способ полунатурного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей

Формула изобретения

Способ полунатурного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей, отличающийся тем, что используют различные сценарии внешней обстановки, формирующейся вокруг корабля, моделируют аппаратно-программное и информационно-сигнальное окружение надводного корабля, содержание которого формируется с помощью имитируемой внешней среды с участием моделей объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы исследуемого средства радиоэлектронного вооружения надводного корабля в различных условиях его функционирования, при этом результаты функционирования исполнительных средств - устройств и систем с номерами К=1, , М описываются в виде вектора состояния этих средств S(t)=(S ₁(t), , S_M(t)), где S_kj(t)=f_kj (t, B, A, F, W, П_kj, У_k), где П_kj - потенциал воздействия k-го исполнительного средства на j-й объект внешней обстановки, У_k - накопленный к моменту времени t ущерб для k-го исполнительного средства в результате воздействия на него со стороны условий и объектов внешней обстановки, B - состояние морской поверхности, A - состояние воздушной среды, F - частотные характеристики радиочастотных и гидроакустических полей, W - мощностные характеристики радиочастотных и гидроакустических полей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к моделям и математическому статистическому моделированию.

Изобретение предназначено для отработки средств радиоэлектронного вооружения надводного корабля (РЭВ НК) путем проведения испытаний методом электронных стрельб, пусков и полетов и позволяет оценить работоспособность этих средств с использованием информационных потоков, соответствующих информационным потокам, с которыми взаимодействует конкретное средство РЭВ НК при проведении реальных испытаний.

Техническим результатом и задачей заявленного способа является создание системы полунатурного имитационного моделирования испытаний средства РЭВ НК, позволяющей на этапе его проектирования и изготовления провести исследование функционирования средства путем испытаний макетных, опытных и иных образцов этого средства в заводских условиях в различных моделируемых условиях внешней среды, позволяя сократить расходы на проведение организационно-технических мероприятий и материально-техническое обеспечение, сопровождающие испытания сложных технических систем и подготовку их к установке на корабль.

Из уровня техники известно моделирование боевой работы с целью создания условий, максимально приближенных к условиям на реальном командном пункте радиолокационной станции KB (RU 2007146572 A, опубл. 27.06.2009) с помощью системы, включающей центральный сервер, устройство коммутации, «Универсальную систему обучения и контроля» (УСОК), рабочее место преподавателя, рабочее место обучаемого (количество рабочих мест зависит от специфики средства вооружения, для эксплуатации которого проводятся моделирование и обучение).

Известный способ позволяет осуществлять моделирование боевой работы с целью создания условий, максимально приближенных к условиям на реальном командном пункте радиолокационной станции Космических войск.

Техническим результатом и задачей заявленного способа является создание системы полунатурного имитационного моделирования испытаний средства РЭВ НК, позволяющей на этапе его проектирования и изготовления провести исследование функционирования средства путем испытаний макетных, опытных и иных образцов этого средства в заводских условиях в различных моделируемых условиях внешней среды.

Таким образом, изобретение направлено на создание системы полунатурного имитационного моделирования испытаний средства РЭВ НК, позволяющей сократить расходы на проведение организационно-технических мероприятий и материально-техническое обеспечение, сопровождающие испытания сложных технических систем и подготовку их к установке на корабль.

Технический результат достигается тем, что способ полунатурного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей характеризуется тем, что используют различные сценарии внешней обстановки, формирующейся вокруг корабля, моделируют аппаратно-программное и информационно-сигнальное окружение надводного корабля, содержание которого формируется с помощью имитируемой внешней среды с участием моделей объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы исследуемого средства радиоэлектронного вооружения надводного корабля в различных условиях его функционирования, при этом результаты функционирования исполнительных средств - устройств и систем с номерами К=1, , М описываются в виде вектора состояния этих средств S(t)=(S ₁(t), , S_M(t)), где S_kj(t)=f_kj (t, B, A, F, W, П_kj, У_k), здесь П_kj - потенциал воздействия k-го исполнительного средства на j-й объект внешней обстановки, У_k - накопленный к моменту времени t ущерб для k-го исполнительного средства в результате воздействия на него со стороны условий и объектов внешней обстановки.

Изобретение поясняется примером.

Создают компьютерный программно-аппаратный комплекс с программным обеспечением, моделирующим функционирование средств получения информации о внешней среде, средств связи с удаленными системами, исполнительных средств боевых контуров НК, которые взаимодействуют с испытуемым средством РЭВ НК.

Устанавливают на корабле группу компьютеров с программным обеспечением, соответствующим моделям средств получения информации о внешней среде, моделям средств связи с удаленными системами, взаимодействующими с испытуемым средством РЭВ НК, моделям исполнительных средств НК, контролируемых и/или управляемых испытуемым средством РЭВ НК, а также устанавливают приборы преобразования информационно-управляющих сигналов и коммутаторы, которые позволяют произвести подключение означенной группы компьютеров к блокам штатной коммутации исследуемого средства РЭВ НК для установления обмена инфомационно-управляющими сигналами исследуемого средства РЭВ НК с данными моделями, имитирующими обмен исследуемого средства РЭВ НК с реальными средствами получения информации о внешней среде, средствами связи с удаленными системами, взаимодействующими с испытуемым образцом РЭВ НК и с исполнительными средствами системы РЭВ НК, контролируемыми и/или управляемыми исследуемым средством РЭВ НК.

С целью проведения исследований работоспособности образца РЭВ НК устанавливают группу компьютеров, имитирующих внешнюю воздушную, наземную, надводную и подводную обстановку, складывающуюся вокруг НК при проведении испытаний средства РЭВ НК, которую моделируют построением трасс (заданием координат) объектов, принимающих участие в формировании условий функционирования реальной системы управления корабля, а также программной имитацией погодных условий, радиочастотных полей, гидроакустических полей, имеющих место быть при проведении реальных испытаний НК и данного средства в составе его РЭВ. При этом для N воздушных, надводных и подводных объектов номеров J=1, , N с помощью построенных математических моделей задаются вектора, определяющие их положение в пространстве в каждый момент времени t: Q(t)=(q₁(t), , q_N(t)). Для описания гидрометеорологических характеристик окружающей среды при проведении испытаний НК вводятся векторы параметров этой среды, таких как состояние морской поверхности B(t), выражающееся, например, в балльности волнения, состояние воздушной среды A(t), включающее скорость ветра, температуру, облачность, наличие тумана, гидрометеоров и др., состояние водной среды G(t), включающее уровень солености, градиент температуры и пр. Для учета влияния радиочастотных полей, возникающих во время проведения испытаний и оказывающих на испытания влияние, вводится вектор R(t)=R(Q, B, A, G, F, W, D), где F - частотные характеристики полей радиолокационных, гидроакустических, систем связи, помеховых радио- и гидроакустических, W - мощностные характеристики этих полей, D - деформации корпуса НК, влияющие на работоспособность его исполнительных устройств и систем. Для учета влияния факторов Q и R на точность получаемой информации строятся модели зависимости характеристик обнаружения воздушных, надводных и подводных целей и точности определения радиолокационными и гидроакустическими системами положения этих целей при ведении их наблюдения: (t)= (Q(t), R(t)). При этом измеренное положение этих объектов, на основании которых производится выработка и принятие решений о взаимодействии с объектами внешней обстановки либо воздействии на них, определяется с помощью формулы Q'(t)=Q(t)+ (t). На следующем этапе массив данных о внешней обстановке Q'(t) поступает в модель СУ НК, где вырабатываются решения о порядке и условиях применения исполнительных средств, затем эти решения поступают в модели СУ исполнительных средств. СУ исполнительных средств вырабатывают соответствующие данные для моделей функционирования исполнительных механизмов, в которых решается модельная задача воздействия их на объекты внешней обстановки с учетом ошибок, возникающих при этом воздействии, и затем моделируются сами воздействия средств на эти объекты.

Исполнительные средства моделируются соответствующими поведенческими функциями, влияющими своим воздействием на объекты воздушной, надводной и подводной составляющих внешней обстановки, то есть на изменение внешней обстановки, осуществляя таким образом моделирование реальной обратной связи во всем процессе функционирования комплекса «Внешняя среда - Система РЭВ корабля, включающая исследуемое средство РЭВ - Исполнительные устройства» при проведении полунатурных испытаний средства РЭВ НК в моделируемых условиях. При этом результаты функционирования исполнительных средств (устройств и систем) с номерами К=1, , М описываются в виде вектора состояния этих средств S(t)=(S ₁(t), , S_M(t)), где S_kj(t)=f_kj (t, B, A, F, W, П_kj, У_k), здесь П _kj - потенциал воздействия k-го исполнительного средства на j-й объект внешней обстановки, У_k - накопленный к моменту времени t ущерб для k-го исполнительного средства в результате воздействия на него со стороны условий и объектов внешней обстановки.

На чертеже представлена принципиальная схема сопряжения объектов для реализации полунатурных испытаний средства РЭВ НК.

В соответствии со схемой информационно-управляющие сигнальные потоки от исследуемого образца средства РЭВ НК (уровень 1) через коммутирующие устройства уровня 2 поступают в компьютерный комплекс уровня 3, имитирующий работу всей системы РЭВ НК в целом, где в результате имитации ее функционирования формируются информационно-управляющие данные обеспечения имитации работы моделей уровня 4 (исполнительных устройств, механизмов, систем), которые в результате функционирования воздействуют на объекты и состояние имитируемой внешней среды уровня 5 (летательные аппараты, космические объекты, корабли различной государственной принадлежности, их положение и состояние и т.д., состояние радиочастотной, гидроакустической полевой обстановки, окружающий рельеф). В обратном направлении с уровня внешней среды 5 на уровень 3 в модели систем получения и приема-передачи информации и уровень 4 исполнительных систем НК поступают в математически модельной форме имитированные на уровне 5 сигналы гидроакустических и радиочастотных локационных, помеховых полей, радиополей каналов связи для функционирования моделей гидро- и радиолокационного оборудования, оборудования связи, а также имитированные показатели гидрометеорологической среды, влияющие на функционирование исполнительных устройств, механизмов и систем. После обработки на уровне 3 поступившей с уровня 4 информации с моделей оборудования систем получения и передачи информации и исполнительных устройств выработанная информация уровня 3 передается на уровень 2, где специально разработанные программно-аппаратные устройства позволяют коммутировать уровни 2 и 1, форматируя имитированные данные о состоянии внешней обстановки вокруг НК, а также о текущем состоянии исполнительных систем НК согласно протоколам обмена, принятым в системе РЭВ НК между средством РЭВ, представленным исследуемым натурным образцом, и реальными исполнительными системами, системами приема передачи и получения информации на НК, которые представлены моделями на уровнях 3 и 4. Полученная через уровень 2 информация на уровне 1 проходит обработку с участием реальной программно-аппаратной среды испытуемого средства РЭВ НК и работы операторов на нем, после выработки информации, необходимой для работы программно-аппаратной среды уровня 3, она передается через уровень коммутаторов 2 на уровень 3, далее через уровень 4 к уровню 5, и цикл управления непрерывно повторяется.

При имитации работы системы РЭВ НК в целом и исполнительных механизмов на уровнях 3 и 4 и процессов и объектов, представленных во внешней среде на уровне 5, применяются программно-аппаратные механизмы имитации ошибок и связи их в группы ошибок, называемых полными группами ошибок (разброс параметров, допуска, систематические и случайные ошибки реальных аппаратных, приборных измерений) систем приема-передачи, получения информации, а также отработки команд исполнительными устройствами, механизмами и системами. Все операции принципиально отличаются от известных подходов тем, что включают в себя полные группы ошибок (разброс параметров, допуска и др.), которые возникают при получении реальной системой информации об объектах внешней среды.

Использование предлагаемой программно-аппаратной системы позволяет проводить исследования испытуемого средства РЭВ НК с целью снижения материальных затрат до этапов установки этого средства на корабль и проведения приемо-сдаточных испытаний.