CC BY
34Формирование структуры робототехнической подсистемы поражения в ракетных войсках и артиллерии
Подполковник А.А. ЛОСИН, кандидат технических наук
АННОТАЦИЯ
ABSTRACT
Рассматривается вариант построения поражающей робототехнической подсистемы ракетных войск и артиллерии (РВиА), учитывающей опосредованное воздействие человеческого фактора (ЧФ) на показатели эффективности выполнения боевых задач (БЗ).
The paper looks at an option of constructing the robotechnical injurious subsystem of missile troops and artillery (MT&A) that takes into account the indirect impact of the human factor (HF) on effectiveness indices of combat assignment (CA) accomplishment.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
KEYWORDS
Подсистема поражения (ПСП), ро-бототехническое вооружение (РТВ), потенциальная эффективность, модель.
Subsystem of injury (SSI), robotechnical systems (RTS), potential efficiency, model.
В ВОЕННЫХ конфликтах последних лет все более широко применяется так называемое «нелетальное» оружие, основанное на использовании различных видов излучений, воздействующих на личный состав и осуществляющих «неразрушающий» вывод из строя военной техники.
Для успешного противодействия вероятному противнику, применяющему широкий спектр «летального» и «нелетального» оружия, требуется разработка нового вооружения, обеспечивающего эффективное выполнение поставленных задач в любых условиях и способного при необходимости действовать без вмешательства человека.
Военным руководством страны определено, что одним из приоритетных направлений повышения боевого потенциала армии является разработка робототехнических комплексов (РТК) и робототехнических средств (РТС) военного назначения (ВН)1.
Эффективность применения РВиА характеризуется своевременностью, качеством и точностью выполнения задач по огневому поражению противника, основными из которых являются:
• завоевание и удержание огневого превосходства;
• поражение средств ядерного нападения, живой силы и вооружения;
• дезорганизация системы управления войсками и оружием;
• нарушение работы оперативного и войскового тыла и другие.
Очевидно, что для выполнения такого объема задач в условиях противодействия противника любыми средствами, РВиА нуждаются в системах робототехнического вооружения (СРТВ), и их скорейшая разработка является актуальной проблемой.
Логика методики формирования структуры ПСП РТВ РВиА включает: дерево целей развития СРТВ РВиА, функциональную модель применения РТК, типаж и специализации РТС, структурный и параметрический синтез РТК, информационно-нормативную базу данных, формирование и выбор оптимального варианта2.
Построение ПСП целесообразно начать со структурно-параметрического синтеза как основной составляющей эффективности применения РВиА. Формирование тактико-технических характеристик (ТТХ) робо-тотехнических средств (РТС) и комплексов (РТК) зависит от задаваемой величины опосредованного влияния человеческого фактора на эффективность применения ПСП3.
В соответствии с возлагаемыми на СРТВ функциями, ее структура должна включать следующие подсистемы: управления, разведки, поражения и обеспечения (рис. 1)4.
АСУ войсками Ба^а вариантов применения РТК
Л
1 г *
Робототехннчсскам подсистема управления Робототехническая подсистема поражения
уЧ Информационно-управляющая % подсистема % ч
Робототс*.ни ческан подсистема разведки ... Робогогехиическая подсистема обеспечения ™
* 1 1
Еднное разведывательно-информационное пространство Отдел РТВ службы РАВ округа
Рис. 1. Примерная структура СРТВ
Таким образом, под термином «подсистема поражения РТВ РВиА» будем понимать — совокупность ро-бототехнических (роботизированных) средств (комплексов), стоящих на вооружении подразделений РВиА для выполнения боевых задач автономно или дистанционно.
Синтез структуры ПСП СРТВ — это определение ее оптимального состава при заданных показателях качества и ограничениях.
Для формирования структуры системы предлагается использовать конструктивный принцип из теории фракталов — повторение структуры конечного звена нижнего уровня на каждом последующем уровне.
Например, оружие боевой машины (БМ) РТК включает три составляющие: материальную — средство поражения или боеприпас; энергетическую — энергия, непосредственно взаимодействующая на цель; информационную — воздействие, управляющее этим оружием.
По такому же принципу строится базовое шасси, включающее корпус с движителем, систему энергопитания и аккумулятор, систему управления движением.
Система наведения состоит из: линии передачи информации (провод, оптоволокно, радио, лазер и другое), соответствующее электромагнитное излучение, команды управления.
В свою очередь, БМ РТС является одной из трех составных частей следующего уровня (технической составляющей), также включающего: средства информационного обеспечения (БПЛА с лазерным целеуказате-лем, или наземное разведывательное РТС); систему управления, включающую соответствующий канал связи с оператором (элементами искусственного интеллекта); датчиковую систему учета внешних воздействий.
Таким образом, формируется фрактальная структура, включающая
три основные составляющие ПСП СРТВ — материальную, энергетическую и информационную, построенные по такому же принципу.
Техническая составляющая ПСП СРТВ является ее материальной основой и включает: БМ наземного РТК (боевое РТС); обитаемую машину управления (для взаимодействия с вышестоящим руководством, БПЛА и сервером единого разведывательно-информационного пространства (ЕРИП)); систему управления (автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов, элементы искусственного интеллекта).
Фрактальная структура составляющей ЧФ ПСП СРТВ является энергетической и формируется на основе индивидуальных качеств оператора: особенности физического развития, морально-психологическое состояние, уровень квалификации (знания, навыки, умения).
Семантическая сеть типовых сценариев применения ПСП СТРВ является информационной и включает следующие составляющие: информацию о внутреннем состоянии (технические возможности); сведения о внешних условиях (театр боевых действий); прогноз времени боевого применения того или иного РТС.
В свою очередь информация о внутреннем состоянии РТС формируется бортовым компьютером и дублируется на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора. Так же учитывается часовая наработка узлов и агрегатов, состояние резервирования систем, прогноз технических возможностей при решении предстоящих боевых задач.
Сведения о внешних условиях формируются на основе: метеоклиматических данных, получаемых по каналу связи от информационно-управляющей системы; особенностей подстилающей поверхности в районе театра военных действий (ТВД);
сведений о наших подразделениях и противнике, характеристик его образцов ВВТ; ожидаемой продолжительности выполнения боевых задач.
Информационно-управляющая система (ИУС) в своем составе имеет: средства информационного обеспечения, включая данные оператора (ЧФ); сформированную базу данных и типовые алгоритмы; устройства ввода-вывода, передачи и хранения информации; информационные потоки и управляющие команды.
Фрактальность структуры ПСП позволит обеспечить оперативность реконфигурации при выходе из строя каких либо ее элементов за счет резервирования и дублирования. Данное свойство необходимо учесть при расчете коэффициента технической готовности ПСП РТВ, включающего уровень технического исполнения входящих элементов: БМ РТК, системы управления и канала управления.
В свою очередь, коэффициент опосредованного влияния человеческого фактора (Кчф) на эффективность применения ПСП РТВ в интересах РВиА зависит от уровня физического состояния операторов (расчета) РТК, его квалификации (знания, навыки, умения) и его морально-психологического состояния. Физическое состояние операторов (расчета) РТК изменяется в условиях применения противником традиционных и новых способов вывода из строя личного состава (лучевое оружие направленного действия, электромагнитное низкочастотное излучение, и т. д.) от легкого недомогания до летального исхода. Поэтому возникает риск невыполнения боевой задачи.
Для расчета коэффициента учета типовых сценариев применения (ТСП) ПСП РТВ в интересах РВиА необходимо учитывать уровни технического совершенства ИУС и обобщения базы данных, а также объем мероприятий, выполняемых в ин-
тересах всестороннего обеспечения боевых действий.
При выстраивании иерархии свойств задается приращение эффективности ПСП РТВ в различных условиях боевого применения РВиА.
В качестве основных свойств ПСП РТВ рассматриваются:
• огневая и техническая маневренность;
• надежность безотказного функционирования;
• живучесть (устойчивость) управления и реконфигуративность структуры;
• потенциальная эффективность;
• опосредованность.
Параметры элементов ПСП РВиА
формируются в зависимости от условий применения и тактико-технических требований к применяемым РТК (РТС).
Исходной информацией для формирования параметров структуры ПСП является:
• число предусмотренных вариантов применения РТС по назначению;
• режимы функционирования;
• функциональная зависимость эффективности применения от времени функционирования;
• способность восстановления работоспособного состояния после отказов на местах;
• возможность оценивания технического состояния и проведения технического обслуживания и ремонта;
• способность восстановления ресурса;
• максимальная вероятность отказов из-за наличия ЭВМ;
• переход в критическое состояние;
• условия перехода в небоеготовое состояние;
• комплексный показатель маневренности ПСП;
• уровень технических готовно-стей БМ РТК;
• иерархическая структура фрактально-модульного типа;
• время готовности и реконфигурации;
• минимальный уровень резервирования элементов ПСП РТВ;
• минимальный типаж сценариев применения;
• диапазон влияния человеческого фактора.
Типовой ряд РТК (РТС) ПСП определяется функциональной зависимостью от возлагаемых на РВиА задач с обязательным учетом опосредованного влияния человеческого фактора. При этом ТТХ, коэффициенты боевой эффективности и боевой готовности (Кбг) РТК (РТС) должны быть не ниже аналогичных показателей штатного аналога РАВ.
Для оценивания эффективности РТК ПСП автор предлагает использовать термин «потенциальная эффективность», обозначающий величину математического ожидания (МОЖ) поражения за период боя 3/4 от общего возможного количества целей с вероятностью не ниже 0,9.
БМ РТС является одной из трех составных частей следующего уровня (технической составляющей), также включающего: средства информационного обеспечения (БПЛА с лазерным целеуказателем, или наземное разведывательное
РТС); систему управления, включающую соответствующий канал связи
с оператором (элементами искусственного интеллекта); датчиковую систему учета внешних воздействий.
Также существует вероятность риска невыполнения боевой задачи, зависящая от различных факторов, основным из которых является человеческий фактор (ЧФ). Зададим граничные условия уровня риска невыполнения задачи в диапазоне от 0 до 1 (приведены в таблице).
Таблица
Характеристика уровней риска невыполнения задачи
Неприемлемый Серьезный Незначительный
> 0,25 0,1—0,24 < 0,1
Благодаря такому подходу появляется возможность учитывать опосредованное влияние человеческого фактора на показатель эффективность применения ПСП РВиА.
Формализованное представление параметров ПСП РТВ и способа формирования структуры СРТВ осуществим в векторной форме:
где: г — структурный вектор типа РТК;
V — параметрический вектор способа формирования ПСП РТВ.
Предлагаемый подход облегчает определение соответствующих коэффициентов на каждом иерархическом уровне структуры. Так, первый уровень включает 9 элементов, второй — 27 элементов, третий — 81 элемент. При определении необходимых параметров возникает сложность, связанная с перебором большого объема вариантов комбинаций, которых может быть более 212 х 1021.
Поэтому для наглядности и удобства определения взаимосвязей между элементами системы на рисунке 2
Рис. 2. Вариант структуры ПСП РТВ РВиА
представлен вариант структуры ПСП РТВ РВиА.
Данную структуру можно представить в виде функций с определенным набором параметров, оказывающих наибольшее влияние на потенциальную эффективность применения ПСП РВиА. Рассмотрим ее на примере типового цикла
функционирования гипотетической робототехнической батареи (ртбатр) противотанковых управляемых ракет (ПТУР) противотанкового артиллерийского дивизиона (птадн) (рис. 3).
Для оценивания потенциальной эффективности применения ПСП РВиА, оснащенной РТК, необходимо
Примененные сокращения: БОН — боеприпасы основного назначения; БП — боевое положение; ВТБ — высокоточные боеприпасы; ЛОНД — лучевое оружие направленного действия; ОгЗ — огневая задача; ОП — огневая позиция; ПОМ — противоогневой маневр; ПП — походное положение; РЛР — радиолокационная разведка; РР — рубеж развертывания; РС — район сосредоточения; ЭМИ — электромагнитное излучение.
Рис. 3. Типовой цикл функционирования ртбатр ПТУР
разработать модель ее функционирования. Для этого создается массив данных о РТС и РТК, входящих в состав ПСП РТВ, формируется информационная база типовых циклов их функционирования.
Модель функционирования ПСП с РТВ РВиА, учитывающую опосре-
дованное влияние человеческого фактора, целесообразно представить в виде совокупности модулей и их параметров (рис. 4).
Модуль анализа и обработки на протяжении всего цикла боевого применения РТК решает следующие задачи:
Информационно-управляющая система в своем составе имеет:
средства информационного обеспечения, включая данные оператора; сформированную базу данных и типовые алгоритмы; устройства ввода-вывода, передачи и хранения информации; информационные потоки и управляющие команды.
Рис. 4. Модель функционирования ПСП РТВ
• осуществляет оценку потенциальной эффективности;
• проводит контроль технического состояния;
• анализирует влияние человеческого фактора.
Предлагаемый вариант формирования структуры робото-технической ПСП РВиА позволяет:
• оценить потенциальную эффективность применения противотанковых подразделений РВиА оснащенных робототехническими комплексами с учетом опосредованного влияния человеческого фактора;
• сформировать структуру и выбрать параметры элементов ПСП с учетом эффективности применения подразделений РВиА оснащенных РТК в бою.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Перспективная система вооружения сухопутных войск // Арсенал отечества. 2015. № 2 (16). С. 12, 15.
2 Наговицин А.И., Молоткова Б.Б. Ро-бототехнические комплексы военного назначения, перспективы их применения в РВиА ВС РФ // Известия ЮФУ. Техниче-
ские науки. 2017. № 1 (186). Раздел I. Наземная робототехника. С. 6—20.
3 Баканеев С.А. Робототехнические комплексы военного назначения для ракетных войск и артиллерии сухопутных войск // Новый оборонный заказ. 2017. № 2 (44). С. 31.
4 Буренок В.М. Развитие системы вооружения и новый облик ВС РФ // Защита и безопасность. 2009. № 2.
