СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2005 года по МПК G09B9/05 

Изобретение относится к системам визуализации тренажеров и может быть использовано для визуализации тренажеров транспортных средств, в том числе тренажеров легковых автомобилей.

Известен модульный имитатор с дисплеем /1/, содержащий три видеомонитора, которые отображают три различных окна (сектора имитируемого пространства). Каждый монитор заключен в отдельный корпус и корпуса смонтированы на имитаторе вплотную друг к другу, образуя панораму.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает визуализации внутреннего и левого наружного зеркал заднего вида, без которых эксплуатация легкового автомобиля не допускается. Кроме того, в известном устройстве мониторы расположены близко к пользователю, что объясняется ограниченными размерами экранов мониторов. Рассматривание же изображения на экране монитора с близкого расстояния сильно утомляет зрение.

Известны также способ и устройство для обучения вождению транспортных средств /2, 3/, когда на экране, установленном напротив пульта управления обучаемого, визуально воспроизводят последовательности изображений, которые изменяют в зависимости от определенных команд, поступающих с пульта управления. На экране представляют одновременно изображение переднего участка и изображения для внутреннего и двух наружных боковых зеркал заднего вида в виде окон на том же экране. Изображение для внутреннего зеркала пользователь рассматривает непосредственно в соответствующем окне экрана через прозрачный муляж внутреннего зеркала, а изображения в наружных зеркалах также представляют собой изображения в соответствующих окнах экрана, рассматриваемые через собственно боковые и вспомогательные зеркала, встроенные в пульт управления.

Недостатком известного устройства является отсутствие визуализации боковых участков окружающего пространства, что сужает функциональные возможности устройства, не позволяя воспроизводить обучаемому помехи движению слева и справа на небольшом удалении от него.

Известен тренажер для обучения водителей грузового автомобиля /4/, в котором система формирования изображения содержит несколько видеопроекторов с управлением от устройств электронной обработки данных, причем разделенные на две группы видеопроекторы воспроизводят изображение на установленных вне кабины проекционных экранах. Видеопроекторы первой группы и проекционные экраны расположены перед кабиной и сбоку от нее и создаваемые на экранах изображения видны через ветровое и боковые стекла кабины.

Видеопроекторы второй группы и их проекционные экраны расположены сзади кабины таким образом, чтобы создаваемые ими изображения были видны через внешние зеркала заднего вида. Недостатком известного тренажера является высокая стоимость, значительную часть которой составляет стоимость семи видеопроекторов.

Целью настоящего изобретения является удешевление системы визуализации за счет сведения к минимуму количества проекторов, потребных для визуализации зон обзора через ветровое стекло, левое и правое боковые стекла, внутреннее и^{наружное зеркала заднего вида транспортного средства.}

Поставленная цель достигается тем, что в известную систему визуализации тренажера, содержащую мультимедийный проектор, управляемый компьютерным генератором изображений, и проекционные экраны, три из которых установлены вертикально у передней части кабины тренажера, образуя панораму, а четвертый - вертикально у задней стенки кабины, введены одиннадцать плоских зеркал, восемь из которых сгруппированы попарно и образуют четыре перископические системы, а три введены в части исходного светового потока проектора, отражают падающие на них части светового потока и изменяют направления распространения света в них относительно первоначального так, что после отражения от зеркал соответствующей перископической системы каждая часть светового потока достигает соответствующего экрана, включая и ту из них, которая прошла беспрепятственно между тремя вышеупомянутыми зеркалами, причем плоскости симметрии кабины и системы "проектор-зеркала-экраны" образуют некоторый угол, поэтому четвертый экран выступает из-за борта кабины.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, включающим фигуры 1, 2, 3, 4, 5 и 6. На фиг.1 изображено расположение относительно кабины 1 тренажера проектора 2, зеркал 3, 4 и 5, делящих исходный световой поток проектора на четыре разнонаправленных части Iа, Iб, II и III, и проекционных экранов 6, 7, 8 и 9.

На фиг.2 представлены геометрические характеристики светового потока проектора, использованного при макетировании системы.

На фиг.3 изображено сечение А-А с фиг.1 и представлены зеркала 10 и 11 перископической системы, доводящие световой поток Iа до бокового экрана 8.

На фиг.4 изображено сечение В-В с фиг.1 и представлены зеркала 12, 13 перископической системы, доводящие до экрана 7 световой поток III, и зеркала 14, 15 перископической системы, доводящие до экрана 9 световой поток II.

На фиг.5 показано деление формата проектора на окна, обеспечиваемое компьютерным генератором изображений.

На фиг.6 представлена упрощенная диаграмма обзора, обеспечиваемого водителю легкового автомобиля "Москвич 2141S" левым боковым, ветровым, правым боковым и задним стеклами кабины, а также внутренним и левым наружным зеркалами заднего вида.

Примером предлагаемой системы может служить система визуализации тренажера легкового автомобиля "Москвич 2141S".

Мультимедийный проектор 2 установлен горизонтально над капотом кабины 1 тренажера в перевернутом положении, как показано на фиг.1, фиг.3 и фиг.4. Геометрические характеристики светового потока проектора, использованного при макетировании системы, представлены на фиг.2.

В световой поток проектора введены сверху вертикально зеркала 3 и 4, расположенные так, как показано на фиг.1, фиг.2 и фиг.4. Отделенная зеркалом 3 часть Iа полного светового потока проектора после отражения от зеркал 10 и 11 перископической системы проецируется на правый боковой экран 8 системы. Отделенная зеркалом 4 часть 1б светового потока проецируется аналогичным образом на экран 6 системы.

Снизу в световой поток проектора введено зеркало 5, расположенное так, как показано на фиг.1 и фиг.4. Отделенная зеркалом 5 часть III полного светового потока проектора после отражения от зеркал 12 и 13 перископической системы проецируется на центральный экран 7 системы.

Прошедшая между зеркалами 3, 4 и 5 часть II полного светового потока проектора после отражения от зеркал 14 и 15 перископической системы проецируется на задний экран 9 системы.

Так как плоскости симметрии кабины 1 тренажера и системы "проектор-зеркала-экраны" образуют угол примерно 7 градусов, часть экрана 9 выступает за борт кабины 1.

Представленная на фиг.6 упрощенная диаграмма обзора построена для расчетной точки зрения, расположенной на пересечении шейного отдела позвоночного столба и горизонтальной плоскости, проведенной через центры глазных яблок водителя. Пунктирными линиями на диаграмму обзора нанесены поля, визуализируемые с использованием экранов 6, 7, 8 и 9 одинаковой высоты.

Работает система следующим образом. Компьютерный генератор изображений, управляющий работой мультимедийного проектора в соответствии с моделируемой дорожной ситуацией и действиями обучаемого, генерирует видеосигналы пяти различных изображений внешней визуальной обстановки, представляющих собой пять окон в едином формате проектора, как показано на фиг.5.

Исходный световой поток проектора 2 разделяется зеркалами 3, 4 и 5 на четыре разнонаправленных световых потока Iа, Iб, II и III, каждый из которых доводится следующими зеркалами соответствующей перископической системы до соответствующего экрана. Суммарный угловой обзор по горизонтали изображений на экранах 6, 7 и 8 из расчетной точки зрения составляет примерно 140 градусов. Изображение двух окон формата проектора на экране 9 позволяет визуализировать как внутреннее, так и наружное левое зеркала заднего вида кабины, без которых эксплуатация автомобиля не допускается.

Таким образом, заявляемое техническое решение, обеспечивающее визуализацию левого бокового, ветрового, правого бокового стекол и двух зеркал заднего вида кабины тренажера от одного единственного проектора, обладает, по мнению заявителя, новизной. Анализ известных технических решений в области устройств визуализации тренажеров транспортных средств позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемой системе, и, по мнению заявителя, позволяет признать заявляемое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Источники информации

1. Патент PCT(WO) № 92/21117, МКИ G 09 B 9/34, 9/05. Модульный имитатор с дисплеем (аналог).

2. Патент ЕРВ (ЕР) № 0145598, МКИ G 09 B 9/04. Способ и устройство для обучения вождению транспортных средств (аналог).

3. Патент Франции № 2658642, МКИ G 09 В 9/04. Тренажер для водителей наземных транспортных средств (аналог).

4. Патент Германии №3925427, МКИ G 09 В 9/05. Тренажер для обучения водителей грузового автомобиля (прототип).

Система визуализации тренажера транспортного средства содержит мультимедийный проектор, управляемый компьютерным генератором изображений, и проекционные экраны, три из которых установлены вертикально у передней части кабины тренажера, образуя панораму, а четвертый - вертикально у задней стенки кабины. Введены одиннадцать плоских зеркал, восемь из которых сгруппированы попарно и образуют четыре перископические системы, а три введены в части исходного светового потока проектора и изменяют направления распространения света относительно первоначального так, что после отражения от зеркал соответствующей перископической системы каждая часть светового потока достигает соответствующего экрана, включая и ту из них, которая прошла беспрепятственно между тремя вышеупомянутыми зеркалами. Плоскости симметрии кабины и системы "проектор-зеркало-экраны" образуют некоторый угол, поэтому четвертый экран выступает из-за борта кабины. Обеспечивается удешевление тренажера за счет сведения к минимуму количества проекторов для визуализации зон обзора через ветровое стекло, левое и правое боковые стекла, внутреннее и наружное зеркала заднего вида тренажера транспортного средства. 6 ил.

Система визуализации тренажера транспортного средства, содержащая мультимедийный проектор, управляемый компьютерным генератором изображений, и проекционные экраны, три из которых установлены вертикально у передней части кабины тренажера, образуя панораму, а четвертый - вертикально у задней стенки кабины, отличающаяся тем, что в систему введены одиннадцать плоских зеркал, восемь из которых сгруппированы попарно и образуют четыре перископические системы, а три введены в части исходного светового потока проектора, отражают попадающие на них части светового потока и изменяют направления распространения света в них относительно первоначального так, что после отражения от зеркал соответствующей перископической системы каждая часть светового потока достигает соответствующего экрана, включая и ту из них, которая прошла беспрепятственно между тремя вышеупомянутыми зеркалами, причем плоскости симметрии кабины и системы "проектор - зеркала - экраны" образуют некоторый угол, поэтому четвертый экран выступает из-за борта кабины.