ASTERIX là một chuẩn giao thức để truyền thụng tin trong hệ thống điều khiển khụng lƣu của chõu Âu. ASTERIX đƣợc cấu trung dạng khung thụng bỏo chuẩn dạng nhị phõn để cú thể truyền tất cả cỏc thụng tin giữa bất kỳ hệ thống cảnh giới và tự động húa. ASTERIX đƣợc phỏt triển cho việc trao đổi thụng tin cảnh giới của chõu Âu.
ASTERIX định nghĩa cấu trỳc dữ liệu để trao đổi trờn cỏc phƣơng tiện, từ việc mó húa tất cả cỏc bit của thụng tin cho đến tổ chức trong từng khối dữ liệu mà khụng làm mất bất cứ thụng tin nào trong toàn bộ quỏ trỡnh xử lý.
ASTERIX tham chiếu ở tầng thứ 6 và tầng thứ 7 ở trong mụ hỡnh OSI. Việc truyền nhận theo chuẩn này cú thể đƣợc thực hiện bất kể khi nào mà tồn tại phƣơng tiện truyền thụng vớ dụ mạng WAN, LAN, IP…..
Giao thức ASTERIX đƣợc chia thành 256 loại (CAT) khỏc nhau: 000 – 127 dựng cho chuẩn dõn sự và cỏc ứng dụng quõn sự 128 – 240 dựng cho cỏc ứng dụng quõn sự đặc biệt
241-256 dựng cho cả dõn sự và cỏc ứng dụng quõn sự phi chuẩn
Cấu trỳc của một khối dữ liệu trong giao thức ASTERIX trong mụ hỡnh OSI nhƣ sau: DATA ITEM(p) DATA ITEM(q) DATA ITEM(r) DATA ITEM(s) FSPEC DATA FIELD(1) DATA FIELD(2) DATA FIELD(3) DATA FIELD(4)
CAT LEN RECORD - 1 RECORD – K
RECORD
DATA BLOCK 1 octet 2 octet
44
Vị tr tƣơng ứng của giao thức ASTERIX trong mụ hỡnh OSI nhƣ sau [18]:
SERIAL LINES, ENTHERNET, FDDI,... HDLC LAPB HDLC FRAME LLC-1 ………. ... X.25 OSI CLNP IP OSI TPO OSI TP4 TCP UDP ... - - - - APPLICATION LAYER ASTERIX 1 3 2 4 5 6 7
45
Chƣơng II. Mễ TẢ BÀI TOÁN HỖ TRỢ CHỈ HUY TÁC CHIẾN VÀ PHƢƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
Chƣơng này mụ tả bài toỏn hỗ trợ chỉ huy tỏc chiến sau đõy gọi tắt là hỗ trợ tỏc chiến - HTTC), cỏc vấn đề mà hệ thống HTTC cần phải giải quyết nhƣ: quản lý và hiện thị bức tranh tỡnh huống trờn khụng đó đƣợc nhận dạng (RAP); tớnh toỏn mức độ nguy hiểm của cỏc mục tiờu đối với khu vực bảo vệ của trung đoàn; t nh toỏn, điều hành hỏa lực và chỉ thị mục tiờu cho trung đoàn. Cỏc giải phỏp giải quyết cỏc vấn đề trờn cũng đƣợc trỡnh bày ở chƣơng này. Vấn đề tớnh toỏn mức độ nguy hiểm sẽ đƣợc giải quyết dựa trờn một số k thuật nhƣ: Logic mờ, mạng Bayesian. Tớnh toỏn chỉ định mục tiờu cho cỏc đơn vị thuộc quyền (cấp dƣới đƣợc thực hiện dựa vào cỏc k thuật WSM, mụ hỡnh tối ƣu.
II.1 Mễ HèNH BÀI TOÁN HỖ TRỢ TÁC CHIẾN.
Hệ thống hỗ trợ chỉ huy tỏc chiến (HTTC) nhận thụng tin từ trung tõm cấp trờn (TTCT) và cỏc đơn vị thuộc quyền (ĐVTQ) sau đú xử lý. Cỏc thụng tin sau khi đƣợc xử lý sẽ đƣợc gửi xuống cỏc đơn vị thuộc quyền và gửi lờn trung tõm cấp trờn tựy kiểu loại của thụng tin.
HTTC Quản lý và hiển thị bức tranh tỡnh huống trờn khụng đó được nhận dạng RAP nh to n đe d a c a c c m c tiờu nh to n chỉ thị m c tiờu cho ĐV Q RAP (Tracks) Request, Ack, Status
TTCT
Cỏc ĐV Q
Request, Ack, Status
Defense_area RAP (Tracks)
Commands Commands
46
II.1.1 Thụng tin đầu vào
Dữ liệu đầu vào bao gồm dữ liệu từ trung tõm cấp trờn và từ cỏc đơn vị thuộc quyền đến hệ thống hỗ trợ tỏc chiến.
II.1.1.1 Từ trung tõm cấp trờn bao gồm
- Thụng tin về chấp nhận mở phiờn kết nối, từ chối phiờn kết nối của HTTC - Thụng tin của cỏc mục tiờu - tracks)
- Thụng tin khu vực bảo vệ defence area do trung tõm cấp trờn giao cho HTTC - Thụng tin về trạng thỏi TTCT
- Thụng tin cỏc lệnh chỉ huy từ TTCT xuống HTTC
II.1.1.2 Từ cỏc đơn vị thuộc quyền ĐVTQ bao gồm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thụng tin yờu cầu về phiờn kết nối: mở phiờn, đó mở xong, kết thỳc phiờn… - Thụng tin về đơn vị thuộc quyền: Lực lƣợng trang bị, vựng tiờu diệt, trạng thỏi. - Cỏc bỏo cỏo về văn bản…
II.1.2 Thụng tin đầu ra
Dữ liệu đầu ra bao gồm dữ liệu từ hệ thống hỗ trợ tỏc chiến chuyển lờn trung tõm cấp trờn và chuyển xuống cỏc đơn vị thuộc quyền:
II.1.2.1 Dữ liệu ra từ HTTC tới TTCT bao gồm
- Thụng tin về phiờn làm việc: yờu cầu mở, đúng phiờn - Thụng tin về trạng thỏi của HTTC, bỏo cỏo.
II.1.2.1 Dữ liệu ra từ HTTC tới ĐVTQ
- Thụng tin về mục tiờu: Cỏc mục tiờu đƣợc truyền nguyờn bản xuống cỏc đơn vị thuộc quyền với cỏc thụng số giống nhƣ khi nú nhận đƣợc từ TTCT.
- Cỏc lệnh chỉ huy. Cỏc lệnh chỉ huy này dựa trờn việc t nh toỏn mức độ đe dọa, tớnh toỏn chỉ thị mục tiờu và cỏc lệnh chỉ huy khỏc. Vớ dụ: hệ thống HTTC chỉ thị cho đơn vị thuộc quyền j tiờu diệt mục tiờu i.
- Cỏc thụng bỏo dạng văn bản, tƣơng tự nhƣ dạng chat trong mạng.
II.1.3 Mụ tả chi tiết thụng tin đầu vào, đầu ra.
47
II.1.3.1 Thụng tin mục tiờu bao gồm cỏc tham số sau
- Position (p) , - Heading (hd), - Speed (sp), - Heigh (h), - Heigh source (hs), -Track quality (tq), - Initiation time stamp (it),
-Track number (tn), -Track acount number (tan),
- Track identify (ti) , - Aircraft type (a_t), - Aircraft number (a_n), - Call sign (cs) ,
- Mode 1,2,3/A (mod), - Free_text (text) Track
Hỡnh 2.2 Cỏc tham số mục tiờu
- Vị trớ Position) - p: T nh theo kinh vĩ độ lat, long trong hệ tọa độ WSG84. - Hƣớng heading - hd : Hƣớng của mục tiờu lấy chuẩn theo hƣớng bắc - Tốc độ speed - sp: Tốc độ bay của mục tiờu ( km/h)
- Độ cao (heigh) - h (m): Độ cao của mục tiờu so với mặt nƣớc biển
- Nguồn độ cao Height source) – hs: Cho biết độ cao đƣợc đo từ nguồn nào. - Chất lƣợng mục tiờu (track quality) - tq: Chất lƣợng mục tiờu sẽ biểu thị cho thời gian tồn tại của mục tiờu. Nếu mục tiờu cú thời gian tồn tại càng lõu thỡ chất lƣợng càng kộm và ngƣợc lại nếu mục tiờu mới xuất hiện thỡ chất lƣợng càng cao. Giỏ trị cao nhất của chất lƣợng mục tiờu là 15, thấp nhất là 0. Khi mục tiờu bắt đầu xuất hiện, giỏ trị mục tiờu = 15. Cứ sau 5 giõy, chất lƣợng mục tiờu sẽ giảm 1 đơn vị.
- Nh n thời gian hỡnh thành mục tiờu (Initiation time stamp) – it: Thời gian hỡnh thành mục tiờu.
- Số hiệu mục tiờu (track number) – tn: Là số duy nhất cho mỗi mục tiờu tại mỗi thời điểm. Số hiệu mục tiờu đƣợc đỏnh dấu theo định dạng của mục tiờu: Vớ dụ:
48
o Mỏy bay ta đƣợc đỏnh số trong khoảng từ 101- 200,
o Mỏy bay quốc tế đƣợc đỏnh số trong khoảng từ 201 đến 300
- Số đếm mục tiờu (track accout number) – tan: Là sụ đếm mục tiờu tại một thời điểm nhất định – là giỏ trị duy nhất tại mỗi thời điểm. Số đếm đƣợc đếm liờn tục từ 1024 cho đến khi hết số lƣợng mục tiờu.
Vớ dụ 2.1: Giả sử cú 200 mục tiờu hiện thời thỡ số đếm mục tiờu lần lƣợt là
1024, 1025, 1026…1224.
- Định dạng mục tiờu (track identify) - ti: Xỏc định mục tiờu thuộc loại mục tiờu của ta, của địch, của quốc tế, quỏ cảnh, hay là khụng rừ.
- Kiểu loại mục tiờu (aircraft type) – a_t: xỏc định loại mục tiờu là mỏy bay núm bom chiến lƣợc B52, tờn lửa hành trỡnh, mỏy bay tiờm k ch, cƣờng k ch, khụng ngƣời lỏi, bỏo động sớm, khinh kh cầu… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Số lƣợng mục tiờu (aircraft number) - a_n: Xỏc định số lƣợng cỏc mục tiờu đơn lẻ trong 1 tốp mục tiờu: V dụ một tốp mỏy bay bao gồm 3 chiếc cựng lỳc.
- Hiệu gọi call sign – cs: dựng để xỏc định mó hiệu của mục tiờu thƣờng dựng cho mỏy bay dõn dụng .
- Mode 1, 2, 3/A – mod: Mode này thƣờng sử dụng cho mỏy bay quõn sự. - Freetext - text: Dựng để ghi chỳ th ch
Nhƣ vậy dữ liệu của mục tiờu bao gồm bộ cỏc tham số:
(p, hd, sp, h, hs, tq, it, tn, tan, ti, a_t, a_n, sc, mod, text)
II.1.3.2 Thụng tin về hu vực bảo vệ
Khu vực bảo vệ đƣợc định nghĩa là một vũng trũn, bao phủ một hoặc một số mục tiờu bảo vệ của trung đoàn. Khu vực bảo vệ cú cỏc tham số sau:
- Vị tr position – p (lat,long), đƣợc xỏc định bằng hệ tọa độ WSG84 - Bỏn k nh (radius) – r (km).
- Mức độ ƣu tiờn – pr cú giỏ trị từ 1 đến 7. Đặc trƣng cho mức độ quan trọng của khu vực bảo vệ. Mức độ càng cao càng đƣợc ƣu tiờn bảo vệ.
49
Vớ dụ 2.2: Defense_area ((20.1223, 105.567), 20, 7): khu vực bảo vệ cú tõm
tại vị trớ cú vĩ độ lat = 20.1223 độ, kinh độ long = 105.567 độ, bỏn kớnh r = 20km, độ ƣu tiờn pr = 7 Priority = 7 (20.1223, 105.567) 20 km Hỡnh 2.3 Khu vực bảo vệ
II.1.3.3. Thụng tin hu vực tiờu diệt của đơn vị thuộc quyền.
Thụng tin về khu vực tiờu diệt của đơn vị thuộc quyền đƣợc giả định là hỡnh trũn, bỏn k nh r- đặc trƣng cho phạm vi tiờu diệt của đơn vị thuộc quyền. Thụng tin khu vực tiờu diệt của đơn vị thuộc quyền bao gồm 2 tham số sau:
- Vị tr position – p lat,long , đƣợc xỏc định bằng hệ tọa độ WSG84 - Bỏn k nh radius – r (km).
Position (lat, long)
r
Hỡnh 2.4 Khu vực tiờu diệt
Nếu trung đoàn cú 3 đơn vị thuộc quyền với 3 khu vực tiờu diệt thỡ vựng tiờu diệt chung của cả trung đoàn cú dạng là bao ngoài của 3 hỡnh trũn.
II.1.3.4 Thụng tin mệnh lệnh, bỏo cỏo, trạng thỏi, text khỏc.
Cỏc thụng tin này bao gồm: HTTC ra lệnh cho đơn vị thuộc quyền bỏm sỏt, tiờu diệt mục tiờu mang số hiệu x hay bỏo cỏo lờn TTCT về thụng tin của HTTC…
50
II.2 CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH HỆ THỐNG HỖ TRỢ CHỈ HUY TÁC CHIẾN CẦN GIẢI QUYẾT
II.2.1 Quản lý, hiển thị bức tranh tỡnh huống trờn hụng
Bức tranh tỡnh huống trờn khụng đó nhận dạng RAP là danh sỏch đầy đủ cỏc mục tiờu bay trờn khụng trong một khụng gian quản lý nhất định, cỏc mục tiờu đó đƣợc xỏc định (vớ dụ ta, địch, quỏ cảnh, khụng rừ… . Ngoài ra cũn cú cỏc thụng tin bổ sung cho cỏc mục tiờu bay nhƣ kiểu loại mục tiờu, vận tốc, hƣớng, số lƣợng chuyến bay, kế hoạch bay…Những thụng tin này đƣợc xỏc định từ cỏc nguồn khỏc khỏc nhau nhƣ ra đa quõn sự, cỏc trung tõm điều khiển khụng lƣu dõn sự và cỏc liờn mỡnh quốc gia hoặc tổ chức đa quốc gia.
Sau khi nhận đƣợc bƣớc tranh tỡnh huống trờn khụng đó đƣợc nhận dạng RAP, hệ thống hỗ trợ chỉ huy tỏc chiến phải quản lý đƣợc cỏc mục tiờu trong bức tranh này. Cỏc kiểu loại mục tiờu bay bao gồm địch, ta, quỏ cảnh, quốc nội, quốc tế, khụng rừ. Ngoài ra hệ thống phải quản lý đƣợc lịch sử của cỏc mục tiờu bay, cỏc tham số của mục tiờu phải đƣợc cập nhật liờn tục, kịp thời đỏp ứng thời gian thực.
Việc hiển thị bức tranh tỡnh huống trờn khụng đó đƣợc nhận dạng phải đầy đủ, trung thực, chớnh xỏc, kết hợp với cỏc lớp bản đồ, tiờu đồ, cỏc thụng tin khỏc để ngƣời chỉ huy dễ dàng quan sỏt và ra mệnh lệnh.
RAP cũn đƣợc phõn phối xuống cỏc đơn vị thuộc quyền để cỏc đơn vị thuộc quyền hoặc cỏc đơn vị cú nhu cầu nhận tin.
II.2.2 Đỏnh giỏ đe dọa (threat evaluation)
Trong mụi trƣờng quõn sự thƣờng xảy ra cỏc tỡnh huống mà ngƣời chỉ huy phải cú những đỏnh giỏ tức thời về cỏc tỡnh huống chiến thuật để bảo vệ đƣợc mục tiờu. Với tỡnh huống cú nhiều mối đe dọa, việc quan trọng đú là phải phõn loại đƣợc mức độ đe dọa đối với mục tiờu đƣợc bảo vệ - ở đõy mục tiờu bảo vệ đồng nghĩa với khu vực bảo vệ đƣợc mụ tả ở trờn. Mức độ đe dọa đƣợc hiểu nhƣ là giỏ trị đe dọa (threat value), giỏ trị này đƣợc sử dụng cho việc trung đoàn sẽ tập trung cỏc nguồn lực vũ kh vào mối đe dọa cú giỏ trị đe dọa cao hơn. Quỏ trỡnh t nh toỏn cỏc giỏ trị đe dọa đƣợc gọi là quỏ trỡnh đỏnh giỏ đe dọa (threat evaluation) [10]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
51
Ta xột một tỡnh huống chiến thuật nhƣ sau: Với tập hợp cỏc khu vực bảo vệ A = {A1, .., An} là những khu vực bảo vệ đƣợc quan tõm (vớ dụ nhƣ cầu, phà, khu vực đúng quõn của đơn vị bạn,..), tập hợp T = {T1,..,Tm} là tập cỏc mục tiờu bay đó đƣợc xỏc định (nhận dạng). Với mỗi cặp (Ti, Aj) với Ti ϵ T và Ajϵ A ta gắn một giỏ trị đe dọa của mục tiờu Ti cho vựng bảo vệ Aj tức là phải xõy dựng hàm f nhƣ sau: f: TxA → [0, 1] tức là f (Ti, Aj) = [0, 1] và giỏ trị f cú thể đƣợc chia làm 3 mức cao, trung bỡnh, thấp.
Xỏc định giỏ trị của f nhằm tỡm ra những mục tiờu nào cú khả năng đe dọa đến khu vực bảo vệ, và mức độ đe dọa là cao hay thấp. Từ việc phõn mức này giỳp cho ngƣời chỉ huy xỏc định đƣợc với từng khu vực bảo vệ thỡ mục tiờu nào là nguy hiểm nhất để tập trung tiờu diệt mục tiờu đú trƣớc.
II.2.3 Tớnh toỏn chỉ thị mục tiờu cho cỏc đơn vị thuộc quyền
Vấn đề đặt ra là: Giả sử qu đạo tracki đó đƣợc đỏnh giỏ mức độ nguy hiểm đối với khu vực bảo vệ của trung đoàn. Ta cần chọn phƣơng ỏn giao nhiệm vụ cho đơn vị thuộc quyền nào tiờu diệt mục tiờu tracki.
Tức là trong số n phƣơng ỏn:
PAj (tracki, dj): j = 1… n, n là số đơn vị thuộc quyền. Ta chọn phƣơng ỏn nào là tối ƣu cho việc tiờu diệt mục tiờu.
Aj
Ti
f(Ti, Aj) =?
52
II.3 GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ
II.3.1 Quản lý, hiển thị bức tranh tỡnh huống trờn hụng (RAP) II.3.1.1 Quản lý RAP
Bức tranh tỡnh huống trờn khụng đó đƣợc nhận dạng (recognized air picture) là bức tranh trờn khụng bao gồm toàn bộ cỏc mục tiờu bay đƣợc truyền từ trung tõm cấp trờn xuống HTTC. Cỏc mục tiờu này đƣợc phõn loại để quản lý, mỗi mục tiờu ta xõy dựng 1 profile để cú thể dễ dàng quản lý. Mỗi profile của mục tiờu bao gồm toàn bộ thụng tin của mục tiờu và lịch sử của mục tiờu.
II.3.1.2 Hiển thị RAP
Hiển thị đầy đủ cỏc lớp bản đồ số cần thiết phục vụ cho chỉ huy tỏc chiến. Cỏc lớp bản đồ số nhƣ: đất - biển, đƣờng sỏ, sụng ngũi, đƣờng bay, địa danh, khu vực đƣợc phõn lớp quản lý và hiển thị theo tựy chọn. Xử lý bản đồ phải đảm bảo thời gian, khụng bị trễ, khụng bị giật khi phúng to thu nhỏ.
Ngoài ra hệ thống HTTC gồm cỏc lớp lƣới bản đồ, cỏc vũng cự lý, gúc phƣơng vị, kinh vĩ độ, lƣới quõn sự 9 x 9, 5x5, và xõy dựng hàm để chuyển đổi qua lại giữa cỏc hệ tọa độ, giữa cỏc lƣới với nhau, đảm bảo ch nh xỏc theo độ cong của trỏi đất.
Cỏc thụng tin của cỏc đơn vị thuộc quyền phải đƣợc hiển thị và quản lý giỳp cho ngƣời chỉ huy dễ dàng khai thỏc, sử dụng cỏc thụng tin này.
Hệ thống HTTC cũng phải bao gồm cỏc cụng cụ đo để giỳp cho ngƣời chỉ huy nhanh chúng xỏc định khoảng cỏch trờn bản đồ.
Giải quyết vấn đề này cần đến cỏc k thuật xử lý trong lập trỡnh.
II.3.2 Đỏnh giỏ hiểm họa (Threat evaluation) II.3.2.1 Đỏnh giỏ hiểm họa dựa trờn mạng Bayes
Cỏc loại tham số dựng để đỏnh giỏ hiểm họa dựng mạng Bayes[7][8][10].
Loại tham số gần (promixity parameters): Xột k thuật đỏnh giỏ hiểm họa
dựa vào điểm tiếp cận gần nhất của mục tiờu đối với vựng bảo vệ (Closest Point of Approach- CPA). CPA cho một cặp (mục tiờu - vựng bảo vệ) là điểm mà mục tiờu