Об имитационном моделировании противоборства войсковых группировок

ВОЕННАЯ МЫСЛЬ №09/2003, стр. 33-36

Об имитационном моделировании противоборства войсковых группировок

Подполковник А.Г. ФАНДЕЕВ,

кандидат технических наук

ОПИСАНИЕ процесса противоборства войсковых группировок (систем военного назначения) аналитическими зависимостями является сложной и трудоемкой задачей. Это обусловлено прежде всего значительным влиянием человеческого фактора на поведение этих систем и невозможностью или высокой стоимостью проведения экспериментов. Поэтому исследование подобных слабо формализуемых процессов обычно осуществляется на основе имитационного моделирования. При этом сами исследуемые системы представляются в виде агрегативных систем, сетей Петри или конечных автоматов. Наиболее приемлемым для систем военного назначения является представление их в виде линейных агрегативных систем. Основные достоинства такого представления: наибольшее соответствие концепции объектно-ориентированного программирования; скачкообразное изменение состояний моделируемых элементов; наличие управляющих сигналов, позволяющих изменять алгоритмы обработки входных сигналов; наличие фазовых траекторий агрегатов в соответствующем фазовом пространстве, позволяющих моделировать процесс взаимодействия противоборствующих сторон.

Разработку имитационных моделей противоборства войсковых группировок на основе современных объектно-ориентированных технологий предлагается осуществлять по следующим этапам:

декомпозиция исследуемой системы и ее внешней среды на моделируемые элементы (объектно-ориентированный анализ);

представление моделируемых элементов в виде линейных агрегатов (объектно-ориентированное проектирование);

объектно-ориентированное программирование, включающее создание множества корневых классов объектов, описывающих предметную область, и синтез на основе отношений включения и наследования объектов, представляющих линейные агрегаты.

В процессе объектно-ориентированного анализа определяются: группы факторов, влияние которых учитывается в виде моделируемых элементов исследуемой системы и ее внешней среды; группы факторов, учитываемых в виде исходных данных; взаимосвязи между моделируемыми элементами. При моделировании противоборства войсковых группировок моделируемыми элементами, как правило, являются элементарные объекты этих группировок, а влияние условий ведения противоборства учитывается в виде параметров.

Цель объектно-ориентированного проектирования (программирования) заключается в создании математического описания моделируемых элементов и разработке моделирующего алгоритма, реализующего параллельно протекающие процессы в виде последовательно моделируемых на ЭВМ (реализация принципа квазипараллелизма). В случае представления моделируемых элементов в виде линейных агрегатов необходимо задать так называемое фазовое пространство агрегатов, которое определяется параметрами состояния агрегатов и системным (модельным) временем (t). В качестве таких параметров, как правило, используются координаты x(t) и y(t) элементарных объектов, а также их характер действий s(t).

График (х(t), y(t), s(t), t) является фазовой траекторией агрегата. Для линейных агрегатов фазовая траектория представляет собой кусочно-линейную кривую, описываемую положением ее изломов. Фазовая траектория агрегата однозначно описывается матрицей, каждая строка которой содержит информацию о положении соответствующего излома. Наличие фазовых траекторий позволяет моделировать процессы «разведки и поражения агрегатов», имитировать процесс их функционирования, даже если он не является марковским.

Противоборство сторон моделируется следующим образом (рис). Агрегаты «Средства разведки» анализируют фазовые траектории агрегатов противоборствующей стороны и формируют выходные сигналы о вскрытых объектах. Агрегаты «Органы управления» анализируют эти сигналы, принимают решение на поражение (радиоэлектронное подавление) объектов и формируют выходные сигналы агрегатам «Средства поражения». Последние отражают в фазовых траекториях агрегатов противной стороны результаты поражающего воздействия.

К числу важных вопросов при моделировании функционирования сложных систем относится реализация принципа квазипараллелизма, определяющая способ продвижения модели по оси системного времени. Универсальными способами здесь являются: способ «дельта t», заключающийся в активизации каждого агрегата в каждый момент системного времени; способ «особых состояний», заключающийся в активизации агрегата в момент перехода его в особое состояние (как правило, имеется в виду момент получения входного сигнала).

Для агрегативных систем могут использоваться и другие способы движения по оси системного времени. Так, если агрегаты исследуемой системы обладают свойством «инертности», целесообразно использовать способ «квазиособых состояний». «Инертность» каждого агрегата связана с необходимостью затрат некоторого времени на обработку входных, подготовку и выдачу выходных сигналов. Это позволяет в текущий момент системного времени имитировать поведение моделируемого элемента апостериори, причем каждому агрегату соответствует только один момент наступления «квазиособого состояния». В процессе имитации функционирования агрегата определяется момент наступления следующего «квазиособого состояния». Наличие такого оператора фактически реализует принцип «открытой системы» за счет определения момента наступления «квазиособого состояния» вне управляющей программы (что особенно важно, так как заранее неизвестно, какие элементы будут включены в модель при ее совершенствовании).

Предлагаемый подход был успешно применен при разработке имитационных моделей противоборства артиллерийских группировок. Основное его достоинство заключается в достаточно простом переходе от уровня агрегатов к уровню объектов (отображении множества агрегатов на множестве объектов). Для этого на алгоритмическом объектно-ориентированном языке программирования создаются классы объектов, соответствующие определенным типам агрегатов. Операторы агрегатов реализуются в виде методов классов, а буферы обмена сигналами и другие исходные данные - в виде полей данных.