автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Методы и средства повышения достоверности принятия решения о поражении цели в системах лазерной имитации стрельбы стрелкового вооружения

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I Анализ современного состояния развития лазерных имитаторов стрельбы стрелкового вооружения

1.1 Структура систем ЛИССВ

1.1.1. ЛИССВ как измерительная система общего назначения

1.1.2. Общая структура ЛИССВ

1.2 Сравнительный анализ тактико-технических и эксплуатационных характеристик ЛИССВ

ГЛАВА II Влияние крена стрелкового оружия на достоверность принятия решения о поражении цели лазерным имитатором стрельбы стрелкового вооружения

2.1. Теоретическое обоснование влияния крена стрелкового вооружения на достоверность принятия решения о поражении цели

2.1.1. Общие положения

2.1.2 Оценка влияния крена стрелкового оружия на достоверность принятия решения о поражении цели

2.1.3.Выводы по разделу •

2.2. Эффективность имитации стрельбы стрелкового вооружения лазерными имитаторами

2.2.1 Исследование эффективности имитации стрельбы стрелкового вооружений лазерным имитатором

2.2.2. Выводы по разделу

2.3 Выводы по главе

ГЛАВА III Методы учета крена стрелкового оружия в системах ЛИССВ

3.1. Выбор^методов учета крена стрелкового оружия '

3.1.1. Определение алгоритма пересчета координат зоны поражения определяемых имитатором, в координаты реальной зоны поражения оружием

3.1.2. Сравнительный анализ систем определения угла крена ствола оружия

3.1.2.1. Сравнительный анализ методов привязки системы координат оружия к горизонту

3.1.2.2. Сравнительный анализ методов определения угла крена оружия

3.1.3.Выводы по разделу

3.2 Поиск путей создания систем ЛИССВ с уменьшенной зависимостью тактико-технических характеристик от угла крена оружия

3.2.1. Система ЛИССВ с расположением оси оптической системы имитатора параллельно каналу ствола стрелкового оружия

3.2.2 Система ЛИССВ с диафрагмой формирования зоны поражения

3.2.3. Выводы по разделу

3.3.Выводы по главе

ГЛАВА IV Техническая реализация системы ЛИССВ с уменьшенной зависимостью тактико-технических характеристик от угла крена оружия

4.1. Сравнительная оценка и выбор для практической реализации системы ЛИССВ с учетом влияния угла крена оружия

• > •

4.2. Система ЛИССВ с уменьшенной зависимостью тактико-технических характеристик от угла крена оружия и малым потреблением энергии

4.3.Система ЛИССВ с расположением оптической оси имитатора параллельно каналу ствола стрелкового оружия и малым потреблением энергии

4.4.Выводы по главе

Актуальность работы. Боеспособность современной армии определяется в основном такими понятиями как техническое оснащение и степень подготовки личного состава подразделений, что в свою очередь зависит от качества и регулярности проведения войсковых учений. Основным параметром определяющим эффективность проводимых учений является максимальная приближенность условий учений к боевым. Для решения этой задачи возможны два пути:

1) собственно проведение учений с реальным, боевым оружием и боеприпасами, что неприемлемо в связи с высоким риском для жизни обучающихся;

2) применение имитаторов стрельбы с возможностью взаимного поражения противоборствующих сторон.

С появлением лазеров проблема создания "совершенных" имитаторов (имитаторов достоверно имитирующих стрельбу оружия в реальных, боевых условиях) стала решаться довольно простыми методами ввиду известных преимуществ лазерного излучения.

Современный этап развития лазерных имитаторов стрельбы направлен на повышение эффективности обучения персонала, а именно, на повышение достоверности принятия решения о попадании в цель, и базируются на использовании более совершенных методов формирования зоны поражения. В настоящее время в ряде армий индустриально развитых стран используются различные имитаторы и тренажеры основанные на использовании лазеров. Особо стоит отметить действующую на базе национального учебного центра сухопутных войск США в Форт-Ирвин комплексную систему имитации боя «М1ЬЕ8-2» объединяющую в своем составе порядка 10 тыс. лазерных имитаторов стрельбы общей стоимостью более 90 млн. » долларов. При этом отмёчается, что применение лазерных имитаторов стрельбы дает возможность проводить «безопасные» широкомасштабные военные учения в условиях максимально приближенных к боевым и, одновременно, существенно сократить стоимость учений. Следует отметить, что эффективность подготовки бойцов при использовании лазерных имитаторов стрельбы подтверждается оценками компетентных в этой области независимых экспертов. Особо отмечается, что солдат учится не просто стрелять, но вести бой. ,

Тем не менее, не смотря на разнообразие существующих систем лазерной имитации стрельбы, существует ряд нерешенных проблем, особенно в области имитации стрельбы стрелкового вооружения. Одной из нерешенных проблем можно считать невозможность учета в современных лазерных имитаторах стрельбы стрелкового вооружения (ЛИССВ) ошибок, возникающих при крене оружия. А также некоторые неудобства в эксплуатации имитатора, связанные с большими габаритами и общей массой существующих лазерных имитаторов, определяемые прежде всего габаритами и массой источника питания (высоким потреблением энергии современными системами ЛИССВ). Данные обстоятельства приводят к некоторому уменьшению эффективности применения систем ЛИССВ для обучения личного состава подразделений. Отсюда возникает необходимость поиска путей и методов усовершенствования существующих систем ЛИССВ, так и создания новых, лишенных указанных недостатков.

В ходе проведенной литературно-патентной проработки глубиною более чем в 20 лет, оказалось, что проблема создания систем ЛИССВ с малым потреблением энергии проработана недостаточно, а работ касающихся учета угла крена стрелкового : ( Ч оружия не существует й вовсе. Отсюда возникает актуальная задача поиска путей и методов усовершенствования существующих систем ЛИССВ, так и создания новых, лишенных указанных недостатков.

Цель работы. Поиск и исследование методов и средств учета угла крена оружия в системах ЛИССВ, обеспечивающих повышение достоверности принятия решения о поражении цели, и их применение для создания лазерных имитаторов стрельбы стрелкового вооружения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 136 страницах машинописного текста, иллюстрирована 36 рисунками и 3 таблицами, и состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 100 наименований.

4.4.Выводы по главе.

1. Предложена концепция построения систем ЛИССВ с уменьшенной зависимостью тактико-технических характеристик от угла крена оружия и малым потреблением энергии.

2. Создана система ЛИССВ с расположением оптической оси имитатора параллельно каналу ствола стрелкового оружия и малым потреблением энергии, предназначенная для эффективного обучения стрельбе и ведению боя личного состава специальных войсковых подразделений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.Выработаны критерии оценки систем ЛИССВ. На основе проведенного сравнительного анализа тактико-технических и эксплуатационных характеристик существующих систем ЛИССВ как измерительных систем общего назначения и обучающих систем, определено, что для повышения эффективности их использования необходимо в состав ЛИССВ ввести систему учета угла крена оружия, а также уменьшить потребление ими энергии.

2.Показано существенное и отрицательное влияния крена стрелкового оружия на достоверность имитации стрельбы системами ЛИССВ. Достоверность полученных расчетов подтверждена результатами учебных стрельб. На основе известной теории оптимального приема сигналов ^показано, что для повышения эффективности работы систем ЛИССВ с однопороговой процедурой обнаружения существует оптимальное соотношение величин полезного сигнала ис и порога срабатывания ипор решающего устройства имитатора.

3. Определен алгоритм пересчета координат зоны поражения формируемой ЛИССВ, в координаты реальной зоны поражения оружием в зависимости от угла крена оружия.

4. Показано, что для применения в современных системах ЛИССВ наиболее приемлем метод привязки системы координат оружия к горизонту с использованием силы притяжения земли.

5. На основе проведенного сравнительного анализа различных систем учета угла крена показано, что для применения в современных системах ЛИССВ наиболее приемлем оптоэлектронный метод определения угла крена оружия.

6. Показано, что в случае расположения оси оптической системы имитатора параллельно каналу ствола стрелкового оружия существует возможность создания системы ЛИССВ с уменьшенной зависимостью тактико-технических характеристик от угла крена оружия. При этом зависимость относительной ошибки в определении координаты попадания стрелковым оружием в цель от дальности до цели имеет вид близкий к экспоненциальному, а также существуют ограничения значений среднеквадратического отклонения распределения лазерного излучения в плоскости цели и максимальной дальности работы имитатора.

7.Показано, что при формировании зоны поражения на приемном конце, посредством диафрагмы и управляемого приемника излучения, существует возможность создания системы ЛИССВ с уменьшенной зависимостью тактико-технических характеристик от угла крена оружия.

8. На базе проведенного сравнительного анализа определена специфика применения предложенных систем ЛИССВ с учетом угла > . крена оружия и выбор одной из них для практической реализации.

9. Предложена концепция построения имитаторов стрельбы с малым потреблением энергии в рамках систем ЛИССВ с уменьшенной зависимостью тактико-технических характеристик от угла крена оружия.

10. На основе результатов проведенных исследований реализована система ЛИССВ с уменьшенной зависимостью тактико-технических характеристик от угла крена оружия и малым потреблением энергии, предназначенная для эффективного обучения стрельбе и ведению боя личного-состава специальных войсковых подразделений.

1. Орлов В.А. Лазеры в военной технике. М.: Воениздат, 1976.

2. Чайка В.М. Наставления по стрелковому делу. М.: Воениздат, 1985.

3. Намсараев О. Стреляющий лазер дает осечку. Военный вестник, 1992, №7, с.47-51. ■

4. Алексеев И. Учебные патроны. Зарубежное военное обозрение, 1995,№10, с.18-20.

5. Алексеев И. Зарубежное военное тренажеростроение. Зарубежное военное обозрение, 1986,№10, с. 14-16.

6. Патент СССР №1646366 Кл.Р41'03/26 1993.

7. Авторское свидетельство СССР №161868, Кл.Р41 вЗ/26 1980.

8. Авторское свидетельство СССР №159934, Кл.¥4\ 03/26 1980.

9. Патент РФ №2037767, Кл.Р41 03/26 1995.

10. Ю.Рыдзевский А. Стреляем с помощью компьютера. Военный вестник, 1991, №1, с.65-67.11 .Рыдзевский А. Основа тренажера- персональный компьютер. -Военный вестник, 1989, №10, с.65-67.

11. Матвеев Е. Тренажеры сухопутных войск США. Зарубежное военное обозрение, 1995,№9, с.27-30.

12. Костик А., Палагута Л. Тренажеры и средства имитации и моделирования боевых действий сухопутных войск США. Зарубежное военное обозрение, 1993,№4, с.31-36.

13. Патент США №4553943, Кл.Р4-1 03/26, 1985. 15 Патент США №4761907, Кл.Р41 СЗ/26, 1988.

14. Патент США №>4653760, Кл.¥4,\ Ш/26, 1987.

15. Патент США №4545583, Кл.Р41 СЗ/26, 1985.

16. Патент США №4830617, Кл.Р41 СЗ/26, 1989.

17. Патент США №3888022, Кл.35-25, 1975.

18. Патент США №3526972, Кл.35-25, 1968.

19. Патент Франция №2531525, Кл.Р41 СЗ/26, 1984.

20. Патент Франция №2531201, Кл.Р41 СЗ/26, Р41 Б27/00 1984.

21. Патент Франция №2531201, Кл.Р41 СЗ/26, Р41 Р27/00 1984.

22. Патент Франция №2536847, Кл.Р41 03/26, Р41 Р27/00 1984.• >

23. Патент ФРГ №3533981, Кл.Р41 03/26 1986.

24. Патент ФРГ №3329747, Кл.Р41 03/26 1985.

25. Патент ФРГ №3405015, Кл.Р41 СЗ/26, 1985.

26. Патент ФРГ №29070590, Кл.Р41 03/26, 1988.

27. Патент ФРГ №3404203, Кл.Г41 03/26, 1985.

28. Патент ФРГ №3343081, Кл.¥41 СЗ/26, 1985.

29. Патент ФРГ №3201925, Кл.Р41 СЗ/26, 1983.• ■ >

30. Патент ФРГ №3602809, Кл.Г41 СЗ/26, С06 Р15/62, 1986.

31. Патент ФРГ №3504198, Кл.Р41 СЗ/26, ¥41 15/02, 1986.

32. Патент ФРГ №2907590, Кл.Р41 СЗ/26, 1982.

33. Патент ФРГ №3024330, Кл.Р41 СЗ/26, 1982.

34. Патент ФРГ №3229298, Kji.F41 G3/26, 1984.

35. Патент ФРГ №3720595, Kji.F41 G3/26, 1988.

36. Патент ФРГ №3543698, Kji.F41vG3/26, 1987.

37. Патент ФРГ №3703436, Кл.Р41 G3/26, 1989.

38. Патент ФРГ №4553943, Kji.F41 G3/26, 1985.

39. Патент ФРГ №3234949, Kji.F41 G3/30, F41 J5/02, 1983.

40. Патент ФРГ №3332795, Kji,F41 G3/26, 1985.

41. Патент ФРГ №2138112, Kn.F41 G3/26, 1984.

42. Патент ФРГ №3639326, Kji.F4Ï G3/26, 1988.

43. Патент ФРГ №3405016, K^.F41vG3/26, 1985.

44. Патент ФРГ №3405017, Кл.Р41 G3/26, 1985.

45. Патент ФРГ №0152499, Kji.F41 G3/26, 1985. 48 Патент ФРГ №3521078, Kji.F41 G3/26, 1985.

46. Патент ФРГ №0151053, Kji.F41 G3/26, 1985.

47. Патент ФРГ №3343081, Kji.F41 G3/26 1985.

48. Патент ФРГ №3618694, Kn.F41 G3/26, F41 J7/00, 1987.

49. Патент ФРГ №3631421, Kji.F41vG3/30, F41 J5/02, 1988.

50. Патент ЕПВ №0065832, Кя.¥4\ G3/00, F41 G5/00, 1982.

51. Патент ЕПВ №0155985, Kji.F41 G3/26, 1985. 55 Патент ЕПВ №0151053, Kji.F41 G3/26, 1985.

52. Патент ЕПВ №0232157, Kji.F41 G3/26, А63 F9/02, 1987.

53. Патент ЕПВ №0152499, Kji.F41 G3/26, 1985.

54. Патент ЕПВ №0068937, Kji.F41 G3/26, 1983.

55. Патент ЕПВ №0067654, Kji.F41 G3/26, 1982.

56. Патент Великобритании №2130692, Kji.F41 G3/26, F41 J5/00, 7/04,1985.

57. Патент Великобритании №2162930, Kji.F41 G3/26, 1986.

58. Патент Великобритании №2220051, Kji.F41 G3/26, F41 J5/02, 1989.

59. Патент Великобритании №2138112, Rn.F41 G3/26, F41 J9/16, F41 F 27/00, 1984.

60. Патент Япония №2-13239, Kji.F41 G3/26 1990.

61. Патент Япония №60-49840, Кл.Р41 G3/26 1985.

62. Патент Япония №58-53280, Kji'.F41 G3/26 1983.

63. Патент Япония №63-63840, Kji.F41 G3/26 1988.

64. Бобров С. Губанов А., Панорамный мини-тренажер. Военный вестник, 1989, №9, с.54-55.

65. Холохоленко JI. Тренажеры для артиллерии. Военный вестник, 1991, №4, с.78-84.

66. Шапиро Я.М.! Внешняя баллистика. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1946.

67. Вентцель Д.А., Шапиро Я.М. Внешняя баллистика. Таблицы. -М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1939.7 2. Дмитриевский A.A. Внешняя баллистика. Учебник для технических вузов, М.: Машиностроение. 1979.

68. Алексеев В.А. Теория стрельбы. М.: Издательство артилерийской академии, 1940.

69. Муцинов С.С. Задачник по основам стрельбы. М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1957.

70. Огневая подготовка. 4.1, Под ред. Акимова И.И. М.: Воениздат,1978.

71. Бермант А.Ф. Араманович И.Г. Краткий курс математического анализа. Для втузов М.: Издательство наука, 1971.

72. Абчук В.А. Справочник по исследованию операций. -М.:

73. Издательство министерства обороны СССР, 1979.»

74. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. -М.: Мир, 1967.

75. Дж. Тейлор Введение в теорию ошибок. Перевод с английского Л.Г. Деденко,- М.: Мир, 1985.

76. Сосулин Ю.Г. Оптимальное обнаружение радиосигнала. М.: МАИ, 1978.

77. Афанасьев A.A. Эффективность обнаружения целей радиотехническими средствами наблюдения. М.: Советское радио, 1978.

78. Пельпор Д.С. Гироскопические системы. 4.1.,4.2.,- М.: Высшая школа, 1971.

79. Кругликов C.B. Многоэлементные приемники изображения. -Новосибирск: Наука. Сибирское отделение. 1991.

80. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. -М.: Радио и связь, 1990.

81. Ковтонюк Н.Ф. Фоточувствительные МДП приборы для преобразования изображений. -М.: Радио и связь, 1991.

82. Под ред. Р.Д.Киеса Фотоприемники видимого и инфракрасного диапазонов. Перевод с английского Стафеева В.И. -М.: Радио и связь,1985.

83. Под ред. Стафеева В.И. Полупроводниковые приемники УФ, видимого и ближнего ИК диапазонов спектра. -М.: Радио и связь, 1984.»■

84. Малашин М.С., Каминский Р.П. Основы проектирования лазерных локационных систем. -М.: Высшая школа, 1983.

85. Лебедько Е.Г. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем. Л.: Машиностроение, 1984.

86. Лазарев Л.П. Оптико-электронные приборы наведения. М.: Машиностроение, 1989.

87. Мусьяков М.П. Миценко И.Д. Оптико-электронные системы ближней дальнометрии.-М.: Радио и связь,1991.

88. Разумовский И.Т. Оптика в военном деле. -М.: Издательство ДОСААФ СССР, 1988.

89. Ильин Г.И., Шадрин А.Н. Применение квадрантного приемника в оптических координаторах. Электронное приборостроение. -Казань: КАИ, Выпуск 6, 1998, с.32-39.

90. Ильин Г.И., Шадрин А.Н. Быстродействующий растровый анализатор с ШИМ. Электронное приборостроение. -Казань: КАИ, Выпуск 6, 1998, с.69-74. >

91. Система и методика подготовки танковых частей и подразделений. М.: ВАБТВ, 1979.

92. Гильфанов И.Р., Ильин Г.И., Миронченко В.М. Влияние крена стрелкового оружия на достоверность имитации стрельбы стрелкового вооружения. Электронное приборостроение. -Казань: КАИ, Выпуск 9, 1999, с.33-37.

93. Гильфанов И.Р., Миронченко В.М. Эффективность имитации стрельбы стрелкового вооружения. Электронное приборостроение. -Казань: КАИ, Выпуск 9, 1999, с.23-27.

94. Заявка на изобретение №99112471/02 (012871) от 17.02.2000 «Лазерный имитатор стрельбы» Гильфанов И.Р., Ильин Г.И.

95. F = 3*M+2*I: R = 6*M: E = 0.6*M: В = 0: S = 0 FOR I = В TO R STEP E

96. T = ( EXP( -(A+I)A2 /(2 *MA2)) * AA2 * (A/3+I)-EXP( A2/ (2*MA2))*FA2* (F/3+I))/SQR(8*3.14*MA5)- '

97. T/N>1 THEN В = I -E: E = E/10: S = S=l: IF S =D THEN GOTO 2 NEXT I2 PRINT " Сигнал ="; I END

98. Определение относительной ошибки расчета координаты точкипопадания от угла крена оружия

99. FOR S = .5 ТО 1 STEP .5 FOR L = 100 ТО 800 STEP 200 FOR LI = 100 TO 800 STEP 100 OPEN "3.BAS$" FOR APPEND AS #1

100. PRINT #1, "Устан.дальн, м "; L;M Реал. дальн, м"; Ы;"Ср.квадр. откл.,м"; S; CLOSE R = .51. LI = 100 THEN T • .002041. LI = 200 THEN T = .003191. LI = 300 THEN T = .004651. LI = 400 THEN T = .00639

101. LI = 500 THEN T = .00902- '1. LI = 600 THEN T = .013091. LI = 700 THEN T = .015711. LI = 800 THEN T = .01978

102. FOR g = 0 TO .314159 STEP .0628318

103. DY = ABS(EXP(-R * LI A 3 * TAN(T) * (SIN(g .785398) + SQR(2) / 2) / (S A 2 * L A 2)) - 1)

104. DX = ABS(EXP(-R * LI A 3 * TAN(T) * (SIN(g + .785398) SQR(2) / 2) /1. S A 2 * L A 2)) 1)1. PRINT SIN(g + .785398)

105. OPEN "3.BAS$" FOR APPEND AS #1 .,

106. PRINT #1, "Ош.ОХ = "; DX •1. CLOSE1. F = F + 11. PRINT F1. NEXT g

107. NEXT LI: NEXT L: NEXT S END

108. L / К < 1 THEN В = А Q: Q = Q / 10: S = S + 1 IF S = D THEN GOTO 1 . ' ; .1. NEXT А1 PRINT " Порог = "; A

109. F = 3 * M + 2 * I: R = 6 * M: E = .6 * M: В = 0: S = 0 FOR I = В TO R STEP E

110. T = (EXP(-(A + I) A 2 / (2 * M A 2)) * A A 2 * (A / 3 + I) EXP(-F A 2 / (2 * M A 2)) * F A 2 * (F / 3 + I))-/ SQR(8 * 3.14 * M A 5)

111. T / N > 1 THEN B = I- E: E = E / 10: S = S = 1■: IF S = D THEN GOTO 2 NEXT I

112. PRINT " Сигнал ="; I ' NEXT N: NEXT K: NEXT M END