Применяемые в обработке пространственные статистические разведывательные признаки можно разделить на три группы:
- признаки, характеризующие удаление радиоэлектронных средств (РЭС) от линии боевого соприкосновения войск (линии разграничения сил, барьерного рубежа);
- признаки, характеризующие наличие радиосетей (радионаправлений) различного боевого назначения и частотного диапазона;
- признаки, характеризующие дистанцию связи между РЭС.
Линию соприкосновения войск (барьерного рубежа, БР) целесообразно представить в виде отрезков ломаной прямой линии.
Барьерный рубеж – это крупная естественная или искусственно созданная преграда (препятствие), затрудняющая или исключающая ведение войсками наступательных боевых действий или их выдвижение. Естественные БР: широкие реки, горные хребты и т. д. к искусственным БР относятся: преграды, созданные (образованные) при воздействии на местность боевыми средствами, а также аварии на сооружениях и предприятиях гидро- и атомной энергетики, нефтяной, газовой и химической промышленности; рубежи ядерных мин; зоны заграждений, разрушений, пожаров, затоплений местности и т. п. [1]
Линию барьерного рубежа можно также представить в векторном формате, который может быть реализован с использованием восьмисвязного кода Фримена [2]. Фиксируются восемь направлений и длин векторов. Кривая описывается последовательностью целых чисел, соответствующих направлениям этих векторов (рис. 1).
Векторный формат реализуется с использованием минимального числа точек, необходимого и достаточного для обеспечения точности представления объектов. Его основными преимуществами являются экономия затрат при сборе и обработке информации, а также экономия ресурсов ЭВМ при накоплении и хранении данных.
Другой способ представления барьерного рубежа как ломаной прямой линии предполагает использование размерности Ричардсона [3]. Размерность, вычисляемая по алгоритму Ричардсона, является обобщением размерности подобия, т. е. может быть определена фрактальная размерность для кривых, которые не обладают свойством самоподобия (например, для берегов или границ). Под фрактальной размерностью будем понимать дробное (нецелое) число, определяемое криволинейность (степень изгибания) ломаной линии(границы, барьерного рубежа).
Выбираем произвольно малую единицу измерения α (так называемую «линейку»). Затем измеряем длину кривой линии, заменяя ее ломаной линией, составленной из равных отрезков длины α. Если «линейка» используется N раз, то общая измеряемая длина линии БР равна Nα. Фрактальная размерность ломаной линии (барьерного рубежа) в соответствии с определением Мандельброта равна [3]:
, где D – «степень изгибания» кривой линии (границы, барьерного рубежа); α – единица измерения (100 м, 500 м, 1 км, 5 км); N – число измерений.
Если обозначить S=Nα, то получим:
Эта формула показывает, как измеряемая длина кривой линии увеличивается при уменьшении единицы измерения.
На практике используют первый способ представления линии БР в виде ломаной прямой линии.
Алгоритм определения признаков, характеризующих удаление РЭС от линии БР, представлен на рис. 2.
Работа алгоритма заключается в следующем:
Этап 1. Ввод исходных данных.
Исходными данными в подсистеме обработки автоматизированного комплекса радиомониторинга (РМ) считаются все необходимые данные для ее работы, полученные подсистемой добывания и внесенные в базу данных.
Этап 2. Преобразование БР.
Для удобства математических расчетов при автоматизации обработки полученных данных определения местоположения РЭС и пространственных признаков целесообразно БР представить в виде отрезков ломаной прямой линии.
Уравнение прямой в общем виде записывается следующим образом: Y=AX+B, где Y – широта точки на линии БР, км; X – долгота точки на линии БР, км; А, B – коэффициенты, вычисляемые по формулам:
Этап 3. Определение координат точек пересечения БР.
Координаты текущей точки пересечения линии боевого соприкосновения войск (X, Y) с линиями сетки деления района сбора информации (РСИ) с заданным шагом дискретизации определяются по формуле:
где d – расстояние между текущими точками (X, Y) на линии соприкосновения; J – прямой отрезок линии БР.
Знак (±) выбирается из условия, чтобы X находился в пределах [XБР(J), XБР(J+1)], аY – в пределах [YБР(J), YБР(J+1)].
Этап 4. Определение удаления таксонов РЭС от БР.
Для вычисления удаления разведываемого объекта от линии БР находится минимальное удаление объекта от прямых отрезков ломаной линии, которыми представляется (интерполируется) непосредственно линия соприкосновения.
При вычислении удаления разведываемого объекта от прямых отрезков ломаной линии между точками [XБР(J), YБР(J)] и [XБР(J+1), YБР(J+1)] последовательно вычисляются удаления распознаваемого объекта от текущих точек на линии БР с координатами (X, Y). Расположение точек (X, Y) на линии боевого соприкосновения войск выбирается таким образом, чтобы не вносить ошибку в распознавание объектов по признаку удаления объектов от линии БР.
Изменение расстояния от распознаваемого объекта до линии БР, при изменении положения текущей точки (X, Y), не должно превышать величины градации признака удаления распознаваемого объекта от линии БР, т. е. соответствовать оперативно-тактическому нормативу.
Этап 5. Определение dmin между таксонами РЭС и БР.
Рассчитанные расстояния распознаваемого таксона РЭС (объекта) от текущей точки (X, Y) на линии БР сравниваются для отыскания минимального расстояния от разведываемого объекта до J-го прямого отрезка линии БР: S (J) = min S (J, X, Y), при принадлежности X, Yк множеству [XБР(J), YБР(J)] × [XБР(J+1), YБР(J+1)].
Затем выбирается минимальное расстояние от распознаваемого объекта до линии БР для всех прямых отрезков линии соприкосновения войск:L=minS(J), где J=1, 2, 3 …
Этап 6. Ввод данных в БД ГИС.
С целью дальнейшей обработки пространственные параметры БР вводятся в соответствующие ячейки базы данных (БД) матричной геоинформационной системы (ГИС). Выбор матричной ГИС обусловлен упрощенным доступом к картам из пользовательских приложений, высокой скоростью обработки данных по сравнению с векторными и растровыми данными, наглядностью отображения результатов обработки [4].
Этап 7. Возобновление цикла.
В соответствии с тем, что радиоэлектронная обстановка (РЭО) постоянно меняется (включаются в работу новые РЭС, проводится перегруппировка войск и т. п.) необходимо возобновление алгоритма.
Этап 8. Вывод результатов.
Визуализация параметров положения линии БР предполагает графическое отображение полученных данных на фоне электронной карты в виде отрезков ломаной прямой линии. На экране отражаются также значения удалений разведываемых объектов от линии БР (рис. 3).
Таким образом, алгоритм обработки пространственных статистических признаков: удаление таксонов РЭС от барьерного рубежа, количества таксонов РЭС в районе сбора информации, дистанции связи между РЭС позволит потребителю информации (должностному лицу) визуально оценить плотность распределения РЭС на местности, определить признак принадлежности РЭС к объекту, графически представить полученные данные на фоне электронной карты ГИС.
Список литература:
1. Советская военная энциклопедия (в 8 томах). – М.: Воениздат, 1976 – 1980.
2. Агеев П. А., Кудрявцев А.М., Удальцов Н.П. Методика структурно-статистической оценки РЭО. НТС № 94. «Труды академии». – СПб.: ВАС, 2016.
3. Морозов А.Д. Введение в теорию фракталов. – Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. – 160 с.
4. Коробицын А.А., Кудрявцев А.М., Смирнов А.А. Информационные и сетевые технологии в автоматизированных системах специального назначения: Учеб. пособие. – СПб.: ВАС, 2015. – 132 с.