Устройство выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны

Устройство выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны относится к классу регулирующих и управляющих систем общего назначения и может быть использовано для выбора оптимальных решений при модернизации существующей цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны и построения перспективных цифровых телекоммуникационных сетей военного назначения сетей.
Известна система [1], которая относится к вычислительной технике и может быть использована для моделирования, анализа и разработки функционально-ориентированных сетевых архитектур телекоммуникационных сетей на основе исследования их общих свойств и взаимодействия сетевых элементов.
Техническая задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, состоит в сокращении времени на моделирование сетей, улучшение их технических характеристик и повышение эффективности использования устройства за счет сокращения сроков на разработку и реализацию сетей.
Поставленная техническая задача решается тем, что, устройство моделирования связей сетевых элементов содержит модуль ввода данных, связанный с модулем анализа входных данных, включающим базу данных задач разработки сетей и блок структуризации данных, вход которого связан с выходом модуля ввода данных, модуль калибровки, содержащий блок управления калибровкой, блок баз данных моделей, блок баз данных параметров сетей, устройства индикации прохождения сигналов связи, блок организации взаимодействия моделей, при этом вход блока управления калибровкой связан выходом блока структуризации данных модуля анализа входных данных, а выход блока управления калибровкой соединен с входом устройств индикации прохождения сигналов, выходы устройств индикации соединены с входом блока организации взаимодействия моделей, выход которого соединен с входом блока управления калибровкой и входом каждого из устройств индикации прохождения сигналов, модуль анализа взаимодействия моделей, содержащий блок вычислений, вход которого соединен с выходом блока организации взаимодействия моделей модуля калибровки, блок базы данных сетевых стандартов и нормативно-справочной информации и блок разработчика сети, соединенные с входом блока вычислений, блок анализа результатов, вход которого связан с выходом блока вычислений, а выход соединен с входом модуля вывода данных.
Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей совокупности существенных признаков устройства, состоит в сокращении времени на моделирование сетей, повышение точности и надежности моделируемых сетей и улучшение их технических характеристик.
Недостатком известной системы [1] является невозможность ее использования для автоматизированного выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны и обеспечения информационной поддержки органов управления в условиях изменения структуры, и ограниченного состава сил и средств связи цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны.
Задачей полезной модели является устранение недостатков известной системы [1], а именно обеспечить максимальную устойчивость в условиях изменения структуры, и ограниченного состава сил и средств связи при построения цифровой радиорелейной сети связи объединения Воздушно-космической обороны.
Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, является автоматизация выбора оптимальных решений при модернизации существующей цифровой радиорелейной сети связи объединения Воздушно-космической обороны и построения перспективных цифровых телекоммуникационных сетей военного назначения, оценки устойчивости избранных вариантов построения цифровой радиорелейной сети связи объединения Воздушно-космической обороны.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что устройство выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, содержащее блок отображения и регистрации (БОР), блок исходных данных (БИД), блок управления и контроля (БУК), блок моделирования (БМ), причем управляющие входы-выходы БУК подключены к соответствующим входам-выходам БИД, БОР, БМ, дополнительно содержит блок нейро-сетевой кластеризации данных параметров цифровой радиорелейной сети связи объединения Воздушно-космической обороны (БНСКД), блок сравнения (БС), блок выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети связи объединения Воздушно-космической обороны (БВРВЦРРС), блок исходных данных включает блок формирования матриц радиовидимости радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БФМР), блок построения профилей местности радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БППМРРН), блок распределения рабочих частот радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БРРЧ).
БМ дополнительно включает блок оценки устойчивости вариантов построения цифровой радиорелейной сети связи объединения Воздушно-космической обороны (БОУВ), блок обработки результатов моделирования (БОРМ), причем управляющие входы-выходы БУК соединены с входами-выходами БС и БВРВЦРРС, выход БИД подключен к 2 входу БОР, выход 1 БМ подключен к 3 входу БОР, выход блока формирования матриц радиовидимости радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БФМР) подключен к 2 входу БНСКД, выход блока построения профилей местности радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БППМРРН) подключен к 2 входу БНСКД, выход блок распределения рабочих частот радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БРРЧ) подключен к 2 входу БНСКД, выход 3 БНСКД подключен к 2 входу БМ, выход 2 БНСКД подключен к входу 2 БОР и входу 2 БС, выход БС подключен к 3 входу БМ, выход 1 БМ подключен к 3 входу БОР, выход 2 БМ подключен к входу 2 БВРВЦРРС, выход БВРВЦРРС подключен к 2 входу БОР.
Это в свою очередь позволяет решить поставленную задачу, а именно обеспечить максимальную устойчивость при построения цифровой радиорелейной сети связи объединения Воздушно-космической обороны.
Графические материалы, поясняющие суть полезной модели, представлены на фиг. 1.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1 - блок отображения и регистрации (БОР);
2 - блок исходных данных (БИД);
3 - блок управления и контроля (БУК);
4 - блок моделирования (БМ);
5 - блок нейро-сетевой кластеризации данных вариантов построения цифровой радиорелейной сети связи объединения Воздушно-космической обороны (БНСКД);
6 - блок сравнения (БС);
7 - блок формирования матриц радиовидимости радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БФМР);
8 - блок построения профилей местности радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БППМРРН);
9 - блок распределения рабочих частот радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БРРЧ);
10 - база данных возможности вероятного противника по радиоэлектронному подавлению радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны;
11 - блок оценки устойчивости варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БОУВ);
12 - блок обработки результатов моделирования (БОРМ);
13 - блок выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети связи объединения Воздушно-космической обороны (БВРВЦРРС).
БОР (1) предназначен для отображения и регистрации результатов, полученных в ходе работы устройства и в ходе корректировки промежуточных результатов, в соответствии с введенными исходными данными. Вход-выход БОР (1) соединен с первым управляющим входом-выходом БУК (3). Второй вход соединен с выходом БИД (2), вторым выходом БНСКД (5), выходом БВРВЦРРС (13). Третий вход соединен с первым выходом БМ (4), выходом БС (6).
БИД (2) предназначен для хранения в соответствующих блоках данных для: формирования матриц радиовидимости радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети; построения профилей радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети; распределения рабочих частот радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны. Вход-выход БИД (2) соединен с управляющим входом-выходом БУК (3), выход БИД (2) подключен к второму входу БОР (1).
БУК (3) предназначен для автоматизированной выработки управляющих воздействий по команде оператора на включение устройства в работу, ввода необходимых исходных данных, корректировки промежуточных результатов с последующей автоматической выработкой управляющих воздействий на соответствующие блоки в интересах инициирования их работы, а также отображения и контроля результатов, полученных по итогам работы устройства. Входы-выходы БУК (3) подключены к соответствующим входам-выходам БОР (1), БИД (2), БМ (4), БНСКД (5), БС (6), БВРВЦРРС (13).
БМ (4) предназначен для оценки устойчивости вариантов построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны в различных ситуациях и обработки результатов моделирования. Первый вход-выход БМ (4) соединен с четвертым управляющим входом-выходом БУК (3). Второй вход БМ (4) соединен с третьим выходом БНСКД (5). Третий вход БМ (4) соединен с выходом БС (6). Первый выход БМ (4) подключен к третьему входу БОР (1). Второй выход БМ (4) подключен к второму входу БВРВЦРРС (13).
БНСКД (5) предназначен для формирования множества вариантов построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, представляющих собой совокупность таких данных как матрицы радиовидимости радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, профилей местности радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, рабочих частот радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, а также важности автоматизированных пунктов управления объединения Воздушно-космической обороны. Сущность работы блока заключается в автоматизированном формировании вариантов построения цифровой радиорелейной сети на основе нейро-сетевой кластеризации данных, поступающей из БФМР (7), БППРРН (8), и БРРЧ (9).
Первый вход-выход БНСКД (5) соединен со вторым управляющим входом-выходом БУК (3). Второй вход БНСКД (5) соединен с соответствующими выходами БФМР (7), БППРРН (8), и БРРЧ (9). Второй выход БНСКД (5) подключен к входу БС (6) и второму входу БОР (1). Третий выход БНСКД (5) подключен к второму входу БМ (4).
БС (6) предназначен для автоматизированного военно-экономического анализа множества вариантов построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны и передачу данных анализа с информацией о принадлежности вариантов построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны интервалу установленных стоимостных ограничений на реализацию варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны в БМ (4) и БОР (1). Первый вход-выход БС (6) соединен с шестым управляющим входом-выходом БУК (3), второй вход БС (6) соединен со вторым выходом БНСКД (5). Выход БС (6) подключен к третьему входу БМ (4).
БФМР (7) предназначена для формировании матриц радиовидимости радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны на основе исходных данных о структуре объединения Воздушно-космической обороны, местоположении входящих в рассматриваемое объединения Воздушно-космической обороны узлов связи пунктов управления (командных пунктов), эксплуатируемых средств радиорелейной связи объединения Воздушно-космической обороны. Выход БФРМ (7) подключен к второму входу БНСКД (5).
БППМРРН (8) предназначена для построения профиля местности радиорелейного направления цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны на основе исходных данных о местоположении входящих в рассматриваемое объединения Воздушно-космической обороны узлов связи пунктов управления (командных пунктов). Выход БППМРРН (8) подключен к второму входу БНСКД (5).
БРРЧ (9) предназначена для формирования, хранения и выбора диапазона рабочих частот для каждого радиорелейного направления цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны. Выход БРРЧ (9) подключен к второму входу БНСКД (5).
База данных возможностей вероятного противника по радиоэлектронному подавлению радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (10) предназначена для хранения информации о номенклатуре, тактико-технических характеристиках и возможностях технических средств вероятного противника по радиоэлектронному подавлению радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, тактико-технических характеристик средств радиорелейной связи и их возможностей по радиоэлектронному противодействию средствам радио-электронной борьбы вероятного противника, информации о летно-технических и траекторных характеристиках средств воздушно-космического нападения и тактико-технических характеристиках и боевых возможностях средств противовоздушной обороны (10). Выход базы данных возможностей вероятного противника по радиоэлектронному подавлению радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны подключен к входу БОУВ (11).
БОУВ (11) предназначен для получения оценок устойчивости вариантов построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны. Блок представляет собой имитационную модель двухсторонних боевых действий, исходными данными для которой является информация базы данных возможностей вероятного противника по радиоэлектронному подавлению радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (10), сформированные варианты построения цифровой радиорелейной сети, а результатом - значения показателя устойчивости цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны. Вход БОУВ (11) соединен с выходом базы данных возможностей вероятного противника по радиоэлектронному подавлению радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (10). Выход БОУВ (11) подключен к входу БОРМ (12).
БОРМ (12) предназначен для автоматизированного накопления и статистической обработки результатов имитационного моделирования, проводимого в БОУВ (11), а также для получения итоговых значений показателя устойчивости цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны. Вход БОРМ (12) соединен с выходом БОУВ (11).
БВРВЦРРС (13) предназначен для оценки полученных значений показателя устойчивости цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны и выбора, при различных ограничениях на реализацию варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, соответствующего наибольшему значению показателя устойчивости. Первый вход-выход БВРВЦРРС (13) соединен с пятым управляющим входом-выходом БУК (3), второй вход БВРВЦРРС (13) соединен со вторым выходом БМ (4). Выход БВРВЦРРС (13) подключен к второму входу БОР (1).
Блоки БОР (1), БИД (2), БУК (3), БМ (4), БНКСД (5), БС (6), БВРВЦРРС (13), выполнены в виде программно-технических модулей на плате расширения ПЭВМ с архитектурой типа Х86, установленной в программно-аппаратном комплекса центра управления воздушно-космических сил.
Работа устройства выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны состоит в следующем.
На предварительном этапе работы устройства на вход-выход БИД (2) и первый вход-выход БМ (4) через вход-выход БУК (3) вводится информация для заполнения соответствующих баз данных, а именно, базы данных блока формирования матриц радиовидимости радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БФМР) (7), базы данных блока построения профилей радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БППМРРН) (8), базы данных блок распределения рабочих частот радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (БРРЧ) (9), база данных по возможностям вероятного противника по радиоэлектронному подавлению радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (10). После этого в БУК (3) оператором в автоматизированном режиме формируется команда на включение устройства в работу и с входа-выхода БУК (3) на вход-выход БОР (1), БИД (2), БМ (4), БНСКД (5), БС (6), БВРВЦРРС (13) передается управляющий сигнал на инициирование их работы. По этому сигналу с БИД (2), а именно с выходов БФМР (7), БППМРРН (8), БРРЧ (9) на второй вход БНСКД (5) выдаются такие данных как: матрицы радиовидимости радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, профилей местности радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, рабочих частот радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, а также важности автоматизированных пунктов управления объединения Воздушно-космической обороны, а также о новых факторах, влияющих на процесс построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны. На основе этой информации в блоке осуществляется автоматизированное представление исходных данных в матричном виде, где каждая строка матрицы является входным вектором для нейронной сети, далее проводится нормализация всех значений матрицы, после чего значения формализованной матрицы подаются на вход нейронной сети. Результатом работы блока является множество вариантов построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны. Полученное множество со второго выхода БНСКД (5) поступает на вход БС (6) и с третьего выхода на второй вход БМ (4). Текущие результаты функционирования БНСКД (5) со второго выхода поступают на второй вход БОР (1) для отображения, регистрации и необходимой корректировки.
Результаты работы БНСКД (5) через второй выход поступают в БС (6) через второй вход, где в автоматизированном режиме производится сравнение вариантов построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, исключение дублирующих вариантов, военно-экономический анализ вариантов и определение принадлежности вариантов установленному интервалу стоимостных ограничений. Основным результатом работы блока является множество вариантов построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, а дополненной информацией - информация о дублировании и стоимости возможных вариантов. Текущие результаты функционирования БС (6) с выхода поступает на третий вход БМ (4).
Одновременно с выхода базы данных по возможностям вероятного противника по радиоэлектронной подавлению радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны (10), на вход БОУВ (11) выдается информация о номенклатуре, тактико-технических характеристиках и возможностях технических средств вероятного противника по радиоэлектронному подавлению радиорелейных направлений цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны, тактико-технических характеристик средств радиорелейной связи и их возможностей по радиоэлектронному противодействию средствам радио-электронной борьбы вероятного противника, информация о летно-технических и траекторных характеристиках средств воздушно-космического нападения и тактико-технических характеристиках и боевых возможностях средств противовоздушной обороны. В БОУВ (11) осуществляется имитационное моделирование двухсторонних боевых действий, результатом которого являются значения показателя устойчивости цифровой радиорелейной сети для каждой пары «вариант построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны - вариант по радиоэлектронному противодействию средствам радиоэлектронной борьбы вероятного противника». Требуемое количество реализаций имитационной модели задается оператором. Полученные значения показателя эффективности управления с выхода БОУВ (11) поступают на вход БОРМ (12).
В БОРМ (12) осуществляется автоматизированное накопление, статистическая обработка результатов имитационного моделирования, проводимого в БОУВ (11), и получение итоговых значений показателя устойчивости цифровой радиорелейной сети для каждой пары «вариант построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны - вариант по радиоэлектронному противодействию средствам радиоэлектронной борьбы вероятного противника». Текущие результаты функционирования БМ (4) через первый выход поступают на третий вход БОР (1) для отображения, регистрации и необходимой корректировки.
Одновременно полученные значения со второго выхода БМ (4) поступают на вход БВРВЦРРС (13). В БВРВЦРРС (13) осуществляется автоматизированное формирование процедуры выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны в зависимости от выбранного показателя устойчивости цифровой радиорелейной сети. Результатом работы БВРВЦРРС (13) является рациональный вариант построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны. Полученные результаты работы БВРВЦРРС (13) через выход передаются на второй вход БОР (1).
Информация об окончании выбора рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны и регистрации этого факта с первого входа-выхода БОР (1) передается на первый вход-выход БУК (3). В БУК (3) вырабатывается управляющий сигнал на остановку работы блоков БОР (1), БИД (2), БМ (4), БНКСД (5), БС (6), БВРВЦРРС (13). На этом работа устройства заканчивается.
Полезная модель выполнена в виде автоматизированного рабочего места оператора, блоки БОР (1), БИД (2), БУК (3), БМ (4), БНКСД (5), БС (6), БВРВЦРРС (13), выполнены в виде программно-технических модулей на плате расширения ПЭВМ с архитектурой типа Х86.
Результаты испытаний модели показали повышение уровня автоматизации при выборе рационального варианта построения цифровой радиорелейной сети объединения Воздушно-космической обороны на 75-80 %.
Источники, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения:
1. RU 97550, МПК G06F 19/00, 2010
2. Боговик А.В., Игнатов В.В. Эффективность систем военной связи и методы ее оценки. - СПб.: ВАС, 2006.