СПОСОБ ИМИТАЦИОННОГО СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ВООРУЖЕНИЯ НАДВОДНЫХ КОРАБЛЕЙ
METHOD FOR IMITATIVE STATISTICAL MODELLING OF ELECTRONIC WARFARE SYSTEMS OF SURFACE SHIPS

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.
1
M
kj
kj
kj
k
kj
k
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)=(S(t), …, S(t)), где S(t)=f (t, B, A, F, W, П, У), где П - потенциал воздействия k-го исполнительного средства на j-й объект внешней обстановки, У - 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.
1
N
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)=(q(t), …, q(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.
1
M
kj
kj
kj
k
kj
k
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)=(S(t), …, S(t)), где S(t)=f (t, B, A, F, W, П, У), где П - потенциал воздействия k-го исполнительного средства на j-й объект внешней обстановки, У - 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.