СИСТЕМА ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ ВМФ

Настоящая полезная модель относится к информационным системам моделирования и может быть использована для исследования и проектирования систем управления морских объектов ВМФ, а так же в качестве тренажерного средства для обучения, тренировки и повышения квалификации операторов и специалистов систем управления.
Полезная модель также может быть использована в различных областях науки, техники и промышленного производства, связанных со сложной и трудоемкой операторской или технологической деятельностью, в том числе предполагающих использование систем имитационного моделирования или экспертных систем.
Известно несколько прототипов систем имитационного моделирования, в которых достаточно условно может быть реализована задача моделирования человеко-машинных систем управления морских объектов ВМФ. К ним можно отнести:
- Автоматизированный тренажерный комплекс для подготовки экипажей кораблей, предназначенный для формирования навыков и умений и способностей, необходимых в реальных условиях деятельности операторов кораблей. Комплекс содержит комплект учебно-действующего образца автоматизированного рабочего места, установленного на качающейся платформе, комплект автоматизированных рабочих мест операторов, пост руководства обучением, вычислительно-модульный комплекс и систему обмена данными, при этом все элементы комплекса соединены между собой через локальную сеть (патент на изобретение №2234138, МПК - G09B 9/06, опубликованного 10.08.2004);
- Устройство подготовки операторов поиска и классификации затонувших объектов, предназначенное для формирования у них навыков, умений и способностей по использованию различных гидроакустических средств малого радиуса действий надводных кораблей для определения координат и типов затонувших объектов. Устройство содержит комплект рабочих мест обучаемых (РМО), пост руководства обучением (ПРО), включающий рабочее место инструктора (РМИ) и сервер баз данных. Все элементы комплекса соединены между собой через локальную вычислительную сеть (патент на полезную модель №124021, МПК - G09B 9/00, опубликованного 10.01.2013).
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является тренажер для подготовки операторов гидроакустических систем, содержащий комплект унифицированных рабочих мест обучаемых, пост руководства обучением, включающий рабочее место инструктора (РМИ) и сервер баз данных. Все элементы комплекса соединены между собой через локальную вычислительную сеть (патент на изобретение №2408079, МПК - G09B 9/06, опубликованного 10.04.2010).
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в создании системы имитационного моделирования, обеспечивающей решение задач исследования, проектирования, испытания и поддержки систем управления морских объектов ВМФ, а так же в качестве тренажерного средства для обучения, тренировки и повышения квалификации операторов и специалистов систем управления.
Данная задача достигается за счет того, что система имитационного моделирования человеко-машинных систем управления морских объектов ВМФ включает подсистему моделирования обстановки (ПМО), подсистему моделирования процессов принятия решений (ПМППР), подсистему моделирования обработки информации (ПМОИ), подсистему имитаторов изделий вооружения и военной техники (ПИИВВТ), подсистему обмена данными (ПОД), банк данных (БД), причем обмен данными между подсистемой моделирования обстановки (ПМО), подсистемой моделирования процессов принятия решений (ПМППР), подсистемой моделирования обработки информации (ПМОИ), подсистемой имитаторов изделий вооружения и военной техники (ПИИВВТ), банком данных (БД) осуществляется через подсистему обмена данными (ПОД).
Все элементы системы имитационного моделирования человеко-машинных систем управления морских объектов ВМФ являются типовыми устройствами вычислительной техники.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание системы имитационного моделирования человеко-машинных систем управления, позволяющей производить исследования и проектирование систем управления морских объектов ВМФ, а так же обучение, тренировки и повышение квалификации операторов и специалистов систем управления.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображена структурная схема системы имитационного моделирования человеко-машинных систем управления морских объектов ВМФ.
Система имитационного моделирования человеко-машинных систем управления морских объектов ВМФ (СИМ) включает подсистему моделирования обстановки (ПМО) 1, подсистему моделирования процессов принятия решений (ПМППР) 2, подсистему моделирования обработки информации (ПМОИ) 3, подсистему имитаторов изделий вооружения и военной техники (ПИИВВТ) 4, подсистему обмена данными (ПОД) 5, банк данных (БД) 6, причем обмен данными между подсистемой моделирования обстановки (ПМО) 1, подсистемой моделирования процессов принятия решений (ПМППР) 2, подсистемой моделирования обработки информации (ПМОИ) 3, подсистемой имитаторов изделий вооружения и военной техники (ПИИВВТ) 4, банком данных (БД) 6 осуществляется через подсистему обмена данными (ПОД) 5.
Подсистема моделирования обстановки (ПМО) 1 через подсистему обмена данными (ПОД) 5 соединена с подсистемой моделирования процессов принятия решений (ПМППР) 2, подсистемой моделирования обработки информации (ПМОИ) 3, подсистемой имитаторов изделий вооружения и военной техники (ПИИВВТ) 4, банком данных (БД) 6 и предназначена для:
- разработки заданий на моделирование, формирование исходных данных для обеспечения проведения сеанса моделирования;
- решения задач математического моделирования тактической, помеховой и сигнальной обстановки, поведения объектов: их движения, применения вооружения и оружия, а также проведение специализированных расчетов;
- организации проведения сеанса моделирования;
- документирования и разбора проведенного сеанса моделирования;
- конфигурирования рабочих мест;
- поддержки сетевого обмена данными;
- обеспечения работы программ с цифровыми электронными картами;
- создания и редактирования условно постоянной информации в БД;
- определение состава и структуры отчета;
- формирование отчета;
- сохранение отчета в банке данных;
- управление предъявлением данных отчета.
Подсистема моделирования процессов поддержки принятия решений (ПМПППР) 2 через подсистему обмена данными (ПОД) 5 соединена с банком данных (БД) 6 и предназначена для:
- разработки моделей функционирования средств вооружения и военной техники и их операторов, участвующих в процессах принятия решений;
- разработки моделей процессов поддержки принятия решений операторами и лицами принимающими решения;
- обработки информации, характеризующей состояние процессов анализа формируемых признаков и тактическую ситуацию для управления вычислительным процессом информационно-расчетных задач и для принятия решений на маневрирование и применение систем носителя;
- моделирования процессов принятия решений операторами и лицами принимающими решения.
Подсистема моделирования обработки информации (ПМОИ) 3 через подсистему обмена данными (ПОД) 5 соединена с банком данных (БД) 6 и предназначена для:
- обработки поступающей от источников информации, с целью выработки рекомендаций по направлению дальнейших вычислений или по управлению носителем моделируемых систем и применению систем носителя;
- проверки модулей информационно-расчетных задач, разрабатываемых для реализации функций, возлагаемых на проектируемую систему, для определения целесообразности включения их в состав специального математического обеспечения разрабатываемой системы.
Подсистема имитаторов изделий вооружения и военной техники (ПИИВВТ) 4 через подсистему обмена данными (ПОД) 5 соединена с подсистемой моделирования обстановки (ПМО) 1 и банком данных (БД) 6. ПИИВВТ предназначена для проверки адекватности моделей функционирования средств вооружения и военной техники и их операторов и представляет собой комплект унифицированных рабочих мест операторов вооружения и военной техники.
Подсистема обмена данными (ПОД) 5 осуществляет обмен данными и командами управления между подсистемой моделирования обстановки (ПМО) 1, подсистемой моделирования процессов принятия решений (ПМППР) 2, подсистемой моделирования обработки информации (ПМОИ) 3, подсистемой имитаторов изделий вооружения и военной техники (ПИИВВТ) 4, банком данных (БД) 6.
Банк данных (БД) 6 через подсистему обмена данными (ПОД) 5 соединен с подсистемой моделирования обстановки (ПМО) 1, подсистемой моделирования процессов принятия решений (ПМППР) 2, подсистемой моделирования обработки информации (ПМОИ) 3, подсистемой имитаторов изделий вооружения и военной техники (ПИИВВТ) 4 и предназначен для хранения всей совокупности фактографической информации, необходимой для решения информационно-расчетных задач и обоснования решения по управлению вычислительным процессом и анализу тактической обстановки. Банк данных (БД) 6 состоит из следующих баз данных:
- база заданий на моделирование;
- база данных «Район»;
- база данных «Среда»;
- база данных «Надводные корабли»;
- база данных «Подводные лодки»;
- база данных «Летательные аппараты»;
- база данных «Стационарные объекты»;
- база данных «Групповые объекты»;
- база данных «Оружие»;
- база данных «Средства обнаружения»;
- база данных «Энергетические установки»;
- база данных «Планы маневрирования»;
- база данных «Результаты моделирования»;
- база данных «Результаты тренировки»;
- база знаний по обработке информации;
- база данных «Модели функционирования»;
- база данных «Модели процессов поддержки принятия решений»;
- база знаний поддержки принятия решений;
- база данных «Информационно-расчетные задачи»;
- база данных «Таблицы взаимодействия»;
- база данных имитационных моделей изделий ВиВТ (гидроакустических средств, радиолокационных средств, оптико-электронных средств, средств радиоэлектронной борьбы, средств электромагнитной совместимости, средств гидроакустической совместимости, средств гидроакустического подавления, систем боевого управления, средств связи, штурманского радиоэлектронного вооружения);
- база данных «Результаты моделирования».
Каждая из указанных баз данных содержит свой набор исходных параметров, необходимых для описания и моделирования обстановки, носителей систем управления, систем управления, проведения аналитических и экспертных расчетов, формирования результатов моделирования.
Заявленное устройство обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для устройств подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Новизна» для полезной модели.
Работа СИМ может обеспечивать проведение исследований человеко-машинных систем управления морских объектов ВМФ, а так же обучение специалистов систем управления.
При проведении исследований человеко-машинных систем управления морских объектов ВМФ работу предлагаемого устройства можно разбить на четыре этапа. Управление исполнением данных этапов осуществляется руководителем моделирования с подсистемы моделирования обстановки (1).
На первом этапе с подсистемы моделирования обстановки (1) осуществляется адаптация к составу СИМ - подключение необходимых для моделирования подсистем (подсистемы моделирования процессов принятия решений (ПМППР) 2, подсистемы моделирования обработки информации (ПМОИ) 3, подсистемы имитаторов изделий вооружения и военной техники (ПИИВВТ) 4, проверка работоспособности технических средств СИМ с использованием стандартных процедур операционной системы. Обмен между подсистемой моделирования обстановки (1), подсистемой моделирования процессов принятия решений (ПМППР) 2, подсистемой моделирования обработки информации (ПМОИ) 3, подсистемой имитаторов изделий вооружения и военной техники (4), банком данных (6) осуществляется через подсистему обмена данными (5).
На втором этапе с подсистемы моделирования обстановки (1) на основе баз данных, входящих в банк данных (6) осуществляется подготовка исходных данных для проведения моделирования, к которым относятся: выбор района, задание траекторий движения объектов тактической обстановки, их типов и гидрологических и метеорологических условий тренировки (волнение моря, наличие осадков и т.д.) и выбор имитационных моделей изделий вооружения и военной техники и их загрузка с банка данных (6) на унифицированные рабочие места подсистемы имитаторов изделий вооружения и военной техники (4), с подсистемы моделирования процессов принятия решений (2) из банка данных (6) производится выбор моделей функционирования средств вооружения и военной техники и их операторов, а так же моделей процессов поддержки принятия решений операторами и лицами принимающими решения, с подсистемы моделирования обработки информации (3) из банка данных (6) производится выбор модулей информационно-расчетных задач средств управления.
На третьем этапе выполняются операции, обеспечивающие процесс моделирования. При этом на подсистеме моделирования обстановки 1 осуществляется моделирование носителя системы управления, на подсистеме моделирования процессов принятия решений 2 моделирование систему управления носителя, на подсистеме моделирования обработки информации 3 моделирование информационно-расчетных задач радиоэлектронного вооружения системы управления носителя, на подсистеме имитаторов изделий вооружения и военной техники 4 осуществляется имитация работы изделий вооружения и военной техники. Информационный обмен между подсистемами осуществляется через базу данных «Таблицы взаимодействия» банка данных (6). Результаты моделирования записываются в режиме реального времени в соответствующие регистрационные файлы базы «Результаты моделирования» банка данных (6).
На четвертом этапе на основе данных из этих регистрационных файлов осуществляется оценка результатов моделирования.
При обучении специалистов систем управления работу предлагаемого устройства можно так же разбить на четыре этапа. Управление исполнением данных этапов осуществляется руководителем моделирования (обучения) с подсистемы моделирования обстановки (1).
На первом этапе с подсистемы моделирования обстановки (1) осуществляется проверка работоспособности технических средств СИМ с использованием стандартных процедур операционной системы, выбор типов моделей изделий вооружения и военной техники и их загрузка с банка данных (6) на унифицированные рабочие места подсистемы имитаторов изделий вооружения и военной техники (4). Обмен между подсистемой моделирования обстановки (1), подсистемой имитаторов изделий вооружения и военной техники (4), банком данных (6) осуществляется через подсистему обмена данными (5).
На втором этапе с подсистемы моделирования обстановки (1) на основе баз данных, входящих в банк данных (6) осуществляется подготовка исходных данных для проведения тренировки, к которым относятся: выбор района проведения тренировки, задание траекторий движения объектов тактической обстановки, их типов и гидрологических и метеорологических условий тренировки (волнение моря, наличие осадков и т.д.).
На третьем этапе выполняются операции, обеспечивающие процесс проведения занятия. При этом на каждом рабочем месте обучаемого осуществляется регистрация его действий, данные о которых записываются в режиме реального времени в соответствующие регистрационные файлы базы «Результаты тренировки» банка данных (6).
На четвертом этапе на основе данных из этих регистрационных файлов осуществляется разбор проведенных занятий.
На предприятии-заявителе разработана конструкторская документация, по которой произведен монтаж заявляемой полезной модели. Для обеспечения работы полезной модели разработан «Комплекс программ системы имитационного моделирования «Пассат-СИМ». Внедрение системы имитационного моделирования человеко-машинных систем управления морских объектов ВМФ позволяет:
- получить предварительные оценки показателей эффективности систем управления и их подсистем по заданным критериям;
- обосновать выбор структурных решений построения системы управления;
- формировать требования к элементам системы управления;
- уточнить показатели эффективности функционирования системы управления и ее подсистем с учетом принимаемых технических решений по реализации функций управления;
- производить анализ существующих систем управления;
- обучать, тренировать операторов и специалистов систем управления морских объектов ВМФ.