ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Тема

 

– Направление подготовки

_________230100.68_____

– (шифр)

Информатика и вычислительная техника

 

Автореферат

диссертации на соискание квалификационной степени

магистра техники и технологии

 

 

Научный руководитель

Ученая степень, звание ФИО

 

г. Йошкар-Ола, 2011 г.

 

Актуальность темы. Автоматизация процессов управления средствами противовоздушной обороны сравнительно молодая прикладная область в науке и технике, активно развивающаяся с 70-ых годов прошлого века. Ключевое место среди задач, решаемых системой управления противовоздушной обороной, занимает задача целераспределения, потому что от показателя эффективности ее решения непосредственно зависит качество результата отражения атаки воздушного противника.

На основании исследований проведенных в нашей стране (Азаренков В.П., Сависько П.А., Честаховский В.П.) и за рубежом (Metler W.A., Preston F.L., Malkolm W.P., Rosenberg J.) можно условно разделить показатели эффективности решения задачи целераспределения на два вида: направленные на максимизацию урона воздушному противнику и направленные на увеличение выживаемости прикрываемых объектов. При этом применение последних на практике признается наиболее перспективным с экономической точки зрения, но затруднено вследствие нелинейного характера математических моделей построенных на их основе, так как требуются большие вычислительные ресурсы для нахождения результата.

В 2007 году была проведена работа (Yuksel) в результате которой были получены численные значения вероятности уничтожения цели с одного выстрела в зависимости от расстояния до цели. Однако в ранее разработанных математических моделях используется константный показатель данного параметра, следовательно, актуальными являются дополнение существующих моделей и рассмотрение возможности их линеаризации для вычисления результата за приемлемое время.

Целью диссертационной работы является совершенствование математической модели задачи целераспределения направленной на максимизацию выживаемости объектов прикрытия путем приближения моделируемого процесса к реальности и увеличения скорости вычисления результата. Исходя из поставленной цели, в диссертационной работе решаются следующие задачи:

· Математическая формализация задачи целераспределения;

· Разработка математической модели с переменной по времени вероятностью уничтожения цели с одного выстрела;

· Линеаризация задачи целераспределения;

· Верификация и оценка полеченных результатов для поверки адекватности выполненных преобразований.

Объектом исследования является задача целераспределения с показателем эффективности работы, которой является выживаемость объектов прикрытия.

Предмет исследования составляет модифицированная математическая модель задачи целераспределения.

Методы исследования заимствованы из областей математического моделирования и оптимизации, вычислительной математики, системного и численного анализа.

Новизна исследования заключается в использовании перспективной модели задачи целераспределения с показателем эффективности направленным на максимизацию выживаемости объектов прикрытия, ее линеаризация, а также введение в модель переменной по времени вероятности уничтожения цели с одного выстрела.

Практическую ценность работы составляетлинеаризованная математическая модель задачи целераспределения с переменной по времени вероятностью, направленная на максимизацию выживаемости объектов прикрытия, так как в отличие от аналогичной нелинейной модели скорость ее решения является приемлемой и может быть использована в реальных условиях.

Апробация результатов работы.Научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV всероссийской научно-практической конференции «Научное творчество XXI века» (Красноярск, апрель 2011), на всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в профессиональной деятельности и научной работе» (Йошкар-Ола, 2011).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Формализованная математическая модель задачи целераспределения линеаризуется путем устранения нелинейности в целевой функции и ограничениях, а также путем устранения нелинейности вызванной переменной по времени вероятностью уничтожения цели.

2. Разработанная линеаризованная модель задачи целераспределения адекватна и дает существенный прирост скорости решения относительно ее нелинейной формулировки, соответственно может быть использована в реальных условиях.

Структура и объем работы.Диссертация состоит из аннотации, перечня сокращений, введения, 3 глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основное содержание работы изложено на 103 страницах машинописного текста, 13 рисунках, 23 таблицах, 2 приложениях. Библиографический список включает 51 наименование, среди которых 33 отечественных, 18 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, обозначаются цель, объект и предмет исследования, приводятся использованные методы исследования, раскрывается новизна работы.

В первой главе диссертации проведен обзор существующих линейных и нелинейных моделей задачи целераспределения. Сформулированы следующие требования к показателям эффективности решаемой задачи целераспределения. Были рассмотрены эвристические нейросетевые и генетические методы поиска оптимального решения задачи целераспределения.

Во второй главе диссертационного исследования задача целераспределения формализуется и линеаризуется.

Представлена и исследована модель предмета исследования.

В третьей главе диссертации проводится верификация математической модели задачи целераспределения с переменной по времени вероятностью уничтожения цели с одного выстрела. На основе составленных сценариев проводятся численные эксперименты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Рассмотрены методы решения математической модели задачи целераспределения, а также перспективные направления исследования в данной области.

2. Формализована нелинейная математическая модель задачи целераспределения направленная на максимизацию выживаемости объектов прикрытия. В данную модель добавлена переменная по времени вероятность уничтожения цели с одного выстрела, а также постоянная величина вероятности, что цель уничтожит объект прикрытия, эта величина была заимствована из математических моделей направленных на максимизацию числа уничтоженных целей.

3. Формализованная нелинейная математическая модель была линеаризована. Была устранена нелинейность.

4. Линеаризованная модель была верифицирована и показана ее адекватность. Максимальное отклонение решения линеаризованной модели от нелинейной модели составило 2,69 %.

5. Было обосновано введение переменной по времени вероятности уничтожения цели с одного выстрела, в результате этого, назначения атаки по целям планируются на наиболее поздние раунды, что соответствует максимальным значениям данной величины.

6. Обосновано, что линеаризация математической модели задачи целераспределения на порядки улучшила скорость вычисления ее результата.

7. Исследованы и разработаны методы решения математической модели задачи целераспределения.