Способ интеллектуальной поддержки командира группы истребителей при сопровождении ударных сил и система для его осуществления Российский патент 2025 года по МПК G08B23/00 G06F17/10 B64D45/00 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к области авиационного оборудования, и может быть использовано для интеллектуальной поддержки командира группы истребителей при сопровождении ударных сил.

Известен способ поддержки экипажа в опасных ситуациях, реализуемый при помощи известного устройства, заключающийся в том, что в нем формируют базу знаний по набору возможных программ полета, а также по результатам анализа и опыта исследований авиационных катастроф, с помощью экспертной системы оценивают работоспособность бортового оборудования летательного аппарата, работу оператора, прогнозируют аварийные ситуации и своевременно информируют оператора о возникших отклонениях от нормы в работе бортового оборудования, об изменении условий полета, оценивают класс и степень сложности опасной ситуации, на основе базы знаний выдают оператору рекомендации и формируют решения по минимизации тяжести последствий, предотвращению перехода аварийной ситуации в катастрофическую и, если оператор по любым причинам не выполняет рекомендаций по выводу из опасной ситуации, то передают управление системе автоматического управления [1].

Недостатком указанного аналога является то, что в изобретении рассматривается возможность выдачи рекомендаций только при выполнении траекторных задач при известном маршруте или при выходе за критические параметры полета, но не предусмотрена возможность поддержки экипажа при выполнении боевой задачи вылета.

Известна «Система поддержки принятия решения экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций» [2], реализующая поддержку экипажа с использованием системы поддержки принятия решений (СППР) экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций за счет введения в контуры диагностирования и принятия решений по выходу из особых ситуаций наземного вычислительного комплекса СППР, база знаний которого регулярно пополняется данными о новых возникших особых ситуациях и сценариями выхода из них. Также наземная часть СППР позволяет анализировать и использовать знания привлекаемых к процессу выработки решения экспертов.

Недостатком указанного аналога является его узконаправленность, поскольку выдача рекомендаций реализуется только при выполнении траекторных задач при известном маршруте или при выходе за критические параметры полета.

Известен способ интеллектуальной поддержки командира группы истребителей в условиях сопровождения ударных сил, заключающийся в вводе априорной и текущей информации перед вылетом группы истребителей в блок обработки информации и блок проблемных субситуаций соответственно из системы подготовки априорной информации от датчиков информации в процессе полета истребителей, определении проблемных субситуаций «Корректировка строя», «Отражение атаки», «Возврат группы» в блоке экспертных систем, возникающих в каждый текущий момент времени на основе априорной, текущей входной информации и формировании координат ситуационного вектора (вектор условий наступления проблемной субситуации), описывающего состояние внешней обстановки, активизация одной из проблемной субситуации блоком активизации на основе данного ситуационного вектора при помощи продукционных правил, осуществлении анализа возникающих проблем в текущей проблемной ситуации, конструировании наиболее рационального способа их разрешения, предъявлении командиру рекомендации по разрешению возникшей проблемы ситуации на основе признака активированной проблемной ситуации, при этом в случае возникновения проблемных субситуаций «Корректировка строя ИС» осуществляется определение оптимального положения истребителей, обеспечивающих прикрытие атакоопасного направления, исходя из условий наименьшего удаления истребителей от ударных средств, в случае если определяется проблемная субситуация «Отражение атаки» в блоке проблемных субситуаций формируется рекомендуемый способ решения проблемной субситуаций «Отражение атаки» на основе запроса блока проблемных ситуаций и посылки необходимой априорной и текущей информации в блок фрагментов предметной области, при этом выделяется несколько истребителей-перехватчиков (выделенная группа) в количестве, определяемом через таблицы (априорная информация) боевых потенциалов истребителей сопровождения по отношению к наблюдаемым истребителям-перехватчикам, осуществление решения проблемной субситуации «Возврат выделенной группы» на основе получении командиром истребителей от командира выделенной группы К(ИС)-II информации о возможностях возврата оставшейся боеспособной части выделенной группы и принятие эвристического решения К(ИС)-I (по этой информации и по информации об ожидаемых воздушных угрозах УС на еще не пройденных участках маршрута УС) по возврату выделенной группы в общие боевые порядки ИС, при этом коррекция строя осуществляется в проблемной ситуации «Корректировка строя ИС» на основе поступления из блока фрагментов предметной области по запросу в блок проблемных субситуаций математических моделей действующих истребителей, их ракет «воздух-воздух», ударных сил, ожидаемых истребителей перехватчиков и их ракет «воздух-воздух», состав априорной информации включает: иерархию группы УС и группы ИС; маршрут УС, высоту и скорость их полета; типы и таблицы параметров ИС и их ракет «воздух-воздух»; ожидаемые типы ИП, таблицы параметров ИП и их ракет «воздух-воздух», таблица боевых потенциалов, текущая информация содержит сведения: о фактическом строе, текущей высоте и скорости полета самолетов УС и ИС; фактическом текущем положении УС на маршруте, о появлении атакоопасного направления, о появлении изготовившихся к атаке ИП; о возможностях возврата выделенной группы (после отражения ею атаки ИП) в строй сопровождения УС [3].

Известна система интеллектуальной поддержки командира группы истребителей сопровождения, которая содержит систему подготовки априорной информации, штатные бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ), бортовые измерительные системы, информационно-управляющее поле кабины экипажа, состоящее из управляющей и информационной частей; систему объективного контроля, бортовую оперативно-советующую экспертную систему (БОСЭС), которая состоит из блока обработки информации, формирующего ситуационный вектор; блока активизации проблемных субситуаций, в котором заложены продукционные правила; блока фрагментов предметной области, блока проблемных субситуаций, при этом вход блока обработки информации и вход блока проблемных субситуаций связаны с выходом системы подготовки априорной информации, с выходами бортовых вычислительных машин, бортовых измерительных систем, управляющей части информационно-управляющего поля кабины экипажа, а выход блока обработки информации связан со входом блока активизации проблемной субситуации, выход которого связан с блоком проблемных субситуаций. Первый выход блока проблемных субситуаций связан двусторонней линией связи с блоком фрагментов предметной области, а второй и третий выходы связаны с информационной частью информационно-управляющим полем кабины экипажа и системой объективного контроля соответственно. Блок проблемных субситуаций содержит алгоритмы решения проблемных субситуаций, а блок фрагментов предметной области содержит параметрически настраиваемые математические модели истребителей, ударных самолетов, ракет «воздух-воздух» и таблицы, содержащие параметры истребителей, ударных самолетов и ракет «воздух-воздух» [3].

Недостатком указанного способа и устройства является недостаточная степень достоверности при принятии решения в различных субситуациях, связанных с обеспечением сопровождения УС, из-за отсутствия своевременной информации о количестве целей в группе атакующих истребителей.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности выполнения боевой задачи группой истребителей при сопровождении УС на основе прогнозирования эффективности воздушного боя, при получении дополнительной информации о численном составе групповой цели, за счет применения беспилотных летательных аппаратов с системой распознавания.

Технический результат достигается тем, что в способе интеллектуальной поддержки командира группы истребителей в условиях сопровождения ударных сил, заключающемся в вводе априорной и текущей информации перед вылетом группы истребителей в блок обработки информации и блок проблемных субситуаций соответственно из системы подготовки априорной информации от датчиков информации в процессе полета истребителей, определении проблемных субситуаций «Корректировка строя», «Отражение атаки», «Возврат группы» в блоке экспертных систем, возникающих в каждый текущий момент времени на основе априорной, текущей входной информации и формировании координат ситуационного вектора (вектор условий наступления проблемной субситуации), описывающего состояние внешней обстановки, активизация одной из проблемной субситуации блоком активизации на основе данного ситуационного вектора при помощи продукционных правил, осуществлении анализа возникающих проблем в текущей проблемной ситуации, конструировании наиболее рационального способа их разрешения, предъявлении командиру рекомендации по разрешению возникшей проблемы ситуации на основе признака активированной проблемной ситуации, при этом в случае возникновения проблемных субситуаций «Корректировка строя ИС», осуществляется определение оптимального положения истребителей, обеспечивающих прикрытие атакоопасного направления, исходя из условий наименьшего удаления истребителей от ударных средств, в случае если определяется проблемная субситуация «Отражение атаки», осуществляется выделение истребителей-перехватчиков (выделенная группа) в количестве, определяемом через таблицы (априорная информация) боевых потенциалов истребителей-сопровождения по отношению к наблюдаемым истребителям-перехватчикам, осуществление решения проблемной субситуации «Возврат выделенной группы» на основе получения командиром истребителей от командира выделенной группы К(ИС)-II информации о возможностях возврата оставшейся боеспособной части выделенной группы и принятие эвристического решения К(ИС)-I (по этой информации и по информации об ожидаемых воздушных угрозах УС на еще не пройденных участках маршрута УС) по возврату выделенной группы в общие боевые порядки ИС, при этом коррекция строя осуществляется в проблемной ситуации «Корректировка строя ИС» на основе поступления из блока фрагментов предметной области по запросу в блок проблемных субситуаций математических моделей действующих истребителей, их ракет «воздух-воздух», ударных сил, ожидаемых истребителей перехватчиков и их ракет «воздух-воздух», состав априорной информации включает: иерархию группы УС и группы ИС; маршрут УС, высоту и скорость их полета; типы и таблицы параметров ИС и их ракет «воздух-воздух»; ожидаемые типы ИП, таблицы параметров ИП и их ракет «воздух-воздух», таблицы боевых потенциалов, текущая информация содержит сведения: о фактическом строе, текущей высоте и скорости полета самолетов УС и ИС; фактическом текущем положения УС на маршруте, о появлении атакоопасного направления, о появлении изготовившихся к атаке ИП; о возможностях возврата выделенной группы (после отражения ею атаки ИП) в строй сопровождения УС, дополнительно определяют на дальних рубежах относительно сопровождаемых ударных сил ситуационную обстановку на основе использования беспилотных ЛА, распознают численный состав групповой цели, прогнозируют исход воздушного боя на основе уточнения исходных данных о количестве целей в составе группы, определяют полную группу возможных ситуаций при ведении воздушного боя в виде ситуаций полное, частичное и неполное опережение противника полученных на основе анализа моментов времени при пуске ракет, осуществляют выдачу уточненной рекомендации командиру группы о количестве выделяемых истребителей для успешной реализации проблемной субситауции «Отражение атаки» на основе прогноза исхода боя с данным численным составом истребителей противника.

Реализация способа осуществляется в системе интеллектуальной поддержки командира (СИП) группы истребителей сопровождения ударных сил, которая содержит систему подготовки априорной информации, штатные бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ), бортовые измерительные системы, информационно-управляющее поле кабины экипажа, состоящее из управляющей и информационной частей; систему объективного контроля, бортовую оперативно-советующую экспертную систему (БОСЭС), которая состоит из блока обработки информации, формирующего ситуационный вектор, блока активизации проблемных субситуаций, в котором заложены продукционные правила, блока фрагментов предметной области, блока проблемных субситуаций, при этом вход блока обработки информации и вход блока проблемных субситуаций связаны с выходом системы подготовки априорной информации, с выходами бортовых вычислительных машин, бортовых измерительных систем, управляющей части информационно-управляющего поля кабины экипажа, а выход блока обработки информации связан со входом блока активизации проблемной субситуации, выход которого связан с блоком проблемных субситуаций, первый выход блока проблемных субситуаций связан двусторонней линией связи с блоком фрагментов предметной области, а второй и третий выходы связаны с информационной частью информационно-управляющим полем кабины экипажа и системой объективного контроля соответственно, блок проблемных субситуаций содержит алгоритмы решения проблемных субситуаций, а блок фрагментов предметной области содержит параметрически настраиваемые математические модели истребителей, ударных самолетов, ракет «воздух-воздух» и таблицы, содержащие параметры истребителей, ударных самолетов и ракет «воздух-воздух», дополнительно введены система оценки ситуационной обстановки и блок прогноза эффективности воздушного боя, при этом вход системы оценки ситуационной обстановки через радиолокационный канал связан с воздушными целями, выход соединен с входом блока прогноза эффективности воздушного боя, выход которого соединен с входами блока обработки информации и блока активизации проблемных субситуаций.

Кроме того, алгоритм работы блока прогноза эффективности воздушного боя заключается в определении количества целей в группе на основе доплеровской фильтрации протяженной цели, определении количества целей на основе сравнения сигналов отраженных от группы протяженных целей с заданными пороговыми значениями, определении математического ожидания потерь своих истребителей в условиях неполного и частичного опережения в виде зависимости:

где - среднее число ракет, применяемых каждым самолетом стороны противника в атаке, - условные математические ожидания потерь своих самолетов (стороны 1), - вероятность поражения цели ракетой самолетов противника (стороны 2) с учетом условий боевого применения, вероятность поражения цели ракетой, зависит от всей совокупности условий. Эту вероятность можно представить в виде:

,

где - вероятность поражения ракетой противника, одиночной цели при отсутствии противодействия, К_РЭБ1, К_М1, К_ГР1 - коэффициенты, учитывающие снижение вероятности поражения своих самолетов, соответственно, из-за применения средств радиоэлектронной борьбы, противоракетного маневрирования, из-за «эффекта группы», К_ГР1 отражает тот факт, что ракета, пущенная по группе, поражает цель с меньшей вероятностью, чем пущенная по одиночному самолету, определении математического ожидания потерь истребителей стороны противника в условиях неопережения и частичного опережения аналогично в виде зависимости:

определении математического ожидания потерь сторон в ДГВБ в соответствии с формулой полного математического ожидания:

где вероятности реализации этих ситуаций (i=1,2)

сравнении математических ожиданий потерь стороны двух противоборствующих сторон, выдаче рекомендаций командиру истребителей сопровождения о выделении необходимых истребителей для проведения успешного боя.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы интеллектуальной поддержки командира группы истребителей, где: 1 - система подготовки априорной информации; 2 - штатные бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ); 3 - бортовые измерительные системы; 4 - управляющая часть информационно-управляющего поля кабины экипажа; 5 - система оценки ситуационной обстановки; 6 - блок прогноза эффективности воздушного боя; 7 - бортовая оперативно-советующая экспертная система; 8 - блок обработки информации; 9 - блок активизации проблемных субситуаций; 10 - блок проблемных субситуаций; 11 - блок фрагментов предметной области; 12 - информационная часть информационно-управляющего поля кабины экипажа; 13 - система объективного контроля.

На фиг. 2 представлен кадр, отображающийся на МФИ рекомендации по решению ПрС/С «Корректировка строя».

На фиг. 3 представлен кадр, отображающийся на МФИ рекомендациями по решению ПрС/С «Отражение атаки».

На фиг. 4 представлен кадр, отображающийся на МФИ рекомендуемые варианты возврата выделенной группы в строй сопровождения (ПрС/С «Возврат группы»).

На фиг. 5 представлен алгоритм работы блока прогноза эффективности воздушного боя.

Система интеллектуальной поддержки командира группы истребителей при сопровождения УС содержит систему 1 подготовки априорной информации, штатные бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ) 2, бортовые измерительные системы 3, управляющую часть информационно-управляющего поля кабины экипажа 4, систему оценки ситуационной обстановки 5, блок прогноза эффективности воздушного боя 6, бортовую оперативно-советующую экспертную систему 7, блок обработки информации 8, блок активизации проблемных субситуаций 9, блок проблемных субситуаций 10, блок фрагментов предметной области 11, информационную часть 12 информационно-управляющего поля кабины экипажа, систему объективного контроля 13, при этом вход блока обработки информации 8 и вход блока проблемных субситуаций 10 связаны с выходом системы подготовки априорной информации 1, выходами бортовых вычислительных машин 2, бортовых измерительных систем 2, управляющей части информационно-управляющего поля кабины экипажа 4, блока прогноза 6, вход которого соединен с выходом системы оценки ситуационной обстановки 5, вход которого является радиолокационным каналом, связанный с воздушными целями, выход блока обработки информации 8 связан с входом блока активизации проблемной субситуации 9, выход которого связан с блоком проблемных субситуаций 10, при этом первый выход блока проблемных субситуаций 10 связан двусторонней линией связи с блоком фрагментов предметной области 11, а второй и третий выходы связаны с информационной частью информационно-управляющим полем кабины экипажа 12 и системой объективного контроля 13 соответственно, при этом блок проблемных субситуаций 10 содержит алгоритмы решения проблемных субситуаций, а блок фрагментов предметной области 11 содержит параметрически настраиваемые математические модели истребителей, ударных самолетов, ракет «воздух-воздух» и таблицы, содержащие параметры истребителей, ударных самолетов и ракет «воздух-воздух», вход системы оценки ситуационной обстановки является входом.

Система интеллектуальной поддержки командира группы истребителей сопровождения для своей работы использует априорную информацию из системы подготовки априорной информации 1, текущую информацию: от самолетов своей группы, беспилотных летательных аппаратов, получаемую по телекодовым каналам связи, от штатных БЦВМ-алгоритмов БЦВМ 2, от бортовых измерительных систем 3 и от управляющей части информационно-управляющего поля (ИУП) кабины экипажа 4 (фиг. 1). Эти данные являются входными для блока обработки информации 8 и блока проблемных субситуаций 10 бортовой оперативно-советующей экспертной системы 7 (БОСЭС(К(ИС)-I)).

Выходная информация системы интеллектуальной поддержки командира группы истребителей сопровождения: рекомендуемый экипажу способ решения возникшей проблемной субситуации и сопутствующая информация, которые выдаются на многофункциональный индикатор (МФИ) информационной части 12 информационного поля ИУП и так называемые семантические отказы БОСЭС(К(ИС)-I 7, направляемые в бортовую систему объективного контроля 13. Накопленные семантические отказы используются для дальнейшей корректировки БОСЭС(К(ИС)-I. Так реализуется процедура «отложенного самообучения» БОСЭС(К(ИС)-I.

Перед вылетом группы ИС в блок обработки информации 8 и в блок проблемных субситуаций 10 из системы подготовки априорной информации 1 загружается априорная информация: состав и иерархия группы УС и группы ИС; маршрут УС, высота и скорость их полета; типы и таблицы параметров ИС и их ракет «воздух-воздух»; ожидаемые типы ИП, таблицы параметров ИП и их ракет «воздух-воздух», таблица боевых потенциалов.

Текущая входная информация поступает в блок обработки информации 8 и в блок проблемных субситуаций 10 в режиме реального времени на протяжении полета из: штатных БЦВМ-алгоритмов БЦВМ 2 (в том числе и информация, поступившая по телекодовым каналам связи), бортовых измерительных систем 3, из управляющего части 4 ИУП кабины экипажа. Текущая информация содержит сведения: о фактическом строе, текущей высоте и скорости полета самолетов УС и ИС; фактическом текущем положения УС на маршруте, о появлении атакоопасного направления, о появлении изготовившихся к атаке ИП; о численном составе ИП; о возможностях возврата выделенной группы (после отражения ею атаки ИП) в строй сопровождения УС.

Для решения задачи распознавания воздушной цели на дальних рубежах можно использовать, например, прицельный комплекс боевого беспилотного летательного аппарата, основное бортовое радио-оптико-электронное оборудование которого включает радиолокационную станцию с фазированной антенной решеткой, ИК-станцию переднего обзора, видеокамеры, аппаратуру радиоэлектронной разведки, связи, навигации и опознавания, систему управления оружием, устройство распознавания воздушных целей по различным критериям [4-6].

В БОСЭС(К(ИС)-I) 7 определяется какая из возможных проблемных субситуаций (ПрС/С «Корректировка строя», ПрС/С «Отражение атаки», ПрС/С «Возврат группы») возникла в текущий момент времени.

Для этого на основе априорной и текущей входной информации, поступающей в блок обработки информации 8, формируются координаты ситуационного вектора (вектор условий наступления проблемной субситуации (ПрС/С)), описывающего состояние внешней обстановки. Полученный ситуационный вектор поступает в блок активизации ПрС/С 9, где при помощи продукционных правил активизируется одна из ПрС/С. Далее сигнал, содержащий признак активированный ПрС/С, поступает в блок проблемных субситуаций 10. Блок проблемных субситуаций 10 после выбора ПрС/С осуществляет анализ возникающих проблем в текущей ПрС/С, конструирует наиболее рациональный способ их разрешения и предъявляет командиру К(ИС)-I рекомендацию по разрешению возникшей проблемы. Для этого в блок проблемных субситуаций 10 поступает: из блока 9 признак активизированной ПрС/С, а из система подготовки априорной информации 1, штатных БЦВМ 2, бортовых измерительных систем 3, управляющей части ИУП 4, системы оценки ситуационной обстановки 5 априорная и текущая информация.

При возникновении ПрС/С «Корректировка строя ИС» из блока фрагментов предметной области 11 по запросу и информации Блока проблемных субситуаций 10 поступают в последний математические модели действующих в этой ПрС/С ИС, их ракет «воздух-воздух», УС, ожидаемых ИП и их ракет «воздух-воздух». Эти математические модели с использованием по принятой из блока 10 информацией оперативно параметрически настраиваются в блоке фрагментов предметной области 11 на действующие в ПрС/С «Корректировка строя» перечисленные объекты. Используя эти математические модели, в блоке проблемных субситуаций 10 конструируется математическая модель сценария одновременной атаки виртуального ИП, находящегося на атакоопасном направлении, на УС и атаки ИС на виртуальный ИП.

Оптимальное положение ИС, обеспечивающего прикрытие атакоопасного направления, определяется из условия наименьшего удаления ИС от УС, среди выделенных для этого ИС, которые обеспечивают упреждающее попадание ракеты ИС в ИП по отношения к возможному моменту пуска ракеты ИП по УС и которые могут выйти в это положение в расчетное время. Наряду с этим, определяются два отрезка на маршруте УС: отрезок угроз на маршруте УС, где возможна встреча ракеты противника с УС и отрезок угроз, где возможна встреча самолета ИП и УС. Данные отрезки повышают ситуационную осведомленность К(ИС)-I.

Рекомендуемое положение ИС и сопутствующая комментирующая информация предъявляется К(ИС)-I на МФИ (фиг. 2).

При возникновении ПрС/С «Отражение атаки» выработка рекомендуемого способа ее решения (фиг. 1) происходит следующим образом.

Определяют на дальних рубежах относительно сопровождаемых ударных сил ситуационную обстановку на основе использования беспилотных ЛА. Для определения количества самолетов в группе нападения, осуществляют распознавание БПЛА групповых воздушных целей при условии перехода воздушной цели из «точечной» в состоянии «протяженной» [5, 6].

При этом распознавания воздушных целей по критериям «одиночная-групповая» осуществляют следующим образом:

- проводят узкополосную фильтрацию составляющих частот Доплера спектра отраженного сигнала;

- измеряют частоты Доплера Δƒ_i каждой составляющей спектра отраженного сигнала по номеру фильтра;

- определяют угловые координат Δϕ_i каждой составляющей спектра отраженного сигнала;

- определяют групповую цель на основе сравнение полученных значений собственной скорости движения каждой блестящей точки в соответствии с выражением

ΔV_i=|V_i-V_i+1|,

при этом в случае, если ΔV_i≥U₁ где U₁ - пороговое значение, принимают решение о принадлежности сигналов групповой цели;

- определяют число целей, входящих в состав групповой цели, на основе сравнения скоростей движения блестящих точек целей с пороговыми значениями в соответствии с выражением

ΔV_i≥U_1n,

где U_1n - пороговые значения, которые определяются с учетом дистанции движения целей в группе и соответственно скоростей движения блестящих точек различных целей.

Прогнозируют исход воздушного боя на основе уточнения исходных данных о количестве цели, о вероятности поражения УАР и определение полной группы возможных ситуаций при ведении воздушного боя в виде ситуаций полное, частичное и неполное опережение противника. При этом ситуацией полного опережения противника называется такая ситуация, при которой группа нашей стороны после перехода своих ракет на режим автономного наведения обеспечивает себе непоражение ни одного из самолетов группы ракетами противника, ситуацией частичного опережения противника называется такая ситуация, при которой ракеты, пущенные группой истребителей, достигнут цели раньше, чем ракеты противника перейдут на автономное наведение, ситуацией неопережения противника называется такая ситуация, при которой группа истребителей не опередила противника и получит полный залп пущенных им ракет.

Возможность опережения оценивают для каждого из противников на основе следующих друг за другом характерных моментов времени: t_П1, (t_П2) - момент пуска ракет самолетами стороны 1, (2); t_al, (t_a2) - момент перехода ракет стороны 1, (2) на автономное наведение; t_Bl, (t_B2) - момент встречи ракет стороны 1, (2) с целью.

При этом ситуация полного опережения происходит в случае если сторона 1 путем применения различных приемов может уклониться от всех ракет противника или резко снизить их эффективность. Это возможно, если после перехода пушенных стороной ракет на автономное наведение, в ее распоряжении до встречи с ракетами противника имеется запас времени не менее чем Δt_М1 при условии если t_B2-t_a1≥Δt_M1, потери стороны 1 будут равны нулю - она успеет уклониться от встречи с ракетами противника. Такую ситуацию назовем полным опережением противника стороной 1 и обозначим ПО₁.

Ситуация частичного опережения означает, что в момент, когда ракеты стороны 2 перейдут на автономное наведение, ракеты стороны 1 уже долетели до противника. Поэтому ракеты стороны 2 долетят до самолетов стороны 1 уже не в полном составе. Это является следствием того, что ракеты, пушенные самолетами, сбитыми после их пуска, лишаются управления и не могут поражать цель. Данную ситуацию назовем частичным опережением и обозначим ЧО₁.

Ситуация неопережения, означает, что сторона 1 не опередила противника и получит полный залп пущенных им ракет. Такую ситуацию обозначим HO₁.

Аналогичные условия можно записать и для другого участника боя:

- реализуется ситуация полного опережения стороны 2 (ПО₂) при условии:

t_B1-t_a2≥Δt_M2

- реализуется ситуация частичного опережения стороны 2 (ЧО₂) при условии:

,

- реализуется ситуация неопережения стороны 2 (НО₂) при условии:

.

В дальнем бою, как правило, отсутствует информация о том, какие цели в группе являются более важными. Отсутствует также и возможность организованного перераспределения ракет по самолетам противника, т.е. группа противника воспринимается как один групповой объект. В этом случае можно считать, что число ракет, приходящихся на каждый самолет противника, распределено по закону Пуассона. С учетом этого запишем:

где - вероятность поражения каждого из m самолетов, находящихся в группе стороны 1;

где - вероятность непоражения ни одного из самолетов в группе;

где μ - среднее число поражающих воздействий, приходящихся на каждый самолет в обстреливаемой группе стороны 1;

где - среднее число ракет, применяемых каждым самолетом стороны 2 в атаке, - вероятность поражения цели ракетой стороны 2 с учетом условий боевого применения.

Вероятность поражения цели ракетой, зависит от всей совокупности условий. Эту вероятность можно представить в виде:

,

где - вероятность поражения ракетой стороны 2, одиночной цели при отсутствии противодействия, К_РЭБ1, К_М1, К_ГР1 - коэффициенты, учитывающие снижение вероятности поражения самолета стороны 1, соответственно, из-за применения средств радиоэлектронной борьбы, противоракетного маневрирования, из-за «эффекта группы», К_ГР1 отражает тот факт, что ракета, пущенная по группе, поражает цель с меньшей вероятностью, чем пущенная по одиночному самолету.

Подставив (2), (3), (4) в (1), получим

Условное математическое ожидание числа пораженных самолетов стороны 1 при условии, что реализуется ситуация частичного опережения, может быть вычислено также по формуле (5). Однако при вычислении в этом случае следует учесть, что в ситуации ЧО_i (i=1,2) стороне i ущерб наносится ракетами, уцелевшими после ее удара самолетами.

Поэтому среднее число поражающих воздействий по самолетам стороны 1 в ситуации ЧО₁ записывается:

где - вероятность непоражения каждого самолета в группе стороны 2.

С учетом равномерного распределения поражающих воздействий по самолетам группы

Подставив (6), (7) в (5), получим

Таким образом, получим систему уравнения, которая определяет потери стороны 1 в случае воздействия стороны 2 в условиях неопережения и частичного опережения целей при пуске ракет

Аналогичную зависимость представим для стороны 2 в условиях неопережения и частичного опережения цели

где - среднее число ракет, применяемых каждым самолетом стороны 1 в атаке, - вероятность поражения цели ракетой стороны 1 с учетом условий боевого применения.

Математические ожидания потерь сторон в ДГВБ вычисляются в соответствии с формулой полного математического ожидания:

где - условные математические ожидания потерь сторон, (i=1,2) вероятности реализации этих ситуаций.

Перечисленные события образуют полную группу, поэтому

.

Блок 5 прогноза эффективности воздушного боя, алгоритм работы которого представлен на фиг. 5, исходя из количества самолетов противника, определяет необходимое количество выделяемых самолетов для успешного боя.

После обнаружения и опознавания противника каждый летчик предпринимает ряд действий, направленных на применение оружия по противнику. По достижении группой зоны разрешенных пусков все летчики группы (практически одновременно) производят пуск ракет. После пуска, в зависимости от типа ракет и способа управления ими, либо требуется, либо не требуется подсвет цели БРЛС. Если ракета имеет пассивную или активную головку самонаведения, то подсвета не требуется. Такие ракеты нанесут ущерб группе противника независимо от того, будут или нет поражены истребители группы после пуска.

Если ракета имеет полуактивную ГСН), то для ее наведения требуется подсвет цели бортовой РЛС до перехода такой ракеты на режим автономного наведения. Если БРЛС прекратит облучение цели до перехода ГСН ракеты на режим автономного наведения, ракета сойдет с траектории. Таким образом, если ракеты противника поразят часть самолетов группы до того, как их ракеты перейдут на режим автономного наведения, ракеты, пущенные пораженными после пуска самолетами, не поразят своих целей.

Из блока проблемных субситуаций 10 поступает запрос и посылается необходимая априорная и текущая информация в блок фрагментов предметной области 11 параметрически настроить и прислать математические модели действующих в этой ПрС/С ИС, их ракет «воздух - воздух», УС, наблюдаемый атакующих ИП и их ракет «воздух - воздух». Эти математические модели оперативно предварительно параметрически настроены на действующие в ПрС/С «Отражение атаки» перечисленные объекты. Используя эти математические модели в блоке проблемных субситуаций 10 конструируется математическая модель сценария одновременной атаки наблюдаемых ИП на УС и атаки выделенной группы ИС на атакующие ИП.

Выделяется несколько ИС (выделенная группа) в количестве, определяемом блоком 6 прогноза эффективности воздушного боя.

Рекомендуемая выделенная группа ИС с назначенным ее командиром К(ИС)-II, обеспечивающая успешное отражение атаки ИС (что определяется по результатам моделирования на математической модели построенного сценария), определяется из условия наименьшего ее удаления от УС, среди выделенных для этого групп ИС, которые обеспечивают результативное противодействие атакующей группе ИП. Рекомендуемая выделенная группа и сопутствующая комментирующая информация предъявляется К(ИС)-I на МФИ (фиг. 3).

Выработка в БОСЭС(К(ИС)-I) рекомендуемого способа решения ПрС/С «Возврат группы» имеет специфику, связанную с отсутствием у К(ИС)-I информации об оставшемся числе боеспособных истребителей выделенной группы, которые закончили контакт с ИП, и о возможностях их возвращения в строй сопровождения УС. Поэтому выработка способа решения ПрС/С «Возврат группы» происходит следующим образом.

Решение ПрС/С «Возврат выделенной группы» делится на два этапа: а) получение командиром К(ИС)-I от командира выделенной группы К(ИС)-II информации о возможностях возврата оставшейся боеспособной части выделенной группы; б) эвристическое решение К(ИС)-I (по этой информации и по информации об ожидаемых воздушных угрозах УС на еще не пройденных участках маршрута УС) по возврату выделенной группы в общие боевые порядки ИС.

Для этого от командира выделенной группы К(ИС)-II на борт самолета командира К(ИС)-I приходит сообщение «Группа закончила контакт с ИП», которое поступает в БОСЭС(К(ИС)-I) 5 типовой ситуации (ТС) «Маршрут-1» в блок обработки информации 6, и информация «Варианты возможного возвращения выделенной группы в строй сопровождения УС», которая в случае активизации этой ПрС/С «Возврат выделенной группы» поступает в БОСЭС(К(ИС)-I) 7 в блок проблемных субситуаций 10. Из этого блока полученные варианты возможного возвращения выделенной группы в строй сопровождения УС предъявляются К(ИС)-I на МФИ (фиг. 4) для назначения К(ИС)-I одного из них на реализацию командиром выделенной группы К(ИС)-II.

В предлагаемом варианте осуществления БОСЭС(К(ИС)-I) в блоке проблемных субситуаций заложены процедуры назначения одной из точек (на траектории полета УС): а) принять одну из полученных от командира К(ИС)-II) возможных точек возврата; б) назначить новую точку, выбранную из множества достижимых точек возврата выделенной подгруппы для встречи с УС; в) назначить точку «патрулирования» (упреждающий выход выделенной группы в точку на маршруте УС и ожидание их подхода к этой точке).

Информационный кадр МФИ с рекомендациями К(ИС)-I по решению задач этой ПрС/С представлен на фиг. 4.

Таким образом, предлагаемая система интеллектуальной поддержки обеспечивает определение проблемных субситуаций «Корректировка строя», «Отражение атаки», «Возврат группы» в блоке экспертных систем возникающих в каждый текущий момент времени на основе априорной, текущей входной информации и формировании координат ситуационного вектора, описывающего состояние внешней обстановки, конструирование наиболее рационального способа их разрешения, предъявлении командиру рекомендации по разрешению возникшей проблемной ситуации, на основе признака активированной проблемной ситуации.

При этом информация о составе групповой цели является необходимым условием для прогноза эффективности воздушного боя и обеспечивает выдачу рекомендаций командиру о необходимом количестве истребителей, выделяемых для отражения атаки.

Источники информации:

1. Пат. 2205442. Российская Федерация. МПК G05D 1/00, В64С 13/16. Способ поддержки экипажа в опасных ситуациях. / Сухолитко В.А. - 201126492; заявл. 02.10.2001, опубл. 27.05.2003, бюл. №15.

2. Патент 2386569. Российская Федерация. МПК В64С 13/18. Система поддержки принятия решения экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций. / Толмачев В.И., Дмитриев В.И., Мехношин B.C., Лебедев А.М. - 2008126987; заявл. 02.07.2008, опубл. 20.04.2010, бюл. №11.

3. Пат. 2724573. Российская Федерация. МПК G08B 23/00. Система интеллектуальной поддержки командира группы истребителей сопровождения для этапа полета «Маршрут-1». / Федунов Б.Е., Юневич Н.Д., Пляцевой A.А. - 2019137558; заявл. 22.11.2019 опубл. от 23.06.2020, бюл. №18.

4. Кириллов А. Перспективные зарубежные боевые беспилотные аппараты. «Зарубежное военное обозрение» №12-2001, стр. 35-36.

5. Пат. 2484498 Российская Федерация. МПК G01S 13/53. Способ распознавания групповой цели и устройство для его осуществления. / Ефанов B.В., Мужичек С.М., Гаврилов Н.В. - 2012108254/07; заявл. 05.03.12; опубл. 10.06.13, бюл. №16.

6. Пат. 2802089 Российская Федерация. МПК F41H 13/00, G01S 13/04, В64С 39/02, B64D 5/00. Способ дальнего обнаружения и распознавания малозаметных воздушных целей. / Ефанов В.В. - 2022121805; заявл. 09.08.2022 г., опубл. 22.08.2023, бюл. №24.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к области авиационного оборудования, и может быть использовано для интеллектуальной поддержки командира группы истребителей при сопровождении ударных сил. Способ обеспечивает выдачу рекомендаций командиру группы истребителей в субситуациях «Корректировка строя ИС», «Отражение атаки», «Возврат выделенной группы», уточнения ситуационной обстановки на основе использования БПЛА, определения состава групповой цели, прогнозирования исхода воздушного боя и коррекцию рекомендаций командиру группы о количестве выделяемых истребителей. Система интеллектуальной поддержки командира группы истребителей сопровождения ударных сил содержит систему подготовки априорной информации, штатные бортовые цифровые вычислительные машины, бортовые измерительные системы; управляющую часть информационно-управляющего поля кабины экипажа, систему оценки ситуационной обстановки; блок прогноза эффективности воздушного боя, бортовую оперативно-советующую экспертную систему, блок обработки информации, блок активизации проблемных субситуаций, блок фрагментов предметной области, блок проблемных субситуаций, информационную часть информационно-управляющего поля кабины экипажа, систему объективного контроля и комбинацию связей между элементами системы. Обеспечивается повышение эффективности выполнения боевой задачи группой истребителей сопровождения ударных сил в процессе полета. 5 ил.

1. Способ интеллектуальной поддержки командира группы истребителей (ИС) при сопровождении ударных сил (УС), заключающийся во вводе априорной и текущей информации перед вылетом группы истребителей в блок обработки информации и блок проблемных субситуаций соответственно из системы подготовки априорной информации от датчиков информации в процессе полета истребителей, определении проблемных субситуаций «Корректировка строя», «Отражение атаки», «Возврат группы» в блоке экспертных систем, возникающих в каждый текущий момент времени на основе априорной, текущей входной информации, и формировании координат ситуационного вектора, описывающего состояние внешней обстановки, активизации одной из проблемной субситуации блоком активизации на основе данного ситуационного вектора при помощи продукционных правил, осуществлении анализа возникающих проблем в текущей проблемной ситуации, конструировании наиболее рационального способа их разрешения, предъявлении командиру рекомендации по разрешению возникшей проблемы ситуации на основе признака активированной проблемной ситуации, при этом в случае возникновения проблемных субситуаций «Корректировка строя ИС» осуществляется определение оптимального положения истребителей, обеспечивающих прикрытие атакоопасного направления, исходя из условий наименьшего удаления истребителей от ударных средств, в случае если определяется проблемная субситуация «Отражение атаки», то выделяется несколько истребителей-перехватчиков в количестве, определяемом через таблицы боевых потенциалов истребителей сопровождения по отношению к наблюдаемым истребителям-перехватчикам, осуществление решения проблемной субситуации «Возврат выделенной группы» на основе получения командиром истребителей от командира выделенной группы информации о возможностях возврата оставшейся боеспособной части выделенной группы и принятие эвристического решения командиром истребителей по этой информации и по информации об ожидаемых воздушных угрозах УС на еще не пройденных участках маршрута УС по возврату выделенной группы в общие боевые порядки ИС, при этом коррекция строя осуществляется в проблемной ситуации «Корректировка строя ИС» на основе поступления из блока фрагментов предметной области по запросу в блок проблемных субситуаций математических моделей действующих истребителей, их ракет «воздух-воздух», ударных сил, ожидаемых истребителей перехватчиков и их ракет «воздух-воздух», состав априорной информации включает: иерархию группы УС и группы ИС; маршрут УС, высоту и скорость их полета; типы и таблицы параметров ИС и их ракет «воздух-воздух»; ожидаемые типы ИП, таблицы параметров ИП и их ракет «воздух-воздух», таблицы боевых потенциалов, текущая информация содержит сведения: о фактическом строе, текущей высоте и скорости полета самолетов УС и ИС; фактическом текущем положении УС на маршруте, о появлении атакоопасного направления, о появлении изготовившихся к атаке ИП; о возможностях возврата выделенной группы после отражения ею атаки ИП в строй сопровождения УС, отличающийся тем, что дополнительно определяют на дальних рубежах относительно сопровождаемых УС ситуационную обстановку на основе использования беспилотных летательных аппаратов (БЛА), распознают воздушные цели по критерию «групповая-одиночная», определяют состав групповой цели, прогнозируют исход воздушного боя на основе уточнения исходных данных о количестве цели, о вероятности поражения УАР и определение полной группы возможных ситуаций при ведении воздушного боя в виде ситуаций полного, частичного и неполного опережения противника, осуществляют выдачу рекомендаций командиру группы о количестве выделяемых истребителей для успешной реализации проблемной субситуации «Отражение атаки» на основе прогноза исхода боя, при этом ситуацией полного опережения противника называется такая ситуация, при которой группа нашей стороны после перехода своих ракет на режим автономного наведения обеспечивает себе непоражение ни одного из самолетов группы ракетами противника, ситуацией частичного опережения противника называется такая ситуация, при которой ракеты, пущенные группой истребителей, достигнут цели раньше, чем ракеты противника перейдут на автономное наведение, ситуацией неопережения противника называется такая ситуация, при которой группа истребителей не опередила противника и получит полный залп пущенных им ракет.

2. Система интеллектуальной поддержки командира группы истребителей при сопровождения УС, содержащая систему подготовки априорной информации, штатные бортовые цифровые вычислительные машины, бортовые измерительные системы, управляющую часть информационно-управляющего поля кабины экипажа, бортовую оперативно-советующую экспертную систему, блок обработки информации, блок активизации проблемных субситуаций, блок фрагментов предметной области, блок проблемных субситуаций, информационную часть информационно-управляющего поля кабины экипажа, систему объективного контроля, при этом вход блока обработки информации и вход блока проблемных субситуаций связаны с выходом системы подготовки априорной информации, выходами бортовых вычислительных машин, бортовых измерительных систем, управляющей части информационно-управляющего поля кабины экипажа, а выход блока обработки информации связан с входом блока активизации проблемной субситуации, выход которого связан с блоком проблемных субситуаций, при этом первый выход блока проблемных субситуаций связан двусторонней линией связи с блоком фрагментов предметной области, а второй и третий выходы связаны с информационной частью информационно-управляющим полем кабины экипажа и системой объективного контроля соответственно, при этом блок проблемных субситуаций содержит алгоритмы решения проблемных субситуаций, а блок фрагментов предметной области содержит параметрически настраиваемые математические модели истребителей, ударных самолетов, ракет «воздух-воздух» и таблицы, содержащие параметры истребителей, ударных самолетов и ракет «воздух-воздух», отличающаяся тем, что дополнительно введена система оценки ситуационной обстановки и блок прогноза, при этом вход системы оценки ситуационной обстановки является радиолокационным каналом, который связан с воздушной целью, а выход соединен с входом блока прогноза эффективности воздушного боя, выход которого соединен с входом блока обработки информации, алгоритм работы блока прогноза эффективности воздушного боя заключается в определении количества целей в группе на основе доплеровской фильтрации протяженной цели, определении количества целей на основе сравнения сигналов отраженных от группы протяженных целей с заданными пороговыми значениями, определении математического ожидания потерь своих истребителей в ситуациях неполного и частичного опережения противника в виде зависимости:

где - среднее число ракет, применяемых каждым самолетами противника в атаке, - условные математические ожидания потерь своих самолетов, - вероятность поражения цели ракетой противника с учетом условий боевого применения, вероятность поражения цели ракетой, зависит от всей совокупности условий. Эту вероятность можно представить в виде:

где - вероятность поражения ракетой противника, одиночной цели при отсутствии противодействия, К_РЭБ1,К_М1,К_ГР1 - коэффициенты, учитывающие снижение вероятности поражения своих самолетов, соответственно, из-за применения средств радиоэлектронной борьбы, противоракетного маневрирования, из-за «эффекта группы», К_ГР1 отражает тот факт, что ракета, пущенная по группе, поражает цель с меньшей вероятностью, чем пущенная по одиночному самолету, определении математического ожидания потерь истребителей противника в условиях неполного и частичного опережения аналогично в виде зависимости:

определении математического ожидания потерь двух сторон в ДГВБ в соответствии с формулой полного математического ожидания:

где вероятности реализации этих ситуаций

сравнении математических ожиданий потерь двух противоборствующих сторон, выдаче рекомендаций командиру истребителей сопровождения о выделении необходимых истребителей для проведения успешного боя.