УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ЗНАЧИМЫХ ВХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована для автоматизированного решения задачи формирования значимых входных параметров программного средства моделирования в перспективном комплексе средств автоматизации военного назначения.
Технической задачей и результатом разработки полезной модели является сокращение временных затрат на ввод исходных данных (входных параметров) для реализации имитационного моделирования боевых действий за счет выделения из массива информации программного средства моделирования (ПСМ) значимой ее части в условиях дефицита времени в перспективном комплексе средств автоматизации (КСА) военного назначения.
Известна система [1], в состав которой входит блок входных данных (БВД), блок моделирования (БМ), блок управления и контроля (БУК) и блок отображения и регистрации (БОР), причем управляющие входы-выходы БУК подключены к соответствующим входам-выходам блоков БВД, БМ и БОР, выходы БВД подключены к входу БМ и первому входу БОР, а выход БМ подключен ко второму входу БОР.
Известна система [2], в состав которой входит блок входных данных (БВД), блок моделирования (БМ), блок управления и контроля (БУК) и блок отображения и регистрации (БОР), блок формирования приоритетного перечня задач управления (БФЗ), блок формирования множества информационных ситуаций (БФИС), блок разработки вариантов методов решения задач управления (БРВ), блок формирования методов решения задач управления (БФМ), БВД включает базу данных по средствам воздушно-космического нападения и средствам воздушно-космической обороны (БД СВКН), базу данных по перечню задач КСА военного назначения (БД ИЗ), базу данных по характеристикам источников информации о СВКН (БД ХИИ), базу данных функциональных зависимостей предметной области (БД ЗПО), БМ включает блок оценки эффективности вариантов методов решения задач управления (БОЭ), блок обработки результатов моделирования (БОРМ), блок выбора рациональных вариантов методов решения задач управления (БВРВ), причем выход 5 БВД соединен с входом 3 БФЗ, выход 4 БВД соединен с входом 3 БФИС, выход 3 БВД соединен с входом 4 БРВ, выход 1 БФЗ соединен с входом 2 БРВ, выход 4 БФЗ соединен с входом 3 БОР, выход 1 БФИС соединен с входом 3 БРВ, выход 4 БФИС соединен с входом 2 БОР, выход 5 БРВ соединен с входом 3 БМ и с входом 3 БФМ, выход 6 БРВ соединен с входом 1 БОР, выход 2 БМ соединен с входом 4 БФМ, выход 2 БФМ соединен с входом 5 БОР, управляющие входы-выходы БУК дополнительно подключены к соответствующим входам-выходам БФЗ, БФИС, БРВ и БФМ.
i
i
Известна система [3], содержащая блок входных данных (БВД), блок моделирования (БМ), блок управления и контроля (БУК), блок отображения и регистрации (БОР), согласно полезной модели, блок входных данных включает базу данных по элементам КСА командного пункта части противовоздушной обороны (ПВО), базу данных по критериям качества функционирования элементов КСА командного пункта части ПВО, базу данных по уровням важности критериев оценки качества функционирования элементов КСА командного пункта части ПВО, блок моделирования включает формирователь модели 1-го критерия оценки качества функционирования различных вариантов элемента КСА командного пункта части ПВО и оценки предпочтения между вариантами () по критерию (1), формирователь модели коэффициентов важности критериев (1) по каждому варианту (), формирователь модели коэффициентов важности каждого критерия (1), формирователь модели показателя качества каждого из вариантов элемента комплекса средств автоматизации командного пункта части ПВО.
Недостатком указанных известных систем [1, 2, 3] является невозможность их использования для автоматизированного решения задачи формирования значимых входных параметров ПСМ в перспективном КСА военного назначения, обусловленная неспособностью данных систем обеспечить автоматизированное формирование входных параметров для проведения имитационного моделирования боевых действий, а также ранжирование входных параметров по приоритетности в условиях дефицита времени и информации.
По этим причинам известные устройства [1, 2, 3] не могут быть использованы для автоматизированного решения задачи формирования значимых входных параметров ПСМ в перспективном КСА военного назначения.
В [4] изложены проблемные вопросы и пути их решения в области применения ПСМ автоматизированных систем военного назначения в интересах совершенствования расчетно-аналитической деятельности должностных лиц органов управления силами и средствами воздушно-космической обороны (ВКО) в условиях ограниченных сроков при принятии решения и планировании боевых действий, и отмечены возможные пути повышения эффективности процесса имитационного моделирования, в частности - выбор ограниченного перечня исходных данных для реализации математических моделей и расчетных задач из состава ПСМ боевых действий группировок ПВО (ВКО) в условиях дефицита времени.
Прототипом заявляемой полезной модели является система [1].
Задачей полезной модели является устранение недостатков известных систем [1, 2, 3], а именно - сокращение временных затрат на ввод входных параметров для реализации имитационного моделирования боевых действий в перспективном КСА военного назначения.
Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, является автоматизация формирования входных параметров для оперативного проведения имитационного моделирования боевых действий в условиях дефицита времени и информации, а также ранжирование входных параметров по приоритетности в процессе моделирования при решении задач управления войсками (силами) в период непосредственной угрозы агрессии и в военное время.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что устройство формирования значимых входных параметров программного средства моделирования в перспективном комплексе средств автоматизации военного назначения, содержащее блок входных данных (БВД), блок моделирования (БМ), блок управления и контроля (БУК) и блок отображения и регистрации (БОР), причем управляющие входы-выходы БУК подключены к соответствующим входам-выходам блоков БВД, БМ и БОР, выходы БВД подключены к входу БМ и первому входу БОР, а выход БМ подключен ко второму входу БОР, согласно полезной модели, дополнительно содержит блок присвоения значений по умолчанию (БПЗУ), блок формирования значимых входных параметров (БФЗП), блок ранжирования входных параметров по приоритетности (БРП).
БВД включает базу данных по тактико-техническим (ТТХ) и летно-техническим характеристикам (ЛТХ) средств воздушно-космического нападения (СВКН) потенциального противника (БД СВКН), базу данных по вероятным маршрутам траекторий полета к объектам удара (БД ВМ), базу данных со значениями входных параметров по умолчанию (БД ЗУ); БМ включает комплексную имитационную модель боевых действий в воздушно-космической сфере (КИМ БД), блок обработки результатов моделирования (БОРМ), причем выход 4 БВД соединен с входом 3 БФЗП, выход 3 БВД соединен со входом 2 БРП, выход 1 БФЗП соединен с входом 4 БМ, выход 4 БФЗП соединен с входом 2 БОР, выход 3 БРП соединен с входом 3 БМ, выход 4 БРП соединен с входом 3 БОР, вход 3 БПЗУ соединен с выходом 2 БМ, выход 2 БПЗУ соединен с входом 5 БОР, управляющие входы-выходы БУК дополнительно подключены к соответствующим входам-выходам БФЗП, БРП и БПЗУ.
Это, в свою очередь, позволяет решить поставленную задачу, а именно - сократить временные затраты на ввод входных параметров для реализации имитационного моделирования боевых действий в перспективном КСА военного назначения в условиях дефицита времени.
Графические материалы, поясняющие суть полезной модели, представлены на фиг. 1.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства формирования значимых входных параметров программного средства моделирования в перспективном комплексе средств автоматизации военного назначения.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1 - блок входных данных (БВД);
2 - блок моделирования (БМ);
3 - блок управления и контроля (БУК);
4 - блок отображения и регистрации (БОР);
5 - блок присвоения значений по умолчанию (БПЗУ);
6 - блок формирования значимых входных параметров (БФЗП);
7 - блок ранжирования входных параметров по приоритетности (БРП);
8 - база данных по ТТХ и ЛТХ СВКН противника (БД СВКН);
9 - база данных по маршрутам полета СВКН к объектам удара (БД ВМ);
10 - база данных со значениями входных параметров по умолчанию (БД ЗУ);
11 - комплексная имитационная модель боевых действий в воздушно-космической сфере (КИМ БД);
12 - блок обработки результатов моделирования (БОРМ).
БВД (1) предназначен для хранения в соответствующих базах данных полного перечня информации по ТТХ и ЛТХ СВКН потенциального противника, информации по вероятным маршрутам траекторий полета к объектам удара, словарей, классификаторов, постоянной и нормативно-справочной информации. БВД (1) включает:
базу данных по ТТХ и ЛТХ СВКН противника (8), предназначенную для хранения систематизированного перечня информации о характеристиках пилотируемых летательных аппаратов, гиперзвуковых летательных аппаратов, нестратегических баллистических ракет, крылатых ракет и беспилотных летательных аппаратов противника различного базирования и т.д.;
базу данных по вероятным маршрутам траекторий полета к объектам удара (9), предназначенную для хранения информации о предполагаемых планах удара СВКН, способов построения боевых порядков и нанесения ударов по обороняемым объектам и т.д.;
базу данных со значениями входных параметров по умолчанию (10), предназначенную для хранения входной информации: о наличии, составе и состоянии объединений, соединений, частей и подразделений своих войск и войск (сил) противника; об оперативном построении группировок войск (сил); по типовым способам действий сил сторон и по вариантам условий решения задач; классификаторы и словари (виды, рода, уровни формирований); типовые воинские формирования, объекты, районы боевых действий, виды, рода, образцы вооружения и военной техники, их боевые потенциалы и т.д.
Вход-выход 5 БВД (1) соединен с управляющим входом-выходом 2 БУК (3). Выходы 1, 2, 3, 4 БВД (1) подключены к входу 5 БМ (2), входу 4 БОР (4), входу 2 БРП (7), входу 3 БФЗП (6) соответственно.
БМ (2) предназначен для комплексного имитационного моделирования боевых действий в воздушно-космической сфере и обработки их результатов. БМ (2) включает:
комплексную имитационную модель боевых действий в воздушно-космической сфере (11), предназначенную для оперативно-тактического расчета основных показателей, характеризующих боевые возможности своих войск (сил) и противника, выявления сильных и слабых мест сторон по направлениям, зонам и районам, определения соотношения сил сторон, их потерь, оценивания эффективность их боевого применения Блок представляет собой программно-аппаратную реализацию моделирующего алгоритма, исходными данными для которого является информация базы данных по ТТХ и ЛТХ СВКН противника (8), базы данных по вероятным маршрутам траекторий полета к объектам удара (9) и базы данных со значениями входных параметров по умолчанию (10), а результатом – выходные параметры имитационного моделирования боевых действий в воздушно-космической сфере, соответственно;
блок обработки результатов моделирования (12), предназначенный для автоматизированного накопления и статистической обработки результатов имитационного моделирования боевых действий, проводимого в комплексной имитационной модели (11), и получения значений выходных параметров боевых действий в воздушно-космической сфере.
Вход-выход 6 БМ (2) соединен с управляющим входом-выходом 2 БУК (3), вход 5 БМ (2) соединен с выходом 1 БВД (1), вход 3 БМ (2) соединен с выходом 3 БРП (7). Выходы 1, 2 БМ (2) подключены к входу 6 БОР (4) и входу 3 БПЗУ (5) соответственно.
БУК (3) предназначен для автоматизированной выработки управляющих воздействий по команде оператора (по математическому моделированию) на включение устройства в работу, ввода необходимых входных параметров, 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 1 и 2 БУК (3) подключены к входу-выходу 5 БВД (1), входу-выходу 6 БМ (2), входу-выходу 1 БОР (4), входу-выходу 1 БПЗУ (5), входу-выходу 2 БФЗП (6) и входу-выходу 1 БРП (7).
БОР (4) предназначен для отображения и регистрации результатов, полученных в ходе работы устройства и в ходе корректировки промежуточных результатов, в соответствии с введенными входными параметрами. Вход-выход 1 БОР (4) подключен к управляющему входу-выходу 1 БУК (3). Входы 6, 5, 4, 3, 2 БОР (4) подключены к выходу 1 БМ (2), выходу 2 БПЗУ (5), выходу 2 БВД (1), выходу 4 БРП (7) и выходу 4 БФЗП (6) соответственно.
БПЗУ (5) предназначен для автоматизированного формирования и хранения на основе результатов моделирования входных параметров с присвоенными значениями по умолчанию (с низкой степенью важности для выполнения моделирования в условиях дефицита времени и информации). Вход 3 БПЗУ (5) соединен с выходом 2 БМ (2), выход 2 БПЗУ (5) соединен с входом 5 БОР (4), вход-выход 1 БПЗУ (5) соединен с управляющим входом-выходом БУК (3).
БФЗП (6) предназначен для автоматизированной селекции перечня значимых входных параметров, в зависимости от текущих условий обстановки и масштаба проведения моделирования, а так же ограничений и допущений по полноте, точности и располагаемому времени на ввод наиболее значимого количества входных параметров. Сущность работы блока заключается в оперативной генерации и выборе переменной информации о возможных действиях группировок войск (сил) потенциального противника по наиболее вероятному варианту во множестве их альтернативных сценариев по данным каждого типу и эшелона СВКН, поступающих из базы данных по ТТХ и ЛТХ СВКН противника (8) и базы данных со значениями входных параметров по умолчанию (10). Вход 3 БФЗП (6) соединен с выходом 4 БВД (1), выход 1 БФЗП (6) соединен с входом 4 БМ (2), выход 4 БФЗП (6) соединен с входом 2 БОР (4), вход-выход 2 БФЗП (6) соединен с управляющим входом-выходом 2 БУК (3).
БРП (7) предназначен для автоматизированного формирования множества упорядоченных по важности входных параметров, характеризующих условия моделируемой обстановки, состав сил и средств для выполнения первоочередных боевых задач. Сущность работы блока заключается в формировании упорядоченных по важности параметров, которое осуществляется на основе информации, полученной из базы данных по вероятным маршрутам траекторий полета к объектам удара (9) и на основе критериев и правил, задаваемых оператором в зависимости от располагаемого времени на проведение моделирования. Вход 2 БРП (7) соединен с выходом 3 БВД (1), выход 3 БРП (7) соединен с входом 3 БМ (2), выход 4 БРП (7) соединен с входом 2 БОР (4), вход-выход 1 БРП (7) соединен с управляющим входом-выходом 2 БУК (3).
Блоки БВД (1), БМ (2), БУК (3), БОР (4), БПЗУ (5), БФЗП (6), БРП (7) и БВВП (8) выполнены в виде программно-технических модулей на плате расширения ПЭВМ с архитектурой типа х86, которая конструктивно смонтирована на стойке стенда для проектирования КСА военного назначения.
Работа устройства формирования значимых входных параметров программного средства моделирования состоит в следующем.
На предварительном этапе работы устройства на вход-выход 5 БВД (1) через вход-выход 2 БУК (3) вводится информация для заполнения (изменения, корректировки) соответствующих баз данных, а именно, в базу данных по ТТХ и ЛТХ СВКН противника (8), базу данных по вероятным маршрутам траекторий полета к объектам удара (9); базу данных со значениями входных параметров по умолчанию (10).
После этого в БУК (3) оператором в автоматизированном режиме формируется команда на включение устройства в работу и с входов-выходов 1 и 2 БУК (3) на вход-выход 5 БВД (1), вход-выход 6 БМ (2), вход-выход 1 БОР (4), вход-выход 1 БПЗУ (5), вход-выход 2 БФЗП (6) и вход-выход 1 БРП (7) передается управляющий сигнал на инициирование их работы.
По этому сигналу с выхода 4 БВД (1) на вход 3 БФЗП (6) выдается детализированный перечень потребно необходимой информации о возможных действиях группировок войск (сил) потенциального противника по наиболее вероятному варианту удара противника (районы пуска крылатых ракет, перехвата целей, досягаемости баллистических ракет, количественно-качественный состав средств нападения по направлениям, а так же направления и маршруты выхода к объектам удара). На основе этой информации в блоке осуществляется автоматизированное формирование и выбор перечня вариантов входной информации по отражению воздушно-космического нападения противника в зависимости от масштаба проведения имитационного моделирования в ограниченные сроки.
Отобранный перечень входных параметров с выхода 1 БФЗП (6) поступают на вход 4 БМ (2). Текущие результаты функционирования БФЗП (6) с выхода 2 поступают на вход 2 БОР (4) для отображения, регистрации и, в случае необходимости, далее с выхода 1 БОР (4) поступают на вход 1 БУК (3) для корректировки.
Одновременно по сигналу с выхода 3 БВД (1) на вход 2 БРП (7) выдается информация по характеристикам районов боевых действий, боевых потенциалов типовых воинских формирований, образцов вооружения и военной техники, задействованных в отражении удара СВКН противника. Эта информация представляется в виде совокупностей информационных элементов и их характеристик, установленных протоколами функционального взаимодействия источников информации и КСА военного назначения. В БРП (7) осуществляется автоматизированное формирование множества упорядоченных по важности входных параметров, характеризующих условия моделируемой обстановки, состав сил и средств проранжированных для подготовки к моделированию первоочередных оперативных задач.
Сформированное множество упорядоченных по важности входных параметров с выхода 3 БРП (7) поступает на вход 3 БМ (2). Текущие результаты функционирования БРП  (7) с выхода 4 поступают на вход 3 БОР (4) для отображения, регистрации и, в случае необходимости, далее с выхода 1 БОР (4) поступают на вход 1 БУК (3) для корректировки.
Сформированный перечень масштабируемой входной информации по отражению воздушно-космического нападения противника с выхода 1 БФЗП (6) и множество входных параметров, характеризующих условия моделируемой обстановки, состав сил и средств для выполнения первоочередных задач с выхода 3 БРП (7) поступают на вход 3 БМ (2) и вход 4 БМ (2) соответственно.
На вход 5 БМ (2) с выхода 1 БВД (1) в зависимости от изменения условий обстановки поступает оперативная информация о потерях в составе задействованных СВКН противника, их дополнительных маршрутах полета, об изменении в составе и состоянии группировок своих войск и войск (сил) противника; об оперативном манёвре группировок войск (сил) последующих эшелонов; по прочим способам действий сил сторон. В комплексной имитационной модели боевых действий в воздушно-космической сфере (11), осуществляется статистическое имитационное моделирование, причем каждый последующий вариант входного параметра дополняется очередным показателем по убыванию степени важности показателя уровня значимости. В зависимости от объема данных рассчитывается общее время подготовки варианта входных параметров. Требуемое количество реализаций имитационной модели задается оператором. Полученные значения показателя эффективности боевых действий, а так же перечень входных параметров с низкой степенью важности для дальнейшего выполнения моделирования в условиях дефицита времени используются как исходные данные для работы блока обработки результатов моделирования (13).
В блоке обработки результатов моделирования (13) осуществляется автоматизированное накопление и статистическая обработка результатов моделирования, проводимого в комплексной имитационной модели боевых действий в воздушно-космической сфере (12) с варьированием значимыми параметрами и параметрами, заменённых значениями по умолчанию, а также получение результатов моделирования боевых действий. Полученные значения используются как исходные данные для работы блока присвоения значений по умолчанию (5). Результаты с выхода 2 БМ (2) передаются на вход 4 БПЗУ (5).
Текущие результаты функционирования БМ (2) с выхода 1 поступают на вход 6 БОР (4) для отображения, регистрации и, в случае необходимости, далее с выхода 1 БОР (4) поступают на вход 1 БУК (3) для корректировки.
В БПЗУ (5) на основе полученных нормативных значений осуществляется итоговое формирование входных параметров, замененных значениями по умолчанию для дальнейшего представления и использования оператором в зависимости от условий обстановки и располагаемого времени. Информация о сформированных для перераспределения наименее важных и наименее потребных к вводу параметров с выхода 2 БПЗУ (5) поступает на вход 5 БОР (4) для отображения, регистрации и, в случае необходимости, далее с выхода 1 БОР (4) поступают на вход 1 БУК (3) для корректировки.
Информация об окончании процесса формирования варианта значимых входных параметров программного средства моделирования и регистрации этого факта с выхода 1 БОР (4) передается на вход-выход 1 БУК (3). В БУК (3) вырабатывается управляющий сигнал на остановку работы блоков БВД (1), БМ (2), БОР (4), БПЗУ (5), БФЗП (6), и БРП (7). На этом работа устройства заканчивается.
Полезная модель выполнена в виде автоматизированного рабочего места оператора по математическому моделированию перспективного КСА военного назначения, блоки БВД (1), БМ (2), БУК (3), БОР (4), БПЗУ (5), БФЗП (6), БРП (7) и БВВП (8) выполнены в виде программно-технических модулей на плате расширения ПЭВМ с архитектурой типа х86.
Представленный вариант устройства не исчерпывает возможные способы его практического исполнения.
Источники, принятые во внимание:
1. RU 134681 U1, МПК: G06F 17/50, 2013 (прототип);
2. RU 158700 U1, МПК: G06F 17/50, 2016;
3. RU 146672 U1, МПК: G06F 17/50, 2014;
4. Костров А.С. К вопросу совершенствования программных средств моделирования автоматизированных систем военного назначения // Материалы II ВНТК ФГАУ «ВИТ «ЭРА». - Анапа: ФГАУ «ВИТ «ЭРА», 2020. - С. 247-255. (https://elibrary.ru/item.asp?id=42946810&);
5. Костров А.С. Метод построения информационного обеспечения программных средств моделирования автоматизированных систем военного назначения // Материалы IV ВНПК ВУЦ МГТУ имени Н.Э. Баумана. – М: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2020. - С. 380-388.