К. В. ЮХИН
Производственная фирма “Логос”, Москва
МОДЕЛЬ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ СУХОПУТНЫХ ВОЙСК
В работе рассматривается модель оперативного управления и взаимодействия виртуальных подразделений сухопутных войск среднего звена.
Предметной областью данной работы является программное обеспечение современных тренажеров бронетанковой техники. Тренажер боевой машины представляет собой сложный программно-аппаратный комплекс, в состав которого входят имитаторы органов управления боевой машины и программное обеспечение, моделирующее поведение ее вооружения, агрегатов и механизмов и синтезирующее изображение местности и боевую обстановку в реальном времени.
С ростом вычислительных мощностей используемых компьютеров стало возможным создание тренажеров, позволяющих производить обучение не только отдельных экипажей боевых машин, но и совместное обучение последних в составе взвода, роты и т. д. Далее речь пойдет о тренажере, позволяющем осуществлять обучение экипажей танков в составе танкового взвода (3 танка).
Одна из задач, возникающих при разработке тренажеров военной техники - моделирование сил противника и союзников. Для обеспечения реалистичности имитируемых боевых действий, компьютерно-управляемые объекты должны уметь производить широкий спектр действий, как индивидуальных, так и коллективных – в составе подразделения: нанесение ударов и ведения различного вида огня, проведение маневров – обхвата, обхода и отхода, ведение обороны и наступления в различных условиях.
Из-за ограниченности аппаратных ресурсов тренажера невозможно использовать в качестве экипажей всех машин ‘живых’ обучаемых и требуется моделировать действия некоторых экипажей без их участия; такие подразделения называются ‘компьютерно-управляемыми силами’.
Задача моделирования действий компьютерно-управляемых сил распадается на две глобальные подзадачи:
· моделирование боевой техники как объекта управления
· имитация управляющей подсистемы объекта (моделирование действий экипажей)
Моделирование боевых машин состоит в вычислении их реакции (перемещение, вращение корпуса) на управляющие воздействия (газ, тормоз) и воздействия окружающей среды (соударение машины с поверхностью). Она зависит от используемой физической модели машины (вертолет движется под действием сил, создаваемых его винтами, а танк – гусеницами) и параметров этой модели (масса, мощность двигателя и т. д.).
Управление подразделениями компьютерно-управляемых сил декомпозируется на два уровня – управление одиночной машиной и управление машиной в составе подразделения. На каждом уровне требуется управлять ее движением и огнем.
Управление движением в составе подразделения состоит в построении траектории для каждой из машин, при этом траектории движения подразделения соответствуют требованиям Боевого Устава ВС РФ. Управление движением одиночной машины строится так, чтобы приблизить его к заданной (опорной) траектории.
Модель боевой машины является объектом, у которого нет аналитического выражения математической модели, и управление его движением по опорной траектории является отдельной нетривиальной задачей, для которой существует множество решений (различных контроллеров). В данном проекте в системах управления использовались пропорционально-дифференциальные контроллеры, как достаточные и наиболее простые из возможных.
Управление огнем одиночной машины состоит в наведении вооружения на цель (отслеживания ее перемещений) и открытии огня; управление огнем подразделения состоит в распределении возможных целей среди машин.
Модели боевых машин декомпозируются на ходовую часть и, у вооруженных машин, боевое отделение.
Модель боевого отделения состоит из подъемного и поворотного механизмов и модели орудия. Модели ходовой части декомпозируются на шасси, силовую установку и трансмиссию, которые, в свою очередь, разделены на модели своих узлов. Гусеничное шасси состоит из моделей корпуса, гусениц и катков. Колесное шасси – моделей корпуса и колес.
Система управления делится на ‘наводчика’, управляющего боевым отделением, и ‘водителя’, управляющего ходовой частью.
Водитель разделен на два подуровня – верхний строит траекторию движения в составе подразделения, нижний обеспечивает следование машиной этой траектории. Этот нижний уровень реализован различным образом для трех моделей ходовой части – в зависимости от ее типа создаются три разных системы управления.
Управление подразделениями реализовано в размере бронетанкового и мотострелкового взвода – это три танка или БМП, моделирование более крупных подразделений (роты) может производиться с использованием то же архитектуры компьютерно-управляемых сил.
Список литературы
1. Mudrak S., Mapar J. HLA, The Creation of a Combat System Design and Analysis Enterprise using Simulation Based Design Technologies – DARPA, 1999.
2. Fransis Hammet. Virtual reality – N. Y., 1993 – 230 с.
3. Polytronic Realistic Engagement and Combat Training. ‑ В сб.: JANE'S SIMULATION AND TRAINING SYSTEMS ‑ Hampshire, England, 2003, #2.
4. Имитационное моделирование процесса загрузки технических средств. /В сб.: Международная научно-техническая конференция "Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров". Сб. материалов. Пенза, 2000. С. 100-102.
