Одними из основных направлений деятельности ОАО «НПО РусБИТех» в указанной области являются:
Информационно - моделирующая среда представляет собой совокупность электронных (виртуальных) моделей объектов и процессов вооружённой борьбы и решаемых на их основе информационно-расчётных задач, обеспечивающих формирование виртуального поля боя любого масштаба и проведение моделирования военных действий в наземной, морской и воздушно-космической сферах.
Основным компонентом ИМС является моделирующая система (МС), включающая совокупность взаимоувязанных математических моделей различного уровня агрегирования. В настоящее время наиболее разработанными являются два класса моделей – аналитические экспресс-модели и имитационные модели виртуального боевого пространства.
Экспресс - модель (рисунок 1) представляет собой математическую модель, реализующую аналитическое координатно - зональное моделирование действий войск (сил) оперативного и оперативно-стратегического уровней, позволяющую по заданным условиям обстановки определять показатели хода и исхода операции ( боевых действий) с целью оценки различных вариантов замысла боевого применения войск (сил).
Рисунок 1 – Пример реализации экспресс - модели.
Особенности реализации экспресс – моделей представлены в таблице 1.
| Метод | Аналитическое координатно-зональное моделирование |
|---|---|
| Представление воинских формирований | Использование штатного списка для описания боевого и численного состава |
| Представление результатов | Состав показателей и форм их представления аналогичен детальному уровню моделирования |
В составе ИМС реализованы аналитические экспресс - модели:
Виртуальное боевое пространство (ВБП) представляет собой совокупность имитационных математических моделей объектов и процессов вооруженного противоборства, обеспечивающих проведение аналитико-имитационного пространственно-временного моделирования различных форм и способов ведения операций (боевых действий) в наземной, морской и воздушно-космической сферах межвидовыми группировками войск (сил) любой сложности с учетом их состава, структуры и детального поведения объектов при выполнении ими боевых задач.
Виртуальное боевое пространство включает в свой состав ядро ВБП и библиотеку имитационных моделей вооружения и военной техники (ВВТ), воинских формирований (ВФ) и объектов инфраструктуры (ОИ).
Имитационная модель (частный случай математической модели) – логико-математическое описание объекта (объектов), которое позволяет с необходимой полнотой воспроизводить во времени и пространстве параметры его (их) функционирования (состояния и поведения) и может быть использовано для проведения компьютерных экспериментов в целях многоаспектного анализа и оценки свойств объекта (объектов).
Пример реализации имитационных моделей виртуального боевого пространства приведен на рисунке 2.
Рисунок 2 – Пример реализации виртуального боевого пространства.
Особенности реализации имитационных моделей (ИМ) виртуального боевого пространства представлены в таблице 2.
| Метод | Аналитико-имитационное пространственно-временное моделирование |
|---|---|
| Аспекты моделирования | Состав и структура, поведение объектов при решении ими боевых задач |
| Степень детализации моделей |
|
| Оперативная обстановка | Создание группировок войск (сил) любой сложности |
| Действия сторон | Моделирование различных форм и способов ведения военных действий |
| Представление результатов | Возможность задания необходимого состава показателей и форм их представления |
В отличие от видового (родового) состава экспресс - моделей виртуальное боевое пространство является единым целым. Возможность его применения для моделирования конкретных форм военных действий определяется наличием в составе ВБП конкретного перечня имитационных моделей ВВТ, ВФ и ОИ, необходимых для моделирования данной формы военных действий.
В настоящее время предприятием накоплен значительный опыт (около 20 лет работы над программным комплексом) по созданию моделей вооруженного противоборства и разработаны имитационные модели основных типов вооружения и военной техники и воинских формирований – общевойсковых (включая ВДВ и береговые войска), авиации и ПВО, Военно-Морского Флота, космических (включая как наземные средства, так и орбитальную группировку), РВСН, а также специальных (инженерных, связи и управления, РХБЗ, РЭБ и др.) и обеспечивающих (технического и тылового обеспечения) родов войск.
Состав библиотеки имитационных моделей виртуального боевого пространства определяет конкретную функциональность ИМС.
Моделирование действий войск (сил) производится с использованием сертифицированных цифровых карт местности с учетом свойств рельефа, подстилающей поверхности, гидросферы и атмосферы.
В последние годы предприятием освоена технология трехмерного представления виртуального поля боя, позволяющая как «оглядеть» происходящие боевые действия «с высоты птичьего полета», так и взглянуть на поле боя «из кабины» того или иного образца ВВТ (рисунок 3).
Рисунок 3 – Пример трехмерного представления ВБП.
Среди системно-технических решений построения ИМС, реализованы решения в части:
Входящие в состав ИМС модели и информационно-расчётные задачи (ИРЗ) представляют собой взаимосвязанную интегрированную систему, ориентированную на потребности различных органов управления.
Информационно-расчётные задачи поддержки деятельности должностных лиц органов военного управления (ДЛ ОВУ) обеспечивают осуществление информационно-расчетной деятельности ДЛ ОВУ на основе оперативной (боевой) обстановки, создаваемой моделирующей системой.
Перечень и структура ИРЗ определяются специальным классификатором, разделы которого охватывают:
Пример интерфейса информационно-расчетной задачи, решаемой на основе обстановки ИМС, приведен на рисунке 4.
Рисунок 4 – Пример решения информационно-расчетной задачи по расчету маршрутов передвижения.
Модули ИРЗ из состава ИМС способны обеспечивать решение задач основными функциональными группами органов военного управления:
Конкретный перечень ИРЗ устанавливается в конкретном варианте исполнения ИМС.
Для организации работы основных должностных лиц (функциональных групп) органов военного управления при подготовке операций (боевых действий) также служит специальный модуль ИРЗ, который обеспечивает:
Данный модуль дополняют ИРЗ обеспечения планирования и проведения мероприятий оперативной (боевой) подготовки, которые предназначены для автоматизации организации работы руководства и посреднического аппарата, контроля действий должностных лиц обучаемого ОВУ при планировании, проведении и разборе мероприятия оперативной (боевой) подготовки.
Благодаря представленным свойствам ИМС ее применение, как самостоятельного изделия, обеспечивает ДЛ ОВУ возможности:
Результаты, полученные при разработке ИМС, позволили создать программную платформу для построения прикладных систем управления войсками (силами), обеспечивающую унификацию специального программного обеспечения (СПО) их элементов:
во-первых, структурную унификацию – возможность построения систем управления войсками (силами) различных видов вооруженных сил и родов войск, уровней управления, технологически отличающихся друг от друга только перечнем и типами применяемых унифицированных элементов, включенных в состав их СПО;
во-вторых, функциональную унификацию – возможность автоматизации деятельности органов управления на всех этапах, как при подготовке боевых действий, так и в их ходе, а также при отработке учебно-боевых задач на мероприятиях оперативной (боевой) подготовки.
Платформа включает определенный перечень элементов программного обеспечения, своего рода – общесистемного, которое обеспечивает построение основных элементов систем управления войсками (силами).
По аналогии с ИМС, данная платформа может рассматриваться как информационно-управляющая моделирующая среда (ИУМС).
В состав платформы включены (рисунок 5):
Рисунок 5 – Общая архитектура платформы (ИУМС).
АРМ должностных лиц органов управления построены по принципу конструктора и обеспечивают формирование на основе каркаса требуемой функциональности – подключение программных модулей, необходимых для работы пользователей. Данные модули могут выступать в качестве неотъемлемой части АРМ или подключаться как внешние прикладные клиентские задачи.
Архитектура АРМ обеспечивает применение в его составе различных прикладных задач, основными из которых являются модуль организации работы должностных лиц, обеспечивающий совместную работу ДЛ ОУ на основе расчета времени и совместного графика работы, текстовый редактор и карта (ГИС), на которой отображается текущая или прогнозируемая обстановка.
С помощью текстового редактора ДЛ ОУ имеет возможность разрабатывать текстовые документы, с помощью ИМС – решать информационно-расчетные задачи, проводить моделирование, формировать задачи войскам.
Результаты решения ИРЗ и боевые задачи подчиненным войскам, сформированные с применением ИМС, могут быть перенесены непосредственно из ИМС в текстовый документ. После передачи подготовленного документа подчиненному КСА, ДЛ ОУ может перенести полученные данные из текстового документа обратно на карту (в ИМС) в виде формализованной боевой задачи.
ДЛ ОУ с помощью АРМ имеет также возможность формировать графические документы с применением соответствующего редактора, позволяющего по шаблону документа формировать картографический фон на основе обстановки ИМС с результатами решения ИРЗ и другими элементами, отображаемыми на ней.
Применение имитационных моделей ИМС в качестве хранилища данных об обстановке и в качестве элемента СППР обусловлено заложенными в них возможностями.
Каждая из реализованных в составе ИМС имитационных моделей ВВТ, ВФ и ОИ включает описание их данных, а также параметры выполняемых боевых задач. Эти данные могут заполняться ДЛ ОУ при моделировании, изменяться в процессе моделирования, а также задаваться извне – при мониторинге обстановки и выполняемых сторонами боевых задач на основе информационного взаимообмена.
Таким образом, имитационные модели объектов вооруженного противоборства предполагается использовать в следующих целях:
а) реализация хранилища оперативной остановки.
Создание в КСА информационной модели текущей воздушной, наземной и морской обстановки по информации внешних источников. Обстановка отображается на средствах коллективного и индивидуального пользования, используется при решении ИРЗ для оценки обстановки, выработки замысла и решения на боевые действия, а также для планирования боевых действий. В этом случае изменение параметров информационной модели в целом и ее отдельных объектов производится извне. Моделирование в собственном понимании данного термина не производится, имитационные модели объектов вооруженного противоборства выступают исключительно в качестве хранилища данных о текущей обстановке.
б) собственно обеспечение моделирования.
Полнофункциональное применение имитационных моделей объектов вооруженного противоборства для прогнозирования, оценки эффективности вариантов решений и планов, а также обеспечения мероприятий оперативной (боевой) подготовки при помощи моделирования.
Обмен данными между элементами системы управления в ИУМС реализуется информационными моделями и программными средствами информационного обмена.
Спроектированы и реализованы две информационные модели (комплексные протоколы) информационного обмена:
Информационная модель обмена данными включает несколько разделов. Одним из основных разделов ИМОД является раздел описания складывающейся обстановки во всех сферах протекания вооруженного противоборства (космической / воздушной, наземной, надводной / подводной). Данный раздел является замкнутым компактным множеством, обеспечивающим формализованное описание складывающейся обстановки, а также планов (сценариев) военных действий.
Основное назначение ИМОД – ее применение в качестве стандартизированного и унифицированного протокола при организации автоматического «машинного» обмена данными о текущей складывающейся обстановке между АС ВН как при подготовке операций (боевых действий), так и при управлении войсками (силами) в ходе их ведения.
Вся совокупность информации о вооруженном противоборстве в ИМОД разделяется на составляющие элементы (объекты, сущности), для каждого из которых определены совокупность свойств и атрибутов, описывающих их изменения и поведение, а также сведения об источниках информации о них.
ИМОД включает в свой состав:
а) формализованное описание структуры данных в виде XSD-схемы и соответствующего бинарного представления;
б) совокупность классификаторов и рубрикаторов сущностей предметной области.
Основными свойствами схемы ИМОД являются:
В качестве иностранных аналогов ИМОД выступают JC3IEDM (единая информационная модель обмена данными управления войсками) и ее расширения – JBML (язык управления боевыми действиями) и MSDL (язык разработки военных сценариев).
Для реализации информационного обмена в форматах ИМОД и FOM разработаны соответствующие программные средства (транспорт информационного обмена).
Обмен данными в рамках ИМОД между КСА (АС ВН) может осуществляться двумя способами: директивным (ручным) и автоматическим (рисунок 6).
При директивном (ручном) способе обмена ДЛ ОУ на своем АРМ (клиент обмена данными – ОД) определяет адресата и формирует текстовый документ (например, боевое распоряжение) на основе соответствующего шаблона. В этом документе имеется адресная часть (характеризующая выбранного адресата), подпись ДЛ ОУ, формирующего документ, неформализованная и формализованная часть (части).
В качестве формализованной части документа может выступать боевая задача подчиненным войскам, сформированная с применением карты ИМС, а также результаты решения информационно-расчетных задач. Такая формализованная часть (части) на языке ИМОД вставляется в текстовый документ непосредственно из ИМС, при этом она представляется ДЛ ОУ в документе в виде таблицы.
Сформированный таким образом боевой документ передается адресату, который, получив и уяснив его, имеет возможность обратной вставки формализованной части документа (формализованной боевой задачи) в ИМС – на карту.
При автоматическом способе обмена реализуется механизм подписки / публикации.
Источники данных (клиенты) публикуют свои данные, то есть извещают сервер обмена данными о типе имеющихся данных, а затем отправляют их в транспортную систему.
Рисунок 6 – Организация «транспорта» ИМОД.
Потребители данных подписываются на данные источников, то есть извещают сервер обмена данными о типе требуемых данных, а затем получают их из транспортной системы.
Один источник может поставлять данные сразу нескольким потребителям, точно также, один потребитель может получать данные от множества источников.
Доставку данных от источника потребителю (потребителям) осуществляют серверы и взаимодействующие с ними клиенты обмена данными.
Описанный способ информационного обмена создает предпосылки для реализации сетецентрического способа управления войсками (силами) и оружием.
Обмен данными в рамках FOM и стандарта IEEE 1516 между КСА (АС ВН) в ходе мероприятий оперативной (боевой) подготовки реализуется с применением разработанного предприятием программного обеспечения реализации стандарта распределенного моделирования (СПО РСРМ) – собственной реализации RTI (программной инфраструктуры, определяемой стандартом IEEE 1516).
Реализация СПО КСА на основе единого программного ядра (архитектуры) ИУМС способна обеспечить:
Реализация в составе СПО КСА такой триединой задачи (планирование, управление, подготовка войск) обеспечит унификацию построения КСА в составе АСУ с точки зрения решаемых задач.
Функционирование КСА, реализованного на платформе ИУМС, предполагается следующим образом.
На этапе планирования операции (боевых действий) в ИМС мониторинга на основе данных внешних источников создается информационная модель прогнозируемой воздушной, наземной и морской обстановки (в исходном виде – без параметров боевых задач). При этом прогнозируемая модель обстановки может отличаться от текущей внесением в нее отсутствующих данных, например, об увеличении численности войск за счет отмобилизования или маневра, данных об оперативном развертывании группировок войск (сил) и т.п.
На основе модели прогнозируемой обстановки производится решение комплекса ИРЗ в интересах оценки обстановки, выработки вариантов замысла и решения на операцию (боевые действия). При этом в ИМС формируются параметры прогнозных боевых задач войск (сил) противника и боевых задач своим войскам, которые далее автоматизированным способом могут быть оформлены в виде боевых приказов и распоряжений.
Сформированные варианты прогнозных информационных моделей текущей воздушной, наземной и морской обстановки (варианты замысла операции (боевых действий)) используются для оценки их эффективности посредством моделирования и выбора для принятия решения. Таким образом, решение на операцию (боевые действия) будет представлять собой выбранный на основе моделирования вариант развития полной информационной модели прогнозируемой воздушной, наземной и морской обстановки. Данная информационная модель в дальнейшем уточняется путем решения ИРЗ для обоснования вопросов управления и связи, мероприятий видов обеспечения.
При этом создается модель плана операции (боевых действий), которая в «электронном» виде при запуске моделирования будет показывать в каждый момент времени планируемое (прогнозируемое) состояние воюющих сторон.
«Электронная» модель плана боевых действий (рисунок 7), таким образом, включает сформированные в ИМС модели группировок сторон, их оперативного построения и боевых задач. Она может быть воспроизведена в процессе моделирования в интересах оценки результативности принимаемых решений.
Рисунок 7 – Пример фрагмента «электронной» модели плана боевых действий.
В ходе операции (боевых действий) при реализации разработанного плана на основе мониторинга создается и поддерживается в актуальном состоянии информационная модель текущей воздушной, наземной и морской обстановки. Она будет отличаться от прогнозной модели этапа планирования неполнотой и противоречивостью данных.
Для создания информационной модели аналогично этапу планирования в качестве хранилища данных об обстановке используются имитационные модели соответствующих объектов вооруженного противоборства. Блок параметров боевых задач в этом случае содержит информацию о выполняемых задачах своих войск (плановых или текущих), а также прогнозируемых действиях противника.
С использованием этих данных предполагается решение задач боевого управления и формирование команд боевого управления.
При подготовке и проведении мероприятий оперативной (боевой) подготовки находят применение все возможности ИМС, в том числе по созданию учебной обстановки. При этом обеспечивается решение задач оперативной (боевой) подготовки как в компьютерной форме (многоуровневая одно- или двусторонняя компьютерная командно-штабная военная игра), так и в смешанной форме, подразумевающей применение в процессе «игры» реальных экипажей (операторов) на тренажерах военной техники.
Организационной формой такого применения может быть сеть создаваемых центров оперативной и боевой подготовки.
Геоинформационная система (ГИС) собственной разработки предприятия, применяемая в составе ИМС и ИУМС, используя в качестве картографической основы сертифицированные форматы ВТУ ГШ ВС РФ (SXF, S57), обеспечивает одновременную работу как с локальными картографическими регионами, так и Земным шаром в целом.
Информационно-моделирующая среда и платформа на ее основе (ИМС и ИУМС) способны функционировать под управлением различных операционных систем (Windows и Linux – подобных), включая средства из состава базовых информационных защищенных компьютерных технологий. Основной вариант исполнения ИМС и ИУМС предполагает использование операционных систем семейства «Astra Linux» в открытом («Astra Linux Common Edition») и защищенном («Astra Linux Special Edition») исполнении.
Зимин Владимир Николаевич
ОАО «НПО РусБИТех»