Разработка фрагмента специального математического и программного обеспечения передачи данных на основе протокола TCP/IP - Дипломная работа

Происходит централизация управления, увеличение объемов перерабатываемой информации, сокращение времени обработки данных, совершенствование методов решения задач, улучшение принципов функционирования автоматизированных систем управления в различных режимах работы, замена устаревшей техники новой, более совершенной и перспективной. Поэтому целью данной работы является разработка (внедрение) более эффективного способа адресации в контуре управления артиллерийского дивизиона, который позволит ускорить и облегчить процесс передачи сообщений между должностными лицами и подразделениями в целом, использующими комплексы средств автоматизированного управления, а также поддерживать высокую надежность доставки сообщений адресату в сложных условиях современного боя. Для того чтобы понять, насколько внедрение комплексов средств автоматизированного управления повышает эффективность выполнения решаемых в артиллерийском дивизионе задач, устойчивость, непрерывность, оперативность и скрытность управления, рассмотрим состав этих задач и принципы организации управления артиллерийским дивизионом. Управление боевыми действиями артиллерийского дивизиона слагается из управления подразделениями артиллерийской разведки; управления огнем и маневром огневых подразделений; управления подразделениями обеспечения. В целом управление боевыми действиями артиллерийского дивизиона включает следующие основные мероприятия: поддержание в каждый момент времени боя постоянной боевой готовности дивизиона и высокого морально-психологического состояния личного состава; добывание, изучение и анализ данных о противнике и своих войсках, влияющих на боевые действия дивизиона; своевременное принятие решения и быстрое доведение задач до подчиненных; организацию непрерывного управления артиллерийской разведкой, огнем, маневром и всестороннее обеспечение подразделений дивизиона; организацию и поддержание непрерывного взаимодействия с общевойсковой частью (подразделением), которой дивизион (батарея) придан или которую поддерживает; осуществление постоянного контроля за выполнением подразделениями дивизиона поставленных задач и оказание им помощи; организацию надежной системы связи [4].Любое сообщение состоит из заголовка и информационной части, формируемых должностными лицами либо с АРМ, либо с пульта управления ПБ008. При передаче циркулярных сообщений, предназначенных абонентов радиосетей или многоточечных проводных линий связи, формируется циркулярный позывной (символ « » на позиции «ППРМ»), который указывает на необходимость приема сообщений абонентами сети и отсутствие режима квитирования этих сообщений. При передаче циркулярных «по списку» сообщений формируется циркулярный позывной «списка» (буква «М» на позиции «ППРМ»), который указывает на необходимость приема сообщений абонентами сети, включенными в список, и отсутствие квитирования. На этой позиции применяются знаки: Я или 1 - при передаче информационных (рабочих) сообщений с использованием абонентского или только сетевого засекречивания; Локальная сеть может включать до 200 адресатов, подзона - до 200*20=4000 локальных сетей, зона до 4000*10=40000 адресатов, а СПД в целом до 40000*20=800000 адресатов.В работе был проведен анализ задач, решаемых должностными лицами артиллерийского дивизиона с применением комплексов средств автоматизированного управления, и информационных процессов в цикле управления, на его основе была разработана имитационная модель функционирования фрагмента СМПО, обеспечивающая решение всех задач управления подчиненными силами и средствами в ходе огневого поражения противника.for i := 0 to 3 do begin if ADOTABLE1.Fields[1].ASSTRING "Командир батареи" then begin N4.Checked := false; for i := 0 to 3 do begin if ADOTABLE1.Fields[1].ASSTRING "Командир дивизиона" then begin for i := 0 to 3 do begin if ADOTABLE1.Fields[1].ASSTRING "Начальник штаба дивизиона" then begin for i := 0 to 3 do begin if ADOTABLE1.Fields[1].

В настоящее время автоматизированные системы управления активно развиваются. Происходит централизация управления, увеличение объемов перерабатываемой информации, сокращение времени обработки данных, совершенствование методов решения задач, улучшение принципов функционирования автоматизированных систем управления в различных режимах работы, замена устаревшей техники новой, более совершенной и перспективной. Все больше усложняется программно-математический аппарат КСАУ артиллерийского дивизиона, появляется возможность решения все большего объема задач.

Основу управления войсками составляет принятие обоснованного решения и его своевременное доведение до исполнителей. В ходе всего комплекса задач, выполняемых при этом, происходит интенсивный обмен информацией.

Поэтому целью данной работы является разработка (внедрение) более эффективного способа адресации в контуре управления артиллерийского дивизиона, который позволит ускорить и облегчить процесс передачи сообщений между должностными лицами и подразделениями в целом, использующими комплексы средств автоматизированного управления, а также поддерживать высокую надежность доставки сообщений адресату в сложных условиях современного боя.

Основное внимание в работе будет сосредоточенно на рассмотрении следующих вопросов: - анализ информационных процессов в цикле управления артиллерийского дивизиона с применением комплексов средств автоматизированного управления;

- анализ способов адресации сообщений в контуре управления артиллерийского дивизиона;

- разработка фрагмента СМПО передачи данных на основе протокола TCP/IP;

- выработка практических рекомендаций по применению разработанного фрагмента СМПО.

Актуальность темы работы обусловлена перевооружением РВИА и сухопутных войск в целом на более современные комплексы средств автоматизации управления войсками и оружием, оснащенные более совершенной элементной базой требующей совершенствования и оптимизации программного обеспечения. Следовательно, требуется пересмотр (выработка новых) алгоритмов функционирования программных средств, в том числе протоколов представления и передачи данных.

1. Анализ задач, решаемых в артиллерийском дивизионе и возможностей ксау по их решению

1.1 Задачи, решаемые в артиллерийском дивизионе. Управление боевыми действиями артиллерийского дивизиона

Для того чтобы понять, насколько внедрение комплексов средств автоматизированного управления повышает эффективность выполнения решаемых в артиллерийском дивизионе задач, устойчивость, непрерывность, оперативность и скрытность управления, рассмотрим состав этих задач и принципы организации управления артиллерийским дивизионом.

Артиллерийский дивизион в наступлении привлекается к артиллерийской подготовке атаки, артиллерийской поддержке атаки и артиллерийскому сопровождению наступающих войск в глубине обороны противника [4].

Артиллерийская подготовка атаки непосредственно предшествует атаке мотострелковых (танковых) частей и проводится на глубину обороны частей первого эшелона противника, а по наиболее важным целям - на глубину досягаемости огня для их уничтожения и подавления [4].

Артиллерийская поддержка атаки начинается с момента движения подразделений первого эшелона с рубежа перехода в атаку и продолжается непрерывно до овладения районами обороны батальонов первого эшелона противника. В это время артиллерия поражает вновь обнаруженные средства ядерного нападения, артиллерию, противотанковые средства, пункты управления. Продолжается подавление опорных пунктов перед фронтом и на флангах атакующих подразделений, воспрещается маневр противника [4].

В обороне артиллерийский дивизион: - поражает средства ядерного нападения противника, его артиллерию, зенитные, радиоэлектронные средства и пункты управления;

- воспрещает подход противника и развертывание его подразделений для наступления;

- поддерживает передовой отряд в полосе обеспечения и подразделения, обороняющие передовую позицию и позицию боевого охранения;

- участвует в контрподготовке;

- прикрывает огнем промежутки между подразделениями, открытые фланги и бреши, образовавшиеся в результате ядерных ударов противника;

- отражает атаки танков и пехоты противника;

- препятствует дальнейшему распространению противника, вклинившегося в оборону, и подходу его резервов;

- поддерживает контратаки вторых эшелонов и резервов;

- ведет борьбу с воздушными десантами противника;

- освещает местность и цели ночью;

- ведет борьбу с осветительными средствами противника [1].

Артиллерийские дивизионы могут привлекаться к участию в контрподготовке. В этом случае они выполняют огневые задачи по плану артиллерийского штаба или начальника артиллерии мотострелкового полка.

Управление боевыми действиями артиллерийского дивизиона слагается из управления подразделениями артиллерийской разведки; управления огнем и маневром огневых подразделений; управления подразделениями обеспечения.

В целом управление боевыми действиями артиллерийского дивизиона включает следующие основные мероприятия: поддержание в каждый момент времени боя постоянной боевой готовности дивизиона и высокого морально-психологического состояния личного состава; добывание, изучение и анализ данных о противнике и своих войсках, влияющих на боевые действия дивизиона; своевременное принятие решения и быстрое доведение задач до подчиненных; организацию непрерывного управления артиллерийской разведкой, огнем, маневром и всестороннее обеспечение подразделений дивизиона; организацию и поддержание непрерывного взаимодействия с общевойсковой частью (подразделением), которой дивизион (батарея) придан или которую поддерживает; осуществление постоянного контроля за выполнением подразделениями дивизиона поставленных задач и оказание им помощи; организацию надежной системы связи [4].

Основные требования к управлению - его устойчивость, непрерывность, оперативность и скрытность [5].

Устойчивость - способность элементов системы управления выполнять свои функции в сложной, резко меняющейся обстановке при воздействии противника на них всеми видами средств поражения, сохраняя при этом способность к функционированию по предназначению, а при необходимости и восстанавливать управление войсками в случае его нарушения.

Непрерывность - способность элементов системы управления обеспечить своевременное доведение до подчиненных войск распорядительной информации и получения от них информации об обстановке.

Оперативность управления обеспечивается постоянным знанием обстановки, быстрым реагированием на ее изменение, выработкой решения и доведением задач до подразделений в минимально короткое время.

Скрытность - способность элементов системы управления выполнять свои функции тайно от противника, с защитой от вскрытия структуры управления, перехвата и вскрытия содержания информации.

Степень выполнения всех указанных требований значительно повышается при использовании комплексов средств автоматизированного управления.

Командир дивизиона (батареи) управляет боевыми действиями подразделений с КНП или НП лично и через штаб (а командир батареи - только лично) путем отдачи устных боевых приказов, распоряжений и подачей команд. Основная задача штаба - планирование под руководством командира дивизиона боевых действий подразделений, сбор информации о противнике, положении и состоянии своих подразделений, о ходе выполнения поставленных задач, осуществление контроля [1].

Если дивизион является приданным или поддерживающим, то командно-наблюдательный пункт его командира развертывается вместе с командным пунктом общевойскового командира.

Рисунок 1.1- Схема управления разведкой, огнем и маневром артиллерийского дивизиона

1.2 Возможности КСАУ по решению задач в артиллерийском дивизионе, состав типового комплекса

Внедрение средств автоматизации оказывает существенное влияние на эффективность боевого применения артиллерии. В значительной степени это связано с повышением оперативности работы соответствующих органов управления. Следовательно, правильная организация передачи данных в условиях автоматизации приобретает особое значение. По существу, повышение эффективности управления есть результат использования современной вычислительной техники и средств связи в процессе выполнения функций управления при соответствующей организации работы штаба.

К тому же внедрение средств автоматизации способствует освобождению должностных лиц органов управления от значительной части механической работы, выполнения всевозможных технических операций. Это позволяет сосредоточивать их усилия на решении задач, требующих использования творческих способностей человека. Следует отметить также, что применение комплексов средств автоматизированного управления (КСАУ) ведет к углублению разделения управленческого труда в процессах управления, способствует более четкому ритму выполнения отдельных операций, сокращает непроизводительные потери времени.

Каждое звено управления при наличии КСАУ оснащается определенными техническими средствами. В целях обеспечения мобильности и оперативности управления личный состав органа управления размещают на специально создаваемой транспортной базе. Это специализированные машины управления, которые имеют рабочие места, оборудованные всеми необходимыми для нормальной деятельности соответствующего должностного лица техническими устройствами [5].

При конструировании машин управления распределение рабочих мест и их количества производят в строгом соответствии с составом групп управления и их функциональными обязанностями. При этом предусматривается такое размещение технических средств управления, чтобы достигалось удобство пользования ими соответствующими должностными лицами. Так, учитывая специфику работы начальника разведки дивизиона (наблюдение за полем боя, прием и анализ разведывательной информации), предусматривают возможность удобного ввода информации в электронно-вычислительную машину (ЭВМ) и вывода ее из ЭВМ с его рабочего места. Рядом с рабочим местом командира дивизиона располагается экран отображения результатов решения задач на ЭВМ.

Весь комплекс средств автоматизации каждого звена управления включает размещаемые в машинах управления и в других специальных машинах: ЭВМ с устройствами ввода и вывода информации;

аппаратуру передачи данных;

средства связи;

вспомогательное оборудование.

Кроме того, имеющиеся в комплексе средства связи должны обеспечивать поддержание непрерывной радиосвязи со старшим артиллерийским начальником (штабом), с подчиненными подразделениями и с командирами (штабами) общевойсковых частей и подразделений.

Для примера рассмотрим состав КСАУ «Машина-М», который разработан для управления самоходным артиллерийским дивизионом на основе орудий 2С3, 2С3М, 2С3М1.

Командирские машины управления командира дивизиона и командира батареи 1В15-М (рисунок 1.2) и 1В14-М соответственно представляют собой, как правило, подвижные командно-наблюдательные пункты. Они предназначаются одновременно как для ведения разведки, так и для управления огнем [6].

Рисунок 1.2 - Машина управления командира дивизиона 1В15-М

Командно-штабная машина дивизиона 1В16-М (рисунок 1.3) предназначена для сбора и анализа разведывательных данных о противнике, определения установок для стрельбы, а также управления огнем дивизиона во взаимодействии с другими машинами комплекса.

Рисунок 1.3 - Командно-штабная машина дивизиона 1В16-М

Командирская машина старшего офицера батареи 1В13-М (рисунок 1.4) служит для управления огневыми взводами.

Рисунок 1.4 - Командирская машина старшего офицера батареи 1В13 М

Управление дивизионом (батареей) осуществляется либо непосредственно с командирской машины, либо с пункта, развернутого вне ее. Перемещение машины осуществляется одновременно с перемещением командно-наблюдательного пункта общевойскового подразделения.

Командно-штабная машина дивизиона располагается, как правило, в районе огневой позиции одной из батарей. Командирская машина старшего офицера батареи размещается на огневой позиции таким образом, чтобы обеспечивалось удобство управления огневыми взводами [6].

Управление артиллерийским дивизионом осуществляется путем обмена информацией между машинами КСАУ в виде формализованных и неформализованных сообщений. Поэтому для разработки фрагмента СМПО передачи данных необходимо рассмотреть порядок обмена информацией и способы адресации сообщений в контуре управления артиллерийского дивизиона.

В работе был проведен анализ задач, решаемых должностными лицами артиллерийского дивизиона с применением комплексов средств автоматизированного управления, и информационных процессов в цикле управления, на его основе была разработана имитационная модель функционирования фрагмента СМПО, обеспечивающая решение всех задач управления подчиненными силами и средствами в ходе огневого поражения противника.

Программная реализация фрагмента СМПО, выполненная с помощью языка объектно-ориентированного программирования Object Pascal и созданной на его основе визуальной среды программирования Delphi, позволяет сделать вывод о том, что разработанный программный продукт может стать основой при создании более сложной системы передачи данных входящей в состав СМПО АРМ КШМ.

Кроме того, был рассмотрен порядок использования предлагаемого фрагмента СМПО в практике боевой работы войск, на основе чего можно сделать выводы о возможности его применения в ходе выполнения огневых задач.

На основе анализа возможных способов применения разработанного программного продукта, сделан вывод, что предложенный способ адресации на основе IP-адресов имеет существенное преимущество по сравнению с зонной адресацией в том, что появляется возможность передачи данных через существующие глобальные, региональные и локальные компьютерные сети, а также использование и создание аппаратуры, имеющей свой IP-адрес.

1 . Правила стрельбы и управления огнем артиллерии (ПСИУО-96). - М.: Воениздат, 2001. - 143-168 с.

2 . Фленов М.Е. Библия Delphi. - СПБ.: БХВ-Петербург, 2004. - 439 с.

3 . Шапиро Д.Р., Бойс Д.С. Windows 2000 Server. - СПБ.: Диалектика, 2003. 321-327 с.

4 . Передельский Г.Е. Управление артиллерийским дивизионом в бою. - М.: Воениздат, 1986. - 3-17 с.

5 . Основы построения и эксплуатации АСУВ. Учебное пособие. - Спб.: МВАА, 2009 г. - 43-48 с.

6 . Комплекс автоматизированного управления огнем артиллерийского дивизиона 1В12-3 «Машина - М». Учебное пособие. - СПБ.: МВАА, 2009 г. - 3-28 с.