El concepto de un sistema automatizado de gestión de batallas.
histórico visión de conjunto
Durante los últimos años de 30 en la URSS, los Estados Unidos y Rusia, se crearon varios sistemas de control automatizados para las operaciones de combate de las Fuerzas Terrestres (ACCS): Maniobra, GCCS-A, ATCCS, FBCB2, ESU TZ y Andromeda-D. Tenían un alcance diferente de implementación de las funciones de comando y control, pero coincidían en el enfoque general de la automatización.
Estos sistemas se crearon a imagen y semejanza de la estructura organizativa y de gestión de las Fuerzas Terrestres. Desde un punto de vista técnico, los sistemas de hardware y software, los sistemas automatizados multiplicaron las deficiencias de la estructura organizativa y de gestión:
- falta de comunicación horizontal entre unidades de diferentes tipos de tropas;
- vulnerabilidad de todo el sistema en caso de fallo del nivel superior;
- velocidad reducida de la información que pasa entre los departamentos del mismo nivel, obligados a comunicarse entre sí a través del nivel superior.
El desarrollo de sistemas también se llevó a cabo en una secuencia jerárquica: primero se implementó la composición funcional del nivel superior, luego el nivel medio y solo luego el nivel inferior, con la prioridad de completitud de la implementación de las funciones determinadas en la misma secuencia. Como resultado, los sistemas de control automatizados se construyeron de acuerdo con el mismo tipo de esquema orientado al centro:
- Centro de control automatizado del nivel superior.
- centros de control automatizados de nivel medio;
- Centros de control automatizado del nivel inferior.
Como se puede ver en el diagrama, los sistemas de control de incendios (LMS) no se incluyeron en el ASUV tanques, vehículos de combate de infantería, artillería autopropulsada, sistemas de defensa aérea / defensa antimisiles.
El desarrollo de ACCS se llevó a cabo cuando el desarrollo de los conceptos básicos de comando y control se retrasó: las comunicaciones. La creación de una multitud de centros de control automatizados de múltiples niveles dio como resultado un intenso intercambio de información entre ellos, lo que aumentó significativamente la necesidad de ancho de banda de los canales de comunicación. La situación se vio agravada por la naturaleza móvil de los centros de nivel inferior, que requería una solución fundamentalmente nueva en el campo de las radiocomunicaciones.
Inicialmente, quedó claro que el intercambio de información consistirá no solo en una comunicación de voz, sino que incluirá la transmisión de datos, así como imágenes gráficas y transmisión de video. Los formatos de información digital, textual, gráfica y de video deben ser compatibles con los sistemas de control a bordo de numerosos tipos de armas y reconocimiento de herramientas. En este caso, el método de intercambio de información en una situación de combate debe soportar la falla de parte de los nodos de tránsito y los canales de comunicación. Estas circunstancias impusieron requisitos estrictos para la unificación de las reglas de intercambio de información, que no se implementaron completamente en ningún ACCS.
Esto se debió a la fijación incorrecta de objetivos en la etapa de desarrollo de conceptos, el establecimiento de objetivos y la determinación de prioridades para la creación de sistemas. Dado que los centros de control automatizados debían ubicarse en el nivel de la sede de las unidades militares, unidades y subunidades, las metas y los objetivos se seleccionaron en función de los requisitos de personal para las funciones de ACCS:
- conocimiento de la situación de la situación operacional-táctica;
- planificación integrada de operaciones de combate;
- Simulación de operaciones de combate antes de que comiencen.
La aceleración del proceso de toma de decisiones a nivel de personal tuvo un impacto muy pequeño en la reducción del tiempo de respuesta a la cambiante situación operativa y táctica de toda la unidad militar, unidad o subunidad.
Elegir el propósito del sistema de control automático.
El propósito de crear un sistema automatizado debe ser reducir el período de tiempo entre el momento de detección del enemigo y el momento de su destrucción.
El ASCS debería convertirse en un instrumento para coordinar las acciones de todos los combatientes. La fuente de información debe ser complejos de reconocimiento, receptores de información, sistemas de control automatizados especializados de los sistemas de defensa aérea / antimisiles y sistemas de control de vehículos de combate / infantería.
La interacción de los combatientes debe tener lugar de forma bilateral, "unidad avanzada de apoyo contra incendios de la unidad" en tiempo real (lo mejor incluye, incluidas las unidades de inteligencia). El tipo principal de interacción es la transmisión de las coordenadas y el tipo de objetivo a través del canal de comunicación y el efecto de respuesta de disparo en el objetivo.
La responsabilidad de asignar objetivos de acuerdo con su prioridad es del comandante de la unidad avanzada, la responsabilidad de elegir el tipo y la cantidad de municiones para su derrota es el comandante de la unidad de apoyo. La excepción a esta regla es el uso como apoyo de fuego de las fuerzas regulares de una unidad avanzada, que están separadas de las formaciones de batalla, o un vehículo de combate no tripulado / sin tripulación, cuyo operador de armas es en realidad el comandante de la unidad avanzada.
En este sentido, el sistema de control automático debe basarse en un esquema orientado a terminales:
- la funcionalidad completa del sistema automatizado de comando y control debe implementarse a nivel de terminales de infantería y la OMS de vehículos de combate;
- los centros de control automatizados en sentido ascendente deben utilizar las capacidades de los terminales de infantería y el SLA de los vehículos de combate (centros de nivel de separación) o centros en sentido descendente (nivel de pelotón, nivel de compañía, centros a nivel de batallón, etc.).
La estructura de ACCS toma la forma de un conjunto de centros locales con funcionalidad coincidente pero con competencia limitada. Al mismo tiempo, en el sentido informativo, los centros automatizados de comando y control son un participante igualitario en las hostilidades, junto con las terminales de infantería y el JMA de vehículos de combate. La excepción a esta regla surge solo en la etapa de planificación de operaciones de combate, cuando todos los centros subordinados operan bajo el control de centros superiores.
Configuración de tareas ACS
Enlace
A pesar de que el sistema de comunicación no debe formar parte del sistema de control automatizado, el proyecto de desarrollo de este último debe coordinarse con el desarrollo de un nuevo sistema de comunicación con alto ancho de banda y alta tolerancia a fallas.
En la esfera militar, el principal método de transmisión de información es la comunicación por radio de HF y VHF. Se logra un aumento en la capacidad de transmisión de radio al cambiar a frecuencias más altas que las que ya se utilizan. El rango de decímetro de las ondas de radio se utiliza para la telefonía celular. Por lo tanto, para los sistemas de control automático, necesitará usar una onda de radio centimétrica con una frecuencia de 3 a 30 GHz (comunicación por microondas). Las ondas de radio de este rango se propagan dentro de la línea de visión directa, pero se distinguen por una fuerte atenuación cuando pasan a través de obstáculos verticales, como paredes de edificios y troncos de árboles. Para evitarlos, los repetidores de comunicación de microondas deben colocarse en el aire a bordo de un UAV. Para minimizar las zonas oscuras, el ángulo máximo de inclinación de la radiación a la superficie de la tierra no debe exceder los grados 45.
Para mantener un contacto de radio constante en la red de comunicación de microondas, se requiere que abandone el esquema de troncal existente "una estación base - transmisores de radio de múltiples suscriptores" y vaya al esquema de zona "estaciones múltiples de host - transmisores de radio de múltiples suscriptores". Estaciones de nodo: los repetidores deben colocarse en los vértices de una red topológica con celdas triangulares (celdas). Cada estación central debe proporcionar las siguientes funciones:
- conmutación de canales a petición de los abonados;
- retransmisión de señales entre transmisores de radio de abonado;
- retransmisión de señales entre zonas de red;
- retransmisión de señales desde / hacia transmisores de radio de abonado estacionarios que sirven como pasarelas al sistema de comunicación por cable;
- retransmisión de señales desde / hacia el sistema de comunicación por satélite.
Dependiendo de la clase del UAV, la altura de las estaciones nodales sobre el suelo será de 6 a 12 km. En el ángulo máximo de inclinación de la radiación, el radio del servicio de enlace estará en el mismo rango de valores. Para superponer las áreas de servicio, la distancia entre los hubs debe reducirse a la mitad, y cada estación está equipada con seis emisores (por el número de zonas que convergen en una parte superior de la red topológica) operando en diferentes bandas de frecuencia de la misma banda. Por lo tanto, la alta tolerancia a fallos de la red se logra mediante una redundancia de siete estaciones de las estaciones nodales.
Se proporciona un grado adicional de tolerancia a fallas de las comunicaciones de microondas al dislocar los repetidores de UAV solo sobre su territorio, cubriendo los nodos que usan sistemas de defensa aérea / antimisiles de corto alcance en tierra y utilizando comunicaciones directas por satélite del mismo rango de frecuencias cuando se realizan operaciones de combate en la parte trasera del enemigo. Los centros basados en el aire no cancelan el uso de repetidores de tierra de corto alcance destinados a ser utilizados en la conducción de hostilidades dentro de las instalaciones con techos de radiotight.
La inmunidad al ruido se logra mediante el uso de la tecnología de codificación de los canales de comunicación en un ancho de banda de banda ancha de acuerdo con el estándar CDMA, que difiere en el espectro de señal similar al ruido, admite canales de datos / voz dedicados o combina varios canales para la transmisión de video. Las señales reflejadas de los obstáculos naturales se suman a la señal principal utilizando antenas multicanal del repetidor UAV, lo que aumenta la inmunidad al ruido del sistema. La comunicación con cada suscriptor es compatible con al menos dos haces, lo que permite que el suscriptor se transfiera entre diferentes nodos y zonas de la red sin pérdida de comunicación. El uso de radiación altamente dirigida permite determinar con precisión la ubicación de los suscriptores de la red.
Protocolos y formatos de información.
En el sistema de comunicación por microondas se propone utilizar el protocolo de red IP. Este protocolo proporciona la entrega garantizada de mensajes de información, que consisten en paquetes separados, en cualquiera de las rutas posibles que pasan a través de los nodos de la red y conectan a dos o más suscriptores. La comunicación se interrumpe solo en caso de fallo de todos los nodos de la red. La información se transmite en formato digital.
Los enrutadores que controlan la composición de la red mediante el protocolo de enrutamiento dinámico OSPF deben utilizarse como conmutadores en los nodos de microondas. El protocolo admite la reconfiguración automática de zonas, nodos y canales en caso de fallo de una parte de los enrutadores.
Para garantizar la transmisión conjunta de transmisión de datos, voz y video, se propone utilizar la tecnología MPLS basada en la asignación de etiquetas unificadas a paquetes de información, independientemente del protocolo especializado que admita la transferencia de información de un determinado tipo. Las etiquetas dirigen la información a través del canal y le permiten priorizar la transmisión de varios mensajes.
Los protocolos especializados son soluciones estándar probadas en internet:
- TCP protocolo de transferencia de datos;
- Protocolo de voz sobre IP;
- RTP streaming de protocolo de transmisión de video.
Se propone utilizar HTTP con la extensión MIME como protocolo de transferencia de datos en el nivel de la aplicación. Los formatos de información incluyen HTML (texto), JPEG (imágenes fijas), MID / MIF (datos de mapas), MP3 (sonido) y MPEG (video).
Composición funcional de los sistemas de control automático.
Además de las funciones principales: garantizar el conocimiento de la situación operacional-táctica, la planificación integrada de las operaciones de combate y su simulación, el sistema automatizado de comando y control debe proporcionar funciones adicionales:
- controlar la interacción de las unidades avanzadas con las unidades de apoyo contra incendios mediante la supervisión del contenido del intercambio de información entre ellas;
- Corrección de esta interacción a través de la redistribución de las unidades de apoyo al fuego.
- gestión de unidades de inteligencia no asignadas a unidades avanzadas;
- gestión de unidades de apoyo contra incendios no asignadas a unidades avanzadas;
- interacción con fuerzas de apoyo de fuego que forman parte de una unidad, unidad o compuesto militar superior mediante la transferencia de coordenadas y tipos de objetivos.
El conocimiento de la situación debe proporcionarse mediante la recopilación de información de la infantería de las unidades avanzadas, unidades de apoyo contra incendios y unidades de inteligencia, así como de ACCS de nivel superior. Los datos resumidos sobre la situación táctica operacional se distribuyen automáticamente en el sistema de control automatizado de un nivel inferior y superior. Los datos recibidos del nivel superior ACCS se distribuyen al nivel inferior con un menor grado de detalle.
La planificación de las operaciones de combate se lleva a cabo en el curso de un intercambio iterativo de proyectos de planes preparados en los ACCS de nivel inferior, medio y superior con la adopción de una decisión final en el nivel medio.
La simulación de acciones de combate basadas en datos sobre la situación táctica operacional debe realizarse de manera continua en tiempo real con la emisión, a solicitud de proyectos, de planes a corto, mediano y largo plazo para la toma de decisiones por parte de una subunidad, unidad o formación.
Estructura ACCS
La estructura del sistema automatizado de comando y control está formada por terminales de infantería, sistemas de control para vehículos de combate y centros automatizados. Cada nivel de control de fuerzas de tierra tiene sus propios centros de control automatizados. Los niveles de gestión de la organización de la sede tienen los centros principales y de reserva / repuesto. Solo uno de estos centros proporciona administración automatizada, mientras que los otros sirven como centros de replicación de información.
La reserva de centros de control automatizados se realiza de acuerdo con el siguiente esquema:
- cuando el centro principal está fuera de servicio, uno de los centros de reserva desempeña sus funciones;
- cuando el último centro de nivel superior de repuesto está fuera de servicio, sus funciones las realiza el primer centro de nivel inferior (hasta la terminal de infantería);
- al disponer del primer centro del nivel inferior, las tareas del centro del nivel superior se realizan en el segundo centro del nivel inferior, etc.
Los terminales de infantería y los centros de control automatizados en el nivel de subunidad están equipados con equipo portátil, los centros de nivel de partes con equipo portátil, los sistemas de control de vehículos de combate y los centros de nivel de conexión con equipo portátil. El hardware portátil se realiza en forma de un único módulo conectado a una antena externa. El equipo portátil consta de varios módulos, cuyas dimensiones permiten el despliegue del centro a bordo de un vehículo de combate. El equipo de transporte consta de varios módulos montados en un recipiente metálico con un sistema de refrigeración por aire integrado.
Terminales automatizados de control de procesos y sistemas de control para vehículos de combate.
La terminal de infantería está diseñada para el equipamiento individual de soldados, sargentos, oficiales y generales de las Fuerzas Terrestres. El terminal realiza las funciones de un transceptor de microondas para suscriptores, dispositivos de computación y navegación, así como un SMS armas.
El terminal tiene la forma de un comunicador de bolsillo con una caja metálica sellada, dentro de la cual se encuentran un procesador, RAM, memoria de solo lectura, batería, radio módem, puertos para conectar la antena externa y el dispositivo de visualización de información, entrada de línea de comunicación por cable y conector de alimentación. Además, el comunicador contiene un receptor del sistema de posicionamiento global por satélite y un bloque de sistema de posicionamiento inercial autónomo.
El comunicador está equipado con una antena externa en una de dos opciones:
- antena de látigo omnidireccional;
- un conjunto de antenas en fase de enfoque estrecho (HEADLAMP), que forma un haz de radio de seguimiento en la dirección de la estación de zona de radio de microondas o la órbita del sistema de comunicaciones por satélite.
La antena de látigo se instala directamente en el puerto del comunicador y está diseñada para la comunicación inalámbrica dentro de la sala blindada. Completo con una antena de pin y un repetidor de microondas de baja potencia a bordo, el comunicador proporciona trabajo distribuido para los comandantes de las divisiones y los operadores de la sede ubicados en los puestos de comando móviles a bordo de las máquinas de comando y personal, helicópteros y aviones.
La luz delantera se fabrica en forma de una cubierta de cúpula formada por una placa de circuito impreso flexible, en el lado frontal de la cual hay elementos radiantes, en el lado opuesto, una cubierta de metal protector. La cúpula está incrustada dentro del casco de polímero de un soldado de infantería y se conecta al comunicador mediante un cable coaxial. El HEADLIGHT está diseñado para comunicaciones de radio móviles con centros de control automatizados, otros comunicadores y SMS de vehículos de combate.
El haz de seguimiento de la red en fase permite que una antena reduzca la potencia de radiación en un orden de magnitud, elimine la visibilidad de radio de los transmisores y proporcione a los repetidores de microondas la posibilidad de una selección espacial de rayos de radio y fuentes de interferencia creadas por el enemigo utilizando herramientas EW.
El dispositivo de visualización de información consta de gafas de proyección, altavoces / micrófonos que transmiten el sonido a través del tejido óseo del cráneo y un cable de fibra óptica que conecta el puerto del comunicador con las gafas de proyección. El puerto contiene matrices ópticas radiantes y receptoras, así como moduladores optoelectrónicos. Las gafas de proyección consisten en un marco, lentes de protección, proyectores prismáticos, lentes externos e internos. Los altavoces / micrófonos de oído contienen vibradores optoacústicos. La imagen se transmite en tres rangos del espectro óptico: visible desde la matriz a los proyectores, infrarrojo desde la matriz a las lentes internas y la parte posterior, así como térmico desde las lentes externas a la matriz. El sonido se transmite en forma de radiación óptica modulada entre moduladores y vibradores.
La imagen térmica del terreno, tomada por lentes externos y procesada por el procesador, se convierte en lo visible y se proyecta en la superficie interna de los lentes de protección, incluidos aquellos con aumento. Al mismo tiempo, la imagen térmica se combina con un mapa topográfico digital almacenado en el dispositivo de almacenamiento permanente para determinar las coordenadas y la distancia a los objetivos. Se proyectan marcas tácticas, retículas, botones virtuales, cursores, etc. en la superficie de las lentes protectoras. La radiación infrarroja, reflejada desde las pupilas de los ojos, sirve para colocar el cursor en el campo de visión de las gafas. El comunicador es controlado por comandos de voz y gestos con las manos.
El comunicador sirve como el MSA de un arma portátil: rifles de asalto y francotirador, ametralladoras, cohetes y lanzagranadas automáticas. Un arma está dirigida a un objetivo combinando la línea de visión de las vistas con una proyección virtual de esta línea, calculada por el procesador, teniendo en cuenta las coordenadas, el rango y la velocidad del objetivo.
El MSA de un vehículo de combate consiste en dispositivos de vigilancia a bordo, equipos de comunicaciones, computación y navegación y PAR. Los miembros de la tripulación están conectados a la OMS a través de una línea de cable interna a través de comunicadores unificados. Los visores de proyección de casco se utilizan en combinación con altavoces / micrófonos como dispositivos de visualización de información. Fuera del vehículo de combate, se mantiene un enlace inalámbrico de microondas utilizando faros de domo integrados en los cascos de las tripulaciones.
Hardware-software ACS
Seguridad de la información
La seguridad de la información en los canales de comunicación debe proporcionarse utilizando el cifrado simétrico utilizando claves privadas, que se reemplazan regularmente por otras nuevas utilizando el cifrado asimétrico utilizando claves públicas.
Los procesadores de computadoras deben tener números de identificación únicos que se tienen en cuenta al cifrar la información en los canales de comunicación y le permiten bloquear los mensajes salientes en caso de que el equipo caiga en manos de un adversario. El bloqueo de los mensajes salientes no excluye el análisis de su contenido por parte del servicio de inteligencia electrónica.
Los comunicadores deben mantener un modo de monitoreo para su ubicación (mediante la detección de la dirección de la radiación) y el estado físico de los portadores de los comunicadores (controlando la respiración con la ayuda de micrófonos vibradores). Si el comunicador ingresa en el territorio del enemigo o si el transportista pierde la conciencia, los mensajes salientes también se bloquean.
Hardware
El hardware de la computadora debe producirse en la base de elementos nacionales utilizando componentes importados certificados.
Para minimizar el consumo de energía y la disipación de calor del hardware, debe utilizar procesadores de múltiples núcleos y dispositivos de estado sólido para el almacenamiento permanente de información.
Para protegerse contra los efectos de los pulsos electromagnéticos de alta potencia, el equipo electrónico y las fuentes de alimentación externas se colocan en recintos metálicos sellados con refrigeración conductiva. En las entradas de la antena se montan fusibles en forma de diodos de avalancha. Los cables de radiofrecuencia y de alimentación están blindados con trenza metálica. Las líneas de comunicación por cable están hechas de fibra óptica.
Software
El software informático debe desarrollarse de acuerdo con los protocolos de transferencia de datos y los formatos de presentación de información que cumplan con los estándares internacionales.
El software del sistema, incluido el sistema de entrada / salida integrado, el sistema operativo, el sistema de archivos y el sistema de gestión de bases de datos, debe consistir únicamente en productos de software nacionales para evitar el acceso no autorizado a la información, el control de interceptación y deshabilitar el hardware y las armas de la computadora.
El software de la aplicación puede contener componentes nacionales e importados, sujeto al suministro de este último con código fuente abierto y una descripción de los diagramas de flujo de los algoritmos utilizados.
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