CC BY
9
11. Ильиных А.Л. Разработка базы данных автоматизированной информационной системы мониторинга земель сельскохозяйственного назначения // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2011. Т. 3. №. 2. С. 124129.
12. Симонов С.В., Ламонина Л.В., Смирнова О.Б. Беспилотные летательные аппараты: виды, преимущества и применение в сельском хозяйстве // Инновационные технологии в апк, как фактор развития науки в современных условиях. 2020. С. 224-228.
Доронина Юлия Валентиновна, д-р техн. наук, профессор, YVDoronina@sevsu. ru, Россия, Севастополь, Севастопольский государственный университет,
Мустафаева Мерьем Ибраимовна, аспиран, Россия, Севастополь, Севастопольский государственный университет
ANALYSIS OF DATA PROCESSING FOR THE SELECTION OF THE COORDINATES OF THE MOVEMENT OF UNMANNED AERIAL VEHICLES IN MONITORING THE PRODUCTION OF ESSENTIAL OIL CROPS
Yu. V. Doronina, M.I. Mustafaeva
The article presents the results of a study of the performance of a highly loaded coordinate space application database when controlling an UAV based on the SQL query type in agricultural land monitoring tasks. The paper considers the data processing processes necessary for making decisions about the optimal flight coordinates. The work of highly loaded systems was simulated, the time characteristics of their functioning were obtained, and a statistical analysis of the results obtained was carried out.
Key words. Unmanned aerial vehicles, data processing, movement coordinates, SQL queries, join connections, statistical analysis, essential oil crops, agriculture.
Doronina Yulia Valentinovna, doctor of technical sciences, professor, YVDoronina@sevsu.ru, Russia, Sevastopol, Sevastopol State University,
Mustafayeva Meryem Ibragimovna, postgraduate, Russia, Sevastopol, Sevastopol State University
УДК 621.396
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-276-285
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЯВЛЯЕМОСТИ ОБЪЕКТОВ
МОНИТОРИНГА
Н.П. Удальцов, П.А. Агеев, И. Ю. Уланов, А. А. Донченко
В статье рассматриваются основные этапы проявляемости объектов мониторинга в различных физических полях (средах), описываемые в приведенной структурно-функциональной модели, которая позволяет сформировать динамично изменяющиеся эталоны объектов мониторинга с учетом мероприятий по маскировке.
Ключевые слова: маскировка, мониторинг, проявляемость, объект, модель, физико-географические условия, природно-климатические условия.
Физико-географические условия (факторы). Местность, окружающая объект маскировки и одновременно с объектом попадающая в зону ответственности средства мониторинга, называется фоном. При наземном мониторинге фоном выступают также местные предметы или небо за объектом. В маскировочном отношении каждый фон характеризуется цветом, фактурой, рисунком, а также его отражательной и излучательной способностями в радиочастотном, оптическом, тепловом и других диапазонах работы средств мониторинга [1].
Фактура фона - это характер строения его поверхности. В зависимости от фактуры поверхности фонов делятся на зеркальные, гладкие, шероховатые и ворсистые. Зеркальные поверхности - поверхность спокойной воды, стекла, полированного металла и др. Гладкие поверхности - песок, бетон, снег. Шероховатые поверхности - свежеотрытая земля, щебень, взрыхленный снег. Ворсистые поверхности -трава, листва, хвоя, мох.
При скрытии объекта фактуру его поверхности или фактуру маски стремятся подогнать под фактуру фона.
Объекты противоборствующей стороны обнаруживаются средствами мониторинга при заметном различии их с фоном по отражению световых волн, радиоволн или излучению тепла, таким различием называется контраст.
Контраст объекта с фоном может быть оптическим, тепловым, радиолокационным, акустическим (звуковым) и др. Снижение уровня видимости маскируемых объектов до порога обнаружения достигается путем уменьшения яркостного контраста и цветовых различий между объектом и фоном, а также увеличением порогового контраста.
Яркостный контраст объекта с фоном снижается следующими путями:
- уменьшением различий между коэффициентами яркости поверхностей объектов и естественных фонов;
- экранированием объектов просвечивающими материалами, рассеивающими подающее на них излучение, такими как разреженные сетчатые ткани или маскировочные покрытия на сетевой основе с не сплошным заполнением;
- уменьшением интенсивности теней.
Устранение или снижение цветового контраста между объектом и фоном достигается применением маскировочного окрашивания, а также использованием маскировочных материалов, которые по цвету и по своим спектральным характеристикам в видимой части спектра (380-750 нм) лучше соответствуют окружающему фону.
Увеличение порогового контраста достигается следующими способами: уменьшением геометрических размеров объектов и теней от них; изменением геометрических размеров объектов, проходя, по возможности, от протяженных форм к компактным; использованием видовых свойств местности, например, пестрых фонов, которые дают увеличение порогового контраста обнаружения по сравнению с однотипными тонами.
Чтобы объект не выделялся на фоне окружающей местности, контраст между ними должен быть минимальным (незаметным для средств мониторинга). Указанное обстоятельство достигается расположением объектов в естественных масках, в тени от местных предметов, на пятнах местности, цвет которых близок к цвету объекта, а также проведением маскировочного окрашивания объектов, применением искусственных масок от средств оптического, радиолокационного и теплового мониторинга, выполнением других мероприятий маскировки.
Естественными масками, эффективными от воздушного и космического мониторинга, являются густые леса, рощи, кустарники, древесные насаждения, населенные пункты. Леса являются лучшим видом естественных масок.
При оценке маскирующих свойств лесных массивов учитывают состав древесных пород, густоту леса и высоту деревьев, благоустроенность данного массива (наличие в нем дорог, просек, дренажных канав, бурелома и валежника). Хвойные леса, рощи и кустарники сохраняют маскирующие свойства в любое время года, в то время как лиственные резко теряют их после опадения листьев.
Жилые и хозяйственные строения населенных пунктов вместе с различными по яркости и цвету приусадебными участками и зелеными насаждениями создают пятнистый контрастный фон, благоприятный для скрытия или уменьшения заметности объектов.
Личный состав и техника подразделений скрываются в строениях, садах или в тени от домов и различных хозяйственных построек. Естественными масками от наземного мониторинга являются те же маски, что и от воздушного и космического мониторинга. Это обратные скаты высот, овраги, балки, канавы и другие неровности местности, сплошные заборы, насыпи, выемки, скирды соломы и другие местные предметы.
Неровности рельефа местности и местные предметы, возвышающиеся над поверхностью земли, являются экранами для световых лучей и радиоволн. Поэтому за обратными скатами высот, за местными предметами, а также в оврагах и балках имеются поля невидимости при слежении с наблюдательных пунктов, в которых следует располагать объекты, прокладывать пути.
Использование видовых свойств местности (цвета, фактуры и рисунка фона) и местных предметов заключается в выборе такого места для расположения техники или сооружений, на котором они не отличались бы от имеющихся местных предметов или пятен. Возможности обнаружения объекта при визуальном наблюдении и фотографировании резко снижаются, если объект расположен в тени местных предметов.
Маскирующие свойства местности оцениваются в процессе ее изучения по карте или в ходе рекогносцировки. Оценить местность в маскировочном отношении - это значит определить открытые, закрытые и полузакрытые участки местности, количество и характеристики естественных масок и возможность использования их для скрытого расположения войск, скрытые пути движения, характер снежного покрова и т. п.
В результате оценки маскирующих свойств определяются:
- степень влияния местности на скрытое расположение и скрытные действия войск;
- возможность использования для маскировки местных материалов;
- необходимость применения инженерных приемов и средств маскировки.
Противоборствующая сторона проводит мероприятия по маскировке не только с использованием естественных условий окружающей местности (условий), а также с применением искусственных факторов.
Природно-климатические условия (факторы). Под природно-климатическими факторами понимаются такие факторы, как ночь, туман, осадки и другие условия ограниченной видимости, снижающие и ограничивающие возможности мониторинга визуальным наблюдением, фотографированием и телевизионными средствами [1]. Например, плотные туманы практически непрозрачны как для видимых, так и для инфракрасных лучей. Туманы сокращают дальность видимости света ночью. Например, свет фар при отсутствии тумана виден с расстояния 25 км, при слабом тумане - с расстояния 1,5 км, а при плотном - только с расстояния 0,2 км. Возможности мониторинга снижаются также во время осадков. Дожди и снегопады затрудняют ведение мониторинга не только оптическими, но и радиолокационными и тепловизионными средствами. Значительно снижают возможности оптического мониторинга также низкая сплошная облачность и пылевые облака.
Маскировка объектов мониторинга с применением искусственных факторов. Искусственные маски - специальные инженерные конструкции, предназначенные для скрытия вооружения, военной и специальной техники, сооружений и личного состава от средств мониторинга.
По назначению, конструкции и внешнему виду искусственные маски разделяются на маски-перекрытия, горизонтальные, вертикальные, наклонные маски, маски-навесы, маски-макеты, деформирующие маски.
Маски-перекрытия, горизонтальные, вертикальные и наклонные маски, маски-навесы и маски-макеты применяются для скрытия объектов, деформирующие маски - для искажения внешнего вида объектов и падающих от них теней.
Искусственные маски состоят из маскировочных покрытий и каркасов. В отдельных случаях, например, при маскировке имущества на полевых складах, применяются бескаркасные маски. Маскировочные покрытия бывают сплошными или с просветами (транспарантными).
Сплошные покрытия применяются при устройстве масок-перекрытий, масок-макетов, вертикальных, наклонных и деформирующих масок. В качестве сплошных покрытий используют ткань, пленку, фанеру, картон, лесоматериалы.
Маскирующий материал в транспарантном покрытии может распределяться по площади покрытия равномерно или отдельными пятнами с одинаковой или различной плотностью заполнения внутри каждого пятна. Плотность заполнения транспарантного покрытия должна обеспечивать скрытие объектов, находящихся под маской.
При скрытии резко контрастных объектов (Л>0,4) на дальностях наблюдения до 1000 м плотность заполнения не менее 75%. При больших дальностях наблюдения и при скрытии малоконтрастных объектов применяются покрытия с плотностью заполнения 55-60%. Каркасы масок поддерживают маскировочные покрытия и придают им необходимую форму.
Горизонтальные маски применяются для скрытия объектов и процесса возведения сооружений от средств воздушного и космического мониторинга. Маскировочное покрытие горизонтальной маски закрепляется на тяжах, образующих верхнее строение каркаса и располагается параллельно поверхности земли на требуемой высоте.
Вертикальные маски предназначаются для скрытия личного состава, вооружения, техники и сооружений на позициях и движения по дорогам и колонным путям от наземного мониторинга и наблюдения с самолетов и беспилотных летательных аппаратов.
Масками-навесами называются такие маски, покрытия которых располагаются, как правило, с небольшим наклоном к поверхности земли. Они применяются для скрытия от воздушного мониторинга военной техники, расположенной вне окопов и укрытий, имущества полевых складов и других объектов. Маски-навесы устраиваются преимущественно в населенных пунктах в виде отдельных построек или хозяйственных навесов, примкнутых к домам и другим строениям.
Масками-макетами называются макеты строений, местных предметов или других объектов, которые, располагаясь над маскируемыми огневыми сооружениями и боевой техникой, входами в сооружения на пунктах управления, маскируют их под менее важные военные или народно-хозяйственные объекты. По внешнему виду маски-макеты должны соответствовать тем объектам и местным предметам, которые они имитируют.
Деформирующие маски предназначаются для искажения внешнего вида скрываемых объектов и падающих от них теней. Они применяются для маскировки зданий, складов и других стационарных сооружений, вооружения и военной техники (ВВТ). Деформирующие маски, применяемые для маскировки стационарных объектов, в зависимости от назначения, конструкции, внешнего вида и положения на объекте устраиваются в виде козырьков, гребней, пристроек и надстроек. Деформирующие маски для ВВТ устраивают из срезанной растительности, которую закрепляют на поверхностях машин струбцинами или другими приспособлениями, или из маскировочных покрытий.
При скрытии вооружения, военной и специальной техники объектов применяются маскировочные комплекты и маски в сочетании с тепловыми и радиолокационными экранами из местных материалов, а также используются транспарантные радиорассеивающие покрытия из синтетических материалов совместно с теплоотражающими покрытиями из металлизированной ткани (рис. 1) [2-9].
Теплоотражающее покрытие закрепляют под рассеивающим покрытием и располагают его над излучающими поверхностями маскируемой техники. При этом металлизированная поверхность теп-лоотражающего покрытия должна быть обращена в сторону маскируемого объекта.
Исследования показывают, что особенное внимание противоборствующие стороны уделяют маскировке объектов от технических средств мониторинга. Основными мероприятиями по организации противодействия техническим средствам мониторинга, проводимые противоборствующей стороной, являются:
Радиомаскировка - организация радиосвязи, обеспечивающей скрытие пунктов управления войсками и оружием, размещение радиосредств за пределами пунктов управления войсками, создание ложной радиообстановки, ложных пунктов управления, направлений радиосвязей и организация ложного радиообмена, устранение демаскирующих признаков в работе радиосредств, соблюдение режима работы радиосредств, обеспечение скрытности передачи информации по радиосредствам, соблюдение дисциплины связи, использование радиосредств в целях дезинформации.
Радиотехническая маскировка - ограничение (вплоть до временного запрещения) работы специальных радиоэлектронных средств, устранение демаскирующих признаков при использовании этих средств, создание ложной радиотехнической обстановки, имитация объектов и обеспечение демонстративных действий войск.
Радиолокационная маскировка - использование защитных свойств местности, применение ра-диопоглощающих покрытий и масок-экранов, использование технических средств для имитации войск, объектов и изменение радиолокационной обстановки.
Оптическая маскировка - использование маскирующих свойств местности, соблюдение режима использования источников света, придание объектам маскирующих форм (применение искусственных масок и дымов), окрашивание ВВТ под местность, устройство ложных сооружений, применение макетов и других средств имитации.
Инфракрасная (тепловизионная) маскировка - использование маскирующих свойств местности, создание искусственных водяных и аэрозольных завес, применение специальных конструкций для уменьшения теплового излучения поверхностей, устройство ложных тепловых целей при имитации объектов. Кроме того, могут использоваться магнитометрическая, акустическая и гидроакустическая маскировка.
РАДИОПОГЛАЩАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ
ТЕПЛООТРАЖАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ
РАССЕИВАЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ ( МАСКИРОВОЧНОЕ ОКРАШИВАНИЕ, ОПТИЧЕСКИЕ ИСКУССТВЕННЫЕ МАСКИ)
Рис. 1. Скрытие объектов от разнородных сил и средств мониторинга
Достижение цели маскировки объектов противоборствующей стороны возможно при сочетании всех или большинства указанных способов и комплексном использовании различных средств маскировки.
Структурно-функциональная модель проявляемости объектов мониторинга в условиях маскировки. Проведенный анализ объектов управления позволяет выявить ряд факторов (условий) проявляемости объектов. Под факторами проявляемости понимается присутствие и занятие определенной области объектом, его функционирование и воздействие на окружающую среду, которые в дальнейшем трансформируются в конкретные признаки, подтверждающие наличие и функционирование конкретного объекта.
Основными факторами проявляемости объектов противо-борствующей стороны выступают такие факторы как топология размещения объектов на местности, зависимость выбора района размещения от условий местности, взаимосвязанность района размещения объекта с районами размещения других объектов, а также результат его функционирования, представленный излучениями и отражением энергии в различных физических полях (средах) [2-9].
Вышеперечисленные факторы проявляются индивидуально и конкретно для различных видов мониторинга. Например, занятие объектом определенной области пространства и его конфигурация выступают основным фактором для средств видового мониторинга, излучение энергии для средств радиоэлектронного мониторинга, поглощение и отражение для средств радиолокационного мониторинга.
С системных позиций объекты мониторинга, от начала их функционирования до установления их принадлежности, можно представить в виде последовательных функционально связанных множеств, приведенных в разработанной структурно-функциональной модели, состоящей из шести основных взаимосвязанных блоков (рис. 2) [2-9].
В первом блоке модели описывается потенциальная проявляемость объекта {Опотенц.} мониторинга в различных физических полях, в котором отражается взаимодействие элементов внутри рассматриваемого блока:
- объект мониторинга независимо от типа занимает определенную область пространства, соответственно, одним из основных факторов является такой фактор как занятие им определенной области и его конфигурация;
- объект функционирует в условиях конкретной местности, следовательно, следующим основным фактором является зависимость выбора района размещения объектов от условий местности;
- в условиях местности объект действует в совокупности с другими объектами выступает зависимость выбора района размещения объекта с другими объектами;
- в соответствии с боевыми возможностями после занятия определенной области, размещения на местности, удаление от барьерного рубежа, других объектов, объект функционирует по назначению в определенной структуре; действие в структуре определяет наличие средств связи, радиоэлектронных средств (РЭС) и радиотехнического обеспечения (РТО).
В целях сокрытия контрастности и сглаживания факторов проявляемости объектов и их функционирования в условиях боевых действий проводятся специальные мероприятия по маскировке, однако проведенные мероприятия также могут выступить как новые специфические факторы, связанные не только с проявляемостью конкретного типа объекта, но и с подготовкой при проведением мероприятий по маскировке. С сокрытием объектов могут появиться новые или измененные факторы проявляемости.
Во втором блоке модели учитываются мероприятия по маскировке с использованием искусственных факторов {Миск.фак.}, таких как применение искусственных масок {Миск.маск.}, маскировочное окрашивание {Ммаск.окр.}, радиомаскировка {Мрм}, радиолокационная маскировка {Мрл}, инфракрасная маскировка {МИК}, оптическая маскировка {Моп}, которые могут проводиться как по отдельности, так и комплексно.
В третьем блоке модели оцениваются мероприятия по маскировке объектов мониторинга с применением естественных факторов {Мест.фак.}, с использованием маскирующих свойств местности {Ммаск.св.}, и физико-географических условий {Мфгу}, которые также проводятся как отдельно, так и совместно с применением искусственных факторов.
В четвертом блоке осуществляется моделирование воздействий естественных факторов, искажающих и ограничивающих доступность объектов мониторинга {Мискажфак.}, метеорологические условия {Мметеоусл.}, физико-географические условия {Мфгу}, состав ионосферы и атмосферы {Мион.атм.}, возможности средств мониторинга {МсрМн}, которые, в свою очередь, не зависят от действий войск и обусловлены конкретным районом ведения мониторинга (РВМн), погодными и климатическими условиями.
Как по отдельности, так и в совокупности 2, 3 и 4 блоки модели могут сочетаться и дополнять друг друга, вносить определенные искажения в проявляемость объектов мониторинга, образы которых могут трансформироваться, вплоть до создания ложных объектов.
Пятый блок модели отражает регистрацию факторов проявляемости силами и средствами мониторинга {Ореал.}, в котором оценивается доступность факторов проявляемости в соответствии с возможностями и комплектом сил и средств мониторинга с учетом ошибок,(например, для радиомониторинга -ошибки пеленгования Яск. В данном блоке осуществляется моделирование факторов проявляемости объектов, трансформируемых через доступность и возможности средств мониторинга, например, для радиомониторинга (РМ) - наличие электромагнитной доступности (ЭМД) до объекта, аппаратурной доступности к сигналам, которые излучаются, точность определения местоположения средствами пеленгования излучающих РЭС.
В шестом блоке осуществляется отбор и обобщение факторов проявляемости при установлении принадлежности объектов с учетом ограничивающих мероприятий по вскрытию объектов мониторинга.
Таким образом, применение разработанной структурно-функциональной модели позволит оценить возможности сил и средств мониторинга (Мн) по регистрации параметров и характеристик объектов, формировать множества для каждого вида мониторинга при следующих ограничениях:
- оценить возможности сил и средств радиоэлектронного, воздушного и войскового мониторинга с минимальным набором потенциальных параметров и характеристик, функционирующих в различных физических полях (средах) объектов при осуществлении мероприятий по маскировке;
- формировать множества потенциальной проявляемости объектов при ведении радиоэлектронного мониторинга, которые определяются следующими характеристиками: f - частота (МГц); XY - координаты РЭС, размещенных на объекте; t - метка времени (дд.мм.гг. чч.мм.сс.); CS - позывной; N - количество корреспондентов; main - главная станция сети.
Множество потенциальных факторов проявляемости объектов при ведении радиоэлектронного мониторинга (РМ) представляется следующим выражением:
ОРМ ={f,XY,t,CS,N,main}. (1)
I. Потенциальная проявлясмость объектов е различных физических полях {О........)
Факторы проявляемо^™ потекши 11рнзнаки фунКциОнирйваннк и размещения оиьесгОв
Топология размещения на местности (занят не о преде енной обпкни, ее конфигурация)
Зависимость выбора района размещения ОМн от условий местности и других факторов окружающей среди
-V
Кчл 11 м осмэ анность района размещении ОМн с районами размещения других ойьек юн
Излучение энергии в различны*. физически ч юлях (электромагнитном, акустическом, инфракрасном н др.)
Отражение энергии
и различных физических юляк (электромагнитном, акусгическом, инфракрасном и др.)
■ структур» обккта мониторами),
- узалеяис от КР;
- ик^щее шюнвне I ОМн
■ пхншщгазе ОМн при изменении
ЭмО м 00;
- ЦДЛЛНе ■ елки ростим другие объекта» мовнториига_
уилавнв [фохадяшосш местности; ¡оои« iep.ii пирп маскировш. :;|||[мтн1г^ свойота мягкости, вш чеканив 11| инкеыфниги оборудмзнш;
КППрЛИИЙГТМ №П^М0ЖК>.1Е рЯЙОИОВ
ри^чещенил ийигктаи
удаление о&ьенггов друг от друга; взаимная ориентация в размещении ОМ к конкретных тнгтон; шшш связи между сяЗ ьекпши: закономерности 6 размещении объектов, определяемые ЭМС
■ количество, координаты и взаимное ражщяпк ОМн;
■ связность <юъястав в различных физических средах;
- содержание инфоргшекокного обмена
■ КСьТЙНССПЮ, коорднкаты 14 ВИЛМНДО разденданк ()мк в Р1.'И;
■ площадь занимаемого района;
- КВДНВДСТВО, коорднотн, ТИПЫ и конфигурация размещения НВТ;
■ боевое применение ВВТ
[|. Маскировка
объектов с применением искусственных факторов
(^ЛН^йП.)
Искусственные
миски (Меишк)
Маскировочное окрашивание
Ра.' 1 и и мас кировка
ГхЫИ'ЛикМИИ'.'ННХЧ
цасщрона
[Мрт!
Инфракрасная маскировка (Мш)
Оптическая маскировка
III. Манкировки
объектов с приме пег I- ем естественных фахторив
(Мы.фаш.)
Маскирующие
СВОЙСТВ» НССТЗЗОСТН
ф|| 1ИЕ0-гоографичоскис условия
IV. ^стестаенные факторы, нскйжан.ише
и ограничивавшие доступность объектов монитор Ш|И
(^^лСкйм^фйет.)
Фтико-гсотрафнчсспя
(ААы-у)
М«теорогюпгческ114 ТСЩЧИН
(.'»ЛИВ ионосферы и лт^гииферъ!
Вовможиости
средств мештарилта
i-w.-p-.ln>
V. Маскировка
объектов I" применением естественных факторов
- опте и in.KCcii.gtii л яиниих шли киДл ШПреШПШГМЛ]
спектра; р М .тсы и н и слеп ка; 011 г иго- а1 «стран Iш ксн (роль: репк:рл1Ы пшсйьыД кьылП □гаершкта и .изерш! СЫШ1
обработка К1ртстрлф|Г1£с.£Ей нф.-рчьлш ш ости«? ипн^иппи
ЦСМГИС;
р^аЬств .13111141 № мнущим [Ц1ШЧША ¿шз»н м
ккетршшпш танго сипл ри. ыриггермстык, никеиершгп СирГрЖОЗНЫ
лтшкпгмегал ^иш ли
рЛУниКИНЮобМПМ [СИ НТ.ЧС11С1111И ЭМО II ОО:
- уг:ал".||-,кн1к ерцл^лл нмн РМ еггон »сад «бккиыл мириникэнаши: -енролнмнетннш РХ" н МриГКфИПНК и н?.!^!.« им
•ЛР1КИ. 1Н&НП Я. 1>5р|1>Г'1.41 14И
РОС:
фли н а-Г.чга з доигэыл
Л£И1ТКЧ113 МКлЯГрОНМ Н1П1КС11
■ н рй11.1 ■ 11<■
ц I < м ■. л +ич £н ш~,
• пГи^увКн».', * нчг н рл н-Л |"и111п |!ЬЧ1н*нн1 ||шт£1ы11я ИЛ"
|||1№Ч. ли.III : II 1|"|чГ|-11-.1 УИИ
РЭГ:
- шиО и Ы1. ю-Сы-ч»:1! л
КНи К1»!^ ЧНЬС-.^КЧМЬ Н1П нсЧ II
пК^^линм: м и '«.- о ши
рлип-тш гкиеА ГУ.': ||ГИ.у>К1иЛ дыфефшци ст (..МИ
VI. Селектиравание и агрегатированне факторов проявляемости объектов мониторинга
Реальная проявдяем«\:ть объектов мониторинга
Потезщиальная проявдяемость объектов мониторинга
! ^иппли]
Огличне
в проявите моети объектов мониторинга
Рис. 2. Структурно-функциональная модель проявляемости объектов мониторинга
в условиях маскировки
Множества потенциальных факторов проявляемости объектов для различных видов мониторинга могут быть представлены следующими выражениями:
войсковой мониторинг: ХУ - координаты объекта; t - время обнаружения объекта (дд.мм.гг. чч.мм.сс.); Бом - площадь объекта (км2); Томн - тип объекта; Кввт - количество ВВТ на объекте (ед.); К/с - количество личного состава на объекте (чел):
ОВойскМн _ {ХУ, t, БОМн ,^омн , Кввт Лл/с } ; (2)
воздушный мониторинг: ХУ - координаты объекта; t - время обнаружения объекта (дд.мм.гг. чч.мм.сс.); Бом - площадь объекта (км2); Томн - тип объекта; Кввт - количество ВВТ на объекте мониторинга (ед.); Кл/с - количество личного состава на объекте (чел):
Свозд.Мн = {ХУ, t, БОМн ,Томн , КВВТ Лл/с } . (3)
Сформированные множества факторов потенциальной проявляемости объектов при ведении мониторинга различными видами представляют собой случайные наборы параметров от различных средств мониторинга (1)-(3). Обобщив список возможных параметров и характеристик, в соответствии с возможностями средств мониторинга, устанавливается наличие в множествах (1)-(3) повторяющихся элементов, позволяющих определить суммарное множество потенциальной проявляемости как объединение всех элементов этих множеств, представляемое выражением (4):
О,. = {/,ХУ,иСБ,^шат,^,^,Кввт,Кл/с}. (4)
Маскирующие воздействия, проводимые в отношении объектов мониторинга, а также естественные факторы, искажающие и ограничи-вающие доступность объектов, определяются следующими выражениями:
маскировка объектов с применением искусственных факторов:
Миск.фак. _ {Мискмаск.,Ммаск.окр.,МРМ ,МРЛ , М ИК, М ОП I; (5)
маскировка объектов с применением естественных факторов:
"^^ест.фак. = {"^Ммасксв.,МФГУ } ; (6)
естественные факторы, искажающие и ограничивающие доступность объектов:
Мискаж.фак. _ {МФГУ ,Ммет.усл.,Мион.атм.,Мср.Мн } . (7)
Определяется влияние маскирующих воздействий на потенциальную проявляемость ОМн при их вскрытии силами и средствами мониторинга каждым видом индивидуально.
Множество потенциальной проявляемости объектов при ведении РМ с применением маскировки объектов с использованием искусственных факторов принимает следующий вид:
Оп_иск.маск. _ ОРМ П Миск.фак. . (8)
Следовательно, каждый параметр множества потенциальной проявляемости объектов при ведении РМ оценивается при влиянии на него мероприятий по маскировке объектов с применением искусственных факторов (каждого фактора индивидуально), и записываются выражениями (9)-(14):
Оп_иск.маск. = Орм п М„к = {/, ХУ, и СБ, ^шат}, (9)
Од_маск.окр. = Орм П ММаск.окр. ={/, ХУ, t, СБ, ^ШШп} , (10)
ОП_РМ = Орм ПМрм ={/',ХУ',t,СБ',N',шат'}, (11)
Оп_рл = Орм пМРЛ ={/',ХУ',t,СБ',N',шат'}, (12)
Оп_ик = Орм пМик ={/,ХУ,t,СБ,N,шат}, (13)
Оп_оп = Орм пМоп = {/, ХУ, и СБ, N,тат}. (14)
Суммарное множество факторов потенциальной проявляемости в измерениях параметров средствами РМ при проведении мероприятий по маскировке объектов с применением искусственных факторов принимает следующий вид:
Оп_рм_иск.фак. = {/', ХУ', ^ СБ', N',шат'}. (15)
Таким образом, мероприятия по маскировке, которые могут внести искажение (изменение) в измерениях параметров при регистрации средствами мониторинга отмечаются штрихом, например, /' -мероприятия по радиомаскировке, которые влияют (могут повлиять) на определение частоты излучаемого РЭС и на другие параметры соответственно.
Следовательно, при проведении мероприятий по маскировке ОМн с применением искусственных факторов можно сделать вывод о том, что, если проведены комплексы мероприятий по маскировке полностью, то средства РМ самостоятельно определят принадлежность объекта с невысокой степенью достоверности или не смогут в целом установить факт его функционирования [2-9].
Аналогичным образом оцениваются мероприятия, проводимые с применением естественных факторов и факторов, искажающих и ограничивающих доступность объектов, с получением выражений (16)-(19):
Оест.фак. = ОРМ П Мест.фак., (16)
Оп_рм_ест.фак. = {f, ^^, t, CS, N,main}, (17)
Оискаж.фак. _ ОРМ ^ Мискаж.фак. , (18)
Опрм^фа, = {f,^,t,CS,N,main}. (19)
Суммарное множество потенциальной проявляемости в измерениях параметров средствами РМ при проведении комплекса маскирующих воздействий принимает следующий вид:
Оп_РМ = ОРМ П Миск.фак. П Мест.фак. П Мискаж.фак. , (20)
Оп_РМ ={ f', XY', t, CS', N ' ,main'}. (21)
Аналогичным образом оцениваются мероприятия по маскировке для средств воздушного и войскового мониторинга, которые представлены следующими выражениями:
Оп_Возд.Мн = {XY' , t' , Kit, ,ТоМн , КВвт ,К1/с } , (22)
Оп_Войск.Мн _ {{XY ,t , SОМн , ^ОМн , КВВТ,Кл/с} . (23)
В качестве частных показателей оценивания маскирующих воздействий на показатели сил и средств конкретного вида мониторинга являются вероятности распознавания объекта (Ррасп.), определяющиеся через коэффициент охвата признаков средствами мониторинга конкретного вида (Кхв.пр.), который рассчитывается по формуле:
N N
ту _ кол-во вскр. пр. * \
охв.пр.ср. Мн _ ЛГ v^z
общ. кол-во пр.
где ^ол-во вскр.пр. - количество вскрытых признаков объекта одним видом мониторинга; М>бщ.кол-во.пр. - общее количество признаков объекта мониторинга, которые потенциально доступны комплексному мониторингу.
Из выражения (24) следует, что при проведении комплекса мероприятий по маскировке средствам мониторинга самостоятельно практически не установить факт функционирования объекта мониторинга.
Следовательно, значение частного показателя эффективности в виде коэффициента охвата признаков средствами мониторинга конкретного вида устанавливает значение вскрытия объекта. Критерием оценки эффективности выступает требуемое значение вероятности распознавания объекта Ррасп.треб=0,7. При вскрытии ОМн вероятность распознавания объекта должна быть больше либо равной пороговому
значению Ррасп.^Ррасп.треб..
При вычислении вероятностей распознавания конкретными видами мониторинга при проведении маскирующих воздействий в отношении объектов получается, что ни один из видов мониторинга самостоятельно не может вскрыть объект с требуемой степенью вероятности.
В качестве обобщенного показателя эффективности ведения мониторинга объектов целесообразно принять вероятность вскрытия требуемого количества признаков объекта различными видами мониторинга за заданное время Ррасп.(0 [2-9].
Если на вскрытие одного объекта выделено несколько разнотипных видов мониторинга, каждый из которых имеет вероятность вскрытия объекта Ррасп.(0, то выражение обобщенного показателя эффективности распознавания объектов принимает следующий вид:
N (25)
Ррасп. ^, ] ) = 1 -П " Ррасп. ()),
где ] - количество видов мониторинга.
Вероятность распознавания объектов при комплексном применении разнородных сил и средств мониторинга представлена на рис. 3.
В результате моделирования параметров и характеристик ОМн суммарное множество потенциальной проявляемости представляется выражением:
О1 = {/,ХУ,^СБ,^шат,^,^,^Л^}. (26)
При проведении процедуры вскрытия объекта следует, что некоторая совокупность параметров подлежит искажению, а другая часть регистрируется силами и средствами мониторинга, например, при проведении маскирующих воздействий, таких как радиомаскировка, радиолокационная и инфракрасная маскировка, позволяющие средствам мониторинга фиксировать некоторые характеристики (характеристики, не подлежащие регистрации, отмечены штрихом), указанные в выражении:
О,. = {/', ХУ, и СБ', N' шш'Д^ТОм., кввт,кл/с}. (27)
Для конкретного рассматриваемого случая, согласно выражению (27), можно предположить и сделать выводы о том, что при наличии РЭС на объекте могут быть проведены мероприятия по маскировке по данному направлению с целью сокрытия радиоизлучений, но только с учетом того, что в модели учтены мероприятия с применением естественных факторов, используемых для маскировки и факторов, искажающих и ограничивающих доступность объектов.
Предлагаемая структурно-функциональная модель предназначена для [2-9]:
- установления маскирующих воздействий, проводимых в отношении объектов для сокрытия от сил и средств мониторинга;
- формирования эталонных описаний объектов мониторинга;
- оценки проявляемости объектов в различных физических полях (средах), несмотря на влияние проводимых мероприятий по маскировке и действий естественных факторов, искажающих и ограничивающих доступность объектов;
- постановки задач силам и средствам мониторинга по вскрытию объектов в различных условиях.
р
' расп.
0,9
0.78
0.67
0,61
РМ Возд.Мн Войск.Мн Компл.Мн
Рис. 3. Вероятность распознавания объектов мониторинга
Предлагаемая структурно-функциональная модель позволяет сформировать динамично изменяющиеся эталоны объектов мониторинга с учетом мероприятий маскировки, влиянием технических возможностей средств мониторинга и условий окружающей среды на проявляемость объектов [2-9].
Анализ проявляемости объектов мониторинга показал, что массовое принятие на вооружение современных унифицированных средств связи в ВС иностранных государств и расширение сферы применения коммерческих систем связи в военных целях значительно усложняет структуру как электромагнитной обстановки в целом, так отдельных объектов мониторинга в частности.
Проводимые мероприятия по маскировке войск, критически важных объектов, затрудняет средствам мониторинга регистрировать признаки проявляемости и вскрывать объекты с высокой степенью достоверности.
Основными факторами проявляемости ОМн являются излучения и отражения энергии объектов (радиоволн, света и т. д.), что позволяет средствам радиомониторинга, войскового, воздушного мониторинга обнаруживать наличие и деятельность объектов в РВМн. Наибольшей оперативностью при этом обладают средства РМ. Объекты РМ проявляются через работу средств связи ВЧ-диапазона - 17%, ОВЧ-диапазона - 23%, ОВЧ-УВЧ (225-400 МГц) - 60%.
Одним из основных путей повышения достоверности вскрытия объектов в районе ведения мониторинга в условиях снижения семантической, признаковой и аппаратной доступности и проведением мероприятий по маскировке является комплексная обработка информации, позволяющая повысить эффективность решения стоящих перед органами мониторинга задач.
Список литературы
1. Королёв А.Ю., Королёва А.А., Яковлев А.Д. Маскировка вооружения, техники и объектов. СПб: Университет ИТМО, 2015. 155 с.
2. Способ обработки результатов радиомониторинга (Пат. РФ № 2781947, МПК G01S5/00, опубл. 21.10.2022, бюл. № 30).
3. Способ обработки результатов радиомониторинга (Пат. РФ № 2736329, МПК G01S5/00, опубл. 13.11.2020, бюл. № 32).
4. Способ обработки результатов радиомониторинга (Пат. РФ № 2659486,МПК G01S5/00, опубл. 02.07.2018, бюл. № 19).
5. Агеев П. А., Заика П. В. Кудрявцев А. М., Смирнов А. А. Процедуры вскрытия объектов военного назначения на основе признаков их проявляемости в различных физических средах. «Стратегическая стабильность», № 3(96). Издательство «Передовые специальные технологии и материалы», 2021. С. 50-54.
6. Удальцов Н.П., Агеев П.А., Заика П.В. Основные аспекты и методика оценки эффективности мониторинга // Известия тульского государственного университета. Технические науки, 2022. Вып. 2. С. 298-303.
7. Агеев П.А., Кудрявцев А.М., Смирнов А. А. Процедуры структурно-статистической обработки данных радиомониторинга // Известия тульского государственного университета. Технические науки», 2019. Вып. 7. С. 288-294.
8. Агеев П.А., Кудрявцев А.М., Заика П.В. Модель информационных признаков объектов и источников радиомониторинга // Известия тульского государственного университета. Технические науки, 2020. Вып. 5. С. 78-83.
9. Агеев П.А., Удальцов Н.П., Заика П.В. Способ выявления характеристик взаимосвязности размещения объектов в оперативном построении войск // Известия тульского государственного университета. Технические науки», 2021. Вып. 6. С. 164-170.
Удальцов Николай Петрович, профессор, канд. воен. наук, преподаватель, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Агеев Павел Александрович, канд. воен. наук, доцент, pol18deligne@rambler.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного
STRUCTURAL-FUNCTIONAL MODEL OF MANIFESTABILITY OF MONITORING OBJECTS N.P. Udalzov, P.A. Ageev, I.U. Ulanov, A.A. Donchenko
The article discusses the main stages of the manifestation of monitoring objects in various physical fields (environments), described in the above structural and functional model, which allows you to create dynamically changing standards of monitoring objects, taking into account masking measures.
Key words: masking, monitoring, manifestation, object, model, physical and geographical conditions, natural and climatic conditions.
Udalzov Nikolay Petrovich, candidate of military sciences, lecturer, docent, Russia, Sankt-Petersburg, Military Academy of Telecommunications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Bydyonny,
Ageev Pavel Aleksandrovich, candidate of military sciences, docent, pol18deligne@rambler.ru, Russia, Sankt-Petersburg, Military Academy of Telecommunications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Bydyonny
УДК 681.518.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-285-295
МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ ОБЪЕКТОВ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ С ФОРМИРОВАНИЕМ ПРИЗНАКОВ СОСТОЯНИЙ НА ОСНОВЕ НЕЙРОСЕТЕВОГО АНАЛИЗА ТЕЛЕМЕТРИРУЕМЫХ
ПРОЦЕССОВ
А.И. Лоскутов, В.А. Клыков, А.Н. Татаренков, Ю.В. Перелыгин, А.Р. Мурдагулов
Рассматривается вопрос разработки методики контроля технического состояния бортовой аппаратуры объектов ракетно-космической техники, на основе нейросетевого анализа телеметрируе-мых процессов, позволяющей минимизировать ложноположительные заключения о наличии неисправности в бортовой аппаратуре. В рамках решения представленной задачи осуществлена декомпозиция на подзадачи фильтрации телеметрируемых параметров и классификации по модельным видам технического состояния. В качестве математического инструмента, применяемого для уменьшения вероятности ложного отказа, при разработке методики контроля, предлагается использовать нейросетевой подход. Для уменьшения неопределенности связанной с нестационарностью функции выхода бортовой аппаратуры ракетно-космической техники предлагается обучение нейронной сети динамике поведения телеметрируемых параметров при переходных процессах в различные моменты времени. Представлена методика контроля технического состояния бортовой аппаратуры объектов ракетно-космической техники с формированием признаков состояний на основе нейросетевого анализа телеметрируемых процессов.
Ключевые слова: контроль, техническое состояние, бортовая аппаратура, ракетно-космическая техника, нейронные сети.
Введение. На современном этапе развития ракетно-космической техники (РКТ) наблюдаются тенденции к увеличению ее функционала, формированию способности автономной, самостоятельной работы, что, в свою очередь, приводит к усложнению бортовой аппаратуры и увеличению объемов решаемых задач бортовой аппаратуры (БА) в каждый момент времени. На этом фоне особенно остро встаёт вопрос решения задачи контроля технического состояния БА объектов РКТ.
Из литературы [1] известно, что под контролем технического состояния (ТС) понимается проверка соответствия значений параметров бортовой аппаратуры объектов ракетно-космической техники требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени. Отметим, что несмотря на постоянно совершенствующиеся
285
