CC BY
21Модель оценки функционирования пунктов управления в условиях воздействия противника
Полковник запаса С.В. ДВОРНИКОВ, доктор технических наук
Подполковник запаса А.В. СЕЛЕЗНЁВ, кандидат технических наук
Полковник А.Е. СМЕЛОВ, кандидат военных наук
АННОТАЦИЯ
ABSTRACT
Предложена вероятностная модель функционирования пунктов управления как распределенных объектов с позиций общей теории систем. Представлен аналитический аппарат расчета оценки их эффективности в условиях деструктивных воздействий. Показан порядок проведения численных расчетов. Определены перспективы дальнейшего развития предложенного подхода.
The paper offers a probabilistic model of distributed objects functioning from the standpoint of general systems theory and presents an analytical apparatus for evaluating their effectiveness under destructive influences. The methodology of numerical calculations is shown. The prospects for further development of the proposed approach are determined.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
KEYWORDS
Вероятностная модель, показатели эффективности, вероятностная оценка, деструктивное воздействие.
Probabilistic model, performance indicators, probabilistic assessment, destructive impact.
ВОПРОСЫ функционирования открытых систем достаточно хорошо изучены и широко применяются на практике, в том числе и в оперативном искусстве, в частности при оценке эффективности действия войск1. Вместе с тем развитие способов вооруженной борьбы и переход на сетецентрические методы управления предполагают не только изменение характера применения сил и средств, но и установление возникающих при этом взаимосвязей в контуре «ведение разведки — нанесение удара — реакция противника» в целях оценки эффективности управления2.
В общем случае к открытым системам относят системы, которые взаимодействуют с внешней средой. К таковым можно отнести распределенные пункты управления мо-
дульного типа, функционирующие в условиях нанесения им деструктивных воздействий со стороны противника в виде авиационных и ракетных ударов, а также приме-
нения диверсионных групп, в результате которых происходит снижение их эффективности3'4'5.
Ключевым моментом рассмотренной ситуации является поиск условий, при которых обеспечивается сохранение устойчивости функционирования открытой системы за счет принятия дополнительных мер по восстановлению ее ресурса, потерянного в ходе деструктивного воздействия. Применительно к распределенным пунктам — способность обеспечить требуемый уровень управления войсками и оружием с учетом восстановительных мероприятий и перераспределения функций, аналогично6'7.
Поскольку процесс установления равновесия имеет динамический характер и в ходе него постоянно происходят изменения не только условий процесса управления, но и состояния как управляющих объектов, так и объектов управления, то решение такой задачи, как правило, сводится к решению сложной системы дифференциальных уравнений8А1°.
Методология общей теории си-стем11 широко применяется на практике для получения вероятностных оценок функционирования открытых систем, к числу которых относятся и объекты системы управления войсками и оружием12,13. С учетом указанных обстоятельств, в представленной статье рассмотрен подход к оценке эффективности функционирования распределенных объектов, в качестве которых могут выступать элементы пунктов управления модульного типа, рассредоточенные подразделения и т. д.
Важной особенностью теории систем является возможность получения на основе ее методов вероятностных показателей, характеризующих уровень взаимного влияния объектов в ходе их противоборства: например, между диверсионными
группами и подразделениями охраны распределенных пунктов управления; группировками войск в ходе ведения операций.
Это позволяет применять ее в интересах оценки эффективности различных процессов, в том числе деструктивного характера, с одной стороны, приводящих к разрушению, например, элементов пунктов управления, а с другой — к восстановлению функционирования системы управления в целом, за счет перераспределения возложенных на указанные элементы задач14,15.
Так, в работе «Модель оценки эффективности боевых систем»16 рассмотрен оригинальный подход к оценке эффективности боевых систем с позиций нанесения взаимного ущерба, а именно огневого поражения в ходе ведения боевых действий, т. е. при их взаимодействии как открытых систем. Однако с системных позиций более интересными видятся предложения, представленные в статьях С.В. Дворникова17,18, поскольку в них учитываются меры противодействия, позволяющие снизить последствия деструктивных воздействий. Для систем связи — это своевременный переход на заранее подготовленные частоты при радиоподавлении со стороны противника, использование имитационных макетов, например, ракетных установок, по которым будут наноситься удары со стороны. Учитывая их особенности, модель распределенных объектов в условиях внешних деструктивных факторов представим в следующем виде (рис.).
На рисунке показана модель функционирования распределенных объектов: объекта А, состоящего из К элементов, и объекта В, состоящего из Ь элементов. При этом объект В оказывает деструктивное воздействие Удв на объект А. Кроме того, на объект А негативное воздействие Увн оказывает объект С, определяющий внешние
МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПУНКТОВ УПРАВЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОТИВНИКА
Рис. Обобщенная структура модели взаимодействия распределенных объектов
условия, приводящие к естественному старению (изнашиванию, деградации) элементов объекта А. Параметры L и M, которые характеризуют объекты как распределенные, могут не быть равными между собой ^ ^ M). Рассмотренной модели соответствует, например, система связи соединений и объединений, состоящая из узлов связи, на которые воздействуют средства огневого поражения и РЭБ противника, а также оказывает неблагоприятные воздействия внешняя среда в виде погодных условий, влияющих на качество связи, в частности на распространение радиоволн.
С позиций общей теории систем эффективность распределенных объектов оценивают комплексным показателем19, применение которого на практике не всегда оправдано в силу различных причин, прежде всего из-за сложности детерминирования его составляющих. Возьмем, к примеру, показатель, характеризующий превосходство в управлении войсками. Да, в случае победы можно утверждать, что она достигнута за счет эффективности в управлении, но при
расчетах лучше использовать частные показатели.
Например, повышение живучести элементов распределенных пунктов управления за счет мероприятий оперативной маскировки, приводящих к снижению тепловых излучений, в условиях действий диверсионных групп противника — здесь в качестве частного показателя можно рассматривать вероятность обнаружения тепловизором объекта с заданного расстояния.
В работах И.П. Русанова, А.И. Бу-равлева20 и И.М. Левкина21 предложено акцентировать внимание на тех показателях, которые имеют приоритетное значение для конкретно решаемой задачи. С этих позиций рассматриваемую задачу сформулируем в следующей редакции.
С позиций теории систем22 вероятность эффективности функционирования любого распределенного объекта А, т. е. объекта, состоящего из нескольких зависимых друг от друга элементов, разнесенных в пространстве, в течение времени Тф будет определяться, как
Лф(0 = 1-^.(0,где ^[0;Г4].
(1)
Здесь Pсв (^ — вероятность, характеризующая снижения эффективности функционирования объ-
екта А в результате деструктивных воздействий со стороны объектов С и В (см. рис).
В терминах полной вероятности ствиями V и V , величину Р (?)
Е Е вн дв ^ св 4 '
событий23, определяемых воздей- можно представить как
где: Рвн (?) — вероятность урона объекту А, нанесенного в результате воздействия со стороны объекта С;
Рдв (?) — вероятность урона, нанесенного со стороны объекта В в результате деструктивного воздействия V .
Применительно к полевому узлу связи в качестве Увн могут рассматриваться условия внешней среды, приводящие к ухудшению распространения радиоволн, а в качестве V — условия, приведшие к нарушению связи в ходе радиоподавления со стороны противника.
Учитывая кратковременность протекания современных боевых
где: ак — коэффициент, определяющий вклад т-го элемента в общую эффективность объекта А;
рк — вероятность устойчивости к-го элемента к деструктивным воздействиям со стороны объекта В.
действий как конфликта объектов с позиций теории систем, деградация объекта, т. е. нарушение качества его функционирования, происходит, как правило, только в результате V . В целях получения аналитических выражений, позволяющих иметь количественную оценку эффективности функционирования открытых систем в условиях конфликта, воспользуемся подходом, предложенным в работе С.Ю. Егорова, А.А. Протасова24. Для этого введем функцию эффективности функционирования объекта А, с учетом вклада каждого из составляющих его элементов.
(3)
Для нормирования функции эффективности к единице, т. е. Ээф < 1, должно выполняться следующее требование: выбор коэффициентов ак должен осуществляться в соответствии с равенством
Методология общей теории систем широко применяется
на практике для получения вероятностных оценок функционирования открытых систем, к числу которых относятся и объекты системы управления войсками и оружием. С учетом указанных обстоятельств, в представленной статье рассмотрен подход к оценке эффективности функционирования распределенных объектов, в качестве которых могут выступать элементы пунктов управления модульного типа, рассредоточенные подразделения и т. д. Важной особенностью теории систем является возможность получения на основе ее методов вероятностных показателей, характеризующих уровень взаимного влияния объектов в ходе их противоборства.
к k=l
К
K = Za*- (4)
к=1
МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПУНКТОВ УПРАВЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОТИВНИКА
Тогда, если допустить, что каждый элемент объекта В, состоящего из L элементов, оказывает деструктивное воздействие равномерно на все K элементы объекта А, а со стороны объекта А выполняются мероприя-
тия по противодействию (например, применяют методы маскировки на пунктах управления или помехоустойчивые режимы работы в системах радиосвязи), то формула (4) принимает следующий вид:
(5)
В формуле (5) соотношение
определим как коэффициент готовности Kт(l)25.
Адекватность модели (5) определяется тем, что наибольший урон при прочих равных условиях получают элементы объекта, определяющие самый весомый вклад в его общую эффективность. Следовательно, эти элементы и должны защищаться в первую очередь, что и соответствует логике.
Рассмотрим пример применения разработанного подхода. Допустим, имеется узел связи, состоящий из двух радиостанций с одинаковой помехозащищенностью. При этом вклад одной радиостанции в эффективность
С позиций общей теории систем эффективность распределенных объектов оценивают комплексным показателем, применение которого на практике не всегда оправдано в силу различных причин, прежде всего из-за сложности детерминирования его составляющих.
узла составляет 80 %, а второй — 20 %. И имеется некий ресурс (для организации разнесенного приема), позволяющий в 6 раз повысить помехозащиту одной линии радиосвязи, или в три раза каждой. Вопрос в том, как эффективно его распределить.
Так как узел связи состоит из двух элементов, то K = 2, в соответствии с выражением (4) а1 = 1,6 и а2 = 0,4. Следовательно, в условиях отсутствия помех эффективность узла связи Ээф(0) = 1. Далее, при равномерном распределении ресурса помехо-защиты, согласно формуле (5) получим Ээф(1) = 0,615. А при выделении всего ресурса на помехозащиту наиболее важной радиолинии получим
Ээф(1) = 0,69
Расчетные значения функции эффективности существенно усложняются в случае, когда элементы объекта имеют различную вероятность устойчивости, а деструктивное воздействие элементов объекта В на элементы объекта А носит выборочный характер. Это является направлением дальнейшего исследования.
Однако уже представленный подход к оценке эффективности функционирования распределенных объектов открытых систем в условиях деструктивных воздействий вполне может быть использован в решении различных задач военного назначения.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Повзнер Л.Д. Теория систем управления: учеб. пособие для вузов. М.: Изд. МГГУ, 2002. 472 с.
2 Дворников С.В., Крячко А.Ф., Пшеничников А.В. Моделирование радиотехнических систем в конфликтных ситуациях когнитивного характера. В сборнике: Волновая электроника и инфокоммуника-ционные системы / Сборник статей XXII Международной научной конференции: в 2 ч. СПб., 2019. С. 84—89.
3 Крячко А.Ф., Шевалдин А.М., Шепета А.П. Формализация задачи оперативного управления воинским подразделением в боевых условиях // Военная Мысль. 2018. № 11. С. 49—56.
4 Русанов И.П., Буравлев А.И. Модель оценки эффективности боевых систем // Военная Мысль. 2009. № 8. С. 39—43.
5 Дворников С.В., Пшеничников А.В., Аванесов М.Ю. Модель деструктивного воздействия когнитивного характера // Информация и космос. 2018. № 2. С. 22—29.
6 Там же.
7 Морареску А.Л., Прохоров Д.Ю., Утемов С.В. Защита наземных объектов от высокоточного оружия с неавтономными системами наведения // Военная Мысль. 2018. № 2. С. 43—48.
8 Дворников С.В., Пшеничников А.В., Аванесов М.Ю. Модель деструктивного воздействия...
9 Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. 524 с.
10 Дворников С.В., Пшеничников А.В., Русин А.А. Обобщенная функциональная модель радиолинии с управлением ее частотным ресурсом // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2016. № 3. С. 49—56.
11 Повзнер Л.Д. Теория систем управления.
12 Егоров С.Ю., Протасов А.А. Оценка эффективности функционирования системы управления войсками в условиях воздействия противника // Военная Мысль. 2005. № 8. С. 26—30.
13 Косачев П.А., Ктитров С.В., Кузнецова А.А. Методика расчета боевых потерь авиации от средств войсковой противовоздушной обороны противника // Военная Мысль. 2016. № 5. С. 42—45.
14 Морареску А.Л., Прохоров Д.Ю., Утемов С.В. Защита наземных объектов от высокоточного оружия.
15 Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности.
16 Русанов И.П., Буравлев А.И. Модель оценки эффективности боевых систем.
17 Дворников С.В., Крячко А.Ф., Пшеничников А.В. Моделирование радиотехнических систем.
18 Дворников С.В., Пшеничников А.В., Аванесов М.Ю. Модель деструктивного воздействия.
19 Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности.
20 Русанов И.П., Буравлев А.И. Модель оценки эффективности боевых систем.
21 Левкин И.М. Комплексная оценка эффективности робототехниче-ских систем добывания и обработки информации // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 2. С. 110—116.
22 Повзнер Л.Д. Теория систем управления.
23 Венцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. 576 с.
24 Егоров С.Ю., Протасов А.А. Оценка эффективности.
25 Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности.
