Современный этап развития систем освещения подводной обстановки характеризуется переходом от стационарных гидроакустических комплексов с антеннами большой апертуры( типа системы SOSUS ВМС США) к системам, объединяющим на основе сетевой организации пространственно распределенные малогабаритные быстро развертываемые автономные гидроакустические средства подводного наблюдения. В отечественной литературе такие системы получили название « распределенные системы подводного наблюдения »( РСПН). Эффективность функционирования этих систем достигается путем интеграции всех средств подводного наблюдения, входящих в состав системы, на основе реализации принципов единого информационного пространства и сетецентрического управления [ 1 – 4 ].
В зависимости от решаемой задачи распределенные системы подводного наблюдения могут функционировать как в пассивном( шумопеленгование – ШП), так и в активном( мультистатическая гидролокация – МГЛ) режиме.
В состав типовой РСПН входят:
• пространственно распределенные автономные гидроакустические станции( АГС), осуществляющие прием и обработку шумов и эхосигналов в режимах ШП и МГЛ;
• автономные излучатели подсветки( АИП), обеспечивающие работу распределенной системы подводного наблюдения в режиме МГЛ;
• пункт управления( ПУ) распределенной системой, осуществляющий анализ информации, поступающей от автономных гидроакустических станций, и управление работой всех элементов распределенной системы;
• гидроакустические ретрансляторы( РТ), образующие сетевую подводную систему обмена данными, предназначенную для ретрансляции сообщений между элементами РСПН [ 5 ].
Кроме того, в состав распределенной системы подводного наблюдения могут входить [ 2 ]:
• стационарные гидроакустические и неакустические комплексы, если они ранее были развернуты в районе, контролируемом распределенной системой;
• мобильные средства подводного наблюдения( автономные необитаемые подводные аппараты, подводные лодки, надводные корабли, морская авиация), которые могут привлекаться для повышения эффективности функционирования системы в определенные периоды времени.
Следует заметить, что поскольку звукоподводный канал передачи сообщений обладает низкой пропускной способностью, по нему передаются только короткие сообщения и команды. То есть основная часть обработки гидроакустических сигналов, поступающих от антенн и завершающаяся обнаружением, классификацией и определением координат и параметров движения объектов, осуществляется в процессоре автономной гидроакустической станции. В процессоре пункта управления реализуется только комплексирование данных, выработанных в отдельных АГС, а также проводятся расчеты по оптимизации функционирования распределенной системы.
Цель настоящей работы – краткое изложение алгоритмов управления распределенными системами подводного наблюдения, которые в значительной степени определяют эффективность функционирования этих систем [ 6,7 ].
Алгоритмы управления распределенными системами подводного наблюдения включают в себя:
• алгоритм оптимизации состава и позиционирования элементов системы [ 8,9 ], проводимый на этапе ее развертывания и частично на этапе эксплуатации;
• алгоритмы оперативного управления функционированием системы.
Для оценки качества функционирования распределенной системы подводного наблюдения будем применять следующие показатели эффективности:
• вероятность наблюдения объекта заданного класса при его нахождении в районе;
• суммарная стоимость РСПН.
Заметим, что объект в конкретный момент времени считается наблюдаемым системой, если на пункт управления поступила информация, позволяющая правильно установить его класс, а также определить его координаты и параметры движения( курс, скорость) с ошибками, не превышающими заданные предельные значения.
Алгоритм определения оптимальных состава и позиционирования элементов распределенной системы подводного наблюдения
Оптимизировать состав распределенной системы подводного наблюдения и позиционирования его элементов будем путем максимизации( минимизации) значения одного из названных выше показателей эффективности при ограничении значения другого показателя. Рассмотрим 2 варианта:
• вариант 1: минимизация стоимости РСПН( т. е. минимизация количества устанавливаемых в районе автономных гидроакустических станций, автономных излучателей подсветки и гидроакустических ретрансляторов) при ограничении снизу вероятности наблюдения объекта в каждой точке района;
• вариант 2: максимизация вероятности наблюдения объекта заданного класса в назначенном районе при ограничении сверху стоимости РСПН.
Входными данными алгоритма являются:
• параметры района, подлежащего контролю( в дальнейшем контролируемый район – КР);
• гидроакустические условия( ГАУ) в районе;
61