Оценка местности в автоматизированных системах управления войсками

ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 6(11-12)/1999

Оценка местности в автоматизированных системах управления войсками

Полковник В.И.ИВАНОВ,

доктор технических наук

Подполковник А.И.МАРКУС,

кандидат технических наук

ВОЗРАСТАНИЕ напряженности и динамичности вооруженной борьбы выдвигает на передний план проблему качественного совершенствования многоуровневых автоматизированных систем управления войсками (силами) - АСУВ. Одной из важнейших и неотъемлемых составляющих базового информационного обеспечения любой АСУВ является цифровая топогеодезическая информация, в частности электронные (цифровые) модели местности или отдельных ее элементов (рельефа, дорожной сети и т.п.).

Следует отметить, что в последние годы ряд крупных зарубежных фирм, выполняя заказы военных ведомств, ведет активные работы по созданию микропроцессорных информационно-расчетных систем поддержки решений для тактических боевых единиц, вплоть до отдельного солдата. При этом особое внимание уделяется отображению данных о противнике на фоне модели реальной топографической обстановки в двух-трех измерениях с одновременным координатным обеспечением посредством спутниковых навигационных систем. Кроме того, ведутся разработки по моделированию топографической обстановки в тренажерных комплексах (танковых, БМП, вертолетных и др.) для сухопутных войск.

Маневренный и динамичный характер вооруженного противоборства в условиях широкого применения высокоточного оружия предполагает несколько иной, по сравнению с традиционным, подход к изучению и оценке местности в процессе принятия решения на операцию. В его основе лежат методы определения количественных характеристик топографических объектов. Это позволяет выявлять в интересах войск, выполняющих боевые задачи, участки, обладающие наилучшими оперативно-тактическими свойствами. Данный подход отличается высокой оперативностью и объективностью и успешно реализуется в аппаратно-программных комплексах, именуемых географическими информационными системами (ГИС). Мощные ГИС позволяют применять разнообразные программные пакеты, связанные с обработкой цифровой картографической и другой пространственно координированной информации.

При оценке тактических свойств местности последняя представляется в виде множества элементарных участков, по своим характеристикам удовлетворяющих определенным критериям (уровням соответствия), обусловленным содержанием задачи, выполняемой подразделением (частью), и непосредственно связанным с тактико-техническими характеристиками штатного вооружения и военной техники, а также с действующими тактическими параметрами и нормативами.

Оценка местности по цифровой картографической информации предусматривает:

классификацию задач, поставленных подразделению (части), в зависимости от характера их пространственной локализации;

установление параметров пространственного размаха оцениваемой территории и данных для нахождения оптимальных решений задач управления;

локализацию элементарных участков на цифровой (электронной) карте и вычисление значений квазипростых параметров оценки объектов местности в пределах каждого участка;

вычисление комплексных количественных характеристик тактических свойств элементарных участков местности в пределах оцениваемой территории;

определение степени влияния тактических свойств местности на решение рассматриваемой задачи управления войсками методом бинарного сравнения или его комбинацией с методом Йетса;

вычисление элементов матрицы значений комплексных характеристик элементарных участков местности (т.е. пригодности для реализации в их пределах рассматриваемой задачи);

инициализацию переменных исходных данных и определение оптимального решения задачи одним из математических методов оптимизации;

отображение и документирование оптимального решения.

Классификация задач в зависимости от характера их пространственной локализации предусматривает отнесение каждой к одному из трех типов - точечному, площадному или линейному. Так, задачи, связанные с определением оптимальных маршрутов, классифицируются как линейные, а задачи, связанные с определением оптимальных районов сосредоточения подразделений или частей (расположения объектов), - как площадные. В том случае, когда искомый участок местности не превышает установленных размеров элементарного участка, площадная задача сводится к задаче точечного типа. Такая классификация необходима для выбора математического метода определения оптимального решения каждой конкретной задачи.

Параметры пространственного размаха оцениваемой территории задаются двумя парами прямоугольных координат: Оценка местности в автоматизированных системах управления войсками(при решении задач линейного типа это координаты исходного и конечного пунктов маршрута).

Комплексные количественные характеристики тактических свойств элементарных участков местности зависят от характеристик объектов, находящихся на каждом участке. В свою очередь, объекты местности характеризуются как количественными (ширина, глубина, высота, грузоподъемность и т.п.), так и качественными (вид растительности, состояние, материал сооружения и т.п.) параметрами. Комплексные оценки объектов местности можно получить путем выражения их качественных параметров в количественной мере. С этой целью смысловые значения параметров упорядочиваются по некоторому показателю. Допустим, качественный параметр моста «материал сооружения», имеющий по принятой классификации некоторый набор смысловых значений (бетон, железобетон, металл, дерево и др.), можно выразить в виде ряда дискретных числовых значений, упорядочив их по убыванию (возрастанию), например, такого показателя, как «прочность материала сооружения» (необходимые данные берутся из соответствующих справочников).

Совокупность числовых идентификаторов, предельных значений параметров объектов местности и их весов, отражающих степень влияния каждого объекта на формирование тактических свойств элементарного участка, образует базовое информационное обеспечение количественной оценки местности (БИО КОМ). Применение специального алгоритма обработки цифровой топогеодезической информации и БИО КОМ позволяет вычислять частные и комплексные количественные характеристики топографических объектов и тактических свойств участков местности.

На любую задачу, решаемую войсками на местности, тактические свойства последней оказывают неравномерное интегральное воздействие. Их индивидуальное влияние (вес) определяется с применением методов бинарного сравнения и многофакторного дисперсионного анализа. Для каждой задачи это влияние различно, но с учетом ограниченности перечня самих задач можно заранее сформировать их типовой набор, а затем, по мере решения новых, расширять этот раздел БИО КОМ.

Получив характеристики и веса тактических свойств участков местности в оцениваемом районе, несложно вычислить элементы матрицы комплексных оценок участков местности. Она необходима для определения оптимального варианта решения задачи, связанной с оценкой тактических свойств местности.

С учетом предлагаемой классификации задач оптимальные решения находятся одним из известных математических методов. Например, оптимальные решения задач с линейным характером пространственной локализации определяются методами динамического программирования. В частности, можно использовать метод оптимизации в пространстве функций, в основе которого лежит принцип оптимальности Беллмана.

Что касается задач с площадным характером пространственной локализации, то их оптимальные решения можно найти с помощью двух методов - шаблонной оптимизации и районирования территории.

В первом случае оптимальное решение представляет собой максимум суммы ограниченного множества значений характеристик группы смежных элементарных участков местности. При этом количество задается площадью территории, необходимой для размещения Соответственно, ограничено и количество элементов искомого количества с максимальной суммой значений характеристик участков. Например, при поиске обширного участка для расположения на местности «шаблонного» (прямоугольной геометрической формы) объекта размером 3x5 км при размере элементарного участка оценки 0,5x0,5 км искомое множество характеристик насчитывает 60. Следует оговориться, что применение данного метода имеет некоторые ограничения, вызванные двумя основными причинами. Во-первых, контуры далеко не всех площадных войсковых объектов вписываются в прямоугольный шаблон. Во-вторых, в пределах шаблона на местности может оказаться участок или даже группа участков, совершенно непригодных по своим тактическим свойствам для расположения в их пределах данного объекта, и его придется располагать на меньшей площади. Поэтому применять метод шаблонной оптимизации образно лишь при решении задачи расположения на местности с небольшой площади - от 2S до 65, где S - площадь элемента участка оценки местности (не более 0,25 км2). В то же время при соблюдении упомянутых ограничений достоверность получаемых с его помощью результатов составляет 0,86-0,91.

Определение оптимальных решений площадных задач методом районирования территории базируется на вычислении БИО КОМ допустимого нижнего предела значения комплексной характеристики элементарного участка местности, т.е. характер: при которой решение рассматриваемой задачи в пределах этого местности уже фактически невозможно. Разность максимального значения характеристики участка в матрице комплексных характеристик значения ее допустимого нижнего предела является основой для определения количества итераций, по результатам которых отсеиваются участки местности с невысокими характеристиками тактических свойств. Итерации продолжаются до тех пор, пока площадь любой совокупности смежных элементарных участков местности в оцениваемом районе не приблизится к заданной величине.

Данный метод наиболее целесообразен при решении задач расположения на местности сравнительно крупных объектов: подразделений, частей, войсковых складов и т.п. Что касается задач точечного типа, то оптимальные решения определяются выделением в матрице результатов оценки местности максимального значения характеристики участков.

Элементы матрицы комплексных характеристик элементарных участков местности связываются зависимостями с координатами их целей и в виде слоя оптимальных решений средствами ГИС отображаются на фоне электронной карты.

Таким образом, методика автоматизированной оценки позволяет обеспечить поддержку процессов выработки и принятия решений командирами (начальниками) в тактическом звене управления войсками при работе с использованием комплексов средств автоматизации стационарных или мобильных АСУВ нового поколения.

Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Изд-во иностр. лит., 1960.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации