СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПО ВЫБОРУ ЭФФЕКТИВНОЙ СТРАТЕГИИ В БОЕВЫХ ДЕЙСТВИЯХ РАЗНОРОДНЫХ ГРУППИРОВОК Российский патент 2019 года по МПК G06F17/50 G06N7/06 G06Q10/06 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, а именно к цифровым вычислительным системам для обработки входной информации о характеристиках боевых средств (БСр) противоборствующих сторон, ее преобразовании, выбора эффективной стратегии, оценки результатов боевого противоборства (победа, поражение, паритет), с определением своих потерь и нанесенного противнику ущерба при наличии и отсутствии разведки о координатах боевых средств противоборствующих группировок, может быть использовано командным составом Вооруженных Сил в процессе его обучения и переучивания, проведения командно-штабных учений и непосредственно для планирования боевых действий (БД) разнородных группировок. Известен способ [1-5], который раскрывает динамику боя и позволяет до его проведения назвать будущего победителя. Однако не известен способ ведения боя против разнородных группировок с оценкой его результативности. В приведенных источниках [1-5], во-первых, не рассматривается бой против стороны, состоящей из разнородных группировок. Во-вторых, не оценивается цена достигнутой победы, отсутствует количественная оценка нанесения максимального ущерба противнику или при поражении от него. Третьим недостатком является существующее смещение акцентов в сторону отношения количества БСр сторон по сравнению с интенсивностями огневого поражения боевых средств, без учета разнородности группировок и способа выбора эффективных стратегий уничтожения группировок.

Технический результат заключается в реализации обеспечения двухэтапного моделирования одновременного боя с разнородными группировками противника с учетом возможности поражения соседних боевых средств, позволяющий повысить эффективность уничтожения боевых средств противника.

Ранее [6-11] авторы рассмотрели ведение группового боя с учетом двух разнородностей по интенсивности огневого поражения и обеспечения разведкой группировок противоборствующих сторон, влияющих на выбор рациональных стратегий.

Предлагаемый способ, в отличие от известных способов, осуществляется за счет учета в двухэтапном моделировании одновременного боя с разнородными группировками противника разнородности, учитывающей при уничтожении цели поражение соседних БСр в зависимости от мощности боеприпаса и сосредоточенности боевого порядка обстреливаемых БСр.

Почти все подходы ведут к дополнительному сохранению своих БСр по результатам ГБ стороной А, основываясь на выборе рациональной стратегии. В том случае, если выбор рациональной стратегии не дает приемлемого результата, необходима разработка новой стратегии.

Согласно изобретению указанная задача решается за счет способа, по которому исходные данные значений показателей боевых средств каждой из группировок противоборствующих сторон, записывают в блок памяти, отличающегося тем, что исходные данные дополняют информацией о возможности поражения боевыми средствами противостоящих сторон соседних боевых средств, вычисляют относительные вклады потоков интенсивностей огня каждой группировки противника и осуществляют первый этап моделирования одновременного боя с группировками противника с распределением потока своего воздействия пропорционально относительным вкладам потоков интенсивностей огня каждой группировки противника до наступления времени, при котором значения коэффициентов боевого превосходства по каждой группировке противника становятся равными, и осуществляют второй этап моделирования одновременного уничтожения остатков боевых средств группировок противника с фиксацией оставшихся боевых средств противоборствующих сторон.

Пусть исходные данные стороны А и группировок стороны В представлены табл. 1.

В табл. 1 приведены: ст. 1 - количества БСр группировок противоборствующих сторон; ст. 2 - интенсивности поражающих выстрелов μ₁, μ₂ стороны А и интенсивности поражающих выстрелов λ₁, λ₂ группировок В₁,

В₂; ст. 3 - данные по дополнительному поражению d₀₁, d₀₂ стороной А боевых средств группировок B₁ и В₂, и d₁, d₂ - для стороны В. Для оценки влияния двух разнородностей на результаты ГБ в табл. 1 принято равенство интенсивностей у группировок противоборствующих сторон.

Значения КБП в зависимости от времени t боя для 1-го этапа 0≤t≤t^* запишутся в виде:

В ст. 4 табл. 1 показаны начальные значения коэффициентов боевого превосходства k₁(0)=2.4375 и k₂(0)=3.5 при t=0, из которых видно, что сторона А обладает наибольшим боевым превосходством над группировкой В₂ по сравнению с группировкой B₁.

Выбор последовательности ведения группового боя (ГБ) с математической точки зрения равносилен обоснованию стратегии боя. В литературе [1-11] рассмотрены следующие стратегии ГБ:

• Стратегия одноэтапного группового боя (ОГБ), когда сторона А частью r₁M своих боевых средств ведет бой с группировкой В₁, а оставшейся частью (1-r₁)М БСр - с группировкой В₂. Бой ведется до полного и одновременного уничтожения обеих группировок.

• Стратегия S₁₂{A; B₁ B₂} или S₂₁{A; B₂, B₁} двухэтапного группового боя (ДГБ), при которой сторона А на 1-м этапе выбирает одну из группировок (B₁ или В₂) и всеми средствами ведет бой до ее полного уничтожения, на втором этапе производит уничтожение другой группировки (В₂ или B₁). Отметим такую деталь, что группировка противника, по которой на первом этапе сторона А не ведет огонь, осуществляет все-таки поражение боевых средств стороны А.

Под рациональной стратегией будем понимать стратегию, выбор которой приводит к максимальному сохранению БСр.

Динамика одноэтапного ГБ при отсутствии у сторон информации о координатах БСр описывается дифференциальными уравнениями (1.1)-(1.5), в которых

(1.1) - изменение остатков БСр стороны А в момент времени t;

(1.2) - изменение остатков БСр группировки B₁ в момент времени t;

(1.3) - изменение остатков БСр группировки В₂ в момент времени t;

(1.4) - начальные условия для ведения ГБ при t=0;

(1.5) - текущие значения БСр при ведении ГБ в момент времени t;

μ_i,λ_i - интенсивности (μ_i) поражающих выстрелов БСр стороны А по БСр группировки B_i и интенсивности (λ_i) группировки B_i по БСр стороны А;

m(t)/M, n₁(t)/N₁, n₂(t)/N₂ - отношения, характеризующее отсутствие разведки у стороны В и у стороны А о группировках В₁, В₂;

t_∞ - время окончания БД;

r₁, (0≤r₁≤1) - относительная величина, характеризующая количество БСр, выделенных стороной А на уничтожение группировки В₁;

(1-r₁) - относительная величина, характеризующая количество БСр, выделенных стороной А на уничтожение БСр группировки В₂.

Для 1-го этапа расчет относительных потоков интенсивностей огня r₁ и r₂ (см. формулы (1.2), (1.3)) по двум группировкам B₁ и В₂ определяется формулами:

Решение системы дифференциальных уравнений (1.1)-(1.3) для момента времени t удобно получить с помощью программного комплекса Mathematica при различных исходных данных.

В табл. 2 аргументами, влияющими на результаты ГБ, являются:

• стратегии: S₀, S₁₂ и S₂₁ (ст. 1);

• наличие (+) и отсутствие (-) разведки у группировок стороны А (ст. 2) и В (ст. 3).

По результатам ст. 4, табл. 2 в столбце 5 приведена классификация используемых стороной А стратегий:

рациональные (+),

нерациональные (-),

проигрышные (-,-).

Проанализируем влияние выбора стратегий, применяемых стороной А, при различных сценариях обеспечения разведданными группировок сторон А и В на результаты ГБ, приведенных в ст. 4, табл. 2 полученные решением системы дифференциальных уравнений (1.1)-(1.3) при начальных условиях (1.4).

Анализ столбца 4, табл. 2 позволяет сделать следующие выводы:

сценарий 1 (строки 1-4): наличие разведки у сторон создает стороне А возможность победить неприятеля при любой стратегии. Однако выбор нерациональных стратегий S₂₁ (стр. 2) и S₀ (стр. 3) по сравнению с выбором рациональной стратегии S₁₂ (стр. 4) приводит к незначительному сокращению остатков своих БСр, порядка 13%, (стр. 2,) и 6.4% (стр. 3,).

сценарий 2 (стр. 5-8, табл. 2,): наличие разведки только у стороны А⁺ создает ей возможность победить неприятеля при любой стратегии. Выбор нерациональных стратегий S₂₁ (стр. 6) и S₀ (стр. 7) по сравнению с выбором рациональной стратегии S₁₂ (стр. 8) приводит к еще меньшему сокращению остатков своих БСр, порядка на 10% (стр. 6, стратегия S₂₁) и 4% (стр. 7, стратегия S₀).

сценарий 3 (стр. 9-12, табл. 2): при обоюдном отсутствии разведки у сторон А и В, во-первых, меняется рациональная стратегия: вместо S₁₂ (как было при сценариях 1, 2), ею становится стратегия S₀ (стр. 12); во-вторых, выбор нерациональной стратегии S₂₁ (стр. 10), приводит к поражению стороны A: M_∞(S₂₁, А^-,В^-)=0, В: N_∞(S₂₁, А^-,В^-)=23; в-третьих, резко уменьшаются на 64.5% остатки своих БСр при стратегии S₁₂ (стр. 11) по сравнению с рациональной стратегией S₀ (стр. 12).

сценарий 4 (стр. 13-16, табл. 2): отсутствие разведки у стороны А и наличие ее у стороны В ведет к поражению стороны А при выборе ей любой стратегии: S₂₁ (стр. 14), S₁₂ (стр. 15) и S₀ (стр. 16).

Анализ результатов от применяемых стратегий, приведенных в сценариях 3 и, особенно 4, показывает проигрыш стороны А, что вызывает необходимость проведения мероприятий по отысканию дополнительных возможностей, в частности, разработки новой стратегии, которая будет эффективней по сравнению с уже известными S₀, S₁₂ и S₂₁, особенно в сценариях 4 и 3.

Предлагаемая авторами стратегия двухэтапного ГБ должна привести, во-первых, к большему уничтожению числа БСр противника, во-вторых, к увеличению количества сохраненных своих БСр по сравнению с уже рассмотренными в [6-11] стратегиями (S₀, S₁₂ и S₂₁).

Суть новой двухэтапной стратегии S₀₀ с более высоким уровнем боевой эффективности заключается в том, что на 1-м этапе сторона А ведет бой с группировками В₁ и В₂ не до их полного уничтожения, а до выравнивания коэффициентов боевого превосходства (КБП) по отношению к группировкам B₁ и В₂ стороны В

с фиксацией времени выравнивания t^*, (см. фиг. 1, 2). Начальные значения КБП показаны в ст. 4, табл. 1: k₁(0)=2.4375 и k₂(0)=3.5 при t=0. Завершение первого этапа ГБ осуществляется при наступлении равенства КБП k₁(t)=k₂(t)=k(t^*), показанного на фиг. 2, при t=t^*. Из графика видно, что k₁(t) представляет возрастающую функцию, которая при пересечении другой функции КБП k₂(t) в точке t=t^* становится ей равной. Поэтому для определения t^* можно воспользоваться ситуацией, когда при t<t^* наблюдается неравенство k₁(t)<k₂(t), а при t>t^*, измененное на обратное k₁(t)>k₂(t). Меняя значение t в диапазоне Δt: t^*±Δt, можно добиться равенства k₁(t)=k₂(t)=k(t^*), при котором завершается 1-й этап боя с применением стратегии S₀. Второй этап ГБ начинается со времени t^* и направлен на полное и одновременное уничтожение группировок B₁ и В₂ противника с применением стратегии S₀, но с исходными данными: М, N₁, N₂, k₁, k₂, полученными при t=t^*.

Так как при рассмотрении табл. 2 наиболее худший вариант для стороны А наблюдался при сценарии 4, когда она проигрывает при любой стратегии, то целесообразно рассмотреть более подробно применение новой стратегии S₀₀ применительно к сценарию 4: Разведки у стороны А о координатах БСр группировок В₁, В₂ - нет, у стороны В - есть.

Решение уравнений (1.1)-(1.5) для 1-го этапа осуществлялось с исходными данными: М=65; μ₁=0.13; μ₂=0.13; N₁=30; λ₁=0.13; N₂=20; λ₂=0.13; d₀₁=0.8; d₀₂=0.4; d₁=0.6; d₂=0.3; r₁=0.649 по стратегии S₀ с помощью программного средства Mathematica.

Окончание 1-го этапа наступает при t=t^* (см. фиг. 1, фиг. 2) с получением значениий: m(t^*)=41.33; n₁(t^*)=11.25; n₂(t^*)=10.77, k₁(t^*)=k₂(t^*)=4.13 с применением стратегии S₀, которые стали исходными для 2-го этапа ГБ.

Окончательный результат решения уравнений (1.1)-(1.5) по 4 сценарию отражен на фиг. 1-3 со значениями M_∞=29; N_∞=0.

В табл. 3 приведены результаты боя при использовании новой 2-х этапной стратегии S₀₀ для всех сценариев 1-4 (строки: 20, 15, 9, 5).

Из табл. 3 видны преимущества новой стратегии S₀₀, особенно для сценариев 4, 3 (стр. 20, 15), из которых заметно ее превосходство по отношению к известным стратегиям S₀, S₁₂ и S₂₁.

Итак, предложенный способ позволяет получить заявленный технический результат повышения уровня боевой эффективности (результативности) группового боя.

Решение авторами разнообразных примеров для группировок с различными исходными данными выявило возможность:

- управлять исходом боя, не прибегая к разработке новых БСр, что дорого и долговременно, и не используя количественного их наращивания, что не всегда возможно и не всегда оперативно;

- моделировать различного вида разнородности с умением выбора разработанной стратегии, позволяющей в кратчайшее время достичь наивысших уровней боевой эффективности.

Реализовать предлагаемый способ возможно, на первом этапе, с помощью ЭВМ для АСУ военного назначения, на втором, - в виде запрограммированного прибора.

Использованные источники

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

2. 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.

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

4. Иванилов В.Ю., Огарышев В.Ф., Павловский Ю.Н., Имитация конфликтов. - М.: ВЦ РАН, 1993, 196 с.

5. 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.

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

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

8. Черноскутов А.И. и др. (RU). Способ и устройство выбора стратегии целераспределения по групповым объектам, патент №2469386, G06F 17/00, G0F 5/04, F41G 7/34.

9. Черноскутов А.И. и др. (RU). Способ и устройство оценки влияния запаздывания ввода резерва в боевых действиях разнородных группировок, патент №2496084, G06F, 17/00.

10. Черноскутов А.И., Спренгель А.В., Ситкевич А.В. Способ и устройство обработки информации, используемые для выбора рациональных стратегий в боевых действиях разнородных группировок. Патент №2571613 G06F, 17/00, 17/13, G06Q 10/06.

11. Василенко В.В., Черноскутов А.И., Ситкевич А.В. Определение эффективной стратегии с разнородными группировками при наличии информации у противоборствующих сторон. Известия РАРАН, выпуск 2 (92), 2016 г., с. 63-69.

Изобретение относится к области цифровых вычислительных систем для обработки входной информации о характеристиках боевых средств противоборствующих сторон. Техническим результатом является обеспечение двухэтапного моделирования одновременного боя с разнородными группировками противника с учетом возможности поражения соседних боевых средств. В способе исходные данные значений показателей своих боевых средств и средств каждой из группировок противника дополняют информацией о возможности поражения боевыми средствами противостоящих сторон соседних боевых средств, вычисляют относительные вклады потоков интенсивностей огня каждой группировки противника и осуществляют первый этап моделирования одновременного боя с группировками противника с распределением потока своего воздействия пропорционально относительным вкладам потоков интенсивностей огня каждой группировки противника до наступления времени, при котором значения коэффициентов боевого превосходства по каждой группировке противника становятся равными, и осуществляют второй этап моделирования одновременного уничтожения остатков боевых средств группировок противника с фиксацией оставшихся боевых средств противоборствующих сторон. 3 табл., 3 ил.

Способ двухэтапного моделирования одновременного боя с разнородными группировками противника с учетом возможности поражения соседних боевых средств, заключающийся в том, что исходные данные значений показателей боевых средств каждой из группировок противоборствующих сторон записывают в блок памяти, отличающийся тем, что исходные данные дополняют информацией о возможности поражения боевыми средствами противостоящих сторон соседних боевых средств, вычисляют относительные вклады потоков интенсивностей огня каждой группировки противника и осуществляют первый этап моделирования одновременного боя с группировками противника с распределением потока своего воздействия пропорционально относительным вкладам потоков интенсивностей огня каждой группировки противника до наступления времени, при котором значения коэффициентов боевого превосходства по каждой группировке противника становятся равными, и осуществляют второй этап моделирования одновременного уничтожения остатков боевых средств группировок противника с фиксацией оставшихся боевых средств противоборствующих сторон.