КОМПЬЮТЕРНЫЙ ТРЕНАЖЁР Российский патент 2017 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к радиоэлектронному вооружению ВМФ, в частност, к тренажерным системам.

Компьютерный тренажер предназначен для формирования у операторов навыков в выработке решений на использование объекта управления в условиях неопределенности, использовании аппаратуры автоматизированных рабочих мест при подготовке и вводе исходных данных для тренировки с учетом рекомендаций системы поддержки принятия решений.

Из предшествующего уровня техники известен тренажерный комплекс, предназначенный для подготовки экипажей кораблей, отличающийся тем, что содержит только одно рабочее место обучаемого в виде судового поста корабельной системы, не имеет возможности регистрации (протоколирования) последовательности всех действий обучаемых (нажатие кнопок, временя до ввода дополнительных параметров для тренировки, назначение комплектации и т.д.), нет возможности воспроизводить записанные протоколы действий в режиме реального времени, не предусмотрена оценка и группировка заданий в базе данных по уровню сложности, не имеет визуализации тренировки с использованием средств трехмерной графики, отсутствует автоматическая оценка действий оператора по результатам использования объекта управления, а также не учитывается наземная обстановка и метеоусловия. RU 2340950, G09B 9/06, Jun. 18, 2007.

Также известен базовый комплекс учебно-тренировочных средств, предназначенный для подготовки экипажей кораблей, отличающийся тем, что не предусмотрена оценка и группировка заданий в базе данных по уровню сложности, не имеет визуализации тренировки с использованием средств трехмерной графики, отсутствует автоматическая оценка действий командира по результатам использования объекта управления, а также не учитывается наземная обстановка и метеоусловия. RU119500, G09B 9/06, Dec. 21, 2011.

Наиболее близким по технической сущности аналогом является корабельный тренажер, предназначенный для подготовки экипажей кораблей, построенный на сети персональных компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть, содержащий рабочее место инструктора, набор рабочих мест обучаемых (от 1 до 3), интерфейс командного типа, интерфейс с пользователем, программную среду, обеспечивающую формирование, хранение и автоматизированный выбор сценариев обучения, имитацию корабельных систем, взаимодействующих с системой управления пуска объектов, выработку обучаемыми решений на использование объекта управления и ввод их в аппаратуру, отличающийся тем, что не имеет возможности регистрации (протоколирования) последовательности всех действий обучаемых (нажатие кнопок, время доввода дополнительных параметров для стрельбы, назначение боезапаса и т.д.), нет возможности воспроизводить записанные протоколы действий в режиме реального времени, не предусмотрена оценка и группировка заданий в базе данных по уровню сложности, не имеет визуализации тренировки с использованием средств трехмерной графики, отсутствует автоматическая оценка действий оператора по результатам использования объекта управления, а также не учитывается наземная обстановка и метеоусловия. RU 2346337, G09B 9/06, Jun. 18, 2007.

Главным недостатком аналогов является отсутствие возможности использовать интеллектуальное формирование дополнительных параметров для выработки решения на использование объекта управления - использование модуля системы поддержки принятия решений (СППР).

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Техническим результатом является создание компьютерного тренажера с более широкими функциональными возможностями, позволяющими повысить качество обучения операторов навыкам в выработке решений на использование объекта управления в условиях неопределенности, что приведет к снижению количества и значимости ошибок оператора при принятии решений в реальных условиях, а также уменьшению усредненного времени, необходимого на принятие решения оператором.

Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в компьютерный тренажер, построенный на сети персональных компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть, состоящий из рабочего места руководителя и рабочих мест обучаемых, имитирующих интерфейс и функциональные задачи системы управления объектом, обеспечивающий формирование, хранение и автоматизированный выбор сценариев обучения, имитацию корабельных систем, взаимодействующих с системой управления пуска объектов, выработку обучаемыми решений на использование объекта управления и ввод их в аппаратуру, дополнительно введены модуль системы поддержки принятия решений, модели использования (полета) объекта управления и блок автоматического определения оценки оператора за принятое решение на использование объекта управления, позволяющих проводить обучение вопросам выработки решений на использование объекта управления при неполных и неточных данных об обстановке с автоматическим выставлением оценки за отработку учебного сценария по результатам моделирования использования объекта управления, а также предусмотрена возможность регистрации (протоколирования) последовательности всех действий обучаемых с воспроизведением в режиме реального времени.

Сущность заявленного изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2, при этом на фиг. 1 представлена общая структура программного обеспечения компьютерного тренажера, а на фиг. 2 представлена общая функциональная схема компьютерного тренажера.

На фиг. 1 и фиг. 2 обозначены:

1 - рабочее место руководителя;

2.1÷2.n - рабочие места обучаемых;

3 - модуль связи с тренажерными системами вышестоящего уровня;

4 - интерфейс руководителя;

5 - база данных по сценариям обстановки (тактическим эпизодам);

6 - база данных по обучаемым;

7 - модуль формирования сценариев обучения (тактических эпизодов);

8 - модуль задания уровня неопределенности;

9 - модуль реализации сценария обучения;

10 - модуль определения оценки действий обучаемых;

11 - модуль регистрации документирования, воспроизведения действий обучаемого и визуализации процесса использования объекта управления;

12 - модель использования объекта управления;

13 - интерфейс обучаемого;

14 - модуль системы поддержки принятия решений;

15 - блок автоматического определения оценки оператора за принятое решение на использование объекта управления;

16 - задачи КСУПО;

17 - модуль регистрации и документирования;

18 - локальная вычислительная сеть.

Компьютерный тренажер базируется на персональных компьютерах, объединенных в локальную вычислительную сеть 18 и имитирующих рабочие места экипажа корабля. В состав компьютерного тренажера входят:

- рабочее место руководителя 1;

- n (где n≤100) рабочих мест обучаемых 2.1÷2.n.

Основными компонентами компьютерного тренажера являются программы, задающие и имитирующие морскую обстановку, использующие объекты управления и судовые посты корабельной системы обучаемых. Общая структура специального программного обеспечения компьютерного тренажера показана на фиг. 1.

В состав программ, имитирующих морскую обстановку и использование объекта управления, входят: интерфейс руководителя 4; интерфейс обучаемого 13; модуль связи с тренажерными системами вышестоящего уровня 3; модель использования объекта управления 12, имитирующая средства отображения системы управления пуска объектов; задачи КСУПО 16, имитирующие функциональные задачи системы управления пуска объектов; модуль системы поддержки принятия решений 14, имитирующий функционирование системы поддержки принятия решений; модуль задания уровня неопределенности 8, модуль формирования сценариев обучения (тактических эпизодов) 7, модуль реализации сценария обучения 9, имитирующий состояние комплектации корабля, навигационную обстановку, координаты и параметры движения кораблей соединения и рассчитывающий зоны запрета; база данных по сценариям обстановки (тактическим эпизодам) 5.

В состав компьютерного тренажера входят также служебные программы: блок автоматического определения оценки оператора за принятое решение на использование объекта управления 15; модуль регистрации и документирования 17; модуль регистрации документирования, воспроизведения действий обучаемого и визуализации процесса использования объекта управления 11; база данных по обучаемым 6.

Отличительными особенностями компьютерного тренажера являются включение в состав программного обеспечения рабочих мест обучаемых 2.1÷2.n модуля системы поддержки принятия решений (СППР) 14 оператора на использования объекта управления, модели использования объекта управления 12 и блока автоматического определения оценки оператора за принятое решение на использование объекта управления 15, а также с помощью модуля регистрации, документирования и воспроизведения действий обучаемого 11 предусмотрена возможность протоколирования последовательности всех действий обучаемых с воспроизведением записанных протоколов действий в режиме реального времени.

Модуль системы поддержки принятия решений 14 оператора на использования объекта управления является интерактивной автоматизированной системой, обеспечивающей поддержку работы оператора в ходе использования объекта управления, и предназначена для повышения оперативности выработки и качества принимаемых обучаемым решений на использование объекта управления в условиях получения неполных, неопределенных и ошибочных данных.

Модель использования объекта управления 12 предназначена для расчета показателей эффективности тренировки в соответствии с принятым решением, а также визуализации процесса тренировки. Модель построена по принципам имитационного статистического моделирования. Результаты оценки эффективности тренировки, получаемые с помощью модели, используются для автоматического определения оценки оператора за принятое решение на использование объекта управления.

Блок автоматического определения оценки оператора за принятое решение на использование объекта управления 15 обеспечивает выставление оценки на основе сравнения ожидаемого результата использования объекта управления в соответствии с принятым решением с максимально возможным в заданных условиях результатом и средним результатом, который может быть достигнут при случайном выборе параметров решения.

В процессе сравнения определяются статистически различимые диапазоны возможных результатов тренировки, и по принадлежности ожидаемого результата использования объекта управления в соответствии с принятым решением к одному из диапазонов определяется оценка за принятое решение.

Предусматривается следующий порядок функционирования тренажера (фиг. 2). На этапе подготовки к проведению тренировок с помощью модуля формирования сценариев обучения (тактических эпизодов) 7 формируется база данных по сценариям обстановки (тактическим эпизодам) 5, которая включает в себя данные по своим кораблям (кораблям соединения), мишеням, источникам информации о мишенях, уровню полноты информации, выдаваемой обучаемым, комплектации, наземной обстановке, метеоусловиям.

Варианты тренировочных задач формируются в соответствии с действующими руководящими документами, а также основными вариантами применения корабельной системы управления пуском объекта (КСУПО) в различных условиях обстановки. Типы и характеристики мишеней, имитируемых компьютерным тренажером, соответствуют типам и характеристикам потенциальных мишеней. При этом на рабочем месте руководителя 1 обеспечивается возможность оперативного изменения характеристик и задания новых типов мишеней.

Сформированная база данных по сценариям обстановки (тактическим эпизодам) 5 обеспечивает последовательное усложнение условий проведения тренировок, при этом сценарии в базе данных группируются по уровням сложности созданной обстановки.

В процессе тренировки обучаемые регистрируются на своих рабочих местах 2.1÷2.n, после чего по локальной вычислительной сети 18 автоматически устанавливается связь с рабочим местом руководителя 1.

Руководитель тренировки выбирает для каждого обучаемого сценарий обучения (тактический эпизод), по которому будет проводиться занятие. Сценарии обучения выбираются с учетом текущей тематики занятия, а также результатов предыдущей подготовки, зафиксированных в базе данных по обучаемым 6.

Выбранный сценарий закрепляется за обучаемым, после чего с помощью модуля реализации сценария обучения 9 необходимые данные выдаются на рабочие места обучаемых 2.1÷2.n. Для задания требуемой полноты (или неопределенности) информации, отображаемой у обучаемого, используется модуль задания уровня неопределенности 8.

Информационные модели обстановки, отображаемые на индикаторах (экранах) обучаемых, соответствуют моделям, реализованным в системе управления объектом. Номенклатура, основные характеристики органов управления и алгоритмы работы судовых постов корабельной системы на рабочих местах обучаемых 2.1÷2.n соответствуют их прототипам на штатных средствах кораблях.

По полученной информации о мишенях обучаемые принимают решение на использование объекта управления, входящего в состав модели использования объекта управления 12, и вводят его в КСУПО. В процессе выработки решения задач КСУПО 16 вызывается модуль системы поддержки принятия решений (СППР) 14, который формирует рекомендации по выбору метода тренировки, дальности до мишени, способа использования объекта управления, количеству объектов управления, используемых для тренировки. В случае утверждения рекомендаций они автоматически вводятся в КСУПО 16. Если обучаемый в чем-то не согласен с рекомендациями, он корректирует параметры вручную. Такие действия проводятся по всем задачам.

В процессе решения задачи в модуле регистрации и документирования 17 производится протоколирование действий обучаемых, при этом фиксируются:

- все действия (нажатия кнопок), выполняемые на рабочих местах обучаемых 2.1÷2.n;

- время начала и окончания работы по подготовке данных для тренировки.

После завершения подготовки данных запускается модель, которая рассчитывает показатель эффективности тренировки с учетом принятого решения. Блок автоматического определения оценки оператора за принятое решение 15 по значению полученного показателя эффективности выставляет оценку.

Протокол действий обучаемых и их оценки выдаются на рабочее место руководителя 1 и фиксируются в базе данных по обучаемым 6.

В случае необходимости (определяется руководителем тренировки) с помощью модуля регистрации документирования, воспроизведения действий обучаемого и визуализации процесса использования объекта управления 11 производится визуализация процесса использования объекта управления. Процесс визуализации - это отображение процесса использования объекта управления в одной реализации имитационной модели с использованием средств трехмерной графики. Исходными данными для модели являются заданные параметры мишени, условия обстановки и выработанные оператором параметры решения, при этом маршруты полета объекта управления, координаты точек привязки к мишеням вычисляются функциональными задачами КСУПО 16. Обучаемые наблюдают полет объекта управления к мишени и ее поражение.

Для детального разбора работы обучаемого руководитель занятия может с помощью модуля регистрации документирования, воспроизведения действий обучаемого и визуализации процесса использования объекта управления 11 воспроизвести записанный протокол действий в режиме реального времени, останавливая просмотр в нужные моменты и делая соответствующие замечания. При необходимости отработка сценария обучения повторяется.

После завершения отработки сценария составляется отчет об использовании объекта управления, в котором отображаются: количество мишеней, математическое ожидание числа пораженных мишеней, расход объектов управления, показатели оперативности работы обучаемого, оценка за тренировку.

За отработку сценария обучаемому с помощью модуля определения оценки действий обучаемого 10 выставляется итоговая оценка, которая заносится в электронный журнал базы данных по обучаемым 6.

На основе текущих результатов обучения осуществляется выработка рекомендаций по последовательности обучения и задается новый сценарий обучения.

Работоспособность тренажера подтверждена его практической апробацией и результатами сравнения с реальным вариантом системы управления объектом.

Компьютерный тренажер, имитирующий системы пуска объектов и взаимодействующие с ними корабельные системы, построенный на сети персональных компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть, содержит рабочее место руководителя с определенным программным обеспечением и рабочие места обучаемых, имитирующие интерфейс и функциональные задачи системы управления объектом. Обеспечивается повышение качества обучения операторов навыкам в выработке решений на использование объекта управления в условиях неопределенности. 2 ил.

Компьютерный тренажер, имитирующий системы пуска объектов и взаимодействующие с ними корабельные системы, построенный на сети персональных компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть, состоит из рабочего места руководителя и рабочих мест обучаемых, имитирующих интерфейс и функциональные задачи системы управления объектом, отличающийся тем, что рабочее место руководителя содержит следующее программное обеспечение:

модуль связи с тренажерными системами вышестоящего уровня;

интерфейс руководителя;

базу данных по сценариям обстановки;

базу данных по обучаемым;

модуль формирования сценариев обучения;

модуль задания уровней неопределенности;

модуль реализации сценариев обучения;

модуль определения оценки действий обучаемых;

модуль регистрации, документирования, воспроизведения действий обучаемого и визуализации процесса использования объекта управления,

рабочее место обучаемого содержит следующее программное обеспечение:

модель использования объекта управления;

интерфейс обучаемого;

модуль системы поддержки принятия решений;

блок автоматического определения оценки оператора за принятое решение на использование объекта управления;

модуль регистрации и документирования.