Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони

Напрями розвитку та удосконалення військових систем радіозв’язку з повітряними ретрансляторами в умовах активної радіоелектронної протидії

2025-03-05T14:05:51+02:00

Перспективним напрямом бойового застосування безпілотних літальних апаратів є розміщення на їхній платформі малогабаритних ретрансляторів для наземних радіомереж. Враховуючи значну увагу, що надається вдосконаленню систем військового управління, актуальним є визначення основних тенденцій розвитку військових систем радіозв'язку з повітряними ретрансляторами в умовах активних засобів радіоелектронної протидії противнику.

Метою статті є визначення основних напрямів розвитку та вдосконалення систем військового радіозв'язку з повітряними ретрансляторами для забезпечення безперервного управління підрозділами в зоні відповідальності за активне застосування противником засобів радіоелектронної боротьби в умовах активних заходів радіоелектронної протидії з урахуванням сучасного стану військ (сил) противника.

Методи дослідження. Під час написання статті було використано системний аналіз і синтез. Це дало змогу проаналізувати військові системи радіозв'язку в умовах активних заходів радіоелектронної протидії та надати рекомендації щодо зменшення впливу противника.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Значна кількість наукових статей присвячена бойовому використанню безпілотних літальних апаратів у сучасних збройних конфліктах та заходам протидії їм, зокрема – радіоелектронному придушенню каналів управління та навігації.

Виклад основного матеріалу. Проведено аналіз тенденцій використання військових систем радіозв'язку від повітряних ретрансляторів у сучасних військових конфліктах різної інтенсивності. Виокремлено напрями розвитку та вдосконалення військовими цих систем радіозв'язку, що функціонують в умовах активної радіоелектронної протидії противнику. Окреслено перспективи їх подальшого розвитку в частині використання в системі радіоелектронної боротьби. Запропоновано рекомендації щодо зниження енергетичного впливу засобів радіоелектронної боротьби противника, вибору оптимальної топології системи військового радіозв'язку з повітряними ретрансляторами та використання сучасних антенних систем.

Елементи наукової новизни. Визначено напрями розвитку та вдосконалення, обираючи оптимальну топологію системи військового радіозв'язку з повітряними ретрансляторами.

Теоретична та практична значущість статті. Впровадження зазначених технологій у систему управління військами дасть змогу забезпечити стійке управління нею, бойовими та спеціальними засобами в умовах складної радіоелектронної обстановки з активним використанням противником засобів радіоелектронної боротьби.

Висновок і перспективи подальших досліджень. Аналіз тенденцій використання військових систем радіозв'язку з повітряними ретрансляторами в сучасних військових конфліктах різної інтенсивності дає змогу визначити основні напрями їх розвитку та вдосконалення. Напрямом подальших досліджень є удосконалення методів керування параметрами та режимами роботи військових систем радіозв'язку з повітряними ретрансляторами під впливом різних видів навмисних перешкод.

Математична модель визначення ймовірнісних станів інформаційно-комунікаційної системи в умовах ведення кіберборотьби

2025-03-04T14:24:41+02:00

У статті викладено основні положення математичної моделі визначення ймовірнісних станів інформаційно-комунікаційної системи в умовах ведення відносно до неї кіберборотьби.

Метою статті є розроблення математичної моделі визначення ймовірнісних станів інформаційно-комунікаційної системи в умовах ведення кіберборотьби як випадкового дифузійного марковського процесу. На відміну від існуючих, розроблена автором математична модель враховує ймовірнісний характер факторів, які впливають на перебіг та результати кіберборотьби, розглядає її як дифузійний випадковий марковський процес з дискретними станами та неперервним часом.

Методи дослідження. Під час дослідження використано метод системного аналізу для визначення множини можливих станів інформаційно-комунікаційної системи, а також математичний апарат теорії стохастичних диференціальних рівнянь для аналітичного моделювання її функціонування. За допомогою методу системного аналізу було формалізовано процес кіберборотьби, проаналізовано трирівневу архітектуру кіберпростору (кібердомену) як середовища її ведення та сформовано множину можливих станів функціонування інформаційно-комунікаційної системи, що складається з шести станів. Математичний апарат теорії стохастичних диференціальних рівнянь дав змогу сформувати систему диференціальних рівнянь Колмогорова у стохастичній постановці для визначення ймовірностей станів інформаційно-комунікаційної системи.

Отримані результати дослідження. У результаті дослідження було формалізовано процес ведення кіберборотьби у якості дифузійного марковського процесу з дискретними станами та неперервним часом, узагальнено за структурною ознакою основні об’єкти ведення кіберборотьби як інформаційно-комунікаційні системи, запропоновано граф станів функціонування такої системи та розроблено математичну модель визначення її ймовірнісних станів в умовах ведення кіберборотьби на основі математичного апарату теорії стохастичних диференціальних рівнянь.

Елементи наукової новизини. Науковою новизною отриманих результатів дослідження є запропонований у статті концептуально інший підхід до оцінювання ефективності ведення кіберборотьби, який зводиться до її математичного моделювання як випадкового (стохастичного) процесу та отримання, завдяки цьому, саме ймовірнісних показників, за якими в подальшому буде можливо аналізувати величину прогнозованого ефекту від кібердій та використовувати в якості критеріїв прийняття рішення на їх проведення.

Теоретична й практична значущість. Теоретичною значущістю отриманого наукового результату є прикладне використання потужного математичного апарату теорії стохастичних диференціальних рівнянь для аналітичного математичного моделювання дій у кіберпросторі, яким за означенням притаманна невизначеність та випадковість. Практичною значущістю результатів дослідження є можливість програмної реалізації запропонованої у статті математичної моделі визначення ймовірнісних станів інформаційно-комунікаційної системи для прогнозування перебігу та результатів ведення кіберборотьби в інтересах застосування угруповань військ (сил) оперативно-стратегічного рівня.

Функціональна модель підсистеми безпеки системи управління безпроводовими сенсорними мережами військового призначення

2025-03-21T09:39:50+02:00

Розвиток сучасних інформаційно-комунікаційних технологій у військовій сфері потребує вдосконалення систем управління безпроводовими сенсорними мережами. Ефективне поєднання процесів моніторингу та телекомунікації із гарантуванням конфіденційності, цілісності, доступності та автентифікації інформації можливе лише за наявності комплексної системи управління безпроводовими сенсорними мережами, важливою складовою якої є підсистема безпеки.

Метою статті є розроблення функціональної моделі підсистеми безпеки системи управління безпроводовими сенсорними мережами військового призначення для забезпечення безпеки їх функціонування та оптимізації її впливу на інші підсистеми системи управління на всіх рівнях мережі.

Методи дослідження. Під час написання статті використано методи аналізу та синтезу. Зазначений методологічний підхід дає змогу визначити цільові функції підсистеми безпеки та математично формалізувати процес забезпечення безпеки системи управління безпроводових сенсорних мереж військового призначення.

Отримані результати дослідження. Проведено аналіз наукових публікацій та визначено, що модель системи безпеки з повним перекриттям (модель Клементса – Хоффмана), що спирається на теорію графів, нечітких множин, ймовірностей вважається основою для формалізації процесу функціонування систем безпеки. Розроблено функціональну модель підсистеми безпеки, що складається з таких модулів: аутентифікації й управління доступом, шифрування, виявлення і запобігання вторгненням, управління політиками безпеки та оновлення програмного забезпечення й відновлення. Наведена модель, що забезпечує повне перекриття загроз, формалізована у вигляді математичного опису, що підвищує рівень стійкості мережі до атак.

Елементи наукової новизини. Науковою новизною роботи є синтез існуючих методів захисту і механізмів безпеки в єдину підсистему, що дає змогу комплексно оцінювати та мінімізувати ризики від атак для безпроводової сенсорної мережі військового призначення. Запропонований підхід забезпечує адаптивність та інтегрується в існуючі системи управління.

Теоретична й практична значущість. Теоретичною значущістю дослідження є розвиток методів математичного моделювання загроз та побудова стійкої архітектури управління безпекою безпроводових сенсорних мереж. Практична цінність результатів дослідження полягає у можливості їх впровадження у військових і спеціальних системах зв’язку, що забезпечує підвищену захищеність критичних інформаційно- комунікаційних систем у сучасних умовах.

Класифікація та загальна характеристика завдань управління комунікаційними повітряними мережами

2025-03-05T09:24:17+02:00

В умовах зміни тактичної обстановки, протидії супротивника ефективне управління повітряною мережею неможливо без відповідної системи управління. Процес управління функціонуванням повітряної мережі зв'язку, яка складається з сукупності (групи) повітряних платформ зв'язку, що створюють мережу повітряного руху та забезпечують зони обслуговування мобільних абонентів (як наземних, так і повітряних). Об’єктом дослідження є процес управління функціонуванням комунікаційної повітряної мережі, що складається з сукупності (групи) повітряних платформ зв'язку.

Метою статті є аналіз та синтез класифікації завдань управління комунікаційними повітряними мережами (FANET-мережами) військового призначення та визначення множини завдань системи управління такими мережами залежно від цільових функцій управління та можливих методів (підходів) їх реалізації.

Методи дослідження. У процесі підготовки статті було застосовано комплексні методи дослідження, зокрема методи аналізу та синтезу. Використання методу аналізу дозволило детально вивчити завдання управління комунікаційною повітряною мережею, а метод синтезу сприяв класифікації цих завдань за різними критеріями.

Отримані результати дослідження. Особливу увагу було надано виявленню ключових аспектів організації та оптимізації процесів управління, що дало змогу структурувати завдання та визначити їхню ієрархічну послідовність. На основі результатів аналізу здійснено комплексне дослідження можливих методів і підходів до реалізації цих завдань. Окрім того, розглянуто сучасні технологічні рішення, здатні забезпечити ефективне та надійне функціонування комунікаційної мережі в різних умовах експлуатації. На систему управління повітряною мережею покладаються такі основні завдання: визначення та узгодження порядку спільних дій автономних безпілотних літальних апаратів; формування польотних завдань та траєкторій польоту групи безпілотних літальних апаратів; динамічне коригування польотного завдання та ролі кожного безпілотного літального апарату під час його виконання; організація транспортної мережі для зв'язку між безпілотними літальними апаратами, покриття та обслуговування мобільних абонентів тощо. Розглянуто основні характеристики завдань управління: комунікативність та специфічність.

Елементи наукової новизини. У роботі наведено удосконалену класифікацію завдань управління комунікаційними повітряними мережами для їх подальшої алгоритмізації та реалізації в спеціалізованому програмному забезпеченні системи управління. Елементами наукової новизни є класифікація завдання управління комунікаційними повітряними мережами (FANET-мережами) військового призначення.

Теоретична й практична значущість. Теоретичною та практичною значущістю статті визначено напрями синтезу системи управління повітряними мережами, що дає змогу запропонувати ефективну інтелектуальну систему управління комунікаційними повітряними мережами військового призначення. Виокремлені етапи, функції, цілі та завдання управління комунікаційною повітряною мережею дадуть змогу побудувати системи управління такими мережами. Використання комунікаційних повітряних мереж дасть змогу покращити показники функціонування мобільної компоненти комунікаційних мереж військового призначення. Перспективами подальших досліджень слід вважати формалізацію основних завдань управління комунікаційною повітряною мережею та розроблення відповідних алгоритмів їх реалізації.

Метод визначення енергетичних параметрів радіозавад на межі зони радіовидимості

2025-03-25T10:05:48+02:00

Під час поширення електромагнітних хвиль у реальних умовах спостерігається ефект їх затухання, що пов’язаний з поглинанням або розсіюванням хвиль у тропосфері, а також дифракційними втратами енергії. Це значно впливає на енергетичні параметри радіосигналів, визначення яких вважається особливо складним на межі зони радіовидимості.

Метою статті є розроблення методу визначення енергетичних параметрів радіозавад (радіосигналів) на межі зони радіовидимості з використанням методу лінійної інтерполяції для забезпечення оперативних розрахунків з оцінювання електромагнітної обстановки.

Методи дослідження. Під час написання статті застосовано методи системного аналізу процесів поширення електромагнітних хвиль та синтезу методу визначення енергетичних параметрів радіосигналів. Зазначений методологічний підхід дав змогу отримати вираз для визначення множника ослаблення електромагнітного поля, який враховує поширення електромагнітних хвиль у приземних шарах тропосфери з відповідними втратами, зокрема, завдяки різній поляризації сигналів і приймальних антен.

Отримані результати дослідження. Запропоновано використовувати метод лінійної інтерполяції для визначення енергетичних параметрів радіосигналів на межі зони радіовидимості, на які впиває діапазон дальностей, що залежать від дальності прямої видимості. Встановлено, що енергетичні параметри радіозавад можуть оцінюватися через напруженість електромагнітного поля в заданій точці простору або густину потоку потужності (вектор Умова-Пойнтинга) радіосигналів у місці розташування приймальної антени. Отримано вираз для апроксимованого значення множника ослаблення електромагнітного поля на довільній дальності в межах «зони напівтіні» та розроблено порядок визначення енергетичних параметрів радіосигналів на межі зони радіовидимості.

Елементом наукової новизни є те, що запропонований метод доцільно застосовувати для вирішення прикладних завдань побудови ліній радіозв'язку, а також для прогнозування можливої завадової обстановки в районі бойових дій.

Теоретична та практична значущість статті. Використання методу може забезпечити підвищення оперативності визначення енергетичних параметрів радіозавад на межі зони радіовидимості завдяки зменшенню кількості обчислювальних процедур. Такий підхід може бути доцільним під час прогнозування можливої завадової обстановки в районі бойових дій.

Удосконалення військової гри за допомогою штучного інтелекту: перший крок у побудові довіри до людино-машинної команди

2025-02-13T09:22:23+02:00

Розвиток нових технологій продовжує збільшувати складність ведення війни. Штучний інтелект – одна з технологій, яка може кардинально змінити характер збройних конфліктів. Тому вкрай важливо експериментувати та інтегрувати штучні технології в таких безпечних умовах, як військові ігри, перш ніж впроваджувати їх в операційні системи і використовувати як інструмент підтримки прийняття рішень. Командна робота між людьми і машинами – одна з таких сфер. Об'єднання людей зі штучним інтелектом дає можливість синергетично використовувати сильні сторони кожного з них. Обчислювальні можливості штучного інтелекту дають змогу підтримувати прийняття рішень людиною, забезпечуючи предиктивний аналіз і аналіз за рекомендаціями. Така людино-машинна співпраця має потенціал для реалізації якісних досягнень у прийнятті рішень та може посилити навчання учасників, надаючи їм розуміння чинників, що дозволяють штучному інтелекту визначати найкращі варіанти і пов'язані з ними ризики. Людино-машинна командна робота у військових іграх також обіцяє додаткову перевагу у вигляді побудови довіри між людьми, які приймають рішення, і штучним інтелектом, який їх підтримує. Проте, людино-машинна командна робота не позбавлена викликів.

Метою статті є виявлення шляхів покращення результатів військових ігор, впровадивши надійний штучний інтелект.

Методи дослідження. Під час написання статті було використано низку наукових методів дослідження. Метод контент-аналізу застосовувався для вивчення останніх досліджень і публікацій щодо виявлення проблематики в межах наявного обсягу знань. Для аналізу структури військової гри та розподілу її на складові частини й виявлення потенційних напрямів її удосконалення, які можна отримати завдяки впровадженню штучного інтелекту, було використано метод декомпозиції. Метод аналізу дав змогу оцінити потенційні переваги впровадження штучного інтелекту в кожну зі складових частин військової гри. Для обгрунтування оптимальних вузлів впровадження штучного інтелекту стосовно максимізації переваг застосовано метод синтезу.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. У статті здійснено аналіз досліджень і узагальнено поняття штучного інтелекту та його технологій.

Виклад основного матеріалу. На прикладі військових ігор проаналізовано ефективність застосування штучного інтелекту й висвітлено те, як штучний інтелект перевершує людську продуктивність у низці еталонних ігор. Проаналізовано роль, цілі та дизайн військових ігор, а також значення штучного інтелекту в процесі їх проведення. Визначено роль штучного інтелекту, можливі ризики його застосування, а також окреслено шляхи вдосконалення військових ігор із використанням технологій штучного інтелекту. Зроблено обґрунтований висновок про можливість довіри до штучного інтелекту у військових іграх.

Елементи наукової новизни. У статті виявлено і обґрунтувано, що застосування штучного інтелекту у військових іграх сприяє не лише вдосконаленню процесу прийняття рішень, а й підвищенню рівня ситуаційної обізнаності, когнітивної підготовки військових офіцерів та побудові довіри до людино-машинної команди.

Теоретична та практична значущість статті. За результатами дослідження можна стверджувати, що людино-машинна взаємодія у військових іграх може допомогти у прийнятті рішень та сприяти навчанню і підготовці осіб, які приймають рішення. Збільшення довіри до штучного інтелекту потребує чіткого розуміння того, як він приходить до висновків та рекомендацій.

Висновок і перспективи подальших досліджень. Подальші дослідження мають бути зосереджені на розробленні алгоритмів візуалізації процесу прийняття рішень штучним інтелектом.

Удосконалення підходу щодо ситуаційного управління засобами протиповітряної оборони в умовах бойових дій

2025-03-21T09:56:04+02:00

У статті проаналізований процес ситуаційного управління силами (військами) із врахуванням особливостей процесу прийняття рішень під час вирішення задач протиповітряної оборони.

Метою статті є удосконалення підходу щодо автоматизованого ситуаційного управління силами (військами) та засобами протиповітряної оборони шляхом формалізації знань осіб, які приймають рішення, з урахуванням досвіду ведення бойових дій.

Методи дослідження. Під час написання статті (проведення дослідження) застосовано методи експертного опитування, представлення експертних знань, теорія графів та методи (класифікації) за експертними і статистичними правилами.

Отримані результати дослідження. Досвід ведення бойових дій показав, що на сучасному етапі головними особливостями управління військами, особливо силами протиповітряної оборони, є врахування підвищеної складності їх застосування, розмаху і швидкості зміни обстановки. Аналіз показав, що тривалість циклу прийняття рішень і формування на його основі управлінських команд (плану дій) при неавтоматизованому управлінні істотно більша ніж середньостатистичний часовий період зміни обстановки, коли може знадобитися кардинальний перегляд раніше ухваленого рішення. Запропоновано при побудові автоматизованої системи ситуаційного управління силами (військами) та засобами протиповітряної оборони використовувати підхід, який включає процес придбання, обробки та формалізації експертних знань. В результаті дослідження встановлено, що процес управління силами (військами) та засобами умовно можна розділити на два етапи (режими управління): завчасна підготовка сил (військ) і засобів до їх бойового застосування та безпосередньо ситуаційне управління під час ведення бойових дій. Встановлено, що комплекси функціональних завдань, що вирішуються під час протиповітряної оборони та є основою спеціального математичного і програмного забезпечення автоматизованої системи ситуаційного управління силами (військами), мають будуватися за ієрархічним принципом із використанням математичних моделей із відповідним ступенем деталізації процесів управління.

Елементами наукової новизини є те, що при ситуаційному управлінні силами (військами) із врахуванням особливостей процесу прийняття рішень під час розв’язання задач протиповітряної оборони, пропонується використання об’єктно-орієнтованих баз знань.

Теоретична й практична значущість статті зводиться до того, що запропоновані такі етапи під час розробки спеціального математичного та програмного забезпечення автоматизованих систем ситуаційного управління силами: розробка візуальних когнітивних моделей проблемних ситуацій відповідно до запропонованого задуму застосування сил (військ); генерування альтернативних способів розв'язання проблемних ситуацій на основі асоціативного пошуку способів рішення схожих задач; розробка методів збирання і аналізу статистичних даних великого об'єму та розмірності («великих даних») з метою отримання правил класифікації ситуацій, що повторюються. Запропонований підхід щодо здійснення автоматизованого ситуаційного управління силами містить етапи підготовки бази знань до процесу застосування сил (військ) та аналізу результатів ведення бойових дій з метою коригування моделей і методів ситуаційного управління.

Методичний підхід до побудови моделі системи реабілітації військовослужбовців на основі мережі масового обслуговування

2025-02-13T08:53:14+02:00

Одним із проблемних питань, що набуло актуальності під час російсько-української війни перед Збройними Силами України, є підвищення ефективності функціонування системи реабілітації військовослужбовців Збройних Сил України. Така система має відповідати науково обґрунтованим вимогам. Тому виникла необхідність вирішити завдання, що пов’язане з побудовою відповідної математичної моделі.

Мета статті. Розроблення методичного підходу до побудови моделі системи реабілітації військовослужбовців Збройних Сил України.

Методи дослідження. Для безпосереднього моделювання системи реабілітації військовослужбовців застосовано математичні апарати теорії масового обслуговування, зокрема, мова йде про апарати систем масового обслуговування і мереж масового обслуговування.

Отримані результати дослідження. Результати аналізу досліджень і публікацій дають змогу стверджувати, що моделям, які стосуються реабілітації військовослужбовців Збройних Сил України надається достатньо уваги. Загалом ці моделі містять показники виконання одного із завдань, а безпосередньо призначених для характеристики параметрів системи реабілітації особового складу та її продуктивності, немає. Зважаючи на викладене, постає нагальне проблемне питання, в побудові моделі системи реабілітації військовослужбовців, удосконаленні її показників, які б враховували продуктивність надання медичної допомоги і можливості підрозділів із реабілітації військовослужбовців Збройних Сил України. Для безпосереднього моделювання системи реабілітації військовослужбовців застосовано математичні апарати теорії масового обслуговування. Зокрема, мова йде про апарати систем масового обслуговування і мереж масового обслуговування. Ґрунтом для моделювання слугували прийняті зараз у Збройних Силах України порядок, способи та підходи до побудови системи реабілітації військовослужбовців, а також алгоритми її дії. Сучасну систему реабілітації (медичну, фізичну та психологічну реабілітації) військовослужбовців можна уявити як мережу масового обслуговування, яка має низку особливостей і для розгляду якої зроблені деякі припущення. У цій науковій роботі, використовуючи вищенаведені методи дослідження, були розраховані параметри системи реабілітації військовослужбовців, яка діє в Збройних Силах України сьогодні.

Елементами наукової новизини є комплексне рішення завдання формування системи реабілітації, застосовуючи модель системи реабілітації, створеної на основі підходів теорії мереж масового обслуговування.

Теоретична й практична значущість викладеного зводиться до створення моделі багаторівневої системи, яка дає можливість розраховувати систему в цілому та її фрагменти. Перспектива подальших досліджень: застосування запропонованого підходу для визначення можливості використання розімкнутої мережі масового обслуговування у випадках, коли тривалість обслуговування заявок у всіх вузлах являє собою випадкові величини, які розподілені не за експоненціальним, а за іншими законами.

Науково-методичні підходи до оцінювання потужності ядерного вибуху на основі реєстрації й аналізу сейсмічних сигналів

2025-03-05T15:18:55+02:00

У статті розглянуто питання ефективного функціонування системи геофізичного моніторингу Головного центру спеціального контролю, який призначений для контролю за дотриманням міжнародних договорів про заборону ядерних випробувань.

Мета статті. На основі аналізу існуючих підходів до оцінки потужності ядерних вибухів провідними сейсмологічними службами та досвіду оцінки потужності підземних ядерних вибухів із випробувального полігону Північної Кореї, уточнити калібрувальні функції для розрахунку магнітуди за об’ємною P хвилею для подальшого отримання достовірних даних про потужність ядерних вибухів.

Методи дослідження. У статті використані методи: контент-аналізу – для дослідження досвіду випробувань та наявних документів з оцінювання потужності ядерних вибухів; системного аналізу – для формування науково-методичних підходів, окреслених у статті; методи математичної статистики – для визначення статистичної залежності між магнітудою і потужністю вибухів; аналітичні методи – для уточнення формул розрахунку калібрувальної функції до вертикальних компонент короткоперіодних Р‑хвиль та емпіричних залежностей стосовно оцінювання потужності ядерних вибухів.

Отримані результати дослідження. У роботі розглянуто сучасні підходи до оцінювання потужності підземних ядерних вибухів на основі реєстрації та аналізу коливань земної поверхні, яка може вказувати на рівень розвитку ядерних технологій держави, яка приховано проводить ядерні випробування, не зважаючи на договори про нерозповсюдження ядерної зброї. Відмічається, що реєструюча апаратура має мати таку амплітудно-частотну характеристику, яка забезпечує реєстрацію без спотворень повздовжніх, поперечних і поверхневих хвиль. Вирішення цієї задачі досягається або за використання широкосмугових приладів із великим динамічним діапазоном, або за допомогою декількох сейсмічних каналів, що мають менший динамічний діапазон, але які перекривають весь необхідний інтервал робочих частот. Крім того, у статті проаналізовано останні дослідження із відкритих джерел, які вказують, що точне визначення потужності підземних ядерних вибухів суттєво залежить від значення магнітуди сейсмічних джерел від вибухів, що, в свою чергу, не дає змоги застосувати ефективні алгоритми для її оцінювання.

Елементи наукової новизини. Для оцінювання магнітуди сейсмічних джерел від ядерного вибуху за даними пунктів спостереження Головного центру спеціального контролю було уточнено калібрувальні функції для розрахунку магнітуди з використанням вертикальних компонент короткоперіодних Р-хвиль, в результаті чого, була підвищена точність оцінки потужності підземних ядерних вибухів із випробувального полігону Північної Кореї.

Теоретична та практична значущість статті. На практиці підтверджено, що отримані оцінки потужності підземних ядерних вибухів корелюються із значеннями, які розраховані провідними світовими сейсмологічними службами. Практична значущість статті зводиться до можливості використання запропонованих науково-методичних підходів до оцінювання потужності ядерного вибуху, застосування перспективних зразків сейсмічної зброї на основі реєстрації та аналізу сейсмічних сигналів у процесі визначення параметрів сейсмічних подій з інших регіонів, зокрема, випробувальних полігонів, розробку пропозицій щодо автоматизації процесів обробки інформації з метою зменшення часу на прийняття рішень тощо.

Ключові слова: ядерний вибух, потужність ядерного вибуху, реєстрація та аналіз параметрів сигналів, магнітуда, калібрувальна функція, камуфлетний підземний ядерний вибух, добротність.

Проєктування багатовимірних інформаційних моделей оцінювання робіт протимінної діяльності на потенційно небезпечних територіях

2025-02-13T09:06:26+02:00

Метою статті є розроблення багатовимірних інформаційних моделей для забезпечення якісного управління роботами протимінної діяльності на потенційно небезпечних територіях.

Методи дослідження. На основі методології проєктування організаційних структур запроєктовано тривимірні моделі соціально-економічних систем. Застосування системного підходу дало можливість синтезувати системи різного ієрархічного рівня – технічні та соціально-економічні, завдяки чому розроблено багатовимірну інформаційну модель, яку можна застосовувати у процесі ведення робіт протимінної діяльності.

Отримані результати дослідження. Проєктування багатовимірних інформаційних моделей для ведення робіт протимінної діяльності передбачає формування низки етапів, пов’язаних із визначенням вартості цих робіт. Тому, досліджено і запропоновано етапи визначення вартості протимінної діяльності, реалізація яких дасть змогу визначити вартість ведення робіт такої діяльності. Окреслено, що одним з основних етапів визначення вартості робіт протимінної діяльності є проєктування організаційної структури. Ця структура розглядається як динамічна система, основою проєктування якої є такі параметри, як елементи витрат, час і технологічний процес. Виділення означених параметрів дає можливість сформувати тривимірну інформаційну модель соціально-економічної системи, яку визначено терміном «тривимірна інформаційна модель організаційної структури», і яка може використовуватися для моделювання процесу управління протимінною діяльністю.

Елементи наукової новизини. Формування такої моделі соціально-економічної системи забезпечує її синтез із тривимірними моделями технічних систем, що дає можливість створити і візуалізувати багатовимірну інформаційну модель ведення робіт протимінної діяльності й забезпечує ефективне управління ресурсами на всіх етапах інвестиційного циклу проєктів, пов’язаних з очищенням території від вибухонебезпечних залишків війни.

Теоретична та практична значущість статті. Отже, формування тривимірних інформаційних моделей соціально-економічних систем дасть можливість, з одного боку, визначити вартість робіт протимінної діяльності, а з іншого, забезпечує синтез із тривимірними технічними системами, стосовно яких і ведуться такі роботи, як, наприклад, об’єкти інфраструктури, земельні ділянки, житлові й промислові будівлі та споруди. Синтез тривимірних соціально-економічних і технічних систем дає змогу створити програмні продукти, які забезпечать якісну візуалізацію будь-яких процесів управління ресурсами, що підвищить керованість робіт протимінної діяльності на всіх етапах інвестиційного циклу реалізації того чи іншого проєкту.

Імітаційна модель для дослідження ієрархічних систем управління оперативним угруповуванням військ

2025-03-21T09:43:48+02:00

Мета статті. У статті запропонована імітаційна модель ієрархічної системи управління військами, в основу якої покладені положення та основні методи теорії управління. Як відомо, побудова ефективної системи управління військами є пріоритетним завданням оборонної реформи, що триває в Україні. На погляд авторів, однією з основних передумов для створення системи управління військами, яка б відповідала сучасним вимогам, є розроблення та використання адекватного методичного апарату стосовно досліджень варіантів побудови систем управління військами.

Методи дослідження. Проведений аналіз показав, що методичний апарат, який використовується в наукових установах Збройних Сил України для дослідження процесів управління військами, з метою обґрунтування шляхів та способів вдосконалення існуючої системи, не базується на єдиній математичній моделі процесу управління військами та відсутня відповідна імітаційна модель. Внаслідок цього не забезпечується дотримання єдиної ідеології обґрунтування вимог до такої системи, що призводить до отримання лише переліку показників оцінювання та їх потрібних значень, обґрунтування яких зазвичай здійснюється з використанням методів експертних оцінок. Під час проведення дослідження використано методи теорії управління, зокрема, комплексний метод багатопараметричної ідентифікації, імітаційне моделювання та комбінований метод оптимізації рішень.

Отримані результати дослідження. Основним науковим завданням статті є розробка імітаційної моделі для дослідження ієрархічних систем управління військами, що дає змогу підвищити ефективність управлінських процесів завдяки чіткому обґрунтуванню структурних вимог до кожного рівня управління.

Елементи наукової новизини. Авторами запропоновано навести процес управління військами у вигляді імітаційної моделі, в якій процеси управління описуються методами та алгоритмами, що використовуються в теорії управління. Розглянута сутність розробленої імітаційної моделі, що базується на дискретно-ситуаційному методі моделювання, дає змогу здійснювати оцінювання функціонування будь-якої системи управління військами. Модель реалізована на ПЕОМ з використанням пакету програм MATLAB. Наведені результати її застосування для оцінювання деяких варіантів побудови системи управління військами.

Теоретична та практична значущість статті. Використання запропонованої моделі, за проведення наукових досліджень щодо вдосконалення системи управління військами, дасть змогу значно підвищити ступінь обґрунтованості відповідних пропозицій та рекомендацій. Практична значущість дослідження зводиться до можливості застосування отриманих результатів для удосконалення процесів управління угрупуваннями військ. Імітаційна модель може бути використана для оптимізації структури управління збройними силами, а також для розробки практичних рекомендацій щодо раціонального розподілу управлінських функцій та підвищення ефективності виконання завдань на всіх рівнях управління військами.

Застосування параметричного й функціонального методів оцінювання параметрів і характеристик озброєння та військової техніки

2025-02-13T09:14:16+02:00

Мета статті. На основі порівняльного аналізу параметричного та функціонального методів оцінювання параметрів і характеристик озброєння та військової техніки у статті розроблено алгоритм застосування цих методів для оцінювання параметрів і характеристик на відповідність встановленим вимогам, що використовується під час проведення випробувань, а також розглянуто можливі шляхи інтеграції розробленого алгоритму в інформаційну систему супроводження випробувань озброєння та військової техніки.

Методи дослідження. Під час проведення дослідження застосовано методологію загальної теорії систем і системного аналізу, теорію планування експерименту та теорію вимірювань, а також основи математичної статистики, що дало змогу розробити алгоритми та методи оцінювання параметрів й характеристик зразків озброєння і військової техніки. Параметричний метод базується на порівнянні фактичних значень параметрів озброєння та військової техніки із нормативними, що забезпечує швидкість й об’єктивність оцінювання, але не враховує взаємозв’язки між цими параметрами. Функціональний метод орієнтований на комплексне оцінювання об’єкту випробувань через декомпозицію його на функціональні групи, використання вагових коефіцієнтів та інтегральних показників, що дає змогу виявити слабкі ланки досліджуваного об’єкту. Проведено порівняльний аналіз цих методів, визначено їх особливості, практичну цінність у випробувальній діяльності та перспективи їх комбінованого поєднання в якості єдиного методологічного підходу.

Отримані результати дослідження. Розроблено алгоритм застосування параметричного та функціонального методів оцінювання параметрів і характеристик озброєння та військової техніки, що дає змогу автоматизувати процеси обробки отриманих результатів випробувань.

Елементи наукової новизини. Наукова новизна отриманих результатів полягає в удосконаленні методології оцінювання характеристик озброєння та військової техніки під час їх експериментальних досліджень та інтеграції розробленого алгоритму у єдину систему супроводження випробувань, що забезпечує багаторівневу оцінку якості досліджуваного зразка.

Практична значущість дослідження виявляється у підвищенні ефективності випробувань за рахунок впровадження запропонованого алгоритму та методів в інформаційну систему супроводження випробувань, що забезпечить формування обґрунтованих висновків щодо прийняття зразків озброєння та військової техніки на озброєння.

Математичне моделювання застосування воєнних ігор під час підготовки військових фахівців

2025-03-05T09:18:16+02:00

В умовах широкомасштабної збройної агресії російської федерації проти України актуальним завданням є дослідження ефективних методів підготовки військових фахівців до сучасних викликів та загроз. У статті розглянуто роль воєнних ігор у системі військової освіти та їхній вплив на підготовку військових фахівців.

Метою статті є розроблення комплексної математичної моделі, що формалізує процес використання воєнних ігор під час підготовки військових фахівців, на основі проведення аналізу та прогнозування їх поведінкових змін під час ухвалення рішень.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети застосовано комплексний методологічний підхід, що включає математичне моделювання та емпіричне спостереження. Використано методи стохастичних ігор, марківських процесів, Баєсівського оновлення та Q-навчання, що дало змогу здійснити детальний аналіз вибору математичного опису процесу підготовки військових фахівців.

Отримані результати дослідження. Проаналізовано історичний розвиток воєнних ігор, проведено їх класифікацію, що містить поділ на настільні, комп’ютерні та гібридні моделі, які використовуються на різних рівнях підготовки, забезпечуючи інтерактивність і реалістичність, відповідно до методів застосування у навчальному процесі. Розглянуто особливості настільних, комп’ютерних і гібридних військових симуляцій, визначено їхні переваги та обмеження. Запропоновано блок-схему, яка відображає послідовність п’ятиетапного процесу використання воєнних ігор під час підготовки військових фахівців, що охоплює когнітивний, емоційний і поведінковий рівні навчання. Досліджено підходи до моделювання бойових сценаріїв, зокрема, застосування методів операційного дослідження для оптимізації процесу навчання. Визначено напрями нормативного регулювання військових симуляцій у межах партнерства НАТО та України.

Елементами наукової новизини. Науковою новизною є обґрунтований та описаний математичний апарат для математичного моделювання процесу сприйняття військовослужбовцями навчального матеріалу за допомогою воєнних ігор.

Теоретична й практична значущість. На основі проведеного дослідження зроблено висновок, що поєднання традиційних і сучасних цифрових методів воєнних ігор сприяє ефективнішій підготовці військових командирів та підвищенню рівня ухвалення стратегічних рішень. Подальші дослідження можуть бути зосереджені на адаптації військових симуляцій до реалій сучасних бойових дій, їхній класифікації та вдосконаленні існуючих навчальних підходів, інструментів та методик. Обґрунтовано важливість застосування таких сучасних технологій, як штучний інтелект, віртуальна реальність і доповнена реальність для подальшого розвитку подібних моделей у наукових дослідженнях, що є підґрунтям для підвищення рівня проведення підготовки військових фахівців.

Особливості впровадження методу узгоджених вимірювань для траєкторної обробки в системі контролю та аналізу космічної обстановки

2025-02-13T09:34:15+02:00

На теперішній час, для визначення орбітальних параметрів руху космічних апаратів використовуються підходи засновані на методі найменших квадратів. Вихідним припущенням за використання зазначеного підходу є адитивні похибки траєкторних вимірювань, які розподілені за нормальним законом. Однак, таке припущення обмежено виконується, зокрема, для радіолокаційних вимірювальних засобів, закон розподілу похибок вимірювань яких може бути близьким до рівномірного.

Метою статті є визначення й опис особливостей впровадження і використання методу узгоджених вимірювань для проведення траєкторної обробки у Системі контролю та аналізу космічної обстановки України.

Методи дослідження. Використання методу найменших квадратів, за не виконання вимоги щодо нормальності похибок вимірювань, призводить до отримання завищених (недостовірних) характеристик точності проведеної траєкторної обробки. Можливим варіантом покращення точності проведення траєкторної обробки є використання, зокрема, методу узгоджених вимірювань. Зазначений метод, розроблений вітчизняними вченими Михайлом Жечєвим та Анатолієм Шептуном для визначення параметрів руху космічних літальних апаратів за адитивних похибок вимірювань, які розподілені за рівномірним законом, дає змогу суттєво підвищити точність проведення траєкторної обробки. Однак, в їх публікаціях не наведено кінцевих алгоритмів реалізації зазначеного методу. Крім того, обмежено проводяться дослідження щодо ефективності методу за відмінності закону розподілу похибок вимірювань від рівномірного.

Отримані результати дослідження. У статті визначено особливості впровадження методу узгоджених вимірювань для проведення траєкторної обробки у Системі контролю та аналізу космічної обстановки України.

Елементами наукової новизини. Запропоновано траєкторну обробку методом узгоджених вимірювань реалізувати у два етапи: по-перше, за традиційним методом найменших квадратів проводити визначення початкового наближення шуканих початкових умов руху космічного апарата й виключення аномальних вимірювань, по-друге, безпосередньо уточнення початкових умов руху космічного апарата за методом узгоджених вимірювань, який реалізований як задача лінійного програмування.

Теоретична й практична значущість. Враховуючи те, що задача траєкторної обробки є нелінійною відносно шуканих параметрів руху космічного апарату, наведено ітераційний алгоритм методу узгоджених вимірювань та описано шляхи забезпечення його збіжності. Наведено результати математичного моделювання для тестового прикладу. Окремо розглядається питання щодо точності проведеної обробки за зміни закону розподілу похибок вимірювань від нормального до рівномірного та їх можлива агрегація. Окреслені напрями подальших досліджень.

Методика апроксимації змін елементів орбіти космічного апарата за каталогом космічних об’єктів united states space command

2025-03-21T09:41:17+02:00

Тенденція збільшення кількості космічних апаратів у навколоземному космічному просторі, наростаючі темпи його мілітаризації висуває все більш суворі вимоги до забезпечення високого рівня космічної ситуаційної обізнаності, достовірності та своєчасності інформації, яка надається. Виявлення маневрів космічних апаратів військового призначення, мети їх здійснення є важливою складовою космічної ситуаційної обізнаності. Під час проведення дослідження розглянуто способи виявлення маневрів космічних апаратів, які базуються на роботі з даними відкритого каталогу параметрів руху космічних об’єктів United States Space Command. а саме: Space Event Detection Method (Russell P. Patera); Satellite Maneuver Detection Using Two-line Element (TLE) Data (Tom Kelecy); Simplified Approach to Detect Satellite Maneuvers Using TLE Data and Simplified Perturbation Model Utilizing Orbital Element Variation (Arvind Mukundan). Усі зазначені способи мають ряд суттєвих недоліків а саме: повільні та малопомітні маневри (наприклад, використання іонних двигунів) можуть залишитися незафіксованими через те, що їх вплив на орбітальні параметри, які аналізуються є занадто малим; відсутній механізм, який дає можливість відрізнити природні збурення (наприклад, атмосферний опір, сонячний вітер) від навмисних маневрів, особливо якщо зміни в орбітальних параметрах є незначними; використовують не всі інформативні елементи, які надаються в каталозі TLE.

Метою статті є розроблення методики визначення параметрів апроксимації динаміки змін елементів орбіти космічного апарата за даними з каталогу космічних об’єктів United States Space Command для виявлення факту цілеспрямованої зміни параметрів орбіти космічного апарату (маневру).

Методи дослідження. Під час дослідження використані методи математичної статистики, апроксимації дискретних вимірів за допомогою алгебраїчних поліномів та теорія польотів космічних апаратів (зміна елементів орбіти під дією керованої сили та прогнозування їх руху). Зазначений методологічний підхід дав змогу визначити статистичні характеристики каталогу для маневруючих та не маневруючих об’єктів ближнього космосу.

Отримані результати дослідження. За результатами проведених досліджень встановлено, що для виявлення маневрів космічних апаратів за аналізом каталогу космічних об’єктів United States Space Command необхідно розглядати усі TLE параметри космічних апаратів, наведені в каталозі. Так, TLE-параметри, зміни яких є інформативними для виявлення маневрів космічних апаратів ближнього космосу, містять не лише традиційно використовувані для аналізу велику піввісь, ексцентриситет і нахил орбіти, а й додаткові параметри: першу похідну середнього руху та приведений балістичний коефіцієнт. Крім того, для апроксимації динаміки змін значень TLE-параметрів космічних апаратів ближнього космосу доцільно використовувати алгебраїчні поліноми та брати 30 послідовних відліків з каталогу. Водночас, оптимальний степінь поліному для апроксимації за критерієм максимуму коефіцієнту детермінації TLE-параметрів космічних апаратів ближнього космосу не є сталою, знаходиться в діапазоні 2–5, залежно від TLE-параметру та інтервалу розгляду. Для приведеного балістичного коефіцієнту або першої похідної середнього руху зазначений степінь дорівнює 3. Доведено, що після апроксимації динаміки змін TLE-параметрів вищенаведеним підходом, результуюча нев’язка, між вихідною вибіркою та алгебраїчним поліномом має нормальний закон розподілу, що дає змогу визначати порогове значення стрибка для виявлення факту маневру за розрахованим значенням середньо-квадратичного відхилення нев’язки. Динаміка змін першої похідної середнього руху та приведеного балістичного коефіцієнту для космічних апаратів ближнього космосу має значну взаємну кореляцію, що за виявлення маневрів космічних апаратів може бути корисним через значну взаємну статистичну залежність цих параметрів.

Елементи наукової новизини. На відмінну від попередніх способів виявлення маневру космічного апарату доведено інформативність таких елементів каталогу як приведений балістичний коефіцієнт та перша похідна середнього руху космічного апарату та проведено визначення статистичних характеристик елементів каталогу космічних об’єктів United States Space Command.

Теоретична й практична значущість. Результати дослідження мають практичне й теоретичне значення і призначені для використання у процесі розроблення спеціалізованого програмно-алгоритмічного забезпечення ситуаційного центра Міністерства оборони України (Збройних Сил України) призначеного для аналізу та моніторингу космічної обстановки з метою виявлення маневрів космічних апаратів ближнього космосу.