Імітаційні системи моделювання бойових дій

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 355.47:355.423

ІМІТАЦІЙНІ СИСТЕМИ МОДЕЛЮВАННЯ БОЙОВИХ ДІЙ

Бахвалов В.Б.

Задачі управління військами, в умовах скорочення часу на прийняття рішення, скорочення чисельності особового складу органів військового управління, обумовлюють проблему оброблення інформації в автоматизованих системах управління військового призначення (АСУВП). Сучасний розвиток інформаційних технологій, широке застосування їх у військовій сфері надає можливості моделювання бойових дій та бойової обстановки засобами комп'ютерного моделювання. Висока динаміка розвитку обчислювальної техніки, технологій програмування, системотехнічних основ моделювання різних реальних процесів позначили величезний прорив в області розробки моделей і імітаційних систем.

Мета статті. Використання імітаційних систем моделювання бойових дій та можливість створення на їх основі системи моделювання тактичної обстановки військового призначення із застосуванням геоінформаційних систем для Збройних Сил України.

Виклад основного матеріалу. Об'єднана система моделювання бойових дій JWARS (Joint Warfare System), - це сучасна конструктивна система моделювання, розроблена с використанням Case-Засобів (автоматизована розробка програмного забезпечення) мовою програмування Smalltalk. Вона використовує поточний час і імітує діяльність і взаємодію військових підрозділів. У рамках цієї системи досить глибоко пророблені питання створення тривимірного віртуального бойового простору, обліку погодних умов і особливостей рельєфу місцевості, тилового забезпечення бойових дій, створення чіткої системи інформаційних потоків, а також питання підтримки прийняття рішення у системі військового управління та контролю.

Основним призначенням JWARS є моделювання бойових дій об'єднаних оперативних формувань (ООФ), що має підвищити якість об'єднаного оперативного планування та застосування збройних сил, оцінки бойових можливостей об'єднаних формувань і розробки концептуальних документів будівництва ЗС у цілому.

Ця система дозволяє здійснювати комплексний контроль процесу оперативного планування та виконання, а також багаторазове відпрацьовування виконання тих самих завдань, що суттєво підвищує можливості аналізу результатів проведених дій і вибору найбільш ефективного сценарію застосування сил і засобів.

Можливості JWARS:

- дозволяє планувати воєнні операції тривалістю більш 100 днів;

- часовий масштаб моделювання 1:1000 (в 1 000 раз швидше, чим реальний час;

- час ініціалізації моделі до 3 хв.

Розвиток моделі здійснюється під безпосереднім керівництвом начальника управління аналізу та оцінки програм.

JWARS забезпечена модульною системою моделювання мережі військових перевезень, удосконаленим блоком моделювання системи управління, можливістю моделювання ударів по мобільним цілям, наявністю геоінформаційної та геофізичної бази даних, підвищеної швидкодії за рахунок модернізації програмного коду і впровадженім нової технічної бази, можливості конструювання сценарію та ін.

Моделювання застосування ЗМУ у цей час охоплює імітацію захисту від хімічної зброї, оцінку її впливу на бойові підрозділи, навколишнє середовище.

Моделі дій ВПС підтримують розв'язок близько 20 видів типових завдань.

Описуються процеси безпосередньої авіаційної підтримки, нанесення масованих ракетно-авіаційних ударів, забезпечення протиповітряної оборони (ППО) районів бойових дій, знищення наземних/повітряних/морських цілей, придушення системи ППО супротивника, масованого застосування безпілотних літальних апаратів (БПЛА), цілевказання та наведення при тимчасових обмеженнях, дозаправлення в повітрі і т.д.

Моделі дій ВМС містять процеси ураження надводних цілей, застосування надводних сил, морської блокади, мінної війни на море, підтримки наземних сил корабельною артилерією, проведення морських десантних операцій і ін.

Модель дій протиракетної/протиповітряної оборони (ПРО/ПВО) базується на оцінці дій системи «Петріот», «Іджис», лазерної зброї повітряного базування. Імітується ракетна загроза і функціонування інтегрованої системи ПРО.

Моделювання систем управління, зв'язку, комп'ютерного забезпечення, розвідки та спостереження ґрунтується на ситуаційній цифровій карті обстановки, імітації інформаційних потоків на поле бою, зборі та агрегації інформації про обстановку з розпізнаванням цілей, постановкою завдань засобам виявлення, у тому числі космічним, і ін.

Процес підтримки прийняття рішення заснований на базі знань, що містить тактичні нормативи, а також вподобанні осіб, що ухвалюють рішення

Система дозволяє моделювати роботу засобів радіоелектронної боротьби (РЕБ), оцінювати процеси відновлення системи управління після впливу супротивника.

При моделюванні інформаційних операцій імітується прямий вплив на системи зв'язку, виявлення та обробки інформації супротивника. У цей час неможлива оцінка наслідків динамічного введення інформаційних вірусів або викривлення інформації в комп'ютерах або інформаційних потоках супротивника, а також відсутня можливість розкриття заходів для уведенню в оману (планується реалізувати в наступних версіях).

Моделювання функціонування космічних сил і засобів ураховує плановану модернізацію (перспективний вигляд) сил і засобів, процеси контролю космічного простору, імітацію проти космічних операцій і інформаційної війни.

Тилове забезпечення моделюється з урахуванням автономності, планування перевезень сил і засобів повітряним, залізничним, автомобільним, морським транспортом, забезпечення з боку союзників і ін.

Прикладами завдань, що вирішувалися за допомогою JWARS в умовах сетецентричних воєнних дій, є оцінка ефективності:

- захисту критично важливих об'єктів (територія СІЛА, бази, угруповання ЗС, сили та об'єкти союзників і ін.);

- нейтралізації зброї масового ураження (ЗМУ) і засобів її доставки;

- захисту інформаційних систем;

- заходів щодо протидії супротивникові за допомогою безперервного спостереження, спостереження, масованого впливу високоточними повітряними і наземними засобами по критично важливих стаціонарних і мобільних цілям;

- нових інформаційних технологій і інноваційних концепцій для розробки архітектури «об'єднаної» системи управління і системи єдиної карти оперативної обстановки й ін.

JWARS включає продукційну експертну систему з виводом на основі вирішальних правил «якщо.., те.., інакше...». Відновлення бази знань (значень фактів, правил) про супротивника здійснюється в результаті інформаційного процесу розвідки.

База знань містить також інформацію про свої сили, результати оцінки обстановки, у тому числі супротивником. Вона надає користувачам рішення, що автоматично генеруються, в які можна вносити свої корективи в інтерактивному режимі. Вирішальні правила бази знань є ключовими для динамічного функціонування моделі.

При оцінці оперативної обстановки використовується цифрова географічна карта з нанесеною координатною сіткою (Common Reference Grid). Для кожного гнізда координатної сітки, відповідної до ділянки суши, розраховується значення показника, що характеризує ступінь контролю ситуації своїх сил і супротивника, на базі обчислення «сили впливу» за певною методикою.

Модель процесів виявлення і класифікації об'єктів ( цілей) носить стохастичний характер, що залежить від дій сил супротивника, видимості, ступені радіоелектронної протидії, характеру місцевості. На основі розрахованих ймовірностей визначається кількість сил, що виявляються, і засобів супротивника з реально присутніх, потім моделюється імовірнісний процес розпізнавання/класифікації цілей, у результаті чого вони співвідносяться, наприклад, або з конкретним типом зразка військової техніки (ВТ), або лише за певним класом зразків. Потім формується підсумкова доповідь роботи засобу виявлення.

Процес асоціації й кореляції результатів роботи різних розвідувальних засобів в умовах єдиного інформаційного простору полягає в наступному:

1. Результати виявлення кожного засобу розвідки наносяться на ситуаційну карту.

2. Екстраполюються позиції кожного з раніше виявлених об'єктів в часу до моменту вступу нових доповідей про результати роботи засобів розвідки.

3. На основі розрахунків розташування «центру мас» раніше виявлених об'єктів проводиться відбір імовірних кандидатів для асоціації з об'єктами.

4. Обчислюється імовірнісна величина асоціації об'єктів

5. На базі відносної величини ймовірності асоціації визначається, чи є об'єкт знову виявленим з раніше відомих або новим об'єктом, виявленим уперше.

Характер алгоритмів, використовуваних в JWARS:

Імовірнісний (стохастичний) процес (Монте-Карло) - обчислення на основі генераторів випадкових чисел, дискретні вихідні величини (моделювання процесів виявлення, планування ударів.

Детерміновані обчислення - (аналітичні й на основі формул теорії ймовірностей). Можливе моделювання процесів застосування і захисту від ЗМУ, маневрування силами та засобами.

Програмно система JWARS складається із трьох модулів: функціонального, імітаційного і системного, які об'єднані в єдиний комплекс.

Функціональний модуль містить прикладне програмне забезпечення, що дозволяє моделювати бойові функціональні можливості. Спеціальне програмне забезпечення імітаційного модуля створює віртуальне зображення бойового простору.

Системний модуль забезпечує функціонування апаратних засобів системи JWARS і створює людино-машинні інтерфейси обміну даними, за допомогою яких здійснюється введення вихідних даних і одержання результатів моделювання.

Функціональний модуль. Основним елементом системи JWARS є об'єкт бойового простору - Battle Space Entity (BSE), Номінальний рівень деталізації: батальйон для загальновійськових операцій, ескадрилья для повітряних операцій, корабель для морських операцій і розвідувальні платформи для систем розвідки й спостереження. Допоміжними об'єктами бойового простору виступають об'єкти інфраструктури (порти, аеродроми й т.п.), пункти керування (штаби, командні пункти, вузли зв'язку й т.п.). Об'єкти бойового простору характеризуються статичними (наприклад, радіус поразки ударних засобів) і динамічними (в частковості, координати місця розташування) властивостями. Дані також включають інформацію про взаємодію об'єктів один з одним і зовнішнім середовищем. Взаємодія об'єктів бойового простору в системі JWARS реалізується з допомогою різних алгоритмів, які міняються залежно від характеру моделируемой діяльності, функціональних можливостей моделі, з якої алгоритм зв'язаний, і наявності даних. Усі взаємодії між об'єктами бойового простору в JWARS являють собою події моделювання. Значимість окремих подій може змінюватися від відносно низкою до дуже високої.

Імітаційний модуль. Цей модуль містить засобу імітації необхідної інфраструктури, розроблені об'єктно-орієнтованим методом, що забезпечує їх модульность і, отже, достатню гнучкість, необхідну для оперативного внесення змін у віртуальний бойовий простір.

Система JWARS висуває тверді вимоги до зберігання й обробці даних. Для відповідності цим вимогам необхідна надійна система керування базами даних. В JWARS для цих цілей використовується система керування базами даних (СУБД) ORACLE, яка служить для зберігання всієї інформації, у тому числі як вхідний, так і вихідний [1].

Імітація широкого спектра військових підрозділів в JWARS забезпечується застосуванням баз знань про событийных даних, правилах і причинно-наслідкових зв'язках, які в сукупності дозволяють аналітично описати положення своїх формувань і військ (сил) супротивника, а також зовнішні умови. По заявах розроблювачів, порівняно невеликий набір причинно-наслідкових зв'язків забезпечує можливість моделювання різних воєнних операцій з досить високим ступенем реалістичності без втручання людини. бойовий розвідувальний імітація військовий

Імітаційна система JTLS (Joint Theater Level Simulation) - це потужний програмно- апаратний комплекс, що дозволяє відпрацьовувати питання боротьби з тероризмом, а також проводити тренування в урегулюванні різних кризових і надзвичайних ситуацій. Вона може бути встановлена як на окремому (виділеному) автономному комп'ютері, так і функціонувати в «глобальній інформаційно-управлінській мережі» (Global Information Grid), що поєднує не тільки формування ЗС СІЛА, але й угруповання ЗС інших країн НАТО і їх найближчих союзників.

За наявними відомостями, система JTLS активно застосовується в наступних областях військового будівництва:

- дослідження, розвиток і оцінка планів застосування угруповань збройних сил у різних умовах обстановки ( у тому числі в кризових умовах) і вдосконалювання тактики застосування об'єднаних (міжвидових) і багатонаціональних формувань;

- порівняльна оцінка альтернативних варіантів бойового застосування військ (сил);

- аналіз структури й состава бойових, що й забезпечують формований ий різні зразки, що мають на озброєнні, ВВТ;

- проведення командно-штабних навчань, військових ігор і інших заходів у системі оперативної підготовки об'єднаних і коаліційних (багатонаціональних) штабів та ін.

Найбільш ефективне застосування системи JTLS у взаємодії з імітаційною системою тактичного рівня Joint Conflict and Tactical Simulation (JCATS). Так, у ЗС США з 2006 року ведуться активні роботи, спрямовані на створення та розвиток нового комплексу багаторівневого моделювання і імітації дій об'єднаних (міжвидових) формувань Joint Multi- Resolution Modeling (JMRM), в основу якого покладені імітаційні системи JTLS і JCATS.

JTLS - інтерактивна конструктивна багатокористувацька система, призначена в основному для моделювання та імітації операцій на театрі війни об'єднаними і коаліційними угрупованнями військ з відтворенням повітряної, наземної і морської обстановки ( тобто дій переважно оперативного масштабу). У системі передбачена імітація рішення бойових завдань, які можуть бути поставлені об'єднаним оперативним формуванням (ООФ) і їх компонентам (наземному, повітряному й морському), а також формуванням сил спеціальних операцій, органам розвідки, силам і засобам тилу. Усі завдання розроблені відповідно до «Єдиного переліку універсальних завдань» ЗС США (Joint Staffs Universal Joint Task List). I хоча в основу JTLS покладена комплексна модель підготовки та ведення великомасштабної війни на ТВД із застосуванням звичайної зброї, у системі передбачений вплив на хід і результат операції обмеженого застосування ядерної та хімічної зброї, а також інших заходів, які можуть проводитися в визначений період або поза розглянутим театром війни.

При цьому моделювання може здійснюватися для будь-якого ТВД і користувачеві не потрібно додаткових знань стосовно програмування.

У якості картографічної основи в системі JTLS застосовуються цифрові карти, бази даних поверхні Землі і Світового океану, розроблені Національним управлінням геопросторової розвідки (National Geospatial-Intelligence Agency) МО США. Перед використанням вони зазнають необхідній обробці у відповідному програмному модулі - «Службі відтворення фізичних особливостей місцевості TGS» (The Terrain Generation Service), що є елементом «Програми графічної бази даних GDP» (Graphical Database Program [2,3].

Висновки

В наведених системах використовуються уніфіковані цифрові карти місцевості, які проходять додаткову попередню обробку відповідними програмними модулями, що інтегровані в геоінформаційну систему. Геоінформаційна система дозволяє поєднати зображення території (електронне відображення карт, схем, космо-, аерозображень земної поверхні) з інформацією табличного типу (різноманітні типи даних) у вигляді моделі. З огляду на розвиток використання геоінформаційних технологій для рішення завдань забезпечення військ (сил) інформацією про місцевість у вигляді цифрових, електронних карт доцільною буде адаптація існуючих імітаційних систем моделювання бойових дій, за рахунок розроблення додаткових програмних модулів «під користувача».

Література

1. Резяпов Н. Имитационная система моделирования боевых действий JWARS ВС США//Н. Резяпов, С .Чеснаков, М. Инюхин/ Зарубежное военное обозрение № 11, 2008. С. 27-32.

2. Медин А. Имитационная система JTLC // А. Медин/ Зарубежное военное обозрение № 02, 2011. С. 31-32.

Анотація

У статті розглянуті діючи системи імітаційного моделювання бойових дій. Міститься опис: загальних принципів побудови, структури системи, аналізу істотних властивостей цих систем на предмет відповідності щодо поставленої задачі, а також результати моделювання для визначених тактичних задач,основні питання організації управлінняя нею в процесі функціонування. Визначений мінімально необхідний склад системи моделювання бойових дій. Ключові слова: системи моделювання бойових дій, імітаційне моделювання, системи імітаційного моделювання бойових дій.