СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ СТРАТЕГИЙ В БОЕВЫХ ДЕЙСТВИЯХ РАЗНОРОДНЫХ ГРУППИРОВОК
METHOD AND INFORMATION PROCESSING DEVICE USED FOR SELECTION OF RATIONAL STRATEGIES IN COMBAT OPERATIONS OF VARIOUS GROUPS

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, а именно к цифровым вычислительным системам для обработки входной информации о характеристиках боевых средств, ее преобразовании, выбора рациональных стратегий, оценки результатов боевого противоборства (победа, поражение, паритет), с определением своих потерь и нанесенного противнику ущерба при неполноте разведки о координатах боевых средств противоборствующих дважды разнородных группировок, может быть использовано командным составом Вооруженных Сил в процессе его обучения и переучивания, проведения командно-штабных учений и непосредственно для планирования групповых боевых действий (ГБД).
Техническим результатом служит повышение уровня точности обработки информации для определения рациональных стратегий в боевых действиях разнородных группировок.
Известен способ [1-4], который раскрывает динамику боя и позволяет до его проведения назвать будущего победителя. Однако не известен способ ведения боевых действий (БД) против разнородных группировок с оценкой его результативности. В приведенных источниках, во-первых, не рассматривается БД против стороны, состоящей из группировок, включающих разнородные боевые средства (БСр) с неодинаковыми характеристиками, поэтому не может быть осуществлен выбор правильной стратегии групповых БД. Во-вторых, не оценивается цена достигнутой победы, отсутствует количественная оценка собственных потерь при победе. Третьим недостатком при ведении боя является существующее смещение акцентов в сторону соотношения количества БСр сторон, а не соотношения интенсивностей ведения огня сторонами, которое приводит к снижению боевой эффективности и даже к поражению стороны А при групповых БД (ГБД) без его учета.
1А
2А
1А
2А
1
2
1
2
Известен способ [5], устраняющий эти недостатки, но он не в полной мере учитывает специфику ведения ГБД. Во-первых, учет разнородности не только БСр сторон, но и профессионального уровня личного состава при управлении этой техникой, например, использование складок местности для скрытности, наличие боевого опыта, слаженности и др. факторов, приводит к разным вероятностям р≠р поражения БСр и разным скорострельностям ƒ≠ƒ одних и тех же БСр стороной А. Отсюда возникает и неравенство интенсивностей µ≠µ ведения поражающего огня боевыми средствами по группировкам B и В. Таким образом, учет не только разновидностей видов БСр: самолетов, вертолетов, орудий, танков, ракет и т.д., но и разной подготовленности, слаженности, опыта и профессионализма личного состава всех сторон, приводит к более адекватной модели ведения ГБД.
Вторым недостатком служит то обстоятельство, что в способе [5] не указаны ситуации, при которых использование любой из рассматриваемых
стратегий ведет к повышению эффективности (результативности) боевых действий.
Третьим недостатком способа [5] является факт не учета, при котором известен вид, состав БСр группировок противника, но не известны координаты их расположения. В этой ситуации возникает необходимость в выборе другой стратегии ведения ГБД.
Наиболее близким является способ [6], в котором рассматривается влияние наличия (отсутствия) разведки о координатах БСр сторон А и В в боевых действиях однородных группировок. Наличие другого фактора разнородности, связанного с неполнотой обеспечения разведывательной информацией о координатах БСр противника, легко прослеживается и может быть учтено при ведении БД.
Значительно сложнее обстоит дело, когда два фактора разнородности накладываются друг на друга, во-первых, фактор наличия неодинаковости произведений поражающих интенсивностей группировок нападения и защиты противостоящих группировок сторон, во-вторых, фактор неполноты обеспечения разведданными о координатах БСр сторон.
Имеются патенты [7-10] по решению других задач в БД разнородных группировок и [11-14], направленные на создание аппаратуры приема и реализации целеуказания, которые не устраняют выявленные недостатки и не решают сформулированную авторами задачу.
Поэтому возникает потребность в разработке такого способа, который позволил бы устранить отмеченные недостатки.
В отличие от известных способов повышение боевой эффективности (результативности) ведения ГБД в предлагаемом изобретении осуществляется за счет:
- учета разнородности БСр как за счет квалификации личного состава обеих сторон, скорострельности противостоящих БСр, так и неполноты обеспечения разведданными о координатах БСр группировок сторон;
- выбора рациональной стратегии ведения ГБД не только при наличии и отсутствии информации о координатах БСр группировок противника, но и при ее неполном обеспечении;
- оценки исхода предстоящих боевых действий до их проведения, прогнозирования цены победы над противником (оценки своих потерь), в случае поражения - нанесения максимального ущерба противнику с определением количества оставшихся у него непораженных БСр;
- выявления ситуаций, при которых неправильный выбор стратегий стороной А ведет к ее поражению.
Согласно изобретению технический результат достигается тем, что коммутируют исходные данные о значениях показателей своих боевых средств и средств каждой группировки противника, записывают ее в блоки памяти, отличающийся тем, что дополняют ее информацией о выборе варианта неполноты разведки о координатах своих боевых средств и противника (кратко: информацией о выборе), исходные данные с выходов блоков памяти передают на первые входы трех арифметических блоков, в каждом из которых в соответствии с выбранной стратегией осуществляется вычисление остатков своих боевых средств и средств противника с учетом варианта неполноты разведки, поступаемого с пульта выбора через дешифратор на вход блока отображения и на вторые входы арифметических блоков, с выходов которых по команде с блока управления информация об остатках своих боевых средств и средств противника поступает на блок отображения, на котором также отображается информация о выборе варианта неполноты разведки.
Сущность способа заключается в следующем.
Известно математическое описание двустороннего боя с помощью дифференциальных уравнений динамики боя [1-4]. При этом каждая из двух сторон А и В содержит группировку из однородных БСр.
1
2
Представляет интерес рассмотрение двусторонних БД с разнородными группировками. Противостоящая ей сторона В включает две разнородные группировки B и В. Показателями БСр стороны А до начала групповых БД будут:
М - первоначальное количество боевых средств;
1A
2А
1
2
- интенсивности поражающего огня БСр, пропорциональные вероятностям поражения целей одним выстрелом p, р и скорострельностям БСр  осуществляемые стороной А по БСр группировок B и В.
В процессе ГБД (t>0) убывающая величина М в момент времени t обозначается m(t).
1
2
1
1
2
2
Группировки B и В имеют аналогичные показатели: N,  n(t) и N,  n{t) ведения БД по БСр стороны А.
1
2
При одновременном начале боя стороной А с группировками B и В в зависимости от исходных данных возникают следующие проблемные вопросы:
1) на чьей стороне будет победа?
2) какой ценой досталась победа, т.е. сколько осталось БСр у победившей стороны?
3) какой стратегии целераспределения придерживаться стороне А при наличии (отсутствии) и неполном обеспечении информацией о координатах БСр сторон и как все это влияет на результативность ГБД?
4) в случае поражения стороны А, выявлять: какая ее стратегия приводит к нанесению максимального ущерба противнику, каков он и что делать?
5) в каких ситуациях выбор стратегии не только не дает эффекта, но и ведет к поражению стороны А?
В существующей литературе [1-4] при ведении БД между двумя сторонами с однородными БСр ответы на первые два вопроса имеются. Наличие двух типов разнородности: из-за неодинаковости произведений поражающих интенсивностей БСр группировок нападения и защиты, а также из-за неполноты обеспечения информацией о координатах БСр сторон, затрудняет получение ответа на все поставленные вопросы.
Стратегии планирования групповых боевых действий (ГБД) и их классификация. Рассмотрим следующие стратегии ведения ГБД:
0
1
1
1
2
2
1
2
а) стратегия S одноэтапных групповых действий (ОГД), когда сторона А выбирает такое оптимальное относительное число r, что по группировке B ведутся БД частью rm(t) своих БСр, а по группировке В другой частью rm(t), где r+r=1. ГБД осуществляются до полного одновременного уничтожения обеих группировок (победы) или до своего поражения.
12
1
1
21
2
2
2
2
1
б) стратегия двухэтапных ГБД, при которых сторона А на первом этапе, выбирая стратегию S, начинает всеми средствами уничтожать БСр группировки B (r=1) или другую стратегию S, когда уничтожение начинается с группировки В (r=1), и всеми средствами ведет БД до ее полного уничтожения, на втором этапе оставшимися боевыми средствами она уничтожает другую группировку В (r=1) или B.
Рациональное ведение ГБД, во-первых, приводит к максимизации нанесения ущерба противнику, а во-вторых, к минимизации своих потерь.
0
1
2
Дифференциальные уравнения ГБД при неполной информации у сторон о координатах БСр противника. Неполнота информации у сторон отображена 8-ю вариантами табл. 1. При стратегии S БД ведутся одновременно с группировками В, В. Тогда дифференциальные уравнения, отражающие БД во времени t при наличии (отсутствии) информации о координатах БСр у обеих сторон, запишутся следующим образом:
1
1
2
Величина 0<r<1 выбирается из условия одновременного уничтожения группировок В, В.
1
2
1
1
2
2
Отсутствие информации у стороны А о координатах БСр группировки Bили В проявляется в добавлении сомножителя в виде дроби n(t)/N или n(t)/N в правой части уравнений (1а) или (1б).
Отсутствие информации у стороны В о координатах БСр стороны А проявляется в добавлении сомножителя в виде дроби m(t)/M ко всей правой части уравнений (1а).
12
1
При стратегии S взамен уравнений (1а-г) БД на 1-м этапе t отображаются следующими уравнениями
B
A1
A2
0
Значения R и R, R выбираются по такому же принципу, что и при стратегии S.
1
1∞
2
2
После уничтожения группировки B (N=0) сторона А на 2-м этапе приступает к уничтожению группировки В. Второму этапу t соответствуют дифференциальные уравнения
Отсутствие информации у сторон о координатах БСр выражается в добавление сомножителей в правые части уравнений (3а, б) аналогично добавлению их в уравнения (1а-в) и (2а, б).
21
1
При стратегии S взамен уравнений (2а-г) БД на 1-м этапе t отображаются следующими уравнениями
B
A1
A2
0
12
Значения R и R, R выбираются по такому же принципу, что и при стратегиях S, S.
2
2∞
1
2
После уничтожения группировки В (N=) сторона А на 2-м этапе приступает к уничтожению группировки B. Второму этапу t соответствуют дифференциальные уравнения
Отсутствие информации у сторон о координатах БСр выражается в добавлении сомножителей в правые части уравнений (4а, б), (5а, б) аналогично добавлению их в уравнения (2а, б) и (3а, б).
0
12
21
Решение дифференциальных уравнений (1)-(5) с учетом начальных условий (табл. 1) для трех стратегий S, S и S приводит к получению результатов, занесенных в табл. 2. Неполнота обеспечения разведданными сторон характеризуется 8-ю вариантами (табл. 1, 2).
0
12
21
Устройство, реализующее способ и изображенное на чертеже (фиг. 1), содержит следующие блоки: коммутатор 1, три блока 2, 3, 4 памяти, блок 5 управления для синхронизации работы устройства, три арифметических блока 6, 7, 8, каждый из которых вычисляет остатки БСр в результате БД, соответственно при стратегиях S, S, S, пульт 9 выбора варианта неполноты разведки, (кратко: пульт выбора), входящий в состав блока управления, позволяющий выбрать любой из 8-ми вариантов (см. табл. 1), дешифратор 10, который расшифровывает выбранный оператором (исследователем) вариант (например, 3) и блок 11 отображения, на котором отображаются (сверху - вниз):
-,+
1
2
- соответствующая 3 варианту ситуация R(A) неполноты разведки у стороны А (о B - нет; о В - есть); у стороны В (о А - у обеих группировок - есть);
1
0
∞
0
∞
0
- результаты БД с выхода AB(S) «остатки БСр: стор. A M(S)=0; стор. В N(S)=4»;
2
12
∞
12
∞
S2
- результаты БД с выхода AB(S) «остатки БСр: сторон. A M(S)=0; стор. В N()=18»;
3
21
∞
21
∞
0
- результаты БД с выхода AB(S) «остатки БСр: стор. A M(S)=26; стор. В N(S)=0»;
Выходы коммутатора 1 подключены к соответствующим информативным входам блоков 2, 3, 4 памяти, соединенных всеми своими выходами с первыми входами всех арифметических блоков 6, 7, 8, выходы которых подключены к входам блока 10 отображения, пульт 9 управления, входящий конструктивно в блок 5 управления своим выходом подключен к информативным входам дешифратора 10 и блока 11 отображения, выход дешифратора соединен со вторыми входами арифметических блоков 6, 7, 8, управляющие выходы блока 5 управления подключены к управляющим входам всех блоков 1-11.
Работа устройства происходит следующим образом.
1
2
1
1
1
2
2
A1
1
1
-,+
+
Согласно чертежу (фиг. 1) исходные данные стороны А М, µ, µ и группировок B N, λ и В, λ поступают на входы коммутатора 1, выходы которого соединены с ссоответствующими входами блоков 2, 3, 4 памяти, где и хранятся. Оператор (исследователь) на пульте ввода варианта неполноты разведки устанавливает один из 8 вариантов (табл. 1), пусть это будет вариант 3 (см. табл. 1, 2). Этому варианту соответствует двоичный код «0011», который готовит на блоке отображения информацию о неполноте разведки сторон о координатах БСр R(A); R(B). По этому же коду «0011» дешифратор в каждом из арифметических блоков 6, 7, 8 согласно уравнениям (1б)-(5б) при знаке «-» подставляет вместо R добавочный сомножитель n(t)/N. В остальных случаях добавочным сомножителем будет «1».
∝
1
1∝
2
2∝
∝
1∝
2∝
∝
0
∝
0
∝
12
∝
12
∝
21
∝
21
По управляющему сигналу с блока 5 управления исходные данные сторон подаются на входы всех арифметических блоков 6, 7, 8, в каждом из которых происходит вычисление остатков БСр стороны А(М) и группировок B(N), В(N) стороны В, вычисление N=N+N. По управляющему сигналу с блока 5 управления с выходов арифметического блока 6, 7, 8 значения соответствующих остатков БСр: M(S), N(S); M(S), N(S); M(S), N(S) поступают на соответствующие входы блока 10 отображения, с которого и считываются оператором (исследователем). Синхронизация работы блоков осуществляется с помощью блока 5 управления.
Анализ таблицы 2
+,+
+
21
Вариант 1: стороны А, В обеспечены разведкой R(A), R(B) о координатах БСр противника. С учетом критерия 1-го вида разнородности (максимума произведения интенсивностей огневого поражения сторон защиты и нападения) рациональной является стратегия S, т.к.
∞
2l
∞
0
∞
12
M(S)=30>M(S)=25>M(S)=20.
+,+
21
Вариант 5: сторона А обеспечена разведкой R(A) о координатах БСр противника; сторона В - нет R(B"). Рациональной, по-прежнему, является стратегия S, т.к.
∞
21
∞
0
∞
12
M(S,)=31>M(S)=28>M(S)=24.
-,-
+
0
∞
0
Вариант 2: сторона А не обеспечена разведкой R(A) о координатах БСр противника; сторона В - обеспечена R(B). Сторона А терпит поражение при всех стратегиях. Псевдорациональной является стратегия S, при которой сторона А проигрывает, но ущерб стороне В наносит максимальный N(S)=5, т.к. остаток БСр - минимальный. Остатки БСр стороны В (в зависимости от выбора любой из стратегий стороной А) характеризуются неравенствами
∞
0
∞
21
∞
12
N(S)=5<N(S)=11<N(S)=18.
-,-
-
0
Вариант 6: стороны А, В не обеспечены разведкой R(A), R(B) о координатах БСр противника. Рациональной является стратегия S. Предпочтительность стратегий располагается в виде
12
При стратегии S сторона А терпит поражение.
-,+
-
-,+
2
2
1
21
2
2
1
1
2
Вариант 3: сторона А обеспечена только разведкой R(A) о координатах БСр группировки В с более высокой интенсивностью поражающего огня (λ>λ); сторона В информацией не обеспечена R(B). Рациональной является стратегия S, т.к. сторона А воспользовалась двойным превосходством по разнородности (по интенсивности поражающего огня λµ>λµ и по наличию разведки А) по отношению к группировке В.
Предпочтительность стратегий располагается в виде
0
12
При стратегиях S и S сторона А терпит поражение.
-,+
-
2
1
2
21
Вариант 7: сторона А обеспечена разведкой R(A) о координатах БСр группировки с более высокой интенсивностью поражающего огня (λ>λ) группировки В; сторона В информацией не обеспечена R(B). Рациональной является по-прежнему стратегия S. Предпочтительность стратегий располагается в виде
12
При стратегии S сторона А терпит поражение.
+,-
+
1
1
1
2
21
Вариант 4: сторона А обеспечена разведкой R(A) о координатах БСр группировки B с более низкой интенсивностью λ поражающего огня (λ<λ); сторона В информацией обеспечена R(B). Рациональной является стратегия S. Предпочтительность стратегий располагается в виде
21
При стратегии S сторона А терпит поражение.
+,-
-
1
1
1
2
0
Вариант 8: сторона А обеспечена разведкой R(A) о координатах БСр группировки B с более низкой интенсивностью λ поражающего огня (λ<λ); сторона В информацией не обеспечена R(B). Рациональной является стратегия S. Предпочтительность стратегий располагается в виде
Итак, наличие 2-го вида разнородности - неполноты обеспечения сторон разведданными о БСр группировок противника приводит:
-,+
2
2
1
21
1) к необходимости первоочередного обеспечения информацией R(A) стороны А о полноте разведки БСр группировки В противника с более высокой интенсивностью поражающего огня (λ>λ), см. стратегию S;
21
2) к увеличению чувствительности отклонения от рациональной стратегии S, которое не только уменьшает остаток БСр стороны А (вар. 1, 5), но и приводит ее к поражению (вар. 3, 7);
-,-
3) при отсутствии разведки R(A) у стороны А:
3.1) к снижению боевой эффективности (вар. 6:
12
3.2) к поражению стороны А (вар. 2 - при любой стратегии, вар. 6 - при S),
21
0
3.3) к замене рациональной стратегии S на S (см. вар. 2, 6);
2
1
+,-
4) при обеспечении разведывательной информацией стороны А о координатах БСр группировки не В, a B R(A):
12
0
+
-
4.1) к разным рациональным стратегиям: S - при R(B) (вар. 4) и S - при R(B) (вар. 8),
4.2) к увеличению чувствительности отклонения результатов БД от рациональных стратегий, которое не только уменьшает остаток БСр стороны А (вар. 8), но и приводит ее к поражению (вар. 4).
Реализация предложенного устройства на первом этапе возможна в виде аппаратно-программного комплекса на ПЭВМ или в АСУ военного назначения, а на втором - в виде автономного устройства.
Использованные источники
1. 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.
2. Иванов П.И. и др. Основы и применение методов прикладной математики в военном деле. - Монино: ВВА им. Ю.А. Гагарина, 1991. С. 186-224.
3. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций. - М.: Сов. Радио, 1964, 391 с.
4. Абчук В.А., Матвейчук Ф.А., Томашевский Л.П. Уравнения динамики боя/Справочник по исследованию операций. - М.: Военное изд-во министерства Обороны СССР, 1979, с. 322-325.
5. Черноскутов А.И. и др. Способ и устройство целераспределения по групповым объектам. Патент №2419140, G06F 17/00, G01S 5/04, F41G 7/00, F41G 7/34.
6. Черноскутов А.И. и др. Способ и устройство выбора стратегии целераспределения по групповым объектам. Патент №2469386, G06F 17/00.
7. Черноскутов А.И. и др. Способ и устройство выбора стратегии в боевых действиях разнородных группировок. Патент №2467382.
8. Черноскутов А.И. и др. Способ и устройство оценки влияния запаздывания ввода резерва в боевых действиях разнородных группировок. Патент №2496084, G06F 17/00.
9. Черноскутов А.И. и др. Способ и устройство оценки влияния ложных боевых средств в боевых действиях разнородных группировок. Патент №2 547 637.
10. Пархоменко О.Л. (RU) и др. Аппаратура приема и реализации целеуказания, патент №2236666, F41G 7/00.
11. Даниленко А.И. (RU) и др. Многопозиционная система определения местоположения объектов, патент №2073380, G01S 5/00.
12. Космическая автоматизированная система контроля за подвижными объектами. (RU), патент №2284550, G01S 13/06.
13. Беляев Б.Г. (RU) и др. Способ обнаружения групповых объектов, патент №2157550, G01S 5/00.