Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Наличие некоторой избыточности (определенных закономерностей) в поведении внешней среды позволяет сложной системе устойчиво функционировать в данной среде, выжить, за счет обнаружения и использования этихзакономерностей.Избыточность среды, отражающая ее инвариантные характеристики,так же важна для устойчивости системы, как и ее собственная избыточность(внутренние закономерности системы).
Поэтому разработка математической модели РЛ системы связана с решением не только многофакторныхзадач в рамках одного качества, но и с решением задач в рамках различныхкачественных состояний: а) с установлением количественных соотношений между избыточностью среды и способностью системы к выживаниюв этой среде и б) с установлением параметрической зависимости междуфункциональной (информационной) эффективностью РЛ системы и затратами ресурсов надсистемы на ее функционирование. В первом случае речь105Раздел I.
Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовидет о разработке энтропийной (информационной) модели, т. е. модели,отражающей специфику взаимодействия РЛ системы и внешней среды науровне потоков информационной неопределенности. Во втором – о разработке математической модели, отражающей специфику энергоинформационного взаимодействия РЛ системы с надсистемой и средой, то есть зависимость между функциональной эффективностью РЛ системы и основными параметрами внешней среды, а также собственными параметрамисистемы и надсистемы.Вывод этих моделей проведем на примере РЛ системы РТВ при еефункционировании в режиме военного времени и, в частности, при отражении конкретного воздушного удара противника.
Такая система относитсяк класу субаддитивных систем. Модели подобных систем носят обобщенный характер и при необходимости сравнительно просто могут быть сведены к более простым моделям аддитивной и супераддитивной РЛ систем,примером которых являются РЛ система ЕС ОрВД и РЛ система РТВ мирного времени.Рассматривая внешнюю среду РЛ системы как неотъемлемый компонент поставленной аналитической задачи, необходимо подчеркнуть следующее. Физической внешней средой РЛ системы РТВ является приземное(воздушное) пространство, в котором в соответствии с неизвестным дляВойск ПВО замыслом противника находятся: а) СВН и ложные объекты:б) противостоящие им самолеты истребительной авиации, зенитные ракеты ЗРК на маршрутах подлета к СВН противника; в) распространяются радиоволны, обеспечивающие локацию объектов, наведение ракет, передачуинформации внутри системы, г) действуют источники помехового фона:пассивно переизлучающие отражатели (неоднородности среды распространения), источники посторонних (мешающих) излучений и объекты естественного и искусственного происхождения, обладающие поражающимдействием на элементы РЛ системы.
Описание такой среды включает в себя системные характеристики варианта воздушного удара, индивидуальные характеристики объектов локации, источников помех, общее (интегральное) описание ожидаемой воздушной и помеховой обстановки и среды распространения радиоволн для отдельной РЛС (подразделений) и длягруппировки РТВ, а также системные характеристики информационныхи огневых средств ПВО, охваченных всеми видами взаимодействия со средой. Это описание характеризуется различной степенью априорной неопределенности, которое относительно среды (воздушного противника) в поставленной задаче необходимо минимизировать, а относительно своих сили средств – максимизировать.1.
Энтропийная (информационная) модель РЛ системы.Будем рассматривать среду и систему как носителей соответственноразнообразия возмущающих воздействий со стороны среды и рационального106Глава 2. Принципы построения и обобщенная структура РЛ систем и РЛКпринятия решений со стороны системы. Взаимодействие системы и средыпредставляет ситуацию антагонистического конфликта, в котором системастремится сохранить устойчивость (постоянство внутренней среды) в обстановке разнообразия возмущающих воздействий, угрожающих целостности системы. С этой точки зрения РЛ система РТВ может рассматриваться как система с самоуправлением, которая в соответствии с тем илииным вариантом поведения воздушного противника вырабатывает сигналыуправления своими подсистемами и собственным поведением в целом.Обеспечивая такое поведение РЛ системы, которое позволяет избегать угрожающих воздействий противника, эти сигналы уменьшают, в частности,разнообразие внешних возмущений до безопасной величины.В рамках стохастического характера решаемой задачи естественнодопустить, что воздействия СВН противника на РЛ систему РТВ носятслучайный характер, в силу чего его поведение можно описывать распределением р(х) внешних возмущений х.
Очевидно, что в качестве меры разнообразия воздействий противника на РЛ систему (возмущений среды)выступает энтропия этого распределения, определяемая известным соотношением Шеннона: H ( x ) = − ∑ p ( x ) ln p ( x ).Здесь важно подчеркнуть, что энтропийный критерий разнообразияявляется более общим по отношению к дисперсии σxy многомерного параметрического критерия {γ, χ, σxy}, так как он зависит в явном виде толькоот вероятности случайных исходов, а дисперсия зависит от распределениязначений случайной величины (функции исходов).Пусть некоторое управляющее воздействие РЛ системы y, нейтрализуя угрожающие воздействия противника, уменьшает разнообразие внешних возмущений, действующих на систему, до величины, измеряемой условной энтропией: H ( x y ) = − ∑ p ( x y ) ln p ( x , y ) ≤ H ( x ) , где p (x | y) –распределение внешних возмущений при наличии управляющих воздействий.
Тогда в качестве меры «количества» этого управления, вносимогов РЛ систему для обеспечения ее устойчивого функционирования, естественно принять степень уменьшения разнообразия действий (степеньуменьшения потока энтропии) со стороны противника: W = H (x) – H (y).В рамках информационного подхода величину W можно трактоватькак пропускную способность РЛ системы РТВ, определяющую ее возможности по обработке соответствующей информации и своевременномувыбору адекватного решения по уменьшению потока энтропии32.
Тогда32В общем плане пропускная способность системы характеризует скорость совершениякаких-либо действий с информацией. Под пропускной способностью РЛ системы РТВ будемпонимать скорость приема, обработки, отождествления, хранения (отображения) и передачибоевой и разведывательной информации на КП соединений (объединений) ПВО и на КП частейЗРВ и ИА.107Раздел I. Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовусловная энтропия H (x | y) будет представлять собой остаточное разнообразиедействий противника при некотором априорном разнообразии H (x) и пропускной способности системы W.
Преобразовав представленное выше выражение следующим образом: H (x | y) = H (x) – W, получаем меру эффективности(качества управления) РЛ системы, характеризующую предельные возможности этой системы по уменьшению разнообразия воздействий (уменьшениюпотока энтропии) со стороны противника.
Отсюда следует, что оптимальныйвыбор вариантов поведения РЛ системы, наиболее эффективно уменьшающихразнообразие действий противника до малой величины H (x | y) и обеспечивающих тем самым собственное устойчивое функционирование, определяетсявеличиной ее пропускной способности W и априорным разнообразием поведения противника H (x). Очевидно, что увеличение пропускной способности РЛсистемы позволяет снизить требования к объему априорных сведений о противнике, а наличие исчерпывающей информации о последнем позволяет снизить пропускную способность РЛ системы РТВ.Так как в реальной ситуации всегда имеются физические, научнотехнические, ресурсные и другие ограничения на пропускную способность W, то возможности РЛ системы по успешному «самоуправлению»в условиях обмена с противником потоками энтропии (потоками информационной неопределенности) оказываются ограниченными.
Таким образом,при фиксированной пропускной способности РЛ системы W уменьшениеостаточного разнообразия H (x | y) и, следовательно, повышение устойчивости РЛ системы, может происходить только за счет обнаруженияопределенных закономерностей в разнообразии действий противника, позволяющих уменьшить априорное разнообразие H(x).Как писал по этому поводу У. Эшби, «Дальнейшее исследование Dможет, однако, показать, что составляющие не являются независимыми, чтосуществует ограничение разнообразия и что действительное разнообразиевозмущений D значительно ниже первой нашей оценки. Мы можем обнаружить, что при данной пропускной способности регулятора R это меньшееразнообразие может быть регулируемо и что осуществимо полное регулирование и управление в E.
Таким образом, открытие ограничения разнообразия может превратить ситуацию «регулирование невозможно» в ситуацию «регулирование возможно». Если пропускная способность регуляторафиксирована, то это – единственный путь» 33.Последнее обстоятельство (каким бы оно парадоксальным не представлялось) лишний раз указывает на приоритетность (первичность) задач,решаемых РЛ системой РТВ относительно задач, решаемых огневыми средствами ПВО (ЗРВ и ИА), так как сиситема является тем самым регулятором,33Эшби У.Р.
Введение в кибернетику. М. : Изд-во иностранной литературы, 1959.С. 349. Автор обозначает: D – среда, R – пропускная способность регулятора, Е – система.108Глава 2. Принципы построения и обобщенная структура РЛ систем и РЛКпропускной способностью которого огранивается общая эффективностьвсей системы ПВО. В соответствии с приведенной выше системной терминологией подобный регулятор является слабейшей («болевой») точкой ядрасистемы ПВО.Ограничения разнообразия действий противника обычно выступаютв виде инвариантов, т. е. определенных закономерностей, сужающих областьвариантов его поведения, что принципиально облегчает поиск соответствующих решений. Использование этих инвариантов позволяет сократитьпространство возможных решений, а тем самым – и время их поиска, например, путем сведения исходной задачи к задаче меньшей размерности.
Наконец, такие проявления ограничений разнообразия (т. е. структурной избыточности противника), как корреляция между параметрами, изотропность вовремени или воспроизводимость пространственно-временной структуры тогоили иного воздушного удара, приводят к возможности учета прошлого опыта, то есть к такому важнейшему способу использования избыточности, какобучение РЛ системы РТВ.Полученная выше энтропийная мера H ( x y ) = H ( x ) − W позволяетпроизвести оценку эффективности поведения РЛ системы РТВ с заданнойпропускной способностью в различных условиях априорной неопределенности относительно действий противника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
