ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОЙСКОВОЙ ПВО

НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 4/2009, стр. 5-10

ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОЙСКОВОЙ ПВО

Полковник С.В. КРУГЛИКОВ,

заместитель начальника научно-исследовательской части

Военной академии Республики Беларусь,

кандидат технических наук, доцент

Полковник В.И. ПАНАСЮК,

начальник управления войсковой ПВО командования

Военно-воздушных сил и войск противовоздушной обороны

Подполковник И.П. КИБАЛКО,

начальник отдела 1034-го центра военных исследований и информатизации

командования Военно-воздушных сил и войск противовоздушной обороны

УДК 623.592, 623.618

В ходе строительства и развития Вооруженных Сил (ВС) Республики Беларусь одним из перспективных направлений сохранения на должном уровне боевого потенциала и боеспособности группировок войск (сил) в условиях применения противником высокоточного оружия и средств радиоэлектронной борьбы определено повышение эффективности управления за счет автоматизации процессов управления войсками и оружием [ 1 ].

Анализ современных войн и конфликтов показывает, что их успешное проведение во многом зависит от качества управления боевыми действиями. Основной целью управления боевыми действиями является обеспечение максимальной реализации потенциальных возможностей войск при выполнении ими боевых задач в различных условиях обстановки [2]. При этом совершенно очевидно, что получение требуемой эффективности боевых действий за счет согласованного взаимодействия большого количества управляемых технических средств с учетом высокой динамики изменения условий обстановки возможно только при использовании автоматизированных систем управления.

В армиях зарубежных государств вопросам автоматизации управления войсками уделяется пристальное внимание. В своем развитии автоматизация прошла путь от отдельных комплексов средств автоматизации (КСА) видов вооруженных сил и родов войск до создания глобальных разведывательно-ударных систем, создаваемых в рамках реализации концепции «сетецентрической войны», суть которой заключается в преобразовании информационного превосходства в боевую эффективность [3, 4]. При этом на второй план уходят вопросы, связанные с автоматизацией управления средствами поражения (тактического звена), от которого в конечным итоге зависит исход боя.

В целях повышения эффективности боевого применения сил и средств ВВС и войск ПВО в Республике Беларусь идет активное совершенствование соответствующей автоматизированной системы управления (АСУ). Основные направления совершенствования АСУ ВВС и войск ПВО следующие:

оснащение пунктов управления современными КСА;

модернизация РЛС и средств поражения в целях включения их в контур автоматизированного управления.

На предприятии «Техносоюзпроект» разработана автоматизированная система поддержки решений и планирования боевых действий соединений и частей ПВО «Редут-С», которая предназначена для автоматизации коллективной работы должностных лиц штаба соединения (части) ПВО при управлении подчиненными подразделениями на этапе подготовки и в ходе боевых действий, являющаяся элементом распределенной автоматизированной системы управления войсками тактического уровня [5].

Однако для решения проблемы непосредственного отражения массированных ракетно-авиационных ударов (МРАУ) необходимо в единый контур автоматизированного управления включить огневые средства войсковой ПВО.

Целесообразность данного включения подтверждается реальными боевыми стрельбами средств войсковой ПВО по малоразмерным, низковысотным, скоростным мишеням, проводимыми ежегодно на 174-м учебном полигоне, согласно которым вероятности уничтожения мишеней находятся в пределах 0,6...0,8 при известных времени появления и направлении полета цели, т.е., другими словами, при наличии внешнего целеуказания [6].

В настоящее время основными средствами автоматизации войсковой ПВО являются подвижный пункт разведки воздушных целей и управления ППРУ-1 и подвижный пункт управления ПУ-12М, предназначенные для управления боевыми действиями зенитных подразделений общевойсковых частей и выдачи информации оповещения стрелкам-зенитчикам как на месте, так и в движении [7]. В данных средствах автоматизации решение основных задач по управлению огневыми средствами (целераспределения и целеуказания) осуществляется в ручном режиме, что в свою очередь не позволяет включить данные средства в единый контур управления ВВС и войск ПВО и не обеспечивает возможности их использования при отражении МРАУ.

Поэтому для включения в единый контур автоматизированного управления боевых средств войсковой ПВО необходимо оснастить соответствующие пункты управления современными КСА, а огневые средства и станции разведки - средствами автоматизации, которые позволят создать техническую основу для создания АСУ войсковой ПВО и ее интеграции в АСУ вида ВС.

Автоматизированная система управления войсковой ПВО предназначена для автоматизированного управления разнородными огневыми средствами и средствами разведки войсковой ПВО при ведении боевых действий.

Основными направлениями создания АСУ войсковой ПВО являются:

интеграция автоматизированных процессов управления ВВС и войсками ПВО и войсковой ПВО в интересах их комплексного применения для отражения МРАУ;

создание единого информационного поля на основе интеграции автоматизированных процессов сбора, обработки и выдачи информации от радиолокационных, радиотехнических и оптико-электронных средств разведки;

совершенствование алгоритмов управления разнородными боевыми средствами группировки ПВО смешанного состава;

реализация возможности управления ходом боевых действий с вышестоящего автоматизированного командного пункта (АКП) любого уровня иерархии;

комплексное обеспечение безопасности информации в АСУ войсковой ПВО;

разработка унифицированных технических средств и модульного специального программного обеспечения;

расширение перечня автоматизированно решаемых задач, управляемых и взаимодействующих объектов АКП всех уровней;

совершенствование пользовательского интерфейса отображения боевой информации на мониторах АРМ лиц боевого расчета [8].

АСУ войсковой ПВО должна быть адаптируемой к изменениям структуры войсковой ПВО.

В процессе применения предлагаемой АСУ необходимо реализовать следующие функции:

приведение объектов управления в состояние готовности к боевому применению;

сбор и обработка информации о текущем состоянии группировки ПВО и воздушной обстановке;

обеспечение поддержки принятия решения по оптимальному использованию огневых средств группировки ПВО на основе интегрального критерия целераспределения [9];

контроль выполнения доведенных боевых задач и их корректировка с учетом изменения обстановки;

решение информационных и расчетных задач, обеспечивающих процесс функционирования АСУ войсковой ПВО.

По аналогии с существующей АСУ войсковой ПВО должна обеспечивать автоматизированное решение информационных и расчетных задач управления.

В основу распределения задач между взаимодействующими КСА АСУ должны быть положены следующие принципы:

взаимная преемственность при распределении задач между взаимодействующими органами управления в соответствии с целями взаимодействия, что обеспечивает эффективное выполнение боевых задач;

соответствие уровню решаемых задач, т.е. вышестоящий орган управления должен решать только те задачи, которые не могут быть решены в низшем звене или решаются им с недостаточной эффективностью;

учет наличия полной, актуальной и достоверной информации на АКП для решения соответствующих задач взаимодействия (каждый из взаимодействующих органов управления должен решать общие задачи в соответствии с потребным и располагаемым временем);

возможность перераспределения задач управления между взаимодействующими АКП в ходе боевых действий.

Создание АСУ войсковой ПВО предполагает необходимость:

автоматизации процессов управления боевыми действиями, обеспечивающей в масштабе времени, близком к реальному, оценку обстановки, разработку и доведение решений на применение огневых средств в условиях высокой динамики боевых действий;

повышения уровня взаимодействия с формированиями других родов войск при ведении совместных боевых действий;

усиления роли информационного обеспечения органов управления войск (сил) и систем управления огневыми средствами;

учета возможностей применения высокоточного оружия противником;

интеграции систем (комплексов, средств) разведки, целеуказания, опознавания, наведения, временного, навигационного, топогеодезического, метеорологического и других видов информационного обеспечения ударных систем и автоматизации в автоматизированные боевые системы [10].

В основу создания АСУ войсковой ПВО закладываются следующие требования:

сбалансированное и комплексное развитие системы;

иерархичность построения и соответствие организационно-штатным структурам формирований Вооруженных Сил;

рациональное сочетание автоматического, автоматизированного и неавтоматизированного (традиционного) управления;

открытость АСУ для наращивания оперативно-тактических возможностей и технических характеристик системы;

обеспечение возможности использования решений (средств), принятых в АСУ, для создания других систем, в том числе и гражданского назначения;

эргономичность средств АСУ, простота и удобство боевого применения и эксплуатации;

недопущение зависимости технологии АСУ от иностранных государств;

сбалансированный подход к созданию АСУ с учетом возможностей научно-производственного потенциала и экономики страны.

Исходя из требований, предъявляемых к АСУ войсковой ПВО, она должна представлять собой иерархически построенную многоуровневую систему со смешанными принципами управления, состоящую из подсистем, объединенных по функциональному признаку.

В основу построения иерархической структуры управления войсковой ПВО положено представление о роли организации как средства обеспечения рационального разделения работы по управлению объектом или процессом между подразделениями АСУ и установления необходимого взаимодействия между ними в процессе ее функционирования. Это распределение осуществляется с учетом объема и сложности работы по управлению, оцениваемых с помощью специально введенных характеристик, а также с учетом общих и специфичных требований к организационной структуре [11].

АСУ войсковой ПВО должна обеспечить слаженность и такой порядок действий элементов (подсистем), при котором набор состояний отдельных элементов (подсистем) может быть охарактеризован как единое состояние (действие) системы в целом, определяемое организованностью системы (R(G)).

Организованность АСУ обладает свойством иерархической разложимости, позволяющим представить организованность системы в целом через организованности подсистем, возникающих в результате последовательной декомпозиции исходной системы:

где r - число уровней управления; иk - число подсистем k-го уровня; - организованность АСУ, в которой в качестве элементов рассматриваются подсистемы уровня. Различным способам разложения R(G) на составляющие соответствуют различные иерархические структуры управления.

Таким образом, поиск наилучшей, по некоторому критерию, структуры сводится к решению оптимизационной задачи - построению наилучшего по соответствующему критерию разложения R(G), удовлетворяющего вводимым ограничениям на допустимые решения.

При этом величина организованности, приходящаяся на подсистему, тем меньше, чем выше уровень управления при выполнении всех требований к допустимым нагрузкам на подсистемы. При данном подходе построение иерархической структуры сводится к последовательному решению двухуровневых задач, а именно к задачам управления войсками и оружием. С содержательной точки зрения это означает стремление к максимальной разгрузке управляющих органов верхних уровней (управления войсками) от рутинной, формализованной деятельности (управление оружием) и ориентацию их на решение нестандартных задач. В конечном счете такой принцип ведет к уменьшению общего числа органов управления и к снижению числа уровней управления (объединение нескольких уровней).

Число уровней управления и подсистем АСУ войсковой ПВО должно определяться уровнями управления оперативного командования и возлагаемыми на них задачами [12]. Исходя из этого, данная АСУ должна иметь следующие уровни управления и подсистемы:

оперативный уровень управления, реализуемый в подсистеме автоматизированных командных пунктов (АКП) ПВО оперативных командований;

тактический уровень управления со своими звеньями управления, реализуемый в подсистемах АКП зенитных ракетных бригад, зенитных ракетных дивизионов, автоматизированных универсальных батарейных командирских пунктов (АУБКП) зенитных ракетных батарей.

При этом каждая подсистема предназначена для решения определенного круга свойственных ей задач.

Рис. 1. Взаимосвязь АКП (АУБКП) АСУ войсковой ПВО

Структура, представленная на рисунке 1, характеризует совокупность и взаимосвязь АКП (АУБКП) соединений, воинских частей и подразделений войсковой ПВО оперативного командования.

Исходя изданной структуры, АСУ войсковой ПВО представляет собой четырехуровневую систему КСА с М объектами управления. При этом подсистемы третьего (АКП зрдн, озрадн) S31,...,S3K, второго (АКП зрбр, ПВО омбр) S21 uS22 и первого (АКП ПВО OK) S1 уровней являются подсистемами высших уровней для подсистем четвертого (АУБКП зрбатр) S41,...,S4L, третьего S3],...,S3K и второго S2], S22 уровней управления соответственно. Основная задача подсистем высших уровней - влиять на низшие таким образом, чтобы достигалась наибольшая эффективность системы в целом, что определяет подход к построению АСУ с учетом реализации принципа координации [13, 14].

Для описания данного подхода введем следующие обозначения: - ошибки рассогласования; - связи подпроцесса Р с процессом Р, - управляющие воздействия на подпроцесс - координирующее воздействие на подсистему - обратная связь подсистем Si с подпроцессом Рi.

В процессе работы сложной системы, которой является АСУ войсковой ПВО, могут возникать конфликты между подсистемами низших уровней, так как подсистемы низших уровней действуют в направлении достижения собственных локальных целей, что приводит к срыву достижения цели, возложенной на систему в целом. Поэтому задачей координаторов (подсистем высших уровней) является уменьшение последствий данных конфликтов.

Рассмотрим принципы координации АСУ войсковой ПВО как четырехуровневой системы с М объектами управления. Регуляторы четвертого уровня управляют объектами подавая им управляющие воздействия w41,...,w4M, и являются информаторами для регуляторов S3I,...,S3K. Регуляторы подсистемы третьего уровня {S31,...,S3K) управляют объектами Р31...,РЗК и S41,...,S4L и одновременно являются координаторами для формирования управляющего воздействия w4l,...,w4M для объектов Р41,...,Р4М, подавая на S4/,...,S4L координирующие воздействия , а также информаторами (за счет обратной связи) подсистем второго уровня (S2l и S22) в интересах формирования координирующего воздействия . При этом вмешательство координаторов S31,...,S3K проявляется в том, что от воздействий непосредственно зависят управляющие воздействия w41...,w4M. Обозначим это как , где . По аналогии с регуляторами работают регуляторы подсистемы второго уровня (S2I и S22) относительно регуляторов первого и третьего уровней.Подсистема первого уровня (S1) одновременно является координатором для регуляторов S2! и S22, подавая на них координирующие воздействия , и регулятором для собственного объекта управления Р11. При этом вмешательство координатора Sl проявляется в том, что от воздействий непосредственно зависят управляющие воздействия w21,...,w2K. Обозначим это как . При этом АСУ войсковой ПВО будет координируемой, если найдены значения удовлетворяют общей цели АСУ. Для удобства значения управляющих воздействий, удовлетворяющих условию, обозначим как . В процессе координации существенное значение имеют показатели , характеризующие горизонтальные связи между объектами управления каждой подсистемы, которые передают координаторам соответствующих уровней текущие значения , для их сопоставления со значениями , характеризующими вертикальные связи системы, удовлетворяющие условиям координируемости системы. В результате получаем ошибки рассогласования

которые необходимо минимизировать, стремясь свести их к нулю , при построении алгоритмов функционирования координаторов подсистем управления АСУ войсковой ПВО.

В процессе боевой работы каждая из подсистем управления системы является автономной относительно подсистем этого же уровня, что требует распределения управляющих воздействий верхнего уровня между данными автономными подсистемами в интересах координации их действий для достижения основной цели, т. е. в общем виде управление удовлетворяет основной цели АСУ войсковой ПВО, когда - взаимодействия точно предсказуемы.

При управлении боевыми действиями данные взаимодействия в АСУ определяются ее алгоритмами, основными из которых являются: распределения усилий; целераспределения; целеуказания (ЦУ).

При этом от качества выданного ЦУ зависит его отработка огневым средством, что представляет собой наиболее существенный этап управления ходом боевых действий, влияющий в максимальной степени не только на оперативность, но и на боевую эффективность этих действий.

В современных АСУ войск ВВС и войск ПВО координаты цели, имеющей свой номер и предназначенной для уничтожения соответствующим огневым средством, в потоке боевой информации поступают на АКП (АПУ), непосредственно управляющий огневым средством, в качестве ЦУ с ошибкой, обусловленной обработкой координатной информации в тракте прохождения радиолокационной информации.

Наличие указанной ошибки, как правило, требует от боевого расчета огневого средства осуществления отработки ЦУ, т. е. допоиска воздушной цели, чтобы можно было ее взять на автосопровождение, тем самым увеличивая цикл управления, определяемый выражением

где - время сбора, обработки и отображения информации о воздушной обстановке; - время целераспределения, то есть время принятия решения вычислительным комплексом АСУ, которое определяется временем обновления информации (циклом кругового обзора РЛС); - время принятия решения командиром; - время передачи команд огневому средству; - время отработки целеуказания (допоиска цели); - время захвата цели на сопровождение; - время подготовки ракеты к старту; tо6 - время, необходимое на обстрел цели; - время оценки результатов стрельбы.

При управлении огневыми средствами (ОС) существующими АСУ («Байкал», «Сенеж-М», «Поляна РБ») tцу=20...40 с в зависимости от типа ОС (С-300 nцу=20 с, С-125 tцу=25 с, С-200 tцу=40 с) [6]. Заданное время цель со скоростью 250 м/с перемещается на 5-10 км, тем самым изменяя зону поражения ОС.

Для устранения данного недостатка предлагается отработку данных ЦУ огневым средством осуществлять в соответствии с точными координатами цели, имеющей тот же самый единый номер, но циркулирующей в единой информационной шине (ЕИШ). Далее точные данные координат цели, подлежащей уничтожению, передаются на угломестный и азимутальный приводы антенны и на систему автоматического сопровождения цели по дальности.

При этом сравнение координат пронумерованной цели, информация о которой непрерывно циркулирует (находится) в ЕИШ, с координатами цели под ее же номером, но обработанными в тракте целераспределения и используемыми в качестве данных ЦУ, позволяет в процессе боевой работы огневого средства использовать более точную информацию о назначенной ему цели, что даст возможность исключить из цикла управления время допоиска цели в процессе отработки ЦУ.

Таким образом, единая информационная шина предлагаемой АСУ предназначена для повышения оперативности и точности отработки ЦУ за счет исключения ошибок, возникающих в тракте обработки боевой информации, используемой для решения задачи целераспределения, что приводит к сокращению цикла управления группировкой ПВО в целом на 20-40 с.

Сходство в характере выполняемых работ и решаемых задач отдельных должностных лиц и органов управления, а также информационный харакгер деятельности органов управления всех уровней позволяет реализовать принцип модульности построения АСУ как при разработке технических средств и специального программного обеспечения (СПО) КСА отдельного органа управления, так и АСУ войсковой ПВО в целом.

Необходимость и возможность модульного построения АСУ также обусловлены тем, что основные алгоритмы обработки информации на различных АКП одинаковы.

Вариант построения типового состава технических средств КСА приведен на рисунке 2.

Рис. 2. Вариант типового состава технических средств КСА

В общем случае отдельные модули должны быть унифицированными и обеспечивать возможность выполнения своих функций в КСА любого уровня иерархии АСУ войсковой ПВО. Основными модулями КСА являются: совокупность АРМ функциональной группы или отдельные АРМ, модуль отображения информации коллективного пользования, технологическое оборудование, сетевое оборудование и аппаратура передачи данных. Для обмена данными и командами между техническими средствами и информационной сетью (КСА) могут использоваться компьютеры со специальными аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями.

В наибольшей степени требованиям, предъявляемым к аппаратуре отдельных модулей по удобству пользования, закрытости информации, отвечают специализированные средства вычислительной техники (ССВТ) отечественного производства. Располагая соответствующим набором специализированных модулей, построенных на ССВТ и способных объединяться в локальные информационные сети (ЛИС), можно будет строить техническую основу КСА любого звена АСУ независимо от количества, состава и организационно-штатной структуры как органа управления, так и управляемой группировки. Разнесение модулей КСА в пространстве при резервировании технологического оборудования и среды передачи данных ЛИС позволит обеспечивать функционирование распределенного пункта управления и повысить как живучесть самого пункта управления, так и АСУ в целом [15].

Специальное программное обеспечение КСА также должно быть модульным, универсальным и настраиваемым под возможность выполнения функций конкретного КГТ. Разделение СПО на модули предполагает максимальную независимость модулей путем усиления внутренних связей в каждом модуле и ослабления связей между модулями (по данным и по управлению). Разработка модульных программ реализуется технологией структурного программирования, которая предполагает функционально-структурную декомпозицию СПО на отдельные части-модули. При программировании должны использоваться либо обычные конструктивные операторы для выполнения в линейном порядке, либо управляющие средства выбора и повторения. Таким образом, СПО должно представлять собой программный комплекс, объединяющий программные модули, представляющие собой математические модели, информационные и расчетные задачи, реализующие алгоритмы боевого управления, разработанные исходя из опыта квалифицированных экспертов в соответствии с требованиями руководящих документов по боевому применению войск (сил).

Таким образом, создание предлагаемой АСУ позволит обеспечить полную автоматизацию процесса управления боевыми действиями войсковой ПВО, реализацию потенциальных боевых возможностей её огневых средств, интеграцию разнородных сил и средств, при их совместном применении с силами и средствами ВВС и войск ПВО.

Изложенные положения и подходы к построению АСУ войсковой ПВО, основанные на учете реализации принципов координации, организованности системы, модульности построения, единой информационной шины, дают возможность построить принципиально новую автоматизированную систему с учетом недостатков существующих КСА и тем самым повысить эффективность проводимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на создание АСУ данного класса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гурулев СП. Взгляды на развитие вооруженной борьбы, способы решения задач военной безопасности государств. Перспективный облик Вооруженных Сил Республики Беларусь // Армия. - 2008. - № 1. - С. 14-21.

2. Основы теории управления войсками (силами) / Под научн. ред. Синявского В.К. - Мн.: НИИ ВСРБ, 2007. - 51 с.

3. Раскин А.В., Пеляк B.C. Сетецентрическая война - война информационной цивилизации//Военная мысль. -2008. -№4.- С. 78-80.

4. Слипченко В.И. Войны шестого поколения. - М.: Вече, 2002.-278 с.

5. Колодяжный В.В., ПосудевскийА.А., Гаврилюк Д.А. Подсистема поддержки принятия решений на применение формирований войсковой ПВО// Наука и военная безопасность. - 2009. - № 1 (21). - С. 14-18.

6. Отчет о НИР «Перегон» (заключит.) / УО «ВА РБ»; рук. СВ. Кругликов. - Минск, 2008. - 195с.

7. Принципы построения зенитных комплексов ближнего действия: Учебное пособие / Под общ. ред. В.А. Мисько. - Мн.: ВА РБ, 2005. - 302 с.

8. Кругликов СВ. Алгоритм оптимизации информационной модели боевой обстановки // Вестник Воен. акад. Респ. Беларусь. - 2008. -№2.- С. 47-54.

9. Кругликов СВ. Подход к реализации интегрального критерия целераспределения в автоматизированной системе управления группировкой ПВО смешанного состава // Сборник научных статей докторантов, адъюнктов, соискателей. - 2008. - № 14. - С. 80-88.

10. ГОСТ24.104-85. Межгосударственный стандарт. Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Автоматизированные системы управления. Общие требования.

11. Кругликов СВ. Синтез структуры управляющей подсистемы перспективной автоматизированной системы управления группировкой ПВО// Вестник научных статей ВА РБ. - 2007. - № 13. - С. 15-27.

12. Кругликов СВ., Мисько А. В. Вариант построения автоматизированной системы управления войсковой ПВО// 4-я Меж-дунар. науч. конф. по военно-техническим проблемам, проблемам обороны и безопасности, использованию технологий двойного применения, Минск, 20- 21 мая 2009 г.: Тез.докл. - Минск: ГУ«БелИСА», 2009. - С. 216-218.

13. Кругликов СВ. Автоматизация процессов организационного управления силами и средствами / Монография. - Минск, ВАРБ, 2007. -229 с.

14. Кругликов СВ. Подходы к построению интегральной автоматизированной системы управления разнородными силами и средствами // Сборник научных трудов. Том V. Международная конференция «Информационные компьютерные технологии и системы (ИКТС-2008)». -Харьков: АНПРЭ, ХНУРЭ, 2008.

15. Глод И. В., Казаков Г.С, Синявский В. К. Пути решения проблемы обеспечения устойчивости управления войсками (силами) //Наука и военная безопасность. - 2009. - № 1 (21). - С. 2-9.

---