Модель групповой атаки автономными беспилотными летательными аппаратами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина"

(ВУНЦ ВВС "ВВА")

МОДЕЛЬ ГРУППОВОЙ АТАКИ АВТОНОМНЫМИ БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ

А.В. Мефедов

Воронеж, Российская Федерация

Аннотация

В данной статье осуществлено моделирование групповой атаки ударными беспилотными летательными аппаратами при их оптимальном целераспределении в автономном режиме, в условиях противодействия со стороны противовоздушной обороны противника.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат; интеллектуальная информационно-управляющая система; автономный режим.

In this article modeling of group attack by shock unmanned aerial vehicles at their optimum target distribution in the Autonomous mode, in the conditions of counteraction from antiaircraft defense of the opponent is carried out.

Keywords: unmanned aerial vehicle; intelligent information management system; offline mode.

Содержание

• Введение
• 1. Постановка задачи
• 2. Алгоритм решения задачи оптимального целераспределения группы БПЛА
• 3. Моделирование групповой атаки ударными БПЛА
• Заключение
• Литература

Введение

В военных конфликтах последних десятилетий активно стали применяться и приобретать всё большее значение ударные (разведывательно-ударные) БПЛА. Тактико-технические характеристики (ТТХ) современных ударных (разведывательно-ударных) БПЛА практически вплотную приблизились к ТТХ пилотируемых истребителей. Это даёт основание предполагать, что в скором времени пилотируемые истребители будут существенно сокращены и заменены на ударные (разведывательно-ударные) БПЛА. Одним из основных преимуществ БПЛА перед пилотируемыми летательными аппаратами (ЛА) является отсутствие лётчика на борту, что снимает многие ограничения связанные с человеческим фактором. Отдельно стоит остановиться на групповом применении ударных (разведывательно-ударных) БПЛА.

1. Постановка задачи

Известно, что воздушный удар группой БПЛА имеет существенно большую эффективность по сравнению с атакой одиночного БПЛА [1]. Однако при типовом групповом применении БПЛА может возникать ряд существенных недостатков:

- каналы управления и передачи данных могут быть легко перехвачены, подавлены средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ) противника, в результате чего может быть обнаружена и уничтожена вся группа БПЛА;

- высока вероятность поражения большей части группы БПЛА при пролете насыщенной зоны противовоздушной обороны (ПВО) противника, что требует повторного решения задачи целераспределения для максимизации наносимого ущерба;

- при типовом варианте группового применения БПЛА нет оценки потребного количества операторов управления, нет согласованности их действия между собой.

Данные проблемы могут быть разрешены при групповом применении ударных (разведывательно-ударных) БПЛА в автономном режиме.

Для автономных действий ударных (разведывательно-ударных) БПЛА над территорией противника необходимо автоматизировать процесс решения задачи по оценке собственных сил и вторичного целераспределения. Для чего предлагается использовать единый алгоритм целераспределения и управления сетью БПЛА, установленный на борту каждого участника сети. На борту каждого БПЛА предполагается устанавливать единую, интеллектуальную информационно-управляющую систему (ИУС) с едиными алгоритмами решения задачи целераспределения. Для работы такой интеллектуальной ИУС необходима информация об оставшихся БПЛА и их координатах после пролёта насыщенной зоны ПВО противника, т.е режим информационной осведомленности:

- каждый БПЛА должен иметь свой групповой номер, в заданный момент времени происходит излучение каждым БПЛА в пространство кодовой посылки, содержащей свой номер и текущие координаты;

- на каждом БПЛА в ИУС формируется таблица с функционирующими БПЛА группы и их координатами.

При этом на борту всех БПЛА должны быть зашиты координаты всех атакуемых наземных целей с коэффициентами их важности. Важность целей возможно определить с помощью метода анализа иерархий (МАИ) [2].

В качестве условной боевой задачи (БЗ) рассматривается нанесение авиаудара группой автономных ударных (разведывательно-ударных) БПЛА по неоднородным рассредоточенным наземным целям противника, защищенных системами ПВО. Группу ударных (разведывательно-ударных) БПЛА предлагается рассматривать как средство гарантированного поражения или нанесения максимально возможного ущерба противнику за отведенный для операции интервал времени T. После пролёта насыщенной зоны ПВО противника, в определённый момент времени каждый БПЛА излучает разовые кодовые посылки со своим групповым номером и текущими координатами. При этом на борту каждого БПЛА производится прием кодовых посылок и их расшифровка. В результате чего, к определенному моменту времени на каждом БПЛА в его бортовой цифровой вычислительной системе (БЦВС) будет иметься информация о работоспособных (не сбитых) БПЛА и их координатах. Зная координаты атакуемых целей и координаты каждого БПЛА, мы можем определить расстояния от каждого БПЛА в группе до каждой цели.

2. Алгоритм решения задачи оптимального целераспределения группы БПЛА

беспилотный летательный целераспределение оборона

Обладая информацией о потребном количестве применяемых по каждой цели ударных (разведывательно-ударных) БПЛА, зададим матрицу R размером m n, где m - количество БПЛА в группе, а n - количество поражаемых целей. Расстояния r_ij от каждого j-го БПЛА до каждой i-й цели укажем на пересечении строк и столбцов данной матрицы:

(1)

Для наиболее эффективного, оптимального целераспределения необходимо также учесть потребное количество N БПЛА на каждую атакуемую наземную цель противника:

(2)

Далее применим Венгерский метод решения задачи о назначениях. В результате получим матрицу оптимального целераспределения БПЛА:

(3)

где единица на пересечении i-й строки и j-го столбца означает назначение j-го ударного (разведывательно-ударного) БПЛА на i-ю атакуемую цель, ноль в противном случае. Причем на каждую атакуемую наземную цель противника назначается потребный наряд ударных (разведывательно-ударных) БПЛА в зависимости от важности каждой атакуемой наземной цели.

Зададим условную БЗ. Зададим тип и количество целей противника, а также введем исходные данные в предлагаемую имитационную модель координированной атаки группой автономных ударных (разведывательно-ударных) БПЛА. Пусть необходимо поразить три радиолокационные станции (РЛС) и один пункт управления (ПУ) противника. Тогда необходимый наряд БПЛА, будет определяться из расчета два-три ударных (разведывательно-ударных) БПЛА на одну РЛС-цель (в зависимости от типа) и восемь БПЛА на один ПУ согласно [4]. Для преодоления систем ПВО, необходимый наряд составляет около четырёх ударных (разведывательно-ударных) БПЛА, коэффициент вероятности их поражения, согласно [4], составляет 0,7. Следовательно для преодоления ПВО противника может понадобиться около трёх БПЛА. В таком случае необходимый наряд группы, с учётом преодоления ПВО, составит восемнадцать ударных (разведывательно-ударных) БПЛА, после преодоления зоны ПВО противника - пятнадцать. Введём данные значения в исходную таблицу (матрицу). Расстояния в матрице R зададим с учётом координат БПЛА после преодоления зоны ПВО противника, а также зададим потребное количество БПЛА на каждую цель. В результате работы предлагаемого алгоритма получим таблицу (матрицу) оптимального целераспределения БПЛА с учётом введённых исходных данных:

Таблица 1. Оптимальное целераспределение группы БПЛА

В данной таблице единицами обозначены номера назначенных на каждую цель ударных (разведывательно-ударных) БПЛА.

Модель групповой атаки автономными БПЛА была запрограммирована в среде МАТЛАБ. Графически представлены полученные результаты, показанные на рисунках 2,3.

3. Моделирование групповой атаки ударными БПЛА

Рис. 2. Варианты целераспределения группы БПЛА: а) оптимальный; б) последовательный; в) средний из 500 случайных (метод Монте-Карло).

Рис. 3. Гистограмма стоимостей нескольких вариантов целераспределения БПЛА.

На данной гистограмме наглядно представлена эффективность предлагаемой модели групповой атаки автономными БПЛА. Было промоделировано несколько вариантов целераспределения группы БПЛА. Наименьшая стоимость матрицы целераспределения указывает на наибольшую эффективность предлагаемой модели.

Заключение

Таким образом решение задачи оптимального целераспределения ударных (разведывательно-ударных) БПЛА при групповой атаке наземных целей противника с учётом оценки их важности, а также оценки расстояний от каждого БПЛА до каждой атакуемой наземной предлагается с помощью данной модели.

Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

- предложенная модель адекватна и имеет научную новизну;

- моделирование отвечает условиям реальной БЗ;

- возможно практическое применение данной модели для решения БЗ по групповому применению ударных (разведывательно-ударных) БПЛА.

Литература

1. Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Принципы построения, проблемы разработки и особенности функционирования. Монография / В.С. Верба. - М.: Радиотехника, 2014. - 528 с.

2. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т. Саати; пер. с англ. Р.Г. Вачнадзе. - М.: Радио и связь, 1993. - 278 с.

3. Бабич В.К. Авиация ПВО России и научно-технический прогресс. Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра / В.К. Бабич. - М.: Дрофа, 2001. - 816 с.

4. Панов В.В., Фатеев А.В., Сурда В.П., Курдасов В.К., Попов Б.И. Сборник научно-технической информации (спецвыпуск). Зарубежные комплексы ПРО №4 (50). - Тула.: ОАО КБК им. академика А.Г. Шипунова, 2014. - 256 с.

Размещено на Allbest.ru