17 августа, 2013

Имитационное моделирование ВКО – искусство и наука

Важнейшей составной частью методологии обоснования системы ВКО (рис. 1) является иерархическая система моделирования. Она обеспечивает эффективное исследование сложных систем. Измерительно-испытательные комплексы позволяют получать исходные данные, которые невозможно с достаточной степенью достоверности оценить аналитическими методами. В НИЦ ПВО 4-го ЦНИИ МО РФ разработана и функционирует система моделирования для анализа и синтеза группировок ВКО.

Рис. 1

Система моделирования обеспечивает исследования по обоснованию тактико-технико-экономических характеристик вооружения ПВО, состава и построения группировок ВКО, оценки их боевой эффективности.

В основу формирования и развития системы моделирования положены следующие основные принципы.

1. Соответствие структуры системы моделей структуре направлений исследований, проводящихся в интересах обоснования перспектив развития вооружения и научно-технического сопровождения этих разработок.

2. Структурно-функциональное подобие, то есть ориентация моделей на системы (образцы) вооружения и организационные единицы группировок ВКО (ВВС и ПВО).

Важнейшее место в системе моделирования занимают интерактивные имитационные комплексы моделирования, обеспечивающие возможность исследования сценариев форм крупномасштабного применения СВКН и группировок ВКО в виде игрового имитационного машинного эксперимента.

Создание такого рода комплексов моделей осуществляется научными коллективами в течение длительного времени. Такие комплексы должны обеспечивать решение широкого круга задач, связанных с получением количественных оценок эффективности группировок ВКО оперативно-стратегического уровня. В крупном плане к ним можно отнести следующие задачи:

• обоснование направлений развития системы вооружения ВКО;
• обоснование планов строительства системы ВКО;
• проведение расчетов в интересах мероприятий оперативной подготовки: военных игр, командно-штабных и войсковых учений.

Во 2-м ЦНИИ МО с начала 1980-х гг. были начаты испытания созданной в рамках НИР «Замысел» имитационной системы моделирования форм применения СВКН-ПВО – комплекса математических моделей (КММ) «Замысел-2».

КММ «Замысел-2» утвержден начальником Генерального штаба ВС РФ в качестве основного методического аппарата исследований оперативно-стратегических проблем ПВО.

В течение этого периода КММ «Замысел-2» использовался при подготовке и проведении военных игр и крупномасштабных учений в ПВО. С его помощью исследовались возможности по отражению воздушных наступательных операций военных блоков на различных ТВД силами Единой системы ПВО страны и ВС. Прогнозировались последствия локальных конфликтов, оценивались структуры управления и взаимодействие объединенных сил ПВО видов ВС и т. п.

После слияния Войск ПВО и ВВС средствами КММ «Замысел-2» исследовались многие проблемы, заданные директивами Генерального и Главных штабов видов ВС РФ, планами совместных работ с НИУ МО РФ.

В конце 1990-х гг. во 2-м ЦНИИ МО РФ началась разработка КММ «Селигер», который является дальнейшим развитием КММ «Замысел-2», на основе использования новых информационных технологий. В настоящее время разработана и проходит опытную эксплуатацию базовая версия этого комплекса (рис. 2).

Комплекс обеспечивает возможность имитации двустороннего конфликта, в котором учитываются системы объектов сторон, их группировки ПВО и ударных средств.

Система ввода исходных данных комплекса обеспечивает задание в интерактивном режиме информации для моделирования. Информация, используемая в КММ, по содержанию представляет собой совокупность количественных данных, характеризующих исходную обстановку во всех ее аспектах (оперативных, тактических, технических, временных и т. д.), которые учитываются при моделировании.

Вся входная информация по способу ее использования условно делится на постоянную и переменную. Постоянная информация включает данные по ТТХ средств и ЛТХ СВН, электронные карты местности и, как правило, готовится заблаговременно. В КММ применяются сертифицированные электронные карты местности и матрицы высот.

К переменной информации относятся данные, характеризующие состав и построение удара СВН, применяемые ими меры по преодолению системы ПВО, а также состав и построение группировки ВКО, состояние ее боевой готовности и обеспеченности боеприпасами.

Задание переменной информации осуществляется оператором с использованием графических средств на фоне цифровой карты района боевых действий.

Модель формирования плана удара СВН позволяет в интерактивном режиме задавать план удара по обороняемым объектам с учетом противодействия группировки ВКО (рис. 3).

Ядром КММ является модель боевых действий группировки ПВО по отражению удара СВН. Модель является имитационной, и в ней воспроизводится динамика изменения пространственно-временной картины развития боевых действий. При этом в ходе боя учитываются динамика прямых и обратных связей огневых, информационных средств и объектов управления противоборствующих сторон, изменяемая помеховая обстановка с фиксацией событийной информации в процессе моделирования.

Модель боевых действий создана на принципах открытой архитектуры. Это обеспечивает возможность изменения типажа, состава средств и способов взаимодействия между ними, позволяет использовать частные модели и блоки моделей различной степени детализации, а также обеспечивает возможность ее наращивания и совершенствования.

В составе удара СВН могут моделироваться аэродинамические летательные аппараты различных классов, а также баллистические нестратегические ракетные средства нападения. В составе группировки ВКО имитируются подсистемы разведки и предупреждения о воздушно-космическом нападении, поражения и подавления сил и средств воздушно-космического нападения, управления.

Проблема адекватности модели решается на основе ее структурно-функционального подобия реальной системе и калибровки частных моделей ее элементов и подсистем на детальных моделях более низкого иерархического уровня.

В объектной структуре комплекса присутствуют объекты с разной степенью обобщения описания. Есть типовые объекты, обеспечивающие имитацию множества реальных средств разных типов путем задания соответствующих исходных данных, но есть и объекты, алгоритм работы которых воспроизводит специфику работы специализированных средств ПВО.

Важнейшей характеристикой модели является степень детализации описания процессов в ней. Выбор целесообразной степени детализации в рассматриваемой модели имеет свою специфику. Это в первую очередь касается перспективных – разрабатываемых или предлагаемых к разработке образцов ВВТ ВКО.

На ранних этапах разработки, когда еще окончательно не определены облик образца и его ТТХ, алгоритмическое описание этого образца в модели выполняется на упрощенном логико-событийном уровне. По мере продвижения разработки и уточнения ТТХ описание образца в модели детализируется и усложняется.

В процессе имитации формируется протокол работы модели, содержащий информацию обо всех событиях, происходящих в системе. Данные протокола обеспечивают проведение ретроспективного анализа результатов моделирования с выявлением причинно-следственных связей и закономерностей динамики моделируемого процесса.

Комплекс обеспечивает возможность расчета системы показателей, характеризующих эффективность группировки ВКО по отражению удара СВН. Основными из них являются:

• математическое ожидание числа уничтоженных целей каждого типа из состава удара средствами ВКО различных типов;
• ожидаемые потери обороняемых объектов и средств группировки ВКО.

Комплекс позволяет также рассчитывать частные показатели, характеризующие качество работы подсистем группировки ВКО и отдельные наиболее существенные стороны моделируемых процессов.

Система отображения комплекса обеспечивает воспроизведение на экране монитора с заданной скоростью пространственной картины развития боевых действий за группировку и удар в целом и по родам войск до подразделения включительно. Результаты моделирования представляются в табличной и графической формах (рис. 4–5).

КММ «Селигер» используется в НИЦ ПВО 4-го ЦНИИ МО РФ для решения широкого круга задач при выполнении НИОКР, директивных заданий командования, проведении командно-штабных и исследовательских учений. Наиболее полно возможности комплекса реализуются при решении следующих задач:

• моделирование боевых действий при подготовке к учениям войск с целью оценки помеховой обстановки и анализа ее влияния на РЭС (ПВО);
• оценка боевых возможностей перспективной ЗРС СД для подготовки предложений в программу методики ее испытаний;
• оценка эффективности применения АК РЛДН с выбранным вариантом бортового РТК в группировках ВКО (ВВС и ПВО), ВМФ и СВ;
• оценка результатов нанесения ударов противником по объектам системы управления и связи;
• моделирование боевых действий противоборствующих сторон на различных СН в рамках подготовки к проведению КШТ;
• исследования по разработке (уточнению) норм ожидаемых безвозвратных потерь ВВТ;
• оценка эффективности боевых действий региональных группировок ПВО в Западном, Юго-Западном, Дальневосточном регионах РФ.>

Следует отметить, что эволюционный характер процесса конструирования имитационной модели неизбежен и желателен и он не сводится к построению одного-единственного базового варианта модели. По мере того как достигаются цели и решаются поставленные задачи, ставятся новые задачи либо возникает необходимость достижения большего соответствия между моделью и реальной системой, что приводит к доработке модели.

В настоящее время продолжаются работы по совершенствованию КММ «Селигер»:

• наращивание базовой версии КММ блоками модулей имитации системы разведки и предупреждения о воздушном нападении (СРПВН) и командных пунктов высших звеньев управления (КП ВЗУ);
• дальнейшее развитие в составе КММ компоненты РКО и отладка ее взаимодействия с базовой версией КММ (компонентой ПВО).

Блок моделей СРПВН включает следующие модели.

Модель развития обстановки имитирует проведение мероприятий по подготовке и началу воздушного нападения (ВНп) путем выдачи соответствующих сообщений в хронологическом порядке в модели радиоразведки и РЛС ЗГО.

Модель функционирования радиоразведки имитирует вскрытие мероприятий по подготовке к ВНп и полетов СВН противника. Время вскрытия мероприятия (полета) определяется по результатам обработки сообщений, поступающих из модели имитации развития обстановки, и передается в модель имитации оценки обстановки и выдачи решения.

Модель РЛС ЗГО функционирует как при проведении противником мероприятий по подготовке к ВНп, так и во время боевых действий. Работа приемопередающей части РЛС имитируется заданием вероятностных характеристик обнаружения, сопровождения и классификации по классам (ВТА, ИА и т. п.) целей. Влияние полетов гражданской авиации (ГА) учитывается заданием вероятности классификации целей по типу – СВН/ГА. При подготовке к ВНп по специальной методике оцениваются параметры полетов и вскрываются разведпризнаки. В период боевых действий разыгрывается возможность принятия решения о действиях СВН и формируется выходная информация о построении, составе сил и направлении полета СВН, траекторная информация.

Решение о вскрытии мероприятия (полета) принимается по данным одного или двух источников. При принятии решения о вскрытии удара корректируется оцениваемая группировка СВН.

Информация от СРПВН используется для принятия решений на КП ВЗУ.

Так как не все вопросы, решаемые на этих КП, поддаются формализации, в состав блока включены модели лица, принимающего решения (ЛПР).

Модель ранжирования объектов работает заблаговременно и между ударами СВКН. Она обеспечивает определение количественных значений вклада каждого объекта ВС, экономики и инфраструктуры в регионе конфликта в обеспечение обороноспособности страны.

Основное назначение моделей, работающих на этапе непосредственной подготовки, – обеспечить усиление группировки мирного времени в регионе конфликта средствами ПВО и (или) ударной авиации. Эти модели работают в следующей последовательности.

Модель для определения соотношения сил обеспечивает расчет показателей: степени превосходства одной из сторон над другой и потребности в средствах ПВО и (или) ударной авиации для реализации заданного ЛПР соотношения.

На основе полученных показателей ЛПР определяет состав сил ВКО (ПВО, ИА и ЗРВ), привлекаемых для усиления исходной группировки с учетом располагаемого времени, и осуществляется распределение ИА по аэродромам базирования и средств ЗРВ по объектам. Далее вскрывается воздушное направление (ВН) главного удара СВН, на основе чего ЛПР принимает решение о назначении части ИА со второстепенных ВН в резерв Главного командования (ГК) для усиления К ВВС и ПВО (Оперативно-стратегического Командования – ОСК ВКО) на направлении главного удара (НГУ). Далее работает модель выработки предложений на использование резерва ИА на НГУ путем маневра ИА между соседними К ВВС и ПВО (ОСК ВКО).

В процессе боевых действий на ЦКП согласовываются усилия войск на стыках К ВВС и ПВО, а на КП К ВВС и ПВО аналогичная модель согласовывает усилия на стыках бригад ВКО.

На КП К ВВС и ПВО (ОСК ВКО) при ведении боевых действий работают еще три модели: модель прогнозирования распределения СВН по ВН и рубежам боевых действий (РБД) рассчитывает прогнозные значения числа СВН, действующих на РБД ВН, и эффективность боевых действий на РБД; модель вскрытия НГУ СВН выбирает в качестве такового – ВН с максимальным значением его важности; модель сосредоточения усилий на НГУ определяет рациональный вариант маневра огнем ЗРК СД-ДД, перенацеливания ИА между ВН и использования резерва ГК.

Вторым основным направлением развития КММ «Селигер» является его наращивание компонентой РКО.

Разработка зарубежными государствами перспективных СВКН (ГЗКР, ПГЧ и др.), а также распространение ракетных технологий в государствах третьего мира потребовали объединения усилий систем ПВО и РКО и исследования их в едином процессе борьбы с СВКН, что вызывает необходимость создания соответствующей единой информационно-моделирующей базы.

Основными предпосылками интеграции ПВО и РКО являются:

• общность задач борьбы с перспективными СВКН в воздушно-космическом пространстве, которые должны выполняться в едином контуре управления силами и средствами ПВО и РКО (ВКО РФ);
• взаимное перекрытие зон действия перспективных средств ПВО и РКО, а также взаимное дополнение друг друга в рамках единого информационного и огневого поля ВКО РФ.

Базовая версия компоненты РКО включает следующие блоки моделей.

В блоке задания сценариев ударов СВКН работу компоненты РКО обеспечивают модели:

• задания сценариев ударов МБР;
• задания сценариев ударов с применением нестратегических БР (НБР);
• оптимизации распределения ракет по объектам удара.

В блоке моделей имитации целевой и помеховой обстановки работу компоненты РКО обеспечивают:

• модель имитации баллистических ракетных средств нападения;
• модель имитации средств космического базирования.

Блок моделей СПРН включает модели:

• КП (ЗКП) РКО и СПРН;
• космической системы обнаружения стартов;
• надгоризонтных радиолокационных станций различных типов.

Блок моделей СККП и ПКО имеет в своем составе:

• модель командного пункта СККП и ПКО;
• модели источников информации о КО и космической обстановке.

Блок моделей стратегической ПРО включает модели: командно-вычислительного пункта системы, МРЛС, стартовых позиций и противоракет.

Информация, хранящаяся в БД в части РКО, включает: ЛТХ МБР, НРСН, КА, каталог космических объектов, ТТХ средств РКО.

Ведущая роль в разработке моделей РКО принадлежит головной организации промышленности в этой области ОАО «МАК «Вымпел». За последнее время НИЦ ПВО 4-го ЦНИИ МО РФ и МАК «Вымпел» была проделана значительная работа по комплексированию моделей ПВО и РКО в единый программный продукт. В качестве компоненты ПВО в его состав был включен КММ «Селигер», а в состав компоненты, разработанной МАК «Вымпел», вошли модели специализированных информационных и огневых средств для борьбы с нестратегическими ракетными средствами нападения. Этот моделирующий комплекс успешно прошел испытания и принят на вооружение ВС РФ.

В заключение необходимо отметить следующее. В обосновании системы вооружения ВКО особую значимость имеют разработанные на лабораторно-экспериментальной базе НИЦ ПВО 4-го ЦНИИ МО РФ полунатурные модели прогнозирования уязвимости, эффективной площади рассеивания, оптической заметности существующих и перспективных летательных аппаратов.

При проведении исследований по проблемам ПВО (ВКО) в НИЦ ПВО 4-го ЦНИИ Минобороны России активно используется уникальная экспериментально-лабораторная база в составе 11 измерительно-испытательных комплексов и лабораторий.

Результаты, полученные на средствах лабораторно-экспериментальной базы, используются, в частности, в качестве исходных данных в КММ «Селигер».

В 2012 г. с использованием КММ «Селигер» были успешно проведены эксперименты по оценке возможностей противовоздушного прикрытия олимпийских объектов в г. Сочи. В 2013 г. применение КММ «Селигер» как основного инструмента для оценки эффективности боевых действий группировок ВКО в составе программно-алгоритмического комплекса создающегося Национального центра управления обороной государства получило одобрение министра обороны РФ.