Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор и анализ способов управления военно-техническими системами в нештатных ситуациях 11
1.1 Организация современных систем связи военного назначения 11
1.2 Методы и средства принятия решений в нештатных ситуациях 16
1.2.1 Анализ современных подходов к построению систем поддержки принятия решений 17
1.3 Живучесть объекта управления как критерий принятия решений в нештатных ситуациях 22
1.3.1 Методологический аспект теоретических основ живучести систем 27
1.3.2 Способы обеспечения живучести систем 29
1.4 Анализ способов оценки живучести объектов управления 36
1.4.1 Маневр как основной показатель живучести 40
1.5 Постановка задачи исследования диссертационной работы 43
1.5.1 Формализация постановки задачи 45
Выводы 46
2 Разработка подхода к оценке нештатных ситуаций системы управления связи в условиях динамически меняющейся обстановки 47
2.1 Особенности принятия решений в процессе управления сложными организационно-техническими системами специального назначения в условиях динамически меняющейся обстановки 47
2.1.1 Требования и ограничения, предъявляемые к системе, повышающей эффективность принятия решений, в условиях ди намически меняющейся обстановки 50
2.1.2 Структурно-логическая (концептуальная) модель системы поддержки принятия решений 52
2.2 Организация входных данных о состоянии окружающей среды... 56
2.3 Модель формирования динамического пространства уровней опасности района боевых действий 60
2.3.1 Описание модели нештатных ситуаций 62
2.3.2 Математическая модель уровней опасности возможного воздействия противника на модуль пункта управления 64
2.3.3 Геометрическая модель отображения нештатных ситуаций на основе динамического пространства уровней опасности 69
2.4 Модель местности района боевых действий на основе геоинформационных систем 73
2.5 Формирование маршрутов передвижения между районами возможного размещения модулей пункта управления 79
2.5.1 Временные схемы формирования маршрутов передвижения 83
Выводы 87
3 Разработка алгоритмов и программного комплекса системы анализа и принятия решений в условиях неопределенности 89
3.1 Алгоритмы моделирования нештатных ситуаций на основе анализа состояния окружающей обстановки 89
3.1.1 Алгоритм формирования входных данных 96
3.1.2 Алгоритм формирования динамического пространства уровней опасности 101
3.1.3 Разработка алгоритма анализа электронной карты местности района возможного размещения модулей пункта управления.. 105
3.1.4. Алгоритмы поиска кратчайшего пути 109
Выводы 118
4 Статистические испытания, оценка эффективности и рекомендации по использованию программного комплекса 119
4.1. Оценка программного комплекса по быстродействию работы, затратам ресурсов, требованиям и условиям реализации 119
4.2. Описание интерфейса программного комплекса 122
4.3 Оценка эффективности программного комплекса 128
4.4 Рекомендации по использованию программного комплекса системы анализа и принятия решений в условиях неопределенности 133
Выводы 135
Заключение 136
Список использованных источников
- Анализ современных подходов к построению систем поддержки принятия решений
- Требования и ограничения, предъявляемые к системе, повышающей эффективность принятия решений, в условиях ди намически меняющейся обстановки
- Алгоритм формирования динамического пространства уровней опасности
- Описание интерфейса программного комплекса
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Для повышения эффективности действия войск используется автоматизация управления ими, которая подразумевает, в первую очередь, автоматизацию процессов выработки решений на применение сил и средств. В настоящее время при автоматизации процесса интеллектуальной деятельности командира используется современный подход, основанный на применении экспертных систем. Основным достоинством таких систем является возможность прогнозирования развития боевых действий на основе заблаговременного моделирования множества различных вариантов действий противника и накопления решений по каждому из них. Достоинство такого подхода состоит в том, что он предусматривает значительное число вариантов развития боевых действий и на основе автоматизированного распознавания варианта действий противника обеспечивает сокращение времени анализа и оценки обстановки [70, 18].
В основе подхода лежит принцип ситуационного управления, т.е. на гипотезе о том, что существует конечное число вариантов развития боевых действий. Чтобы принять решение, командиру необходимо соотнести текущую ситуацию с одним из вариантов, имевшим место ранее (или ранее отработанному в ходе тренировок и учений) и для которого уже имеется приемлемое решение. Однако в связи со стремлением противника скрыть свой замысел и его конкретную реализацию, заранее невозможно учесть все многообразие вариантов развития событий. Поэтому, полученное решение, не учитывающее конкретную обстановку на текущий момент времени, нельзя считать лучшим. Оно не предусматривает действий в условиях внезапно сложившихся нештатных ситуациях.
В работе предлагается новый подход к принятию решений, основанный на интегральной оценке наиболее опасных факторов, воздействующих на живучесть объекта управления, компьютерном моделировании в реальном времени принимаемых решений с последующей выработкой рекомендаций для лица, принимающего решения (ЛПР).
В ходе боевых действий происходит распознавание текущей ситуации и сопоставление ее с соответствующим районом, для которого уже имеются наилучшие варианты своих действий. Если использовать априорную информацию, полученную на этапе планирования и хранящуюся в базе данных (т.е. накопленный боевой опыт), то в реальной боевой обстановке необходимо моделировать ограниченное число внезапно появившихся вариантов развития боевых действий, для которых отсутствуют необходимые оценки для выработки рекомендаций на принятие решений в этих условиях. При этом моделирование множества альтернативных вариантов действий и выработка рекомендаций должны происходить в реальном времени. Это обеспечивает системе управления гибкость, позволяет своевременно парировать непредвиденные действия противника и достичь успеха в бою.
Объектом исследования в работе является модуль пункта управления (ПУ), как технологическая составляющая перспективной системы связи военного назначения.
Повышение живучести модульного ПУ в условиях динамически меняющейся обстановки, возникающей в ходе боевых действий, обусловленные отрицательными воздействиями противника и окружающей внешней среды, на основе использования новых информационных технологий, является предметом исследования.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование и разработка системы анализа и моделирования нештатных ситуаций для оперативного управления военно-техническими средствами.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
анализ нештатных ситуаций, выделение наиболее критичных (опасных);
разработка алгоритма оценки нештатных ситуаций с возможным прогнозом;
моделирование нештатных ситуаций и выработка рекомендаций по сохранению ресурсов военно-технических объектов связи
8 - разработка программного комплекса анализа ситуаций и поддержки принятия решений в условиях динамически меняющейся обстановки.
Методы исследования.
Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы методы системного анализа, математического моделирования, теории графов, теории вероятности, теории защиты информации, теории принятия решений. При выборе методов и средств реализации программного комплекса приняты во внимание современные тенденции построения и развития систем поддержки принятия решений.
Научная новизна работы заключается в следующем:
На основе проведенного анализа методов и средств решения задачи обеспечения живучести подвижных организационно-технических систем специального назначения и цели диссертационной работы была разработана структурно-логическая (концептуальная) модель системы поддержки принятия решений как основы системы анализа и предупреждения нештатных ситуаций.
Разработана математическая модель уровней опасности, позволяющая вычислять их значения и учитывать множество динамически меняющихся факторов.
Разработана геометрическая трехмерная модель нештатных ситуаций, совмещенная с геоинформационной системой (электронной картой местности), позволяющая ЛПР оперативно оценивать реальную обстановку и принимать решения на более качественном уровне без проведения компьютерного моделирования в режиме реального времени.
Разработаны и программно реализованы алгоритмы моделирования нештатных ситуаций на основе анализа ситуаций окружающей обстановки в районе возможного размещения модулей ПУ в виде программного комплекса «Анализ ситуации и принятие решений в условиях неопределенности», что позволило проводить моделирование в реальном времени нештатных ситуаций
и формирование на основе результатов моделирования вариантов альтернативных решений.
Практическая значимость исследований. Полученные в работе результаты позволяют осуществить комплексный подход к решению вопросов по анализу информации о состоянии окружающей обстановки для повышения эффективности принятия решений в ходе оперативного управления с целью повышения живучести подвижных организационно-технических объектов специального назначения в условиях возникновения нештатных ситуаций.
Результаты по разработке программного комплекса «Анализ ситуации и принятие решений в условиях неопределенности» позволяют определить комплексный подход к решению вопросов по подготовке необходимой информации для принятия эффективных решений в ходе оперативного управления с це-лью повышения живучести подвижных объектов системы связи в условиях динамически меняющейся обстановки, а также могут найти практическое применение при проектировании перспективных автоматизированных систем управления специального назначения.
Внедрение результатов работы. Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, используются в учебном процессе и научных исследованиях на кафедре «Автоматизированные системы управления войсками и связи» Ульяновского высшего военного инженерного училища связи (военного института) и для решения ряда вопросов, возникающих при исследовании автоматизированных систем поддержки принятия решений в соответствии с целевыми программами испытания технического оборудования и систем для Министерства обороны РФ на 29 испытательном полигоне Министерства обороны РФ.
Положения, выносимые на защиту: 1. Структурно-логическая (концептуальная) модель системы поддержки принятия решений как основы системы анализа и предупреждения нештатных ситуаций;
Математическая модель уровней опасности, позволяющая вычислять их значения и учитывать множество динамически меняющихся факторов;
Геометрическая трехмерная модель нештатных ситуаций, позволяющая ЛПР оперативно оценивать реальную обстановку и принимать решения на более качественном уровне;
Система компьютерного моделирования нештатных ситуаций и выработки вариантов принятия решений для ЛПР в условиях временных ограничений.
Достоверность результатов проведенных исследований. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена обоснованным использованием аналитических и численных методов расчета, методов математического моделирования и применением современных методик экспериментальных исследований, подтверждена результатами компьютерного моделирования.
Личный вклад автора. Решение поставленных задач в диссертационной работе, анализ результатов и выводы из них получены автором самостоятельно.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждались на X военно-научной технической конференции «Актуальные вопросы совершенствования техники и систем военной связи на основе современных телекоммуникационных и информационных технологий» г. Ульяновск, 2004г.; на Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития техники связи и автоматизации на базе современных технологий» г. Ульяновск, 2004г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и 2 приложений. Общий объём диссертации составляет 148 страниц.
Анализ современных подходов к построению систем поддержки принятия решений
ЛПР, кроме информации из базы данных, некоторых технологических расчетов, в своей деятельности встречается с большим количеством задач по управлению системой, которые не решаются в рамках традиционной информационной технологии. Эти соображения привели к разработке нового типа компьютерных систем, называемых "системами поддержки принятия решений".
Главной задачей, которую приходится решать в ходе принятии решения, является выбор альтернативы, наилучшей для достижения некоторой цели, или ранжирование множества возможных альтернатив по степени их влияния на достижение этой цели. Прежде всего, необходимо решить нетривиальную задачу выбора множества критериев оценки альтернатив. Для этого может быть использован, в частности, подход, предусматривающий декомпозицию главной цели до того уровня детализации, когда для нижнего уровня иерархии целей можно сформулировать критерии, позволяющие адекватно описать степень достижения целей при принятии той или иной альтернативы [30].
Приведем несколько определений, характеризующих смысл систем поддержки принятия решений. (
СППР - это компьютерная информационная система, используемая для поддержки различных видов деятельности при принятии решений в ситуациях, где невозможно или нежелательно иметь автоматизированную систему, которая полностью выполняет весь процесс решения [63].
СППР - это системы обработки на ЭВМ информации в целях интерактивной поддержки деятельности руководителя в процессе принятия решений, обеспечивающие пользователям доступ к данным или моделям, необходимых для принятия решений [10].
Можно выделить два основных направления такой поддержки: - облегчение взаимодействия между данными, процедурами анализа и обработки данных и моделями принятия решений, с одной стороны, и ЛПР, как пользователя этих систем - с другой; - предоставление вспомогательной информации, в особенности для решения неструктурированных или слабоструктурированных задач, для которых трудно заранее определить данные и процедуры соответствующих решений.
В настоящее время нет общепринятого определения СППР, поскольку конструкция СППР существенно зависит от вида задач, для решения которых она разрабатывается, от доступных данных, информации и знаний, а также от пользователей системы. Можно привести, тем не менее, некоторые элементы и характеристики, общепризнанные, как части СППР.
СППР - в большинстве случаев - это интерактивная автоматизированная система, которая помогает пользователю (ЛПР) использовать данные и модели для идентификации и решения задач и принятия решений. Система должна обладать возможностью работать с интерактивными запросами с достаточно простым для изучения языком запросов. Согласно [8], СППР обладают следующими четырьмя характеристиками: 1. СППР использует и данные и модели; 2. СППР предназначены для помощи ЛПР в принятии решений для слабоструктурированных и неструктурированных задач; 3. СППР поддерживают, а не заменяют выработку решений ЛПР;
Для СППР отсутствует не только единое общепринятое определение, но и исчерпывающая классификация. Разные авторы предлагают разные классификации. Так в [57] предлагается классификация СППР на уровне пользователя, представленная на рисунке 1.6.
Рисунок 1.6 - Классификация СППР на уровне пользователя. Пассивной СППР называется система, которая помогает процессу принятия решения, но не может вынести предложение, какое решение принять. Активная СППР может сделать предложение, какое решение следует выбрать. Кооперативная позволяет ЛПР изменять, пополнять или улучшать решения, предлагаемые системой, посылая затем эти изменения в систему для проверки. Система изменяет, пополняет или улучшает эти решения и посылает их опять пользователю [1]. Процесс продолжается до получения согласованного решения. В [10] предлагается классификация СППР на концептуальном уровне (рисунок 1.7).
СППР, управляемые моделями, характеризуются в основном доступом и манипуляциями с математическими моделями (статистическими, финансовыми, оптимизационными, имитационными). Отметим, что некоторые OLAP-системы, позволяющие осуществлять сложный анализ данных, могут быть отнесены к гибридным СППР, которые обеспечивают моделирование, поиск и обработку данных. Управляемая сообщениями (Communication-Driven DSS) (ранее групповая СППР - GDSS) СППР поддерживает группу пользователей, работающих над выполнением общей задачи. СППР, управляемые данными (Data-Driven DSS) или СППР, ориентированные на работу с данными (Data-oriented DSS) в основном ориентируются на доступ и манипуляции с данными. СППР, управляемые документами (Document-Driven DSS), управляют, осуществляют поиск и манипулируют неструктурированной информацией, заданной в различных форматах. Наконец, СППР, управляемые знаниями (Knowledge-Driven DSS) обеспечивают решение задач в виде фактов, правил, процедур [39].
Анализ назначения, этапов развития и классификации СППР, позволяет сформулировать основные требования к таким системам, как классу компьютерных информационных систем, облегчающих процесс принятия решений в случае слабо структурированных задач и условиях неопределенности. СППР должна обеспечивать: - комплексный анализ текущих и прогнозных ситуаций состояния объекта управления и выявление проблемных ситуаций. Основой для такого выявления является система ключевых параметров элементов внешней среды, которые должны находиться в допустимых интервалах значений; - выработку вариантов решений, их оценку и выдачу рекомендаций по вариантам принятия решений; - возможность проследить ЛПР, каким образом то или иное решение изменит ситуацию в рассматриваемом районе относительно критерия оценки принимаемых решений (состояние объекта управления). Здесь подразумевается: а) режим моделирования (имитации) решений; б) ориентированность на конечного пользователя (ЛПР), что означает дружественный и интуитивно понятный интерфейс. Использование СППР позволит ЛПР повысить эффективность использования своих качеств в решении следующих задач [35]: - распознавания диспропорций между текущим состоянием внешней среды и объекта управления, и допустимым, другими словами, выявления проблемных ситуаций; - выработки мер по устранению проблемных ситуаций. Подводя итог проведенному анализу основных подходов к построению СППР можем представить их в виде модели человеко-машинной системы, представленной на рисунке А2.
Требования и ограничения, предъявляемые к системе, повышающей эффективность принятия решений, в условиях ди намически меняющейся обстановки
Для оценки нештатных ситуаций необходимо провести анализ параметров и факторов, характеризующих состояние окружающей обстановки, влияющее на живучесть модуля пункта управления (в дальнейшем в работе рассматриваются как входные данные). На рисунке 2.3 представлена структура входных данных о состоянии элементов окружающей обстановки.
Состав входных данных об окружающей обстановке.
Рассматриваемая СППР в условиях динамически меняющейся обстановки предполагает решение задачи по разработке программного комплекса, обеспечивающего анализ заданного множества входных данных об изменении факторов окружающей обстановки, влияющих на живучесть модулей ПУ, выработку возможных (альтернативных) вариантов решений по безопасному размещению на местности объектов управления, а также моделирование вырабатываемых решений, их оценку и выдачу рекомендаций JUL1P, по использованию предлагаемых решений.
Согласно постановке задачи исследований для их решения необходимо решить ряд частных задач: 1. Формирование входных данных о состоянии окружающей обстановки; 2. Анализ входных данных о состоянии окружающей обстановки; 3. Формирование динамического пространства уровней опасности в районе возможного размещения объекта управления на основе интегральной оценки данных, полученных в результате решения второй частной задачи; 4. Формирование возможных (альтернативных) вариантов безопасного размещения модулей пункта управления с учетом динамического пространства уровней опасности в районе возможного размещения объекта управления; 5. Формирование электронной карты местности с оперативной обстановкой на момент выработки альтернативных вариантов решений системой поддержки принятия решений; 6. Формирование маршрутов (таблиц маршрутов) передвижения модулей пункта управления в предлагаемые районы безопасного размещения; 7. Моделирование предлагаемых вариантов безопасного размещения модулей пункта управления, и оценка этих вариантов решений; 8. Выработка рекомендаций по использованию предлагаемых вариантов решений.
Согласно [60], структуру, состав и взаимодействие отдельных блоков структурно-логической (концептуальной) модели системы поддержки принятия решений в условиях динамически меняющейся обстановки можно представить в виде модели, представленной на рисунке 2.4..
Для анализа сложившейся обстановки в настоящее время широко применяются методы, получившие в отечественной литературе название интеллектуального анализа данных (ИАД) [65, 45]. В нашем случае такая информация состоит из данных о состоянии элементов окружающей обстановки. ИАД заключается в применении алгоритмов обработки данных для выявления скрытых тенденций, закономерностей, взаимосвязей и перспектив развития процесса, учет которых помогает повысить качество принимаемых решений.
В ходе анализа ситуации происходит преобразование исходных данных о состоянии факторов окружающей обстановки в вероятностные значения уровня опасности воздействия со стороны окружающей среды для каждой точки возможного размещения объекта управления. С учетом наличия координат позиций возможного размещения модулей ПУ и координат рассматриваемого района боевых действий формируется динамическое пространство уровней опасности (ДПУО), которое является трехмерной поверхностью с дополнительным графиком равного уровня. График получается путем проецирования на опорную плоскость (X,Y), на которой имеются координаты рассматриваемого района, позволяющий ЛПР визуально оценить складывающуюся обстановку в районе боевых действий. «Наложение» картинки уровней опасности («одеяла») на карту реальной местности дает высокую наглядность и дополнительную информацию ЛПР по уточнению (выбору окончательного) варианта действия, направленного на повышение качества решения - повышения живучести модуля ПУ.
На основе данных, полученных от блока анализа ситуаций, будет осуществляться формирование возможных вариантов размещения объектов управления в безопасных местах и определение маршрутов, необходимых для их перемещения. Данная информация в виде таблицы маршрутов и предлагаемых координат размещения передается в блок моделирования решений, а также в блок геоинформационной системы (ГИС).
В свою очередь, на основе применения возможностей ГИС для анализа факторов окружающей обстановки можно получить в режиме, близком к реальному времени, отображение объектов управления на электронной карте местности, а так же отображение изменения состояния физико-географических характеристик местности и различных гидротехнических сооружений, влияющих на возможности размещения и перемещения модулей ПУ. Это позволит во-первых визуально оценить лицу, принимающему решение складывающуюся обстановку в районе боевых действий относительно указанных на электронной карте местности модулей пунктов управления, а также получить необходимую- качественную характеристику физико-географического состояния местности - Км, позволяющая повысить достоверность процесса моделирования предлагаемых вариантов перемещения в безопасные районы размещения модулей ПУ.
В блоке моделирования предлагаемых решений и анализа возможной динамики развития обстановки происходит определение возможности перемещения в безопасную район размещения и времени, необходимого для перемещения ПО СООТВеТСТВуЮЩему Маршруту t3ampMh
Алгоритм формирования динамического пространства уровней опасности
Следующим этапом функционирования системы анализа и принятия решений в условиях неопределенности является формирование динамического пространства уровней опасностей. Построение ДПУО производится на основе анализа данных, полученных в результате работы алгоритма формирования входных данных. Одним из результатов анализа этих данных являются вероят-ностные значения поражения модулей ПУ, полученных на основе оценки возможностей средств разведки и воздействия противника, а так же состояния мо дуля ПУ и окружающей его внешней среды. Модель формирования данных для построения ДПУО представлена на рисунке 3.5.
ДПУО является основным инструментом для визуализации степени возникающих угроз для объекта управления в условиях динамически меняющейся обстановки. Из представленной модели следует, что построения ДПУО происходит на основе матрицы значений уровней опасности в районах размещения модулей ПУ. Математический аппарат определения значения уровней опасности был подробно рассмотрен в п. 2.3.2.
В соответствии с рассмотренной моделью (рисунок 3.5), алгоритм формирования ДПУО будет иметь вид, представленный на рисунке 3.6.
В результате работы программы, реализующей алгоритм формирования ДПУО, можно определить степень опасности или, другими словами, уровень угрозы со стороны противника, для любого участка рассматриваемого района боевых действий. Значения потенциала опасности изменяются в интервале [0,1] - шаг 2-3 алгоритма формирования ДПУО, рисунок 3.6. На шаге 4 из полученных значений уровней опасности, определенных на основе данных анализа окружающей обстановки, формируется матрица значений уровней опасности в районах возможного размещений модулей ПУ. Для хранения и дальнейшего использования этой матрицы используется динамический массив данных размерностью 600x300, где, либо в каждом элементе, либо в элементах, следую щих с определенным интервалом (в зависимости от степени детализации), хранится значение вероятности поражения модуля ПУ.
В программе реализован радиальный способ, т.е. наибольший уровень поражения находится в центре окружности, а при удалении от центра степень поражения равномерно убывает. Координаты центра окружности определяются из данных о вероятности обнаружения модуля средствами разведки. В программе есть возможность выбора одного из трех средств воздействия, каждый из которых характеризуется радиусом поражения.
Данные из массива (probabilityjnap: array[0..599,0..299] of integer) передаются процедуре визуального отображения ДПУО. В программе реализованы 2D - фафик и 3D - график. Задачу построения 2D - графика решает процедура show_2D, а построения 3D — графика - процедура showJSD.
2D - график представляет собой «вид сверху» ДПУО, где каждое значение вероятности соответствует определенному цвету (шаг - 5). 3D — график на самом деле является «псевдо 3D - графиком», но такой способ дает более наглядное представление ДПУО (шаг - 6). Примеры построения 2D и 3D - графиков изображены на рисунке 3.7 и рисунке 2.7 соответственно.
Пример 20-графика ДПУО. Исходя из значений вероятности уровней опасности анализируется тот район, где в настоящий момент расположен модуль ПУ. Если этот вариант размещения признается опасным, принимается решение о совершении маневра в более безопасный район, который определяется также с помощью значений вероятности уровней опасности.
Таким образом, в результате практической реализации алгоритма формирования ДПУО мы получаем следующие результаты: - визуализацию степени опасности (угрозы) размещения модулей ПУ в районе боевых действий на основе анализа складывающейся обстановки с помощью двух и трех мерных графиков уровней опасности; - вероятностные значения потенциалов опасности для возможных районов размещения модулей ПУ, необходимые для выработки системой анализа и принятия решений в условиях неопределенности вариантов решений с требуемой степенью достоверности.
После формирования ДПУО, на основе результатов, полученных в.ходе работы алгоритмов формирования входных данных, и определения целесообразности совершения маневра модулем ПУ с целью уменьшения угроз со-стороны окружающей обстановки, необходимо провести анализ окружающей внешней среды. Этот этап является заключительным непосредственно перед началом выработки вариантов решений по перемещению модулей ПУ в безопасные районы размещения. Оценка состояния окружающей внешней среды будет реализована на основе алгоритма анализа электронной карты местности районов возможного размещения модулей ПУ. В свою очередь, анализ электронной карты местности реализовано на основе применения ГИС.
В связи с тем, что задача интеграции готовых ГИС в программу является нетривиальной без взаимодействия непосредственно с разработчиками ГИС, в рамках диссертационной работы не используются все возможности, которые предоставляют цифровые карты местности, а работа осуществляется с визуальным отображением цифровых карт и растровыми данными.
Описание интерфейса программного комплекса
После построения ДПУО у пользователя появляться возможность выполнять операции с картой местности. Для этого необходимо в меню выбрать пункт «Поиск пути», а в выпадающем списке выбрать «Загрузка карты». Откроется диалоговое окно, где пользователю будет предложено выбрать одну из электронных карт местности. После ее выбора, изображение карты замещает 3D - график ДПУО. Для начала анализа карты необходимо указать коэффициенты проходимости для каждого типа местности и нажать кнопку «Анализ карты». Диалоговое окно анализа электронной карты местности представлено на рисунке 4.10.
Рисунок 4.10- Диалоговое окно анализа электронной карты местности. После загрузки электронной карты местности становится доступным еще один элемент из выпадающего списка "Параметры", при нажатии на который, появляется форма для ввода характеристики местности (рисунок 4.11).
На ней представленны все типы местности с коэффициентами проходимости. Для простоты понимания и наглядности рядом с каждым типом местности расположен цветовой индикатор, который показывает каким цветом подсвечивается на карте та или иная территория. Кроме того, сущетсвует возможность вручную устанавливать коэффициенты проходимости для каждого типа местности.
После ввода всех параметров, необходимо сохранить введенные данные и проанализировать карту. После завершения этапа анализа карты, предоставляется возможность запустить любой из предложенных алгоритмов формирования маршрутов.
Для этого необходимо выбрать на панели "Алгоритмы" необходимый алгоритм или несколько сразу и нажать на кнопку "Работа алгоритма" (рисунок 4.12). После чего система выдаст возможные варианты размещения модуля и отобразит кратчайшие пути до них.
В случае если ЛПР не устроили предложенные варианты размещения, предусмотрена возможность самостоятельно указать начальные и конечные точки размещения модуля. Для этого необходимо включить режим визуализации на панели "Визуализация" и указать щелчком ручного манипулятора начальную и конечную точку размещения объекта управления на электронной карте местности. После чего выбранный алгоритм найдет и отобразит оптимальный путь перемещения от одной указанной точки до другой. Построте ДПО Пенс пути выАОД Электронная карта мегтностн-V»? Місштзб: 1рі:б6м
Таким образом, лицо, принимающее решение при работе с системой может задавать различные параметры в соответствие со складывающейся обстановкой и получать альтернативные варианты решения. Нужно заметить, что система не определяет самостоятельно окончательную стратегию, она только подготавливает альтернативные решения и предлагает в удобной форме возможные варианты. Окончательное решение всегда остается за ЛИР.
Система построена по модульному принципу (рисунок 4.13), т.е. каждая подзадача решается отдельным блоком. Благодаря этому принципу, система предоставляет большие возможности по ее изменению и модернизации.
Оценка эффективности программного комплекса Введем показатель эффективности использования программного комплекса в виде следующей формулы: 9-9 Э- = Э_Э, (53, где Э" - показатель эффективности при использовании программного комплекса; Э - показатель эффективности без использования программного комплекса.
В качестве показателя эффективности используем математическое ожидание предотвращенного ущерба (сохранение живучести модуля ПУ).
В этом случае интерес представляет сравнение эффективности принятого решения командиром без применения программного комплекса с использованием предложенных системой вариантов решений без их модификации ЛПР.
Здесь возможно два случая. Первый: Э Э - этот вариант возможен в случае медленно меняющихся входных данных о состоянии окружающей обстановки, причем количество их должно быть не большим. В этом случае в качестве ЛПР должен выступать эксперт, должностное лицо с большим опытом решения подобных задач. К сожалению, подобрать нужное количество специа листов такого уровня не представляется возможным, что особенно проявляется в условиях боевых действий.
Второй случай более реальный: Э Э\ Здесь допускается многократное изменение входных данных с различными скоростью, временами поступления и с изменением значений. Такие системы могут быть установлены на каждом модуле ПУ, действовать единообразно и3 независимо от уровня подготовки ЛПР, будут выдавать высококачественные рекомендации по действию в условиях возникновения нештатных ситуаций, характеризующиеся динамически меняющейся обстановкой.
Критерием оценки качества предлагаемых системой вариантов решений могут служить три составляющие: оперативность, адекватность и устойчивость.
С критерием оперативности связано выполнение требований по способности системы обеспечивать обработку входных данных о состоянии;ситуации и выработку решений в заданные сроки. Показатель будет определяться временем цикла управления (Тпр). Продолжительность произвольного цикла управ-ления является случайной величиной, зависящей от большого числа, как правило, независимых друг от друга внешних факторов. Поэтому согласно центральной предельной теореме плотность распределения значений данной случайной величины может быть описана с использованием нормального закона распределения, а в качестве показателя оперативности целесообразно использовать математическое ожидание времени цикла управления — М (Тпр ).
Вместе с тем для упреждения противника в действиях необходимо иметь некоторый «запас» времени. В качестве дополнительного критерия оценки оперативности целесообразно использовать показатель надежности упреждения в действиях гипотетического противника, а именно осуществление управленческих циклов в более короткие сроки. Таким показателем может быть принята вероятность надежности упреждения, значения которой, как показывают исследования [29], должны находиться в пределах 1 Р 0,7, что позволяет в определенной степени говорить об относительном упреждении противника в условиях боевых действиях при применении обычных средств поражения.
