maj. Ing. Jan MAZAL, Ph.D. Katedra vojenského managementu a taktiky Univerzita obrany
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
DMRK dálkový monitor radiační kontaminace
DMRK - v současném stavu
Prvotní experimenty UGV 2006 Automatické rozpoznávání a zaměřování cílů
Experimentální robot pro automatickou navigaci
LAFETA
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
Graf průběhu měření deseti cyklů zážehu pulzní mechaniky Graf průběhu měření jednoho cyklu zážehu pulzní mechaniky
Futuristický náhled na bojiště budoucnosti
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
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
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
Jádro C4I Modulárního bojového kompletu Vojáka 21. století
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
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
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
Automatická puška CZ 805 Základní jádro MBK V21
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 350-450 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)
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
Kritéria velitele (priority) Kvantifikační koeficienty Kvantifikace podmínek a vztahů v modelu Data a informace o bojišti Matematický model Řešení
Fx= 1 0,002x 0,7e x 200 100 2 + 1 0,002x x 1000 +20
f Ou = 1 0,002n 3 0,7e n 3 200 100 n 1 + 1 2 + 1 0,002n 3 n 3 1000 + 20 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
Časově velmi náročné výpočty
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
Optimalizace prostoru pro zaujetí léčky
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
1100 1000 900 800 Metoda plovoucího horizontu Zvlněný terén Doba řešení v [ms] 700 600 500 400 300 Metoda vyšetření řezu Lineární (Metoda plovoucího horizontu) Expon. (Metoda vyšetření řezu) 200 100 0 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 Plocha řešeného sektoru v [km 2 ] 1400 1300 1200 Hornatý terén Doba řešení v [ms] 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 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 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 2600 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Metoda plovoucího horizontu Metoda vyšetření řezu Lineární (Metoda plovoucího horizontu) Expon. (Metoda vyšetření řezu) Plocha řešeného sektoru v [km2]
72h X 90ms
SW je možno dále rozpracovat a obohatit o prvky 3D vizualizace
NATO RTO a CD&E SAS 097 - Robotics Underpinning Future NATO Operations Iniciační jednání 25. 27.4. 2012 (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
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 907040???.
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
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)
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),
Základní moduly simulátoru VBS2
As Samawah Green Zone
Obyvatelstvo, pracující a bojovníci v Afghánistánu a Iráku
IED
Skrze rozhraní HLA (High Level Architecture) nebo DIS (Distributed Interactive Simulation) Účelem je ověření efektivity a kvantifikace klíčových koeficientů Nemůže nahradit reálné podmínky/cvičení
Joint Center for Robotics Focus Areas
ODIS