maj. Ing. Jan MAZAL, Ph.D. Katedra vojenského managementu a taktiky Univerzita obrany

Transkript

1 maj. Ing. Jan MAZAL, Ph.D. Katedra vojenského managementu a taktiky Univerzita obrany

2 Zaměření na : Katedra vojenského managementu a taktiky Vojenský management Taktiku a krizové řízení Systémy velení a řízení (OTS/C4ISR/V21) Aplikace metod umělé inteligence v systémech taktické podpory rozhodování Aplikace robotiky v bojových a nebojových operacích Automatické řízení a navigace, obrazové a geografické analýzy Optimalizace algoritmů pro náročné výpočty Optimalizace taktického manévru 3D vizualizační systémy a interoperabilita s operačně taktickými systémy integrovanými do digitalizovaného bojiště

3 DMRK dálkový monitor radiační kontaminace

4 DMRK - v současném stavu

5

6 Prvotní experimenty UGV 2006 Automatické rozpoznávání a zaměřování cílů

7 Experimentální robot pro automatickou navigaci

8

9 LAFETA

10 Elektro-opticky puškový granát Komponenta systémů V21 naváděný Možnosti zásahu cíle bez nutnosti jeho přímé viditelnosti v okamžiku odpálení střely Využitelnost jako optické sondy Duální systém navedení s plochou dráhou letu, nebo po balistické křivce

11 Graf průběhu měření deseti cyklů zážehu pulzní mechaniky Graf průběhu měření jednoho cyklu zážehu pulzní mechaniky

12 Futuristický náhled na bojiště budoucnosti

13 Úvod Počítačová podpora vojenských aplikací není již nijak výjimečná První pokusy matematicky modelovat bojové situace sahají do šedesátých let minulého století Původní modely vycházely z velmi aproximovaných předpokladů

14 Systémový koncept a jednotlivé přístupy dva přístupy, a to: Subjektivní, empiricko-intuitivní Koncept rozvoje systémů C4ISTAR/ISR/V21, Expertní podpora rozhodovacích aktivit Objektivní, exaktně-algoritmický Algoritmicko-matematická mající dopad na oblast vývoje teoretické stránky algoritmických řešení Výpočetně-technologická sledující rozvoj vyspělosti počítačových systémů z výkonově-technologického hlediska

15 Cíl zavádění integrovaných kompletů vojáka 21. století snížení počtů vojáků při současném nárůstu jejich výkonu a efektivity začlenění vojáka a malé jednotky do struktury digitalizovaného bojiště a architektury C4ISTAR aplikace nových přístupů k vedení bojové činnosti, organizace a vybavení Integrovaný komplet vojáka armády USA Land Warrior

16 Jádro C4I Modulárního bojového kompletu Vojáka 21. století

17 Řešen ve spolupráci s UO Brno Hlavní řešitel VOP-026 Šternberk FEM/UO řešitel kompletní softwarové vrstvy pro modulární komplety V21 Na výstavě Future Soldier 2008 obdržel tento projekt stříbrnou cenu za výsledné řešení, technologii a inovace

18 Integrace do struktury digitalizovaného bojiště Komplexní přehled o situaci na bojišti Digitalizace taktické administrativy (historie, kontrola doručení) Digitální hlasová komunikace Digitální přenos videa v reálném čase Systém včasného varování, poplachů a signálů Úkolování podřízených velitelem, plán úkolů Přehled velitele o stavu a situaci podřízených Podpora procesu rozhodování - taktická optimalizace přesunu, výpočet viditelnosti a další. Dvě nezávislé datové radiové sítě Automatická retranslace dat Využitelnost pro další ozbrojené nebo záchranné složky

19 Modular combat system of the Czech Future Soldier Denní optický zaměřovač Zbraňový denní a noční pozorovací a zaměřovací systém systém identifikace vlastní/nepřítel Ochranná přilba s identifikačními senzory náhlavní komunikačn í jednotka přístroj nočního vidění s hlavovým zobrazovacím LCD Osobní zbraň laserový značkovač Přijímací jednotka GPS/PPS osobní UKV / VKV stanice tlumok, vak na vodu, potraviny, vystrojovací a nosné prostředky podvěsný granátomet nebo brokovnice balistická vesta s nosným systémem ovládací a polohovací jednotka ochranné brýle, nákoleníky, rukavice, chrániče sluchu a další ochranné pomůcky datový terminál s modemem a GPS/PPS řídící jednotka systému osobní dozimetr, ochranná maska a ostatní prostředky PCHOJ bateriový blok s dobíjecími články další volitelné a doplňkové prostředky pro jednotlivé moduly kompletu, družstvo, četu nebo rotu vozidlová a síťová dobíjecí stanice Zaměřovací a pozorovací přístroj čety, pz družstva (skupiny) zodolněná klávesnice ruční zobrazovací LCD rádiová stanice UKV / VKV se zesilovačem

20

21 Automatická puška CZ 805 Základní jádro MBK V21

22 Komunikace Problémy spolehlivého spojení na velké vzdálenosti v reálném čase Problémy u vysokých frekvencí v taktických podmínkách Implementace komerčních technologií není vždy ideální řešení Optimální pásmo MHz pro vysokorychlostní přenosy v taktických podmínkách Velký potenciál retranslace Vývoj nového vysokorychlostního rádiového modemu (RACOM nabízí - 0.5Mbit v kanálu širokém 200KHz, - stále nevyhovující)

23

24

25

26 In May 1997, IBM's Deep Blue Supercomputer played a fascinating match with the reigning World Chess Champion, Garry Kasparov. Game 1: 5/3/97: Game 2: 5/4/97: Game 3: 5/6/97: Game 4: 5/7/97: Game 5: 5/10/97: Game 6: 5/11/97: Kasparov wins Deep Blue wins Draw Draw Draw Deep Blue wins

27

28

29 Kritéria velitele (priority) Kvantifikační koeficienty Kvantifikace podmínek a vztahů v modelu Data a informace o bojišti Matematický model Řešení

30

31 Fx= 1 0,002x 0,7e x ,002x x

32 f Ou = 1 0,002n 3 0,7e n n ,002n 3 n tan n 2 n 3 2 n1 vzdálenost od nejbližší vegetace d V = x M Vx 2 + y M Vy 2 + z MVz 2 n2 rozdíl převýšení Vl. El. a Nep. El. d NV = y M Cy n3 vzdálenost k cíli d C = x M Cx 2 + y M Cy 2 + z MCz 2

33 Časově velmi náročné výpočty

34

35

36 Optimal firing angle Optimal cover conditions Optimal enemy distance position Decision priority setting Quantification criteria setting Optimalizace prostoru pro zaujetí léčky Optimal strike evaluation Optimal path search, Optimal strike evaluation Optimal path search... N x M Optimal security element location optimization Final integration, evaluation and solution

37 Optimalizace prostoru pro zaujetí léčky

38 Klíčová pro reálné aplikace je řešitelnost v reálném čase Navyšování výkonu HW Implementace paralelních a distribuovaných výpočtů (CUDA, OPEN CL, DirectX vertex/pixel shader) Algoritmicko-matematické optimalizace

39

40

41 Metoda plovoucího horizontu Zvlněný terén Doba řešení v [ms] Metoda vyšetření řezu Lineární (Metoda plovoucího horizontu) Expon. (Metoda vyšetření řezu) ,80 5,06 6,50 8,12 9,92 11,90 14,06 16,40 18,92 21,62 24,50 27,56 30,80 34,22 Plocha řešeného sektoru v [km 2 ] Hornatý terén Doba řešení v [ms] ,80 5,06 6,50 8,12 9,92 11,90 14,06 16,40 18,92 21,62 24,50 27,56 30,80 34,22 3,80 5,06 6,50 8,12 9,92 11,90 14,06 16,40 18,92 21,62 24,50 27,56 30,80 34,22 Doba řešení v [ms] Metoda plovoucího horizontu Metoda vyšetření řezu Lineární (Metoda plovoucího horizontu) Expon. (Metoda vyšetření řezu) Plocha řešeného sektoru v [km2] Rovinatý terén Metoda plovoucího horizontu Metoda vyšetření řezu Lineární (Metoda plovoucího horizontu) Expon. (Metoda vyšetření řezu) Plocha řešeného sektoru v [km2]

42

43 72h X 90ms

44 SW je možno dále rozpracovat a obohatit o prvky 3D vizualizace

45 NATO RTO a CD&E SAS Robotics Underpinning Future NATO Operations Iniciační jednání (ČVUT) Vytvoření čtyřech virtual strenghts Autonomous Robotic Systems Leader: Major Jan Mazal, PhD. University of Defense, Brno, Czech Republic and Ing. Libor Preucil, CSc., ČVUT in Prague, Czech Republic Human-Robot Collaboration Leaders: Dr. ir. Geert-Jan Kruijff, Deutsches Forschungszentrum für Kunstliche Intelligenz GmbH, Saarbrücken, Germany and Prof. Mark Neerincx, TNO, Soesterberg, The Netherlands. Multiple Robots Systems Leaders: Dr. Bao Nguyen, DRDC - Centre for OR & Analysis, Canada and Dr. Francesco Fedi, Sistemi Software Integrati, Italy Robotics Experiments < To be specified> Leader: Mrs. Sonia Weill, Centre Analyse Technico - Operationnel de la Défense, DGA, France

46 Rozpracován CONOPS řešící cíle, problematiku, úkoly, směřování, koordinaci a aplikaci výsledků - úzká návaznost na koncepce a experimenty v CD&E Tematika zaujala US ARMY - Maneuver Center of Excellence (MCoE) at Ft. Benning a RDCOM - TARDEC Jednání NATO/LCG/UGV podzim Praha 2012 Realizace společné laboratoře UO, ČVUT, VUT, VŠB Center of Advanced Robotic Systems Vstup VOP CZ a VTUL - prototypy naplnění koncepce VaV a návaznost na akvizice Hledání finančních zdrojů - program ???.

47 Concept Development Cíl: najít způsob plné/částečné automatizace klíčových procesů řízení vojenských operací vedoucí k navýšení efektivity jejich provedení Kde jsme: Vyvinuty varianty pokročilých algoritmů dílčích procesů související s vedením taktických činností (taktický manévr, optimalizace úderných aktivit, teorie pronásledování, sledování, vizualizace, taktické komunikace, apod. ) Vývoj systému V21/2 Rozvíjená spolupráce s vojsky hledání výchozích scénářů

48 Concept Development Kam směřujeme: Vývoj operačně velitelského stanoviště (kontejner) Integrace současného dostupného řešení do systému V21 nové generace PASVŘ přírůstkovým způsobem Sestavení experimentálních sil 4.BRN Navýšení robustnosti datově-komunikační základny (UAV - retranslátor)

49 plně interaktivní taktický virtuální simulátor, řadí se do kategorie tzv. Serious Games (doslova vážných her ), zaměřen na přípravu všech příslušníků pěších, výsadkových, mechanizovaných a tankových jednotek a jednotek námořní pěchoty od střelce až po velitele roty (praporu) pro plnění úkolů v soudobých operacích (cca 100 rolí), umožňuje velmi realisticky simulovat všechny druhy boje, přesuny, jiné taktické činností včetně činností realizovaných při plnění operačních úkolů v operacích NATO na podporu míru resp. mírových operací v souladu s kapitolou VI. a VII. Charty OSN, specifikou simulátoru je orientace na co nejreálnější simulací operačního prostředí soudobých operací s prvky asymetrického boje probíhajících v Iráku a v Afghánistánu, otevřená architektura umožňuje přidávat další obsah různého druhu (prostředí, vozidla a jednotky, zbraně, chování entit, skriptované funkce) a modularizaci podle charakteru výcviku (modul CFF, modul CAS),

50 Základní moduly simulátoru VBS2

51 As Samawah Green Zone

52 Obyvatelstvo, pracující a bojovníci v Afghánistánu a Iráku

53 IED

54 Skrze rozhraní HLA (High Level Architecture) nebo DIS (Distributed Interactive Simulation) Účelem je ověření efektivity a kvantifikace klíčových koeficientů Nemůže nahradit reálné podmínky/cvičení

55

56 Joint Center for Robotics Focus Areas

57 ODIS