RU161982U1 - SCIENTIFIC RESEARCH MODEL FOR FORECASTING OPTIONS FOR CONSTRUCTION OF WINGS OF WING ROCKETS - Google Patents
SCIENTIFIC RESEARCH MODEL FOR FORECASTING OPTIONS FOR CONSTRUCTION OF WINGS OF WING ROCKETS Download PDFInfo
- Publication number
- RU161982U1 RU161982U1 RU2015128733/11U RU2015128733U RU161982U1 RU 161982 U1 RU161982 U1 RU 161982U1 RU 2015128733/11 U RU2015128733/11 U RU 2015128733/11U RU 2015128733 U RU2015128733 U RU 2015128733U RU 161982 U1 RU161982 U1 RU 161982U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- model
- launch
- block
- tfr
- distribution
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N7/00—Computing arrangements based on specific mathematical models
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Algebra (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
1. Научно-исследовательская модель прогнозирования вариантов построения ударов крылатыми ракетами, характеризующаяся тем, что она содержит соединенные между собой цифровыми линиями связи интерфейс ввода исходных данных и анализа результатов моделирования, модель построения сети маршрутов полета стратегических крылатых ракет (СКР) от рубежей пуска к объектам удара, модель распределения СКР от рубежей пуска по объектам удара, модель распределения носителей СКР с баз по объектам удара, модель временной программы строения удара, блок памяти исходных данных и результатов моделирования.2. Научно-исследовательская модель по п. 1, отличающаяся тем, что модель построения сети маршрутов полета СКР содержит блок формирования возможных маршрутов полета, блок формирования допустимых маршрутов, блок оценки реализуемости выбранных маршрутов, установленные на общей шине сопряжения и соединенные по сигналам управления и коммутации с интерфейсом моделирующего комплекса и с блоком памяти исходных данных и результатов моделирования.3. Научно-исследовательская модель по п. 1, отличающаяся тем, что модель распределения СКР от рубежей пуска или старта по объектам удара содержит цифровой блок распределения потоков крылатых ракет на графах, установленный на общей шине сопряжения и соединенный по сигналам коммутации с интерфейсом моделирующего комплекса и блоком памяти исходных данных и результатов моделирования.4. Научно-исследовательская модель по п. 1, отличающаяся тем, что модель распределения носителей СКР с баз по рубежам пуска содержит цифровой блок распределения носителей СКР с баз по рубежам пуска с возможностью распределения пото1. A research and development model for predicting the construction of cruise missile attacks, characterized in that it contains an interface for inputting data and modeling results interconnected by digital lines, a model for constructing a network of strategic cruise missile flight routes (SCR) from launch lines to objects shock model, the distribution of TFR from the launch lines to the objects of impact, a model of the distribution of carriers of SKR from the bases of the objects of impact, a model of a temporary program of the structure of the impact, memory block ti modelirovaniya.2 input data and results. The research model according to claim 1, characterized in that the SKR flight route network construction model comprises a block for generating possible flight routes, a block for generating valid routes, a unit for evaluating the feasibility of selected routes installed on a common interface bus and connected by control and switching signals to the interface of the modeling complex and with the memory block of the initial data and simulation results. 3. The research model according to claim 1, characterized in that the TFR distribution model from the start or start boundaries for strike objects contains a digital block for distributing cruise missile streams on graphs mounted on a common interface bus and connected by switching signals to the interface of the modeling complex and the unit memory of initial data and simulation results. 4. The research model according to p. 1, characterized in that the distribution model of the TFR carriers from the bases along the launch lines contains a digital distribution block of the TFR carriers from the bases along the launch lines with the possibility of distribution
Description
Полезная модель относится к цифровым устройствам специального назначения, конкретно к научно-исследовательским моделям прогнозирования вариантов построения ударов средств воздушного космического нападения для оценки показателей эффективности средств и систем воздушно-космической обороны (ВКО).The utility model relates to special-purpose digital devices, specifically to research and development models for predicting the options for constructing strikes of airborne space attack equipment for evaluating the performance indicators of airborne defense systems and means.
Известны научно-исследовательские модели /1-7/, содержащие комплекс моделей для количественной оценки показателей эффективности образцов вооружений, соединенный с интерфейсом моделирующего комплекса и блоком памяти исходных данных и результатов моделирования.Known research models / 1-7 / containing a set of models for quantifying the performance indicators of weapons models, connected to the interface of the modeling complex and the memory block of the source data and simulation results.
Недостатком известных научно-исследовательских моделей является невозможность их применения для автоматизированного прогнозирования возможных вариантов ударов стратегическими крылатыми ракетами (СКР) по системе ВКО.A disadvantage of the well-known research models is the impossibility of their use for the automated prediction of possible strike options with strategic cruise missiles (TFR) using the aerospace defense system.
Научно-исследовательских моделей для решения таких задач в известном уровне техники не выявлено.Research models for solving such problems in the prior art have not been identified.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности автоматизированной оценки параметров ударов СКР по объектам стратегических ядерных сил для проектирования, создания и испытаний систем борьбы с ними.The objective of the utility model is to provide the ability to automatically evaluate the parameters of TFR attacks on strategic nuclear forces for the design, creation and testing of systems to combat them.
Техническим результатом полезной модели, обеспечивающим решение поставленной задачи, является создание научно-исследовательской модели прогнозирования вариантов построения ударов крылатыми ракетами, пригодной для автоматизированной оценки параметров ударов СКР по объектам ВКО.The technical result of a utility model that provides a solution to the problem is the creation of a research and development model for predicting the options for constructing cruise missile attacks, suitable for the automated estimation of the parameters of air strike attacks on aerospace defense facilities.
Сущность полезной модели.The essence of the utility model.
Достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи обеспечивается тем, что научно-исследовательская модель прогнозирования вариантов построения ударов крылатыми ракетами содержит соединенные между собой цифровыми линиями связи интерфейс ввода исходных данных и анализа результатов моделирования, модель построения сети маршрутов полета СКР от рубежей пуска к объектам удара, модель распределения СКР от рубежей пуска по объектам удара, модель распределения носителей СКР с баз по рубежам пуска, модель временной программы строения удара, блок памяти исходных данных и результатов моделирования.Achieving the claimed technical result and solving the problem is provided by the fact that the research and development model for predicting the construction of cruise missile attacks includes digital input lines connected to each other, an input interface for inputting data and modeling results analysis, a model for constructing a network of SCR flight routes from launch lines to strike targets , a model for the distribution of TFRs from the launch boundaries to the objects of impact, a model for the distribution of carriers of the TFRs from bases along the launch boundaries, a model of temporary first strike of the structure of the program, the memory block of input data and modeling results.
При этом интерфейс моделирующего комплекса содержит процессор, оперативное запоминающее устройство, перепрограммируемое запоминающее устройство с программой управления моделями, вводно-выводное устройство и дисплей с мнемонической панелью управления Модель построения сети маршрутов полета СКР содержит комплекс цифровых блоков формирования возможных маршрутов полета, формирования допустимых маршрутов, оценки реализуемости выбранных маршрутов. Цифровые блоки установлены на общей шине сопряжения и соединены по сигналам коммутации соединений с интерфейсом моделирующего комплекса и блоком памяти исходных данных и результатов моделирования. Модель распределения СКР от рубежей пуска (районов старта) по объектам удара содержит цифровой блок распределения потоков крылатых ракет по сети, основанный на распределении потоков на графах. Цифровой блок распределения установлен на общей шине сопряжения и соединен по сигналам коммутации соединений модулей и последовательности обработки сигналов с интерфейсом моделирующего комплекса. Модель распределения носителей СКР с баз по рубежам пуска содержит цифровой блок распределения носителей и основана на распределении потока по сети с учетом вероятности успешной доставки носителей на рубежи пуска (районы старта). Цифровой блок установлен на общей шине сопряжения и соединен по сигналам коммутации соединений с интерфейсом моделирующего комплекса и блоком памяти исходных данных и результатов моделирования. Модель временной программы построения удара содержит цифровой блок временного построения удара, в котором осуществляется оптимизация параметров одной из групп: скоростей полета на дугах маршрута или разброса времен пуска на рубежах (в районах старта). Цифровой блок установлен на общей шине сопряжения и соединен по сигналам коммутации соединений с интерфейсом моделирующего комплекса и блоком памяти исходных данных и результатов моделирования.The interface of the modeling complex contains a processor, random access memory, reprogrammable memory with a model management program, an input-output device and a display with a mnemonic control panel. The model for constructing a network of flight routes SKR contains a set of digital blocks for generating possible flight routes, forming valid routes, and evaluating the feasibility of the selected routes. Digital blocks are installed on a common interface bus and are connected via connection switching signals to the interface of the modeling complex and the memory block of the source data and simulation results. The model for the distribution of TFR from the launch lines (launch areas) over strike objects contains a digital block for distributing cruise missile flows over the network, based on the distribution of flows on graphs. The digital distribution unit is mounted on a common interface bus and is connected by switching signals of the module connections and the signal processing sequence to the interface of the modeling complex. The model for the distribution of SCR carriers from the bases along the launch lines contains a digital block for the distribution of carriers and is based on the distribution of the flow over the network, taking into account the probability of successful delivery of carriers to the launch lines (launch areas). The digital unit is installed on a common interface bus and is connected via switching connection signals to the interface of the modeling complex and the memory block of the source data and simulation results. The model of a temporary strike construction program contains a digital block of temporary strike construction, in which the parameters of one of the groups are optimized: flight speeds on the arcs of the route or the spread of launch times at the borders (in the launch areas). The digital unit is installed on a common interface bus and is connected via switching connection signals to the interface of the modeling complex and the memory block of the source data and simulation results.
Предложенное исполнение научно-исследовательской модели позволяет прогнозировать в автоматизированном режиме пространственно-временные параметры вариантов ударов СКР и их распределение по объектам. Дополнительным результатом применения научно-исследовательской модели является получение более достоверных и обоснованных количественных характеристик вариантов построения ударов СКР. Следствием этого является повышение обоснованности требований к созданию систем и средств борьбы с крылатыми ракетами, построению группировок ВС, развитию форм и способов их боевого применения.The proposed implementation of the research model allows us to predict in automated mode the spatio-temporal parameters of the variants of impacts of SKR and their distribution over objects. An additional result of the application of the research model is to obtain more reliable and reasonable quantitative characteristics of the options for constructing TFR hits. The consequence of this is to increase the validity of requirements for the creation of systems and means of combating cruise missiles, the construction of armed forces, the development of forms and methods of their combat use.
Сущность полезной модели и способ ее применения поясняется рисунками, представленными на фиг. 1-8.The essence of the utility model and the method of its application is illustrated by the drawings presented in FIG. 1-8.
На фиг. 1 представлена функциональная схема научно-исследовательской модели прогнозирования вариантов построения ударов крылатыми ракетами; на фиг. 2 - блок-схема алгоритма прогнозирования вариантов построения ударов; на фиг. 3, фиг 4 - пояснение физической сущности понятия «полигон Вороного» и его применение для моделирования маршрутов СКР с отгибанием рельефа местности соответственно; на фиг. 5 - принцип моделирования рубежей пуска СКР и рубежей перехвата активных средств ВКО, на фиг 6 - рисунок, поясняющий степень свободы пространственного положения СКР по минимальной высоте ее полета; на фиг 7 - рисунок, поясняющий возможные вариации полетного времени СКР и их составляющие; на фиг 8 - рисунок, поясняющий геометрический смысл минимального связующего элемента; для множества сегментов вариации полетных времен отдельных СКР.In FIG. 1 is a functional diagram of a research model for predicting options for constructing cruise missile attacks; in FIG. 2 is a block diagram of an algorithm for predicting impact construction options; in FIG. 3, FIG. 4 - explanation of the physical nature of the concept of “Voronoi test site” and its use for modeling SKR routes with bending the terrain, respectively; in FIG. 5 - the principle of modeling the launch lines of the TFR and the boundaries of the interception of active means of aerospace defense, in Fig. 6 is a figure explaining the degree of freedom of the spatial position of the TFR at the minimum height of its flight; in Fig. 7 is a drawing explaining possible variations in flight time of the TFR and their components; on Fig 8 is a drawing explaining the geometric meaning of the minimum connecting element; for many segments of the flight time variation of individual TFRs.
на фиг 9 - рисунок, поясняющий геометрический смысл минимального связующего элемента для случая когда возможен одновременный подрыв ББ СКР у объектов удара при стратегии одновременного пуска за счет варьирования скоростями полета на маршрутах;Fig. 9 is a drawing explaining the geometric meaning of the minimum connecting element for the case when simultaneous undermining of the SCR BB for impact objects is possible with the simultaneous launch strategy by varying flight speeds along the routes;
на фиг 10 - функциональная схема модели построения сети маршрутов полета СКР от рубежей пуска к объектам удара.Fig. 10 is a functional diagram of a model for constructing a network of SCR flight routes from launch lines to impact objects.
Описание в статике.Description in statics.
Научно-исследовательская модель прогнозирования вариантов построения ударов крылатыми ракетами содержит интерфейс 1 ввода исходных данных и анализа результатов моделирования моделирующего комплекса, модель 2 построения сети маршрутов полета СКР от рубежей пуска к объектам удара, модель 3 распределения СКР от рубежей пуска по объектам удара, модель 4 распределения носителей СКР с баз по объектам удара, модель 5 временной программы строения удара, блок 6 памяти исходных данных и результатов моделирования, соединенных между собой цифровыми линиями связи 7. Интерфейс 1 ввода исходных данных и анализа результатов моделирования моделирующего комплекса выполнен на базе персональной ЭВМ с оконным интерфейсом стандарта Windows и содержит процессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), перепрограммируемое запоминающее устройство (НИЗУ), вводно-выводное устройство (ВВУ), дисплей с встроенной мнемонической панелью управления. Программы выполнены с возможностью поочередного вывода графических данных или выборочно в соответствии с потребностями исследователя. Вызов необходимых параметров осуществляется по вызову соответствующих кнопок интерфейса и мнемосхем на дисплее.The research model for predicting the options for constructing cruise missile strikes contains an
Модель 2 построения сети маршрутов полета СКР (фиг. 10) содержит последовательно соединенные блок 2.1 формирования возможных маршрутов полета, блок 2.2 формирования допустимых маршрутов, блок 2.3 оценки реализуемости выбранных маршрутов. Блоки 2.1-2.3 выполнены цифровыми, установлены на общей шине сопряжения и соединены по сигналам управления и коммутации с интерфейсом 1 моделирующего комплекса и блоком 6 памяти исходных данных и результатов моделирования. При конструировании блоков 2.1-2.3 учтены особенности, связанные с последовательностью и принципами построения сети маршрутов СКР /. В соответствии с этим, в блоке 2.1 в цифровом виде строится область возможных маршрутов полета, где учитывается геометрия радиолокационных полей радиолокационных станций (РЛС) группировок федеральной службы разведки (ФСР) и командно- вычислительных пунктов (КВП) и геометрия земных препятствий для СКР. В трехмерном евклидовом пространстве Е3 задается система координат OXYZ. Функция Z=Z(x,y) определяет в Е3 некоторую опорную поверхность. Плоскость OXY рассматривается как проективная плоскость для поверхности Z=Z(x,y) (плоскость карты), отражающей состояние рельефа. Пара (x,y) рассматривается как координаты произвольной точки проективной плоскости OXY. В исходных данных задается группировка ВКО, состоящая из к РЛС, и для каждой РЛС заданы ее координаты и высота электрического центра антенны hk. В модели определяется зона обнаружения отдельной k-ой РЛС:SKR flight route network model 2 (Fig. 10) contains series-connected block 2.1 for forming possible flight routes, block 2.2 for forming valid routes, and block 2.3 for evaluating the feasibility of selected routes. Blocks 2.1-2.3 are made digital, mounted on a common interface bus and connected via control and switching signals to interface 1 of the modeling complex and
Sk={(x,y,z):Rk(H)≤ρ(Pk,P), (x,y,z)∈R},S k = {(x, y, z): R k (H) ≤ρ (P k , P), (x, y, z) ∈R},
где (x,y,z) - произвольная точка пространственной области R над обороняемой территорией;where (x, y, z) is an arbitrary point of the spatial region R over the defended territory;
Rk(H) - дальность прямой видимости k-ой РЛС до цели на высоте H(H=Z), т.е. , hk - высота антенны РЛС:R k (H) is the line of sight of the k-th radar to the target at a height of H (H = Z), i.e. , h k - radar antenna height:
ρ(Pk,P) - расстояние между точками Pk и P на плоскости OXY;ρ (P k , P) is the distance between the points P k and P on the OXY plane;
Pk - проекция точки стояния k-ой РЛС;P k - projection of the standing point of the k-th radar;
P=(x,y) - проекция точки (x,y,z)∈R.P = (x, y) is the projection of the point (x, y, z) ∈R.
Область представляет собой свободное пространство, не контролируемое ни одной станцией заданного множества K. Запишем условия принадлежности области F для произвольной точки P плоскости OXY. Для чего обозначим - дальность видимости k-ой РЛСRegion represents free space not controlled by any station of a given set K. We write down the conditions for the domain F to belong to an arbitrary point P of the OXY plane. Why denote - visibility range of the k-th radar
при нулевой высоте цели. Тогдаat zero target height. Then
В точке P цель скрытна, еслиAt point P, the target is secretive if
С ростом высоты цели над точкой Р согласно (2.1) увеличивается на величину дальность видимости цели каждой станцией. Конкретная РЛС и высота СКР над точкой P, при которой она перестает быть скрытной, определяются из условияWith increasing target height above point P, according to (2.1), it increases by target visibility range by each station. The specific radar and the height of the SCR above the point P, at which it ceases to be secretive, are determined from the condition
Из этого условия следует, что максимальная высота скрытного полета СКР над точкой Р рассчитывается какFrom this condition it follows that the maximum height of the secretive flight of the TFR above point P is calculated as
ВеличинаValue
определяет расстояние точки P до зоны обнаружения ближайшей РЛС (с номером k), а диапазон [0, Hmax(P)] определяет выбор для цели высоты скрытного полета СКР над точкой P.determines the distance of the point P to the detection zone of the nearest radar (with number k), and the range [0, H max (P)] determines the choice for the target of the height of the covert flight of the SCR above point P.
Таким образом, соотношения (2.2), (2.4) позволяют рассчитывать множество точек P∈OXY, в которых возможен скрытный полет СКР и диапазон выбора высот, т.е. точек (P,h)∈τ, h∈[0, Hmax(P)], где τ - область скрытного полета СКР.Thus, relations (2.2), (2.4) make it possible to calculate the set of points P∈OXY at which secretive flight of the SCR and the range of altitude selection are possible, i.e. points (P, h) ∈τ, h∈ [0, H max (P)], where τ is the area of covert flight of the SCR.
Кроме того, из равенства (2.5) следует, что каждой такой точке Р можно сопоставить конкретную РЛС (ближайшую), определяющую Hmax(P), что позволяет построить относительно множества всех РЛС разбиение плоскости OXY на подобласти. Такое разбиение плоскости OXY на основе использования (2.5) относительно множества точек {Pk}, кеК называется разбиением Вороного /8/ (фиг. 3). Полигон Вороного (фиг. 3) для r-ой РЛСIn addition, it follows from equality (2.5) that each such point P can be associated with a specific radar (nearest) defining H max (P), which allows us to construct a division of the OXY plane into subdomains with respect to the set of all radars. Such a partition of the OXY plane based on the use of (2.5) with respect to the set of points {P k }, keK is called the Voronoi partition / 8 / (Fig. 3). Voronoi training ground (Fig. 3) for the r-th radar
Vr={P:ρ(Pr,P)≤ρ(Pk,P),∀k∈K}V r = {P: ρ (P r , P) ≤ρ (P k , P), ∀k∈K}
представляет собой подобласть точек плоскости OXY с полюсом в точке стояния r-ой РЛС (ближайшей определяющей возможный диапазон высот скрытного полета цели). В пределах полигона Вороного по мере удаления от полюса согласно (2.4) увеличивается диапазон высот за счет увеличения Hmax(P). На границе полигона Вороного достигается максимально возможный диапазон высот. Граничные участки полигонов Вороного являются общими для смежных полигонов (на фиг. 3 - отрезок АВ). Разбиение Вороного определяет двойственное разбиение, называемое триангуляцией Делоне, каждое ребро которой связывает полюса Pk и Pr смежных полигонов Vk и Vr. На фиг. 3 триангуляция Делоне, с помощью которой осуществляется, максимизация минимального угла среди всех углов всех построенных треугольников, изображена штрихпунктирной линией). Каждой паре смежных полюсов Vk и Vr (РЛС с номером k и r) соответствует ребро границы полигонов Vk и Vr и разделяющий коридор свободного пространства (если зоны обнаружения станций не пересекаются при H=0, иначе такой коридор разрывается зонами РЛС).represents a subarea of points of the OXY plane with a pole at the standing point of the r-th radar (the closest determining the possible range of altitudes for covert flight of the target). Within the Voronoi polygon with increasing distance from the pole according to (2.4), the height range increases due to an increase in H max (P). At the border of the Voronoi training ground, the maximum possible range of heights is achieved. The boundary sections of Voronoi polygons are common for adjacent polygons (in Fig. 3 - segment AB). The Voronoi partition defines a dual partition called the Delaunay triangulation, each edge of which connects the poles P k and P r of adjacent polygons V k and V r . In FIG. 3 Delaunay triangulation, with the help of which the maximization of the minimum angle among all angles of all constructed triangles is performed, is depicted by the dash-dot line). Each pair of adjacent poles V k and V r (radar numbers k and r) corresponds to an edge of the polygons V k and V r and a dividing corridor of free space (if the detection zones of stations do not intersect at H = 0, otherwise such a corridor is torn apart by radar zones) .
Каждое такое ребро полигонов Вороного является формой представления граничной поверхности соответствующего разделяющего коридора свободного пространства, поскольку позволяет однозначно определить ее на основе условий (2.2, 2.3) (см. на фиг. 3 ребро AB и коридор ADEBMN). Все множество граничных ребер полигонов разбиения Вороного представляет собой сеть S и является скелетной формой свободного пространства F. Сеть S=[U,D], где U - множество граничных ребер полигонов Вороного, D - множество точек пересечения граничных ребер, может быть непосредственно представлена в виде графа G(X,А), где X - множество вершин графа, образованное как множество точек пересечения границ полигонов Вороного; A - множество ребер графа, представляющих множество фрагментов границ полигонов Вороного.Each such edge of Voronoi polygons is a representation of the boundary surface of the corresponding dividing free space corridor, since it allows us to uniquely determine it based on conditions (2.2, 2.3) (see rib AB and the ADEBMN corridor in Fig. 3). The whole set of boundary edges of the Voronoi decomposition polygons is a network S and is the skeletal form of free space F. The network S = [U, D], where U is the set of boundary edges of the Voronoi polygons, D is the set of intersection points of the boundary edges, can be directly represented in the form of the graph G (X, A), where X is the set of vertices of the graph, formed as the set of intersection points of the borders of Voronoi polygons; A is the set of edges of the graph representing the set of fragments of the borders of Voronoi polygons.
Построенная таким методом сеть в блоке 2.1 учитывает только геометрию радиолокационных полей группировок РТВ и не учитывает геометрию препятствий. Под препятствиями в блоке 2.1 модели 2 понимаются горные массивы, высота которых превышает максимально возможную высоту полета ракеты. Для построения цифровой сети маршрутов полета СКР, позволяющей учесть такого рода препятствия, в исходных данных задаются эти препятствия на плоскости цифровой карты в виде фигур, описанных окружностями с радиусами, учитывающими реальную конфигурацию препятствий и не зависящими от высоты полета СКР. Такое представление позволяет построить полигоны Вороного для таких конфигураций (фиг. 4)The network constructed by this method in block 2.1 takes into account only the geometry of the radar fields of the RTV groups and does not take into account the geometry of obstacles. Obstacles in block 2.1 of
Ребра AB, …, SP полигонов Вороного представляют собой фрагмент маршрута полета ракеты, позволяющего обойти препятствия заданной конфигурации. В отличие от построения сети маршрутов, учитывающих геометрию препятствий, отрезки маршрута (на фиг. 4 отрезок QW), проходящие между окружностями, описывающими препятствия, не включаются в схему маршрута. Таким отрезкам приписываются бесконечно большие стоимости, а в алгоритме построения сети учитывается признак принадлежности окружностей либо к геометрии радиолокационных полей РЛС, либо к геометрии препятствий.The ribs AB, ..., SP Voronoi polygons are a fragment of the flight route of the rocket, allowing you to bypass obstacles of a given configuration. In contrast to constructing a network of routes that take into account the geometry of obstacles, the route segments (in Fig. 4, the QW segment) passing between the circles describing the obstacles are not included in the route scheme. Infinitely large costs are attributed to such segments, and the sign of circles belonging to either the geometry of the radar radar fields or the geometry of obstacles is taken into account in the network construction algorithm.
Таким образом, в блоке 2.1, построенная с учетом радиолокационных полей и препятствий формируется сеть возможных маршрутов полета СКР. Блок 2.1 по выходу возможных маршрутов полета СКР соединен с блоком 2.2 формирования сети допустимых маршрутов СКР.Thus, in block 2.1, constructed taking into account the radar fields and obstacles, a network of possible flight paths for SCR is formed. Block 2.1 on the output of possible flight paths of SKR is connected to block 2.2 of forming a network of permissible routes of SKR.
Блок 2.2 предназначен для расчета области допустимых маршрутов СКР, где из сети возможных маршрутов выбираются те, которые по суммарной длине не превышали бы предельной дальности полета СКР. Принцип построения сети допустимых маршрутов полета СКР в блоке 2.2 заключается в выборе из сети возможных маршрутов тех, которые по суммарной длине не превышали бы предельной дальности полета СКР при условии, что их начала (рубежи пусков, районы старта) были бы вне рубежей перехвата активными средствами ВКО (характеристики системы ВКО задаются в исходных данных блока 6). Возможные рубежи перехвата активными средствами ВКО смоделированы в виде замкнутой ломаной линии. Если в результате проведенной проверки окажется, что начало маршрута находится внутри контура, образованного ломаной линией, описывающей рубежи перехвата, то этот маршрут отбраковывается, в противном случае маршрут подлежит оценке на реализуемость. Точки начала маршрутов, лежащие за контуром, соединяются и образуют возможные рубежи пусков СКР (фиг.5) вне зон активных средств ВКО.Block 2.2 is designed to calculate the area of permissible TFR routes, where from the network of possible routes those are selected that, in total length, would not exceed the limiting flight range of the TFR. The principle of constructing a network of permissible SCR flight routes in block 2.2 is to select from the network possible routes of those that, in total length, would not exceed the maximum SCR flight range, provided that their beginnings (launch lines, launch areas) would be outside the boundaries of interception by active means VKO (characteristics of the VKO system are set in the initial data of block 6). Possible boundaries of interception by active means of aerospace defense are modeled as a closed broken line. If, as a result of the check, it turns out that the beginning of the route is inside the contour formed by a broken line describing the interception boundaries, then this route is rejected, otherwise the route must be assessed for feasibility. The points of the beginning of the routes lying beyond the contour are connected and form possible lines of launches of the TFR (Fig. 5) outside the zones of active means of aerospace defense.
Поиск маршрутов, удовлетворяющих ограничению по предельной дальности полета СКР в блоке 2.2 основан на использовании широко известного волнового алгоритма - Ли /8/ поиска кратчайшего пути на планарном графе. По результатам моделирования допустимых маршрутов блок 2.2 соединен с блоком 2.3 оценки реализуемости допустимых маршрутов. Алгоритм оценки для каждого участка маршрута СКР определяется исходя из его длины, характеристик местности, над которой он находится и минимально допустимой с точки зрения скрытности, высоты полета СКР, интегрального значения вероятности «не столкновения» СКР с поверхностью земли. Маршрут полета СКР реализуется из тех участков, вероятность столкновения на которых минимальна. Особенностью этого этапа моделирования является представление рельефа местности, над которой допустим полет СКР в виде характеристики σp, отражающей степенью ее изрезанности. Характеристика σp может быть приписана участком местности размерами от 5×5 км до 60×60 км и более, что определяется структурой рельефа местности. Наиболее целесообразно разбиение местности на участки 5×5 км, т.к. это обеспечивает получение устойчивых характеристик для местности любой структуры (равнинная местность или горы) и позволяет управлять поведением ракеты, используя программные высоты для этих участков местности с наименьшими значениями областей возможных отклонений от оптимальной, огибающей рельеф траектории. В условиях отсутствия информации о σp для каждого участка местности размерами 5×5 км на всей территории и прилегающих к границе районах оценка изрезанности рельефа может быть проведен по упрощенной методике, заключающейся в том, что величина изрезанности вдоль выбранного направления определяется как четвертая часть максимального перепада рельефа на отрезке 30 км, т.е.The search for routes satisfying the limitation on the limiting range of flight of the SCR in block 2.2 is based on the use of the well-known wave algorithm - Lee / 8 / finding the shortest path on a planar graph. According to the results of modeling acceptable routes, block 2.2 is connected to block 2.3 for assessing the feasibility of valid routes. The estimation algorithm for each section of the TFR route is determined based on its length, the characteristics of the terrain over which it is located and the minimum acceptable from the point of view of secrecy, the height of the TFR flight, the integral value of the probability of not colliding the TFR with the earth's surface. The TFR flight route is realized from those sections where the collision probability is minimal. A feature of this modeling stage is the representation of the terrain over which the SCR flight is permissible in the form of a characteristic σ p reflecting the degree of its indentation. The characteristic σ p can be attributed to a site with sizes ranging from 5 × 5 km to 60 × 60 km or more, which is determined by the structure of the terrain. The most appropriate division of the terrain into sections of 5 × 5 km, because this ensures stable characteristics for the terrain of any structure (flat terrain or mountains) and allows you to control the behavior of the rocket using the programmed heights for these terrain sections with the smallest values of the areas of possible deviations from the optimal envelope trajectory. In the absence of information about σ p for each site with dimensions of 5 × 5 km throughout the territory and adjacent to the border areas, the roughness of the relief can be estimated using a simplified method, namely, the magnitude of the roughness along the selected direction is determined as the fourth part of the maximum difference topography on a section of 30 km, i.e.
σp≈0,25(Hp max-Hp min).σ p ≈ 0.25 (H p max -H p min ).
Исходя из этого, весь район, где строятся маршруты полета СКР, разбивается на квадраты 30×30 км. Такое разбиение позволяет с приемлемой для практики точностью представлять зоны обнаружения РЛС на плоскости в виде окружностей, минимальные радиусы которых при больших значениях ар и соответственно безопасных высотах полета от 100 до 250 м, составляют 42-50 км и в несколько раз превышают размеры участков оценки. Это обеспечивает учет возможного изменения программной высоты полета СКР в пределах зоны. Полет СКР над равнинной местностью (слабо пересеченной) может быть осуществлен на высотах 15-30 м. При этом радиусы зон обнаружения СКР также являются минимальными и не превышают 24 км. Учитывая, что характеристики такого рельефа в пределах зоны практически постоянны и не завися т от величины участка, то размеры участка оценки для равнинной местности могут быть любыми, в том числе 30×30 км.Based on this, the entire area where the TFR flight routes are built is divided into 30 × 30 km squares. Such a partition allows, with practical accuracy, to represent the radar detection zones on the plane in the form of circles, the minimum radii of which at large values of a p and, accordingly, safe flight heights from 100 to 250 m, are 42-50 km and several times exceed the size of the assessment sites . This provides an account of possible changes in the programmed flight altitude of the TFR within the zone. Flying SCR over the flat terrain (slightly crossed) can be carried out at altitudes of 15-30 m. Moreover, the radii of the detection zones of the SCR are also minimal and do not exceed 24 km. Considering that the characteristics of such a relief within the zone are almost constant and do not depend on the size of the site, the size of the assessment site for flat terrain can be any, including 30 × 30 km.
Усредняя значения изрезанности, полученной по сторонам квадрата, можно характеризовать местность с учетом средних значений радиусов корреляции типовых рельефов, приписав каждому квадрату значение σp. На основе сравнения значений минимально возможной высоты полета СКР над рельефом местности, характеризуемым значениями σp и высоты полета на которой СКР должна лететь исходя из условия «не обнаружения» ее РЛС, для каждого участка маршрута в его наиболее «узкой» точке определяется значение величины H(P) (фиг. 6), отражающей степень свободы пространственного положения СКР. Чем больше значение H(P) в критических точках маршрута, тем маршрут более реализуем (меньше вероятность столкновения ракет с землей в «узких» местах маршрута, больше пропускная способность маршрута и соответственно он более предпочтительнее при выборе целераспределения.By averaging the values of the roughness obtained on the sides of the square, one can characterize the terrain taking into account the average values of the correlation radii of typical reliefs, assigning to each square the value of σ p . Based on a comparison of the minimum possible height of the SCR flight over the terrain characterized by the values of σ p and the flight altitude at which the SCR should fly based on the condition of “not detecting” its radar, for each section of the route at its most “narrow” point the value of H (P) (Fig. 6), reflecting the degree of freedom of the spatial position of the TFR. The higher the value of H (P) at the critical points of the route, the more feasible the route (less likely the collision of rockets with the ground in the “narrow” places of the route, the greater the throughput of the route, and accordingly it is more preferable when choosing the target distribution.
При решении задачи целераспределения для каждого маршрута СКР рассчитывается интегральное значение вероятности не столкновения ракеты с поверхностью земли с целью получения численных значений потерь ракет на маршрутах. Это интегральное значение вероятности нестолкновения определяется вероятностями нестолкновения на каждом из участков маршрута. Для участков маршрута размером 30×30 км Pнст может быть получена по формуле:When solving the target distribution problem for each SCR route, the integral probability value of the missile not colliding with the earth's surface is calculated in order to obtain the numerical values of missile losses on the routes. This is the integral value of the probability of collision. determined by the probability of collision on each of the sections of the route. For route sections measuring 30 × 30 km, P nst can be obtained by the formula:
где t - время полета КР на отрезке 30 км;where t is the flight time of the Kyrgyz Republic on a segment of 30 km;
λ - средняя частота столкновений;λ is the average frequency of collisions;
, ,
где σΔН - среднеквадратическое отклонение (СКО) ошибки выдерживания высоты;where σ ΔН is the standard deviation (RMS) of the height keeping error;
- среднеквадратическое отклонение скорости изменения ошибок выдерживания высоты; - standard deviation of the rate of change of errors in maintaining the height;
Hпр - программная высота полета ракеты.H pr - software flight altitude of the rocket.
Выход блока 2 по реализуемым результатам маршрута СКР соединен с входом модели 3 распределения СКР от рубежей пуска (районов старта) по объектам удара.The output of
Модель 3 выполнена в виде цифрового блок распределения потоков крылатых ракет по сети на графах. Цифровой блок установлен на общей шине сопряжения и соединен по сигналам коммутации соединений с интерфейсом 7 моделирующего комплекса и блоком 6 памяти исходных данных и результатов моделирования. В цифровом блоке модели 3 решается задача распределения СКР от рубежей пуска к объектам удара, как задача о потоке минимальной стоимости в сети с усилениями. Согласно /8-9/ под сетью с усилениями понимается сеть допустимых маршрутов полета СКР к объектам удара, предполагая, что количество ракет в потоке, проходящем по дуге, может уменьшаться вследствие потерь от систем ПКО и столкновения с поверхностью земли. Считается, что если в любую дугу (υ,u) в вершине υ входим f(υ,u) ракет, то из этой дуги в вершине и выйдет k(υ,u)f(υ,u) ракет, где υ,u - величины, характеризующие местоположение вершин дуги на плоскости. Каждая единица потока (каждая СКР), проходящая по дуге (υ,u) умножается на величину k(υ,u). В общем случае эта величина является коэффициентом усиления дуги (υ,u). Для рассматриваемой задачи 0<k(υ,u)<1, где k(υ,u) - коэффициент, учитывающий ослабление потока в дуге (υ,u) за счет существования вероятностей столкновения ракеты с землей, отказа системы управления полетом ракеты и уничтожения ракеты средствами системы ВКО.
Таким образом, можно записать, чтоThus, we can write that
где - вероятность нестолкновения ракеты с поверхностью Земли на отрезке (υ,u);Where - the probability of a rocket not colliding with the Earth’s surface in the interval (υ, u);
- вероятность исправной работы системы управления полетом ракеты на отрезке (υ,u); - the probability of proper operation of the missile flight control system on the segment (υ, u);
- вероятность того, что крылатая ракета не будет сбита средствами ПКО на отрезке (υ,u) маршрута полета. - the likelihood that the cruise missile will not be shot down by means of FFP on the segment (υ, u) of the flight route.
Тогда k(υ,u) - вероятность доставки ракеты из точки υ в точку u на отрезке (дуге) (υ,u).Then k (υ, u) is the probability of rocket delivery from the point υ to the point u on the segment (arc) (υ, u).
Необходимо подчеркнуть, что в модели 3 рассматривается задача поиска оптимального с точки зрения затрат способа «пересылки» потока ракет через сеть из источника (рубеж пуска или район старта) в сток (объект удара) при заданном количестве крылатых ракет в источнике. При этом отметим, что если из источника в сеть отправляется V единиц ракет, то количество ракет, прибывающих к объектам, удара из-за потерь в дугах, не обязательно совпадает с V. Следовательно, может сложиться ситуация, когда имеющегося ресурса ракет на базах, из-за потерь на участках маршрута недостаточно для решения поставленной боевой задачи. В этом случае уровень ее выполнения определяется заданным ресурсом ракет на рубежах (в районах старта). Зададим максимальное c(υ,u) и минимальное e(υ,u) количество единиц потока ракет, которое может входить в дугу (υ,u), а также стоимость a(υ,u) прохождения по дуге каждой входящей в нее ракеты (для выбранной дуги эти стоимости будем считать равными).It must be emphasized that in
Под стоимостью a(υ,u) прохождения ракеты по дуге (υ,u) в модели 3 понимается величина, обратная максимальному значению Hmax(P) величины H(P), характеризующей степень свободы пространственного положения ракеты. Физический смысл величины H(P) показан на фиг.5. Очевидно, что величина H(P) будет определять диапазон [Hmin(P), Hmax(P)] высот скрытного полета СКР над точкой Р. Значение величины Hmax(P) может быть рассчитано по формуле (2.4).The cost a (υ, u) of a rocket passing through an arc (υ, u) in
Максимальное значение c(υ,u) количества ракет, которые могут входить в дугу рассчитывается по формуле (3.2):The maximum value c (υ, u) of the number of missiles that can enter the arc is calculated by the formula (3.2):
где M(Hmin) - ширина коридора пролета ракет между зонами обнаружения РЛС при движении ракет на минимально возможных высотах между этими зонами с учетом рельефа местности м (см/м):where M (Hmin) is the width of the corridor of missile passage between radar detection zones when rockets move at the lowest possible altitudes between these zones, taking into account the terrain m (cm / m):
α - предельное значение интервалов между ракетами по фронту, м.α is the limit value of the intervals between missiles along the front, m
Минимальное значение e(υ,u) примем равным единице. Решение задачи о потоке минимальной стоимости в сети с усилениями можно записать следующим образом. Найти:The minimum value of e (υ, u) is taken equal to unity. The solution to the problem of the minimum cost flow in a network with amplifications can be written as follows. To find:
при условии, чтоprovided that
Выражение (3.3) определяет общую стоимость потока. Уравнение (3.4) показывает, что чистый поток из вершины S должен быть равен V, а чистый поток из любой другой вершины не считая вершины t, должен быть равен 0. Соотношение (3.5) показывает, что величина потока в каждой дуге должна находиться в интервале между нижней и верхней границами пропускной способности. Таким образом, записанная оптимизационная задача позволяет найти потоки минимальной стоимости при заданном количестве ракет на рубежах пуска (в районах старта), что и реализовано в данной модели 3. Выход модели 3 по результатам оптимизации потока СКР с входом модели 4 распределения носителей СКР с баз по рубежам пуска.Expression (3.3) determines the total cost of the stream. Equation (3.4) shows that the net flux from the vertex S must be equal to V, and the net flux from any other vertex, not counting the vertex t, must be equal to 0. Relation (3.5) shows that the flux in each arc should be in the interval between the lower and upper bandwidth limits. Thus, the recorded optimization problem allows us to find the flows of minimum cost for a given number of missiles at the launch lines (in the launch areas), which is implemented in this
Модель 4 выполнена в виде цифрового блока оптимизации, установленного на шине сопряжения и соединенного по сигналам управления и коммутации с интерфейсом 1 моделирующего комплекса и блоком 6 памяти исходных данных и результатов моделирования.
Оптимизационная задачи распределения носителей СКР с баз по рубежам пуска в модели 4 представлена в следующем виде.The optimization problem of the distribution of SCR carriers from the bases at the launch boundaries in
Дано:Given:
I - множество рубежей пуска (районов старта);I - many launch lines (launch areas);
S - множество баз на которых дислоцируются однотипные носители с крылатыми ракетами;S - many bases on which the same carriers with cruise missiles are deployed;
xsi - количество СКР, назначаемых с S базы на i-тый рубеж, , s∈S;xsi - the number of TFRs assigned from the S base to the i-th line, , s∈S;
Csi - стоимость доставки СКР с S базы на i-тый рубеж;Csi - the cost of delivering TFR from the S base to the i-th line;
- признак допустимости доставки с базы S на рубеж I; - a sign of admissibility of delivery from base S to line I;
As - количество СКР на S базе;As is the number of SCR on the S base;
Bi - требуемое количество СКР на i рубеже.Bi is the required number of TFRs at the i boundary.
Найти:To find:
при условииprovided
Признак λsi допустимости доставки носителями СКР с S базы на i рубеж формируется следующим образом. Для рубежа i с координатами φ, α и требуемым числом СКР на этом рубеже выбирается ближайшая к нему база с координатами φ', α'. Для этой базы формируется признак λsi=I. В случае, если имеющееся число СКР на выбранной базе меньше требуемого на рубеже пуска, то выбирается следующая ближайшая к этому рубежу база и ей также присваивается признак λsi=I.The sign λsi of the admissibility of delivery by SKR carriers from the S base to the i boundary is formed as follows. For the boundary i with coordinates φ, α and the required number of TFRs at this boundary, the nearest base with coordinates φ ', α' is selected. For this base, the sign λsi = I is formed. If the available number of SCR on the selected base is less than that required at the start of the launch, then the next base closest to this boundary is selected and the attribute λsi = I is also assigned to it.
Выражение (4.1) определяет общую стоимость потока. Уравнение (4.2) показывает, что требуемое количество СКР на i рубеже не должно превышать общего их числа на базах.Expression (4.1) determines the total cost of the stream. Equation (4.2) shows that the required number of TFRs at the i-th line should not exceed their total number at the bases.
Уравнение (4.3) показывает, что количество распределенных с S базы ракет не должно превышать имеющего ресурса ракет на S базе. Под стоимостью потока в этой задаче понимается вероятность успешной доставки СКР на рубежи пуска (в районы старта).Equation (4.3) shows that the number of missiles distributed from the S base should not exceed the resource of missiles at the S base. The flow cost in this task is understood as the probability of successful delivery of TFR to the launch lines (to the launch areas).
Вероятность успешной доставки с S базы с координатами φ', α' на i рубеж с координатами φ, α носителей СКР может быть определена как произведение вероятностей успешного преодоления передового эшелона ПКО (авиационные комплексы перехвата (АКП) дальнего действия (ДД), зенитно-ракетные комплексы (ЗРК) ДД) и успешного выхода (с требуемой пространственной и временной точностью) на заданный рубеж пуска (в район старта).The probability of successful delivery from the S base with the coordinates φ ', α' to the i boundary with the coordinates φ, α of the ASR carriers can be defined as the product of the probabilities of successfully overcoming the forward echelon of the FFP (long-range aircraft interception systems (ACS), anti-aircraft missile complexes (SAM) DD) and successful exit (with the required spatial and temporal accuracy) to a given launch line (to the launch area).
По результатам оптимального распределения СКР по объектам удара модель 4 соединена с моделью 5 временного построения удара.According to the results of the optimal distribution of TFR over impact objects,
Модель 5 содержит цифровой блок оптимизации, в котором оптимизируемыми являются параметры одной из групп: скоростей полета на дугах маршрута или разброса времен пуска на рубежах (в районах старта). Цифровой блок оптимизации модели 5 установлен на шине сопряжения и соединен по сигналам управления и коммутации с интерфейсом 1 моделирующего комплекса и блоком 6 памяти исходных данных и результатов моделирования.
Задача временного планирования удара, решаемая моделью 5, заключается в обеспечении согласованного по времени (на интервале, не превышающем заданный) подрыва боевых блоков СКР над объектами удара. Это является основным временным требованием, влияющим на эффективность ответных действий обороняющейся стороны. Одновременность поражения группы объектов может быть осуществлена при соответствующем выборе времен выхода носителей на рубежи пусков, выбора временных программ движения ракет на маршрутах полета. Времена выхода носителей на рубежи пусков зависит от временных программ движения ракет на каждом из участков выбранных маршрутов, а также от требований по «одновременности», либо «растяжке» пусков по рубежам. Последнее требование может быть сформулировано специалистом-исследователем исходя из замысла удара и выбранной им гипотезы о тактике преодоления передового эшелона ПКО.The task of temporary strike planning, solved by
Исходя из этого исследуемые вопросы моделирования в оптимизационной модели 5 можно сформулировать так:Based on this, the investigated modeling issues in
А. Существует ли такой вариант массированного удара, при котором обеспечивается одновременный пуск СКР со всех выбранных рубежей (районов старта) и одновременный подрыв их боевых блоков у объектов удара?A. Is there such a variant of a massive strike that provides simultaneous launch of TFR from all selected lines (launch areas) and simultaneous undermining of their warheads at strike targets?
Б) Какой может быть достигнут максимальный (минимальный) разброс времен пусков, чтобы разброс времен падения не превосходил заданной величины?B) What can be achieved the maximum (minimum) spread of start times so that the spread of fall times does not exceed a given value?
Будем считать фиксированным план целераспределения, а варьируемыми параметрами - скорость полета СКР на дугах маршрута и моменты пуска.We consider the target distribution plan to be fixed, and the variable speed of the TFR on the arcs of the route and the launch times as variable parameters.
Для того, чтобы задать временной план построения удара, необходимо для каждой i-й СКР (группы СКР) указать скорости полета на маршруте M-υi(м), м∈M - область допустимых маршрутов, включенных в план целераспределения; времена начала пуска ti(c), In order to set a temporal plan for constructing a strike, it is necessary for each i-th SKR (SKR group) to indicate flight speeds on the route M-υi (m), m∈M is the area of permissible routes included in the target distribution plan; start start times ti (c),
Тогда временной план удара P есть:Then the temporal plan of impact P is:
P={υi(M),ti(c)}, .P = {υi (M), ti (c)}, .
Пусть Δ(c)=Δ(c)(P) - разброс времен пуска СКР в ударе P, равный величине интервала времени от момента пуска первой СКР до момента пуска последней и определяемый разницей во времени выхода носителей на рубежи пуска (в районы старта).Let Δ (c) = Δ (c) (P) be the spread in the time of launch of the SCR in impact P, equal to the time interval from the moment of the start of the first SCR to the moment of the start of the last and determined by the difference in the time the carriers reach the launch line (to the start areas) .
Тогда Then
Для каждой группы СКР можно найти, задавая скорости их полета на каждой дуге n маршрута M, полное полетное время до момента подрыва ББ:For each SCR group, you can find, setting their flight speed on each arc n of the route M, the total flight time until the BB is undermined:
, , . , , .
Момент подрыва ББ i-той КР есть:The moment of undermining the BB of the i-th KR is:
ti(п)=ti(с)+ti(пол), ti (n) = ti (s) + ti (gender),
Аналогично разброс времен подрыва ББ СКР в ударе можно записать как: Δ(п)=Δ(п)(Р), .Similarly, the spread of the times of undermining the BB of the SCR in the shock can be written as: Δ (p) = Δ (p) (P), .
С учетом введенных обозначений можно сформулировать поставленные вопросы в виде следующих оптимизационных подмоделей модели 5:Based on the introduced notation, one can formulate the posed questions in the form of the following optimization submodels of model 5:
Модель А. Максимизации разброса времен пуска Δ(с) при заданном ограничении Δ0 на разброс времен подрыва и заданном плане ЦРModel A. Maximizing the spread of the start times Δ (s) for a given restriction Δ0 on the spread of the undermining times and the given plan of the CR
Модель Б. Минимизации разброса времен пуска Δ(с) при заданном ограничении Δ0 на разброс времен подрыва и заданном плане ЦРModel B. Minimization of the dispersion of launch times Δ (s) for a given restriction Δ0 on the spread of detonation times and a given plan of CR
Если в этих моделях А, Б при Δ0=0 имеет место , либо, во втором случае, , то это значит, что существует план удара, обеспечивающий одновременный пуск СКР и одновременный подрыв их боевых блоков у объектов удара.If in these models A, B with Δ0 = 0, , or, in the second case, , then this means that there is a strike plan that provides the simultaneous launch of TFR and the simultaneous undermining of their warheads at the targets of the strike.
Каждая из этих подмоделей в свою очередь может быть представлена в виде двух вложенных подмоделей, в которых оптимизируемыми являются параметры лишь одной из групп: скоростей полета на дугах маршрута - υi(м) или стратегий пуска t(c). Для этого (5.1), (5.2) преобразуем следующим образом:Each of these submodels, in turn, can be represented as two nested submodels in which the parameters of only one of the groups are optimized: flight speeds on the arcs of the route - υi (m) or launch strategies t (c). For this, we transform (5.1), (5.2) as follows:
где:Where:
ΩS - множество допустимых планов удара с заданным целераспределением S, отличающихся друг от друга временными программами движения СКР на маршрутах и стратегией пуска;ΩS - the set of valid strike plans with a given target distribution S, differing from each other in temporary programs for the movement of SCR along the routes and the launch strategy;
ΩSυ - множество допустимых планов удара с заданным целераспределением S, временными программами движения на маршрутах, различающихся стратегией пуска.ΩSυ is the set of valid strike plans with a given target distribution S, temporary travel programs on routes that differ in launch strategy.
Рассмотрим внутренние подмодели в (5.3) и (5.4):Consider the internal submodels in (5.3) and (5.4):
Содержание этих подмоделей следующее. Нужно найти максимальные (минимальные) разбросы времен пусков СКР в ударе, при условии, что заданы целераспределение и временные программы движения СКР на маршрутах, максимизация (минимизация) осуществляется за счет выбора моментов пуска t(c).The content of these submodels is as follows. It is necessary to find the maximum (minimum) scatter of the times of SCR starts in impact, provided that the target distribution and time programs for the movement of SCR on the routes are set, maximization (minimization) is carried out by choosing the start times t (c).
Обозначим Δ(пол) разброс полетных времен СКР в ударе PDenote by Δ (sex) the spread of flight times of the SCR in impact P
. .
Как видно из определения полетного времени, величина разброса полетных времен зависит от временных программ движения ракет на включенных в план целераспределения маршрутах и не зависит от стратегии пуска СКР. Тогда общее решение экстремальных задач (5.5), (5.6) можно записать как:As can be seen from the definition of flight time, the magnitude of the dispersion of flight times depends on the time programs of missile movement on the routes included in the target distribution plan and does not depend on the launch strategy of the TFR. Then the general solution of extremal problems (5.5), (5.6) can be written as:
, ,
. .
Обе эти задачи можно свести соответственно к двум задачам:Both of these tasks can be reduced to two tasks, respectively:
Если целераспределение задано, для каждой СКР (группы СКР) определены координаты точек пуска и координаты объектов поражения, то для всех СКР могут быть определены допустимые пределы изменения скоростей полета υi∈[υimin,υimax], , при которых обеспечивается соответствующая полетная дальность. Предположим, что полет СКР реализуем для любой скорости в этом диапазоне.If the target distribution is specified, for each TFR (group of TFRs) the coordinates of the launch points and coordinates of the targets are determined, then for all TFRs the permissible limits of the change of flight speeds υi∈ [υimin, υimax] can be determined, at which the corresponding flight range is provided. Suppose that the flight of the SCR is realized for any speed in this range.
Полетное время ti(пол) при фиксированных точках пуска и подрыва является непрерывной функцией скорости , ti(пол) является немонотонной убывающей функцией от . На основании зависимости и диапазона υi∈[υimin,υimax] может быть найден диапазон изменения полетного времени [τi(1),τi(2)],Flight time ti (floor) at fixed launch and detonation points is a continuous function of speed , ti (gender) is a nonmonotonic decreasing function of . Based on addiction and the range υi∈ [υimin, υimax] can be found the range of changes in flight time [τi (1), τi (2)],
; ;
. .
Назовем отрезок числовой прямой [τi(1), τi(2)]=Ti сегментом варианта полетного времени i-CKP. Поскольку для каждого значения τ∈Ti может быть выбрана скорость полета υi для i-CKP (группы СКР), при которой , задача (5.7) сводится к:We call the segment of the number line [τi (1), τi (2)] = Ti the segment of the i-CKP flight time variant. Since for each value of τ∈Ti, the flight speed υi can be selected for i-CKP (SKR group), at which , problem (5.7) reduces to:
, ,
а задача (5.8) к:and problem (5.8) to:
, ,
Тогда, при фиксированном целераспределении максимальный разброс полетных времен можно записать как:Then, with a fixed target distribution, the maximum spread of flight times can be written as:
а минимальный разброс полетных времен запишется какand the minimum spread of flight times is written as
где: Ti=[τi(1),τi(2)] - сегмент вариации полетного времени i СКР, Рассмотрим сегмент . Для всех сегментов Ti . Выберем для каждой СКР (группы СКР) такую скорость полета , чтобы . Поскольку все ti(пол) при таком способе выбора лежат в D, то .where: Ti = [τi (1), τi (2)] is the segment of variation of flight time i SCR, Let's consider a segment . For all Ti segments . For each TFR (TFR group), we choose this flight speed to . Since all ti (gender) with this method of choice lie in D then .
Назовем сегмент D связующим сегментом для множества сегментов вариации полетного времени {Ti}, поскольку Тогда D является минимальным по длине сегментом, имеющим непустое пересечение со всеми Ti. Если считать условно, что для множества сегментов, имеющих непустое пересечение, длина минимального связующего сегмента равна 0, то при фиксированном целераспределении минимальный разброс полетных времен в ударе равен длине минимального связующего сегмента для множества сегментов вариации полетных времен отдельных СКР.We call segment D the connecting segment for the set of flight time variation {Ti} segments, since Then D is a minimal segment with a nonempty intersection with all Ti. If we assume conditionally that for a set of segments having a nonempty intersection, the length of the minimum connecting segment is 0, then with a fixed distribution, the minimum spread of flight times in impact is equal to the length of the minimum connecting segment for many segments of the variation of flight times of individual SKR.
Геометрическая интерпретация вышесказанного представлена на фиг. 7, 8, где:A geometric interpretation of the above is presented in FIG. 7, 8, where:
T1, T2, T3, T4 - сегменты вариации полетного времени на маршрутах полета СКР к объекту удара;T1, T2, T3, T4 - segments of the variation of flight time on the flight paths of the SKR to the object of impact;
ti, ti′, ti″, ti′″ - сегменты варианты полетного времени на участках маршрута.ti, ti ′, ti ″, ti ′ ″ - segments flight time options on route sections.
Как видно из рисунка, представленного на фиг. 8,As can be seen from the figure shown in FIG. 8,
. .
Следовательно, минимальный связующий сегмент .Therefore, the minimum connecting segment .
Очевидно, что любое уменьшение D приводит к тому, что будет либо , либо.Obviously, any decrease in D leads to either either .
Тогда полетные времена СКР должны иметь значения:Then the flight times of the TFR should have the meanings
, т.е. , , i.e. ,
, т.е. , , i.e. ,
, т.е. , , i.e. ,
, т.е. . , i.e. .
Только в этом случае достигается минимальный разброс полетных времен, равный . Таким образом, правило определения минимального разброса полетных времен можно записать так:Only in this case is the minimum spread of flight times equal to . Thus, the rule for determining the minimum spread of flight times can be written as follows:
. .
Из фиг. 8 следует, что при стратегии одновременного пуска (момент t=0) СКР по маршрутам (1)-(4), одновременный подрыв боевых блоков (ББ) СКР может быть осуществлен за счет варьирования скоростями полета для следующих номеров маршрутов: 1-2, 2-3, 3-4. Одновременный подрыв ББ СКР у объектов удара при выбранных стратегиях пусков на всех четырех маршрутах невозможен ввиду того, что: , . Для обеспечения одновременности подрыва ББ СКР необходимо изменить стратегию пусков, т.е. выполнить условие: . Это условие может быть выполнено в случае растяжки времени пусков СКР на интервале за счет разновременного выхода носителей СКР на рубежи пусков (в районы старта) либо организации последовательного пуска СКР при одновременном выходе носителей. Отсюда следует, что минимальный интервал растяжки пусков при условии одновременного подрыва ББ СКР равен минимальному следующему элементу D. Очевидно, что при менее жестком ограничении на интервал подрыва ББ, интервал разброса времен пуска СКР уменьшается. На фиг. 9 показан случай, когда возможен одновременный подрыв ББ СКР у объектов удара при стратегии одновременного пуска за счет варьирования скоростями полета на маршрутах.From FIG. 8 it follows that with the strategy of simultaneous launch (TF = 0) of TFR along routes (1) - (4), simultaneous undermining of combat units (BB) of TFR can be carried out by varying flight speeds for the following route numbers: 1-2, 2-3, 3-4. The simultaneous undermining of the SCR BB at impact targets with the selected launch strategies on all four routes is impossible due to the fact that: , . To ensure simultaneous detonation of the BB TFR, it is necessary to change the launch strategy, i.e. to fulfill the condition: . This condition can be fulfilled in the case of stretching the time of the start of the SCR on the interval due to the simultaneous release of TFR carriers to the launch lines (to the launch areas) or the organization of the sequential launch of TFR with the simultaneous release of carriers. It follows that the minimum interval of launch stretching under the condition of simultaneous undermining of the BB of the SCR is equal to the minimum of the next element D. Obviously, with a less stringent restriction on the interval of undermining the BB, the interval of the spread of the SCR start times is reduced. In FIG. Figure 9 shows the case when simultaneous undermining of the SCR BB by impact objects is possible with a simultaneous launch strategy by varying flight speeds along routes.
Для этого случая минимальный связующий сегмент D , а полетные времена СКР должны иметь значения:For this case, the minimum connecting segment D , and flight times TFR should have the following values:
, т.е. , , i.e. ,
, т.е. , , i.e. ,
, т.е. , , i.e. ,
, т.е. . , i.e. .
Как видно все полетные времена находятся в одном и том же диапазоне полетных времен, что позволяет выбрать такие скорости полета υ1(пол), υ2(пол), υ3(пол), υ4(пол) СКР на маршрутах, которые обеспечивают одновременный подлет СКР к объектам удара на всех четырех маршрутах. По результатам моделирования модель 5 соединена с интерфейсом 1, а по исходным данным и программам формализации с блоком 6 памяти исходных данных.As you can see, all flight times are in the same range of flight times, which allows you to choose such flight speeds υ1 (floor), υ2 (floor), υ3 (floor), υ4 (floor) SKR on routes that provide simultaneous approach of SKR to hit objects on all four routes. Based on the simulation results,
Блок 6 памяти содержит в цифровой форме наборы данных: по объектам удара и их характеристикам, тактико-техническим характеристикам крылатых ракет и их носителям, районам базирования носителей, границам района прогнозирования удара и временным требованиям к удару, характеристикам системы ПКО, характеристикам рельефа местности в границах района прогнозирования удара и соединен по сигналам управления и коммутации с интерфейсом 1 моделирующего комплекса и моделями 2-5. Описание в динамике.
Научно-исследовательская модель прогнозирования вариантов построения ударов крылатыми ракетами работает следующим образом. В соответствии с алгоритмом работы (фиг. 2) вначале на панели управления (на мнемосхеме дисплея) интерфейса 1 ввода исходных данных и анализа результатов моделирования научно-исследовательской модели через управляющий модуль выбирают задачу научных исследований в виде цели удара, решаемых задач, требований к удару, привлекаемым силам и средствам, порядку их боевого применения. Для выбранной задачи исследований в блоке 6 памяти множества данных выбирают исходные данные для моделирования выбранного варианта построения удара СКР. Выбранные исходные данные автоматически загружаются в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) интерфейса 1. После загрузки в ОЗУ исходных данных для моделирования исследователь включает соответствующую программу управления моделями 2-5, расположенную в съемной памяти интерфейса 1. При этом процессор интерфейса 1 по заданной программе исследований вырабатывает команды управления моделями 2-5.The research model for predicting the options for constructing cruise missile attacks works as follows. In accordance with the operation algorithm (Fig. 2), first, on the control panel (on the display mimic) of the input
Пусть из множества возможных задач, в качестве задачи исследований выбрали задачу нанесения удара крылатыми ракетами по трем позиционным районам РВСН с ПГРК. В этом случае в ОЗУ интерфейса 1 загружаются следующие исходные данные: наборы данных: по объектам удара и их характеристикам, тактико-техническим характеристикам крылатых ракет и их носителям, районам базирования носителей, границам района прогнозирования удара и временным требованиям к удару, характеристикам системы ПКО, характеристикам рельефа местности в границах района прогнозирования удара.Let among the many possible tasks, as the research task, we chose the task of delivering a strike by cruise missiles at three positional areas of the Strategic Missile Forces with PGRK. In this case, the following initial data are loaded into the RAM of interface 1: data sets: on strike objects and their characteristics, tactical and technical characteristics of cruise missiles and their carriers, carrier-based areas, boundaries of the strike forecast area and temporal requirements for a strike, characteristics of an ASD system, terrain characteristics within the boundaries of the region of impact prediction.
После загрузки исходных данных автоматически включается модель 2 построения сети маршрутов полета СКР от рубежей пуска к объектам удара. В модели 2 строится сеть возможных маршрутов полета СКР, сеть допустимых маршрутов полета и выполняется оценка реализуемости выбранных маршрутов. Далее на основе построенной в модели 2 сети маршрутов, в моделях 3 и 4 осуществляется распределение крылатых ракет от рубежей пуска по объектам удара и распределение носителей крылатых ракет с баз (районов базирования) по рубежам пуска (районам старта). При этом, рассчитывается необходимое для выполнения боевых задач количество крылатых ракет и их носителей на рубежах пуска. По результатам решения распределительных задач в модели 5 временной программы строения удара осуществляется расчет времен выхода носителей крылатых ракет на рубежи пуска, времен подрыва боевых блоков ракет у объектов удара.After the initial data are loaded,
После завершения вычислений и анализа полученных пространственно-временных характеристик удара исследователь выбирает очередную задачу научных исследований и процесс прогнозирования вариантов построения ударов СКР в рамках моделей 2÷5 повторяется.After the calculations and analysis of the spatio-temporal characteristics of the impact are completed, the researcher selects the next task of scientific research and the process of predicting the options for constructing TFR impacts within the framework of 2–5 models is repeated.
Полезная модель разработана на уровне физического макета комплекса моделей 2-5 на ячейках ПЛИС с интерфейсом 1 на базе персональной ЭВМ. Аппаратно-программное обеспечение полезной модели разработано на уровне отдельных фрагментов программного обеспечения моделей 2-5 на языке «C++» IBM PC.The utility model is developed at the physical layout level of a complex of models 2-5 on FPGA cells with
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:Sources of information taken into account when compiling the description:
1. Устройство для решения задачи оценки эффективности ракетно-артиллерийского вооружения. RU 29598, 20.05.2003.1. A device for solving the problem of evaluating the effectiveness of missile and artillery weapons. RU 29598, 05.20.2003.
2. Устройство для решения задачи оценки показателей эффективности контроля ракетно-артиллерийского вооружения. RU 24886 27.08.2002.2. A device for solving the problem of evaluating the effectiveness indicators of control of missile and artillery weapons. RU 24886 08/27/2002.
3. Устройство для решения задачи оценки показателей эффективности многопараметрического контроля ракетно-артиллерийского вооружения. RU 30205, 20.06.2003.3. A device for solving the problem of evaluating the performance indicators of multi-parameter control of missile and artillery weapons. RU 30205, 06.20.2003.
4. Устройство отбора целей для частей ПВО. RU 106401, 10.07.2011.4. Target selection device for air defense units. RU 106401, 07/10/2011.
5. Научно-исследовательская модель для оценки показателей эффективности радиоэлектронных систем. RU 126168, 20.03.2013.5. A research model for evaluating the performance of electronic systems. RU 126168, 03.20.2013.
6. Комплексная модель для оценки эффективности мировой стратегической стабильности на основе баланса стратегических наступательных и оборонительных вооружений. RU 2009141308, 2010.02.10.6. A comprehensive model for assessing the effectiveness of global strategic stability based on a balance of strategic offensive and defensive weapons. RU 2009141308, 2010.02.10.
7. Акимова И.Я. Применение диаграмм Вороного в комбинаторных задачах. М. Изд-во АН СССР Техническая кибернетика №2, 1984 г.7. Akimova I.Ya. Application of Voronoi diagrams in combinatorial problems. M. Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR Technical Cybernetics No. 2, 1984
8. Барнес Д., Иенсен П. Потоковое программирование. М. Изд-во «Радио и связь», 1994 г.8. Barnes D., Jensen P. Stream Programming. M. Publishing House "Radio and Communications", 1994
9. Майнике Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. М. Изд-во «Мир», 2011 г.9. Meinike E. Optimization algorithms on networks and graphs. M. Mir Publishing House, 2011
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128733/11U RU161982U1 (en) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | SCIENTIFIC RESEARCH MODEL FOR FORECASTING OPTIONS FOR CONSTRUCTION OF WINGS OF WING ROCKETS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128733/11U RU161982U1 (en) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | SCIENTIFIC RESEARCH MODEL FOR FORECASTING OPTIONS FOR CONSTRUCTION OF WINGS OF WING ROCKETS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU161982U1 true RU161982U1 (en) | 2016-05-20 |
Family
ID=56012532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015128733/11U RU161982U1 (en) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | SCIENTIFIC RESEARCH MODEL FOR FORECASTING OPTIONS FOR CONSTRUCTION OF WINGS OF WING ROCKETS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU161982U1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661539C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-07-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Automated simulation and testing device |
RU190006U1 (en) * | 2019-02-11 | 2019-06-14 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR DETERMINATION OF THE TERMS OF PERFORMANCE OF THE TASKS OF ENSURING UNCONTROLLABLE AIRCRAFT FORMATION OF MISSILE TROOPS OF DRIVING FORCES |
CN111709525A (en) * | 2019-07-18 | 2020-09-25 | 中国人民解放***箭军工程大学 | Weapon-target allocation solution based on improved genetic algorithm |
CN112699494A (en) * | 2021-01-08 | 2021-04-23 | 北京空间飞行器总体设计部 | Reliability prediction method under manned spacecraft maintenance support |
-
2015
- 2015-07-14 RU RU2015128733/11U patent/RU161982U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661539C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-07-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Automated simulation and testing device |
RU190006U1 (en) * | 2019-02-11 | 2019-06-14 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR DETERMINATION OF THE TERMS OF PERFORMANCE OF THE TASKS OF ENSURING UNCONTROLLABLE AIRCRAFT FORMATION OF MISSILE TROOPS OF DRIVING FORCES |
CN111709525A (en) * | 2019-07-18 | 2020-09-25 | 中国人民解放***箭军工程大学 | Weapon-target allocation solution based on improved genetic algorithm |
CN111709525B (en) * | 2019-07-18 | 2023-06-02 | 中国人民解放***箭军工程大学 | Weapon-target distribution solving method based on improved genetic algorithm |
CN112699494A (en) * | 2021-01-08 | 2021-04-23 | 北京空间飞行器总体设计部 | Reliability prediction method under manned spacecraft maintenance support |
CN112699494B (en) * | 2021-01-08 | 2024-05-28 | 北京空间飞行器总体设计部 | Reliability prediction method under maintenance support of manned spacecraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Adaptive sensitivity decision based path planning algorithm for unmanned aerial vehicle with improved particle swarm optimization | |
Zhang et al. | Three-dimensional path planning for uninhabited combat aerial vehicle based on predator-prey pigeon-inspired optimization in dynamic environment | |
Brown et al. | Trajectory optimization for high-altitude long-endurance UAV maritime radar surveillance | |
RU161982U1 (en) | SCIENTIFIC RESEARCH MODEL FOR FORECASTING OPTIONS FOR CONSTRUCTION OF WINGS OF WING ROCKETS | |
Chen et al. | Unmanned aerial vehicle route planning method based on a star algorithm | |
US9488441B2 (en) | Method and system of mission planning | |
Lee et al. | Threat evaluation of enemy air fighters via neural network-based Markov chain modeling | |
Naeem et al. | An optimal dynamic threat evaluation and weapon scheduling technique | |
CN104834317A (en) | Flying path planning method of unmanned plane capable of intelligently identifying threat types | |
Evdokimenkov et al. | Development of pre-flight planning algorithms for the functional-program prototype of a distributed intellectual control system of unmanned flying vehicle groups | |
Sun et al. | Route evaluation for unmanned aerial vehicle based on type-2 fuzzy sets | |
Fan et al. | Path planning for a reconnaissance UAV in uncertain environment | |
Farlík et al. | Simplification of missile effective coverage zone in air defence simulations | |
Liu et al. | Path planning of multi-cruise missile based on particle swarm optimization | |
Cook et al. | Intelligent cooperative control for urban tracking with unmanned air vehicles | |
Pinon et al. | Task allocation and path planning for collaborative swarm guidance in support of artillery mission | |
RU2690234C1 (en) | Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets | |
CN114879716A (en) | Law enforcement unmanned aerial vehicle path planning method for countering low-altitude airspace aircraft | |
Chen et al. | Flight parameter model based route planning method of UAV using stepped-adaptive improved particle swarm optimization | |
RU2684963C1 (en) | Method for automatic group target allocation of fighters based on eventual elimination of participants | |
Lara et al. | Real-time optimized trajectories for 2D emitter localization using a UAVs team | |
Erlandsson et al. | Threat assessment for missions in hostile territory-From the aircraft perspective | |
Gunell | Optimal route of military aircraft in multi-stage surveillance, reconnaissance and target acquisition missions | |
Hu et al. | Multi-target attack decision-making in time-sensitive missions based on artificial potential field and entropy-AHP method | |
Naeem et al. | A novel two-staged decision support based threat evaluation and weapon assignment algorithm, asset-based dynamic weapon scheduling using artificial intelligence techinques |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160716 |