Способ имитационного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей

Способ имитационного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей

Реферат

Изобретение относится к моделям и математическому статистическому моделированию.

Изобретение предназначено для отработки средств радиоэлектронного вооружения надводного корабля (РЭВ НК) путем проведения испытаний методом электронных стрельб, пусков и полетов и позволяет оценить работоспособность средства с использованием информационных потоков, соответствующих информационным потокам, с которыми взаимодействует средство РЭВ НК при проведении реальных испытаний.

Техническим результатом и задачей заявленного способа является создание системы полунатурного имитационного моделирования испытаний средств РЭВ НК, позволяющей на этапе их проектирования провести исследование функционирования этих средств путем имитации их функционирования в моделируемых условиях внешней среды.

Из уровня техники известно моделирование боевой работы с целью создания условий, максимально приближенных к условиям на реальном командном пункте радиолокационной станции КВ (RU 2007146572 A, опубл. 27.06.2009) с помощью системы, включающей центральный сервер, устройство коммутации, «Универсальную систему обучения и контроля» (УСОК), рабочее место преподавателя, рабочее место обучаемого (количество рабочих мест зависит от специфики средства вооружения, для эксплуатации которого проводится моделирование и обучение).

Известный способ позволяет осуществлять моделирование боевой работы с целью создания условий, максимально приближенных к условиям на реальном командном пункте радиолокационной станции космических войск.

Техническим результатом и задачей заявленного способа является создание системы полунатурного имитационного моделирования испытаний средств РЭВ НК, позволяющей на этапе их проектирования провести исследование функционирования этих средств путем имитации их функционирования в моделируемых условиях внешней среды.

Таким образом, изобретение направлено на создание системы полунатурного имитационного моделирования испытаний средств РЭВ НК, позволяющей оценить работоспособность средства с использованием информационных потоков, соответствующих информационным потокам, с которыми взаимодействует средство РЭВ НК при проведении реальных испытаний.

Технический результат достигается тем, что способ имитационного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей характеризуется тем, что используют различные сценарии внешней обстановки, формирующейся вокруг корабля, моделируют функционирование элементов и средств системы радиоэлектронного вооружения надводного корабля, условия функционирования которых имитируются с помощью модели окружающей корабль внешней обстановки, включающей моделирование объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы СУ НК в различных условиях его функционирования, при этом результаты функционирования исполнительных средств - устройств и систем с номерами K=1, …, М описываются в виде вектора состояния этих средств S(t)=(S₁(t), …, S_M(t)), где S_kj(t)=f_kj (t, B, A, F, W, П_kj, У_k), где П_kj - потенциал воздействия k-го исполнительного средства на j-й объект внешней обстановки, У_k - накопленный к моменту времени t ущерб для k-го исполнительного средства в результате воздействия на него со стороны условий и объектов внешней обстановки.

Изобретение поясняется примером.

Создают компьютерный программно-аппаратный комплекс с программным обеспечением, моделирующим функционирование средств получения информации о внешней среде, средств связи с удаленными системами, исполнительных средств боевых контуров НК, которые взаимодействуют с испытуемыми средствами РЭВ НК.

С целью проведения исследований работоспособности средств РЭВ НК создают программное обеспечение, имитирующее внешнюю воздушную, наземную, надводную и подводную обстановку, складывающуюся вокруг НК с функционирующим на нем средством РЭВ, которую моделируют построением трасс (заданием координат) объектов, принимающих участие в формировании условий функционирования реальной системы управления корабля, а также программной имитацией погодных условий, радиочастотных полей, гидроакустических полей, имеющихся при проведении реальных испытаний НК и его СУ. При этом для N воздушных, надводных и подводных объектов номеров J=1, …, N с помощью построенных математических моделей задаются векторы, определяющие их положение в пространстве в каждый момент времени t: Q(t)=(q₁(t), …, q_N(t)). Для описания гидрометеорологических характеристик окружающей среды при проведении испытаний НК вводятся векторы параметров этой среды, таких как состояние морской поверхности B(t), выражающееся, например, в балльности волнения, состояние воздушной среды A(t), включающее скорость ветра, температуру, облачность, наличие тумана, гидрометеоров и др., состояние водной среды G(t), включающее уровень солености, градиент температуры и пр. Для учета влияния радиочастотных полей, возникающих во время проведения испытаний и оказывающих на испытания влияние, вводится вектор R(t)=R (Q, B, A, G, F, W, D), где F - частотные характеристики полей радиолокационных, гидроакустичеких, систем связи, помеховых радио- и гидроакустических, W - мощностные характеристики этих полей, D - деформации корпуса НК, влияющие на работоспосоность его исполнительных устройств и систем. Для учета влияния факторов Q и R на точность получаемой информации строятся модели зависимости характеристик обнаружения воздушных, надводных и подводных целей и точности определения радиолокационными и гидроакустическими системами положения этих целей при ведении их наблюдения: σ(t)=σ(Q(t), R(t)). При этом измеренное положение этих объектов, на основании которых производится выработка и принятие решений о взаимодействии с объектами внешней обстановки либо воздействии на них, определяется с помощью формулы Q'(t)=Q(t)+σ(t). На следующем этапе массив данных о внешней обстановке Q'(t) поступает в модель исследуемого средства РЭВ НК, где в процессе имитации функционирования этого средства вырабатываются данные, которые должны поступать в модели средств - потребителей этих данных. В конечном итоге модели средств РЭВ НК вырабатывают соответствующие данные для моделей функционирования исполнительных механизмов, в которых решается модельная задача воздействия их на объекты внешней обстановки с учетом ошибок, возникающих при этом воздействии, и затем моделируются сами воздействия средств на эти объекты.

Все средства РЭВ НК моделируются соответствующими поведенческими функциями, влияющими своим воздействием на объекты воздушной, надводной и подводной составляющих внешней обстановки, то есть на изменение внешней обстановки, осуществляя таким образом моделирование реальной обратной связи во всем процессе функционирования комплекса «Внешняя среда - Система РЭВ НК», включающая исследуемое средство «РЭВ НК - Исполнительные средства РЭВ НК» при проведении виртуальных испытаний средства в составе системы РЭВ НК в моделируемых внешних условиях. При этом результаты функционирования исполнительных средств (устройств и систем) с номерами K=1, …, М описываются в виде вектора состояния этих средств S(t)=(S₁(t), …, S_M(t)), где S_kj(t)=f_kj (t, B, A, F, W, П_kj, У_k), где П_kj - потенциал воздействия k-го исполнительного средства на j-й объект внешней обстановки, У_k - накопленный к моменту времени t ущерб для k-го исполнительного средства в результате воздействия на него со стороны условий и объектов внешней обстановки.

На чертеже представлена принципиальная схема сопряжения объектов испытаний системы управления надводного корабля (СУ НК) для реализации предлагаемого способа имитационного моделирования испытаний радиоэлектронного вооружения надводных кораблей.

В соответствии со схемой команды управления от модели имитируемой системы РЭВ НК (уровень 1) поступают в компьютерный комплекс уровня 2, имитирующий работу исполнительных устройств, механизмов, систем, которые в результате функционирования воздействуют на объекты и состояние виртуальной внешней среды уровня 3, которая включает необходимую имитацию функционирования летательных аппаратов, космических объектов, кораблей различной государственной принадлежности, их положения и состояния и т.д., имитацию радиочастотных, гидроакустических полей, окружающего рельефа. В обратном направлении с уровня 3 внешней виртуальной среды - внешней обстановки на уровень 2 в модели систем получения и приема-передачи информации поступают в математически модельной форме имитированные на уровне 3 сигналы гидроакустических и радиочастотных локационных, помеховых полей, полей каналов связи для функционирования моделей гидро- и радиолокационного оборудования, оборудования связи, а также имитированные показатели гидрометеорологической среды, влияющие на функционирование исполнительных устройств, механизмов и систем. После обработки на уровне 2 в моделях систем получения и передачи информации и исполнительных устройств поступившей с уровня 3 информации выработанная информация от моделей систем уровня 2 передается на уровень 1, где воспринимаются имитированные данные о состоянии внешней обстановки вокруг НК, а также о текущем состоянии исполнительных систем НК. Полученная на уровне 1 с уровня 2 информация проходит обработку путем имитирования функционирования программно-аппаратной среды РЭВ НК, работы операторов, и после выработки информации, необходимой для работы программно-аппаратной среды уровня 2, она обрабатывается на этом уровне и поступает на уровень 3 и цикл управления продолжается.

При имитации работы средства РЭВ НК на уровне 1, исполнительных механизмов на уровне 2 и процессов и объектов, представленных во внешней среде на уровне 3, применяются программно-аппаратные механизмы имитации ошибок и связи их в группы ошибок, называемых полными группами ошибок (разброс параметров, допуска, систематические и случайные ошибки реальных аппаратных, приборных измерений) систем приема-передачи, получения информации, а также отработки команд исполнительными устройствами, механизмами и системами. Все операции принципиально отличаются от известных подходов тем, что включают в себя полные группы ошибок (разброс параметров, допуска и др.), которые возникают при получении реальной системой информации об объектах внешней среды.

Использование предлагаемой программно-аппаратной системы позволяет проводить массовые машинные испытания и определение оптимальных параметров исследуемых средств РЭВ НК как сложных технических систем с целью снижения материальных затрат на этапе проведения научных и проектных работ, а также может быть использовано практически на всех этапах жизненного цикла данного средства.

Способ имитационного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей, отличающийся тем, что используют различные сценарии внешней обстановки, формирующейся вокруг корабля, моделируют функционирование элементов и средств системы радиоэлектронного вооружения надводного корабля, условия функционирования которых имитируются с помощью модели окружающей корабль внешней обстановки, включающей моделирование объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы системы управления надводного корабля в различных условиях его функционирования, при этом результаты функционирования исполнительных средств - устройств и систем с номерами К=1, …, М описываются в виде вектора состояния этих средств S(t)=(S₁(t), …, S_M(t)), где S_kj(t)=f_kj (t, B, A, F, W, П_kj, У_k), где П_kj - потенциал воздействия k-го исполнительного средства на j-й объект внешней обстановки, У_k - накопленный к моменту времени t ущерб для k-го исполнительного средства в результате воздействия на него со стороны условий и объектов внешней обстановки, B - состояние морской поверхности, А - состояние воздушной среды, F - частотные характеристики радиочастотных и гидроакустических полей, W - мощностные характеристики радиочастотных и гидроакустических полей.