Способ и устройство выбора рациональной стратегии в боевых действиях группировок сторон с однородными боевыми средствами

Способ и устройство выбора рациональной стратегии в боевых действиях группировок сторон с однородными боевыми средствами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Группа изобретений относится к цифровой вычислительной технике, а именно к цифровым вычислительным системам для обработки и учета входной информации о характеристиках боевых средств (БСр), ее преобразовании, выбора необходимой стратегии, формирования критериев противоборства с выявлением результатов боевых действий (БД), оценки своих потерь и нанесенного противнику ущерба, может быть использована командным составом Вооруженных Сил в процессе его обучения и переучивания, проведения командно-штабных учений и тренировок, а также для планирования выбора рациональной стратегии уничтожения группировок БСр с оценкой результатов БД. Группа изобретений также может быть использована для оценки ситуации преследования террористических группировок.

Известны способы [1-5], которые раскрывают динамику БД и позволяют до их проведения назвать будущего победителя. Однако не известен способ ведения БД против разнородных группировок с оценкой его результативности.

Наиболее близким является изобретение [6] оценки динамики БД против стороны, состоящей из группировок, включающих однородные и разнородные БСр сторон. Способ позволяет выбрать рациональную стратегию в борьбе с разнородными группировками, определяет исход БД и выявляет факт отсутствия рациональной стратегии ведения огня с однородными группировками противника.

В прототипе [6] рассмотрено появление рациональных стратегий только в боевых действиях разнородных группировок, у которых µ_iλ_i≠µ_jλ_j (см. формулу 2) и отсутствие их у однородных группировок (см. формулу 1). В предлагаемой группе изобретений специально рассмотрена ситуация боевых действий однородных группировок, и для них согласно таблицам 1-4 отыскиваются рациональные стратегии, которых не предполагает прототип [6].

Недостатком способа служит невозможность определения рациональной стратегии и исхода БД при уничтожении однородных группировок для разных условий при наличии, отсутствии и частичном уровне разведки о координатах БСр группировок сторон.

Имеются также и патенты [7-10], направленные на создание аппаратуры приема и реализации целеуказания, которые не устраняют выявленные недостатки и не решают сформулированную авторами задачу.

С учетом этих и других проблем, существует потребность в разработке автоматизированного способа и устройства для его реализации, которые позволили бы устранить отмеченные недостатки.

Техническим результатом, достигаемым заявленной группой изобретений, является повышение точности обработки информации для выбора рациональной стратегии при неполноте разведывательной информации о координатах боевых средств группировок сторон.

Предложен автоматизированный способ выбора рациональной стратегии в боевых действиях группировок сторон с однородными боевыми средствами, заключающийся в том, что коммутируют информацию о данных своих боевых средств и средств каждой группировки противника, записывают ее в блоки памяти, определяют однородность боевых средств группировок, фиксируют уровни неполноты информации о координатах боевых средств группировок сторон, в зависимости от исходных данных формируют рекомендации по выбору рациональной стратегии, вызывают необходимую информацию из исходных блоков памяти для нахождения остатков своих боевых средств и противника, которую записывают в четвертый блок памяти, посредством команды от блока управления в блоке визуализации высвечивается информация о рациональной стратегии, о победителе в боевых действиях и остатках своих боевых средств и противника.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно математическое описание двусторонних БД с помощью дифференциальных уравнений Ланчестера [1-5]. При этом каждая из двух сторон А и В содержит по одной группировке боевых средств.

Представляет интерес рассмотрение двусторонних БД с разнородными группировками [6], когда сторона А имеет одну группировку, а противостоящая ей сторона В включает несколько группировок.

Для выявления закономерностей ведения БД достаточно рассмотреть две группировки B₁ и В₂ противника. Показателями БСр стороны А до начала БД будут:

М - количество боевых средств до начала БД;

µ₁ - интенсивность огня БСр по группировке В₁, пропорциональная вероятности поражения цели одним выстрелом p₁ и скорострельности БСр f₁, т.е. µ₁=p₁·f₁;

µ₂ - интенсивность огня БСр по группировке В₂, пропорциональная вероятности поражения цели одним выстрелом р₂ и скорострельности БСр f₂, т.е. µ₂=p₂·f₂.

В процессе БД (t>0) по стороне А убывающая величина М в момент времени t обозначается m(t).

Группировки B₁ и В₂ стороны В имеют аналогичные показатели: N₁, λ₁, n₁(t) и N₂, λ₂, n₂(t).

При одновременном начале БД группировки А с группировками B₁ и В₂ изобретение [6] дает ответ о выборе рациональной стратегии и исходе БД. Приведено также доказательство критерия (максимального значения произведения)

первоначального уничтожения i-й разнородной группировки противника. Под разнородными группировками понимаются те, у которых эти произведения не равны

Естественно, однородными группировками будут те, которым соответствует равенство произведений

В прототипе [6] одновременно доказано, что выбор рациональной стратегии для разнородных группировок повышает уровень боевой эффективности БД, для однородных - нет.

Под высоким уровнем эффективности будем понимать победу стороны А (уничтожение всех БСр противника) с максимально возможным сохранением остатков своих БСр.

В случае крайней необходимости (при превосходстве неприятеля) требуемому уровню эффективности может соответствовать нанесенный противнику максимальный ущерб (минимальный уровень остатков его БСр) даже при поражении стороны А.

В зависимости от условий и исходных данных при частичной информации о БСр сторон возникают следующие проблемные вопросы:

1) при каких условиях действует или не действует критерий к порядку уничтожения однородных группировок в случае неполноты информации о координатах БСр сторон?

2) как выбрать рациональную стратегию стороне А при заданных начальных исходных условиях о неполноте информации сторон и наличии однородных группировок?

3) какой ценой достается победа, т.е. сколько осталось БСр у победившей стороны?

4) в случае поражения стороны А, какая стратегия приводит к нанесению максимального ущерба противнику, и каков он?

В существующей литературе [1-10], при ведении БД между двумя сторонами, ответов на поставленные вопросы при неполноте информации о координатах однородных БСр сторон нет.

Выбор рационального ведения БД для рассматриваемых условий равносилен обоснованию стратегии. Рассмотрим следующие стратегии поочередного уничтожения группировок противника:

- стратегия S{A; В₁∩В₂} или S₀, при которой сторона А ведет одновременно БД с группировкой B₁ силами r₁·М и с группировкой В₂ силами (1-r₁)·М (значение r₁ выбирается из условия одновременного окончания БД), например, при наличии разведки у сторон

r₁=(1+µ₁N₂/µ₂N₁)^-1;

- стратегия S{A; В₁, В₂} или S₁₂, при которой сторона А ведет БД поочередно: вначале с группировкой В₁, а затем оставшимися БСр - с группировкой В₂.

- стратегия S{A; В₂, B₁} или S₂₁, при которой сторона А ведет БД с группировкой В₂, а затем оставшимися БСр - с группировкой В₁.

Для краткости рациональную (лучшую) стратегию будем обозначать S⁺, которая ведет к максимальному остатку своих БСр при победе над противником. Противоположная рациональной - худшая стратегия S^-, приводящая к уничтожению всех БСр стороны А с максимальным остатком БСр у стороны В.

Введем условные обозначения стратегии БД стороны А при неполноте информации о координатах БСр сторон.

Согласно фиг. 1 исходными данными группировок являются для стороны А: М, µ₁, µ₂, R_A(-+,-+), для стороны В₁: N₁, λ₁, R_B1(-+), для стороны В₂: N₂, λ₂, R_B2(-+), где R_A(-+,-+) - метка группировки А с информацией о координатах БСр соответственно сторон B₁ и В₂; R_B1(-+) - метка группировки B₁ с информацией о координатах БСр стороны A; R_B2(-+) - метка группировки В₂ с информацией о координатах БСр стороны А. Для упомянутых меток в скобках указаны значения: «-» - отсутствие данной информации, «+» - наличие.

S_ij(++,++) - соответствует стратегии S_ij при полной информации стороны А о координатах БСр группировок В₁, В₂ (++) и полной информации (++) группировок В₁, В₂ о координатах БСр стороны А - такой сценарий рассматривался в патенте [6];

S_ij(+-,++) - соответствует стратегии S_ij при наличии (отсутствии) информации (+-) стороны А о координатах БСр группировок B₁ (В₂), - полной информации (++) группировок В₁, В₂ о координатах БСр стороны А;

S_ij(-+,++) - соответствует стратегии S_ij при отсутствии (наличии) информации (-+) стороны А о координатах БСр группировок B₁(B₂), - полной информации (++) группировок В₁, В₂ о координатах БСр стороны А;

S_ij(--,++) - соответствует стратегии S_ij при полном отсутствии информации стороны А о координатах БСр группировок В₁, В₂ (--) и полной информации (++) группировок В₁, В₂ о координатах БСр противоположной стороны.

В дальнейшем, каждому сценарию неполноты информации стороны А о координатах БСр группировок В₁, В₂ соответствует 4 сценария неполноты информации группировок В₁, В₂ о координатах БСр стороны А. Чтобы не приводить перебор всех 16 сценариев неполноты информации сторон о координатах БСр друг друга, в качестве примера представим последние 4 варианта:

S_ij(--,++) - соответствует стратегии S_ij при отсутствии информации (--) стороны А о координатах БСр группировок В₁, В₂ и полной информации (++) группировок В₁, В₂ о координатах БСр стороны А;

S_ij(--,+-) - соответствует стратегии S_ij при отсутствии информации (--) стороны А о координатах БСр группировок B₁ (В₂) и наличию (отсутствию) информации (+-) группировок В₁, В₂ о координатах БСр стороны А;

S_ij(--,-+) - соответствует стратегии S_ij при отсутствии информации (--) стороны А о координатах БСр группировок В₁, В₂, - отсутствию (наличию) информации (-+) группировок В₁, (В₂) о координатах БСр стороны А;

S_ij(--,--) - соответствует стратегии S_ij при отсутствии информации стороны А о координатах БСр группировок В₁, В₂ (--) и отсутствию информации (--) группировок В₁, В₂ о координатах БСр стороны А.

В нашем случае, например, исходные дифференциальные уравнения для первого этапа БД при стратегии S₂₁(-+,+-) запишутся в виде [1-5]

В предположении уничтожения на 1-м этапе группировки В₂ и остатка БСр у стороны А m₁[t_1∞]=М₁ для 2-го этапа уравнения будут выглядеть следующим образом [1-5]

Решение уравнений (4), (5) с исходными данными: М=33; µ₁=0.2; µ₂=0.1; N₁=19; λ₁=0.1; N₂=10; λ₂=0.2 с помощью программного средства Mathematica [11] для приведенного примера (4), (5) и для всех сценариев неполноты информации о координатах БСр сторон позволяет заполнить строки таблиц 1-4.

В нашем случае для 1-го этапа БД согласно уравнениям (4) график изменения кривых m[t], N₁, n₂[t] показан на фиг. 2. После 1-го этапа количество остатков: m₁[t_∝]=23, N₁[t_∝]=19, n₂[t_∝]=0.

Для 2-го этапа БД согласно уравнениям (5) на фиг. 3 представлен график изменения кривых m[t], n₁[t], N₂=0. После 2-го этапа m₁[t_∝]=13, n₁[t_∝]=n₂[t_∝]=0. БД закончились победой стороны А с остатком БСр m₁[t_∝]=13.

Равенство произведений интенсивностей огневого поражения БСр группировок сторон в приведенном примере:

µ₁·λ₁=µ₂·λ₂=0.02

соответствует уравнению (3), что говорит об однородности БСр противоборствующих группировок. В строках таблиц 1-4 остатки БСр стороны A m[t_∞] имеют положительные знаки, остатки БСр стороны В n[t_∞] - отрицательные.

Таблицы выбора рациональной стратегии при неполноте информации о координатах однородных БСр сторон

В таблицах 1-4 результаты оценок приведены с точностью до второго знака после запятой. Во-первых, для сравнительного анализа оценок, во-вторых, для более точного получения усредненных оценок. Естественно, что, в конечном счете, остатки БСр необходимо округлять до единиц.

Анализ таблиц 1-4 приводит к следующим выводам по оценке результатов БД стороной А при выборе ей рациональной (S⁺) или нерациональной (S^-) стратегии.

Вывод 1: При полной информации о координатах БСр у стороны А о группировках В₁, В₂, а у стороны В - частичной, средние остатки БСр после БД при использовании рациональной и нерациональной стратегии почти не отличается друг от друга и составляют (см. таблицу 1):

Вывод 2: При неполной информации у сторон и использовании рациональной стратегии стороной А ведет ее к победе, нерациональной - к поражению (см. таблицы 2-4).

Вывод 3: При неполной информации у стороны А ее рациональная стратегия заключается в первоочередном нанесении всеми БСр по той группировке, по которой имеется информация о координатах БСр (см. таблицы 2-3).

Вывод 4: При отсутствии информации у стороны А о координатах БСр группировок B₁ и В₂ ее рациональная стратегия отыскивается путем составления (моделирования) таблицы 4.

Вывод 5: При неуверенности в достоверности информации, ее неполноты или отсутствии у стороны А информации о координатах БСр группировок В₁ и В₂ выбор ей рациональной стратегии должен основываться на составлении (моделировании) одной из таблиц 1-4, соответствующей исходным данным сторон.

Итак, предлагаемый способ позволяет получить заявленный технический результат повышения точности обработки информации для выбора рациональной стратегии при неполноте разведывательной информации о координатах боевых средств группировок сторон, заключающийся:

1) при наличии у стороны А полной информации о координатах БСр стороны В в разгроме противника и сохранении в среднем {(20.64/33)*100%}=63% своих БСр при выборе рациональной стратегии и {(19.29/33)*100%}=54% - нерациональной (см. таблицу 1). Безусловно, если командование стороны А хочет повысить уровень боевой эффективности, необходимо нарастить первоначальное количество своих БСр;

2) при наличии у стороны А неполной информации о координатах БСр стороны В выбор ей нерациональной стратегии ведет к поражению, выбор рациональной - к победе (см. таблицы 2, 3). Рациональной стратегией для стороны А служит первоочередное нанесение всеми БСр удара по той группировке, по которой имеется информация о координатах БСр (см. таблицы 2, 3);

3) при неуверенности в достоверности информации, ее неполноты, отсутствии у стороны А информации о координатах БСр группировок B₁ и В₂, оказавшиеся группировки В₁, В₂ не однородными, выбор ей рациональной стратегии должен основываться на составлении (моделировании) одной из таблиц 1-4, соответствующей исходным данным сторон.

Также предложено устройство, реализующее вышеупомянутый автоматизированный способ выбора рациональной стратегии в боевых действиях группировок сторон с однородными боевыми средствами, содержащее следующие блоки: коммутатор, блок памяти исходных данных, включающий три блока памяти, причем в состав устройства введены блок управления, блок определения однородности боевых средств, блок логики, анализирующий данные о неполноте информации о координатах БСр группировок, блок определения остатков боевых средств, четвертый блок памяти и блок визуализации, блок управления при этом является задающим режим работы устройства и координирующим работу коммутатора, блоков памяти, блока определения однородности боевых средств, блока логики, блока определения остатков боевых средств и блока визуализации, а выходы коммутатора подключены к соответствующим информативным входам блоков памяти, соединенных своими выходами с соответствующими информативными входами блока определения однородности боевых средств, блока логики, блока определения остатков боевых средств, выход блока определения однородности боевых средств через блок логики соединен со входом блока управления, а выход блока определения остатков боевых средств через четвертый блок памяти подключен ко входу блока визуализации, управляющие выходы блока управления подключены к управляющим входам всех блоков.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства для реализации автоматизированного способа выбора рациональной стратегии в боевых действиях группировок сторон с однородными боевыми средствами, где:

1 - коммутатор,

2, 3, 4 - блоки памяти, входящие в блок памяти исходных данных,

5 - блок управления,

6 - блок определения однородности БСр,

7 - блок логики,

8 - блок определения остатков БСр,

9 - четвертый блок памяти,

10 - блок визуализации,

11 - соединение, связывающее выходы блоков памяти 2, 3, 4 со входом блока определения однородности БСр,

12 - соединение, связывающее выходы блоков памяти 2, 3, 4 со входом блока логики,

13 - соединение, связывающее выходы блоков памяти 2, 3, 4 со входом блока определения остатков БСр.

Работа предложенного устройства по выбору рациональной стратегии происходит в 3-х режимах, выбираемых в блоке (5) управления:

- режим выдачи рекомендаций;

- режим математического моделирования;

- исследовательский режим.

Режим выдачи рекомендаций используется для обучения курсантов и командиров в БД с однородными группировками. Рекомендации основаны на обработке и анализе исходных данных противоборствующих сторон.

Согласно фиг. 1 исходные данные стороны А: М, µ₁, µ₂, R_A(-+,-+) и группировок B₁: N₁, λ₁, R_b1(-+), В₂: N₂, λ₂, R_B2(-+) поступают на входы коммутатора 1 и по команде с управляющего выхода блока 5 управления записываются в блоки 2, 3, 4 памяти, где и хранятся.

По командам с блока 5 управления на управляющие входы блоков 2-4, с их выходов по соединению 11 в блок определения однородности БСр поступают значения интенсивностей огневого поражения сторон: µ₁, µ₂, λ₁, λ₂. В блоке 6 вычисляются произведения П₁=µ₁·λ₁ и П₂=µ₂·λ₂, а затем сравниваются между собой. В случае неравенства произведений БСр сторон (2) боевые средства - неоднородны, в противном случае (3) - однородны. Эта информация об однородности (неоднородности) передается в блок 7 логики, с управляющего выхода которого она сообщается в блок 5 управления на продолжение работы.

В случае однородности БСр сторон с блока 5 поступает команда на вход блока 10 визуализации, на котором высвечивается: «Группировки однородные». По управляющему сигналу блока 5 на управляющие входы блоков 2-4 информация о координатах БСр группировок R_A(-+,-+), R_B1(-+), R_B2(-+) с их выходов поступает по соединению 12 в блок 7 логики, в котором анализируется ситуация о неполноте информации о координатах БСр группировок. С выхода блока 7 сигнал об исходной ситуации сообщается в блок 5 управления, с выхода которого команда передается на блок 10 визуализации. На последнем, например, высвечивается: «R_A(-,+); R_B1(+); R_B2(-)», что означает у стороны А информации о координатах БСр группировки B₁ - нет; группировки В₂ - есть; у группировки B₁ информация о координатах БСр стороны А имеется; у группировки В₂ - нет. С выхода блока 5 на вход блока 10 поступает команда, благодаря которой на блоке визуализации высвечивается: «Рациональная стратегия S₂₁ ⁺».

Режим математического моделирования вызван необходимостью получения ответов на вопросы:

- на чьей стороне будет победа?

- каковы остатки БСр у сторон после окончания БД?

При выборе данного режима с управляющего блока 5 на входы блоков памяти 2-4 поступает команда на выдачу необходимых исходных данных, передаваемых по соединению 13 в блок 8 определения остатков БСр 1-го этапа БД путем решения исходных дифференциальных уравнений (4) (см. фиг. 2). В этом же блоке 8 осуществляется определение остатков БСр сторон после завершения 2-го этапа при решении исходных дифференциальных уравнений (5) (см. фиг. 3). Значения остатков БСр обеих сторон передаются в четвертый блок 9 памяти. После команды с блока 5 управления на блоке 10 визуализации высвечивается информация: «Победа стороны А», «Остатки БСр стороны А: M(t_∝)=13», «Остатки БСр стороны В: N₁(t_∝)=N₂(t_∝)=0».

Режим исследования применим для получения ответов на вопросы:

- как изменятся остатки БСр при увеличении (уменьшении) исходного количества БСр сторон А и В?

- как решить задачу при неоднородных БСр сторон?

- как получить ряд решений задачи при разной неполноте информации о стороне В?

- как получить решение задачи при выборе разных стратегий?

- как построить таблицы 1-4?

Решение поставленных вопросов легко обеспечивается путем дополнительного ввода измененных исходных данных, либо принудительного задания любой стратегии S₁₂, S₀, S₂₁.

Реализация предложенного устройства на первом этапе возможна в виде аппаратно-программного комплекса на ПЭВМ военного исполнения, а на втором - в виде автономного устройства.

Использованные источники

1. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций. - М.: Сов. Радио, 1964, 391 с.

2. Абчук В.А., Матвейчук Ф.А., Томашевский Л.П. Уравнения динамики боя / Справочник по исследованию операций. - Москва: Военное изд-во министерства Обороны СССР, 1979, с. 322-325.

3. Иванов П.И. и др. Основы и применение методов прикладной математики в военном деле. - Монино: ВВА им. Ю.А. Гагарина, 1991. С. 186-224.

4. Иванилов В.Ю., Огарышев В.Ф., Павловский Ю.Н., Имитация конфликтов. - М.: ВЦ РАН, 1993, 196 с.

5. Жиров А.Ю. Военно-прикладная математика. Вероятностные основы оценки эффективности боевых и обеспечивающих действий авиации. - Монино: ВВА им. Ю.А. Гагарина, 2004. С. 80-118.

6. Черноскутов А.И. (RU) и др. Способ и устройство целераспределения по групповым объектам. Патент на группу изобретений: способ и устройство, №2419140, опубл. 20.05.2011 г., G06F 17/00, G01S 5/04, F41G 7/00, F41G 7/34.

7. Пархоменко О.Л. (RU) и др. Аппаратура приема и реализации целеуказания, патент №2236666, опубл. 20.09.2004 г., F41G 7/00.

8. Даниленко А.И. (RU) и др. Многопозиционная система определения местоположения объектов, патент №2073380, опубл. 10.02.1997 г., G01S 5/00.

9. Калач Г.В. (RU) и др. Космическая автоматизированная система контроля за подвижными объектами, патент №2284550, опубл. 27.09.2006 г., G01S 13/06.

10. Беляев Б.Г. (RU) и др. Способ обнаружения групповых объектов, патент №2157550, опубл. 10.10.2000 г., G01S 5/00.

11. Программное средство Mathematica 5.

1. Автоматизированный способ выбора рациональной стратегии в боевых действиях группировок сторон с однородными боевыми средствами, заключающийся в том, что коммутируют информацию о данных своих боевых средств и средств каждой группировки противника, записывают ее в блоки памяти, отличающийся тем, что определяют однородность боевых средств группировок, фиксируют уровни неполноты информации о координатах боевых средств группировок сторон, в зависимости от исходных данных формируют рекомендации по выбору рациональной стратегии, вызывают необходимую информацию из исходных блоков памяти для нахождения остатков своих боевых средств и противника, которую записывают в четвертый блок памяти, посредством команды от блока управления в блоке визуализации высвечивается информация о рациональной стратегии, о победителе в боевых действиях и остатках своих боевых средств и противника.

2. Устройство, реализующее способ по п. 1 формулы, содержащее коммутатор, блок памяти исходных данных, включающий три блока памяти, отличающееся тем, что в его состав введены блок управления, блок определения однородности боевых средств, блок логики, анализирующий данные о неполноте информации о координатах боевых средств группировок, блок определения остатков боевых средств, четвертый блок памяти и блок визуализации, блок управления при этом является задающим режим работы устройства и координирующим работу коммутатора, блоков памяти, блока определения однородности боевых средств, блока логики, блока определения остатков боевых средств и блока визуализации, а выходы коммутатора подключены к соответствующим информативным входам блоков памяти, соединенных своими выходами с соответствующими информативными входами блока определения однородности боевых средств, блока логики, блока определения остатков боевых средств, выход блока определения однородности боевых средств через блок логики соединен со входом блока управления, а выход блока определения остатков боевых средств через четвертый блок памяти подключен ко входу блока визуализации, управляющие выходы блока управления подключены к управляющим входам всех блоков.