СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДСКАЗАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ АТАКИ И ОБОРОНЫ В СЦЕНАРИИ ВОЕННОГО КОНФЛИКТА Российский патент 2020 года по МПК G09B9/00 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для предсказания оптимальных решений атаки и обороны в сценарии военного конфликта.

Настоящее изобретение применяется в военной области и, в частности, хотя и не исключительно, в случаях применения систем командования и управления (C2), которые управляют, в частности, выделением вооружений в соответствии с угрозами. В военной области, оборона данной зоны от наступающего неприятеля ставит своей целью наилучшее выделение имеющихся ресурсов для купирования угроз за счет максимизации вероятности выживания обороняемых стратегических пунктов. Сообразно угрозам, система C2 определяет решение на боевое применение с учетом операционных и технических критериев, в частности, в контексте системы противовоздушной обороны.

Известно, что системы противовоздушной обороны содержат датчики, пусковые установки и центр оперативного командования типа C2, где операторы могут взаимодействовать с системой и контролировать ее. Центр оперативного командования предсказывает траектории атакующих и использует это предсказание для планирования обороны потенциальных объектов атаки. Он пытается найти наилучшую возможную оборону для системы на основе сценария атаки.

Предсказание траекторий атакующих значительно усложняется, вследствие трех факторов:

- высокая неопределенность влияет на последующее поведение атакующего, и чем дальше оно прогнозируется на будущее, тем менее известно это реальное поведение;

- большинство атакующих (истребитель, ракеты и т.д.) обладает значительными возможностями маневрирования и, таким образом, могут быстро изменять траекторию (изменять курс, высоту и т.д.);

- траектории атаки и, в частности, финальные маневры для сосредоточения на объектах, выбираются для прорыва системы обороны, и, таким образом, труднопредсказуемы для центра оперативного командования.

Информация для предсказания траекторий происходит, с одной стороны, от датчиков, в частности, радаров, которые указывают траекторию, пройденную атакующими, с неопределенностями в измерениях, и, с другой стороны, из знания о том, что система и оператор относятся к атакующему типу, и боевых задач атаки, которые могут выполняться.

Настоящее изобретение пытается предсказывать решение обороны, реализованное обороняющимся для наилучшей защиты себя от атаки и/или, ставя себя на сторону атакующего, оптимальное решение атаки, реализованное атакующим.

Настоящее изобретение, в частности, относится к способу предсказания оптимального решения атаки и соответствующего оптимального решения обороны, в сценарии военного конфликта (по меньшей мере потенциальный) между атакующим и обороняющимся.

Согласно изобретению, упомянутый способ предсказания содержит:

- этап ввода данных, осуществляемый узлом ввода данных, заключающийся во вводе, по меньшей мере первоначально до осуществления способа, как данных атакующего, относящихся к по меньшей мере моделям атаки, так и данных обороняющегося, относящихся к по меньшей мере одной обороняемой зоне и имеющемуся средству обороны;

- этап моделирования сценария, осуществляемый блоком моделирования, заключающийся в генерировании дерева игры, оцененного на основе упомянутых введенных данных в контексте теории игр;

- этап разрешения, осуществляемый блоком разрешения, заключающийся в задании игрового равновесия в контексте теории игр, причем равновесие задает пару стратегии атакующего и стратегии обороняющегося;

- этап интерпретации, осуществляемый блоком интерпретации, заключающийся в определении, на основе игрового равновесия, оптимального решения атаки и оптимального решения обороны, наиболее пригодного для этого оптимального решения атаки; и

- этап передачи информации, осуществляемый блоком передачи информации, заключающийся в передаче оператору или пользовательской системе по меньшей мере упомянутого оптимального решения атаки и упомянутого оптимального решения обороны.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет предсказывать оптимальные решения позволяя, в частности, задавать, с точки зрения обороняющегося, оптимальное решение обороны, и, с точки зрения атакующего, оптимальное решение атаки.

Предсказание этих оптимальных решений (атаки и обороны) в сценарии конфликта основывается на решении задачи теории игр, как указано ниже. Теория игр позволяет анализировать ситуацию, когда оптимальное действие агента зависит от прогнозов, сделанных в отношении решения другого агента. В контексте настоящего изобретения эти два агента представляют атакующую и обороняющуюся стороны.

В теории игр игровое равновесие, в частности, равновесие, именуемое равновесием по Нэшу, представляет собой ситуацию в игре, когда ни один из игроков не заинтересован в смене стратегии. В этой ситуации, все выборы, сделанные несколькими игроками, которым известны стратегии противника, приобретают стабильность в силу того, что ни один из них не может самостоятельно изменить свою стратегию, не ослабив свою личную позицию.

Преимущественно, данные атакующего содержат по меньшей мере некоторые из следующих данных:

- модели процедуры атаки, например, траектории атаки;

- типы и соответствующие характеристики угрозы;

- по меньшей мере одну обнаруженную позицию возникновения угрозы;

- по меньшей мере одну предполагаемую позицию возникновения угрозы; и

- предпочтения атакующего.

Кроме того, преимущественно, данные обороняющегося содержат по меньшей мере некоторые из следующих данных:

- возможные боевые задачи;

- данные средства обнаружения;

- характеристики средства обнаружения;

- позиции потенциальных целей в обороняемой зоне;

- возможности обороны обороняемой зоны; и

- предпочтения обороняющегося.

Из данных атакующего и данные обороняющегося, могут существовать известные и конкретные данные, или предполагаемые данные, которые не могут быть полностью точными, в частности, в зависимости от того, кто, атакующий или обороняющийся, предсказывает это. Таким образом, если вы используете способ предсказания для планирования атаки, вы точно знаете, как атакующий, данные и параметры атакующего, но данные обороняющегося, которые у вас есть, являются неопределенными. И наоборот, если вы используете способ предсказания для планирования обороны, вы точно знаете, как обороняющийся данные и параметры обороняющегося. Однако данные атакующего недоступны или с трудом доступны. Эти данные в действительности являются предположениями, экспертными заключениями, элементами военной разведки и т.д. Таким образом, данные включают предполагаемые убеждения противоположной стороны, предполагаемые пользователем изобретения.

Согласно варианту осуществления, в частности, в случае защиты участка в ходе воздушной атаки, этап ввода данных также заключается в вводе, при осуществлении способа, текущих данных по меньшей мере атакующего, обнаруженных, например, для одного или более радаров.

Кроме того, преимущественно, этап моделирования содержит:

- первый подэтап, заключающийся в генерировании набора возможных стратегий с использованием конкретных введенных данных;

- второй подэтап, заключающийся в генерировании дерева игры в контексте теории игр, на основе упомянутого набора стратегий;

- третий подэтап, заключающийся в оценивании упомянутого дерева игры, с использованием конкретных данных из введенных данных.

Предпочтительно, третий подэтап заключается, на основе пар стратегий, в оценивании пары стратегии атакующего и стратегии обороняющегося, и в выделении значения атакующему и значения обороняющемуся.

Кроме того, преимущественно, этап разрешения содержит:

- первый подэтап, заключающийся в обрезке принятого дерева игры, на основе данных, относящихся к угрозам, для формирования приведенного дерева игры; и

- второй подэтап, заключающийся в определении игрового равновесия, на основе этого приведенного дерева игры, для вывода из него пары стратегии атакующего и стратегии обороняющегося.

Предпочтительно, на первом подэтапе также используются обнаруженные текущие данные, введенные при осуществлении способа, для обрезки принятого дерева игры.

Кроме того, преимущественно, этап интерпретации содержит:

- первый подэтап, заключающийся в интерпретировании оптимального решения атаки; и

- второй подэтап, заключающийся в интерпретировании оптимального решения обороны, наиболее пригодного для этого оптимального решения атаки, чтобы можно было задавать правила боевого применения обороняющегося.

Кроме того, преимущественно, этап интерпретации также содержит:

- подэтап оценивания уровня опасности угрозы; и/или

- подэтап оценивания вероятности успешности оптимального решения атаки и вероятности успешности оптимального решения обороны.

Способ согласно изобретению может использоваться в различных применениях в военной области.

В предпочтительном применении способа предсказания, данные обороняющегося относятся к участку местности, подлежащему защите, снабженному возможностями обороны, и данные обороняющегося относятся к воздушной атаке упомянутого участка местности, подлежащего защите, и содержащего обнаруженные текущие данные.

Преимущественно, способ можно применять к по меньшей мере одной из следующих ситуаций, относящихся к сценарию военного конфликта:

- противовоздушной обороне;

- воздушному бою, оборонительному или наступательному;

- плану боевой задачи для обстрела целей.

Настоящее изобретение также относится к устройству для предсказания оптимального решения атаки и соответствующего оптимального решения обороны, в сценарии военного конфликта, по меньшей мере потенциально, между атакующим и обороняющимся.

Согласно изобретению, упомянутое устройство содержит:

- узел ввода данных, выполненный с возможностью ввода, по меньшей мере первоначально до осуществления способа, как данных атакующего, относящихся к модели атаки, так и данных обороняющегося, относящихся к по меньшей мере одной обороняемой зоне и к имеющемуся средству обороны;

- блок моделирования, выполненный с возможностью генерации дерева игры, оцененного на основе упомянутых введенных данных в контексте теории игр;

- блок разрешения, выполненный с возможностью задания игрового равновесия в контексте теории игр, причем равновесие задает пару стратегии атакующего и стратегии обороняющегося;

- блок интерпретации, выполненный с возможностью определения, на основе игрового равновесия, оптимального решения атаки и оптимального решения обороны, наиболее пригодного для этого оптимального решения атаки; и

- блок для передачи информации, выполненный с возможностью передачи оператору или пользовательской системе по меньшей мере упомянутого оптимального решения атаки и упомянутого оптимального решения обороны.

В конкретном варианте осуществления, узел ввода данных содержит по меньшей мере некоторые из следующих элементов:

- элемент ввода, позволяющий оператору вводить данные, подлежащие вводу;

- элемент загрузки данных, связанный с памятью и выполненный с возможностью загрузки данных в упомянутую память.

Кроме того, преимущественно, устройство содержит по меньшей мере один детектор, например, радар, выполненный с возможностью обнаруживать текущие данные, относящиеся к средству атаки атакующего, и узел ввода данных содержит соединение для передачи данных, позволяющее автоматически вводить текущие данные, обнаруженные детектором.

Предпочтительное применение настоящего изобретения состоит в предсказании тактики обороны участка, содержащего зоны, подлежащие защите, например, здания, и средство обороны, образующее часть системы противовоздушной обороны и содержащее, например, противоракеты или другие средства противовоздушной обороны, в ходе воздушной атаки участка атакующим.

Фигуры прилагаемых чертежей поясняют, как может осуществляться изобретение. В этих фигурах, идентичные ссылочные позиции обозначают аналогичные элементы.

Фиг. 1 - общая схема устройства предсказания согласно изобретению.

Фигуры 2 и 3 - общие схемы блоков обработки данных устройства предсказания, показанного на фиг. 1.

Фиг. 4 - схема этапов способа, осуществляемого устройством предсказания, показанным на фиг. 1.

Фиг. 5 - упрощенный сценарий атаки.

Фиг. 6 - дерево игры, связанное с упрощенным сценарием атаки на фиг. 5.

Устройство 1, которое демонстрирует изобретение и схематически представлено на фиг. 1 предназначен для предсказания по меньшей мере одного оптимального решения атаки и соответствующего оптимального решения обороны, в сценарии военного конфликта (по меньшей мере потенциального, а именно, либо эффективного, либо рассматриваемого) между по меньшей мере одним атакующим и по меньшей мере одним обороняющимся.

Согласно изобретению, упомянутое устройство 1 содержит:

- узел 2 ввода данных, выполненный с возможностью ввода в упомянутое устройство 1, как указано ниже, как данных атакующего, относящихся к по меньшей мере моделям атаки (например, траекториям наступательных вооружений), так и данных обороняющегося, относящихся к по меньшей мере одной обороняемой зоне и средству обороны, имеющему в этой зоне;

- центральный блок 3, содержащий:

* блок 4 моделирования, выполненный с возможностью генерации оцененного дерева игры, с использованием по меньшей мере некоторых из введенных данных посредством узла 2 ввода данных, причем упомянутое дерево игры задается в контексте теории игр, как указано ниже;

* блок 6 разрешения, подключенный посредством соединения 5 к блоку 4 моделирования и выполненный с возможностью задания игрового равновесия в контексте теории игр, причем равновесие задает пару стратегии атакующего и стратегии обороняющегося;

* блок 7 интерпретации, подключенный посредством соединения 8 к блоку 6 разрешения и выполненный с возможностью определения, на основе этого игрового равновесия, оптимального решения атаки и оптимального решения обороны (а именно наиболее пригодное для этого оптимального решения атаки); и

- блок 9 передачи информации, выполненный с возможностью передачи по меньшей мере упомянутого оптимального решения атаки и упомянутого оптимального решения обороны, определенных центральным блоком 3, оператору (с помощью, например, средства 19 отображения, подключенного посредством соединения 10 к центральному блоку 3, которое отображает эту информацию на экране) или пользовательской системе (с помощью, например, соединения 11).

В конкретном варианте осуществления, узел 2 ввода данных содержит:

- элемент 12 ввода, позволяющий оператору вводить данные, в частности вручную, в центральном блоке 3 через соединение 13. Этот элемент 12 ввода может содержать клавиатуру, мышь, сенсорную панель и т.д., или любое другое обычное средство, соответствующее, например, экрану, которое позволяет оператору вводить данные в упомянутое устройство 1. Этот элемент 12 ввода может формировать, совместно со средством 19 отображения, человекомашинный интерфейс; и

- элемент 14 загрузки данных, связанный с памятью 15 и выполненный с возможностью загрузки данных в упомянутую память 15, через соединение 16. Эта память 15 может входить в состав центрального блока 3, как в примере, представленном на фиг. 1, или находиться вне центрального блока 3 и подключаться к последнему.

Кроме того, устройство 1 также содержит узел 17 детекторов D1 - DN, например, радаров, где N - целое число, большее 1. Эти детекторы D1 - DN выполнены с возможностью обнаруживать текущие данные, относящиеся к средству атаки (например, ракете) атакующего. В этом случае, узел 2 ввода данных содержит соединение для передачи данных 18, позволяющее автоматически вводить в центральный блок 3, текущие данные, обнаруженные (или измеренные или определенные) по меньшей мере одним детектором D1 - DN узла 17.

Узел 17 содержит по меньшей мере один детектор, например радар, который, например, отслеживает окружение зоны, подлежащей защите, и который выполнен с возможностью обнаруживать угрозы и передавать соответствующую информацию, в частности, о позиции и перемещении угроз.

Данные атакующего, введенные с использованием узла 2 ввода данных, содержат по меньшей мере некоторые из следующих данных:

- модели атаки, содержащие, в частности, наиболее вероятные процедуры атаки. Процедура атаки может соответствовать последовательности конкретных действий, приводящих к атаке. Конкретная процедура атаки, в частности, может быть траекторией атаки;

- типы угроз и соответствующие характеристики (классификация, вооружения, и т.д.);

- по меньшей мере одну обнаруженную позицию возникновения угрозы;

- по меньшей мере одну предполагаемую позицию возникновения угрозы; и

- предпочтения атакующего, например, стоимость использования каждой потенциальной угрозы (боеприпасов) или стоимость в случае перехвата обороняющимся.

Кроме того, данные обороняющегося, также введенные с использованием узла 2 ввода данных, содержат по меньшей мере некоторые из следующих данных:

- возможные боевые задачи (атака целей и из которых цели (здание, фабрика и т.д.) или, например, разведывательная боевая задача);

- данные детекторов D1 - DN или другого средства обнаружения и, в частности, радаров;

- характеристики средства обнаружения, например, частота, используемая радаром;

- позиции потенциальных целей в обороняемой зоне (зданий, радаров, пусковых установок, боеприпасов и т.д.);

- возможности обороны обороняемой зоны (характеристики пусковых установок и имеющихся боеприпасов); и

- предпочтения обороняющегося, например, стоимость ведения огня каждого вида боеприпасов или приоритетность элементов обороняемой зоны по важности.

Узел 2 ввода данных выполнен с возможностью ввода большинства данных до осуществления предсказания центральным блоком 3. Однако, в конкретном варианте осуществления, в частности, в случае защиты участка в ходе воздушной атаки, узел 2 ввода данных также может вводить текущие данные при осуществлении способа предсказания. Это, в частности, могут быть текущими данными, относящимися к атакующему, обнаруженными по меньшей мере одним детектором D1 - DN узла 17, например, радаром, например, текущей траекторией ракеты, БПЛА или истребителя.

Кроме того, блок 4 моделирования содержит, как представлено на фиг. 2:

- подблок 20, выполненный с возможностью генерации набора возможных стратегий с использованием некоторых данных, введенных и принятых через соединение 21. В частности, это могут быть по меньшей мере некоторые из следующих данных:

* данные средства обнаружения;

* характеристики средства обнаружения;

* позиции возникновения угрозы;

* потенциальные боевые задачи и их характеристики;

* используемые модели процедуры, в частности, траектории; и

* типы угрозы и их характеристики;

- подблок 22, подключенный к подблоку 21 посредством соединения 23 и выполненный с возможностью генерации дерева игры в контексте теории игр, на основе упомянутого набора стратегий, сгенерированных подблоком 20, и другие данные, например, потенциальные боевые задачи и характеристики средства обнаружения; и

- подблок 24, подключенный к подблоку 22 посредством соединения 25 и выполненный с возможностью оценивания упомянутого дерева игры, с использованием некоторых введенных данных, например, характеристик пусковых установок и боеприпасов.

Подблок 24 содержит, как показано на фиг. 2:

- элемент 26, выполненный с возможностью, на основе пар стратегий, оценивать по меньшей мере одну пару стратегии атакующего и стратегии обороняющегося;

- элемент 27, подключенный посредством соединения 28 к элементу 26 и содержащий функцию полезности для выделения значения атакующему; и

- элемент 29, подключенный посредством соединения 30 к элементу 26 и содержащий функцию полезности для выделения значения обороняющемуся.

Кроме того, блок 6 разрешения содержит, как показано на фиг. 1:

- подблок 31, выполненный с возможностью обрезки дерева игры, принятого от блока 4 моделирования, на основе дополнительных данных, например, угроз, а также текущих данных, введенных оператором или принятых в реальном времени от узла 17 детекторов и указывающих, например, текущие позиции угрозы. Благодаря этой обрезке (или приведению), подблок 31 формирует приведенное дерево игры. Таким образом, подблок 31 может также использовать обнаруженные текущие данные, введенные при осуществлении способа предсказания, для обрезки принятого дерева игры; и

- подблок 32, подключенный к подблоку 31 посредством соединения 33 и выполненный с возможностью определения игрового равновесия, на основе этого приведенного дерева игры, принятого от подблока 31, для вывода из него пары стратегии атакующего и стратегии обороняющегося. Игровое равновесие может соответствовать равновесию по Нэшу или другому обычному равновесию.

Кроме того, блок 7 интерпретации содержит, как показано на фиг. 3:

- подблок 34, выполненный с возможностью генерации оптимального решения атаки, на основе игрового равновесия, принятого от блока 6 разрешения. Это оптимальное решение атаки задает вероятностные боевые задачи, и типы угрозы и их вероятностные характеристики; и

- подблок 35, подключенный к подблоку 34 посредством соединения 36 и выполненный с возможностью оценивания уровня опасности угрозы.

Кроме того, блок 7 интерпретации также содержит:

- подблок 37, выполненный с возможностью генерации, на основе игрового равновесия, принятого от блока 6 разрешения, оптимального решения обороны, наиболее пригодного для упомянутого оптимального решения атаки, чтобы можно было задавать правила боевого применения обороняющегося; и

- подблок 38 для оценивания вероятности успешности упомянутого оптимального решения атаки и вероятности успешности упомянутого оптимального решения обороны.

Таким образом, предсказание этих оптимальных решений (атаки и обороны) в сценарии конфликта основывается на решении задачи теории игр.

Теория игр может быть определена как теоретическая основа, моделирующая ситуации, в которых оптимальное (т.е. предпочтительное) действие одного агента зависит от предположений, сделанных в отношении решения другого агента. В контексте настоящего изобретения эти два агента представляют атакующую и обороняющуюся стороны.

В теории игр игровое равновесие, например равновесие по Нэшу, представляет собой ситуацию в игре, когда ни один из игроков не заинтересован в смене стратегии. В этой ситуации, все выборы, сделанные несколькими игроками, которым известны стратегии противника, приобретают стабильность вследствие того, что ни один из них не может самостоятельно изменить свою стратегию, не ослабив свою личную позицию.

Теория игр это теория взаимодействия решений. Она изучает ситуации, когда индивиды принимают решения, причем каждому известно, что результат их выбора зависит от выбора других.

Предпочтительное применение устройства 1, например описанный выше, ставит своей целью задание наилучшей возможной стратегии обороны участка, подлежащего защите, т.е. оптимального решения обороны, в ходе воздушной атаки на этот участок и, в частности, в случае возникновения потенциальной угрозы, например, обнаружения радаром пуска ракеты, которая может достичь участка, или приближения к нему БПЛА, истребителя или бомбардировщика.

Столкнувшись с такой атакой, командный центр защищаемого участка ставит перед собой техническую проблему, а именно, постановку задачи перед его средствами обороны, например, использования противоракет против ракеты, которая его атакует. Эта техническая задача состоит в обороне по меньшей мере потенциальных целей участка, в зависимости от его средства обороны и того, что известно об атаке: изолированной атаки и цели атаки, другой возможной атаки, простой разведывательной боевой задачи, например, в случае обнаружения неприятельского самолета. Для этого предсказания также нужно учитывать возможные затраты: стоимость используемых боеприпасов, стоимость потенциального разрушения и т.д. Устройство 1 позволяет принимать данные, подлежащие обработке, а также как до осуществления способа предсказания, так и в ходе его осуществления.

Таким образом, для определения оптимального решения обороны, оператор заранее вводит в устройство 1 (с использованием узла 2 ввода данных), все известные данные, относящиеся к атакующему или к потенциальным атакующим, и данные, относящиеся к обороняющемуся (т.е. относящиеся, в частности, к характеристикам участка, подлежащего защите, и к системам вооружений, которые присутствуют на участке и могут использоваться для его защиты). Текущие данные, относящиеся к событиям в реальном времени, например, новому пуску ракеты или обновлению позиции заранее обнаруженной ракеты, также могут вводиться (с использованием узла 2 ввода данных), как только они становятся известны. Устройство 1 предсказания определяет в этом предпочтительном применении оптимальное решение обороны, заключающееся в задании проекта боевого применения.

Проект боевого применения может содержать оптимальный план выделения, где указано выделение вооружений для обороняемого участка и обеспечены моменты времени или даты открытия огня из этих вооружений для нейтрализации угроз, с целью наилучшего выделения имеющихся ресурсов для купирования угроз за счет максимизации вероятности выживания обороняемых стратегических пунктов.

Устройство 1, например описанное выше, предназначено для осуществления способа предсказания оптимального решения атаки и соответствующего оптимального решения обороны, в по меньшей мере сценарии потенциального военного конфликта между атакующим и обороняющимся.

Как показано на фиг. 4, этот способ предсказания содержит:

- этап E1 ввода данных, осуществляемый узлом 2 ввода данных, заключающийся во вводе в центральный блок 3 устройства 1 по меньшей мере первоначально, до осуществления способа и, возможно, в ходе осуществления способа, как данных атакующего, относящихся к по меньшей мере моделям атаки, так и данных обороняющегося, относящихся к по меньшей мере одной обороняемой зоне и имеющемуся средству обороны;

- этап E2 моделирования сценария, осуществляемый средством 4 моделирования, заключающийся в генерировании дерева игры, оцененного на основе упомянутых введенных данных в контексте теории игр;

- этап E3 разрешения, осуществляемый блоком 6 разрешения, заключающийся в задании игрового равновесия в контексте теории игр, например с использованием введенных текущих данных;

- этап E4 интерпретации, осуществляемый блоком 7 интерпретации, заключающийся в определении, на основе игрового равновесия, заданного на этапе E3, по меньшей мере одного оптимального решения атаки, а также оптимального решения обороны, наиболее пригодного для этого оптимального решения атаки; и

- этап E5 передачи информации, осуществляемый блоком 9 передачи информации, заключающийся в передаче оператору и/или пользовательской системе по меньшей мере упомянутого оптимального решения атаки и упомянутого оптимального решения обороны.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет предсказывать оптимальное решение обороны с точки зрения обороняющегося, и оптимальное решение атаки с точки зрения атакующего.

В контексте настоящего изобретения предполагается, что решения, принимаемые атакующим и обороняющимся, рациональны с точки зрения VNM (фон Ноймана/Моргенштерна). Таким образом, обратившись к теории ожидаемой полезности, можно выразить предпочтения при принятии решения, когда происходят случайные событий. Можно задать функцию (именуемую полезностью), которая связывает действительное число с альтернативой принимаемого решения и, таким образом, обеспечивает уровни предпочтения для различных альтернатив. Таким образом, перед атакующим и обороняющимся стоит задача нахождения максимума своих соответствующих функций полезности.

Таким образом, задача моделируется как последовательная игра (решения следуют последовательно) с двумя игроками, атакующим (угрозы показаны как один и только один игрок, который соответствует уровню принятия решения/планирования используемой тактики атаки) и обороняющимся (например, системой C2). Игра моделируется как:

- байесова: игроки не знают всех параметров игры, в которую они играют. В частности, обороняющийся не знает боевых задач атакующих, и атакующие могут не знать конфигурацию системы обороны;

- с неполной информацией: обороняющийся не располагает информацией о решениях, принятых атакующим при подготовке к выполнению боевой задачи;

- с абсолютной памятью: игроки опираются на историю принятых ими решений; и

- с неограниченной рациональностью: игроки не ограничены в отношении сложности вычислений. Решения атакующего не зависят от информации, принятой в ходе атаки, т.е. атака рассматривается как запланированная заранее при подготовке к выполнению боевой задачи и больше не изменяется.

Производится поиск решения игры, т.е. пары вероятностных стратегий для каждого игрока. Игра решается, в частности, путем вычисления равновесия типа ʺполусобственного квазисовершенного равновесияʺ, которое является уточнением равновесия по Нэшу, приспособленного для моделирования.

Процедуры можно извлекать из стратегии атакующего, например, траекторий, возможных атак, а также боевых задач и классификаций правдоподобных угроз. Найденное решение игры также позволяет получать одну или более потенциальных стратегий обороны для системы C2, т.е. одно или более решений открытия огня, приспособленных для сценария атаки.

В качестве иллюстрации, на фиг. 5 показано возможное и весьма упрощенное графическое представление такой игры, которая может рассматриваться устройством 1, содержащим следующие теории.

Предполагается, что атакующий может выбирать между различными траекториями. Эти траектории дискретизированы. Также можно представить многие другие потенциальные характеристики атаки, например, выбор боевой задачи (целевое здание, разведывательная боевая задача, и т.д.), классификацию угроз (БПЛА, истребитель и т.д.) и др. Действия обороняющегося также дискретизированы. Обороняющийся регулярно принимает измерения от детекторов, например, узла 17 устройства 1. Таким образом, он имеет возможность вступать в бой с атакующим, открывая огонь до приема нового измерения или имеет возможность выжидать.

В примере, приведенном на фиг. 5, предполагается, что существует один и только один путь (т.е. один и только один атакующий), одна и только одна пусковая установка (одно и только одно возможное решение открытия огня, но на несколько возможных дат), и одна и только одна задача (или цель) 39.

Что касается траекторий T1, T2, T3 и T4, они рассматриваются как возможности для атакующего достижения цели 39. На фиг. 5 показано следующее:

- позиция P0 во время t0, не позволяющая различать траектории T1 - T4;

- две позиции P1A и P1B во время t0+Δt, позволяющие различать с одной стороны, пару траекторий T1 и T2 и, с другой стороны, пару траекторий T3 и T4; и

- четыре позиции P1A, P1B, P2C и P2D во время t0+2Δt для решения задачи (достижения цели) 39, лежащие, соответственно, на траекториях T1, T2, T3 и T4.

Игра, связанная с этим сценарием на фиг. 5, показана в форме дерева 40 игры на фиг. 6, которому соответствует временная шкала 41.

На этом дереве 40 игры, крупные кружки 42 представляют вершины принятия решения атакующего и обороняющегося. Малые кружки 43 представляют краевые вершины. Атакующий может выбирать между четырьмя траекториями T1, T2, T3 и T4. Обороняющийся не располагает информацией об этих траекториях, но принимает от детекторов измерения, которые позволяют косвенно судить об этих траекториях. Они принимают решение открывать огонь (или нет) после каждого приема измерения(й) от детектора.

Горизонтальные пунктирный линии 44 указывают, что обороняющийся не может различить соединенные ими вершины принятия решения. В момент t0 траектория атакующего неизвестна. Таким образом, с его точки зрения, решение одинаково для всех четырех вершин. Он не располагает информацией, позволяющей различать их.

В момент t0+Δt, после приема измерения, обороняющийся способен выполнить первую сортировку по возможным траекториям (между T1 и T2 с одной стороны и T3 и T4 с другой стороны).

На уровне краевых вершин игроки принимают все свои решения, что позволяет вычислять функции полезности атакующего и обороняющегося.

Способ, осуществляемый устройством 1, учитывает многочисленные элементы для предсказания оптимального решения атаки атакующего и вывода из него наиболее пригодного оптимального решения обороны. Его характеристики также оцениваются за пределами траекторий угрозы.

Применение теории игр к задаче обороны системы C2 позволяет учитывать всю информацию, которой располагает обороняющаяся сторона. В частности, знание оператора применяется в процедурах, в частности, траекториях, изучаемых для моделирования атаки, и в вероятностях, связанных с этими процедурами или траекториями, ведущими к решению игры (априорное предположение). Таким образом, предсказание уточняется с учетом экспертного мнения оператора о боевой задаче и классификации угрозы, поскольку способ предсказания позволяет классифицировать потенциальные цели атаки согласно их важности. Оно также дает возможность оператору сообщать о вероятных характеристиках рассматриваемой угрозы. Оно также позволяет оператору вводить информацию, которую он может получать в другом месте, и которая позволяет ему отдавать предпочтение конкретным теориям.

Включение этого знания в алгоритмы, используемые центральным блоком 3, позволяет оператору очень хорошо взаимодействовать с устройством 1.

Способ предсказания позволяет представлять стратегии атаки для наилучшего их применения. Он может обрабатывать сценарии атаки зоны несколькими одновременными угрозами, а не рассматривать каждую угрозу в отдельности. Исходя из того, что приказ об атаке поступает из одного единственного командного центра, процедуры (например, траектории) угроз не являются независимыми и выбираются произвольно. Атаки этих угроз координируются друг с другом. Этот подход предсказывает процедуры (например, траектории) этих угроз одновременно, с учетом этой зависимости.

Способ предсказания также использует понятие позиции возникновения (т.е. позиции, в которой каждая угроза обнаруживается в первый раз). В ходе атаки, позицией возникновения угрозы нельзя пренебрегать. Центральный блок 3 интерпретирует тот факт, что атакующий выбрал одну позицию, а не другую, что делает предсказание более реалистичным, поскольку этот выбор информирует о задаче атакующего.

Способ предсказания не только позволяет предсказывать траекторию угрозы, но также связывает вероятности с другими элементами. Для наилучшего представления задачи, различных возможных боевых задач и классификаций потенциальных угроз обороняющегося, устройство 1 выводит будущую траекторию угрозы, и также оценивает цель атаки, а также характеристики угрозы, например, ее характер и вооружения.

Устройство 1 и способ предсказания, например описанные выше, предпочтительно, предназначены для защиты зоны воздушной атаки, как указано выше, но они могут быть расширены с использованием развертывания. Действительно, можно сравнить эффективность двух видов развертывания против одного типа атаки с воздуха, сравнивая значения, полученные для полезности защитника в каждом развертывании.

Кроме того, это устройство 1 и этот способ может использоваться для помощи в планировании боевой задачи. В этом случае при осуществлении вышеупомянутых операций достаточно встать на точку зрения атакующего и учитывать известные или предполагаемые данные о двух противоборствующих сторонах, находящиеся в распоряжении атакующего.

Определяя наилучшие решения неприятельской атаки, устройство 1 вычисляет наилучшее решение(я) обороны в форме последовательности решений. Свойства равновесия делают вычисленные таким образом решения атаки и обороны наиболее подходящими для обоих игроков. Этот подход можно обобщить на многочисленные системы, использующие решение в военной области, в частности, системы планирования и выполнения боевой задачи, используемые в системах вооружений или даже в войсковых штабах, или системы для подготовки войсковых операций на тактическом или даже стратегическом уровнях.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Устройство для предсказания оптимального решения атаки и обороны в сценарии потенциального военного конфликта содержит узел ввода данных, выполненный с возможностью вводить в устройство данные атакующего и данные обороняющегося, и центральный блок. Центральный блок содержит блок моделирования, выполненный с возможностью генерировать дерево игры, оцененное на основе введенных данных в контексте теории игр, блок разрешения, выполненный с возможностью задавать игровое равновесие в контексте теории игр, блок интерпретации, выполненный с возможностью определять на основе игрового равновесия оптимальное решение атаки и обороны, блок передачи информации, выполненный с возможностью передавать оптимальное решение атаки и обороны оператору или пользовательской системе. Способ предсказания оптимального решения атаки и соответствующего оптимального решения обороны содержит этап ввода данных, этап разрешения, этап интерпретации и этап передачи информации. Достигается улучшение определения траектории атаки и обороны. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для предсказания оптимального решения атаки и соответствующего оптимального решения обороны в, по меньшей мере, сценарии потенциального военного конфликта между атакующим и обороняющимся, отличающееся тем, что содержит:

узел (2) ввода данных, выполненный с возможностью вводить в упомянутое устройство (1) как данные атакующего, так и данные обороняющегося, причем данные обороняющегося относятся к подлежащему защите участку местности, снабженному возможностями обороны, а данные атакующего относятся к воздушной атаке упомянутого участка местности, подлежащего защите, и содержат обнаруженные текущие данные, причем данные атакующего содержат, по меньшей мере, некоторые из следующих данных:

модели процедуры атаки;

типы и соответствующие характеристики угрозы;

по меньшей мере одну обнаруженную позицию возникновения угрозы;

по меньшей мере одну предполагаемую позицию возникновения угрозы; и

предпочтения атакующего,

и данные обороняющегося содержат, по меньшей мере, некоторые из следующих данных:

возможные боевые задачи;

данные средства обнаружения;

характеристики средства обнаружения;

позиции потенциальных целей в обороняемой зоне;

возможности обороны обороняемой зоны; и

предпочтения обороняющегося;

центральный блок (3), содержащий:

блок (4) моделирования, выполненный с возможностью генерировать дерево игры, оцененное на основе упомянутых введенных данных в контексте теории игр;

блок (6) разрешения, выполненный с возможностью задавать игровое равновесие в контексте теории игр, причем равновесие задает пару стратегии атакующего и стратегии обороняющегося;

блок (7) интерпретации, выполненный с возможностью определять на основе этого игрового равновесия оптимальное решение атаки и оптимальное решение обороны, наиболее пригодное для этого оптимального решения атаки; и

блок (9) передачи информации, выполненный с возможностью передавать, по меньшей мере, упомянутое оптимальное решение атаки и упомянутое оптимальное решение обороны оператору или пользовательской системе.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел (2) ввода данных содержит, по меньшей мере, некоторые из следующих элементов:

элемент (12) ввода, позволяющий оператору вводить данные, подлежащие вводу;

элемент (14) загрузки данных, связанный с памятью (15) и выполненный с возможностью загружать данные в эту память (15).

3. Устройство по одному из пп.1 или 2, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один детектор (D1, DN), выполненный с возможностью обнаруживать текущие данные, относящиеся к средству атаки атакующего, и тем, что узел (2) ввода данных содержит соединение (18) для передачи данных, позволяющее автоматически вводить текущие данные, обнаруженные детектором (D1, DN).

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что блок (9) передачи информации содержит:

средство (19) отображения, подключенное посредством соединения (10) к центральному блоку (3); или

соединение (11) для передачи, по меньшей мере, упомянутого оптимального решения атаки и упомянутого оптимального решения обороны в пользовательскую систему.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оптимальное решение обороны состоит в задании проекта боевого применения, содержащего оптимальный план выделения, в котором указано выделение вооружений для обороняемого участка и обеспечены даты открытия огня из этих вооружений для нейтрализации угроз, с целью наилучшего выделения имеющихся ресурсов для купирования угроз за счет максимизации вероятности выживания обороняемых стратегических пунктов.

6. Способ предсказания оптимального решения атаки и соответствующего оптимального решения обороны в, по меньшей мере, сценарии потенциального военного конфликта между атакующим и обороняющимся, отличающийся тем, что содержит:

этап (E1) ввода данных, осуществляемый узлом (2) ввода данных, на котором вводят, по меньшей мере, первоначально до осуществления способа как данные атакующего, так и данные обороняющегося, причем данные обороняющегося относятся к подлежащему защите участку местности, снабженному возможностями обороны, и данные атакующего относятся к воздушной атаке упомянутого участка местности, подлежащего защите, и содержат обнаруженные текущие данные, причем данные атакующего содержат, по меньшей мере, некоторые из следующих данных:

модели процедуры атаки;

типы и соответствующие характеристики угрозы;

по меньшей мере одну обнаруженную позицию возникновения угрозы;

по меньшей мере одну предполагаемую позицию возникновения угрозы; и

предпочтения атакующего,

и данные обороняющегося содержат, по меньшей мере, некоторые из следующих данных:

возможные боевые задачи;

данные средства обнаружения;

характеристики средства обнаружения;

позиции потенциальных целей в обороняемой зоне;

возможности обороны обороняемой зоны; и

предпочтения обороняющегося;

этап (E2) моделирования сценария, осуществляемый блоком (4) моделирования, на котором генерируют дерево игры, оцененное на основе упомянутых введенных данных в контексте теории игр;

этап (E3) разрешения, осуществляемый блоком (6) разрешения, на котором задают игровое равновесие в контексте теории игр, причем равновесие задает пару стратегии атакующего и стратегии обороняющегося;

этап (E4) интерпретации, осуществляемый блоком (7) интерпретации, на котором определяют на основе игрового равновесия оптимальное решение атаки и оптимальное решение обороны, наиболее пригодное для этого оптимального решения атаки; и

этап (E5) передачи информации, осуществляемый блоком (9) передачи информации, на котором передают оператору или пользовательской системе, по меньшей мере, упомянутое оптимальное решение атаки и упомянутое оптимальное решение обороны.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что применяется к по меньшей мере одной из следующих ситуаций, относящихся к сценарию военного конфликта:

противовоздушной обороне;

воздушному бою, оборонительному или наступательному;

плану боевой задачи для обстрела целей.

8. Способ по одному из пп.6 или 7, отличающийся тем, что оптимальное решение обороны состоит в задании проекта боевого применения, содержащего оптимальный план выделения, в котором указано выделение вооружений для обороняемого участка и обеспечены даты открытия огня из этих вооружений для нейтрализации угроз, с целью наилучшего выделения имеющихся ресурсов для купирования угроз за счет максимизации вероятности выживания обороняемых стратегических пунктов.

9. Способ по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что на этапе (E4) ввода данных также вводят обнаруженные текущие данные, по меньшей мере, данные атакующего, при осуществлении способа.

10. Способ по любому из пп.6-9, отличающийся тем, что этап (E2) моделирования содержит:

первый подэтап, на котором генерируют набор возможных стратегий с использованием конкретных введенных данных;

второй подэтап, на котором генерируют дерево игры в контексте теории игр на основе упомянутого набора стратегий;

третий подэтап на котором оценивают упомянутое дерево игры с использованием конкретных данных из введенных данных.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что на третьем подэтапе на основе пар стратегий оценивают по меньшей мере одну пару стратегии атакующего и стратегии обороняющегося и присваивают значение атакующему и значение обороняющемуся.

12. Способ по любому из пп.6-11, отличающийся тем, что этап (E3) разрешения содержит:

первый подэтап, на котором обрезают принятое дерево игры на основе данных, относящихся к угрозам, для формирования приведенного дерева игры; и

второй подэтап, на котором определяют игровое равновесие на основе этого приведенного дерева игры, чтобы вывести из него пару стратегии атакующего и стратегии обороняющегося.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что на первом подэтапе также используют обнаруженные текущие данные, введенные при осуществлении способа, для обрезки принятого дерева игры.

14. Способ по любому из пп.6-13, отличающийся тем, что этап (E4) интерпретации содержит:

первый подэтап, на котором интерпретируют оптимальное решение атаки; и

второй подэтап, на котором интерпретируют оптимальное решение обороны, наиболее пригодное для этого оптимального решения атаки, чтобы можно было задавать правила боевого применения обороняющегося.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что этап (E4) интерпретации также содержит подэтап, на котором оценивают уровень опасности угрозы.

16. Способ по одному из пп.14 или 15, отличающийся тем, что этап (E4) интерпретации также содержит подэтап, на котором оценивают вероятность успешности оптимального решения атаки и вероятность успешности оптимального решения обороны.