Способ системно-динамического представления радиоэлектронной обстановки для профессиональной подготовки специалистов радиомониторинга Российский патент 2017 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к моделям и логико-математическому моделированию радиоэлектронной обстановки (РЭО) как составной части оперативной обстановки (военной, космической, воздушной, морской, социально-экономической, производственной и т.д.), которое предназначено для использования в качестве учебных или тренировочных средств подготовки специалистов служб радиомониторинга (РМ), а также для прогнозирования загруженности радиочастотного спектра.

Известен способ, реализованный в устройстве для тренировки должностных лиц боевых расчетов систем вооружения и военной техники, описанном в Пат. РФ №2500037, МПК G09B 9/00, опубл. 27.11.2013 г. Он включает отображение отработанных сценариев, ситуационно наиболее близких к вновь разрабатываемому сценарию, выбор и корректировку сценария тренировки, ситуационно наиболее близкого к вновь разрабатываемому сценарию тренировки, ввод ситуационного описания нового варианта сценария тренировки, автоматическую оценку отношения ситуационной релевантности сценариев тренировки, запоминание отработанных сценариев тренировки и их ситуационного описания. Способ-аналог позволяет разрабатывать сценарии обстановки для тренировки в форме ситуационного описания, на основе которого осуществляется оценка ассоциативной связи между существующим и новым сценарием. Исходные данные для моделирования обстановки, соответствующие выбранному старому сценарию, используются для генерации исходных данных для моделирования обстановки по новому варианту сценария.

Однако аналог обладает рядом недостатков, которыми являются отсутствие математически описанной зависимости между состоянием объектов оперативной обстановки и параметрами функционирования радиоэлектронных средств (РЭС) в их составе, что обуславливает низкую степень адекватности имитируемой обстановки реальным условиям; невозможностью снизить временные затраты на разработку нового сценария при отсутствии ассоциативной связи с ранее разработанными; отсутствует возможность моделирования параметров функционирования РЭС в рамках непрерывно-дискретных схем; не учитывается вероятностный характер смены режимов работы РЭС.

Известен способ полунатурного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей, выбранный в качестве прототипа (см. Пат. РФ №2399098, МПК G09B 9/00, опубл. 10.09.2010 г.). На основе использования различных сценариев внешней обстановки, формирующейся вокруг корабля, моделируют аппаратно-программное и информационно-сигнальное окружение надводного корабля, содержание которого формируется с помощью имитируемой внешней среды с участием моделей объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы исследуемого средства радиоэлектронного вооружения надводного корабля в различных условиях его функционирования, при этом результаты функционирования исполнительных средств устройств и систем с номерами υ=1,2,…,N описываются в виде векторов состояний этих средств , где , формируемый j-м правилом поведения объекта оперативной обстановки Λ_j, ; J - количество правил за длительность сценария, {а₁(τ₁), a₂(τ₂),…,a_n(τ_n)} - набор объектов оперативной обстановки n=1,2,…,N, участвующих в событии сценария длительностью τ_n; i - условный номер радиосети (отдельного РЭС), i=1,2…, I; I - общее количество радиосетей (отдельных РЭС); Т_{рэс i} - типы используемых объектами оперативной обстановки РЭС в составе i-й радиосети; N_{кор i} - корреспонденты из состава i-й радиосети; N_{кор.main i} - главный корреспондент i-й радиосети; S_PC, S_СЛС, S_PTO - параметры функционирования наземных и воздушных средств радиосвязи, спутниковых линий связи и радиотехнического обеспечения (РТО) соответственно; П_υn - потенциал воздействия υ-го исполнительного средства на n-й объект оперативной обстановки; У_υ - накопленный к моменту времени t ущерб для υ-го исполнительного средства в результате воздействия на него со стороны условий и объектов внешней обстановки; В - состояние морской поверхности; D - состояние воздушной среды.

Способ-прототип позволяет осуществлять исследования средств радиоэлектронного вооружения надводного корабля (РЭВ НК) путем проведения испытаний методом электронных стрельб, пусков и полетов и позволяет оценить работоспособность этих средств с использованием информационных потоков, соответствующих информационным потокам, с которыми взаимодействует конкретное средство РЭВ НК при проведении реальных испытаний.

Однако способ-прототип обладает недостатками, ограничивающими его применение. К их числу можно отнести:

сложность и трудоемкость составления сценария, обусловленные необходимостью пользователю описывать характеристики объектов имитируемой обстановки и их изменение в зависимости от условий внешней среды, задавать параметры функционирования РЭВ НК;

отсутствие установленной математической зависимости между состоянием объектов имитируемой обстановки и параметрами функционирования РЭС в их составе, что снижает адекватность формируемой модели реальным условиям;

не учитывается вероятностный характер смены режимов функционирования РЭС объектов имитируемой обстановки;

отсутствие инструмента регулирования степени детализации моделируемых параметров функционирования РЭС, а также возможности их имитации в рамках непрерывно-дискретных схем;

не сформирован механизм оценки эффективности применения РЭВ НК.

Целью заявляемого технического решения является разработка способа системно-динамического представления радиоэлектронной обстановки для профессиональной подготовки специалистов радиомониторинга, обеспечивающего формирование соответствующей модели РЭО на основе различных сценариев развития оперативной обстановки (военной, космической, воздушной, морской, социально-экономической, производственной и т.д.), обеспечивающей:

повышение адекватности моделирования РЭО реальным условиям, снижение трудоемкости и относительной сложности составления сценария за счет логико-математического описания зависимости параметров функционирования средств радиосвязи и радиотехнического обеспечения от развития оперативной обстановки;

учет вероятностного характера смены режимов функционирования РЭС объектов оперативной обстановки;

необходимую детализацию моделируемых параметров функционирования РЭС и описания их на основе непрерывно-дискретных схем;

оценку эффективности применения комплексов РМ должностными лицами (ДЛ).

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, состоящем в использовании различных сценариев оперативной обстановки (военной, космической, воздушной, морской, социально-экономической, производственной и т.д.), предполагающие разработку модели РЭО, содержание которой определяется зависимостью от состояния объектов оперативной обстановки, имеющих в своем составе радиоэлектронные средства различных типов, модели функционирования которых описывают с применением аппарата гибридных автоматов, формирующих множество параметров радиосвязи и РТО, содержание и детализация которых определяются состоянием объектов оперативной обстановки в соответствии с условиями ее развития, при этом параметры РЭО, полученные в результате имитации работы множества РЭС, представляют в виде последовательности векторов параметров , где Λ_j - формализованное правило поведения объектов, ; J - количество правил за длительность сценария, формируют логико-математическое описание зависимости РЭО от состояния объектов оперативной обстановки, сценарий которой составляют в форме ситуационного описания на языке, близком к естественному, в виде последовательности правил поведения объектов Λ_j(a_n): (: - такой, что) F:Λ_j(a_n)→{A}¹ (¹ → - отображение), где F - соответствие, определяющее состав и характеристики подмножества {a_n} множества объектов оперативной обстановки {a_n}⊆{A}² (² ⊆ - множество содержится в множестве или совпадает с множеством), в описание которых дополнительно вводят параметры, определяющие вероятность смены режима работы РЭС Р_{реж.РЭС} в их составе, координаты РЭС XYZ_РЭС, параметры функционирования S_KPM и координаты размещения XYZ_KPM комплексов радиомониторинга соответственно, выполняют семантическую интерпретацию сценария оперативной обстановки на основе управляемых программных грамматик G, формируют формализованный сценарий, механизм функционирования РЭС представляют гибридным автоматом Г, непрерывные состояния которого описывают физическую имитацию радиоизлучения, в вырожденном виде гибридный автомат рассматривают как конечный, состояниям которого соответствует дискретный набор параметров функционирования РЭС S_PC,S_СЛС,S_PTO с вероятностью Р_{реж.РЭС}, последовательность параметров функционирования РЭС S_PC,S_СЛС,S_PTO и их детализацию описывают предикатной функцией Pred(S_PC,S_СЛС,S_РТО), где предикат Pred интерпретируют как последовательность параметров радиосвязи и РТО, а S_PC,S_СЛС,S_PTO составляют предметные переменные предиката, в назначенные моменты времени t_рэс в определенных координатах XYZ_РЭС имитируют излучение радиосигналов с заданными предикатной функцией параметрами, определяют доступность формируемых множеством РЭС параметров S_PC,S_СЛС,S_PTO комплексам РМ в соответствии с заложенными в них характеристиками и порядком их применения обучаемыми должностными лицами в различных условиях оперативной и РЭО, оценивают действия обучаемых путем вычисления полноты Ws_опр и точности R_Sопр определения множества имитируемых параметров работы РЭС S_PC,S_СЛС,S_РТО.

При этом РЭО представляют в виде последовательности векторов параметров состава и режимов функционирования радиосетей, отдельных РЭС и средств РТО:

где t_рэс - временные характеристики работы РЭС; {a₁(τ₁), а₂(τ₂), …, a_n (τ_n)} - набор объектов оперативной обстановки, участвующих в событии сценария длительностью τ_n; i - условный номер радиосети (отдельного РЭС), i=1,2…,I; I - общее количество радиосетей (отдельных РЭС); Т_{рэс i} - типы используемых объектами оперативной обстановки РЭС в составе i-й радиосети; N_{кор i} - корреспонденты из состава i-й радиосети; N_{кор.main i} - главный корреспондент i-й радиосети; S_PC,S_СЛС,S_PTO - параметры функционирования наземных и воздушных средств радиосвязи, спутниковых линий связи и РТО соответственно.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе за счет применения аппарата формальных грамматик и гибридных автоматов устанавливают логико-математическую зависимость между состоянием объектов оперативной обстановки и изменением параметров функционирования РЭС в их составе, формирование сценария оперативной обстановки осуществляют на языке, близком к естественному, описание механизма работы РЭС представляют на основе непрерывно-дискретных схем, чем обеспечивают:

сокращение трудозатрат и снижение сложности разработки сценария оперативной обстановки;

высокую степень адекватности модели РЭО реальным условиям;

реализацию необходимой детализации параметров функционирования РЭС.

Предлагаемое техническое решение позволяет формировать условия, необходимые для подготовки специалистов РМ по вопросам анализа и прогнозирования развития радиоэлектронной и оперативной обстановки, осуществлять оценку обучаемых на основании определения ими полноты и точности параметров РЭО с целью существенного сокращения материальных и временных затрат в ходе учебного процесса.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых представлены:

на фиг. 1 - обобщенный алгоритм системно-динамического представления радиоэлектронной обстановки для профессиональной подготовки специалистов радиомониторинга;

на фиг. 2 - описание объекта оперативной обстановки на основе композиции автоматных моделей РЭС;

на фиг. 3 - структурная схема устройства системно-динамического представления радиоэлектронной обстановки для профессиональной подготовки специалистов радиомониторинга.

Сущность изобретения состоит в следующем. В рамках предложенных материалов сделан акцент на формировании модели РЭО, исходное состояние и изменение которой зависят от развития оперативной обстановки, обеспечении возможности имитации параметров функционирования РЭС в виде как дискретных, так и непрерывных процессов. Формирование сценария оперативной обстановки осуществляется на языке, близком к естественному³ (³ язык, близкий к естественному, - цепочка символов и выражений естественного языка, распознаваемая и семантически интерпретируемая ЭВМ на основе его грамматического разбора и синтаксического анализа, позволяющая моделировать и описывать деятельность человека) (см.: Кузин Л.Т. Т. 2. Основы кибернетических моделей. Учебное пособие для вузов. - М.: Энергия, 1979. - Стр. 9, 363), что обеспечивает простоту и снижение трудозатрат при его разработке, а также позволяет снизить квалификационные требования к пользователю в области владения вычислительными средствами. Реализация предлагаемого способа является экономически обоснованной, поскольку позволяет формировать РЭО, соответствующую задачам обучения, и значительно снизить задействование реальных образцов средств РМ.

Технический результат заявленного способа (см. фиг. 1) достигается следующей последовательностью действий. Способ базируется на использовании трех взаимосвязанных уровней описания оперативной и радиоэлектронной обстановки: автоматно-лингвистической модели формирования структуры, параметров состояний и деятельности объектов оперативной обстановки; автоматного описания объекта оперативной обстановки; логико-алгебраической последовательности параметров функционирования средств радиосвязи и РТО.

Данное решение обусловлено рассмотрением структуры РЭО как сложной динамической системы, представляющей последовательность функционально связанных взаимновложенных множеств (см.: М. Месарович, Я. Такахара. Общая теория систем: математические основы. - М.: Мир, 1978).

где {А} - множество объектов обстановки, {I} - множество радиосетей и радиоэлектронных средств (РЭС); {S} - совокупность параметров радиосвязи (рабочая частота, виды передач, режимы работы систем связи и т.д.).

В соответствии с выражением (2) систему РЭО определяют соотношением конечного множества объектов (см.: М. Месарович, Я. Такахара. Общая теория систем: математические основы. - М.: Мир, 1978. - Стр. 21)

Взаимосвязь выделенных множеств (2) в общем виде представляют как

Формирование сценария оперативной обстановки осуществляют в виде упорядоченной последовательности неформально представленных семантических правил (см.: Кузин Л.Т. Т. 2. Основы кибернетических моделей. Учебное пособие для вузов. - М.: Энергия, 1979. - Стр. 363), составленных на естественном языке и включающих типовые действия объектов оперативной обстановки, количество и типы РЭС в их составе, структуры создаваемых ими радиосетей и характерные режимы работы

где Λ_j(a_n) - j-е правило поведение объекта обстановки в i-м состоянии, F - соответствие, определяющее состав подмножества {a_n}⊆{A} (см.: М. Месарович, Я. Такахара. Общая теория систем: математические основы. - М.: Мир, 1978. - Стр. 22).

Автоматно-лингвистическую модель формирования структуры, параметров состояний и деятельности объектов оперативной обстановки разрабатывают на основе управляемых программных грамматик (см.: Кузин Л.Т. Т. 2. Основы кибернетических моделей. Учебное пособие для вузов. - М.: Энергия, 1979. - Стр. 367). Это позволяет осуществить семантическую интерпретацию сценария, представленного набором правил (5), в формализованные значения, включающие параметры состояния, пространственного размещения объектов оперативной обстановки и соответствующих им режимов работы РЭС.

Структуру управляемой программной грамматики представляют выражением

Элементы выражения (6) и область их значений приведены в таблице 1.

Таким образом, на основе применения управляемых программных грамматик описывают функциональную взаимосвязь между элементами множеств {A} и {I} (выражение 4). Данная операция определяет соответствие режимов работы РЭС состоянию и деятельности объектов оперативной обстановки, которое описывается выражением

где Λ_j - правило поведения, включающее набор величин: Λ_An - правило, определяющее состояние и деятельность элементов множества {А}, Λ_Ii - правило, определяющее порядок и режимы функционирования элементов множества {I}; t=t_min ближайшее (минимальное) время наступления события (действия), τ_n - длительность события сценария с участием элементов множества {А}.

Выходными данными предлагаемого способа на основе управляемой программной грамматики является формализация сценария развития обстановки в виде последовательности выражений (7)

где Λ_j - формализованное правило поведения объектов; ; J - количество правил за длительность сценария.

Исходя из особенностей ведения радиомониторинга, описание объекта оперативной обстановки осуществляют в виде совокупности функционирующих РЭС. Модель РЭС выполнена на основе гибридного автомата, позволяющего установить функциональную взаимосвязь между элементами множеств {I} и {S} (выражение 2), т.е. соответствие имитируемых параметров радиосвязи и РТО различным режимам работы РЭС. Таким образом, объект оперативной обстановки представлен в виде композиции автоматных моделей РЭС (см. фиг. 2).

Сценарий развития обстановки, приведенный к формализованному виду (8), представляет собой последовательность управляющих воздействий на множество моделей РЭС в дискретные моменты времени.

Модель РЭС на основе гибридного автомата описывают выражением (см. Колесов Ю.Б. Объектно-ориентированное моделирование сложных динамических систем. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. - Стр. 46)

где Z - конечное множество непрерывных состояний автомата (режимов работы РЭС); Е_РЭС - конечное множество переходов, - исходное и целевое состояние автомата соответственно, q - элемент алфавита переходов (алфавита событий); X={X_d, Х_с} - конечное множество вещественных переменных, X_d - множество дискретных переменных

() (Bool - булевы величины) X_c - множество непрерывных переменных, ; Q_РЭС - оператор локального поведения внутри каждой локации (система дифференциальных уравнений или аналитических функций); τ_z - дискретное время смены состояний Z; t_z - непрерывное время внутри каждого состояния Z; Pred_E - множество логических предикатов над X, описывающих условия перехода между состояниями автомата, Pred_E={Pred_E(τz,X_d)∈Bool}; Pred_Z - множество предикатов над X, описывающих область значений переменных X в состояниях z ∈ Z, .

Непрерывные состояния гибридного автомата осуществляют имитацию радиоизлучения как физического процесса, соответствующего различным режимам работы РЭС. В данном случае реализацию (9) выполняют на основе имитаторов радиосигналов, в которых виды поддерживаемых ими радиоизлучений соотнесены состояниям автомата. В вырожденном виде гибридный автомат рассматривают как конечный автомат, состояния которого формирует дискретный набор параметров радиосвязи и РТО, соответствующий выбранному режиму работы РЭС. Переходы между состояниями автомата выступают как мгновенные события смены режимов работы РЭС. Выходные данные модели РЭС представляют в виде вектора параметров, состава и режимов функционирования радиосетей и средств РТО

где Р_{реж.РЭС} - вероятность смены режима работы РЭС; ХУZ_РЭС - координаты РЭС.

Таким образом, количество изменений оперативной обстановки в соответствии со сценарием проявляется в форме множества векторов параметров, состава и режимов функционирования радиосетей и средств РТО

где ; J - количество правил за длительность сценария; {Λ_j} - конечное множество формализованных правил поведения объектов, относящихся к существенным изменениям описания предметной области в соответствии с сценарием развития обстановки.

Параметры функционирования средств радиосвязи и РТО S_PC,S_СЛС,S_PTO в составе вектора (10) являются выходными данными модели РЭО. Порядок формирования представленных параметров, их детализацию, очередность следования и полноту определяют логико-алгебраической последовательностью на основе исчисления предикатов первого порядка (см.: Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. - М.: Энергоиздат, 1981. - Стр. 72).

Вывод последовательности множества параметров функционирования средств радиосвязи и РТО определяют на основании правил:

1. Множества параметров функционирования средств радиосвязи и РТО являются следствием одного из другого: Где - множество общих параметров радиосвязи, необходимых для имитации радиосигналов, - параметры протоколов канального уровня, - параметры протоколов сетевого уровня, - параметры протоколов транспортного уровня, S_se - семантика. Необходимую степень детализации параметров радиосигнала обеспечивают добавлением к множеству элементов остальных множеств. Данный порядок обусловлен последовательностью формирования физических характеристик радиосигнала и алгоритмами обработки средств радиомониторинга. При отсутствии предшествующего множества параметров радиосигнала последующие также не используют.

2. Каждый параметр радиосигнала S является предметной переменной предиката.

3. Правило интерпретируют как возможность расширения общих обязательных параметров радиосигнала за счет конкатенации, то есть последовательного присоединения элементов следующих множеств.

4. Набор параметров есть правильно построенная формула (ППФ) (см.: Кузин Л.Т. Т. 2. Основы кибернетических моделей. Учебное пособие для вузов. - М.: Энергия, 1979. - Стр. 266, 272), в соответствии с правилом №1, 3 - - также являются ППФ, определяющие логику формирования последовательности параметров функционирования средств радиосвязи и РТО).

5. Предикат Pred интерпретируют как «последовательность параметров радиосвязи и РТО» в соответствии с правилами 1, 3, 4.

Полное описание совокупности параметров функционирования средств радиосвязи и РТО представлено ППФ

На основе полученного выражения (8) и сформулированных правил построения ППФ возможно формирование последовательности параметров функционирования средств радиосвязи и РТО с необходимой степенью детализации

Сформированное множество параметров функционирования средств радиосвязи и РТО (13) поступает на вход комплексов РМ. Обучаемые ДЛ РМ задают необходимые характеристики работы комплексов РМ в соответствии с их техническими возможностями и учебным заданием:

1. XYZ_KPM - координаты размещения;

2. S_KPM=(S_KPM.PC, S_KPM.СЛС, S_KPM.PTO) - принимаемые и обрабатываемые комплексами РМ параметры функционирования наземных и воздушных средств радиосвязи, спутниковых линий связи и РТО.

Доступность и детализация принимаемых комплексами РМ параметров функционирования РЭС S_PC, S_СЛС, S_PTO определяют на основе предикатной функции Pred _KPM(S_KPM.PC, S_KPM.СЛС, S_KPM.PTO), формируемой по тем же правилам, что и выражение (12).

Оценку действий обучаемых ДЛ по применению комплексов РМ в различных условиях оперативной и РЭО осуществляют на основе вычисления полноты W_Sопр

и точности R_Sопр (см.: Маннинг Кристофер Д., Рагхаван П., Шютце X. Введение в информационнй поиск. Пер. с англ. - М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2011. - Стр. 168-169) определения множества имитируемых параметров функционирования РЭС S_PC,S_СЛС,S_РТО

Обозначение элементов, представленных в выражениях (14, 15), приведены в таблице 2.

Реализация способа системно-динамического представления радиоэлектронной обстановки для профессиональной подготовки специалистов радиомониторинга обеспечит моделирование РЭО с различной степенью детализации и динамикой ее развития. Это позволит осуществлять подготовку специалистов РМ по вопросам анализа, оценки и прогнозирования РЭО, контроля загруженности радиочастотного спектра и применения средств РМ в условиях, близких к реальным.

В качестве примера реализации одного из элементов РЭО в Приложении 1 представлен вариант модели функционирования радиостанции ВЧ-ОВЧ-диапазона RF-5800H-MP.

Вариант устройства, реализующего заявленный способ (см. фиг. 3), содержит тракт формирования сценария оперативной и радиоэлектронной обстановки 1, состоящий из последовательно соединенных блока формирования сценария оперативной обстановки 1.1, блока формирования последовательности параметров состояния объектов 1.2, блока формирования параметров функционирования РЭС 1.3, блока формирования данных 1.4 и блока формирования параметров функционирования РЭС 1.5, вход которого объединен с входом блока 1.4, причем вход блока формирования сценария оперативной обстановки 1.1 является входом тракта формирования сценария оперативной и радиоэлектронной обстановки 1, выход блока 1.4 является первым выходом тракта формирования сценария оперативной и радиоэлектронной обстановки 1, второй выход которого является выходом блока 1.5. Тракт имитации условий функционирования средств РМ 2, первый вход которого соединен с первым выходом тракта формирования сценария оперативной и радиоэлектронной обстановки 1, второй вход тракта 2 соединен со вторым выходом тракта формирования сценария оперативной и радиоэлектронной обстановки 1, а тракт имитации условий функционирования средств РМ 2 содержит блок формирования фрагментов радиоизлучений 2.1, вход которого является первым входом тракта имитации условий функционирования средств РМ 2, группа выходов которого является первой группой выходов тракта имитации условий функционирования средств РМ 2, и блок имитации комплексов РМ и оценки РЭО 2.2, вход которого является вторым входом тракта имитации условий функционирования средств РМ 2, а группа выходов блока 2.2 является второй группой выходов тракта имитации условий функционирования средств РМ 2, N автоматизированных рабочих мест (АРМ) должностных лиц РМ 3.1-3.N, первые входы которых соединены с соответствующими выходами первой группы выходов тракта имитации условий функционирования средств РМ 2, а вторые входы соединены с соответствующими выходами второй группы выходов тракта имитации условий функционирования средств РМ 2, блок управления и оценки действий должностных лиц РМ 4, N входов которого соединены с выходами соответствующих автоматизированных рабочих мест должностных лиц РМ 3.1-3.N, а выход соединен со входом тракта формирования сценария оперативной и радиоэлектронной обстановки 1.

Тракт формирования сценария оперативной и радиоэлектронной обстановки 1 предназначен для составления сценария развития оперативной и радиоэлектронной обстановки в виде семантических правил на языке, близком к естественному, и преобразования в последовательность параметров функционирования РЭС. Тракт 1 содержит блоки 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 и 1.5:

блок формирования сценария оперативной обстановки 1.1 предназначен для составления необходимых сценариев развития оперативной обстановки и определения основных параметров РЭО;

блок формирования последовательности параметров состояния объектов 1.2 предназначен для приведения выходных данных блока 1.1 к формальному виду правил поведения объектов оперативной обстановки, содержащих параметры их состояния и соответствующие им режимы работы РЭС;

блок формирования параметров функционирования РЭС 1.3 предназначен для имитации работы РЭС путем формирования последовательности параметров их функционирования в соответствии с режимом работы, определяемым выходными данными блока 1.2;

блок формирования данных 1.4 предназначен для генерации последовательности отсчетов имитационного сигнала на основе параметров функционирования РЭС;

блок формирования параметров функционирования РЭС 1.5 предназначен для формирования дискретной последовательности параметров функционирования РЭС.

Тракт имитации условий функционирования средств РМ 2 предназначен для имитации условий функционирования средств РМ, включающих как формирование сигнальной обстановки, так и дискретной последовательности параметров функционирования РЭС. Он содержит блоки формирования фрагментов радиоизлучений 2.1 и имитации комплексов РМ и оценки РЭО 2.2:

блок 2.1 предназначен для физической имитации фрагментов радиоизлучений на основе генераторов сигналов. Параметры радиосигнала определяются на основе выходных данных блока 1.4;

блок 2.2 предназначен для имитации работы средств РМ, воспринимающими дискретную последовательность параметров функционирования РЭС блока 1.5 как реальную РЭО.

АРМ 3.1-3.N предназначены для работы должностных лиц РМ по вопросам анализа, оценки и прогнозирования развития РЭО, контроля загруженности радиочастотного спектра. На их основе обучаемые формируют выводы по сложившейся оперативной обстановке и принимают решение на применение средств РМ.

Блок управления и оценки должностных лиц РМ 4 предназначен для оценки действий должностных лиц радиомониторинга, выработки управляющего воздействия для корректировки или разработки нового сценария.

Все приведенные блоки (см. фиг. 3) выполняются на элементах, широко освещенных в литературе и применяемых практически. Тракт формирования сценария оперативной и радиоэлектронной обстановки 1, блок 2.2 тракта имитации условий функционирования средств РМ 2 и блок 4 реализуют в виде специального программного обеспечения. Блок 2.1 тракта 2 может быть выполнен на основе векторного генератора радиосигналов (см.: Дьяконов В.П. Генерация и генераторы сигналов. - М.: ДМК Пресс, 2009. - Стр. 75-81). Реализация блоков 3.1-3.N целесообразна в двух вариантах:

- на основе штатных средств радиомониторинга для работы с физически имитируемыми радиосигналами в блоке 2.1;

- на основе специального программного обеспечения для работы с выходными данными блока 2.2.

Использование заявленного способа позволяет сформировать условия, необходимые для подготовки специалистов радиомониторинга по вопросам оценки и прогнозирования развития радиоэлектронной и оперативной обстановки с целью существенного сокращения материальных и временных затрат в ходе учебного процесса. Кроме этого способ может применяться для прогнозирования оперативной обстановки на основе разработки типовых сценариев ее развития, максимально соответствующих реальным условиям.

Изобретение относится к моделям и логико-математическому моделированию, которые следует рассматривать как учебные или тренировочные средства. Способ представляет инструмент разработки различных сценариев развития оперативной обстановки и формирования на их основе соответствующей модели радиоэлектронной обстановки (РЭО) для профессиональной подготовки специалистов радиомониторинга (РМ). Разработка модели РЭО базируется на основе использования трех взаимосвязанных уровней описания оперативной и радиоэлектронной обстановки: автоматно-лингвистической модели формирования структуры, параметров состояний и деятельности объектов оперативной обстановки; представления объекта оперативной обстановки в виде композиции автоматных моделей радиоэлектронных средств (РЭС); логико-алгебраической последовательности параметров функционирования средств радиосвязи и радиотехнического обеспечения (РТО). Согласно изобретению техническим результатом является создание системы моделирования РЭО, учитывающей причинно-следственную взаимосвязь между состоянием и деятельностью объектов оперативной обстановки и параметрами функционирования средств радиосвязи и РТО в их составе. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

1. Способ системно-динамического представления радиоэлектронной обстановки (РЭО) для профессиональной подготовки специалистов радиомониторинга, состоящий в использовании различных сценариев оперативной обстановки, предполагающих разработку модели РЭО, содержание которой определяется зависимостью от состояния объектов оперативной обстановки, имеющих в своем составе радиоэлектронные средства (РЭС) различных типов, модели функционирования которых описывают с применением аппарата гибридных автоматов, формирующих множество параметров радиосвязи и радиотехнического обеспечения (РТО), содержание и детализация которых определяются состоянием объектов оперативной обстановки в соответствии с условиями ее развития, при этом параметры РЭО, полученные в результате имитации работы множества РЭС, представляют в виде последовательности векторов параметров v_Λj, где Λ_j - формализованное правило поведения объектов, ; J - количество правил за длительность сценария, отличающийся тем, что формируют логико-математическое описание зависимости РЭО от состояния объектов оперативной обстановки, сценарий которой составляют в форме ситуационного описания в виде последовательности правил поведения объектов Λ_j(a_n): F:Λ_j(a_n)→{А}, где F - соответствие, определяющее состав и характеристики подмножества {а_n} множества объектов оперативной обстановки , в описание которых дополнительно вводят параметры, определяющие вероятность смены режима работы РЭС Р_{реж.РЭС} в их составе, координаты РЭС XYZ_РЭС, параметры функционирования S_КРМ и координаты размещения XYZ_КРМ комплексов радиомониторинга (РМ) соответственно, выполняют семантическую интерпретацию сценария оперативной обстановки на основе управляемых программных грамматик G, формируют формализованный сценарий, механизм функционирования РЭС представляют гибридным автоматом Г, непрерывные состояния которого описывают физическую имитацию радиоизлучения, в вырожденном виде гибридный автомат рассматривают как конечный, состояниям которого соответствует дискретный набор параметров функционирования РЭС S_РС,S_СЛС,S_РТО с вероятностью Р_{реж.РЭС}, последовательность параметров функционирования РЭС S_РС,S_СЛС,S_РТО и их детализацию описывают предикатной функцией Pred(S_РС,S_СЛС,S_РТО), где предикат Pred интерпретируют как последовательность параметров радиосвязи и РТО, а S_РС,S_СЛС,S_РТО составляют предметные переменные предиката, в назначенные моменты времени t_рэс в определенных координатах XYZ_РЭС имитируют излучение радиосигналов с заданными предикатной функцией параметрами, определяют доступность формируемых множеством РЭС параметров S_РС,S_СЛС,S_РТО комплексам РМ в соответствии с заложенными в них характеристиками и порядком их применения обучаемыми должностными лицами в различных условиях оперативной и РЭО, оценивают действия обучаемых путем вычисления полноты Ws_опр и точности R_Sопр определения множества имитируемых параметров работы РЭС S_РС, S_СЛС, S_РТО.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что РЭО представляют в виде последовательности векторов параметров состава и режимов функционирования радиосетей, отдельных РЭС и средств РТО:

v_Λj=[t_рэс,{a₁(τ₁), a₂(τ₂), …, a_n(τ_n)}, i, T_{рэс i}, N_{кор i}, N_{кор.main i}, S_РС,S_СЛС,S_РТО],

где t_рэс - временные характеристики работы РЭС; {а₁(τ₁), а₂(τ₂), …, а_n(τ_n)} - набор объектов оперативной обстановки, участвующих в событии сценария длительностью τ_n; i - условный номер радиосети (отдельного РЭС), i=1, 2…, I; I - общее количество радиосетей (отдельных РЭС); T_{рэс i} - типы используемых объектами оперативной обстановки РЭС в составе i-й радиосети; N_{кор i} - корреспонденты из состава i-й радиосети; N_{кор.main i} - главный корреспондент i-й радиосети; S_РС,S_СЛС,S_РТО - параметры функционирования наземных и воздушных средств радиосвязи, спутниковых линий связи и РТО соответственно.