Оборонка. НА ЭКРАНЕ - ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ, или О "модельерах", но не из дома моделей

Актуальные публикации по вопросам военного дела. Воспоминания очевидцев военных конфликтов. История войн. Современное оружие.

NEW ВОЕННОЕ ДЕЛО

Все свежие публикации

Меню для авторов

ВОЕННОЕ ДЕЛО: экспорт материалов
Скачать бесплатно! Научная работа на тему Оборонка. НА ЭКРАНЕ - ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ, или О "модельерах", но не из дома моделей. Аудитория: ученые, педагоги, деятели науки, работники образования, студенты (18-50). Minsk, Belarus. Research paper. Agreement.

Полезные ссылки

BIBLIOTEKA.BY Беларусь глазами птиц HIT.BY! Звёздная жизнь KAHANNE.COM Мы в Инстаграме
Система Orphus

Автор(ы):
Публикатор:

Опубликовано в библиотеке: 2016-08-19

На фото: Оборонка. НА ЭКРАНЕ - ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ, или О "модельерах", но не из дома моделей, автор: admin

На фото: Оборонка. НА ЭКРАНЕ - ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ, или О "модельерах", но не из дома моделей. Загружено: admin / Library.by


Полумрак учебного командного пункта зенитного ракетного полка не смог скрыть напряженного ритма работы боевого расчета. На планшетах то и дело появлялись новые черточки, означающие радиолокационные отметки от воздушных целей. "Противник" приближался к охраняемому объекту с разных направлений и высот, используя средства маскировки и радиоэлектронного противодействия. Создавалось впечатление бесконечного числа целей и безпомощности наземных специалистов. Однако по мере приближения отметок к определенному рубежу, все чаще раздавалась команда "Пуск", а чуть позже доклад: "Цель уничтожена". Точек на экране становилось меньше, но это только в ближней зоне, а в дальней же - сплошной поток. Подобную ситуацию называют "звездным налетом", между прочим, впечатляет и очень похоже.

Вдруг по команде командира полка, словно по мановению волшебной палочки, с экранов радаров исчезло абсолютное большинство целей. Остались лишь "штатные", те, что знакомы расчету КП как мирные, следующие по заранее согласованным маршрутам. Руководитель тренировки поблагодарил специалистов за их мастерство и отдал необходимые распоряжения по переводу расчета на обычный режим работы.

Цели, что стремились прорваться к охраняемому объекту, использующие все средства для этого, были... виртуальными. А вот работа расчета КП - реальной. Иначе и быть не может: никто из них не делил цели на истинные и ложные. А "придумывает" виртуального противника и умело "вписывает" его в реалии мирного несения боевого дежурства специальная установка с загадочным именем КИМУ.

О создании и применении уникальной программы имитационных моделей рассказывают авторы статьи, принимавшие непосредственное участие в разработке и модернизации комплексной испытательной моделирующей установки.

Необходимость использования моделирующих средств возникла еще в 1950-е годы при проведении испытаний первых образцов ЗРК. Это объяснялось двумя причинами. Во-первых, ограничениями летно-технических характеристик самолетов, привлекаемых в качестве целей (по скорости, высоте полета, возможностям маневра и т.д.), что не позволяло оценить ЗРК в заданном диапазоне условий. Во-вторых, сравнительно высокой стоимостью авиационного обеспечения. Кроме того, трудность реализации предельных потоков информации и критических ситуаций, практическая невозможность и экономическая нецелесообразность подключения необходимого количества реальных подчиненных и взаимодействующих систем требовали разработки принципиально новых средств для обеспечения полигонных испытаний перспективных образцов вооружения и военной техники (ВВТ). Таким образом, требовалось создать виртуальную реальность, аналога существующих сложных систем как инструмента полигонных испытаний.

На первом этапе получило развитие аналоговое моделирование. С началом испытаний АСУ ПВО к указанным ограничениям добавились трудности по составу и дислокации испытываемых и привлекаемых средств, а также по информационной загрузке КП АСУ.

На втором этапе стала приоритетной работа по созданию моделирующих установок (стендов) на цифровых вычислительных машинах. В 1971 г. на испытательном полигоне Капустин Яр, что в Астраханской области, были сформированы две научные бригады. Их задача - определить облик моделирующей установки, необходимые силы и объем средств. В назначенный срок работу выполнили.

В мае 1974 года принято Постановление правительства СССР "О создании на испытательном полигоне г.Капустин Яр центра моделирования по созданию комплексной испытательной моделирующей установки (КИМУ)". За основу взяты мощная в то время ЭВМ БЭСМ-6 и аппаратуры сопряжения АС-6, включая автоматизированные рабочие места (АРМ) испытателей (операторов моделей), серийных средств связи и передачи данных, а также система документирования.

КИМУ - совокупность программ имитационных моделей воздушной обстановки и элементов группировки комплексов средств автоматизации войск ПВО. Функционирует она в реальном масштабе времени и сопряжена с испытываемым образцом ВВТ, а также с реальными образцами ВВТ из состава экспериментально-испытательной базы полигона.

"Модельеры" - так в шутку называют тех, кто служит в управлении. В этом году коллектив готовится отметить свое 25-летие. Первым руководителем научно-исследовательского испытательного центра моделирования, созданного на базе двух вышеназванных бригад, стал Киселев Александр Васильевич, а его заместителем - Шац Илья Владимирович. Имена этих людей с уважением произносят те, кому довелось работать с ними. Благодаря стараниям, неустанному творческому, новаторскому поиску и энтузиазму руководителей и их подчиненных моделирование стало составной частью всех видов испытаний АСУ.

В состав управления влилась большая группа молодых офицеров с высшим математическим образованием - сейчас уже кандидаты технических наук полковник Б.Чистяков, полковник И.Карповский, полковник запаса А.Козлов и другие. Они сумели быстро освоить основы имитационного моделирования, особенности специфического общего программного обеспечения ЭВМ БЭСМ-6, решая в процессе разработки сложные алгоритмические и программные задачи. Эти специалисты стали научным ядром данного направления на полигоне. Дружный творческий коллектив научного управления создал уникальную библиотеку имитационных моделей, включающую образцы практически всех состоящих на вооружении ПВО средств и систем.

В последнее время большие надежды возлагаются на 3D-принтеры. Эти устройства в кратчайший период времени помогают воссоздать картину боя, местность, расположение сил и средств противника, смоделировать наступление или же оборону. Применение этих устройств возможно даже при непосредственном боевом столкновении: заложив компьютерную модель, можно получить наглядную 3D-модель через несколько часов. Важно понимать, что военные стран Запада уже давно рапортовали об эффективности использования 3D-принтеров для военного моделирования. Важно не отставать в данном вопросе, сотрудничать с дружественными компаниями и армиями. Так, подобное моделирование осваивается белорусскими военными. В этой дружественной нам стране есть и частные компании, для которых любое 3D-моделирование (медицинское, ювелирное и любое другое) - основной вид деятельности (см., например, itmforms и прочие).

Поэтому моделирование событий должно быть совокупным. Именно так достигается эффет присутствия и удаляется волнение при реальных боевых действиях. На первых этапах апробации КИМУ в процессе испытаний средств ВВТ надо было преодолеть психологическое сопротивление разработчиков АСУ, да и многих испытателей тоже. Потому А.Киселев и руководство полигона установили рабочие контакты с Московским научно-исследовательским институтом приборной автоматики (МНИИПА), которые вскоре переросли в тесное научное и техническое взаимодействие. В 1977 г. на полигоне Капустин Яр открыли специальную лабораторию МНИИПА по совместной разработке моделей для КИМУ. Первым главным конструктором, который решился привлечь установку для испытаний своих систем "Основа" и "Байкал" был кандидат технических наук, лауреат Государственной премии СССР Николай Васильевич Мохин.

С 1975 г. основным инструментом проведения испытаний АСУ на полигоне стала КИМУ. В сегодняшнем понимании она создает виртуальную информационную среду (ВИС) для испытываемой АСУ и штатных расчетов командных пунктов. Причем ВИС - полный или частичный аналог реальной информационной среды, в которой предстоит работать АСУ.

Виртуальная информационная среда создается совокупностью программ имитационных моделей средств воздушно- космического нападения, элементов группировки войск ПВО, работающих в реальном масштабе времени и сопряженных с командным пунктом АСУ и используемыми образцами ВВТ из состава экспериментально- испытательной базы полигона. Обмен информацией между моделями КИМУ и реальными элементами группировки ПВО ведется по штатным каналам связи с темпами и в объемах, определяемых их протоколами функционального взаимодействия.

Очень ответственна и трудоемка динамическая отладка сложных управляющих программ. Этот этап является завершающим при создании АСУ. Здесь выявляются наиболее сложные или скрытые системные ошибки в программах. Время становится самостоятельным параметром, который тактирует их работу. Для выявления ошибок и некорректностей алгоритмов задействован аппарат контроля, обеспечивающий многократное повторение условий эксперимента. Данную задачу выполняют специалисты МНИИПА, используя комплексный имитационно- моделирующий стенд (КИМС) на той же технической вычислительной базе, что и КИМУ, т.е. на БЭСМ-6 и аппаратуре сопряжения АС-6. Большой вклад в создание моделей внес кандидат технических наук В.Поюровский.

Поскольку работа в реальном масштабе времени для больших потоков имитируемой информации требует значительных ресурсов ЭВМ, конструкторы постарались перенести часть задач из реального в условное время. Происходит это с помощью магнитофильмов - детерминированных последовательностей специальной тестовой информации, записываемой на магнитные ленты или диски для многократного использования при экспериментах. Ввод информации в испытываемую АСУ может осуществляться как по штатным каналам передачи данных, так и непосредственно со считывающих устройств управляющей ЭВМ.

Новое техническое качество и высокие характеристики разработанного в МНИИПА КИМС, кстати защищенного изобретением, по сравнению с существующими подобными средствами обеспечиваются сочетанием двух моделирующих комплексов, один из которых (магнитофильмовый) работает в условном, а другой - в реальном времени. Причем создание внешней обстановки, подготовка исходных данных, обработка результатов и т.д. происходит в условном времени, а считывание информации - в реальном. Это существенно снижает потребность в вычислительных ресурсах КИМС. Кроме того, применение упрощенных одноуровневых моделей систем оказалось весьма эффективным, поскольку выполнение заданных требований функционального подобия обеспечивается благодаря использованию их обобщающих характеристик.

Тесное научное взаимодействие между МНИИПА и полигоном позволяет оперативно проводить модернизацию технических средств КИМУ. К примеру, существенно расширили оперативную память ЭВМ БЭСМ-6 путем замены магнитных барабанов на магнитные диски. Также совместно разработали и внедрили мультиплексор передачи данных для организации локальной вычислительной сети ЭВМ, обеспечивший подключение к БЭСМ-6 различных типов устройств, включая и ПЭВМ.

Внедрение КИМУ на полигоне позволило значительно сократить сроки и затраты на проведение полигонных испытаний, достичь полноты оценок характеристик испытываемых образцов ВВТ, проводить дополнительные исследования средств ВВТ и подготовку расчетов командных пунктов.

Для испытываемых информационных систем по большинству задаваемых параметров такое расширение существенно. К примеру, по одной из испытываемых систем оно составило: по количеству целей - на 96%, их высот полета - на 60%, скорости - на 80%, диапазона высоты радиолокационного поля - на 65%, количества подчиненных взаимодействующих и вышестоящих систем - на 96%.

КИМУ активно используется совместно с натурными испытаниями для набора дополнительных данных, существенно повышающих достоверность оценок характеристик исследуемых образцов ВВТ. Скажем, при Государственных испытаниях аппаратуры автоматизации командного пункта зенитной ракетной части "Байкал-1Э" до 90% экспериментов были проведены с использованием КИМУ.

Следует отметить, что стоимостные затраты на проведение испытаний ВВТ с применением КИМУ уменьшаются в сотни раз. Это особенно актуально сегодня, когда военный бюджет очень скромен, а ВПК вообще сидит на голодном финансовом "пайке".

Основу КИМУ составляет общее программное обеспечение (ОПО) и функциональное (ФПО), работающие в среде операционной системы реального времени. К ОПО относятся программные средства технологической поддержки проектирования, разработки, эксплуатации и сопровождения, а также инициализации и диспетчеризации моделирования в реальном времени. ФПО составляют программы имитационных моделей, которых к настоящему времени создано около пятидесяти. Это модели командных пунктов частей и объединений, взаимодействующих КП, различных средств ЗРВ, типов воздушных судов, средств РТВ и многое другое.

Благодаря ФПО можно смоделировать полет одиночной либо групповой цели, полета истребителей с учетом варианта бортового вооружения, расхода топлива, а также действий летчика во время перехвата воздушного противника. Кажется невероятным, но именно ФПО позволяет смоделировать основные действия средств истребительной авиации, ЗРВ и РТВ, взаимодействующих КП соединений и множество других ситуаций, встречающихся в реальной боевой работе.

За прошедшие годы вычислительные средства ЭВМ БЭСМ-6 и АС-6 морально устарели и выработали свой ресурс. Они требуют больших энергетических, эксплуатационных и финансовых затрат. В научно-исследовательских работах, проведенных коллективом управления полигона Капустин Яр, разработана архитектура моделирующей установки третьего поколения. Основу ее вычислительных средств составила локальная сеть высокопроизводительных персональных ЭВМ. Эта установка малогабаритна, мобильна, универсальна. Она сможет широко использоваться не только в процессе полигонных испытаний, но и для решения таких задач, как, например, отработка вариантов применения АСУ, определение эффективности реальных группировок и их оптимизации, при проведении командно-штабных учений, освоение обслуживающим персоналом новых средств ВВТ и т.д.

В сове время на полигоне был развернут технологический стенд на базе ПЭВМ и ведется перевод существующего и разработка нового программного обеспечения, реализующего концепцию виртуальной реальности для испытываемой системы. Большой вклад в эту работу вносят полковник И.Карповский, подполковники И.Епур, А.Солод, А.Смелков, А.Слюсаренко, А.Жук, Г.Бачурин, майоры Ф.Лях, Б.Забенько, В.Смирнов, капитан Ю.Тваровский и другие.

Интеллектуальный потенциал офицерских кадров управления высок. За прошедшие 25 лет здесь выращена замечательная плеяда военных ученых. Некоторые из них проходят службу в различных НИИ Министерства обороны РФ, военных вузах. В настоящее время ключевые посты в управлении полигона занимают кандидаты технических наук полковники В.Гаевский, М.Кубасов, В.Запрягайло и полковник запаса А.Борисов.

Коллектив управления, встречая свое 25-летие, с оптимизмом смотрит в будущее, наращивая научные, интеллектуальные, профессиональные и практические наработки, успешно решает поставленные задачи.


 

Полковник Анатолий ЦЫБУЛИН, начальник управления полигона, кандидат технических наук; полковник в отставке Павел ГАГАНОВ, ученый секретарь МННИПА, кандидат технических наук


Комментируем публикацию: Оборонка. НА ЭКРАНЕ - ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ, или О "модельерах", но не из дома моделей


© Анатолий ЦЫБУЛИН, Павел ГАГАНОВ • Публикатор (): БЦБ LIBRARY.BY

Искать похожие?

LIBRARY.BY+ЛибмонстрЯндексGoogle

Скачать мультимедию?

подняться наверх ↑

Новые поступления

Выбор редактора LIBRARY.BY:

Популярные материалы:

подняться наверх ↑

ДАЛЕЕ выбор читателей

Загрузка...
подняться наверх ↑

ОБРАТНО В РУБРИКУ

ВОЕННОЕ ДЕЛО НА LIBRARY.BY


Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY на Ютубе, в VK, в FB, Одноклассниках и Инстаграме чтобы быстро узнавать о лучших публикациях и важнейших событиях дня.