках единой системы вооружения.

Система управления огнем, движением и защитой боевых машин имеет ряд характерных особенностей:

- большое количество многофункциональных управляемых объектов (совокупности управляемых подсистем) различной природы, сложности и широты назначения;

- высокое быстродействие подсистем управления, обусловленное характером боевых действий в сложных условиях обстановки;

- функционирование подсистем управления в реальном масштабе времени, что обусловлено необходимостью подчинения темпа выполнения соответствующих функций системы реальному процессу, происходящему вне системы управления;

- одновременное решение достаточно большого количества боевых задач в ограниченное время (прием и обработка различной информации, обнаружение, распознавание и поражение целей, обнаружение и поражение подлетающих противотанковых средств, определение маршрута движения, характера трассы и наличия препятствий и заграждений и т.д.);

- принятие решений командиром боевой машины и членами экипажа (операторами) боевой машины в ограниченные сроки и при недостаточной и порой противоречивой информации об обстановке;

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

Известен комплекс средств автоматизации системы управления боевыми средствами [1], который содержит управляющую подсистему, подсистему приема и передачи данных, каналы связи, управляемую подсистему и подсистему информационной поддержки принятия решения в составе: анализатор, который определяет уровень рассогласования текущей боевой ситуации от заданных пределов и необходимость вмешательства комплекса средств автоматизации в процесс, протекающий в объекте управления; классификатор, который на основе априорно заложенной в него информации относит 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 определенное решение; экстраполятор, который в случае, когда вариантов решений, выработанных коррелятором, несколько, производит выбор лучшего из них.

Недостатком данного комплекса является то, что, если коррелятор и экстраполятор подсистемы информационной поддержки принятия решения не в состоянии сформировать соответствующее решение, то эту задачу решает непосредственно должностное лицо, применительно к боевым машинам - это командир боевой машины и члены экипажа (операторы).

Наиболее близким по технической сущности комплексом средств автоматизации системы управления боевыми средствами является комплекс, описанный в [2], содержащий управляющую подсистему, подсистему приема и передачи данных, каналы связи, управляемую подсистему и интеллектуальную подсистему информационной поддержки принятия решения в составе: объект управления, анализатор, классификатор, коррелятор с совокупностью логико-трансформационных правил, экстраполятор, экспертная система с базой знаний и блоком логического вывода. При этом анализатор выполнен с возможностью определения уровня рассогласования текущей боевой 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, хранящей 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, с использованием эвристического алгоритма распознавания образов вырабатывать решение в соответствии со сложившейся боевой ситуацией с помощью вычислительно эффективных логико-математических методов, базирующихся на использовании процедур анализа прецедентов, косвенных характеристик, логических и физических ограничений.

Недостатком данного комплекса является то, что экспертная система обладает возможностью осуществлять решение задач на основе использования накопленного в базе данных опыта работы экспертов в конкретной предметной области, но не способна вырабатывать новые решения, адаптивные неизвестной сложившейся обстановке. Для выработки новых решений, адаптивных неизвестной сложившейся обстановке и состоянию объекта управления, требуются дополнительные устройства [3].

Целью настоящего изобретения является повышение уровня автоматизации и интеллектуализации функций управления огнем, движением и защитой боевой машины и обеспечение оперативности и бесперебойности управления на этапе принятия решения, обусловленного характером боевых действий боевых машин в сложных условиях обстановки и состоянием объектов управления (комплекса вооружения и средств, обеспечивающих движение и активную защиту боевой машины).

Поставленная цель достигается путем включения в состав интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения известного комплекса дополнительных блоков, обеспечивающих выдачу готовых решений (управляющих воздействий) по управлению огнем, движением и защитой боевой машины и автоматическую их реализацию, когда в условиях ограниченного времени, в критических и стрессовых ситуациях командир боевой машины и члены экипажа (операторы) не в состоянии принимать адаптивные решения.

Сущность изобретения заключается в том, что в комплексе средств автоматизации системы управления боевыми средствами, содержащем управляющую подсистему, подсистему приема и передачи данных, каналы связи, управляемую подсистему и интеллектуальную подсистему информационной поддержки принятия решения с анализатором, классификатором, коррелятором, экстраполятором и экспертной системой, имеющей в своем составе базу знаний и блок логического вывода, хранящей знания специалистов о предметной области и обеспечивающей совместно с экстраполятором выработку нового решения, интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения снабжена экспертной системой с базой данных, при этом экспертная система выполнена с возможностью осуществлять решение слабоформализуемых задач - вырабатывать управляющие воздействия на основе использования накопленного в базе данных опыта работы экспертов в области управления огнем, движением и защитой боевой машины, сведений об эвристических методах работы экспертов и порядке их использования.

Интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения снабжена интеллектуальным решателем задач с базой знаний и подсистемой поиска различных альтернативных вариантов решения задач по управлению огнем, движением и защитой боевой машины, выполненной на основе использования искусственного интеллекта, при этом интеллектуальный решатель задач способен вырабатывать качественно новые решения задач (управляющие воздействия) на основе интеллектуального оценивания исходных данных об объектах управления (комплексе вооружения и средствах, обеспечивающих движение и активную защиту боевой машины) и о сложившейся боевой ситуации, характеризующейся неполной, противоречивой, семантически насыщенной и неопределенной информацией, с использованием эвристического алгоритма распознавания образов и применением процедур анализа прецедентов, косвенных характеристик, логических и физических ограничений, контекстных и прочих знаний.

Кроме того, интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения снабжена интеллектуальным интерфейсом со специальными техническими и программными средствами, при этом интеллектуальный интерфейс выполняется с возможностью обеспечения командиру боевой машины и членам экипажа (операторам) вести диалог с компьютером на естественном языке.

Состав заявляемого комплекса средств автоматизации системы управления боевыми средствами и связи его элементов между собой приведены на чертеже (см. фиг. 1), где:

1 - управляющая подсистема;

2- подсистема приема и передачи данных;

3 - каналы связи;

4 - управляемая подсистема;

5 - интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения.

Состав интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения и связи его элементов между собой приведены на чертеже (см. фиг. 2), где:

5.1 - объекты управления;

5.2 - анализатор;

5.3 - классификатор;

5.4 - коррелятор;

5.5 - экстраполятор;

5.6 - экспертная система с базой данных;

5.7 - интеллектуальный решатель задач с базой знаний и подсистемой поиска различных альтернативных вариантов решения задач;

5.8 - интеллектуальный интерфейс.

Краткое описание чертежей

1. Фигура 1.

На фигуре 1 изображена структурно-функциональная схема заявляемого комплекса средств автоматизации системы управления боевыми средствами. На схеме приведены состав комплекса и связи его элементов между собой.

2. Фигура 2.

На фигуре 2 изображена структурно-функциональная схема заявляемой 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.

Текущая информация о сложившейся боевой ситуации и состоянии объектов управления (комплекса вооружения и средств, обеспечивающих движение и активную защиту боевых машин) Sт={S1, S2, …, Sm} поступает от объектов управления 5.1 на вход анализатора 5.2, задачей которого является определение уровня рассогласования St от стандартной ситуации и заданных пределов состояния объектов управления и необходимости вмешательства интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения в процесс, протекающий в объектах управления. Если сложившаяся боевая ситуация и состояние объектов управления не требуют вмешательства, то анализатор не передает ее на дальнейшую обработку. В противном случае информация St поступает далее на вход классификатора 5.3, где, на основе априорно заложенных в него классов информации, текущая информация St 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→Πi и формирует, на основе хранимой в нем совокупности логико-трансформационных правил или корреляционных правил, i-e решение - управляющее воздействие на объекты управления. Объекты управления переводятся в новое состояние Sh.

В случае, когда вариантов решений - управляющих воздействий, выработанных коррелятором, несколько, то выбор лучшего из них или выработка нового решения производится экстраполятором 5.5 совместно с экспертной системой 5.6, имеющей в своем составе базу данных, хранящую опыт работы экспертов в области управления огнем, движением и защитой боевой машины, сведений об эвристических методах работы экспертов и порядке их использования. Объекты управления переводятся в новое состояние Sh.

В случае, когда экстраполятором 5.5 совместно с экспертной системой 5.6 выработать новое решение, на основании опыта работы экспертов, не удается, выработка нового решения производится интеллектуальным решателем задач 5.7, имеющим в своем составе базу знаний и подсистему поиска различных альтернативных вариантов решения задач по управлению огнем, движением и защитой боевой машины, выполненную на основе использования искусственного интеллекта, при этом интеллектуальный решатель задач вырабатывает качественно новые решения задач (управляющие воздействия) на основе интеллектуального оценивания исходных данных об объектах управления и о сложившейся боевой ситуации, характеризующейся неполной, противоречивой, семантически насыщенной и неопределенной информацией, с использованием эвристического алгоритма распознавания образов и применением процедур анализа прецедентов, косвенных характеристик, логических и физических ограничений, контекстных и прочих знаний. Объекты управления переводятся в новое состояние Sh.

Интеллектуальный интерфейс 5.8, имеющий в своем составе специальные технические и программные средства, обеспечивает командиру боевой машины и членам экипажа (операторам) ведение диалога с компьютером (интеллектуальным решателем задач) на естественном языке.

Современный уровень развития науки и техники позволяет создать интеллектуальную подсистему информационной поддержки принятия решения по управлению огнем, движением и защитой боевых машин, в частности танков и БМП, путем внедрения ее в бортовую информационно-управляющую систему и ее составные части: информационно-управляющую систему вооружения, информационно-управляющую систему шасси и информационно-управляющую систему защиты.

По сравнению с прототипом заявляемое изобретение, благодаря наличию интеллектуальной подсистемы информационной поддержки принятия решения, содержащей экспертную систему с базой данных; интеллектуальный решатель задач с базой знаний и подсистемой поиска различных альтернативных вариантов решения задач на основе использования методов искусственного интеллекта; интеллектуальный интерфейс, обладает следующими преимуществами:

- повышает уровень автоматизации и интеллектуализации системы управления огнем, движением и защитой боевой машины за счет перехода к применению экспертной системы с базой данных; интеллектуального решателя задач с базой знаний и подсистемой поиска различных альтернативных вариантов решения задач на основе использования методов искусственного интеллекта и интеллектуального интерфейса, позволяющего командиру боевой машины и членам экипажа (операторам) вести диалог с компьютером на естественном языке;

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

- позволяет принимать решения (вырабатывать управляющие воздействия) на основе оценивания неполной, противоречивой, семантически насыщенной и неопределенной информации 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 в ходе боевой работы;

- позволяет применение боевых машин с интеллектуальной подсистемой информационной поддержки принятия решения в сложных условиях боевой обстановки, требующих незамедлительного принятия решений.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Усков А.Ф., Кваша B.C. «Комплекс средств автоматизации системы управления боевыми средствами». Патент РФ на изобретение №2391619. Заявка №2008123197. Приоритет изобретения 11 июня 2008 г. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10 июня 2008 г.

Патентообладатель: Московский военный институт радиоэлектроники Космических войск.

2. Заявка на изобретение №2010127777/11(039516) от 07.07.2010 г. Авторы: Усков А.Ф., Кваша B.C., Хрестинин Д. В. «Комплекс средств автоматизации системы управления боевыми средствами». Федеральной службой по интеллектуальной собственности по заявке принято решение №43 от 04.06.2011 г. о выдаче патента на изобретение.

Патентообладатель: Московский военный институт радиоэлектроники Космических войск (институт закрыт перед получением патента).

3. Большая энциклопедия, т. 19, - М. «Терра». - 2006. - 590 с.

Изобретение относится к военной технике, а именно к системам управления боевыми средствами, и может быть использовано для автоматизированного управления огнем, движением и защитой бронетанковой техники. Комплекс средств автоматизации системы управления боевыми средствами содержит управляющую подсистему, подсистему приема и передачи данных, каналы связи, управляемую подсистему и интеллектуальную подсистему информационной поддержки принятия решения с анализатором, классификатором, коррелятором, экстраполятором и экспертной системой с базой знаний и блоком логического вывода. Интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения снабжена экспертной системой с базой данных в области управления огнем, движением и защитой боевой машины, интеллектуальным решателем задач с базой знаний и подсистемой поиска различных альтернативных вариантов решения задач по управлению огнем, движением и защитой боевой машины на основе использования искусственного интеллекта, интеллектуальным интерфейсом. Техническим результатом изобретения является повышение уровня автоматизации и интеллектуализации функций управления огнем. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Комплекс средств автоматизации системы управления боевыми средствами, содержащий управляющую подсистему, подсистему приема и передачи данных, каналы связи, управляемую подсистему и интеллектуальную подсистему информационной поддержки принятия решения с анализатором, классификатором, коррелятором, экстраполятором и экспертной системой, имеющей в своем составе базу знаний и блок логического вывода, хранящей знания специалистов о предметной области и обеспечивающей совместно с экстраполятором выработку нового решения, при этом интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения снабжена экспертной системой с базой данных, при этом экспертная система выполнена с возможностью осуществлять решение слабоформулируемых задач – вырабатывать управляющее воздействие на основе сведений об эвристических методах работы экспертов и порядке их использования, отличающийся тем, что при выработке управляющего воздействия учитывается также накопленный в базе данных опыт работы экспертов в области управления огнём, движением и защитой боевой машины, а интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения снабжена интеллектуальным решателем задач с подсистемой поиска различных альтернативных вариантов решения задач по управлению огнём, движением и защитой боевой машины.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что подсистема поиска различных альтернативных вариантов решения задач выполнена на основе искусственного интеллекта, при этом интеллектуальный решатель задач способен вырабатывать качественно новые решения задач на основе интеллектуального оценивания исходных данных об объектах управления и о сложившейся боевой ситуации, характеризующейся неполной, противоречивой, семантически насыщенной и неопределенной информацией, с использованием алгоритма распознавания образов и применением процедур анализа прецедентов, косвенных характеристик, логических и физических ограничений, контекстных знаний.

3. Комплекс по п.1 или 2, отличающийся тем, что интеллектуальная подсистема информационной поддержки принятия решения снабжена интеллектуальным интерфейсом, выполненным с возможностью обеспечения командиру боевой машины и членам экипажа ведения диалога с компьютером на естественном языке.