УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОГНЕВЫХ СРЕДСТВ ЧАСТИ ПВО, ВЫДЕЛЯЕМЫХ ДЛЯ БОРЬБЫ С БАЛЛИСТИЧЕСКИМИ ЦЕЛЯМИ

Устройство определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с баллистическими целями, относится к классу регулирующих и управляющих систем общего назначения и может быть использовано в автоматизированных системах управления группировками ПВО при отражении ударов баллистических ракет (БР).
Известна система [1], в состав которой входит база знаний, машина логического вывода, рабочая память, блок объяснения, пользовательский интерфейс, блок приобретения знаний, причем выходы базы знаний и рабочей памяти соединены с первым и вторым входами машины логического вывода, третий вход машины логического вывода соединен со вторым выходом блока приобретения знаний, первый и второй выходы машины логического вывода соединены с входами базы знаний и рабочей памяти, третий выход машины логического вывода соединен с первым входом блока объяснения, выход блока объяснения и первый выход блока приобретения знаний соединены с первым и вторым входами пользовательского интерфейса, первый и второй выходы пользовательского интерфейса соединены со вторым входом блока объяснения и входом блока приобретения знаний, третий вход и третий выход пользовательского интерфейса соединены с внешним по отношению к системе пользователем (являются входом и выходом системы).
Недостатком известной системы является низкая эффективность управления группировками ПВО с вышестоящего командного пункта (ВКП) при отражении ударов БР, обусловленная невозможностью автоматизированного решения на ВКП задачи определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с баллистическими целями.
В [2, 3, 4, 5] отмечены возможные пути повышения эффективности управления.
В [2] достигается повышение эффективности управления огнем зенитных ракетных подразделений, в частности решается задача целераспределения и целеуказания в ходе отражения ударов баллистических и аэродинамических целей. Однако известная система [2] не может быть использована при управлении группировками ПВО с ВКП в ходе отражения ударов БР. Это объясняется тем, что непосредственное управление огнем зенитных ракетных подразделений осуществляется с КП этих подразделений.
В [3] достигается повышение эффективности управления группировками ПВО с ВКП. Однако известное устройство [3] не может быть использовано при управлении группировками ПВО в ходе отражения удара БР. Это объясняется тем, что в [3] не учитываются особенности БЦ, не учитываются возможности средств группировок ПВО по их обстрелу. Это приводит к тому, что известное устройство [3] не позволяет автоматизировано решать на ВКП задачу определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с баллистическими целями.
В [4, 5] достигается повышение эффективности управления частями ПВО при отражении удара БР. Известное устройство [4] позволяет учитывать параметры траектории БЦ при их распределении группировками ПВО с ВКП. Известное устройство [5] обеспечивает возможность автоматизированного решения задачи определения ракетоопасных секторов для частей ПВО в интересах сокращения времени поиска БЦ собственными информационными средствами этих частей. Однако известные устройства [4, 5] не учитывают возможность выделения отдельных огневых средств для борьбы с БЦ в интересах повышения эффективности отражения ударов БР и, соответственно, не позволяют автоматизировано решать задачу определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с баллистическими целями.
Задачей полезной модели является устранение недостатков известной системы [1], а именно повышение эффективности управления группировками ПВО с ВКП при отражении ударов БР.
Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, является автоматизация при определении огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с баллистическими целями, операций анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны, определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны, расчета количества стрельб ЗРК по БЦ, формирования результирующего множества огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что устройство определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с баллистическими целями, содержащее базу знаний, машину логического вывода, рабочую память, блок объяснения, пользовательский интерфейс, блок приобретения знаний, таким образом, что выход базы знаний и первый выход рабочей памяти соединены с первым и третьим входами машины логического вывода, четвертый вход машины логического вывода соединен со вторым выходом блока приобретения знаний, первый и второй выходы машины логического вывода соединены с входом базы знаний и первым входом рабочей памяти, третий выход машины логического вывода соединен с первым входом блока объяснения, выход блока объяснения и первый выход блока приобретения знаний соединены с первым и вторым входами пользовательского интерфейса, первый и второй выходы пользовательского интерфейса соединены со вторым входом блока объяснения и входом блока приобретения знаний, третий вход и третий выход пользовательского интерфейса являются входом и выходом устройства определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с баллистическими целями, согласно полезной модели, дополнительно содержит блок анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны, блок определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны, блок расчета количества стрельб огневых средств по БЦ, блок определения огневого средства части ПВО, выделяемого для борьбы с баллистическими целями, причем второй выход рабочей памяти соединен с входом блока анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны, вторым входом блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны, вторым входом блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ и вторым входом блока определения огневого средства части ПВО, выделяемого для борьбы с баллистическими целями, выход блока анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны соединен с первым входом блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны, выход которого соединен с первым входом блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ, выход блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ соединен с первым входом блока определения огневого средства части ПВО, выделяемого для борьбы с баллистическими целями, выход которого соединен со вторым входом машины логического вывода.
Дополнительное соединение третьего выхода блока приобретения знаний со вторым входом рабочей памяти, введение соединенных между собой блока анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны, вход которого соединен со вторым выходом рабочей памяти, выход соединен с первым входом блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны; блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны, первый вход которого соединен с выходом блока анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны, второй вход соединен со вторым выходом рабочей памяти, выход соединен с первым входом блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ; блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ, первый вход которого соединен с выходом блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны, второй вход соединен со вторым выходом рабочей памяти, выход соединен с первым входом блока определения огневого средства части ПВО, выделяемого для борьбы с баллистическими целями; блока определения огневого средства части ПВО, выделяемого для борьбы с баллистическими целями, первый вход которого соединен с выходом блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ, второй вход соединен со вторым выходом рабочей памяти, выход соединен со вторым входом машины логического вывода, позволяет автоматизировать при определении огневого средства части ПВО, выделяемого для борьбы с баллистическими целями, операции анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны, определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны, расчета количества стрельб огневых средств по БЦ. Это в свою очередь позволяет решить поставленную задачу, а именно повысить эффективность управления группировками ПВО с ВКП при отражении ударов БР.
Графические материалы, поясняющие суть полезной модели, представлены на фиг. 1.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с баллистическими целями.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1 - база знаний;
2 - машина логического вывода;
3 - рабочая память;
4 - блок объяснения;
5 - пользовательский интерфейс;
6 - блок приобретения знаний;
7 - блок анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны;
8 - блок определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны;
9 - блок расчета количества стрельб огневых средств по БЦ;
10 - блок определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ.
База знаний 1 предназначена для хранения правил определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ. Вход 1.1 базы знаний 1 соединен с выходом 2.5 машины логического вывода 2, а выход 1.2 базы знаний 1 соединен с входом 2.1 машины логического вывода 2.
Машина логического вывода 2 предназначена для выполнения логических и арифметических действий с данными, хранящимися в рабочей памяти 3, в соответствии с правилами, хранящимися в базе знаний 1. Входы 2.1 и 2.3 машины логического вывода 2 соединены с выходом 1.2 базы знаний 1 и выходом 3.3 рабочей памяти 3. Вход 2.2 машины логического вывода соединен с выходом 10.2 определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ 10. Вход 2.4 машины логического вывода соединен с выходом 6.3 блока приобретения знаний 6. Выход 2.5 машины логического вывода 2 соединен с входом 1.1 базы знаний 1, выход 2.6 соединен с входом 3.1 рабочей памяти 3, а выход 2.7 соединен с входом 4.1 блока объяснения 4.
Рабочая память 3 предназначена для хранения данных о географических координатах точек стояния огневых средств, объектов обороны, возможных точек старта БР, типах БР на стартовых позициях, ожидаемой продолжительности удара БР, летно-технических характеристиках БР по типам, возможностях огневых средств по обстрелу БР различных типов, числовых констант, требуемых для расчета параметров траекторий БР, кодов алгоритма анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны, алгоритма определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны, алгоритма расчета количества стрельб огневых средств по БЦ. Вход 3.1 рабочей памяти 3 соединен с выходом 2.6 машины логического вывода 2. Вход 3.2 рабочей памяти 3 соединен с выходом 6.4 блока приобретения знаний 6. Выход 3.3 рабочей памяти 3 соединен с входом 2.3 машины логического вывода 2. Выход 3.4 рабочей памяти 3 соединен с входом 7.1 блока анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны 7, входом 8.2 блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны 8, входом 9.2 блока расчета количества стрельб ЗРК по БЦ 9, входом 10.2 блока определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ 10.
Блок объяснения 4 предназначен для запоминания и передачи транзитом информации об огневых средствах, выделяемых для борьбы с БЦ. Вход 4.1 блока объяснения 4 соединен с выходом 2.7 машины логического вывода 2. Вход 4.2 блока объяснения 4 соединен с выходом 5.4 пользовательского интерфейса 5. Выход 4.3 блока объяснения 4 соединен с входом 5.1 пользовательского интерфейса 5.
Пользовательский интерфейс 5 предназначен для общения с пользователем посредством использования стандартного набора технических и программных средств (дисплея, клавиатуры и т.п.). Вход 5.1 пользовательского интерфейса 5 соединен с выходом 4.3 блока объяснения 4. Вход 5.2 пользовательского интерфейса соединен с выходом 6.2 блока приобретения знаний 6. Вход 5.3 пользовательского интерфейса 5 является первым входом устройства определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ, и соединен с пользователем системы. Выход 5.4 пользовательского интерфейса 5 соединен с входом 4.2 блока объяснения 4. Выход 5.5 пользовательского интерфейса соединен с входом 6.1 блока приобретения знаний 6. Выход 5.6 пользовательского интерфейса 5 является выходом устройства определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ, и соединен с пользователем системы.
Блок приобретения знаний 6 предназначен для организации диалоговой процедуры, целью которой является утверждение или корректировка управляющей информации для КП группировок ПВО об огневых средствах, выделяемых для борьбы с БЦ. Вход 6.1 блока приобретения знаний 6 соединен с выходом 5.5 пользовательского интерфейса 5. Выход 6.2 блока приобретения знаний 6 соединен с входом 5.2 пользовательского интерфейса 5. Выход 6.3 блока приобретения знаний 6 соединен с входом 2.4 машины логического вывода 2. Выход 6.4 блока приобретения знаний 6 соединен с входом 3.2 рабочей памяти 3.
Блок анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны 7 предназначен для формирования множества граничных точек старта БР, определения рубежей досягаемости БР и формирования множества азимутов стрельбы БР по объектам обороны. Вход 7.1 блока анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны 7 соединен с выходом 3.4 рабочей памяти 3. Выход 7.2 блока анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны 7 соединен с входом 8.1 блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны 8.
Блок определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны 8 обеспечивает расчет параметров возможных траекторий полета БЦ путем выполнения следующих операций: расчет угловых расстояний между точками старта БР и объектами обороны, определение требуемых углов бросания БР, определение параметров эллипса, аппроксимирующего траекторию БР, определение ожидаемого высотного профиля полета БР, формирование массива значений времени полета БР, формирование общего массива параметров траекторий БР. Вход 8.1 блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны 8 соединен с выходом 7.2 блока анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны 7. Вход 8.2 блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны 8 соединен с выходом 3.4 рабочей памяти 3. Выход 8.3 соединен с входом 9.1 блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ 9.
Блок расчета количества стрельб огневых средств по БЦ 9 обеспечивает циклическое (по всем огневым средствам и всем БЦ в ударе) выполнение следующих операций: определение координат точек пересечения курсом БЦ дальней и ближней границ зоны поражения огневого средства, расчет времени пребывания БЦ в зоне пуска огневого средства, расчет количества стрельб огневого средства по БЦ. Вход 9.1 блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ 9 соединен с выходом 8.3 блока определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны 8. Вход 9.2 блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ 9 соединен с выходом 3.4 рабочей памяти 3. Выход 9.3 блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ 9 соединен с входом 10.1 блока определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ 10.
Блок определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ, 10 осуществляет обобщение результатов работы блоков анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны 7, определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны 8, расчета количества стрельб огневых средств по БЦ 9 и обеспечивает выделение в соответствии с определенными правилами огневых средств для борьбы с БЦ. Вход 10.1 блока определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ, 10 соединен с выходом 9.3 блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ 9. Вход 10.2 блока определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ, 10 соединен с выходом 3.4 рабочей памяти 3. Выход 10.3 блока определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ, 10 соединен с входом 2.2 машины логического вывода 2.
Блоки 1-10 выполнены в виде программно-технических модулей на плате расширения ПЭВМ с архитектурой типа х86, установленной на соответствующих КП.
Работа устройства определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ, состоит в следующем.
На предварительном этапе работы устройства в рабочую память 3 загружаются числовые константы, требуемые для расчета параметров траекторий БР, коды алгоритма анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны, алгоритма определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны, алгоритма расчета количества стрельб ЗРК по БЦ, данные о типах БР на стартовых позициях, ожидаемой продолжительности удара БР, летно-технических характеристиках БР по типам, возможностях ЗРК по обстрелу БР различных типов, а также о географических координатах точек стояния огневых средств, объектов обороны, возможных точек старта БР.
В базу знаний 1 закладывается система решающих правил определения огневых средств для борьбы с БЦ.
После завершения предварительного этапа пользователь по входу 5.3 пользовательского интерфейса 5 вводит в устройство информационные признаки, указывающие на конкретные исходные данные из числа хранящихся в рабочей памяти, для которых необходимо решить задачу определения огневых средств для борьбы с БЦ. Эти информационные признаки через выход 5.5 поступают далее на вход 6.1 блока приобретения знаний 6, а через него транзитом на вход 3.2 рабочей памяти 3. В соответствии с информационными признаками необходимые исходные данные с выхода 3.4 рабочей памяти поступают на вход 7.1 блока анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны, вход 8.2 блока определения параметров возможных траекторий полета БР к объектам обороны и вход 9.2 блока расчета количества стрельб огневых средств по БР. Кроме того, по тем же линиям из рабочей памяти в блок анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны 7, блок определения параметров возможных траекторий полета БР к объектам обороны 8, блок расчета количества стрельб огневых средств по БР 9 загружаются коды соответствующих алгоритмов.
В блоке 7 анализа возможностей противника по нанесению удара БР по объектам обороны в соответствии с загруженным алгоритмом на основе данных о координатах возможных точек старта БР и точек стояния огневых средств, а также числовых констант формируется множество граничных точек старта БР, определяются рубежи досягаемости БР и на их основе формируется множество азимутов стрельбы БР по объектам обороны. Полученное множество азимутов стрельбы БР по объектам обороны в совокупности с множеством дальностей полета БР поступают на вход 8.1 блока определения параметров возможных траекторий полета БР к объектам обороны.
В блоке 8 определения параметров возможных траекторий полета БЦ к объектам обороны в соответствии с загруженным алгоритмом исходя из результатов расчетов, полученных в блоке 7, а также данных о летно-технических характеристиках БР, координатах возможных точек старта БР и точек стояния огневых средств последовательно формируются следующие массивы: массив угловых расстояний между точками старта и объектами обороны, массив требуемых углов бросания БР, массив параметров траекторий полета БР (эксцентриситет и фокальный параметр эллипса, аппроксимирующего траекторию БР), массив ожидаемого высотного профиля полета БР (с промежуточным пересчетом географических координат БР в прямоугольные), массив значений времени полета БР. Указанные расчеты производятся для всех направлений полета БР, соответствующих элементам исходного множества азимутов стрельбы. После этого формируется итоговый массив параметров траекторий полета БР (времена полета БР, прямоугольные координаты траектории полета БР, составляющие скорости БР), который в совокупности с результатами расчета блока 7 поступает на вход 9.1 блока расчета количества стрельб огневых средств по БЦ.
В блоке 9 расчета количества стрельб огневых средств по БЦ исходя из результатов расчетов, полученных в блоках 7 и 8, а также данных о летно-технических характеристиках БР, координатах точек стояния огневых средств, тактико-технических характеристиках огневых средств, в соответствии с загруженным алгоритмом циклически (по всем огневым средствам и всем БЦ в ударе) определяются координаты точек пересечения курсом БЦ дальней и ближней границ зоны поражения огневого средства, а также рассчитываются времена пребывания БЦ в зоне пуска огневого средства, на основе которых формируется массив количества стрельб огневых средств по БЦ. Полученный массив поступает на вход 10.1 блока определения огневых средств для борьбы с БЦ.
В блоке 10 определения огневых средств для борьбы с БЦ результаты расчетов, полученные в блоке 9, транзитом поступают на вход 2.2 машины логического вывода 2, которая в соответствии с этими данными на основе системы решающих правил, хранящейся в базе знаний 1, обеспечивает загрузку в рабочую память 3 по входу 3.1 кодов рациональных процедур определения огневых средств для борьбы с БЦ из числа хранящихся вариантов. Данные коды процедур через вход 10.2 поступают из рабочей памяти 3 в блок определения огневых средств для борьбы с БЦ 10.
В блоке 10 в соответствии с загруженным кодом процедур на основе результатов работы блока 9 формируются итоговые данные по огневому средству, определенному для борьбы с БЦ.
Указанные данные поступают на вход 2.2 машины логического вывода 2, через которую следуют транзитом на вход 4.1 блока объяснения. С выхода блока объяснения данные об огневом средстве, определенном для борьбы с БЦ, поступают на вход 5.1 пользовательского интерфейса 5. Утверждение или корректировка этих данных осуществляется с помощью диалоговой процедуры, реализуемой блоком приобретения знаний 6 на основе обмена информацией по линиям 5.5-6.1 и 6.2-5.2. С выхода 5.6 блока 5 информация об огневом средстве, определенном для борьбы с БЦ, поступает на выход устройства определения огневых средств части ПВО, выделяемых для борьбы с БЦ.
Полезная модель разработана на уровне математической модели и программы для ЭВМ. Результаты испытаний модели показали повышение эффективности управления частями ПВО с ВКП на 10-12%.
Источники, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения:
1. Джаратано Д., Райли Г. Экспертные системы. Принципы разработки и программирования. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2007, рис. 1.6., с. 70.
2. RU 80030, МПК: G05B 17/00, 2009.
3. RU 106401, МПК: G05B 17/00, 2011.
4. RU 119477, МПК: G05B 17/00, 2012.
5. RU 119478, МПК: G05B 17/00, 2012.