СИСТЕМА ЦЕЛЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОГНЕМ ЗЕНИТНЫХ РАКЕТНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ В ХОДЕ ОТРАЖЕНИЯ УДАРОВ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ

Система целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей относится к классу регулирующих и управляющих систем общего назначения и может быть использована в автоматизированных системах управления огнем (оружием). Известна система /1/ /прототип/, 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).
Система /1/ может быть использована для решения задач целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений. На предварительном этапе работы системы в рабочую память закладываются данные о параметрах зон поражения зенитных ракетных подразделений по типам зенитных ракетных комплексов, а также данные о параметрах управляемой группировки зенитных ракетных войск, то есть о координатах точек стояния зенитных ракетных подразделений, типах зенитных ракетных комплексов. В базу знаний закладываются правила отбора целей для целераспределения и формирования для каждого зенитного ракетного подразделений массива целеуказаний. В штатном режиме работы системы, на ее выходе для каждого зенитного ракетного подразделения формируется массив целеуказаний, то есть список номеров целей, стоящих на очереди для обстрела подразделением. Полученные результаты выдаются пользователю через выход пользовательского интерфейса.
Системы противоракетной обороны, базирующиеся на использовании зенитных управляемых ракет, относятся к классу низковысотных систем противоракетной обороны /2/. Управление огнем и, в частности, решение задач целераспределения и целеуказания в ходе отражения ударов баллистических целей, в этих системах принципиально отличается от управления огнем в ходе отражения ударов аэродинамических целей /2/. Недостатком системы /1/ является то, что решение с ее помощью задачи целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных
подразделений не позволяет организовать управление огнем одинаково эффективное как при отражении ударов аэродинамических, так и баллистических целей.
Заявляемая полезная модель направлена на повышение эффективности управления огнем зенитных ракетных подразделений при отражении ударов баллистических целей.
Заявляемая система целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения ударов баллистических и аэродинамических целей, как и прототип, содержит базу знаний, машину логического вывода, рабочую память, блок объяснения, пользовательский интерфейс, блок приобретения знаний, причем выход базы знаний и первый выход 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 входом базы знаний и 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 первым входом и выходом системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения ударов баллистических и аэродинамических целей.
В отличие от прототипа система целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения ударов баллистических и аэродинамических целей содержит блок ранжирования баллистических целей по важности, блок ранжирования баллистических целей по временным параметрам, блок отбора
баллистических целей для уничтожения, блок целераспределения и целеуказания для аэродинамических целей, блок распознавания траекторий баллистических целей, причем второй выход рабочей памяти соединен со вторыми входами блока ранжирования баллистических целей по важности, блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам, блока отбора баллистических целей для уничтожения, блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям, третий выход рабочей памяти соединен со вторым входом блока распознавания траекторий баллистических целей, второй вход системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей соединен с первыми входами блока отбора баллистических целей для уничтожения, блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям и блока распознавания траекторий баллистических целей, первый выход блока распознавания траекторий баллистических целей соединен с третьим входом блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям, второй выход блока распознавания траекторий баллистических целей соединен с третьими входами блока ранжирования баллистических целей по важности, блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам и блока отбора баллистических целей для уничтожения, выход блока отбора баллистических целей для уничтожения соединен с первым входом блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам, выход блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам соединен с первым входом блока ранжирования баллистических целей по важности, выход блока ранжирования баллистических целей по важности соединен с четвертым входом машины логического вывода, выход блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям соединен с пятым входом машины логического вывода.
Ниже приводится пример заявляемой полезной модели. На фиг.1 приведена структурная схема системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей. На фиг.1 используются следующие обозначения:
1 - база знаний;
2 - машина логического вывода;
3 - рабочая память;
4 - блок объяснения;
5 - пользовательский интерфейс;
6 - блок приобретения знаний;
7 - блок ранжирования баллистических целей по важности;
8 - блок ранжирования баллистических целей по временным параметрам;
9 - блок отбора баллистических целей для уничтожения;
10 - блок целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям;
11 - блок распознавания траекторий баллистических целей.
База знаний 1 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, позволяющую хранить в оперативной памяти правила расчета параметров целераспределения и целеуказания с учетом данных об обстановке. Вход базы знаний соединен с выходом 2.6 машины логического вывода. Выход базы знаний соединен с входами 2.1 машины логического вывода.
Машина логического вывода 2 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, способную выполнять логические и арифметические действия с данными, хранящимися в рабочей памяти, в соответствии с правилами, хранящимися в базе знаний. Входы 2.1 и 2.2 машины логического вывода соединены с выходом базы знаний и выходом 3.1 рабочей памяти. Вход 2.3 соединен с выходом 6.2 блока приобретения
знаний. Вход 2.4 машины логического вывода соединен с выходом блока ранжирования баллистических целей по важности. Вход 2.5 машины логического вывода соединен с выходом блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям. Выход 2.6 машины логического вывода соединен с входом базы знаний, выход 2.7 соединен с входом рабочей памяти, выход 2.8 соединен с входом 4.1 блока объяснения.
Рабочая память 3 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, позволяющую хранить в оперативной памяти данные о боевых возможностях управляемых зенитных ракетных подразделений, характеристики важности обороняемых объектов, код алгоритма распознавания траекторий баллистических целей, алгоритма ранжирования баллистических целей по важности, алгоритма целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям, алгоритмов ранжирования баллистических целей по важности и временным параметрам, алгоритма отбора баллистических целей для уничтожения, а также географические координаты зенитных ракетных подразделений и обороняемых объектах. Вход рабочей памяти соединен с выходом 2.7 машины логического вывода. Выход 3.2 рабочей памяти соединен с входом 7.2 блока ранжирования баллистических целей по важности, входом 8.2 блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам, входом 9.2 блока отбора баллистических целей для уничтожения, входом 10.2 блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям. Выход 3.3 рабочей памяти соединен с входом 11.2 блока распознавания траекторий баллистических целей.
Блок объяснения 4 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, способную запоминать и передавать транзитом массивы (списки) целеуказаний, а также цепочку правил, в соответствие с которыми были сформированы конкретные массивы (списки) целеуказаний. Вход 4.1 блока объяснения соединен с выходом 2.8 машины логического вывода. Вход 4.2 блока объяснения соединен с выходом 5.4
пользовательского интерфейса. Выход блока объяснения соединен с входом 5.1 пользовательского интерфейса.
Пользовательский интерфейс 5 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, оснащенную стандартным набором технических и программных средств для общения с пользователем (дисплеем, клавиатурой и т.п.). Вход 5.1 пользовательского интерфейса соединен с выходом блока объяснения. Вход 5.2 пользовательского интерфейса соединен с выходом 6.1 блока приобретения знаний. Вход 5.3 пользовательского интерфейса является первым входом системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения ударов баллистических и аэродинамических целей и соединен с пользователем системы. Выход 5.4 пользовательского интерфейса соединен с входом 4.2 блока объяснения. Выход 5.5 пользовательского интерфейса соединен с входом блока приобретения знаний. Выход 5.6 пользовательского интерфейса является выходом системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения ударов баллистических и аэродинамических целей и соединен с пользователем системы.
Блок приобретения знаний 6 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, обеспечивающую организацию диалоговой процедуры, целью которой является ввод (корректировка) правил, в соответствие с которыми формируются массивы (списки) целеуказаний. Вход блока приобретения знаний соединен с выходом 5.5 пользовательского интерфейса. Выход 6.1 блока приобретения знаний соединен с входом 5.2 пользовательского интерфейса. Выход 6.2 блока приобретения знаний соединен с входом 2.3 машины логического вывода.
Блок ранжирования баллистических целей по важности 7 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, обеспечивающую ранжировании целей, отобранных для каждого зенитного ракетного подразделения для уничтожения и прошедших рубеж целераспределения, по
их важности. Вход 7.1 блока ранжирования баллистических целей по важности соединен с выходом блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам. Вход 7.2 блока ранжирования баллистических целей по важности соединен с выходом 3.2 рабочей памяти. Вход 7.3 блока ранжирования баллистических целей по важности соединен с выходом 11.4 блока распознавания траекторий баллистических целей. Выход блока ранжирования баллистических целей по важности соединен с входом 2.4 машины логического вывода.
Блок ранжирования баллистических целей по временным параметрам 8 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, обеспечивающую выполнение двухэтапной процедуры ранжирование целей. Первый этап ранжирования целей - упорядочение их по величине обобщенного подлетного времени, начиная с минимального значения, а затем, по мере возрастания, до максимального значения. В результате образуется массив очередности целей. Второй этап ранжирования целей - упорядочение их по величине времени пребывания в зоне поражения зенитного ракетного подразделения, начиная максимального значения, а затем, по мере убывания, до минимального значения. В результате для каждой цели формируется упорядоченный массив огневых средств. Вход 8.1 блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам соединен с выходом блока отбора баллистических целей для уничтожения. Вход 8.2 блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам соединен с выходом 3.2 рабочей памяти. Вход 8.3 блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам соединен с выходом 11.4 блока распознавания траекторий баллистических целей. Выход блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам соединен с входом 7.1 блока ранжирования баллистических целей по важности.
Блок отбора баллистических целей для уничтожения 9 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, обеспечивающую
ij
отбор баллистических целей для уничтожения. Отбор производится по зонам поражения боеготовых зенитных подразделений, при наличии выделенного ресурса зенитных управляемых ракет. Баллистическая цель может быть назначена на уничтожение зенитному ракетному подразделению при условии, что ее траектория проходит через зону поражения этого подразделения. В результате такого анализа каждой i-й отобранной цели присваивается признак W=1, где j - номер зенитного ракетного подразделения, которому цель может быть назначена для уничтожения. Вход 9.1 блока отбора баллистических целей для уничтожения является вторым входом системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей. Вход 9.2 блока отбора баллистических целей для уничтожения соединен с выходом 3.2 рабочей памяти. Вход 9.3 блока отбора баллистических целей для уничтожения соединен с выходом 11.4 блока распознавания траекторий баллистических целей. Выход блока отбора баллистических целей для уничтожения соединен с входом 8.1 блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам.
Блок целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям 10 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, обеспечивающую отбор аэродинамических целей по зонам поражения зенитного ракетного подразделения с учетом ограничений, накладываемых предельными возможностями зенитного ракетного комплекса по высоте и скорости, отбор аэродинамических целей для целераспределения и ранжирование их по обобщенному подлетному времени, формирование для каждого зенитного ракетного подразделения массива целей, которые он может обстрелять, формирование для каждого зенитного ракетного подразделения массива целеуказаний. Вход 10.1 блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям является вторым входом системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических
целей. Вход 10.2 блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям соединен с выходом 3.2 рабочей памяти. Вход 10.3 блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям соединен с выходом 11.3 блока распознавания траекторий баллистических целей. Выход блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям соединен с входом 2.5 машины логического вывода.
Блок распознавания траекторий баллистических целей 11 представляет собой рабочую станцию, например типа Р5-100 Best Buy, обеспечивающую выделить баллистических целей из общего потока целей, входящих в зоны поражения управляемых зенитных ракетных подразделений. Вход 11.1 блока распознавания траекторий баллистических целей является вторым входом системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей. Вход 11.2 блока распознавания траекторий баллистических целей соединен с выходом 3.3 рабочей памяти. Выход 11.3 блока распознавания траекторий баллистических целей соединен с входом 10.3 блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям. Выход 11.4 блока распознавания траекторий баллистических целей соединен с входом 7.3 блока ранжирования баллистических целей по важности, с входом 8.3 блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам, с входом 9.3 блока отбора баллистических целей для уничтожения.
Конструктивно система целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей представляет собой комплект аппаратуры, размещенной в стационарном помещении. Диапазон изменения внешних факторов при эксплуатации системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей соответствует группе 1.3 УХЛ ГОСТ В20.39.304-75.
Работает система целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей следующим образом.
На предварительном этапе работы системы в рабочую память загружаются нормативные данные о боевых возможностях управляемых зенитных ракетных подразделений, варианты алгоритма ранжирования баллистических целей по важности, алгоритма целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям, алгоритмов ранжирования баллистических целей по важности и временным параметрам, алгоритма отбора баллистических целей для уничтожения, а также географические координаты зенитных ракетных подразделений и обороняемых объектах. В базу знаний закладываются правила выбора в конкретных условиях обстановки вариантов правил формирования массивов (списков) целеуказаний, то есть вариантов алгоритма ранжирования баллистических целей по важности, алгоритма целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям, алгоритмов ранжирования баллистических целей по важности и временным параметрам, алгоритма отбора баллистических целей для уничтожения.
После завершения предварительного этапа работы системы пользователь вводит через пользовательский интерфейс признак готовности системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей к функционированию в реальном масштабе времени. Кроме того, пользователь вводит в систему информационные признаки, характеризующие вариант сложившейся тактической обстановки, используемый системой для выбора конкретного варианта правил формирования массивов (списков) целеуказаний. Информационные признаки, характеризующие вариант сложившейся тактической обстановки, поступившие через вход 5.3 пользовательского интерфейса, поступают далее на вход блока приобретения знаний, а через него транзитом на вход 2.3
машины логического вывода. Машина логического вывода 2 обеспечивает на основе логических правил, хранящихся в базе знаний 1, загрузку в рабочую память конкретного варианта правил формирования массивов (списков) целеуказаний, а также географических координат зенитных ракетных подразделений и обороняемых объектах. Числовой код, характеризующий алгоритмы формирования массивов (списков) целеуказаний, поступает через соответствующие связи в блок ранжирования баллистических целей по важности 7, в блок ранжирования баллистических целей по временным параметрам 8, в блок отбора баллистических целей для уничтожения 9, в блок целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям 10 и в блок распознавания траекторий баллистических целей.
Через второй вход системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей на вход 11.1 блока распознавания траекторий баллистических целей поступают координаты целей. На основе загруженного в этот блок алгоритма осуществляется выделение баллистических целей из общего потока целей, входящих в зоны поражения управляемых зенитных ракетных подразделений. Признак того, что поступившие на вход системы координаты характеризуют баллистическую цель, через выход 11.4 поступает на вторые входы блока ранжирования баллистических целей по важности 7, блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам 8, блока отбора баллистических целей для уничтожения 9 и инициирует их работу. В блоке 9 осуществляется отбор баллистических целей по зонам поражения боеготовых зенитных подразделений, при наличии выделенного ресурса зенитных управляемых ракет. Координаты целей со второго входа системы поступают на вход 9.1 блока отбора баллистических целей для уничтожения. Баллистическая цель может быть назначена на уничтожение зенитному ракетному подразделению при условии, что ее траектория проходит через зону поражения этого подразделения. В результате такого анализа каждой i-й отобранной цели
ij
ij
присваивается признак W=1, где j - номер зенитного ракетного подразделения, которому цель может быть назначена для уничтожения. Координаты баллистических целей вместе с признаками W поступают с выхода блока отбора баллистических целей для уничтожения на вход 8.1 блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам. В этом блоке осуществляется выполнение двухэтапной процедуры ранжирование целей. Первый этап ранжирования целей - упорядочение их по величине обобщенного подлетного времени, начиная с минимального значения, а затем, по мере возрастания, до максимального значения. В результате образуется массив очередности целей. Второй этап ранжирования целей - упорядочение их по величине времени пребывания в зоне поражения зенитного ракетного подразделения, начиная максимального значения, а затем, по мере убывания, до минимального значения. В результате для каждой цели формируется упорядоченный массив огневых средств. С выхода 8.1 блока ранжирования баллистических целей по временным параметрам список проранжированных баллистических целей вместе с их координатами поступает на вход 7.1 блока ранжирования баллистических целей по важности, в котором обеспечивается ранжирование целей, отобранных для каждого зенитного ракетного подразделения для уничтожения и прошедших рубеж целераспределения, по их важности (по важности объектов на которые падают соответствующие баллистические цели). С выхода блока ранжирования баллистических целей по важности 7 для каждого зенитного ракетного подразделения выдается список проранжированных целей вместе с соответствующей координатной информацией. Это и есть массив (список) целеуказаний по баллистическим целям. Указанный массив (список) поступает на вход 2.4 2 машины логического вывода, через которую следует транзитом на вход 4.1 блока объяснения вместе с совокупностью правил, на основе которых этот список сформирован. На каждом такте выдаче целеуказания данный список и соответствующие правила сохраняются в памяти блока объяснений. Это делается для последующего ретроспективного
анализа хода боевых действий. С выхода блока объяснений список целеуказаний по баллистическим целям поступает на пользовательский интерфейс, а с его выхода 5.6 на выход системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей.
Если поступившие на вход системы координаты характеризуют аэродинамическую цель, то в блоке распознавания траекторий баллистических целей 11 признак баллистической цели не формируется, а формируется признак аэродинамической цели. Соответствующий признак через выход 11.3 поступает на вход 10.3 блока целераспределения и целеуказания по аэродинамическим целям и инициирует его работу. Координатная информация о цели поступает со второго входа системы на вход 10.1 указанного блока. В блоке 10 обеспечивается отбор аэродинамических целей по зонам поражения зенитного ракетного подразделения с учетом ограничений, накладываемых предельными возможностями зенитного ракетного комплекса по высоте и скорости, отбор аэродинамических целей для целераспределения и ранжирование их по обобщенному подлетному времени, формирование для каждого зенитного ракетного подразделения массива целей, которые он может обстрелять, формирование для каждого зенитного ракетного подразделения массива целеуказаний. Массив (список) целеуказаний с выхода блока 10 поступает на вход 2.5 машина логического вывода. Дальнейшая обработка массива проводится точно так же, как обработка массива (списка) целеуказаний по баллистическим целям вплоть до выдачи этого массива с выхода 5.6 пользовательского интерфейса на выход системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей.
Проверка эффективности системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей проведена в ходе учений,
которые показали, что применение заявляемой системы позволяет повысить эффективность противовоздушной обороны при отражении удара баллистических целей на 20-25%, сократить расход зенитных ракет на 40%.
Представленный вариант построения системы целераспределения и целеуказания для управления огнем зенитных ракетных подразделений в ходе отражения удара баллистических и аэродинамических целей не исчерпывает возможные способы ее практического исполнения.
Источники, принятые во внимание:
1. Джаратано Д., Райли Г. Экспертные системы. Принципы разработки и программирования. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2007, рис.1.6., с.70 (прототип).
2. Kenneth P. Werrel. Archie to SAM. A Shot Operation History of Ground-Based Air Defense. - Alabama, Air University Press, 2005, фиг.86, с.195.