МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ РАЗВЕДКИ ЦЕЛЕЙ ОПЕРАТОРОМ БРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ С ПОМОЩЬЮ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ НАБЛЮДЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

18.Добрышин М.М., Шугуров Д.Е. Иерархическая многоуровневая модель таргетиро-ванных компьютерных атак в отношении корпоративных компьютерных сетей // Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы. 2020. № 4. С. 35-46.

Добрышин Михаил Михайлович, канд. техн. наук, сотрудник, Dobrithin@ya.ru, Россия, Орёл, Академия ФСО России

AN APPROACH TO THE FORMATION OF A GENERALIZED CRITERION FOR EVALUATING THE EFFECTIVENESS OF AN INFORMATION SECURITY SYSTEM

M.M. Dobryshin

Improving the methods of using computer attacks against corporate communication networks integrated into the global information space requires appropriate development of information security systems. The analysis of the general approaches to the design of such systems revealed two significant drawbacks: the lack of requirements imposed directly on the system being developed and the insufficiently justified choice of the optimal structure of this system. To eliminate these shortcomings, on the basis of system-wide approaches, properties are formulated that allow evaluating the effectiveness of the information security system being developed, as well as a sequence of efficiency evaluation based on the deviation of normalized values from the required values is formulated.

Key words: information security system, efficiency, generalized indicator.

Dobryshin Michael Mihajlovich, candidate of technical sciences, employee, Dobrithin@ya.ru, Russia, Oryol, The Academy of FSO of Russia

УДК 004.94

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-121-130

МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ РАЗВЕДКИ ЦЕЛЕЙ ОПЕРАТОРОМ БРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ С ПОМОЩЬЮ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ НАБЛЮДЕНИЯ

Е.А. Пафиков, Н.Д. Федянин, Д.В. Смыляев

Разработаны .модели процессов разведки целей оператором танка с помощью различных приборов наблюдения. Основной характеристикой воспринимаемого оператором изображения этих моделей является отношение сигнала к шуму, для различных приборов наблюдения. Разработана обобщенная методика оценки танковой системы наблюдения и разведки целей, обеспечивающая анализ существующих систем и определение направлений их совершенствования.

Ключевые слова: процесс разведки, цели, поиск, признаки распознавания, дальность обнаружения, яркостный контраст, оператор.

На современном этапе разработки систем наблюдения и разведки целей возникает противоречие между существующими возможностями танковых приборов наблюдения и требованиями, предъявляемыми к ним современным боем [1-5].

Данная проблема особенно обострилась в связи с принятием на вооружение армий вероятного противника современных танков М1А2, Леопард-2, Челленджер-2, Леклерк и др., имеющих высокоразвитые, автоматизированные и многоспектральные системы наблюдения и разведки целей (СНРЦ) [6].

Анализ совокупности зрительных задач, решаемых экипажами объектов БТВТ на поле боя, показал, что танковая система наблюдения и разведки целей (система 5Ь) выполняет в процессе боевых действий следующие две укрупненные функции: наблюдение за полем боя и разведку (обнаружение и распознавание) целей.

Структура процесса П(5о) разведки целей экипажем танка, являющаяся основой для морфологической декомпозиции системы 5о, включает следующие подпроцессы:

на первом уровне - процессы П(5о,0 разведки целей 1-м членом экипажа, I = 1, 2, 3 (процессы функционирования систем 50,/, объединяющих 1-го члена экипажа и все приборы наблюдения и разведки целей, установленные на его рабочем месте);

на втором уровне - процессы Щ£о,у) разведки целей 1-м членом экипажа через у-й прибор наблюдения,у = 1, 2, ..., К (процессы функционирования систем 50,' включающих 1-го члена экипажа и егоу-й прибор наблюдения);

на третьем уровне - процессы функционирования отдельных приборов (систем) разведки целей и систем, обеспечивающих наблюдение в прибор (системы стабилизации угловых полей приборов наблюдения, системы подрессоривания и горизонтирования элементов рабочих мест операторов и т.д.).

Иерархическая структура танковой СНРЦ явилась основой для формирования множества Л^о) возможных решений (вариантов ее состава, функционально - конструктивных схем, характеристик подсистем и элементов), определения условий выбора и правил принятия решения, а также для обоснования структуры методов и математических моделей, обеспечивающих решение задач ее анализа и синтеза. От структуры и элементов этого множества во многом зависят концепции выбора, реализуемые на различных уровнях декомпозиции системы, и иерархия необходимых для исследования математических моделей процессов функционирования системы, ее подсистем и элементов.

Учитывая, что в каждой точке поискового объема цель может наблюдаться и другими членами экипажа с помощью приборов, установленных на их рабочих местах, то при допущении о независимости процессов поиска общая интенсивность разведки цели на отдельных их этапах, в соответствии с принципом суперпозиции полей, будет равна сумме интенсивностей, создаваемых в этой точке каждым прибором

п (Д

п=\ (1)

Следуя правилам вычисления градиента, для N приборов

( \

V п=1

п

/

п=1

(2)

При взаимозависимом поиске требуется построение и исследование поискового поля интенсивностей каждого отдельного прибора из состава СНРЦ танка. Однако данное допущение, практически всегда справедливое для поиска целей отдельными танками, позволит использовать формулы (1) и (2) и для оценки эффективности поиска целей подразделением боевых машин.

Анализ процессов функционирования СНРЦ танка показал, что в их структуру могут входить различные композиции конечного числа элементарных (простейших) операций, каждая из которых имеет два основных дискретных состояния: начало выполнения операции и ее завершение (например, процесс получения оператором информации при разведке целей объединяет этапы (операции) обнаружения и распознавания). При этом отдельные этапы процесса могут иметь различные законы распределения их параметров, следовательно, процесс выполнения каждой операции в общем случае должен рассматриваться как полумарковский случайный процесс.

Известно, что выражение (2) является обобщенным аналитическим представлением функции распределения времени выполнения элементарной операции и пригодно для описания более сложных процессов. На его основе, при соответствующем выборе функции интенсивности Ъ(7), могут быть получены различные известные законы распределения.

Исходными данными для вычисления показателя эффективности танковой СНРЦ при различных вариантах ее состава и характеристик элементов являются значения интенсивности обнаружения и распознавания Ъ2у' целей (или вероятностей обнаружения Р1г- и распознавания Р' на текущей 7-й или у-й псевдофазе процесса поиска в фиксированных условиях наблюдения, определяемые для различных уровней ее декомпозиции на основе математических моделей процессов функционирования систем "оператор - прибор - атмосфера - цель", содержащих различные технические средства (каналы) разведки целей из танка.

Вероятности обнаружения Р17 и распознавания Ргу объекта наблюдения на текущей 7-й или у-й псевдофазе процесса поиска определялись как произведение вероятностисобытия В1 (состоящего в том, что цель попадет в угловое поле прибора наблюдения и может быть там об-

наружена (распознана) с учетом пороговых обнаружительных характеристик системы "глаз -прибор"), события В2 (состоящего в том, что будет обеспечена прямая видимости цели при условии, что произошло событие В1) и события Вз (состоящего в том, что цель будет обнаружена (распознана) в угловом поле прибора за время ¿при условии, что имели место события В1 и В2).

Показано, что наиболее сложным с точки зрения формализации является этап обнаружения цели в пространстве обзора.

Процесс распознавания уже обнаруженной цели упрощается тем, что вероятность ввода цели в угловое поле прибора Р(В\)у = 1, то есть положение цели разведано и известно, и оператор производит различение ее деталей (признаков), позволяющих принять решение о типе цели, то есть распознать ее.

Исходными данными для определения перечисленных вероятностей являются параметры отдельных значений процесса функционирования системы "оператор - прибор - атмосфера - цель", а также значения факторов, влияющих на этот процесс.

При определении вероятности Р(В 1)1^2/) наличия цели в угловом поле прибора следует учитывать, что существенной особенностью функционирования современных средств разведки целей и получения информации о фоноцелевой обстановке является необходимость обработки информации человеком-оператором или автоматической системой (например, РЛС) об объектах, значения параметров которых (координаты, скорости и т.п.) случайным образом изменяются с течением времени.

Для формализации этого процесса использован известный метод решения задачи воспроизведения ненаблюдаемого случайного процесса по результатам наблюдения другого процесса, статистически связанного с первым, а также основные соотношения теории информации и распознавания образов человеком-оператором. Применение данного подхода позволяет также учитывать наличие ложных тревог, возникающих в результате влияния шумовых флуктуаций.

При этом вероятность правильного обнаружения Рпо находится в соответствии с известным выражением

1 р-у

Р =

1 по

-щ J expK2/2)^,

где y - пороговое отношение сигнала к шуму;р - отношение полезного сигнала к шуму, а вероятность ложной тревоги от шумовых флуктуаций фона Рлт равна

1 y 2

Рлт =1 ~7Г JexpK2/*

* ^ —го

Очевидно, что вероятность ложной тревоги Рлт зависит не только от шумовых флуктуаций, но также и от структуры (содержания) наблюдаемой фоноцелевой обстановки (наличие фоновых образований, схожих по геометрическим и энергетическим характеристикам с целями, а также присутствия ложных целей - макетов (имитаторов) объектов в угловом поле прибора). Однако отсутствие достоверных экспериментальных данных не позволило аналитически учесть эти факторы.

Для этапа распознавания, когда цель представлена совокупностью тпризнаков, вероятность правильного распознавания цели (ложной тревоги) определяется как сумма вероятностей тсовместных событий с учетом весов этих признаков.

Признаки целей, по которым оператор принимает решение с какой-то вероятностью об их принадлежности к определенным подклассам объектов, характеризуются весом, геометрическими размерами и энергетическими параметрами. При этом на этапе обнаружения используется только один признак, определяемый габаритными размерами объекта (его вес равен 1), а энергетические параметры принимаются равными параметрам базового признака. Геометрические размеры признака определяют его пространственную частоту (величина обратная угловому размеру), используемую при расчетах по частным моделям спектральных каналов СНРЦ.

Кроме геометрических размеров и весов, признаки целей характеризуются энергетическими показателями: яркостными контрастами в спектральном диапазоне 0,4-1,1 мкм; разностью радиационных температур (РРТ) в спектральных диапазонах 3-5 и 8-14 мкм; радиолокационными характеристиками в миллиметровом и сантиметровом диапазонах.

Определение энергетических характеристик признаков объектов наблюдения (яркост-ных контрастов и РРТ целей), производилось на основе экспериментальных данных, полученных в ходе испытаний различных приборов СНРЦ танка.

Определение вероятности события Вз (обнаружения и распознавания цели в угловом поле прибора за время 7) базируется на применении известных соотношений теории информации, в соответствии с которыми минимальное время 7^, за которое теоретически может быть безошибочно передано количество информации 15,т на 5-м этапе процесса поиска для т-го признака, равно

15 т

75,т

С

5,т (3)

где 15 т = 1^2-^ - минимально необходимое для снятия энтропии выбора углового поля

Фя,т

количество информации Л,т, 5 = 1, 2, которое должно быть получено и переработано на 5-м этапе процесса поиска, бит; - общее угловое поле прибора, град; ф^,т величина углового поля, которое необходимо выделить на 5-м этапе процесса для признака т; С$,т - пропускная способность или информационная емкость системы на 5-м этапе процесса для признака т, бит/с; Же = 1/2 т - полоса пропускания системы передачи информации (т - время обработки сигнала,

которое вычисляется с учетом инерционности зрения наблюдателя), с

Р

5

)5,т

- отношение

средних значений мощностей сигнала и шумов в системе на 5-м этапе процесса при различении признака т, являющееся функцией отношения сигнал/шум (5 / Щ.

Формула (3) является основной для определения времени, необходимого для обнаружения и распознавания цели оператором при помощи различных технических средств наблюдения. При этом следует учитывать, что она дает завышенные (гарантированные с точки зрения теории информации) значения времени 7^, 5 = 1, 2, т = 1...М.

Для этапа обнаружения цели т = 1 и, следовательно, 71,1 = 71. Для этапа распознавания (с учетом того, что зрительный анализатор оператора обрабатывает отдельные признаки цели параллельно) время поиска цели определятся выражением, которое согласуется с принципом гарантированного результата

72 = тах{72,т

т

Величины, обратные 75, являются соответствующими интенсивностями обнаружения и распознавания цели в угловом поле прибора

1 -1

= —, с .

5 7

Вероятность обнаружения (распознавания) цели в угловом поле прибора за время псевдофазы Д7 будет равна Р(£з)и(2у) = у^уД

Априорное ранжирование факторов, влияющих на эффективность разведки целей, показало, что на процесс поиска основное влияние оказывают характеристики объектов установки, стабилизация угловых полей, подрессоривание и горизонтирование элементов рабочего места оператора; активные и пассивные преднамеренные и непреднамеренные помехи, а также демаскирование целей стрельбой и движением. При этом основной характеристикой воспринимаемого оператором изображения является отношение сигнала к шуму (5 /Щ, для определения которого были разработаны модели процессов разведки целей оператором с помощью различных приборов наблюдения.

Влияние атмосферы на функционирование приборов наблюдения приводит к уменьшению отношения (5 / N в изображении т-го признака наблюдаемого объекта и учитывается с помощью известного закона Бугера, который описывает процесс поглощения и рассеивания излучения в атмосфере.

Анализ результатов исследований процессов наблюдения и разведки целей из танков показывает, что отношение сигнала к шуму (5 / N зависит от типа и характеристик приборов наблюдения, конструктивных особенностей рабочих мест операторов, а также от характеристик целей, физических условий поиска и ряда тактических факторов, важнейшими из которых являются: дальность до цели, размеры полосы или сектора поиска (в вертикальной и горизонтальной плоскости), характеристики рельефа местности и законов движения танка и целей. Для оценки влияния перечисленных факторов на отношение сигнала к шуму на стадиях обнаружения и распознавания целей оператором при помощи различных оптических и оптико-

электронных систем автором разработаны математические модели (см. табл. 1), в основе которых лежат известные зависимости параметров процесса поиска объектов от влияющих факторов.

Таким образом, на основе вероятностей Р(В\)цо./), Р(В2)ц(2/), Р(Вз)ц(2/) могут быть найдены вероятности обнаружения Р1г- и распознавания Р2/объекта наблюдения на текущей псевдофазе процесса поиска. При Д/1 ^ 0 они определяются выражениями Р1г- = 1 - ехр^А^Д), Р2/ = 1 - ехр(-А,2,/Д0, из которых определяются соответствующие интенсивности обнаружения и распознавания ^2,/.

Таблица 1

Модели процессов разведки целей оператором с помощью различных приборов наблюдения

Прибор

Основные расчетные соотношения (индекс s (этапа поиска) в расчетных выражениях опущен)

2

с

О

1 Кист,т ' хатм ' Кв

N

К

К

пор,т

0,29

Ки

рц,т рф ;

Рф

Я

пор,т

_1_ V fm

- - а

1 Г апр

I Вф • хп

а =

Кб • 1п(й • Ег • (4м • Рф + (1 - х1атм) •ад

1

+ с •ю I, мрад;

ю <

а • Г • • (Ь • Ег) - с ----, рад/с

Г 2

Пж Ое

^ '3

н

3

Ки

• Л • хатм • Кв • Кю

К

пор,т

Л = 10-1,3^(1000Гт /(0,8^о •аmin))1,5 ;

К =_1000 • /т^О _

Лпор,т I 2 / 2 21

Г• л/Лпр Е Фф •Дэ ^п• Л4^Р0 ^

Кю =

5т

к

N

5 I АТт • хатм • Кв • Кш . дт* = дт

' ^разр,т ^разр,т-

АГ

разр,т

3,5 •Ю-3 •Ь

АГ

2,89 • ^0 •Тф • /т

разр,т

/ •/об J т 'тах

К;

К;

•Ш

Д0 •Д* • л/mПP• хп • л/Те •Рк ^а^сх

'пр "п а • ппр • Лск

ха =--, с;

й 304,67 • A•B•Fk

Ш = 1,031 •Ю-7 Тф2 -4,021 •Ю-5 Тф + 4,129•Ш-3, Вт/м2 для А! = 8...14мкм

н н

о я

3 3

4 £ иа вк

К

К •х •К •К

"-ист,т '-атм Лв "-ю

К

пор,т

К

В

+ (у Ктв)2

пор,т

57,29

К

ТВ

l000• дф /т^Ь (8 2 2 г 2) т ехр(8тс •СТр^ /т)

Т • /07 • /об ^ е у 0,7 'тах

1

т

т

т

т

Окончание таблицы 1

2

* В 5 о

л ^ ж

ж X

о л

3 ж

^ ^

§ 5

52 £

О 3

з в ча

В режиме обнаружения неподвижной цели:

(Р ^ 1 д

Ры

Рц • О2•Я2-с

(4л)3 • (Рш • Ргм • Рф) • Ьп

-•[ехр(-0,115-10_3 •цЬ)/Ь]4;

рш = к• То • кш •4/пр, ВТ;

Ргм = Ри • О2 •Я2 • 5• 0а • 0р • С• ти/[2• (4л)3 • Ь2 • Ьп • ехр(0,46•Ю-3 • ц • Ь)], Вт;

Рф = Ри • О2 •Я2 • суд• 0р • coss• с• ти/[2• (4я)Л • Ь • Ьп • ехр(0,46• Ш"-5 • ц • Ь)], Вт;

33

-3

РПо =[(1+Ыим^)/(Ыим^)]#им-1 • ехр(-^/(1+Нима)% Я =

( Р ^

Ры

(Р ^ VРы /сдц

zn = 16,2868+1,3113^ Ыим.

В режиме селекции движущейся цели:

(Р ^ Ры

/ 1п; 1п = 4л2с2 /с2 « 0,0258•Я-1 • vИ,3.

Интенсивность обнаружения

. 1п(1 - РПо) -1

Яоб =----, с

_'обз_

1

Обозначения переменных в моделях:

Кист,т - истинный относительный контраст т-го признака цели с фоном; Татм - интегральный коэффициент прозрачности атмосферы в видимом диапазоне длин волн с учетом влияния яркости дымки;

гатм - интегральный коэффициент прозрачности атмосферы в видимом диапазоне

длин волн без учета влияния яркости дымки;

Кпор,т - пороговый контраст, воспринимаемый оператором с помощью оптического

прибора;

Кв - коэффициент учета высокочастотных колебаний углового поля прибора;

Рц,т - коэффициент отражения т-го признака цели;

РФ - коэффициент отражения фона;

£п - пространственная частота т-го признака, мрад-1;

а - угловая разрешающая способность системы "прибор-глаз", мрад;

Г - увеличение прибора;

dгл - диаметр зрачка глаза, мм;

dпр - диаметр выходного зрачка прибора, мм;

R - постоянная зрительной функции глаза, кдрад2м2;

Вф - яркость фона с учетом влияния атмосферной дымки (ад), кдм-2;

Тп - коэффициент светопропускания прибора;

ю - угловая скорость перемещения изображения. рад/с;

а. Ь, с - коэффициенты регрессии;

Кб - коэффициент учета бинокулярности зрения;

Ег - горизонтальная освещенность;

угловое поле прибора, рад; Fо - фокусное расстояние оптической системы, мм; а,тп - предельное разрешение ЭОП, штр/мм; G - функция яркости, кд1/2 рад м-1; Ппр - коэффициент преобразования ЭОП; D0 - диаметр входного зрачка оптики, мм; Гэ - электронное увеличение ЭОП; 5т - угловой размер т-го признака цели, рад; Тп - время инерции ЭОП, с;

ДТщ - радиационный температурный контраст т-го признака цели с фоном, К; ЛТразр,т - приведенная минимальная разрешаемая разность температур при наблюдении т-го признака цели через ТВП, К; L - дальность до цели, м;

^гпах - максимальный размер наблюдаемой проекции цели, м; Тф - температура фона, К;

D* - удельная обнаружительная способность фотоприемника, Вт-1смГц1/2; тпр - количество элементов приемника, соединенных последовательно; Те - постоянная времени глаза оператора, с; Fk - частота кадров, Гц;

Та - время элемента разложения на приемнике, с; Гсист - модуляционная передаточная функция системы;

А, В - величина углового поля по горизонтальному и вертикальному направлению соответственно, град;

ап - угловой размер элемента фотоприемника, мрад;

Ппр - количество элементов приемника, соединенных параллельно;

Пск - коэффициент использования развертки;

КТВ - отношение сигнал/шум в видеотракте, соответствующее перепаду на экране между белым и черным уровнем сигнала;

у - относительное среднеквадратическое значение неоднородности КТВ от одного элемента разрешения фоточувствительной поверхности мишени ТВ приемника излучения к другому;

qф - формат экрана;

6,7 - шумовая полоса видеотракта, Гц;

Ог - параметр гауссоиды, аппроксимирующей модуляционную передаточную функцию (МПФ) тракта "ТВ - оператор", мрад;

Ри - импульсная мощность передатчика, Вт;

G - коэффициент усиления антенны, дБ;

X - длина волны, м;

Ти - длительность импульса, с;

Оуд - удельная ЭПР фона;

е - угол скольжения радиолуча, град;

Fп - частота повторения импульсов, Гц;

С - средняя ЭПР цели, м2;

Рш - мощность шума приемника, Вт;

Ргм - мощность помех от гидрометеоров, Вт;

Рф - мощность помех от фона, Вт;

- полный коэффициент потерь в приемопередающем тракте, дБ; ц - интегральный показатель ослабления излучения для определенного спектрального иапазона, км-1 (дБ/км);

к - постоянная Больцмана;

То - абсолютная температура, К;

кш - коэффициент шума приемника, дБ;

Д^р - полоса пропускания приемника, Гц;

5 - коэффициент обратного рассеивания радиоволн гидрометеорами, м-1; 9а, 9р - диаграмма направленности антенны по ГН и ВН, рад; с - скорость света в вакууме, м/с;

с2 - среднеквадратический разнос частот сигнала от распределенной цели;

Уц - радиальная скорость цели, м/с;

^бз - время сканирования лучом РЛС сектора обзора.

Так, например, для этапа обнаружения интенсивность X г равна

Я = Р( £1)1,/Р( ВОмч,! •

Для этапа распознавания цели интенсивность находится аналогично. Таким образом, сформирована система взаимосвязанных моделей процессов функционирования системы наблюдения и разведки целей из танка, объединяющая модели следующих четырех уровней:

модели подсистем системы "оператор - прибор - атмосфера - цель" (модели фоноцеле-вой обстановки, атмосферы, приборов наблюдения и разведки целей, которые базируются на определении отношения сигнала к шуму в воспринимаемом оператором изображении, оператора и оценки факторов, усложняющих процесс поиска);

модели процессов П(50,//), I = 1, 2, 3,/ = 1, 2, ..., к разведки целей /-м оператором с помощью /-го прибора наблюдения, установленного на его рабочем месте (модели процессов функционирования системы "оператор - прибор - атмосфера - цель" для различных вариантов технических средств разведки целей из танка);

модели процессов П(50,/) разведки целей /-м оператором с помощью всех приборов и систем, установленных на его рабочем месте;

модели процессов П(50) разведки целей экипажем танка.

Наличие указанной системы взаимосвязанных моделей, являющейся обобщением и развитием подобных комплексных моделей позволяет осуществить оценку различных вариантов состава, характеристик подсистем и элементов СНРЦ из танка.

На основе предложенных методов расчета поискового поля танка и показателя эффективности исследуемой системы была разработана обобщенная методика оценки танковой системы наблюдения и разведки целей, обеспечивающая анализ существующих систем и определение направлений их совершенствования.

Наличие системы взаимосвязанных математических моделей, обеспечивающих определение значений обобщенного показателя эффективности танковой СНРЦ для возможных вариантов ее состава и характеристик подсистем и элементов (из множества Я(50)) и различных сочетаний физических и тактических условий наблюдения, позволяет решать следующие три важнейшие задачи анализа исследуемой системы:

оценка эффективности различных вариантов структуры системы и характеристик ее подсистем и элементов;

оценка эффективности возможных способов применения СНРЦ в различных физических и тактических условиях поиска;

оценка влияния изменений состава, различных характеристик подсистем и элементов системы, а также параметров условий применения СНРЦ на ее эффективность.

Обобщенная методика оценки эффективности исследуемой системы обеспечивает решение первых двух задач ее анализа на основе моделей и комплекса расчетных программ.

Для оценки влияния изменений состава танковой системы наблюдения и разведки целей, различных параметров ее подсистем и элементов, а также характеристик физических и тактических условий наблюдения на эффективность системы были использованы методы теории чувствительности, согласно которой общее абсолютное приращение Л/ показателя ./эффективности системы по параметрам а1, ., ат равно

А/ («Ь^ а т ) = /Аа1 + .. + . Аат.

с« Сат

Анализ результатов расчетов, полученных в результате оценки чувствительности показателя эффективности системы к изменениям параметров тактических и физических условий наблюдения, состава и характеристик технических средств разведки целей из танка (см. табл. 2), показал, что разработанная математическая модель не имеет внутренних противоречий, и ее поведение соответствует заложенному замыслу.

Таблица 2

Примеры коэффициентов чувствительности _

Наименование фактора Л/, %

Наличие демаскирующих факторов / помех 5,71 / -63,39

Тип цели: танк / танк в окопе 0 / -34,1

Нормальные физические условия поиска: день / ночь 29,16 / -10,68

Включение в состав системы 50,1: РЛС обнаружения / ТВ 0,03 / 2,6

Исключение из состава системы&ц: ТКН-4С (оптический канал) / ТКН-4С (ночной канал) -4,36 / -0,05

Исключение из состава системы 50,2: 1Г46 / ТВП -7,31 / -62,04

Исключение из состава системы 50,3: Призменных приборов / ТВН-5 -0,58 / -0,58

Кроме того, на основе оценки чувствительности сделаны следующие частные выводы:

из тактических и физических условий поиска наибольшее значение относительного коэффициента чувствительности «^соответствует применению искусственных помех, экранированию цели;

при изменении состава СНРЦ танка наибольшее влияние на изменение показателя эффективности оказывает тепловизионный прибор (его исключение снижает эффективность поиска более, чем на 60 %);

из параметров подсистем, обеспечивающих работу СНРЦ, наибольшее влияние на изменение Sa оказывает высота установки приборов, характеристики колебаний корпуса танка, среднее время обработки информации оператором;

среди параметров приборов наблюдения наибольшее влияние на Sa оказывают точность стабилизации угловых полей, параметры входной оптики и приемного тракта приборов.

В результате исследований установлено, что опытно-теоретический метод, заключающийся в получении или подтверждении априорно выбранных зависимостей показателей эффективности поиска (или отдельных параметров модели) от влияющих факторов, позволяет создать работоспособную модель исследуемой системы и достичь требуемой точности результатов моделирования. При этом предложены экспериментальные методы исследования и оценки танковых систем наблюдения и разведки целей, основанные на теории рационального планирования экспериментов, которые позволяют с необходимой степенью достоверности и при минимальных затратах на проведение испытаний производить оценку выбранного показателя эффективности в зависимости от состава и параметров отдельных приборов СНРЦ танка и в целом решать задачи проверки принципов, заложенных в основу принятых технических решений, и правильность их конструктивного воплощения в системе, отработки (калибровки) математических моделей по результатам натурных испытаний, получения характеристик испытываемых объектов, представляющих дополнение к перечню исходных данных, необходимых для оценки ее эффективности.

Список литературы

1. Степанов В.В., Зайцев Е.Н. Состояние и тенденции развития танковых парков России и стран НАТО до 2025 года // Известия РАРАН. № 4. 2015.

2. Борюшин Ю., Соколенко В. Приоритетные программы развития бронетанкового вооружения и техники США // Зарубежное военное обозрение. № 10. 2017. С. 46-55.

3. Шишкин Н.К. Танки в локальных войнах и вооруженных конфликтах. 38 НИИ МО,

2003.

4. Панов В.В. Новые технологии и их влияние на развитие средств вооруженной борьбы // Вооружение. Политика. Конверсия. № 1. 1999. С. 22-26.

5. Проектирование оптико-электронных приборов. Учебник для вузов / Ю.Б. Перву-люсов, С.А. Родионов, В.П. Солдатов и др. Под ред. Ю.Г. Якушенкова. 2-е изд. М.: Логос, 2000. 488 с.

6. Основной боевой танк Leopard-2 - перспективы развития // Реферативный журнал по зарубежным периодическим изданиям. М.: ЦИВТИ МО РФ, 2001. Вып. 2 (17). 170 с. С. 44.

7. Филиппов В.Л., Белозеров А.Ф., Яцык B.C. Проблемно-ориентированные базы данных, для моделирования оптико-электронных систем // Вооружение. Политика. Конверсия. № 6 (30). 1999.

8. Иванов В.П., Белозеров А.Ф., Бугаенко А.Г., Новоселов В.А. Комплекс измерительных и метрологических средств в тепловидении // Военный парад. Июль-август. 1999. С. 118120.

9. Цырульник А.А., Середин А.Н. Выбор критериев оценки работы тепловизионного прибора // Научно-технический сборник по материалам межведомственной конференции «Гра-ница-2006». М.: ПНИИТЦ, 2006. С. 245-250.

Пафиков Евгений Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, докторант, evgeniy_pafikov@mail.ru, Россия, Пенза, Филиал Военной академии материально-технического обеспечения,

Федянин Николай Дмитриевич, преподаватель, rvvdku@mil. ru, Россия, Рязань, Рязанское гвардейское высшее воздушно-десантное училище,

129

Смыляев Дмитрий Вячеславович, старший помощник начальника отдела (организации научной работы и подготовки научно-педагогических кадров), Smdm28@mail.ru, Россия, Пенза, Филиал Военной академии материально-технического обеспечения

MODELS OF TARGET RECONNAISSANCE PROCESSES BY AN ARMORED VEHICLE OPERATOR USING OPTOELECTRONIC SURVEILLANCE DEVICES

E.A. Pafikov, N.D. Fedyanin, D.V. Smyshlyaev

Models of the processes of target reconnaissance by the machine operator using various monitoring devices have been developed. The main characteristic of the image perceived by the operator of these models is the signal-to-noise ratio for various monitoring devices. A generalized methodology for evaluating the tank surveillance and reconnaissance system of targets has been developed, providing an analysis of existing systems and determining the directions for their improvement.

Key words: intelligence process, targets, search, recognition features, detection range, brightness contrast, operator.

PafikovEvgenyAnatolyevich, candidate of military sciences, docent, doctoral student, evgeniy_pafikov@mail.ru, Russia, Penza, Branch of the Military Academy of Logistics,

Fedyanin Nikolay Dmitrievich, teacher, rvvdku@mil.ru, Russia, Ryazan, Ryazan guards higher airbone school,

Smilyaev Dmitry Vyacheslavovich, senior assistant to the head of the department (Organization of Scientific Work and Training of Scientific and Pedagogical Personnel), Smdm28@mail.ru, Russia, Penza, Branch of the Military Academy of Logistics

УДК 004.93'11

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-130-134

РАСПОЗНАВАНИЕ ЧАСТЕЙ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТЕЛА ГЛУБОКИМИ

НЕЙРОННЫМИ СЕТЯМИ

Н.С. Сергеев, Д.В. Чеховский

Рассмотрены основные методы обнаружения частей человеческого тела с использованием глубоких нейронных сетей. По каждому из методов представлено описание с представлением внутренней структуры и выделены ключевые особенности работы алгоритмов.

Ключевые слова: нейронные сети, поза человека, регрессия, сустав.

Оценка позы человека является важной проблемой в области компьютерного зрения. Технология отслеживания каждого небольшого движения человека и выполнения биомеханического анализа в режиме реального времени имеет огромное значение. Использование нейросетей в алгоритмах распознавания позволяет сократить объем вычислений и повысить точность путем предварительного обучения на датасетах, содержащих изображения с наиболее типичными ситуациями.

Событийно-ситуационный метод. В событийно-ситуационном подходе распознавания выделяют этапы распознавания объектов, событий и ситуаций. Объект - это графический образ, событие - мгновенное совершение действия объектом или без объекта, ситуация - последовательность событий. В работе [1] предложена имитационная модель распознавания ситуаций в реальном времени (рис. 1).