Устройство для моделирования состояния группового объекта в условиях неопределенности Российский патент 2024 года по МПК G06G7/48 G06F17/18 

Изобретение относится к специализированным устройствам вычислительной техники и может быть использовано для моделирования различных состояний группового объекта в условиях неопределенности его функционирования.

Известны устройства [1-3], которые позволяют моделировать процесс перемещения подвижного объекта в зависимости от времени суток, каталог разведки подвижных объектов и каталог разведки разнотипных подвижных объектов соответственно.

Общим недостатком данных устройств является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие моделировать состояния отдельного объекта в условиях неопределенности.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство [4], позволяющее моделировать состояния отдельного объекта в условиях неопределенности.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие моделировать состояния группового объекта в условиях неопределенности.

Требуемый технический результат устройства для моделирования состояния группового объекта в условиях неопределенности заключается в создании устройства, позволяющего моделировать поражаемые комбинации группового объекта, основанные на разнотипности отдельных подвижных объектов, совокупность и взаимосвязи которых формируют групповой объект, а также условия неопределенности, создаваемые разнотипностью и количественным составом средств поражения, воздействующих на групповой объект.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, датчик случайных чисел, блок расчета вероятности обнаружения подвижного объекта, блок сравнения, регистр сдвига, блок расчета размеров подвижного объекта, генератор тактовых импульсов, блок расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта, блок определения типа подвижного объекта, блок расчета координат подвижного объекта, регистр памяти, генератор тактовых импульсов, датчик случайных чисел, блок логического сравнения, блок расчета вероятности состояний объекта, датчик случайных чисел, блок расчета состояния вероятности необнаруженного объекта, блок расчета состояния вероятности обнаруженного объекта, блок расчета переходных вероятностей, блок интенсивности воздействия на объект, блок расчета состояния объекта дополнительно введены блоки идентификации средств поражения, расчета приведенной зоны поражения, моделирования поражаемых комбинаций, расчета состояния группового объекта, при этом, пятый информационный выход регистра сдвига соединен со входом блока идентификации средств поражения, шестой информационный выход регистра сдвига соединен со вторым входом блока расчета приведенной зоны поражения, седьмой информационный выход регистра сдвига соединен с четвертым входом блока расчета состояния подвижного объекта, выход блока идентификации средств поражения соединен с первым входом блока расчета приведенной зоны поражения, выход блока расчета приведенной зоны поражения соединен с третьим входом блока расчета состояния подвижного объекта, первый вход блока расчета состояния подвижного объекта соединен с первым выходом блока расчета возможных координат подвижного объекта, второй вход блока расчета состояния подвижного объекта соединен с информационным выходом регистра памяти, выход блока расчета состояний подвижного объекта соединен со вторым входом блока расчета состояний группового объекта, выход блока определения типа подвижного объекта соединен со входом блока моделирования поражаемых комбинаций, выход блока моделирования поражаемых комбинаций соединен с первым входом блока расчета состояния группового объекта, выход блока расчета состояния группового объекта соединен с третьим входом регистра памяти.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства для моделирования состояния группового объекта в условиях неопределенности.

Устройство для моделирования состояния группового объекта в условиях неопределенности содержит генератор 1 тактовых импульсов, датчик 2 случайных чисел, блок 3 сравнения, блок 4 расчета вероятности обнаружения подвижного объекта, регистр 5 сдвига, блок 6 расчета возможных координат подвижного объекта, регистр 7 памяти, блок 8 расчета размеров подвижного объекта, блок 9 расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта, блок 10 определения типа подвижного объекта, блок 11 моделирования поражаемых комбинаций, блок 12 идентификации средств поражения, блок 13 расчета приведенной зоны поражения, блок 14 расчета состояния подвижного объекта, блок 15 расчета состояния группового объекта, при этом первый выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом опроса датчика 2 случайных чисел, второй выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первым управляющим входом регистра 5 сдвига, выход датчика 2 случайных чисел соединен с первым входом блока 3 сравнения, первый информационный выход регистра 5 сдвига соединен с входом блока 4 расчета вероятности обнаружения подвижного объекта, выход блока 4 расчета вероятности обнаружения подвижного объекта соединен со вторым входом блока 3 сравнения, выход МЕНЬШЕ блока 3 сравнения соединен со вторым управляющим входом регистра 5 сдвига, второй выход блока 3 сравнения соединен с первым управляющим входом регистра 6 памяти, второй информационный выход регистра 5 сдвига соединен с входом блока 7 расчета возможных координат подвижного объекта, первый выход блока 7 расчета возможных координат подвижного объекта соединен со вторым входом регистра 6 памяти, второй выход блока 7 расчета возможных координат подвижного объекта соединен с первым входом блока 14 расчета состояния подвижного объекта, третий информационный выход регистра 5 сдвига соединен с входом блока 8 расчета размеров подвижного объекта, выход блока 8 расчета размеров подвижного объекта соединен с первым входом блока 9 расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта, четвертый информационный выход регистра 5 сдвига соединен со вторым входом блока 9 расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта, выход блока 9 расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта соединен со входом блока 10 определения типа подвижного объекта, выход блока 10 определения типа подвижного объекта соединен с входом блока 11 моделирования поражаемых комбинаций, выход блока 11 моделирования поражаемых комбинаций соединен с первым входом блока 15 расчета состояния группового объекта, пятый информационный выход регистра 5 сдвига соединен с входом блока 12 идентификации средств поражения, шестой информационный выход регистра 5 сдвига соединен со вторым входом блока 13 расчета приведенной зоны поражения, выход блока 12 идентификации средств поражения соединен с первым входом блока 13 расчета приведенной зоны поражения, выход блока 13 расчета приведенной зоны поражения соединен с третьим входом блока 14 расчета состояния подвижного объекта, информационный выход регистра 6 памяти соединен со вторым входом блока 14 расчета состояния подвижного объекта, выход блока 14 расчета состояния подвижного объекта соединен со вторым входом блока 15 расчета состояния группового объекта, выход блока 15 расчета состояния группового объекта соединен с третьим входом регистра 6 памяти.

Работает устройство для определения состояния группового объекта в условиях неопределенности следующим образом.

Перед началом моделирования в регистр 5 сдвига загружаются следующие данные в виде двумерных массивов:

первый массив, содержащий данные по подвижным объектам: географические координаты местоположения (широта х, долгота у), линейные размеры (ширина S, длина D), предельное линейное разрешение на некотором фоне l и защищенность ΔР_H n подвижных объектов

n - размерность массива;

второй массив, содержащий математические ожидания длины M[D] и ширины M[S] для каждого из m типов подвижных объектов, m - размерность массива;

третий массив, содержащий данные по обнаруженным средствам поражения: дальность обнаружения d, высота полета h, скорость полета ν, эффективная площадь рассеивания ε и вероятность надежной доставки к цели k однотипных обнаруженных средств поражения, k - размерность массива;

четвертый массив, содержащий данные по средствам поражения, информация о которых достоверно известна: наименование, максимальная дальность полета d_max, максимальная высота полета h_max, максимальная скорость полета ν_max максимальная эффективная площадь рассеивания ε_max, мощность головной части q и круговое вероятное отклонение В l разнотипных средств поражения, l - размерность массива;

пятый массив, содержащий значения табличной функции нормального закона распределения.

При запуске устройства от внешнего источника питания, не показанного на схеме, генератор 1 тактовых импульсов подает импульсы на первый управляющий вход регистра 5 сдвига и вход датчика 2 случайных чисел. В датчике 2 случайных чисел генерируются три числа: причем - равномерно распределенная случайная величина на интервале от 0 до ] - случайные величины, распределенные по нормальному закону распределения с математическими ожиданиями равными 0 и средними квадратическими отклонениями передается на первый вход блока 3 сравнения. Одновременно с этим из первого информационного выхода регистра 5 сдвига на вход блока 4 расчета вероятности обнаружения подвижного объекта передаются данные первого массива регистра 5 сдвига: длина, ширина и предельное линейное разрешение подвижного объекта (D_i, S_i, Δl_i).

Известно что, вероятность обнаружения подвижного объекта на некотором фоне зависит от соотношения размеров (ширина, длина) обнаруживаемого объекта и предельного линейного разрешения в изображении подвижного объекта. В блоке 4 расчета вероятности обнаружения подвижного объекта производится расчет вероятности обнаружения подвижного объекта по формуле 1:

Полученная вероятность обнаружения подвижного объекта передается на второй вход блока 3 сравнения. В блоке 3 сравнения проводится сравнение значения вероятности обнаружения подвижного объекта с считается, что подвижный объект обнаружен, чему соответствует уровень логической единицы на выходе МЕНЬШЕ блока 3 сравнения, при этом значения подаются на первый управляющий вход регистра 6 памяти, из которого значения D_i и S_i по тактирующему сигналу передаются на второй вход блока 14 расчета состояния подвижного объекта.

Одновременно с этим под действием тактирующего сигнала, поступающего с выхода МЕНЬШЕ блока 3 сравнения на второй управляющий вход регистра 5 сдвига, значения широты (х), долготы (у) и через второй информационный выход регистра 5 сдвига передаются на вход блока 7 расчета возможных координат подвижного объекта, где производится расчет координат возможного местоположения подвижного объекта (X_i,, Y_i) по формулам 2 и 3:

Полученные значения координат возможного местоположения подвижного объекта передаются на первый вход блока 14 расчета состояния подвижного объекта и второй управляющий вход регистра 6 памяти.

Под действием того же тактирующего сигнала из третьего информационного выхода регистра 5 сдвига значения длины (D), ширины (5) и передаются на вход блока 8 расчета размеров подвижного объекта, в котором производится расчет возможных результатов измерения длины и ширины подвижного объекта по формулам 4 и 5:

Полученные значения возможных результатов измерения длины и ширины обнаруженного подвижного объекта передаются на первый вход блока 9 расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта. Одновременно с этим из четвертого информационного выхода регистра 5 сдвига на второй вход блока 9 расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта передаются математические ожидания длины и ширины для каждого из m типов подвижных объектов (M[Di], М[Si)]), где производится расчет суммы квадратов отклонений измеренных ширины и длины обнаруженного подвижного объекта от математических ожиданий ширины и длины, соответствующих каждому из m типов подвижных объектов (Δj) по формуле 6:

где j=[1,m] - номер типа подвижного объекта.

Полученные значения величин квадратов отклонений размеров подвижного объекта Δj для каждого из m типов подвижных объектов передаются на вход блока 10 определения типа подвижного объекта, в котором производится их сравнение и определение номера типа обнаруженного подвижного объекта k, соответствующий минимальному значению квадратов отклонений, по формуле 7:

Полученный номер k подвижного объекта передается на вход блока 11 моделирования поражаемых комбинаций, в котором исходя из типа подвижного объекта формируются поражаемые комбинации группового объекта.

Заведомо известно, что поражение всех обнаруженных подвижных объектов являются независимыми событиями (одно средство поражения не может поразить несколько обнаруженных подвижных объектов). Также известно, что 1-й тип подвижных объектов является источником управляющего сигнала для 2-го типа подвижных объектов. В связи с этим, рассматривая совокупность обнаруженных подвижных объектов в качестве группового объекта, в блоке 11 моделирования поражаемых комбинаций формируются и передаются на первый вход блока 15 расчета состояния группового объекта такие поражаемые комбинации V_k, поражение хотя бы одной из них приводит к выводу из строя всего группового объекта:

где k - тип подвижного объекта, b - подвижный объект k-го типа, n - количество подвижных объектов k-го типа.

Одновременно с этим, под действием тактирующего сигнала из пятого информационного выхода регистра 5 сдвига на вход блока 12 идентификации средств поражения передаются третий и четвертый массивы данных для расчета степени соответствия обнаруженных средств поражения со средствами поражения, информация о которых достоверно известна, по формулам 9-11:

где W - сравниваемый параметр средства поражения, информация о котором достоверно известна, Y - сравниваемый параметр обнаруженного средства поражения, i - порядковый номер параметра обнаруженного средства поражения, j - порядковый номер обнаруженного средства поражения, n - общее количество параметров обнаруженного средства поражения.

где m - количество средств поражения, информация о которых достоверно известна.

После определения степени соответствия для каждого обнаруженного средства поражения r_i находится такое средство поражения, у которого степень соответствия максимальна (формула 12), и формируется каталог идентифицированных средств поражения, содержащий следующие значения: порядковый номер идентифицированного средства поражения, наименование средства поражения, с которым степень соответствия идентифицированного средства поражения максимальна, значение степени соответствия r_i, значение максимальной дальности полета d_max значение максимальной высоты полета h_max значение максимальной скорости полета ν_max, значение максимальной эффективной площади рассеивания ε_max, значение вероятности надежной доставки средства поражения к цели значение мощности головной части q и значение кругового вероятного отклонения В.

Полученный каталог по тактирующему сигналу передается на первый вход блока 13 расчета приведенной зоны поражения подвижного объекта. Одновременно с этим из шестого информационного выхода регистра 5 сдвига на второй вход блока 13 расчета приведенной зоны поражения подвижного объекта подается значение защищенности обнаруженного подвижного объекта ΔР_Hi. В блоке 13 расчета приведенной зоны поражения подвижного объекта происходит вычисление приведенной зоны поражения подвижного объекта для каждого из идентифицированных средств поражения по формуле 13. Причем заведомо известно, что точка прицеливания идентифицированного средства поражения совмещена с центром обнаруженного подвижного объекта. Обнаруженный подвижный объект считается пораженным, если идентифицированное средство поражения попало в приведенную зону поражения.

где k=[1,m] - номер идентифицированного средства поражения.

После расчета приведенной зоны поражения формируется каталог данных, содержащий информацию об идентифицированных средствах поражения и приведенную зону поражения для обнаруженного подвижного объекта каждым из идентифицированных средств поражения, который передается на третий вход блока 14 расчета состояния подвижного объекта. Одновременно с этим из седьмого информационного выхода регистра 5 сдвига на четвертый вход блока 14 расчета состояния подвижного объекта передаются значения табличной функции нормального закона распределения.

В блоке 14 расчета состояния подвижного объекта производится расчет вероятности поражения обнаруженного подвижного объекта хотя бы одним из идентифицированных средств поражения по формулам 14-18. Для этого вычисляется вероятность поражения обнаруженного подвижного объекта идентифицированными средствами поражения

где - вероятность надежной доставки k-го идентифицированного средства поражения к обнаруженному подвижному объекту, - вероятность попадания k-го идентифицированного средства поражения в приведенную зону поражения обнаруженного подвижного объекта.

Вероятность попадания k-го идентифицированного средства поражения в приведенную зону поражения обнаруженного подвижного

объекта вычисляется по формуле 15:

где F_T - табличная функция нормального закона распределения.

При этом, определение среднеквадратического отклонения (СКО) для каждого из идентифицированных средств поражения осуществляется по формуле 16:

где B_CПk - кругового вероятного отклонения идентифицированного средства поражения.

Так как распределение ошибок доставки идентифицированных средств поражения к обнаруженному подвижному объекту круговое нормальное, то:

Определение вероятности поражения обнаруженного подвижного объекта хотя бы одним из идентифицированных средств поражения рассчитывается по формуле 18:

где m - общее количество идентифицированных средств поражения, N_СПk - количество однотипных идентифицированных средств поражения.

Полученная вероятность поражения обнаруженного подвижного объекта хотя бы одним из идентифицированных средств поражения по тактирующему сигналу передается на второй вход блока 15 расчета состояния группового объекта, где по формулам 19-21 производится расчет вероятности поражения группового объекта:

где V_k - k-тая поражаемая комбинация, K = [1,k] - общее количество поражаемых комбинаций.

Вероятность совместного выполнения всех поражаемых комбинаций группового объекта есть произведение вероятностей поражения всех обнаруженных подвижных объектов, входящих в поражаемую комбинацию:

где - вероятность поражения n-ого обнаруженного подвижного

объекта, входящего в состав k-ой поражаемой комбинации, N=[1,n] - общее количество обнаруженных подвижных объектов, входящий в состав k-й поражаемой комбинации.

Полученная вероятность поражения группового объекта под действием тактирующего сигнала передается на третий вход регистра 6 памяти.

Таким образом, благодаря введению новых блоков и связей достигается требуемый технический результат - расширение функциональных возможностей за счет моделирования состояния группового объекта в условиях неопределенности с учетом его новых свойств.

Источники информации

1. Патент на изобретение RU № 2298825, 2005;

2. Патент на изобретение RU № 2353970, 2007;

3. Патент на изобретение RU № 2544761, 2013;

4. Патент на изобретение RU № 2728501, 2020.

Изобретение относится к специализированным устройствам вычислительной техники. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства моделирования состояния группового объекта. Технический результат достигается за счет моделирования состояния группового объекта с учетом новых свойств, включающих в себя моделирование поражаемых комбинаций, основанных на разнотипности отдельных подвижных объектов, совокупность и взаимосвязи которых формируют групповой объект, а также условий неопределенности, создаваемых разнотипностью и количественным составом средств поражения, воздействующих на групповой объект, для чего устройство содержит генератор тактовых импульсов, датчик случайных чисел, блок сравнения, блок расчета вероятности обнаружения подвижного объекта, регистр сдвига, блок расчета возможных координат подвижного объекта, регистр памяти, блок расчета размеров подвижного объекта, блок расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта, блок определения типа подвижного объекта, блок моделирования поражаемых комбинаций, блок идентификации средств поражения, блок расчета приведенной зоны поражения, блок расчета состояния подвижного объекта, блок расчета состояния группового объекта. 1 ил.

Устройство для моделирования состояния группового объекта в условиях неопределенности, содержащее генератор тактовых импульсов, датчик случайных чисел, блок сравнения, блок расчета вероятности обнаружения подвижного объекта, регистр сдвига, блок расчета возможных координат подвижного объекта, регистр памяти, блок расчета размеров подвижного объекта, блок расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта, блок определения типа подвижного объекта, блок моделирования поражаемых комбинаций, блок идентификации средств поражения, блок расчета приведенной зоны поражения, блок расчета состояния подвижного объекта, блок расчета состояния группового объекта, при этом первый выход генератора тактовых импульсов соединен с входом опроса датчика случайных чисел, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первым управляющим входом регистра сдвига, выход датчика случайных чисел соединен с первым входом блока сравнения, первый информационный выход регистра сдвига соединен с входом блока расчета вероятности обнаружения подвижного объекта, выход блока расчета вероятности обнаружения подвижного объекта соединен со вторым входом блока сравнения, выход МЕНЬШЕ блока сравнения соединен со вторым управляющим входом регистра сдвига, второй выход блока сравнения соединен с первым управляющим входом регистра памяти, второй информационный выход регистра сдвига соединен с входом блока расчета возможных координат подвижного объекта, первый выход блока расчета возможных координат подвижного объекта соединен со вторым входом регистра памяти, второй выход блока расчета возможных координат подвижного объекта соединен с первым входом блока расчета состояния подвижного объекта, третий информационный выход регистра сдвига соединен с входом блока расчета размеров подвижного объекта, выход блока расчета размеров подвижного объекта соединен с первым входом блока расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта, четвертый информационный выход регистра сдвига соединен со вторым входом блока расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта, выход блока расчета квадратов отклонений размеров подвижного объекта соединен со входом блока определения типа подвижного объекта, выход блока определения типа подвижного объекта соединен с входом блока моделирования поражаемых комбинаций, выход блока моделирования поражаемых комбинаций соединен с первым входом блока расчета состояния группового объекта, пятый информационный выход регистра сдвига соединен с входом блока идентификации средств поражения, шестой информационный выход регистра сдвига соединен со вторым входом блока расчета приведенной зоны поражения, выход блока идентификации средств поражения соединен с первым входом блока расчета приведенной зоны поражения, выход блока расчета приведенной зоны поражения соединен с третьим входом блока расчета состояния подвижного объекта, седьмой информационный выход регистра сдвига соединен с четвертым входом блока расчета состояния подвижного объекта, информационный выход регистра памяти соединен со вторым входом блока расчета состояния подвижного объекта, выход блока расчета состояния подвижного объекта соединен со вторым входом блока расчета состояния группового объекта, выход блока расчета состояния группового объекта соединен с третьим входом регистра памяти, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блоки идентификации средств поражения, расчета приведенной зоны поражения, моделирования поражаемых комбинаций, расчета состояния группового объекта, при этом пятый информационный выход регистра сдвига соединен со входом блока идентификации средств поражения, шестой информационный выход регистра сдвига соединен со вторым входом блока расчета приведенной зоны поражения, седьмой информационный выход регистра сдвига соединен с четвертым входом блока расчета состояния подвижного объекта, выход блока идентификации средств поражения соединен с первым входом блока расчета приведенной зоны поражения, выход блока расчета приведенной зоны поражения соединен с третьим входом блока расчета состояния подвижного объекта, первый вход блока расчета состояния подвижного объекта соединен с первым выходом блока расчета возможных координат подвижного объекта, второй вход блока расчета состояния подвижного объекта соединен с информационным выходом регистра памяти, выход блока расчета состояний подвижного объекта соединен со вторым входом блока расчета состояний группового объекта, выход блока определения типа подвижного объекта соединен со входом блока моделирования поражаемых комбинаций, выход блока моделирования поражаемых комбинаций соединен с первым входом блока расчета состояния группового объекта, выход блока расчета состояния группового объекта соединен с третьим входом регистра памяти.