CC BY
8
Kravtsov Vladimir Vladimirovich, postgraduate, vovikü 7260@gmail. com, Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaysky
УДК 004.94
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ СРЕДСТВ В УСЛОВИЯХ ВОЗМОЖНОГО СОПРИКОСНОВЕНИЯ С ПРОТИВНИКОМ С УЧЕТОМ ТАКТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
МЕСТНОСТИ
А.В. Галанкин, Д.В. Негодин
Проанализирован опыт локальных конфликтов, особенно последних лет, анализ характера ведения современных военных действий, а также перспектив развития средств вооружения и военной техники позволяют сделать вывод о постоянном возрастании роли автоматизации управления организационно-техническими системами повседневной деятельности Вооруженных Сил Российской Федерации в различных условиях обстановки. Высокая значимость автоматизированных систем управления в обеспечении применения всех видов и родов войск вызывает естественное стремление вероятного противника максимально снизить их эффективность уже в начальный период войны. Это обстоятельство обуславливает необходимость обеспечения живучести сил управления космическими аппаратами, которое претворяется в жизнь, в том числе, реализацией принципа мобильности войск и проявляется в создании и принятии на вооружение соответствующих подвижных средств и перспективных систем, обеспечивающих их эффективное применение.
Ключевые слова: моделирование передвижения подвижных средств, тактические свойства местности, семантические сети.
Одной из ключевых задач, определяющих степень использования возможностей подвижных средств по решению целевых задач в условиях возможного воздействия противника, является задача планирования передвижения подвижных средств в районе применения.
В настоящее время при организации маневров подвижных средств их перемещение планируется с целью осуществления смены полевых рабочих позиций, заранее выбранных в полевом районе применения и оборудованных в инженерном и геодезическом отношении. Однако, создание космической глобальной навигационной системы, позволяющей осуществлять привязку в любое время и в любой точке земной поверхности, и наличие в составе подвижных средств соответствующего оборудования позволяют организовать применение подвижных средств с заранее необорудованных позиций.
Выше перечисленные обстоятельства требуют рационального учета тактических свойств местности в условиях возможного воздействии противника по подвижным средствам. Только в этом случае возможно оперативно реагировать на изменение обстановки в районе применения.
203
Решение данного вопроса естественно связано с использованием цифровой информации о местности. В последние годы прослеживается устойчивая тенденция по увеличению количества потребителей и повышению интенсивности использования информации о местности, представленной в цифровом виде. Данное обстоятельство объясняется тем, что наличие полной цифровой информации о местности позволяет провести исчерпывающий анализ тактических свойств местности, что в свою очередь позволяет повысить оперативность и качество управления подвижными средствами за счет автоматизации деятельности органов управления.
Для преодоления противоречия между потребностью автоматизации функционирования органов управления и текущим уровнем проработки вопросов использования цифровой информации о местности для автоматизированного анализа влияния тактических свойств местности на возможности подвижных средств требуется разработать модель передвижения подвижных средств в условиях возможного соприкосновения с противником с учетом тактических свойств местности, описание которой потребовало использования аппарата М-сетей [2, 3].
М-сети относятся к классу семантических сетей и представляют собой формализованный способ описания ситуации. Математический аппарат М-сетей выбран в соответствие со следующими основными преимуществами [4]:
- простота описания предметной области;
- устойчивость к противоречиям;
- легкость работы с ними;
- наличие «архива» значений, характеризующих соответствующие понятия предметной области;
- гибкая архитектура;
- критичность к входным данным;
- высокая скорость работы.
Одним из немногих недостатков М-сетей является избыточность описания формализуемой ситуации, но это не мешает их способности с большой оперативностью обрабатывать информацию.
М-сети характеризуются двумя основными элементами - узлами, называемыми ьмоделями, и связями между ними. Узлы М-сети есть формальные элементы, которым может быть поставлено в соответствие определенное понятие, например, обеспеченность системы определенного вида ресурсом. С функциональной точки зрения ьмодель есть набор некоторых операторов или алгоритмов переработки информации, то есть узел может содержать процедуру действий при его возбудимости. Процедура может активировать жесткий алгоритм обработки или другую М-сеть. Основная числовая характеристика ьмодели - возбужденность П] Возбуждение по направленным связям передается от одних ьмоделей к другим через возбуждающие или тормозящие связи [4]. Связь же характеризуется упорядоченным набором параметров Я, называемым проходимостью связи, и задается вектором Я;] =< г;], ~ ] Г(о)у, ~ (0)ц>, где г;] и ~ ¡] - усиливающий и тор-
204
мозной компоненты проходимости связи, Г(о)у и ~ (0);] - остаточные составляющие этих компонент, при помощи которых организована долговременная память связей.
Для описания разрабатываемой модели передвижения подвижных средств предложено частично переработать и дополнить аппарат М-сетей следующими элементами:
1. Введен вспомогательный элемент «Узел разветвления», позволяющий оптимизировать структуру связей М-сети.
2. Изменено графическое представление ьмодели, описывающей соответствующее понятие предметной области при помощи М-сети нижнего уровня.
Измененные М-сети предложено называть МД-сети или М-сети дополненные.
Разработка модели передвижения подвижных средств на основе введенных базовых понятий М-сети разбита на несколько этапов:
- разработка модели передвижения подвижных средств в условиях отсутствия соприкосновения с противником;
- разработка модели тактических свойств местности;
- разработка итоговой модели передвижения подвижных средств в условиях возможного соприкосновения с противником с учетом необходимых тактических свойств местности.
В рамках первого этапа разработки раскрывается модель, представленная на рис. 1.
Данные0Вф содержание
Поступление Обработка _приказа содержания пр&
Формирование походного порядка
ности к
Рис. 1. Модель передвижения ПС в условиях отсутствия соприкосновения с противником в МД-сети
205
В процессе формирования данной модели определены наборы 1-моделей, которые классифицируются по 3-м видам:
1) Рецепторные ьмодели;
2) ьМодели действия (внутренние или решающие ьмодели);
3) Результирующие ьмодели.
Рецепторные ьмодели содержат в себе начальную информацию, на основе которой осуществляется решение поставленной задачи. При разработке модели передвижения подвижных средств (ПС) без учета соприкосновения с противником, в состав рецепторных были включены следующие ьмодели: данные о ВФ; содержание приказа; характер решаемой задачи и условия ее выполнения; климатические и метеоусловия; наличие и характер природного воздействия; уровень ресурсов военно-технического порядка (РВТП) достаточный для выполнения поставленной задачи (ВПЗ); тактические свойства местности (ТСМ) заданного района действий (РД).
ьМодели действия представляют собой набор определенных операторов или алгоритмов переработки информации, которые непосредственно участвуют в моделировании той или иной ситуации. В рассматриваемой модели целесообразно выделить следующие ьмодели: поступление приказа; обработка содержания приказа; формирование походного порядка; расчет влияния на уровень РВТП; расчет степени готовности к ВПЗ; расчет влияния на ТСМ РД; расчет маршрутно-оптимизационной задачи; восполнение РВТП объекта класса войскового формирования (ВФ); расчет требуемых временных затрат и РВТП для изменения ТСМ; непосредственно ВПЗ ВФ; расчет степени ВПЗ.
Внешние ьмодели необходимы для получения как промежуточных результатов моделирования, так и конечных. При моделировании выше упомянутой задачи использовались ьмодели «Уровня РВТП», «Степени готовности к ВПЗ» и «Степени ВПЗ».
При создании МД-сети, описывающей некоторую ситуацию, возникают трудности связанные с достаточно большим количеством ьмоделей, особенно указанная проблема проявляется при создании МД-сети учитывающей множество различных факторов влияющих на исход моделируемой ситуации. Несомненно, это затрудняет работу разработчика МД-сети. Поэтому в МД-сетях вводится такое понятие как сфера. Сфера - это совокупность различного вида ьмоделей, представляющая собой непересекае-мое множество, удовлетворяющее требованию смысловой однородности, близости содержательной интерпретации входящих в него ьмоделей. Объявление сфер позволяет создавать универсальные сферы, которые могут использоваться при решении различных задач, тем самым упрощая разработку и облегчая визуальное восприятие МД-сети. Взаимосвязь сфер осуществляется благодаря наличию связей между ьмоделями, входящими в разные сферы. В МД-сети реализующей моделирование передвижений без учета воздействия противника целесообразно выделить три сферы. Первая
сфера включает в себя следующие ьмодели: данные о ВФ; содержание приказа; поступление приказа; обработка содержания приказа; формирование походного порядка;
Во второй сфере содержатся ьмодели: характер решаемой задачи и условия ее выполнения; климатические и метеоусловия; наличие и характер природного воздействия; уровень РВТП достаточный для ВПЗ; тактические свойства местности РД; расчет влияния на уровень РВТП; расчет степени готовности к ВПЗ; расчет влияния на ТСМ РД; восполнение РВТП объекта класса ВФ; расчет требуемых временных затрат и РВТП для изменения ТСМ; уровень РВТП; степень готовности к ВПЗ.
Третья сфера: расчет маршрутно-оптимизационной задачи; непосредственно ВПЗ ВФ; расчет степени ВПЗ; степень ВПЗ.
ьМодели необходимо также классифицировать и по другому признаку - по количеству уровней. Существуют одноуровневые и многоуровневые ьмодели. Одноуровневые это ьмодели, алгоритмы обработки информации которых не могут быть представлены МД-сетью. Многоуровневые наоборот описываются как отдельная МД-сеть. Обозначаются такие 1-модели двойной окружностью, которая символизирует многоуровневую сущность данных ьмоделей. Примером служит ьмодель «Тактические свойства местности», представленная на рис.2. Ее алгоритм обработки информации это МД-сеть, в которую входят свои собственные ьмодели: координаты РД; пространственно-координатные данные; результат воздействия на ТСМ; координаты РД, в котором осуществлено воздействие на ТСМ; расчет ТСМ в РД; разбиение РД по типам пространственно-координатных данных [1]; проходимость; защитные свойства местности; условия ориентирования; маскировочные свойства местности; условия наблюдения; условия ведения огня; условия инженерного оборудования местности; гидрография; дорожная сеть; рельеф; объекты инфраструктуры; почвогрунты; почвенно-растительный покров.
Взаимодействие между ьмоделями осуществляется по связям, которые могут быть двух видов: возбуждающие и тормозящие. На практике часто возникает необходимость отображать взаимодействие одной 1-модели со многими другими, что может приводить к «загрязнению» графического представления МД-сети. Вследствие этого введен вспомогательный элемент «Узел разветвления», который обеспечивает наглядное и эффективное обеспечение выполнения элементом МД-сети «связь» своего функционального предназначения - обеспечение необходимого информационного обмена между ^моделями. Графическая нотация элемента «узел», представленная на рис. 2, выглядит как небольшая окружность, меньшая по сравнению с ьмоделью, со вписанной в ее центр закрашенного круга. Использование узлов при разработке МД-сети упрощает зрительное восприятие графического представления МД-сети и обеспечивает наглядность ее представления для разработчика.
в МД-сети
Для создания МД-сети, реализующей моделирование передвижений с учетом воздействия противника, что выполняется в рамках третьего этапа, необходимо применить «родительскую» МД-сеть моделирования передвижений без учета воздействия противника и входящую в нее модель тактических свойств местности. В родительскую модель поместим дополнительные ьмодели необходимые для учета воздействия противника при моделировании ситуации. Состав рецепторных ьмоделей дополняется такими ^моделями как: наличие соприкосновения с противником; данные о противнике.
ьмодели действия пополнятся за счет ьмоделей: расчет соотношения сил и средств; расчет действий ВФ; расчет влияния на уровень РВТП противника. Состав результирующих ьмоделей дополнит одна ьмодель -«Уровень РВТП противника». Итоговая модель передвижения подвижных средств в условиях возможного соприкосновения с противником с учетом необходимых тактических свойств местности представлена на рис. 3.
Таким образом, разработана модель передвижения подвижных средств в условиях возможного соприкосновения с противником с учетом необходимых тактических свойств местности, которая при соответствующей степени детализации путем использования МД-сетей нижнего уровня и агрегации ьмоделей в сферы, позволит повысить оперативность принятия решения по управлению подвижными средствами.
Рис. 3. Модель передвижения подвижных средств в условиях возможного соприкосновения с противником с учетом необходимых тактических свойств местности в МД-сети
Необходимо отметить, что изложенный в настоящей статье способ описания обозначенных выше физических процессов применим и ко многим другим задачам, требующих автоматизации деятельности управляющих органов.
Список литературы
1. Военная топография: учебник / Псарев А.А. [и др.]. М.: Воениз-дат, 1986. 384 с.
2. Волков В.Ф., Галанкин А.В., Цыбрин В.Г. и др. Автоматизированные системы управления войсками: учебник. СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2010. 391 с.
3. Советов Б.Я. Моделирование систем: учебник. 7-е изд. М.: Изд-во «Юрайт», 2015. 343 с.
4. Амосов Н.М., Касаткин А.М., Касаткина Л.М., Талаев С.А. Автоматы и разумное поведение. Опыт моделирования. Киев: «Наукова думка», 1973. 371 с.
Галанкин Андрей Вячеславович, канд. техн. наук, заместитель начальника кафедры, biruk98@,gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,
Негодин Дмитрий Валерьевич, преподаватель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского
DEVELOPMENT OF A MOBILE MOBILE MOVEMENT MODEL IN THE CONDITIONS OF POSSIBLE CONTACT WITH AN OPPONENT, TAKING INTO ACCOUNT THE TACTICAL PROPERTIES OF THE PLACE
A. V. Galankin, D. V. Negodin
Experience analyzed of local conflicts, especially in recent years, the analysis of the nature of modern military operations, as well as the prospects for the development of weapons and military equipment, allow us to conclude that the role of automation of the management of organizational and technical systems of combat and everyday activities of the Armed Forces of the Russian Federation in various conditions the setting. The high importance of automated control systems in ensuring the combat use of all types and types of troops causes the natural desire of a potential enemy to minimize their effectiveness as early as the initial period of the war. This circumstance necessitates ensuring the survivability of the spacecraft control forces, which is being implemented, inter alia, by the implementation of the principle of troop mobility and manifests itself in the creation and adoption of appropriate mobile weapons and advanced systems to ensure their effective use.
Key words: simulation of the movement of vehicles, tactical properties of the terrain, semantic networks.
Galankin Andrey Vyacheslavovich, candidate of technical sciences, biruk98@gmail. com, Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaysky,
Negodin Dmitriy Valerievich, teacher, biruk98@,mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaysky
УДК 004.942; 697.92
ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА В ЭЛЕМЕНТЕ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Е.В. Крапивина
Приведены результаты компьютерного расчета движения воздуха в вентиляционной системе, а также данные о наибольших и наименьших скоростях и средней скорости выходного потока.
Ключевые слова: воздушный поток, вентиляционная система, скорости, потери, вентиляция.
Вентиляционная система встречается во всех возводимых ныне зданиях, и в жилых, и в промышленных, и в офисных, и в сельскохозяйственных. Без данной системы нормальное функционирование здания затруднено, как и если она неправильно спроектирована [1 - 5]. В статье продолжится исследование [6] скоростей и потерь в элементе вентиляции, при этом в основной поток движения воздуха внедряется еще один подвод.
Скорость основного потока движения воздуха составляет 8 м/с, а дополнительного 10 м/с. Остальные параметры берутся из предыдущего расчета [6].
