Процес спільної розвідувальної підготовки поля бою (JIPB) формує розвідувальну основу, від якої залежать усі інші функції планування. Без завершеного JIPB планувальники не знають, яка місцевість спрямовує пересування загрози, яке погодне вікно деградує авіацію противника або який з трьох оцінених варіантів дій ворога є найбільш імовірним. Проблема полягає у часі: ретельний ручний JIPB на рівні бригади вимагає сотень аналітико-годин за цикл. Програмне забезпечення JIPB стискає цей часовий горизонт, автоматизуючи найбільш трудомісткі аналітичні кроки — аналіз місцевості на основі цифрових даних про рельєф, побудову моделей загроз з баз даних ORBAT, виведення геометрії COA з доктринальних шаблонів — зберігаючи при цьому повноваження аналітика щодо оціночних суджень, які визначають правильність результатів. У цій статті розглядається програмна архітектура кожного кроку JIPB, моделі даних, що лежать в основі аналізу, та розвідувальні продукти, які платформа генерує для розповсюдження у штабі. Для контексту щодо ширшої екосистеми програмного забезпечення для аналізу військової розвідки, в якій функціонують засоби JIPB, дивіться наш спеціальний огляд архітектури.
Чотири кроки JIPB і роль програмного забезпечення
JIPB — це чотирьохетапний процес, визначений у доктрині: визначити середовище бойового простору, описати ефекти бойового простору, оцінити загрозу та визначити варіанти дій загрози. Кожен крок формує вихідні дані для наступного, і кожен надає окремі можливості для автоматизації.
Крок 1 — Визначити середовище бойового простору встановлює географічні та функціональні межі аналізу: район операцій (AO), район інтересів (AOI) та характеристики бойового простору, що впливають на місію. Аналітик визначає, які фактори місцевості, погоди та цивільного середовища є оперативно значущими. Програмна автоматизація на цьому кроці зосереджена на інструментах управління межами та запитах до геопросторових баз даних, що отримують відповідні характеристики місцевості без ручного картографічного дослідження. Платформа JIPB може автоматично витягувати щільність дорожньої мережі, інвентар мостів, міський масив і дані про гідрографічні бар'єри в межах AO в момент накреслення межі, замінюючи те, що раніше було багатогодинним завданням збору даних вручну.
Крок 2 — Описати ефекти бойового простору є найбільш придатним для обчислювальної обробки кроком. Аналіз місцевості — обчислення ухилу, виведення коридорів мобільності, розрахунок полігонів спостереження з ключових позицій місцевості — це геометричні обчислення, які програмне забезпечення виконує за хвилини на основі цифрових даних про рельєф і покрив землі. Аналіз впливу погоди зіставляє прогнозовані метеорологічні параметри з порогами військових можливостей. Обидві функції добре піддаються автоматизації, оскільки базові моделі є детерміністичними: за однакових DEM і однакових параметрів мобільності транспортних засобів програмне забезпечення щоразу видає однаковий аналіз коридорів мобільності.
Крок 3 — Оцінити загрозу вимагає підтримки структурованої моделі сил противника: її склад, оснащення, доктрина та поточна диспозиція. Програмне забезпечення вирішує завдання управління даними — ведення бази даних бойового складу (ORBAT), що інтегрує нові донесення, відстежує переміщення підрозділів і пов'язує записи про техніку з технічними характеристиками, — тоді як аналітик виносить інтерпретаційні судження про те, що означають ці донесення.
Крок 4 — Визначити варіанти дій (COA) загрози є найбільш аналітично вимогливим кроком. Аналітик розробляє від двох до чотирьох моделей COA противника, кожна з яких є доктринально правдоподібним і географічно здійсненним варіантом, який противник може реалізувати. Програмне забезпечення допомагає, генеруючи варіанти геометрії COA з доктринальних шаблонів, накладених на місцевість, автоматизуючи виведення часових рамок з дистанцій і оцінених швидкостей пересування, та визначаючи точки прийняття рішень, де COA помітно розходяться. Аналітик уточнює та призначає ваги ймовірності; програмне забезпечення управляє структурою моделі та генерує похідні продукти.
Визначення бойового простору та управління географічними даними
Геопросторовий шар даних є основою, на якій функціонують усі аналітичні функції JIPB. Програмне забезпечення JIPB управляє цим шаром за допомогою поєднання інструментів управління межами, баз даних ознак місцевості та інтерфейсів інтеграції геопросторових даних.
Управління межами AO/AOI — це більше, ніж накреслення полігонів на карті. Програмне забезпечення реєструє межі AO та AOI як активні фільтри, що обрізають результати аналізу, фокусують запити до баз даних і визначають географічний обсяг для запусків аналізу місцевості. Коли вищий штаб змінює межу AO — що є звичайним явищем під час оперативного планування — програмне забезпечення повинно поширити цю зміну на всі залежні шари аналізу. Платформи JIPB реалізують це через граф залежностей меж: кожен шар аналізу місцевості, обчислений у межах попередньої межі AO, позначається як потенційно застарілий при зміні межі і ставиться в чергу на перерахунок.
Управління шарами ознак місцевості організовує необроблені геопросторові дані в оперативно значущі категорії ознак. Платформа підтримує окремі шари для дорожньої мережі (з атрибутами, включаючи тип покриття дороги, ширину та класифікацію навантаження мостів для кожного сегменту), гідрографічної мережі (водотоки, класифіковані за шириною та крутизною берегів), шару населених пунктів (населені місця, класифіковані за розміром та щільністю забудови) та шару рослинності (класифікація покриву землі з оцінками висоти). Кожен шар допускає запити: аналітик може запитати у системи всі переправи через річки в межах AO з класифікацією навантаження мосту нижче 60 тонн або всі населені пункти з щільністю населення вище заданого порогу в радіусі 5 км від визначеного напрямку наступу.
Інтеграція геопросторових даних вирішує проблему неоднорідності джерел даних, що використовуються в оперативних умовах. Програмне забезпечення JIPB приймає дані з наборів даних національних картографічних агентств, комерційних продуктів на основі супутникових знімків, відкритих баз даних та геопросторових сховищ розвідувального співтовариства. Шар інтеграції обробляє перетворення проєкцій, трансформацію датуму, нормалізацію схеми атрибутів та вирішення конфліктів, коли два джерела показують різні значення для однієї й тієї самої ознаки. Метадані якості даних — джерело, дата збору, специфікація точності та гриф секретності — зберігаються на рівні ознак, щоб аналітик знав походження кожної ознаки місцевості, що використовується в аналізі.
Автоматизація аналізу місцевості
Автоматизація аналізу місцевості — це те, де програмне забезпечення JIPB забезпечує найбільш відчутну економію часу. Завдання, для яких навченим картографам потрібні були години ручної роботи з накладками, замінюються обробкою, що завершується за хвилини. Основні функції аналізу — аналіз коридорів мобільності, моделювання прохідності, аналіз укриття та маскування, а також розрахунок спостереження та секторів ведення вогню.
Аналіз коридорів мобільності з даних DEM починається з розрахунку ухилу. Програмне забезпечення виводить растр ухилу з цифрової моделі рельєфу, зазвичай виражений у градусах або відсотках. Значення ухилу потім класифікуються відповідно до порогів мобільності для вказаного класу транспортних засобів:
| Клас транспортного засобу | Обмеження ухилу | Швидкість поза дорогою (необмежена) |
|---|---|---|
| Колісний легкий автомобіль | <30% | До 40 км/год на твердому рівному ґрунті |
| Колісний важкий (8×8 БТР) | <30% | До 25 км/год, чутливий до м'якого ґрунту |
| Гусеничний БМП / легкий танк | <60% | До 30 км/год поза дорогою |
| Основний бойовий танк | <60%, залежно від ґрунту | До 20 км/год, високий тиск на ґрунт обмежує використання м'яких ділянок |
Маска прохідності за ухилом поєднується з моделлю прохідності, що враховує тип ґрунту, клас дренажу та сезонні умови. Мокрі глинисті ґрунти, прохідні влітку, стають непрохідними після дощу; піщані ґрунти, що здаються складними за аналізом ухилу, часто є більш прохідними, ніж глинисті ґрунти на більш пологих схилах. Програмне забезпечення застосовує функцію оцінки мобільності ґрунту, що базується на геотехнічних базах даних та гідрологічному аналізі, для отримання комбінованого растра прохідності, що є більш оперативно точним, ніж лише ухил.
Аналіз укриття та маскування класифікує комірки місцевості за їхньою здатністю захистити сили від спостереження та прямого вогню (укриття) проти лише спостереження (маскування). Програмне забезпечення використовує класифікацію покриву землі для визначення густини рослинного покриву, густини забудови в міських районах та маскування місцевістю від хребтів. Полігони маскування розраховуються як доповнення до зони видимості — райони, невидимі з набору репрезентативних позицій спостереження — та класифікуються за густиною рослинності, яка визначає, чи забезпечує маскування також балістичне укриття.
Розрахунок спостереження та секторів ведення вогню виконує аналіз зони видимості з кожної ключової позиції місцевості, визначеної аналітиком. Алгоритм зони видимості обчислює для кожної позиції спостерігача та висоти всі комірки місцевості в межах заданої дальності, які мають пряму лінію видимості до спостерігача. Результатом є набір полігонів спостереження, що показують максимальну спостережувану площу з кожної ключової ознаки місцевості. Для аналізу секторів ведення вогню те саме обчислення параметризується з конвертами дальності зброї та обмеженнями мінімальної дальності ураження, що дає полігон покриття прямим вогнем, який представляє місцевість, яку зброя, розміщена на ключовій позиції, може уражати.
slope_raster = compute_slope(dem, unit="percent")
soil_score = query_soil_trafficability(aoi, vehicle_class)
passable = (slope_raster < threshold[vehicle_class]) AND (soil_score >= MIN_PASS)
corridors = vectorize(least_cost_paths(cost_surface(passable), origin, destination))
corridors = classify_width(corridors, passable) # необмежений / обмежений / суворо обмежений
Аналіз впливу погоди
Аналіз впливу погоди в програмному забезпеченні JIPB перетворює прогнозовані метеорологічні дані на оцінки військових можливостей. Аналітику потрібно знати не лише яка буде погода, але й що ця погода означає для конкретних оперативних можливостей у конкретний час і місця в AO.
Інтеграція даних прогнозу з'єднує платформу JIPB з оперативною метеорологічною службою. Стандартним форматом обміну даними для виходу моделі чисельного прогнозу погоди є GRIB2, який кодує атмосферні параметри на регулярній сітці на кількох рівнях тиску та з різними строками прогнозу. Метеорологічний модуль JIPB приймає файли GRIB2 та інтерполює прогнозну сітку на протяжність AO, формуючи локальні часові ряди прогнозу в будь-якій точці, що запитується аналітиком. Декілька прогнозних моделей — Глобальна система прогнозування, модель Європейського центру середньострокових прогнозів або військова тактична метеорологічна система — можуть прийматися одночасно, при цьому платформа відображає збіг і розбіжність моделей для визначення невизначеності прогнозу.
Таблиці впливу погоди на системи озброєння кодують порогові значення «дозволено/заборонено» для кожного типу можливостей. Платформа підтримує бібліотеку профілів систем озброєння та платформ, кожен з яких визначає метеорологічні параметри та пороги, що визначають оперативну доступність. Авіаційні профілі включають мінімальну висоту хмарності, мінімальну льотну видимість, максимальний бічний вітер та максимальну інтенсивність опадів для кожного типу повітряного судна. Профілі зброї прямого вогню визначають максимальну швидкість вітру, при якій рішення системи управління вогнем є надійними, вплив вологості на продуктивність лазерного далекоміра та вплив температури на балістику метального заряду. Таблиці непрямого вогню визначають корегування розкиду для швидкості та напрямку вітру на кількох висотах у конверті траєкторії.
Матриця впливу погоди, що генерується програмним забезпеченням, являє собою часову таблицю — рядки є прогнозними періодами, стовпці — типами можливостей — при цьому кожна комірка позначена зеленим (можливість доступна), жовтим (деградована, в межах параметрів) або червоним (нижче мінімумів, недоступна). Матриця виводиться автоматично з даних прогнозу, застосованих до бібліотеки порогів можливостей, при цьому аналітик може замінити окремі комірки там, де оцінка або місцеві знання відрізняються від автоматизованої оцінки.
Авіаційні засоби прийняття рішень з урахуванням погоди розширюють базову матрицю впливу погоди аналізом, прив'язаним до конкретних маршрутів. Для запланованих авіаційних маршрутів в AO програмне забезпечення розраховує прогнозовані значення хмарності та видимості в кожній точці маршруту та для кожного часового вікна виконання місії. Якщо прогнозовані умови в конкретній точці маршруту нижче мінімумів місії, програмне забезпечення позначає цей сегмент і пропонує найраніше вікно в прогнозованому періоді, коли очікується покращення умов. Ризик обледеніння, потенціал турбулентності та ефекти висотної щільності на продуктивність повітряного судна на аеродромах у гірській місцевості розраховуються як додаткові накладки, специфічні для авіації.
Бази даних моделей загроз
Крок оцінки загрози вимагає структурованої моделі даних сил противника, достатньо детальної для підтримки розробки COA, але придатної для ведення розвідувальним підрозділом в умовах оперативного темпу. Програмне забезпечення JIPB управляє цим за допомогою трьох взаємопов'язаних компонентів бази даних: бази даних ORBAT, бази даних можливостей техніки та бібліотеки ТТП і доктрини загрози.
Управління ORBAT підтримує ієрархічний запис підрозділів противника, від формування стратегічного рівня до взводу або окремої платформи там, де це дозволяють розвідувальні донесення. Кожен запис підрозділу містить ідентифікатор підрозділу (позначення, тип за ешелоном, вище формування, національність), останнє відоме місцезнаходження з позиційною невизначеністю, оцінку чисельності (особовий склад та техніка за категоріями) та оцінену бойову ефективність. База даних ORBAT зберігає часову історію кожного запису: кожна зміна — нове позиційне донесення, оновлена оцінка чисельності, зміна вищого штабу — фіксується з джерелом розвідки та часовою групою збору замість перезапису попереднього значення. Ця історія дозволяє аналітику відстежувати закономірності переміщень підрозділів та виявляти аномалії, що можуть свідчити про підготовку до наступальних дій або операцію введення в оману.
Бази даних можливостей техніки пов'язують номенклатуру техніки кожного підрозділу з технічними характеристиками, що використовуються в моделюванні COA. Мотострілецький батальйон у ORBAT має пов'язані записи для своїх типів транспортних засобів (з швидкістю поза дорогою, дорожньою швидкістю, витратою пального та тиском на ґрунт), систем озброєння (дальність, темп стрільби, типи боєприпасів та погодні обмеження) та органічних систем зв'язку (діапазон частот, дальність та мережева архітектура). Ці характеристики безпосередньо використовуються при генерації часових рамок COA — програмне забезпечення обчислює, скільки часу конкретна конфігурація підрозділу витратить на подолання заданого маршруту, застосовуючи параметри швидкості транспортних засобів до результатів аналізу коридорів мобільності — та в моделях злиття розвідки з різних джерел у реальному часі, що оцінюють місцезнаходження підрозділів у майбутньому на основі спостережуваних початкових позицій та оцінених темпів пересування.
Бібліотека ТТП та генерація доктринальних шаблонів загрози кодує стандартні оперативні процедури противника як об'єкти шаблонів, що повторно використовуються. Доктринальний шаблон для мотострілецького батальйону, що проводить наступ, визначає типову геометрію бойового порядку — інтервали між ротами, розташування артилерійського дивізіону відносно маневрених елементів, глибину авангарду — як набір відносних позицій, параметризованих опорною точкою та напрямком наступу. Коли аналітик вибирає цей шаблон і розміщує опорну точку на місцевості, програмне забезпечення відображає повний шаблон у правильній географічній орієнтації та масштабі. Потім аналітик корегує шаблон з урахуванням обмежень місцевості: коридор мобільності, що змушує батальйон стиснутися з двохротного фронту до однохротного через дефіле, змусить програмне забезпечення перерахувати інтервали між підрозділами для збереження тієї ж глибини у вужчому бойовому порядку. Отриманий скоригований під місцевість шаблон є ситуаційним шаблоном для даного COA.
Аналіз COA та підтримка воєнних ігор
Розробка COA противника є кульмінаційним аналітичним продуктом JIPB. Аналітик розробляє від двох до чотирьох моделей COA противника, кожна з яких є доктринально правдоподібним і географічно здійсненним варіантом, який противник може реалізувати. Програмне забезпечення JIPB підтримує розробку COA за допомогою інструментів моделювання COA, автоматизованої генерації часових рамок та визначення точок прийняття рішень.
Моделювання COA противника будується на основі доктринальних шаблонів та аналізу місцевості для побудови повної геометрії COA. Для кожного COA аналітик визначає ціль противника, вісь наступу або сектор оборони та ешелон зусиль. Програмне забезпечення отримує відповідний доктринальний шаблон, накладає його на MCOO для визначення обмежень місцевості та генерує геометрію COA як набір рубежів, осей наступу та районів зосередження, розташованих на реальній місцевості. Геометрія COA зберігається як структурований геопросторовий об'єкт — а не статичне зображення — тому її можна запитувати, оновлювати та використовувати для автоматичної генерації похідних продуктів.
Автоматизована генерація часових рамок обчислює часову послідовність подій для кожного COA. Маючи геометрію COA (маршрут від району зосередження через рубіж переходу в атаку до цілі), оцінені типи транспортних засобів у ORBAT та аналіз мобільності місцевості, програмне забезпечення обчислює очікуваний час прибуття на кожен рубіж для кожного підрозділу в моделі COA. Генерація часових рамок враховує обмеження мобільності в MCOO — коридор, класифікований як суворо обмежений, знижує модельовану швидкість пересування нижче дорожнього маршу платформи — та доктринальні підготовчі часи (час, необхідний для артилерійської підготовки, для подолання інженерних загороджень, для пересування з району зосередження до рубежу переходу в атаку). Результатом є часова фазова схема, що показує, де очікується знаходження кожного елементу противника в кожну годину операції при кожному COA.
Визначення точок прийняття рішень є однією з найбільш цінних функцій автоматизації в аналізі COA. Точка прийняття рішення — це місцезнаходження та час, коли командир противника повинен зупинитися на конкретному COA — після чого спостережувана поведінка сил буде розходитися у спосіб, який можна виявити засобами збору. Програмне забезпечення визначає точки прийняття рішень, порівнюючи геометрії COA: географічна точка, де COA 1 та COA 2 мали б сили противника на різних ділянках маршруту, є точкою прийняття рішення, а час, коли противник повинен бути в цій точці для реалізації будь-якого COA в межах доктринальних часових обмежень, є часом точки прийняття рішення. Точки прийняття рішень визначають план збору: розвідувальні засоби ставляться на завдання спостереження за місцем точки прийняття рішень протягом вікна прийняття рішення, щоб підтвердження або спростування COA було можливим до того, як противник зобов'яжеться. Платформа також підтримує паралельний інструмент — структуроване порівняння COA, що оцінює кожен COA за тим самим набором критеріїв (здійсненність, відповідність, прийнятність, відмінність, повнота) — та підтримує крок воєнної гри, зберігаючи запис кожної послідовності дія-реакція-протидія, перевіреної проти кожного COA.
Генерація розвідувальних продуктів
Виходи процесу JIPB являють собою набір структурованих розвідувальних продуктів, які штаб використовує для планування та під час виконання. Програмне забезпечення JIPB автоматизує генерацію та форматування цих продуктів з аналітичної роботи, виконаної на попередніх кроках, та управляє версіонуванням і розповсюдженням.
Автоматизований вивід ситуаційного шаблону (SITEMP) відображає геометрії моделей COA як військову картографічну накладку відповідно до стандартних умовних знаків. SITEMP показує диспозицію сил противника у визначений час при найбільш імовірному або найбільш небезпечному COA, використовуючи символи підрозділів MIL-STD-2525D або APP-6E, розташовані відповідно до моделі COA. Програмне забезпечення генерує кілька кадрів SITEMP — по одному для кожної значущої часової фази в хронограмі COA — які разом складають анімовану картину очікуваного розвитку ситуації з противником. Накладки SITEMP експортуються як геопросторові шари (GeoTIFF, KML або рідний формат C2), щоб їх можна було завантажити безпосередньо в загальну оперативну картину без ручного перемалювання.
Автоматизований вивід шаблону подій генерує полігони іменованих районів інтересу (NAI) та таблиці показників з аналізу точок прийняття рішень. Кожен NAI — це географічний полігон, розташований у місці точки прийняття рішення, анотований переліком спостережуваних подій, що підтверджують або спростовують кожен COA при спостереженні там, найбільш придатним типом засобу збору для спостереження за NAI, пріоритетом відносно інших NAI та часовим вікном, протягом якого повинне відбутися спостереження. Шаблон подій загалом складає матрицю показників, що управляє планом збору. Як і SITEMP, шаблон подій експортується як геопросторова накладка та як структурована таблиця для матриці синхронізації розвідки.
Вивід матриці підтримки прийняття рішень (DSM) пов'язує NAI та показники шаблону подій з планами розгалуження дружніх сил, які вони ініціюють. Програмне забезпечення генерує розвідувальну частину DSM — місцезнаходження точок прийняття рішень, часи та порогові значення показників — та надає структурований інтерфейс даних, який модуль планування C2 використовує для прив'язки кожної точки прийняття рішення до відповідного тригера плану розгалуження дружніх сил. Відповідальність платформи JIPB закінчується на визначенні точки прийняття рішення; відповідальність системи C2 полягає у моніторингу донесень збору щодо NAI та оповіщенні командира, коли перевищується порогове значення тригера. Це забезпечується інтеграцією програмного забезпечення JIPB з ширшим робочим процесом розвідки, включаючи NLP для обробки донесень військової розвідки, що дозволяє автоматично зіставляти вхідні донесення SPOT та SALUTE з активними NAI та оцінювати їх на відповідність показникам без ручного сортування аналітиком.
Версіонування та розповсюдження продуктів є критичною оперативною функцією, яка часто є недостатньо специфікованою в проєктах програмного забезпечення JIPB. На практиці продукти JIPB оновлюються кілька разів на день у міру надходження нової розвідувальної інформації та зміни оцінок COA. Одержувачі — суміжні підрозділи, вищий штаб, підлеглі командири — повинні мати можливість відрізнити поточну версію продукту від застарілої, не перечитуючи весь продукт з початку. Програмне забезпечення JIPB управляє цим через реєстр продуктів, що відстежує кожен опублікований продукт за номером версії, часовою групою публікації, підрозділом-виробником та зведенням змін, що описує, що оновилося в поточній версії порівняно з попередньою. Розповсюдження фіксується: платформа записує, які підрозділи отримали яку версію кожного продукту, що дозволяє офіцеру розвідки визначати підрозділи, що діють на основі застарілого продукту, та повідомляти їх про оновлення. Позначки часу закінчення терміну дії продукту попереджають розвідувальний підрозділ, коли продукт наближається до межі свого терміну придатності та необхідний цикл оновлення.
Поєднання автоматизованого аналізу місцевості, структурованого моделювання загроз, розробки COA за підтримки програмного забезпечення та форматованої генерації продуктів скорочує час виробництва повного JIPB від днів до годин на рівні бригади, та від годин до десятків хвилин для сфокусованого оновлення одного кроку JIPB. Час, що залишається, витрачається на те, що програмне забезпечення не може замінити: судження аналітика про те, яку місцевість командир загрози насправді надасть перевагу, які відхилення від доктрини конкретний підрозділ відомий за схильністю застосовувати та який з трьох оцінених COA є найбільш узгодженим з намірами командира, на які вказує розвідка. Програмне забезпечення JIPB не автоматизує ці судження — воно забезпечує аналітика структурованими даними, відформатованими продуктами та інфраструктурою розповсюдження для того, щоб виносити їх якісно і швидко доводити до відома.