CC BY
57Концептуальный анализ вопросов проектирования робототехнических комплексов военного назначения
Капитан 2 ранга А. А. КУЛАКОВ А.И. МИРОШНИЧЕНКО Старший лейтенант А.П. ТЕЛЕНЬГА
АННОТАЦИЯ
Представлен ряд принципиальных вопросов, требующих детального рассмотрения при проектировании робототехнических комплексов (РТК) военного назначения, в целях принятия научно обоснованных, подтвержденных результатами испытаний и согласованных решений.
ABSTRACT
The paper presents a number of fundamental issues calling for detailed examination in military robotic units (RU) design in order to take scientifically justified, tested and coordinated decisions.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Автоматизация, тактико-технические требования, автономный робототехниче-ский комплекс, канал передачи данных, интеллектуальная система управления, искусственный интеллект, импортозаме-щение, идентификация цели.
KEYWORDS
Automation, performance requirements, autonomous robotic unit, data transmission channel, intelligent control system, artificial intelligence, import substitution, goal identification.
А.А. КУЛАКОВ, А.И. МИРОШНИЧЕНКО, А.П. ТЕЛЕНЬГА
ОДНОЙ из задач автоматизации Вооруженных Сил является оснащение войск (сил) робототехническими комплексами (РТК). На сегодняшний день предприятиями оборонной промышленности предлагается большое количество различных серийно выпускаемых и перспективных опытных образцов РТК. Экономическая целесообразность производства РТК для предприятий промышленности, с одной стороны, и выполнение тактико-технических требований заказчиков, с другой стороны, дают повод обратить внимание на ряд вопросов, связанных с проектированием РТК.
Содержание теоретических и прикладных исследований, выполняемых на этапе проектирования РТК, во многом определяется целевым назначением комплексов. Неотъемлемой частью обоснования целесообразности разработки РТК определенного целевого назначения должна быть сравнительная оценка эффективности выполнения боевой задачи иными силами и средствами без применения РТК.
Одной из основных тенденций современного развития военной робототехники является проектирование РТК, способных к автономному выполнению задач наряду с управлением оператором. При разработке РТК целесообразно закладывать в конструкцию возможность последующих модернизаций, в том числе автономности. Это позволит при модернизации убрать ряд ограничений дистан-ционно-управляемых РТК1, а именно: ограниченный радиус действия при управлении по радио или проводным линиям связи; необходимость непрерывного участия операторов в процессе управления как комплексом в целом, так и его подсистемами; возможность нарушения устойчивой работы каналов передачи информации и командно-сигнальных трактов вследствие применения противником средств радиоэлектронной борьбы.
РТК в целом представляет систему, выполняющую работу в соответствии с реализованным в системе
управления алгоритмом, запрограммированную на выполнение конкретных задач либо обладающего определенной универсальностью. Высокая степень автономности РТК подразумевает наличие интеллектуальной системы управления, вырабатывающей команды управления комплексом независимо от оператора. Подобные системы управления принято называть системами искусственного интеллекта2. Автоматическая реализация оптимальной команды управления при определенных внешних или внутренних условиях обусловлена алгоритмом действий, реализованным программой. Запрограммированная стратегия и тактика действий РТК при выполнении задания характеризуется вариативностью, которая имитирует наличие интеллекта у технической системы3.
Следующим вопросом, требующим рассмотрения, является адаптация РТК к действиям в реальной боевой обстановке. В данной связи при создании алгоритма системы управления необходимо участие подразделений, которые будут использовать РТК непосредственно по их назначению. На этапе проектирования РТК необходимо привлечение экспертов, обладающих требуемой компетенцией для тестирования подсистем РТК на устойчивость к воздействиям средств радиоэлектронной борьбы, выявления использования ^сертифицированных и недоверенных аппаратно-программных
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОПРОСОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
средств в системе управления и связи, определения наличия информативных признаков, которые могут способствовать идентификации противником указанного РТК.
Важнейшей задачей при боевом применении РТК различного назначения является опознавание. При применении автоматических систем определения целей, систем распознавания образов, по ряду признаков определяется изготовитель и вероятная принадлежность РТК. Указанной информации недостаточно для принятия решения об уничтожении цели, необходимо однозначно идентифицировать РТК. Это достигается применением системы диалогового опознавания, которая должна обладать имитостойкостью и помехоустойчивостью. На этапе проектирования необходимо предусмотреть интегрирование в ряд РТК защищенной системы опознавания.
Система управления должна проектироваться с учетом взаимодействия РТК различного целевого назначения, в том числе изделий различных разработчиков и производителей. Системы связи, протоколы закрытия информации должны быть специализированными, чтобы исключить возможность противника дешифровать команды управления, оказать деструктивное воздействие на системы связи как с целью блокирования приема-передачи, так и избирательного вмешательства в сеансы связи. В силу возможности противника избирательно воздействовать на элементы системы связи использование стандартной архитектуры открытых систем несет угрозу информационной безопасности. При разработке следует уделять внимание используемой элементно-компонентной базе, так как использование определенных технологий или их заимствование предопределяет технические характеристики изделий, что является информативным признаком.
Достаточно актуальным является вопрос экономической целесообразности разработки РТК определенного назначения. Стоимость эксплуатации, ремонта, обслуживания РТК может быть несопоставимо высока в сравнении с эффективностью применения. Исключение составляют РТК, целевое назначение которых — решение задач в условиях, при которых существует неотвратимая угроза для жизни личного состава (действия в условиях биологического, химического, радиационного заражения, в условиях минной опасности и др.). Вопрос экономической целесообразности нужно рассматривать в связке с тем преимуществом, которое дает использование РТК при ведении разведки, наступательных или оборонительных операций, задач инженерного обеспечения. Ряд экспертов в области автоматизации информационных процессов разработали методики оценки экономической эффективности4. В силу опережающих темпов развития индустрии информационных технологий указанные методики достаточно хорошо апробированы и могут быть применены для комплексной оценки экономической эффективности при проектировании РТК. В условиях ведения боевых действий с применением РТК вопрос восстановления
Важнейшей задачей при боевом применении РТК различного
назначения является опознавание. При применении автоматических систем определения целей, систем распознавания образов, по ряду признаков определяется изготовитель и вероятная принадлежность РТК. Указанной информации недостаточно для принятия решения об уничтожении цели, необходимо однозначно идентифицировать РТК.
А.А. КУЛАКОВ, А.И. МИРОШНИЧЕНКО, А.П. ТЕЛЕИЬГА
поврежденной техники необходимо будет решать в кратчайшие сроки, поэтому в наличии должны быть все требуемые запчасти и комплектующие. Стоимость восстановления является одним из основных показателей при расчете экономической эффективности.
Если прогнозировать противостояние на поле боя автономных ударных РТК, то это будет как противоборство технических систем, так и интеллектов разработчиков боевых алгоритмов и систем управления. Превосходством при этом может обладать не только наиболее технологичный РТК, обладающий превосходящими тактико-техническими характеристиками, огневой мощью, моторесурсом, но и РТК, имеющий интеллектуальную систему управления, адаптивно подстраивающуюся под конкретную боевую обстановку, выбирающую оптимальный алгоритм группового взаимодействия и боя. Для автономных РТК важным фактором будет своевременная реакция запрограммированных систем управления на непредусмотренное заранее изменение обстановки, срочное изменение боевой задачи.
Исход боя с применением дистан-ционно-управляемых РТК во многом будет зависеть от знаний, умений и реакции операторов. При этом рационально интегрировать в интерфейс управления оператора экспертную систему поддержки принятия решения.
На всех стадиях процесса проектирования РТК приходится вырабатывать, обосновывать и принимать решения по принципам структурного построения, принципам реализации функциональных задач, разработке математического и программного обеспечения. Эти решения принимаются как в условиях достоверно определенных исходных данных, так и при исходных данных, носящих стохастический характер с известны-
ми или неизвестными распределениями вероятностей5.
Эффективность выбора решения определяется некоторым критерием Р. Все факторы, от которых зависит эффективность выбора, разделяются на две группы. Первая группа факторов называется элементами решения, или параметрами выбора х^..., хп, и зависит от экспертов, принимающих решение, которое они могут выбирать по своему усмотрению. В целом решение характеризуется вектором параметров выбора:
х=1к>->*11-
Приведем пример интерпретации параметров выбора.
При рассмотрении совокупности {/} = {1 уп} вариантов структур РТК требуется выбрать для реализации наиболее эффективный вариант в смысле принятого критерия. Параметры выбора принимают значения х1 = 1, / = 1, п, если для дальнейшей реализации выбирается г-ж вариант структуры, и х. = 0, если /-й вариант структуры для реализации не принимается.
Производится комплексирование РТК из п типов технических средств. Каждое средство ¿-типа (/ = 1 ,п) может быть включено в систему в количестве х = 0, 1, 2, ... единиц. Необходимо выбрать такое количество единиц технических средств каждого типа, при котором РТК будет наиболее эффективен в смысле принятого критерия.
Вторая группа факторов характеризует условия уту в которых осуществляется выбор, но влияние на эти факторы лиц, принимающих решения, ограничено или невозможно. Полная совокупность условий выбора характеризуется вектором условий выбора (вектором состояний внешней среды):
У= II Ур ..., 7т||,
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОПРОСОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
компоненты которого У., (/ = 1,т) представляют характеристику ^'-го условия выбора (величины, отражающие параметры, характеристики и состояния внешней среды).
Критерий эффективности выбора эффективных видов вооружения является функцией вектора параметров выбора и вектора состояний внешней среды:
Р = У).
Задача выбора решения при создании РТК состоит в том, чтобы при заданных условиях выбора найти такое значение параметров вектора X, которое бы обращало в экстремум критерий эффективности выбора Б при различных ограничениях, свойственных специфике выполняемой задачи.
Согласно протокольному решению II Военно-научной конференции «Роботизация Вооруженных Сил Российской Федерации» от 23 марта 2017 года6 определены приоритетные направления исследований по направлению совершенствования РТК: разработка алгоритмов управления робототехническими средства-
ми при их совместном применении, разработка системы поддержки принятия решений, меры по снижению подверженности робототехнических комплексов военного и специального назначения воздействию организованных целенаправленных помех системам навигации, управления и каналам передачи информации, меры по повышению уровня технической надежности, живучести и эффективности применения и др.
Указанные приоритетные направления исследований целесообразно проводить, используя по необходимости методы концептуального проектирования7, с целью наиболее полного учета критериев эффективности. Эти методы позволяют рассмотреть проектирование РТК во всех взаимосвязях оцениваемых критериев.
Настоящая статья обращает внимание на ряд принципиальных вопросов, требующих детального рассмотрения при проектировании РТК военного назначения, в целях принятия научно обоснованных, подтвержденных результатами испытаний и согласованных всеми заинтересованными сторонами решений.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Рубцов И.В. Вопросы СОСТОЯНИЯ и перспективы развития отечественной наземной робототехники военного и специального назначения // Известия ЮФУ Технические науки. 2011. № 3. С. 14—21.
2 Там же.
3 Helwa М.К., Schoellig А.Р. Multirobot transfer learning: A dynamical system perspective, arXiv preprint arXiv: 1707.08689, 2017.
4 Коржан Ю.Э. Основные методы и модели оценки эффективности 1Т-проектов // Информационная безопасность — актуальная проблема современности. Совершенствование образовательных технологий подготовки специалистов в области информационной безопасности: Сборник
научных трудов XV межведомственной научно-технической конференции г. Геленджик, 2017 г. / отв. ред. д.т.н., проф. A.B. Крупенин. Краснодар: КВВУ, 2017.
5 Володин С.П. Общесистемное проектирование АСУ реального времени / C.B. Володин, А.Н. Макаров, Ю.Д. Умри-хин, В.А. Фараджев; под ред. В.А. Шебалина. М.: Радио и связь, 1984.
6 Труды II Военно-научной конференции «Роботизация Вооруженных Сил Российской Федерации». Москва, 2017.
7 Никаноров С.П., Никитина Н.К., Теслинов А.Г. Введение в концептуальное проектирование АСУ: анализ и синтез структур. М.: Концепт, 2007. 2-е репринт, изд. РВСН, 1995.
