|
1.Ведение.
1.1.Глоссарий.
Автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) представляет собой автоматический самоходный носитель исследовательской аппаратуры, способный погружаться в заданный район океана на глубину, двигаться по программной траектории, выполнять требуемые работы и по окончанию программы возвращаться на обеспечивающее судно или береговую базу. Время непрерывной работы АНПА под водой зависит от проекта аппарата, типа его энергоисточника и может составлять от единиц до нескольких десятков часов.
1.2.Описание предметной области.
На сегодняшний день вооружённые силы РФ, в прочем как и всегда, имеют важное и в каком-то смысле первичное значение для нашей страны. Но направленность наших вооружённых сил сегодня больше в сторону обороны, нежели в сторону развязывания войны. Непосредственно само вооружение претерпевает некую эволюцию в связи с тем, что быстрый темп развития высоких точных технологий захлёстывает всё новые и новые сферы деятельности. Мир «компьютеризуется» с каждым годом. Всё интенсивнее и интенсивнее разрабатываются автономные необитаемые модели-роботы, сменяющие, например, подводные лодки, ведущие разведку. Но перед людьми, принимающими решение о взятии той или иной модели на вооружение, встаёт вопрос: ”А выгодно ли затрачивать миллионы долларов на разработку нескольких роботов?” Решение подобного рода принимается при анализе и сравнении эффективности работы роботов и возможного нанесённого ущерба противником. Касательно нашего Тихоокеанского флота является актуальным вопрос обороны наших прибрежных районов. На сегодняшний день нет высокотехнологичных объектов, которые с каждым годом всё более и более необходимы в связи с развитием аналогичной отрасли других стран. Но имеются теоретические разработки автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), предназначенных для разведки и патрулирования. Но внедрению этих экспериментальных моделей в производство препятствует неуверенность в их эффективности и рентабельности. Решением этого вопроса является построение и анализ модели “жизнедеятельности” АНПА.
На сегодняшний день вопросы подводной робототехники в нашей стране решаются только на Дальнем Востоке В Институте Проблем Морских Технологий (ИПМТ ДВО РАН). Институт входит в перечень самых передовых разработчиков автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) в мире. Наряду с фундаментальными теоретическими исследованиями, направленными на решение принципиальных задач подводной робототехники, в ИПМТ как раз проводятся экспериментальные работы по созданию необитаемых подводных аппаратов, предназначенных для использования в некоторой отрасли промышленности. Институт участвует в международных проектах в данной области и имеет тесные связи с университетами, институтами и отдельными фирмами США, Франции, Китая, республики Корея.
Вопрос военного характера, возникший перед институтом носит пока исследовательский характер. На сегодняшний день патрулирование осуществляется надводными кораблями и/или подводными лодками, разумеется хотелось бы избежать затрат на топливо, на содержание персонала. Альтернативой решения вопроса патрулирования является создание АНПА.Преимущества АНПА многократно доказаны при выполнении реальных работ в океане с помощью экспериментальных образцов аппаратов, разработанных Институтом.
1.3.Неформальная постановка задачи.
Создание математической модели работы АНПА является неотъемлемой составной частью создания и внедрения, т. к. необходимо оценить полезность этого новшества, которая выражается среднеожидаемым числом обнаруженных кораблей. Затем, определив это число, можно сравнить размер возможного нанесённого ущерба к затратам на количество созданных АНПА. При этом коэффициент эффективности следует расчетать для разных начальных условий и определить наиболее благоприятный при заданных начальных данных.
Целью данной работы является создание модели и реализация соответствующей системы, которая должна обеспечивать:
• Определения максимальной длины участка наблюдения АНПА;
• Расчёт математического ожидания обнаруженных кораблей в зависимости от входных параметров;
2.Математические методы.
2.1.Определение необходимого числа АНПА для патрулирования рубежа заданной длины.
Для максимизации числа обнаруженных кораблей целесообразно расположения рубежа из АНПА привязать к каким-то физико-географическим участкам океана, например, поставить заграждение в пролив. В качестве учебной задачи требовалось рассчитать необходимое число АНПА в рубеже заданной длины в зависимости от длины поискового участка при линейном патрулирования.
Условие непрорыва корабля через патрулируемую область одним АНПА определяется:
.;
;
;
Для оптимальной длины поискового участка .
Максимальная длина поискового участка определяется некоторым . После дифференцирования по , находим оптимальные значения . Экстремальное значение поискового участка . Т. к. , то есть максимальное значение поискового участка.
В свою очередь, максимально эффективная работа рубежа будет только при условии, если мы будем стыковать участки по отрезкам BC. Таким образом, необходимое число АНПА определяется как с округлением до целого числа в большую сторону.
|
На уровень вверх
Купить