RU2398285C2 - Automated vehicle simulator system - Google Patents
Automated vehicle simulator system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2398285C2 RU2398285C2 RU2008121771/28A RU2008121771A RU2398285C2 RU 2398285 C2 RU2398285 C2 RU 2398285C2 RU 2008121771/28 A RU2008121771/28 A RU 2008121771/28A RU 2008121771 A RU2008121771 A RU 2008121771A RU 2398285 C2 RU2398285 C2 RU 2398285C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- simulator
- visual
- unit
- block
- modeling
- Prior art date
Links
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004387 environmental modeling Methods 0.000 claims description 7
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims description 6
- 238000012549 training Methods 0.000 abstract description 23
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение относится к тренажерам, в частности к тренажерам с моделируемым обзором из транспортного средства, и может быть использовано для комплексного группового и/или индивидуального обучения и подготовки персонала для эксплуатации и обслуживания сложных систем управления, в частности систем управления различного рода водного транспорта.The claimed technical solution relates to simulators, in particular to simulators with a simulated view from a vehicle, and can be used for complex group and / or individual education and training of personnel for the operation and maintenance of complex control systems, in particular control systems for various types of water transport.
Известны комплексные тренажеры для группового и/или индивидуального обучения и тренировки обслуживающего и эксплуатирующего персонала различных систем управления (см., например, «Интерактивная система обучения» по патенту РФ №2271040, МКИ G09B 9/00, «Автоматизированный тренажерный комплекс для подготовки экипажей кораблей» по патенту РФ №2234138, МКИ G09B 9/06).Comprehensive simulators are known for group and / or individual training and training of maintenance and operating personnel of various control systems (see, for example, “Interactive training system” according to RF patent No. 2271040, MKI G09B 9/00, “Automated training complex for training crews of ships "According to the patent of the Russian Federation No. 2234138, MKI G09B 9/06).
Известные тренажеры содержат АРМы или макеты АРМов операторов, рабочие места руководителей обучения, вычислительные средства, средства обмена и обеспечивают в режиме диалога автоматизированные циклы обучения и контроля.Known simulators contain workstations or mock-ups of operator workstations, workstations for training managers, computing tools, exchange tools and provide automated training and control cycles in a dialogue mode.
Указанные тренажеры не содержат средств, позволяющих имитировать и отображать внешнюю обстановку, что ограничивает область их применения, т.к. для эффективного тренинга персонала транспортного средства, например летного состава или операторов систем управления кораблей и подводных лодок, наличие моделей окружающей обстановки является необходимым.These simulators do not contain tools to simulate and display the external environment, which limits their scope, because for the effective training of vehicle personnel, such as flight personnel or operators of ship and submarine control systems, the presence of environmental models is necessary.
Известно устройство для выполнения тренировочного полета по патенту РФ №2156501, МКИ G09B 9/08 со средствами отображения закабинной визуальной информации, реальные органы управления которого через устройство сопряжения связаны с вычислительной машиной, обеспечивающей выполнение всех режимов тренировок для единичного или группового полета.A device for performing a training flight according to the patent of the Russian Federation No. 2156501, MKI G09B 9/08 with means for displaying booth visual information, the real controls of which are connected via a pairing device to a computer that provides all training modes for a single or group flight.
Т.к. все операции по моделированию и обработке сигналов выполняет одна вычислительная машина, устройство недостаточно надежно, а использование в составе устройства реальных органов управления ограничивает область его применения.Because all operations on modeling and signal processing are performed by one computer, the device is not reliable enough, and the use of real controls as part of the device limits its scope.
Ближайшим по технической сущности и принятым за прототип является комплексный тренажер воздушного судна по патенту РФ №2280287, МКИ G09B 9/02, 9/08, построенный по принципу распределенных вычислений на основе представления объектов с возможностью оперативного изменения его конфигурации.The closest in technical essence and adopted for the prototype is an integrated simulator of an aircraft according to the patent of the Russian Federation No. 2280287, MKI G09B 9/02, 9/08, built on the principle of distributed computing based on the representation of objects with the ability to quickly change its configuration.
Устройство-прототип, так же как и заявляемое, содержит взаимосвязанные с маршрутизатором блок инструктора, блок баз данных, блок моделирования систем транспортного средства, блок моделирования поведения транспортного средства, диспетчер тренажерных задач, блок модельного представления и средств визуализации, а также конфигуратор тренажера, подключенный к диспетчеру тренажерных задач, и комплект бортового оборудования, взаимосвязанный с блоком моделирования систем транспортного средства.The prototype device, as well as the claimed one, contains an instructor block, a database block, a vehicle system modeling block, a vehicle behavior modeling block, a simulator task manager, a model presentation and visualization tools block, and a simulator configurator connected to the simulator task manager, and a set of on-board equipment, interconnected with the vehicle systems simulation block.
Известный тренажер предназначен для обучения пилотов воздушного средства. Использование его для обучения персонала других транспортных средств, например кораблей или подводных лодок, недостаточно эффективно, т.к. средства визуализации (блок визуального представления и блок предъявления визуального представления) формируют визуальную обстановку, одинаковую для всех обучаемых.The famous simulator is designed to train pilots of an air tool. Using it to train personnel of other vehicles, such as ships or submarines, is not effective enough, because visualization tools (visual presentation unit and visual presentation unit) form a visual environment that is the same for all students.
Техническая задача, решаемая в заявленном тренажере, - возможность создания для каждого обучаемого визуальной обстановки, адекватной реальной и сформированной с учетом конкретной отрабатываемой задачи и местонахождения обучаемого на тренажере, которое является имитацией его реального местонахождения на корабле (мостик, рубка и т.д.).The technical problem solved in the claimed simulator is the ability to create for each learner a visual environment adequate to the real one and formed taking into account the specific task being worked out and the learner’s location on the simulator, which is an imitation of his real location on the ship (bridge, cabin, etc.) .
Указанная задача решается тем, что в автоматизированный тренажер транспортного средства, содержащий взаимосвязанные с маршрутизатором блок инструктора, блок баз данных, блок моделирования систем транспортного средства, блок моделирования поведения транспортного средства, диспетчер тренажерных задач и средство визуализации, а также конфигуратор тренажера, подключенный к диспетчеру тренажерных задач, и комплект бортового оборудования, взаимосвязанный с блоком моделирования систем транспортного средства, введены блок ручного управления, блок динамического моделирования окружающей среды, блок моделирования тактической обстановки и модуль настройки визуальных моделей, а средства визуализации содержат блоки визуальных моделей по числу обучаемых, каждый из которых состоит из наборов модулей визуального представления фиксированного сектора обзора и модулей предъявления визуального представления фиксированного сектора обзора, при этом блок ручного управления, блок динамического моделирования окружающей среды, блок моделирования тактической обстановки и модуль настройки визуальных моделей взаимосвязаны с маршрутизатором, а выход модуля настройки подключен к конфигуратору тренажера.This problem is solved in that in an automated vehicle simulator containing an instructor block interconnected with a router, a database block, a vehicle system modeling block, a vehicle behavior modeling block, a simulator task manager and visualization tool, as well as a simulator configurator connected to the dispatcher simulator tasks, and a set of on-board equipment, interconnected with the vehicle systems modeling block, a manual control block was introduced a unit, a dynamic environmental modeling unit, a tactical environment modeling unit and a visual model tuning module, and visualization tools contain visual model blocks according to the number of trainees, each of which consists of sets of visual presentation modules of a fixed viewing sector and visual presentation modules of a fixed viewing sector, at the same time, the manual control unit, the dynamic environmental modeling unit, the tactical environment modeling unit, and the n module building visual models linked to the router, and the output adjustment module is connected to the simulator configurator.
Такое выполнение тренажера позволяет расширить область его применения и повысить качество подготовки персонала.This embodiment of the simulator allows you to expand its scope and improve the quality of staff training.
Заявляемый тренажер представлен на чертежах, где:The inventive simulator is presented in the drawings, where:
Фиг.1 - структурная схема тренажера,Figure 1 - structural diagram of the simulator,
Фиг.2 - структурная схема модуля визуального представления фиксированного сектора обзора,Figure 2 is a structural diagram of a visual presentation module of a fixed viewing sector,
Фиг.3 - блок-схема алгоритма функционирования блока моделирования тактической обстановки,Figure 3 is a block diagram of a functioning algorithm for a tactical environment modeling unit,
Фиг.4 - блок-схема алгоритма функционирования блока динамического моделирования окружающей среды,Figure 4 - block diagram of the algorithm of operation of the block dynamic modeling of the environment,
Фиг.5 - блок-схема функционирования модуля настройки.5 is a block diagram of the operation of the configuration module.
Комплексный тренажер содержит (фиг.1) комплект 1 бортового оборудования транспортного средства, блок инструктора 2, блок баз данных 3, блок моделирования систем транспортного средства 4, блок моделирования поведения транспортного средства 5, блок ручного управления объектами тактической обстановки 7, блок моделирования тактической обстановки 6, блок динамического моделирования окружающей среды 8, блоки визуальных моделей 91-9m, модуль настройки 10 блоков визуальных моделей, конфигуратор тренажера 11, диспетчер тренажерных задач 12, маршрутизатор пакетов данных 13, содержащий блоки обмена 14.The complex simulator contains (Fig. 1) a vehicle equipment set 1, an instructor unit 2, a database unit 3, a vehicle system modeling unit 4, a vehicle behavior modeling unit 5, a manual control unit for tactical environment objects 7, a tactical situation modeling unit 6, the block of the dynamic simulation environment 8 blocks visual models September 1 -9 m,
Комплект бортового оборудования транспортного средства 1 может быть выполнен, например, в виде имитаторов бортового оборудования на сенсорных мониторах, размещаемых в объеме, имитирующем реальное рабочее месторасположение обучаемого. Блок инструктора 2 предназначен для управления блоками тренажера, изменения параметров и может быть выполнен аналогично блоку инструктора тренажера прототипа. Блок баз данных 3 предназначен для хранения совокупности баз данных, необходимых для формирования модельных, визуальных, а также при необходимости и других системных представлений объектов. Блок моделирования систем транспортного средства 4 обеспечивает имитацию работы бортовых систем и бортового оборудования. Блок моделирования поведения транспортного средства 5 обеспечивает моделирование динамики перемещения (курс, скорость, качка бортовая, качка килевая и т.п.). Блок ручного управления 6 обеспечивает в реальном времени поддержку динамического ручного управления объектами тактической обстановки. Блок моделирования тактической обстановки 7 имитирует наличие и поведение движущихся (плавающих) объектов и динамических береговых объектов, а блок динамического моделирования окружающей среды 8 обеспечивает имитацию климатических условий, воздействие ветра, приливов, течений, изменения времени суток и времени года. Блоки моделирования 4, 5, 7, 8 могут быть выполнены в виде программных модулей на базе универсальных вычислительных машин.A set of on-board equipment of the vehicle 1 can be performed, for example, in the form of simulators of on-board equipment on touch monitors placed in a volume that simulates the student’s real working location. The instructor block 2 is designed to control the simulator blocks, change parameters and can be performed similarly to the prototype simulator trainer block. Database block 3 is intended for storing the totality of databases necessary for the formation of model, visual, and, if necessary, other system representations of objects. The vehicle systems simulation module 4 provides simulation of the operation of on-board systems and on-board equipment. The vehicle behavior modeling unit 5 provides modeling of the dynamics of movement (course, speed, onboard rolling, pitching, etc.). The manual control unit 6 provides real-time support for dynamic manual control of tactical objects. The tactical environment modeling block 7 simulates the presence and behavior of moving (floating) objects and dynamic coastal objects, and the dynamic environmental modeling block 8 provides a simulation of climatic conditions, the effects of wind, tides, currents, changes in the time of day and time of year. Simulation blocks 4, 5, 7, 8 can be made in the form of software modules based on universal computers.
Каждый блок визуальных моделей 9 состоит из наборов модулей визуального представления 15 и модулей предъявления визуального представления 16 фиксированного сектора обзора. Каждый блок визуальных моделей 9 адаптируется под задачи соответствующего обучаемого, т.е. количество блоков визуальных моделей m равно количеству обучаемых операторов, а количество модулей 15 и 16 в каждом блоке визуальных моделей определяется требуемой величиной сектора обзора для каждого обучаемого оператора.Each block of visual models 9 consists of sets of visual presentation modules 15 and
Конфигуратор тренажера 11 назначает тренажерные задачи и параметры и распределяет их по блокам. Диспетчер тренажерных задач 12 служит для передачи тренажерных зада в назначенные блоки. Модуль настройки 10 обеспечивает оперативное изменение параметров и характеристик объектов тактической обстановки. Каждый модуль визуального представления 15 фиксированного сектора обзора содержит (фиг.2) коммутатор 17, блок генерации параметров визуальной модели физической обстановки 18, блок генерации параметров визуальной модели тактической обстановки 19, блок синхронизации и совмещения физической и тактической обстановки 20. Прямая и обратная связь между блоками тренажера служит для передачи информации и для передачи квитанций об отработке команд.The simulator configurator 11 assigns training tasks and parameters and distributes them into blocks. The manager of training tasks 12 is used to transmit training exercises in the assigned blocks.
Блок генерации параметров визуальной модели физической обстановки 18 предназначен для генерации параметров окружающей среды в заданном секторе обзора на время ti и может быть построен на базе нескольких специализированных одноплатных микропроцессорных устройств, синхронно и параллельно выполняющих одинаковую микропрограмму с различными наборами исходных данных. Синхронизацию вычислений, формирование набора входных данных для каждого микропроцессорного устройства и поддержку взаимодействия с коммутатором осуществляет специальное микропроцессорное устройство с функциями супервизора.The unit for generating parameters of the visual model of the
Блок генерации параметров визуальной модели тактической обстановки 19 в заданном секторе обзора на время ti может быть построен на базе специализированного мультипроцессорного компьютера. Мультипроцессорный комплект реализует принцип матричных вычислений на базе спецпроцессоров с однотипными микропрограммами. Синхронизацию вычислений и поддержку взаимодействия с коммутатором 17 осуществляет специальное микропроцессорное устройство. Блок синхронизации и совмещения физической и тактической обстановки 20 может быть реализован на базе одноплатного однопроцессорного микрокомпьютера с упрощенным набором команд. Аппаратное взаимодействие с коммутатором 17 осуществляется специализированным микропроцессорным модулем.The unit for generating parameters of the visual model of the
Коммутатор 17 предназначен для обеспечения прямого сопряжения блока инструктора 2 и модуля настройки 10 с блоком 18 и с блоком 19. По своему функциональному значению блоки тренажера образуют:The
- группу рабочих мест обучаемых (комплект имитатора бортового оборудования 1 и блок моделирования систем транспортного средства 4);- a group of jobs for students (a set of simulator on-board equipment 1 and a unit for modeling systems of a vehicle 4);
- группу оперативного управления тренировкой (блок инструктора 2 и блок ручного управления объектами тактической обстановки 6);- a group of operational management of the training (instructor unit 2 and manual unit for managing tactical environment objects 6);
- группу формирования визуальной модели окружающей обстановки (совокупность блоков визуальных моделей 91-9m);- a group for the formation of a visual model of the environment (a set of blocks of visual models 9 1 -9 m );
- группу моделирования динамически меняющейся обстановки (блок баз данных 3, блок моделирования поведения транспортного средства 5, блок моделирования тактической обстановки 7, блок моделирования окружающей среды 8);- a dynamically changing environment modeling group (database block 3, vehicle behavior modeling block 5, tactical situation modeling block 7, environmental modeling block 8);
- группу настройки тренажера под требуемый вид тренировки (модуль настройки 10, конфигуратор тренажера 11, диспетчер тренажерных задач 12).- the simulator settings group for the required type of training (
Модули предъявления визуального представления 17 могут быть выполнены в виде известных электронных или оптических средств отображения информации (дисплей, проекционные экраны и т.п.).The
Заявляемый тренажер работает следующим образом.The inventive simulator works as follows.
Инструктор с блока 2 задает перечень тренажерных задач и осуществляет ввод исходных данных на тренировку. Блок инструктора 2 реализует интерфейс инструктора при начальном вводе исходных данных на тренировку в блок моделирования тактической обстановки 7 и блок окружающей среды 8 и их корректировку, а с помощью блока ручного управления 6 инструктор осуществляет оперативную корректировку параметров движения объектов тактической обстановки для передачи скорректированных данных в блок моделирования тактической обстановки 7. Взаимодействие в реальном времени между всеми блоками тренажера осуществляется через блоки обмена 14 маршрутизатора 13. Далее, используя текущую информацию от группы рабочих мест обучаемых, инструктор с блока 2 осуществляет настройку группы блоков моделирования динамически меняющейся обстановки (блоки 3, 5, 7, 8), данные об общей обстановке от которых, предназначенные для модулей визуального представления 151-15к, возвращаются в блок инструктора 2 (фиг.3, фиг.4).The instructor from block 2 sets the list of training tasks and carries out input of the initial data for the training. The instructor unit 2 implements the instructor interface during initial input of training data into the tactical environment modeling unit 7 and the environmental unit 8 and their correction, and using the manual control unit 6 the instructor carries out operational adjustment of the movement parameters of tactical environment objects for transmitting the corrected data to the unit tactical environment modeling 7. Interaction in real time between all the simulator blocks is carried out through exchange blocks 14 of the router 13. D Then, using the current information from the group of students' workstations, the instructor from block 2 sets up a group of blocks for modeling dynamically changing situations (blocks 3, 5, 7, 8), data on the general situation from which are intended for visual presentation modules 15 1 -15 k , return to the instructor unit 2 (Fig. 3, Fig. 4).
При задании вида тренировки блоком инструктора 2 модуль настройки 10 реализует интерфейс инструктора в соответствии с фиг.5, конфигуратор тренажера преобразует команды модуля настройки 10 в матрицу конфигурации тренажера, а диспетчер тренажерных задач 12 на основе измененной матрицы конфигурации формирует управляющие команды в группу рабочих мест обучаемых (в блоке 1 и 4), в блок моделирования тактической обстановки 7, в блок моделирования окружающей среды 8. Управляющая информация от диспетчера тренажерных задач 12 возвращается в модуль настройки 10 для последующей выдачи в блоки визуальных моделей 91-9m.When setting the type of training with the instructor unit 2, the
Визуальное представление организуется в виде дискретного процесса, когда для каждого имитируемого текущего момента времени ti (где ti=ti-1+Δt; i=0, 1, …) модулями визуального представления 15 генерируется набор характеристик процесса для каждого сектора обзора. Для каждого фиксированного сектора обзора соответствующий модуль визуального представления 15 генерирует набор данных для отображения (предъявления) карты, движущихся объектов, характеристик окружающей среды и других «картинок», характеризующих обстановку в данном секторе. Сектора обзора образуют визуальную сцену, содержащую n секторов, где n может принимать значение от 1 до величин, обеспечивающих панорамный обзор. Каждый сектор обзора задается координатами точки обзора, углом обзора и направлением обзора.The visual presentation is organized as a discrete process, when for each simulated current time moment t i (where t i = t i-1 + Δt; i = 0, 1, ...), a set of process characteristics for each viewing sector is generated by the visual presentation modules 15. For each fixed sector of the review, the corresponding visual presentation module 15 generates a set of data for displaying (presenting) the map, moving objects, environmental characteristics and other "pictures" characterizing the situation in this sector. The review sectors form a visual scene containing n sectors, where n can take a value from 1 to values that provide a panoramic view. Each sector of the view is set by the coordinates of the point of view, the angle of view and the direction of view.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008121771/28A RU2398285C2 (en) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | Automated vehicle simulator system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008121771/28A RU2398285C2 (en) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | Automated vehicle simulator system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008121771A RU2008121771A (en) | 2009-12-10 |
RU2398285C2 true RU2398285C2 (en) | 2010-08-27 |
Family
ID=41489015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008121771/28A RU2398285C2 (en) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | Automated vehicle simulator system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2398285C2 (en) |
-
2008
- 2008-05-30 RU RU2008121771/28A patent/RU2398285C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008121771A (en) | 2009-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Beaubien et al. | The use of simulation for training teamwork skills in health care: how low can you go? | |
EP4283596A3 (en) | Learning management system for a real-time simulated virtual reality welding training environment | |
Boril et al. | Aviation simulation training in the Czech air force | |
RU160851U1 (en) | SIMULATOR FOR PREPARATION OF OPERATORS OF SHIP RADIOELECTRONIC WEAPONS | |
RU2250511C1 (en) | Aircraft training complex | |
US20030211448A1 (en) | 3-dimensional apparatus for self-paced integrated procedure training and method of using same | |
RU77994U1 (en) | AUTOMATED TRAINING COMPLEX OF VEHICLE | |
RU2398285C2 (en) | Automated vehicle simulator system | |
RU2247430C1 (en) | Module-type aircraft simulator | |
Doer et al. | Virtual cockpit simulation for pilot training | |
RU48661U1 (en) | INTEGRATED AIRCRAFT SIMULATOR | |
RU147828U1 (en) | TACTICAL SIMULATOR FOR PREPARING THE CREW OF ANTI-BOAT HELICOPTER MARINE AVIATION | |
CA3224188A1 (en) | Aircraft training aid systems and processes | |
Van Vooren | Virtual Reality Training for Aviation Maintenance, Repair and Overhaul (Vi-Mro 1.0) | |
Çetek et al. | New directions for air traffic control simulators: A discussion to guide the selection and renovation of simulators | |
RU176063U1 (en) | Helicopter aerobatic stand with hinged rotor | |
RU2267163C2 (en) | Complex training system for aviation specialists | |
Aygun et al. | Implementation Study of Parachute Training Simulator | |
RU2280287C1 (en) | Complex aircraft trainer | |
UA16927U (en) | Training system for helicopter crews | |
Borisov et al. | Information Technologies-basis of training, retraining and advanced training systems for helicopter pilots | |
Buck et al. | Adaptive learning capability: User-centered learning at the next level | |
RU2752551C1 (en) | Simulator for training specialists in preparing equipment and cargo for airdropping | |
Attig | Proof-of-concept part task trainer for close air support procedures | |
RU108188U1 (en) | SIMULATOR FOR PREPARATION OF CREWS OF SUBMARINS ON THE MANAGEMENT OF SECURITY SYSTEMS AND THE FIGHT FOR LIVING |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110531 |