RU2813682C1 - Device for calculating degree of confidence in reconnaissance tool - Google Patents

Device for calculating degree of confidence in reconnaissance tool Download PDF

Info

Publication number
RU2813682C1
RU2813682C1 RU2023108372A RU2023108372A RU2813682C1 RU 2813682 C1 RU2813682 C1 RU 2813682C1 RU 2023108372 A RU2023108372 A RU 2023108372A RU 2023108372 A RU2023108372 A RU 2023108372A RU 2813682 C1 RU2813682 C1 RU 2813682C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
degree
reconnaissance
block
unit
calculating
Prior art date
Application number
RU2023108372A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Алексеевич Зайцев
Александр Григорьевич Фандеев
Игорь Александрович Горшенин
Валерий Владимирович Федоров
Петр Евгеньевич Гладилин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2813682C1 publication Critical patent/RU2813682C1/en

Links

Abstract

FIELD: computer engineering.
SUBSTANCE: effect is achieved through a device for calculating the degree of trust in reconnaissance means in real time under changing weather and operational-tactical conditions, which contains an input parameters processing unit that divides and transmits the values of input parameters to units for processing physiographic and hydrometeorological data, operational-tactical situation and enemy counteraction data, a computing unit that calculates the degree of confidence in the reconnaissance tool taking into account the coefficients of the artificial neural network tuning unit, an output signal generation unit that translates the calculation results into a storage and processing format, and a results storage unit.
EFFECT: calculating the degree of trust in reconnaissance means in real time under changing weather and operational-tactical conditions.
4 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к вооружению и военной технике, а именно к устройствам обработки разведывательной информации, основанным на специфических математических моделях.The invention relates to weapons and military equipment, namely to intelligence information processing devices based on specific mathematical models.

Известны устройства, основанные на математических моделях, используемые в отношении информационной безопасности.There are known devices based on mathematical models used in relation to information security.

Известна система автоматизированного анализа фактов (см. [1] патент Российской Федерации на изобретение № 2656583 «Система автоматизированного анализа фактов», МПК G06F 15/00, опубл. 05.06.2018), представляющая собой технологию информационной безопасности, которая позволяет отслеживать активность сотрудников компании в социальных сетях, форумах, блогах вне периметра безопасности компании и анализировать полученные данные для предотвращения потенциальных угроз. Цель достигается созданием системы автоматизированного анализа фактов, обеспечивающей проверку и анализ поведенческих рисков пользователей социальных медиа, обладающей гибкой настройкой критериев мониторинга и повышенной эффективностью обнаружения угроз, исходящих от действий сотрудников в социальных медиа. Уровни угрозы имеют следующие категории: информативный уровень, уровень предупреждения или критический уровень.There is a known system for automated fact analysis (see [1] Russian Federation patent for invention No. 2656583 “System for automated fact analysis”, IPC G06F 15/00, publ. 06/05/2018), which is an information security technology that allows you to track the activity of company employees on social networks, forums, blogs outside the company’s security perimeter and analyze the received data to prevent potential threats. The goal is achieved by creating an automated fact analysis system that provides verification and analysis of behavioral risks of social media users, has flexible configuration of monitoring criteria and increased efficiency in detecting threats emanating from the actions of employees on social media. Threat levels have the following categories: informational level, warning level, or critical level.

Известен способ, описывающий оценку достоверности сообщаемой информации на основе структурированного интервью (см. [2] патент Российской Федерации на изобретение № 2438558 «Способ оценки достоверности сообщаемой информации на основе анализа динамики параметров невербального и вербального компонентов экспрессивной речи», МПК А61В 5/00 15/00, опубл. 10.01.2012), характеризующийся тем, что регистрируют параметры вербального и невербального компонентов экспрессивной речи при ответах на блоки вопросов. Изучается динамика выделенных параметров с определением наиболее информативных, сгруппированных на основе факторного анализа, выявляются характерные для исследуемого субъекта тенденции изменений по каждому параметру и/или группе параметров вербального и невербального компонентов экспрессивной речи, по которым делают вывод о ложности/истинности сообщаемой информации путем сравнения количественных параметров реакции на вопросы проверочного блока с количественными параметрами реакций на вопросы нейтрального и/или контрольного блоков вопросов.There is a known method that describes assessing the reliability of the reported information based on a structured interview (see [2] Russian Federation patent for invention No. 2438558 “Method for assessing the reliability of the reported information based on the analysis of the dynamics of the parameters of nonverbal and verbal components of expressive speech”, IPC A61B 5/00 15 /00, publ. 01/10/2012), characterized by the fact that the parameters of the verbal and nonverbal components of expressive speech are recorded when answering blocks of questions. The dynamics of the selected parameters is studied with the definition of the most informative, grouped on the basis of factor analysis, the trends of changes characteristic of the subject under study are identified for each parameter and/or group of parameters of the verbal and non-verbal components of expressive speech, based on which a conclusion is made about the falsity/truth of the reported information by comparing quantitative parameters of reactions to questions of the test block with quantitative parameters of reactions to questions of neutral and/or control blocks of questions.

Известен способ, описывающий повышение надежности оценки благонадежности индивида - потребителя финансовых услуг за счет построения психологического и социального портрета индивида (см. [3] патент Российской Федерации на изобретение № 2473967 «Система оценки благонадежности индивида-потребителя финансовых услуг», МПК G06Q 90/00, опубл. 20.10.2012). Система оценки благонадежности содержит совокупность взаимодействующих между собой средств ввода данных, анализа введенных данных, сбора информации в социальных сетях, сбора данных о сетевых взаимодействиях, опроса контрагентов индивида по социальным сетям, вычисления численно выражаемой и нормированной оценки благонадежности потребителя финансовых услуг. Система также включает в себя базу данных индивидов, компонент психологического и социального тестирования индивида - предполагаемого потребителя финансовых услуг в форме вопрос-ответ; компонент анализа социального окружения. А также компонент формирования профиля психологических и социальных качеств индивида, выполненный с возможностью получения информации с выходов компонента анализа введенных данных, компонента сбора данных о сетевых взаимодействиях, компонента анализа социального окружения, компонента анализа сетевых взаимодействий между индивидами, компонента опроса контрагентов индивида по социальным сетям и компонента психологического и социального тестирования.There is a known method that describes increasing the reliability of assessing the trustworthiness of an individual consumer of financial services by constructing a psychological and social portrait of the individual (see [3] Russian Federation patent for invention No. 2473967 “System for assessing the trustworthiness of an individual consumer of financial services”, IPC G06Q 90/00 , published 10/20/2012). The trustworthiness assessment system contains a set of interacting means for data entry, analysis of entered data, collection of information on social networks, collection of data on network interactions, survey of an individual’s counterparties on social networks, calculation of a numerically expressed and standardized assessment of the trustworthiness of a consumer of financial services. The system also includes a database of individuals, a component of psychological and social testing of an individual - a prospective consumer of financial services in the form of a question and answer; component of social environment analysis. And also a component for forming a profile of the psychological and social qualities of an individual, designed to receive information from the outputs of the input data analysis component, the data collection component on network interactions, the social environment analysis component, the analysis component of network interactions between individuals, the survey component of an individual’s counterparties on social networks, and component of psychological and social testing.

Патент Российской Федерации по контролю качества работы оператора промышленного транспортного средства (см. [4] патент Российской Федерации на изобретение № 2643459 «Контроль качества работы оператора промышленного транспортного средства», МПК G06Q 10/06, опубл. 08.02.2017) описывает способ объединения показателей выполнения работы оператора промышленного транспортного средства. Техническим результатом является создание средств, обеспечивающих сбор информации о трудовых ресурсах и оценку качества их работы. Для этого общее качество рабочей силы анализируется, количественно оценивается и представляется с использованием вычислительного блока системы анализа, которая выполняет анализ данных предприятия. Система анализа представляет ключевую информацию о выполнении работы рабочей силы с помощью ряда аппаратных устройств для информирования различных пользователей. Система анализа связывает настраиваемый профиль выполнения работы с множеством показателей выполнения работы. Каждый показатель выполнения работы представляет систему измерения выполнения работы, которая определяет аспект рабочих обязанностей, выполняемых связанной с ними рабочей единицей. Количественные оценки объединяются в общую количественную оценку профиля выполнения работы. Для вычисления количественных оценок рассматриваются данные по множеству рабочих зон путем сбора и анализа данных от различных систем.The patent of the Russian Federation on quality control of the operator of an industrial vehicle (see [4] patent of the Russian Federation for invention No. 2643459 “Quality control of the operator of an industrial vehicle”, IPC G06Q 10/06, published 02/08/2017) describes a method for combining indicators performing the work of an industrial vehicle operator. The technical result is the creation of tools that ensure the collection of information about labor resources and assessment of the quality of their work. To do this, the overall quality of the workforce is analyzed, quantified and presented using the computing unit of the analysis system, which performs enterprise data analysis. The analysis system presents key information about the work performance of the workforce through a range of hardware devices to inform various users. The analytics system links a customizable work performance profile to a variety of work performance metrics. Each job performance measure represents a job performance measurement system that defines an aspect of the job duties performed by the associated work unit. Quantitative assessments are combined into an overall quantitative assessment of the work performance profile. To calculate quantitative estimates, data from multiple work areas is considered by collecting and analyzing data from various systems.

В области вооружения и военной техники существуют методические подходы по оцениванию степени доверия к средствам разведки, позволяющие получить статические оценки доверия, не учитывающие динамически изменяющиеся условия ведения разведки.In the field of weapons and military equipment, there are methodological approaches to assessing the degree of trust in reconnaissance means, which make it possible to obtain static assessments of trust that do not take into account the dynamically changing conditions of reconnaissance.

Вышеперечисленные математические методы не могут быть использованы для проведения оценки степени доверия к источникам информации в режиме реального времени.The above mathematical methods cannot be used to assess the degree of trust in information sources in real time.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание устройства вычисления степени доверия к средствам разведки в режиме реального времени при изменяющихся погодных и оперативно-тактических условиях. Изобретение позволяет обрабатывать совокупность необходимых для оценки степени доверия факторов, последовательно определяя важность каждого фактора в данных гидрометеорологических и оперативно-тактических условиях и вычислять на их основе степень доверия к средствам разведки при уточнении класса обнаруженного объекта войск противника (ОБВП).The technical result of the claimed invention is the creation of a device for calculating the degree of trust in reconnaissance means in real time under changing weather and operational-tactical conditions. The invention makes it possible to process a set of factors necessary for assessing the degree of trust, sequentially determining the importance of each factor in given hydrometeorological and operational-tactical conditions and, on their basis, calculating the degree of trust in reconnaissance means when clarifying the class of a detected enemy troop object (ETO).

Среди факторов, влияющих на степень доверия к средству разведки, обнаружившем ОБВП, наиболее значимыми являются физико-географические и гидрометеорологические факторы, факторы оперативно-тактической обстановки, а также факторы противодействия противника техническим средствам разведки.Among the factors influencing the degree of trust in a reconnaissance device that has detected an air defense system, the most significant are physical-geographical and hydrometeorological factors, factors of the operational-tactical situation, as well as factors of the enemy’s counteraction to technical reconnaissance means.

Примерный перечень факторов и их значений, используемых для работы по динамическому оцениванию степени доверия к средству разведки, обнаружившему ОБВП, представлен в Таблице 1.An approximate list of factors and their values used to dynamically assess the degree of confidence in a reconnaissance tool that has detected airborne weapons is presented in Table 1.

Задача вычисления степени доверия к средству разведки является задачей линейной регрессии с полиномиальными коэффициентами, оценивающей входной вектор параметров условий ведения разведки (например, 18 чисел согласно Табл. 1) и дающей на выходе вектор с оценками степеней доверия к конкретному средству разведки по отношению к распознаванию конкретного класса ОБВП, и решается с применением технологии нейросетевого моделирования при наличии обученной по методу «обучение с учителем» искусственной нейронной сети (ИНС).The task of calculating the degree of trust in a reconnaissance tool is a linear regression task with polynomial coefficients, estimating the input vector of parameters of reconnaissance conditions (for example, 18 numbers according to Table 1) and giving the output a vector with estimates of the degrees of trust in a specific reconnaissance tool in relation to the recognition of a specific class OBVP, and is solved using neural network modeling technology in the presence of an artificial neural network (ANN) trained using the supervised learning method.

«Обучение с учителем» ИНС предполагает, что для каждого входного вектора переменных (см. Табл. 1) известен целевой выход. ИНС обучают, а затем тестируют на заданном числе примеров размеченных данных. Каждый из примеров представляет собой находящийся в однозначном соответствии набор (вектор) значений входных переменных ИНС и соответствующие ему значения выходных переменных ИНС.“Supervised learning” ANN assumes that for each input vector of variables (see Table 1) the target output is known. The ANN is trained and then tested on a given number of examples of labeled data. Each of the examples is a one-to-one set (vector) of values of the ANN input variables and the corresponding values of the ANN output variables.

Обучение ИНС происходит на автоматизированном рабочем месте (АРМ), не связанном с устройством вычисления степени доверия к средству разведки. Результаты вычислений, полученных на АРМ в виде коэффициентов, записывают в устройство вычисления степени доверия до начала его работы.ANN training takes place at an automated workstation (AWS) that is not associated with a device for calculating the degree of trust in the reconnaissance tool. The results of calculations obtained at the workstation in the form of coefficients are recorded in the device for calculating the degree of confidence before it begins to operate.

Устройство вычисления степени доверия к средству разведки состоит из блока обработки входных параметров, блока обработки физико-географических и гидрометеорологических данных, блока обработки данных оперативно-тактической обстановки, блока обработки данных о противодействии противника, вычислительного блока, блока настройки ИНС, блока формирования выходного сигнала и блока хранения результатов.The device for calculating the degree of confidence in a reconnaissance means consists of a block for processing input parameters, a block for processing physical-geographical and hydrometeorological data, a block for processing operational-tactical situation data, a block for processing data on enemy counteraction, a computing block, an ANN tuning block, a block for generating an output signal and results storage block.

Входные параметры в виде вектора из лингвистических переменных (см. Табл. 1), характеризующих физико-географические, гидрометеорологические факторы, факторы оперативно-тактической обстановки и противодействия противника техническим средствам разведки, описывающих текущую обстановку, с внешнего устройства поступают на вход блока обработки входных параметров. В блоке обработки входных параметров производится разделение переменных на физико-географические и гидрометеорологические факторы, факторы оперативно-тактической обстановки и факторы противодействия противника средствам разведки, которые передаются соответственно на блок обработки физико-географических и гидрометеорологических данных, блок обработки данных оперативно-тактической обстановки и блок обработки данных о противодействии противника, где и производится предобработка факторов путем перевода лингвистических переменных в бинарное представление (0 и 1), а для категориальных переменных производится факторизация, заключающаяся в следующем: каждому терму фактора присваивается численное значение, после чего ему ставится в соответствие бинарный вектор, состоящий из нулей кроме позиции, соответствующей искомому числу (например, при наличии 3 термов им ставятся в соответствие числа 1, 2 и 3, а уже числам - вектора (0,0,1), (0,1,0) и (1,0,0)). Информация с блока обработки физико-географических и гидрометеорологических данных, блока обработки данных оперативно-тактической обстановки и блока обработки данных о противодействии противника передается на вычислительный блок, который осуществляет расчёт степени доверия к средству разведки с учетом коэффициентов блока настройки ИНС, полученных при обучении ИНС на АРМ, не связанном с устройством вычисления степени доверия к средству разведки, и записанных в блок настройки ИНС. Расчеты вычислительного блока передаются на блок формирования выходного сигнала, где осуществляется интерпретация результата расчета, перевод его в формат хранения и обработки, а также передача ответа задачи по вычислению степени доверия к средствам разведки в блок хранения результатов и на внешний исполнительный орган для принятия тактических решений.Input parameters in the form of a vector of linguistic variables (see Table 1), characterizing physical-geographical, hydrometeorological factors, factors of the operational-tactical situation and the enemy’s counteraction to technical reconnaissance means, describing the current situation, are sent from an external device to the input of the input parameters processing unit . In the block for processing input parameters, variables are divided into physical-geographical and hydrometeorological factors, factors of the operational-tactical situation and factors of enemy counteraction to reconnaissance means, which are transmitted respectively to the block for processing physical-geographical and hydrometeorological data, the block for processing data of the operational-tactical situation and the block processing data on enemy counteraction, where preprocessing of factors is carried out by converting linguistic variables into a binary representation (0 and 1), and for categorical variables factorization is performed, which consists of the following: each term of the factor is assigned a numerical value, after which it is assigned a binary vector , consisting of zeros except for the position corresponding to the desired number (for example, if there are 3 terms, the numbers 1, 2 and 3 are assigned to them, and the vectors (0,0,1), (0,1,0) and ( 1,0,0)). Information from the physical-geographical and hydrometeorological data processing unit, the operational-tactical situation data processing unit and the enemy countermeasures data processing unit is transmitted to the computing unit, which calculates the degree of confidence in the reconnaissance tool, taking into account the coefficients of the INS tuning unit obtained when training the INS on A workstation not associated with a device for calculating the degree of confidence in the reconnaissance tool, and recorded in the INS settings block. Calculations of the computing unit are transferred to the output signal generation unit, where the calculation result is interpreted, translated into a storage and processing format, as well as the response of the task of calculating the degree of confidence in reconnaissance means is transmitted to the results storage unit and to an external executive body for making tactical decisions.

Схема устройства вычисления степени доверия к средству разведки приведена на фигуре 1, где:A diagram of the device for calculating the degree of confidence in the reconnaissance tool is shown in Figure 1, where:

1 - Блок обработки входных параметров (Бл.Вх.);1 - Block for processing input parameters (Bl.In.);

2 - Блок обработки физико-географических и гидрометеорологических данных (Бл.ФГД);2 - Unit for processing physical-geographical and hydrometeorological data (Bl.FGD);

3 - Блок обработки данных оперативно-тактической обстановки (Бл.ОТО);3 - Operational-tactical situation data processing unit (OTO Unit);

4 - Блок обработки данных о противодействии противника (Бл.ПП);4 - Data processing unit on enemy countermeasures (Bl.PP);

5 - Вычислительный блок (Выч.Бл.);5 - Computing block (Calc.Bl.);

6 - Блок настройки ИНС (Бл.ИНС);6 - INS tuning unit (BL.INS);

7 - Блок формирования выходного сигнала (Бл.Вых.);7 - Output signal generation block (Bl.Out.);

8 - Блок хранения результатов (Бл.Хр.).8 - Results storage block (Bl.Shr.).

Описание структуры и связей устройстваDescription of the structure and connections of the device

Вход блока обработки входных параметров (1) устройства вычисления степени доверия к средству разведки подключен к внешнему устройству, откуда подаются входные параметры в виде вектора из лингвистических переменных (см. Таб. 1). В блоке обработки входных параметров (1) производится разделение переменных на физико-географические и гидрометеорологические факторы, факторы оперативно-тактической обстановки и факторы противодействия противника средствам разведки, которые передаются на входы блока обработки физико-географических и гидрометеорологических данных (2), блока обработки данных оперативно-тактической обстановки (3) и блока обработки данных о противодействии противника (4) соответственно. Выходы блока обработки физико-географических и гидрометеорологических данных (2), блока обработки данных оперативно-тактической обстановки (3) и блока обработки данных о противодействии противника (4), а также выход блока настройки ИНС соединены со входом вычислительного блока (5), осуществляющего расчёт степени доверия к средству разведки, выход которого соединяется со входом блока формирования выходного сигнала (7), который выдаёт ответ задачи по расчёту степени доверия к средству разведки на вход блока хранения результатов (8), а также на внешний исполнительный орган.The input of the input parameters processing unit (1) of the device for calculating the degree of trust in the intelligence tool is connected to an external device, from where input parameters are supplied in the form of a vector of linguistic variables (see Table 1). In the input parameters processing block (1), variables are divided into physical-geographical and hydrometeorological factors, operational-tactical situation factors and factors of enemy countermeasures to reconnaissance means, which are transmitted to the inputs of the physical-geographical and hydrometeorological data processing block (2), data processing block operational-tactical situation (3) and data processing unit on enemy counteraction (4), respectively. The outputs of the physical-geographical and hydrometeorological data processing unit (2), the operational-tactical situation data processing unit (3) and the enemy countermeasures data processing unit (4), as well as the output of the ANN tuning unit are connected to the input of the computing unit (5), which carries out calculating the degree of trust in the reconnaissance tool, the output of which is connected to the input of the output signal generation block (7), which provides the answer to the task of calculating the degree of trust in the reconnaissance tool to the input of the results storage block (8), as well as to the external executive body.

Принцип обучения ИНС устройства вычисления степени доверия к средству разведкиThe principle of training an ANN device for calculating the degree of trust in an intelligence tool

На АРМ, не связанном с устройством вычисления степени доверия к средству разведки, заранее производится формирование ИНС путем полиномизации до 2-ой степени вектора переменных. Формируется тренировочная выборка, представляющая собой вектор вида (х[1],…х[n],х[1]*х[2],…х[1]*х[n], … x[i]*x[j],…x[1]^2,…x[n]^2), содержащий все возможные комбинации компонент вектора, включая слагаемые 1 и 2-ой степени, а также перекрёстные слагаемые (x[i]*x[j]).On an automated workstation that is not connected to the device for calculating the degree of confidence in the reconnaissance tool, an ANN is formed in advance by polynomizing the vector of variables to the 2nd degree. A training sample is formed, which is a vector of the form (x[1],…x[n],x[1]*x[2],…x[1]*x[n],… x[i]*x[j ],…x[1]^2,…x[n]^2), containing all possible combinations of vector components, including terms of the 1st and 2nd degree, as well as cross terms (x[i]*x[j]) .

Далее подбираются весовые коэффициенты ИНС с полиномиальными коэффициентами, минимизирующие функционал ошибки:Next, the weighting coefficients of the ANN with polynomial coefficients are selected to minimize the error functional:

где k=(1,..7) - тип средства разведки, j=(1,..10) - класс ОБВП.where k=(1,..7) - reconnaissance vehicle type, j=(1,..10) - OBVP class.

- функция ошибки, соответствующая k-ому (k = (1,..7)) средству разведки, - error function corresponding to the k-th (k = (1,..7)) reconnaissance means,

по отношению к распознаванию класса j (j=(1,..10));in relation to class j recognition (j=(1,..10));

- степень доверия, рассчитанная в соответствии с методиками [5, 6]; - degree of confidence, calculated in accordance with methods [5, 6];

- текущий ответ модели; - current response of the model;

m - количество обучающих примеров.m is the number of training examples.

ИНС с учётом слагаемых 2-ой степени была выбрана, с одной стороны, исходя из максимальной точности алгоритма, достигаемой на тренировочной выборке, а, с другой стороны, исходя из наглядности и простоты реализации алгоритма линейной регрессии.The ANN taking into account terms of the 2nd degree was chosen, on the one hand, based on the maximum accuracy of the algorithm achieved on the training set, and, on the other hand, based on the clarity and ease of implementation of the linear regression algorithm.

Процесс обучения ИНС заключается в последовательной подаче на вход векторов из тренировочной выборки, в расчёте функционала ошибки и процессе подстройки коэффициентов Wkj[i] для каждого слагаемого (i=(1..N), k=(1,..7), j=(1,..10)), где N - общее количество полиномиальных слагаемых линейной регрессии.The ANN training process consists of sequential input of vectors from the training set, calculation of the error functional and the process of adjusting the coefficients W kj [i] for each term (i=(1..N), k=(1,..7), j=(1,..10)), where N is the total number of polynomial terms of linear regression.

Обновление коэффициентов прекращается, когда точность предсказания становится больше 95%. Для этого используется критерий ранней остановки обучения, позволяющий не производить большое количество итераций (заранее неизвестное перед началом обучения), ограничиваясь тестовой выборкой векторов.Coefficient updating stops when the prediction accuracy exceeds 95%. For this purpose, the criterion of early stopping of training is used, which makes it possible not to perform a large number of iterations (unknown in advance before starting training), limiting itself to a test sample of vectors.

Алгоритм считается сошедшимся при достижении 95% точности на тестовой выборке входных примеров. Размер тестовой выборки составляет 25% от размера тренировочной выборки.The algorithm is considered to have converged when it reaches 95% accuracy on a test sample of input examples. The test sample size is 25% of the training sample size.

Для каждого вектора входных параметров формируют полиномиальный вектор из 192 чисел, которому ставится в соответствие весовые коэффициенты W[i], i=1..192 для оценки каждого из (K*J)=70 чисел, соответствующих оцениваемым степеням доверия к средствам разведки.For each vector of input parameters, a polynomial vector of 192 numbers is formed, which is associated with weighting coefficients W[i], i=1..192 to evaluate each of (K*J)=70 numbers corresponding to the estimated degrees of confidence in intelligence means.

Полученные коэффициенты записываются в устройство вычисления степени доверия к средству разведки (в блок настройки ИНС (6)) до начала его работы.The obtained coefficients are recorded in the device for calculating the degree of confidence in the reconnaissance tool (in the ANN tuning unit (6)) before its operation begins.

Принцип работы устройства вычисления степени доверия к средству разведкиOperating principle of a device for calculating the degree of trust in an intelligence tool

Для обработки входных параметров в виде вектора из лингвистических переменных (см. Таб. 1), характеризующих физико-географические и гидрометеорологические факторы, факторы оперативно-тактической обстановки и противодействия противника техническим средствам разведки, описывающих текущую обстановку, в блоке обработки входных параметров (1) проводится формализация и передача значений факторов на входы блока обработки физико-географических и гидрометеорологических данных (2), блока обработки данных оперативно-тактической обстановки (3) и блока обработки данных о противодействии противника (4) соответственно для перевода лингвистических переменных в бинарное представление (0 и 1), а для категориальных переменных производится факторизация, заключающаяся в следующем: каждому терму фактора присваивается численное значение, после чего ему ставится в соответствие бинарный вектор, состоящий из нулей кроме позиции, соответствующей искомому числу (например, при наличии 3 термов им ставится в соответствие числа 1, 2 и 3, а уже числам - вектора (0,0,1), (0,1,0) и (1,0,0)). Полученные данные поступают на вход вычислительного блока (5), реализующего алгоритм ИНС с учетом весовых коэффициентов блока настройки ИНС (6), где и происходит расчет степени доверия для всех средств разведки в данных условиях по следующей формуле:To process input parameters in the form of a vector of linguistic variables (see Tab. 1), characterizing physical-geographical and hydrometeorological factors, factors of the operational-tactical situation and the enemy’s counteraction to technical reconnaissance means, describing the current situation, in the input parameters processing block (1) formalization and transfer of factor values are carried out to the inputs of the physical-geographical and hydrometeorological data processing unit (2), the operational-tactical situation data processing unit (3) and the enemy counteraction data processing unit (4), respectively, to translate linguistic variables into a binary representation (0 and 1), and for categorical variables factorization is carried out, which consists of the following: each term of the factor is assigned a numerical value, after which it is assigned a binary vector consisting of zeros except for the position corresponding to the desired number (for example, if there are 3 terms, they are assigned to correspondence to the numbers 1, 2 and 3, and to the numbers - the vectors (0,0,1), (0,1,0) and (1,0,0)). The received data is fed to the input of the computing unit (5), which implements the ANN algorithm taking into account the weighting coefficients of the ANN tuning unit (6), where the degree of confidence is calculated for all reconnaissance means in these conditions according to the following formula:

где k=(1,..7) - тип средства разведки, j=(1,..10) - класс объекта противника.where k=(1,..7) is the type of reconnaissance means, j=(1,..10) is the class of the enemy object.

Результаты расчета подаются на блок формирования выходного сигнала (7), где осуществляется интерпретация результата расчета, перевод его в формат хранения и обработки, а также передача ответа задачи по вычислению степени доверия к средствам разведки в блок хранения результатов (8) и на внешний исполнительный орган для обработки оператором и принятия решения о дальнейших действиях, исходя из полученного ответа.The calculation results are fed to the output signal generation unit (7), where the calculation result is interpreted, translated into a storage and processing format, as well as the response of the task for calculating the degree of trust in reconnaissance means is transmitted to the results storage unit (8) and to an external executive body for processing by the operator and making a decision on further actions based on the response received.

Результаты, полученные в отношении скорости вычисления и производительности устройства вычисления степени доверия к средству разведки, подтверждают обоснованность предпринятого подхода и действенность применения методов машинного обучения в системах автоматизированной обработки оперативной информации, а также архитектуры устройства, описанной выше. Причем архитектура устройства может быть реализована в виде запоминающего устройства с использованием комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник (КМОП) - цифровых схем, которая имеет преимущество легкого проектирования и построения. Они основываются на существующих логических элементах и в полной мере отражают достижения в области цифровых схем за последние десятилетия [7]. Весовые коэффициенты Wkj[i], соответствующие каждому элементу вектора значений входных переменных ИНС, могут быть реализованы с использованием ячеек цифровой памяти. Эффективная реализация весовых коэффициентов ИНС исключительно важна для сохранения точности и предсказательной силы алгоритма. Суммирование состояний нейронов может быть легко реализовано с помощью множителей и сумматоров.The results obtained in relation to the speed of calculation and the performance of the device for calculating the degree of trust in the reconnaissance tool confirm the validity of the approach taken and the effectiveness of the use of machine learning methods in systems for automated processing of operational information, as well as the device architecture described above. Moreover, the device architecture can be implemented in the form of a storage device using complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) digital circuits, which has the advantage of easy design and construction. They are based on existing logic elements and fully reflect advances in digital circuits over the past decades [7]. The weighting coefficients W kj [i], corresponding to each element of the vector of values of the input variables of the ANN, can be implemented using digital memory cells. Effective implementation of ANN weights is critical to maintaining the accuracy and predictive power of the algorithm. Summation of neuron states can be easily implemented using multipliers and adders.

Заявленное устройство может быть применено при совершенствовании системы комплексной обработки разведывательной информации.The claimed device can be used to improve the system for complex processing of intelligence information.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHICAL LIST

1. Патент Российской Федерации № 2656583 G06F 15/00; G06Q 50/01 В.В. Ермаков. Система автоматизированного анализа фактов.1. Patent of the Russian Federation No. 2656583 G06F 15/00; G06Q 50/01 V.V. Ermakov. Automated fact analysis system.

2. Патент Российской Федерации № 2438558 А61В 5/00 Л.Н. Иванов. Способ оценки достоверности сообщаемой информации на основе анализа динамики параметров невербального и вербального компонентов экспрессивной речи.2. Patent of the Russian Federation No. 2438558 A61B 5/00 L.N. Ivanov. A method for assessing the reliability of the reported information based on an analysis of the dynamics of the parameters of nonverbal and verbal components of expressive speech.

3. Патент Российской Федерации № 2473967 G06Q 90/00 G06F 17/40 М.Е. Трухин. Система оценки благонадежности индивида - потребителя финансовых услуг.3. Patent of the Russian Federation No. 2473967 G06Q 90/00 G06F 17/40 M.E. Trukhin. A system for assessing the trustworthiness of an individual - a consumer of financial services.

4. Патент Российской Федерации № 2643459 G06Q 10/06 С.Ш. ДЕ ОЛИВЕЙРА. Контроль качества работы оператора промышленного транспортного средства.4. Patent of the Russian Federation No. 2643459 G06Q 10/06 S.Sh. DE OLIVEIRA. Quality control of the operator of an industrial vehicle.

5. Теоретические основы планирования артиллерийской разведки. И.Н. Фомин, - СПб: Военный артиллерийский университет, 2000 г. - 96 с.5. Theoretical foundations of artillery reconnaissance planning. I.N. Fomin, - St. Petersburg: Military Artillery University, 2000 - 96 p.

6. Основы математического моделирования процессов функционирования сил и средств артиллерийской разведки. А.С. Воробьев, - СПб: Михайловская артиллерийская академия, 1997 г. - 39 с.6. Fundamentals of mathematical modeling of the processes of functioning of artillery reconnaissance forces and means. A.S. Vorobyov, - St. Petersburg: Mikhailovskaya Artillery Academy, 1997 - 39 p.

7. С. Юнг и С.С. Ким. Аппаратная реализация в режиме реального времени нейронные сетевой контроллер с ЦСП и ПЛИС для нелинейных систем "Промышленная электроника, IEEE Transactions, том. 54" стр. 265-271, 2007.7. S. Jung and S.S. Kim. Hardware implementation of real-time neural network controller with DSP and FPGA for nonlinear systems "Industrial Electronics, IEEE Transactions, vol. 54" pp. 265-271, 2007.

Claims (10)

1. Устройство вычисления степени доверия к средству разведки, содержащее блок обработки входных параметров, блок обработки физико-географических и гидрометеорологических данных, блок обработки данных оперативно-тактической обстановки, блок обработки данных о противодействии противника, вычислительный блок, блок настройки искусственной нейронной сети, блок формирования выходного сигнала и блок хранения результатов, причем блок обработки входных параметров, на вход которого с внешнего устройства подается вектор переменных, представляющих собой значения физико-географических и гидрометеорологических факторов, факторов оперативно-тактической обстановки и противодействия противника техническим средствам разведки, которые характеризуют текущую обстановку, производит разделение и передачу соответствующих переменных на входы блока обработки физико-географических и гидрометеорологических данных, блока обработки данных оперативно-тактической обстановки и блока обработки данных о противодействии противника, в которых производится предобработка значений факторов путем перевода в бинарное или факторизованное представление и на выходах которых полученные численные переменные объединяются и поступают на вход вычислительного блока, осуществляющего расчет степени доверия к средству разведки с учетом коэффициентов блока настройки искусственной нейронной сети, полученных и записанных в блок настройки при обучении искусственной нейронной сети по методу «обучение с учителем» на автоматизированном рабочем месте, не связанном с устройством вычисления степени доверия к средству разведки, а с выхода вычислительного устройства результат расчета поступает на вход блока формирования выходного сигнала, где осуществляется интерпретация результата расчета, перевод его в формат хранения и обработки, а также передача ответа задачи по вычислению степени доверия к средству разведки в блок хранения результатов и на внешний исполнительный орган для принятия тактических решений в режиме реального времени.1. A device for calculating the degree of confidence in a reconnaissance tool, containing a block for processing input parameters, a block for processing physical-geographical and hydrometeorological data, a block for processing operational-tactical situation data, a block for processing data on enemy counteraction, a computing block, a block for setting up an artificial neural network, a block generating an output signal and a block for storing results, and a block for processing input parameters, to the input of which a vector of variables is supplied from an external device, representing the values of physical-geographical and hydrometeorological factors, factors of the operational-tactical situation and the enemy’s counteraction to technical reconnaissance means that characterize the current situation , separates and transmits the corresponding variables to the inputs of the physical-geographical and hydrometeorological data processing unit, the operational-tactical situation data processing unit and the enemy countermeasures data processing unit, in which the factor values are preprocessed by converting them into a binary or factorized representation and at the outputs of which the obtained numerical variables are combined and fed to the input of the computational unit, which calculates the degree of confidence in the reconnaissance tool, taking into account the coefficients of the artificial neural network tuning unit, obtained and recorded in the tuning unit when training the artificial neural network using the “supervised learning” method at an automated workstation, not associated with the device for calculating the degree of confidence in the reconnaissance tool, but from the output of the computing device, the calculation result is sent to the input of the output signal generation unit, where the calculation result is interpreted, translated into a storage and processing format, as well as transmitting the answer to the task of calculating the degree of confidence in reconnaissance means to the results storage unit and to an external executive body for making tactical decisions in real time. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на автоматизированном рабочем месте, не связанном с устройством вычисления степени доверия к средству разведки, производится формирование искусственной нейронной сети путем полиномизации до 2-ой степени вектора переменных, в результате которой формируется вектор вида (х[1],…х[n],х[1]*х[2],…х[1]*х[n],…x[i]*x[j],…x[1]^2,…x[n]^2), содержащий все возможные комбинации компонент вектора, включая слагаемые 1 и 2-ой степени, а также перекрестные слагаемые (x[i]*x[j]), а далее подбираются весовые коэффициенты искусственной нейронной сети с полиномиальными коэффициентами, минимизирующие функционал ошибки:2. The device according to claim 1, characterized in that at an automated workstation not associated with a device for calculating the degree of trust in an intelligence tool, an artificial neural network is formed by polynomizing to the 2nd degree a vector of variables, as a result of which a vector of the form ( x[1],...x[n],x[1]*x[2],...x[1]*x[n],...x[i]*x[j],...x[1]^2 ,…x[n]^2), containing all possible combinations of vector components, including terms of the 1st and 2nd degree, as well as cross terms (x[i]*x[j]), and then the weighting coefficients of the artificial neural network are selected with polynomial coefficients minimizing the error functional: где:Where: - функция ошибки, соответствующая k-ому (k=(1,..7)) средству разведки, по отношению к распознаванию класса j (j=(1,..10)); - error function corresponding to the k-th (k=(1,..7)) reconnaissance means, in relation to the recognition of class j (j=(1,..10)); - степень доверия, рассчитанная в соответствии с методиками; - degree of confidence calculated in accordance with the methods; - текущий ответ модели. - current response of the model. m - количество обучающих примеров.m is the number of training examples. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что процесс обучения искусственной нейронной сети заключается в последовательной подаче на вход векторов из тренировочной выборки, в расчете функционала ошибки и процессе подстройки коэффициентов Wkj[i] для каждого слагаемого (i=(1..N), k=(1,..7), j=(1,..10)), где N - общее количество полиномиальных слагаемых линейной регрессии, а обновление коэффициентов прекращается, когда точность предсказания на тестовой выборке становится больше 95%.3. The device according to claim 1, characterized in that the process of training an artificial neural network consists of sequentially feeding vectors from the training set to the input, calculating the error functional and adjusting the coefficients Wkj[i] for each term (i=(1.. N), k=(1,..7), j=(1,..10)), where N is the total number of polynomial terms of linear regression, and updating of coefficients stops when the prediction accuracy on the test sample becomes more than 95%. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вычислительный блок может быть реализован с использованием комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник-цифровых схем.4. The device according to claim 1, characterized in that the computing unit can be implemented using a complementary structure of metal-oxide-semiconductor-digital circuits.
RU2023108372A 2023-04-03 Device for calculating degree of confidence in reconnaissance tool RU2813682C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2813682C1 true RU2813682C1 (en) 2024-02-15

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163394C2 (en) * 1999-03-29 2001-02-20 Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова" Material entity identification method
RU103412U1 (en) * 2010-12-22 2011-04-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Русские базовые информационные технологии" INFORMATION-MODELING ENVIRONMENT FOR ENSURING MANAGEMENT OF GROUPING OF TROOPS (FORCES)
US20210064802A1 (en) * 2018-09-06 2021-03-04 Terrafuse, Inc. Method and System for Increasing the Resolution of Physical Gridded Data
RU2020135361A (en) * 2020-10-26 2022-04-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации DEVICE FOR CALCULATION OF THE DEGREE OF CONFIDENCE TO THE INTELLIGENCE MEANS
RU2772079C2 (en) * 2020-10-26 2022-05-16 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Apparatus for automatic evaluation of terrain trafficability by military equipment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163394C2 (en) * 1999-03-29 2001-02-20 Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова" Material entity identification method
RU103412U1 (en) * 2010-12-22 2011-04-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Русские базовые информационные технологии" INFORMATION-MODELING ENVIRONMENT FOR ENSURING MANAGEMENT OF GROUPING OF TROOPS (FORCES)
US20210064802A1 (en) * 2018-09-06 2021-03-04 Terrafuse, Inc. Method and System for Increasing the Resolution of Physical Gridded Data
RU2020135361A (en) * 2020-10-26 2022-04-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации DEVICE FOR CALCULATION OF THE DEGREE OF CONFIDENCE TO THE INTELLIGENCE MEANS
RU2772079C2 (en) * 2020-10-26 2022-05-16 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Apparatus for automatic evaluation of terrain trafficability by military equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dudnyk et al. Development of a method for training artificial neural networks for intelligent decision support systems
Benrhmach et al. Nonlinear autoregressive neural network and extended Kalman filters for prediction of financial time series
An et al. Options for Prognostics Methods: A review of data-driven and physics-based prognostics
Maknickienė et al. Application of neural network for forecasting of exchange rates and forex trading
Cocianu et al. An artificial neural network for data forecasting purposes
Hosni et al. Software effort estimation using classical analogy ensembles based on random subspace
CN114219177A (en) Computer room environment regulation and control method and device, electronic equipment and storage medium
Guzman et al. Artificial intelligence improving safety and risk analysis: A comparative analysis for critical infrastructure
Pandit et al. Prediction of earthquake magnitude using soft computing techniques: ANN and ANFIS
Boran et al. A novel FMEA model using hybrid ANFIS–Taguchi method
Ayodeji et al. An empirical evaluation of attention-based multi-head models for improved turbofan engine remaining useful life prediction
Dineva et al. Regression analysis on data received from modular IoT system
RU2813682C1 (en) Device for calculating degree of confidence in reconnaissance tool
Figueiredo et al. Assessing the Role of General Chemistry Learning in Higher Education
Xu et al. IFWA and IFWGM methods for MADM under Atanassov's intuitionistic fuzzy environment
Terziyska et al. Efficient error based metrics for fuzzy-neural network performance evaluation
Li et al. A fuzzy-filtered grey network technique for system state forecasting
ŞEREF et al. Software effort estimation using multilayer perceptron and adaptive neuro fuzzy inference system
Khan et al. A highly optimized multi-stage teacher-learner inspired particle swarm optimizer system
Nemchenko et al. Neuro-Fuzzy Model of Development Forecasting and Effective Agrarian Sector Transformations of Ukraine.
Precup et al. Evolving Fuzzy and Tensor Product-based Models for Tower Crane Systems
Mulesa et al. Information technology for time series forecasting based on the evolutionary method of the forecasting scheme synthesis
Nazarov et al. Optimization of Prediction Results Based on Ensemble Methods of Machine Learning
Prudêncio et al. LearningWeights for linear combination of forecasting methods
Aftabi et al. A variational autoencoder framework for robust, physics-informed cyberattack recognition in industrial cyber-physical systems