CC BY
99
3. Кузелин М.О., Кнышев Д.А., Зотов В.Ю. Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx. М.: ГТК, 2004.
4. Люгер Дж.Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем. 4-е изд. М.: Вильямс, 2003.
5. Алгоритмы: построение и анализ = Introduction to Algorithms / Т.Х. Кормен [и др.]. 2-е изд. М.: Вильямс, 2006.
V.F. Petrov, A.I. Terentev, Y.V. Blohin, V.V. Demyanov
HARDWARE-SOFTWARE CONTROL COMPLEX OF AUTOMATIC MOVEMENT OF THE MOBILE ROBOT
Questions of development of independent control systems are considered by movement of mobile robots. It is analysed solved tasks, requirements to a hardware component of system are defined. Experimental studies of the offered technical solutions are executed.
Key words: mobile robot, control system, automatic movement, processing of video
images.
Получено 17.10.12
УДК 623.01
А.Г. Шипунов, академик РАН, научный руководитель, (4872) 46-96-20, 41-35-69, [email protected] (Россия, Тула, ОАО «КБП»), А.В. Игнатов, д-р техн. наук, зам. научного руководителя - нач. отделения, (4872) 46-96-20, 41-35-69, [email protected] (Россия, Тула, ОАО «КБП»), Я.С. Пятницкий, нач. отдела, (4872) 46-96-20, 41-35-69, [email protected] (Россия, Тула, ОАО «КБП»)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРЕТИКО-ИГРОВОЙ МОДЕЛИ КОНФЛИКТОВ ДЛЯ СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОТОЧНОГО ВООРУЖЕНИЯ
Рассмотрен метод структурного синтеза высокоточного вооружения с использованием теоретико-игровой модели конфликта. Решение биматричной игры позволяет определить оптимальные характеристики комплекса вооружения для обеспечения заданной эффективности его применения в различных боевых ситуациях.
Ключевые слова: комплекс вооружения, биматричная игра, оптимальные характеристики, эффективность.
Основным вопросом, требующим решения на ранних этапах разработки или модернизации (с точки зрения повышения эффективности) объектов военной техники, является определение видов вооружения, компоновочных схем, тактико-технических характеристик, обеспечивающих качественное выполнение боевых задач.
Решение этого вопроса зачастую должны приниматься в условиях неопределенной тактики противника в конфликтной ситуации. Поэтому показатель эффективности системы обычно трудно поддается прогнозиро-
ванию, и определение оптимального вида вооружения объектов военной техники с использованием обычных методов оптимизации усложняется.
Эту задачу можно решить при помощи структурного синтеза вооружения с использованием теоретико-игрового метода обоснования решений [1], сводящегося к построению игровой модели, являющейся формальной моделью конфликта.
Естественным принципом оптимальности для теоретико-игровой модели является такой принцип, согласно которому сторона, принимающая решение, ориентируется на наиболее устойчивое распределение вероятностей исхода конфликта, т.е. на такое распределение, при котором средний (в смысле математического ожидания) выигрыш оказывается минимальным, а решение, максимизирующее этот минимальный выигрыш, считается оптимальным. Это обеспечивает устойчивость показателя эффективности системы независимо от способов противодействия противника.
Основываясь на таком подходе, рассмотрим методику выбора варианта вооружения самолета (вертолета) авиационной поддержки сухопутных подразделений по критерию минимизации стоимости выполнения боевой задачи с учетом собственных потерь [2,3].
Конфликтная ситуация представляется в виде биматричной игры, в которой каждая из конфликтующих сторон ставит своей целью уничтожение с минимальными затратами противоположной стороны. Так как цели сторон не прямо противоположны (одна из сторон ставит себе целью уход от поражения зенитными комплексами противовоздушной обороны (ПВО) и поражение прикрываемых ими объектов, а другая - уничтожения самолетов-штурмовиков (вертолетов) комплексами ПВО), имеем игру с ненулевой суммой выигрыша, представленной двумя матрицами А и В (бимат-ричная игра тхп):
А
ау
В
Одна из конфликтующих сторон - игрок «А» (самолет-штурмовик (вертолет)) - применяет стратегии, соответствующие альтернативным наборам вариантов вооружения (пушечные, ракетные, ракетно-пушечные стратегии i=1, ..., т); вторая - игрок «В» (зенитные комплексы ПВО) -применяет тактические приемы и соответствующее вооружение для нанесения ответных ударов (стратегии ]=1, п).
Элементами матриц для наступательных и оборонительных действий (средств противодействия) конфликтующих сторон приняты отношения эффективности вооружения борющихся сторон к их стоимости, которые могут рассматриваться как математические ожидания числа пораженных целей за атаку.
Основными ограничениями, определяющими возможность использования оружия, являются предельная дальность обнаружения и опознава-
ния малоразмерных наземных целей, а также баланс времени, располагаемого пилотом для осуществления операций прицеливания и наведения самолета (вертолета) и оружия на цель.
При составлении матриц А и В элементами ау, Ьу должны быть приняты максимальные значения показателей эффективности из всей совокупности условий боевого применения вариантов вооружения, что обеспечивает сокращение размеров матриц игры, не искажая сути конфликтной ситуации.
С учетом изложенных допущений элементы матриц А и В могут быть записаны в виде
(1 - ШП1]Ша1]Кг]) щ
_-1-1-, и _-±-±-±-1=1, . , т- 1=1 . , п,
и /~< 'у /~< '
ссш1 спу
где Жпу - полигонная вероятность поражения цели за атаку при условии ее обстрела; Жау - вероятность атаки цели с первого захода, являющаяся сложной функцией многих параметров всего комплекса самолета-штурмовика (вертолета); Ссщ - стоимость самолета-штурмовика (вертолета) на всех этапах его жизненного цикла с учетом доли вспомогательных средств, приходящихся на один самолет; Ку - распределение вероятностей применения самолетом-штурмовиком (вертолетом) тактических приемов при воздействии по противнику; Ягу - вероятность поражения самолета-штурмовика (вертолета) за атаку противоположной стороной; Спу - стоимости зенитного комплекса ПВО на всех этапах жизненного цикла с учетом доли вспомогательных средств, приходящихся на один комплекс.
Устойчивость решения в биматричных играх определяется с использованием принципа равновесия, т.е. парой смешанных стратегий (х ,у ), и выражается следующим равенством:
т п
У1( х*, у*)=ХХ аух* у*;
г _1 У _1
т п
х*, у*)=ХХ %х* у*'
г _1 у _1
где х=(хи ..., хт); у=(уи ..., уп); У^х ,у ); У2(х ,у ) - соответственно распределения вероятностей применения «чистых» стратегий и математические ожидания выигрышей игроков «А» и «В».
Для определения ситуации равновесия в смешанных стратегиях используется принцип доминирования, посредством которого производится уменьшение размера матриц [1].
Если после использования принципа доминирования первоначальные матрицы сведены к матрицам шхп, то далее решение биматричной игры сводится к решению эквивалентной задачи линейного программирования, заключающегося в составлении п* уравнений вида
*
n
V\{x ,y ) = 2aijyj
j=1
и одного уравнения вида
*
n
2у; =1,
j=1
*
а также m уравнений вида
*
m
V2( x *> У * ) = 2 bijXi i=1
и одного вида
*
m
2 Xi = 1' i=1
* * T-.
где m и n - число оставшихся стратегий игроков «А» и «B».
Преобразовав полученные выше зависимости и применив метод решения общей задачи линейного программирования, заключающийся в последовательном переходе от одного допустимого опорного решения задачи к другому, лучшему, по правилам, которые гарантируют получение
оптимального решения, через некоторое число таких переходов находятся
* * * * * * ** **
х =(х, ..., х m); y =(у , -, y n); Vi(x ,y); V2(x ,y ).
В результате получаем наиболее оптимальную стратегию выбора управляемого вооружения вертолета (самолета) и систем обеспечения его применения с учетом минимального расхода боеприпасов для поражения целей.
Таким образом, применение теоретико-игрового метода моделирования при структурном синтезе комплекса вооружения позволяет определить оптимальные (требуемые) характеристики (дальность стрельбы, конструктивно-компоновочные характеристики и др.) высокоточного оружия для обеспечения заданной эффективности его применения в различных боевых ситуациях.
Список литературы
1. Введение в теорию выработки решений. / В.А. Абчук [и др.]. М.: Воениздат, 1972.
2. Шипунов А.Г., Игнатов А.В. Методологические основы структурно-параметрического синтеза пушечно-ракетных комплексов // Тезисы докладов «Международная конференция, посвященная, 150-летию со дня рождения С.И. Мосина». Тула: Репроникс Лтд, 1999.
3. Шипунов А.В., Игнатов А.В. Структурно-параметрический син-
тез пушечно-ракетных комплексов. Тула: ГУП «КБП», 2000.
A.G. Shipunov, A.V. Ignatov, Ya.S. Pyatnitzky
THEORETIC GAME-BASED WARFARE MODELLING FOR SYSTEMATIC DESIGN OF HIGH-PRECISION WEAPONS
The method of structural synthesis of high-precision weapons with use of theoretic/ game-based warfare model has been studied. Bi-matrix game result allows to find optimal performances of the weapon system to proove claimed effectiveness of its use in various combat scenarios.
Key words: weapon system, bi-matrix game, optimal performances, effectiveness.
Получено 17.10.12
УДК 629.12.018.76: 621.396.96
О.Ю. Шевцов, нач. отд., (4872) 25-26-06, [email protected] (Россия, Тула, ОАО «КБП»),
Р.М. Карабанов, канд. техн. наук, проф., (4872) 25-26-06, [email protected] (Россия, Тула, ОАО «КБП»),
А.С. Мартынюк, ведущий инж., (4872) 25-26-06, [email protected] (Россия, Тула, ОАО «КБП»),
А.П. Мартяшов, инж., (4872) 25-26-06, [email protected] (Россия, Тула, ОАО «КБП»)
ОСОБЕННОСТИ НАБЛЮДЕНИЯ НАДВОДНЫХ И ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ РАДИОЛОКАЦИОННЫМИ СРЕДСТВАМИ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА
Рассмотрены условия функционирования радиолокационных средств миллиметрового диапазона волн над морской поверхностью. Приведены предложения по повышению эффективности режимов работы радиолокационной аппаратуры и алгоритмов обработки сигналов.
Ключевые слова: радиолокационная станция, миллиметровый диапазон волн, морская поверхность, воздушная цель, надводная цель, алгоритм работы.
Для защиты от атак средств воздушного нападения, а также кораблей противника современные корабли оснащены зенитными ракетными (зенитными ракетно-артиллерийскими) комплексами ближней тактической зоны. В состав систем управления оружием входят радиолокационные станции (РЛС). Основными задачами радиолокационных средств корабельного зенитного оружия является обнаружение, определение координат, распознавание и сопровождение воздушных, низколетящих воздушных (в том числе высокоскоростных противокорабельных), надводных и наземных (в том числе малоразмерных) целей, а также наведение средств поражения.
Высокие точностные характеристики и помехоустойчивость в таких РЛС обеспечивает миллиметровый диапазон волн (ММ ДВ). Кроме того,
