Способ исключения эффекта разделения изображения рамками мониторов визуализации внекабинной обстановки авиационных тренажеров Российский патент 2019 года по МПК G09B9/30 

Изобретение относится к военным авиационным тренажерам, в частности, к комплексам полунатурного моделирования. Цель предлагаемого изобретения - повышение реалистичности моделирования внекабинной обстановки в авиационных тренажерах с системами визуализации на плоских мониторах, позволяющее ускорить процесс обучения пилотов, а также повысить его эффективность.

Ввиду увеличения количества тренажеров, моделирующих летательные аппараты, появляется необходимость сделать их по возможности недорогими. С этой целью устройства воспроизведения внекабинной обстановки выполняют на группе плоских мониторов, установленных вплотную рядом друг с другом. В таких устройствах визуализации внекабинной обстановки вокруг каждого монитора имеются непрозрачные рамки, закрывающие часть внекабинного пространства, разделяющие внекабинное пространство на части. При этом некоторые области внекабинного пространства оказываются закрытыми рамками мониторов. Рамки мониторов могут закрывать вражеские летательные аппараты, другие цели и летательные аппараты своей группы.

В реальных летательных аппаратах такие ситуации возникают из-за обрамления лобового стекла в самолетах или переплета остекления фонаря кабины у вертолетов. В таких случаях летчик сдвигает голову в сторону заглядывая за обрамление (переплет фонаря кабины).

В настоящее время известно большое количество систем визуализации, используемых в тренажерах управления транспортными средствами, в том числе авиационными. Поскольку их техническое исполнение в целом сходно, любое из них может быть использовано в качестве аналога предлагаемой системы.

Известна система, описанная в патенте «Система визуализации тренажера транспортного средства» (Патент РФ 2245582 от 24.04.2003, G09B 9/05), содержащая мультимедийный проектор, компьютерный генератор изображений и систему из нескольких проекционных экранов, обеспечивающих панорамную демонстрацию внекабинной обстановки. Также известна система визуализации, описанная в патенте «Модульный имитатор с дисплеем» (Патент WO1992021117А1 от 26.11.1992, G09B 9/34) содержащая 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.

Указанные аналоги содержат рамки мониторов, закрывающие часть внекабинного пространства и разделяющие внекабинное пространство на части, наличие которых не позволяет создать реалистичную внекабинную обстановку для обучаемого состава.

Предлагаемый способ позволяет использовать рамки мониторов для имитации обрамления лобового стекла в самолетах или переплета остекления фонаря кабины у вертолетов и повысить эффект реалистичности за счет перемещения изображения внекабинного пространства относительно рамки монитора, при движениях головы обучаемого пилота (заглядывание за рамки экранов).

Технический результат при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в исключении эффекта, созданного рамками мониторов, закрывающими часть внекабинного пространства и разделяющими изображение внекабинного пространства на части, что повышает реалистичность системы визуализации авиационного тренажера.

Ожидаемый технический результат достигается за счет того, что предварительно формируется изображение местности и изображение существенных для тренажера объектов, с учетом исключения из изображения участка внекабинного пространства, закрываемого рамкой каждого монитора, положение головы обучаемого пилота, наблюдающего демонстрируемую внекабинную обстановку, отслеживается в реальном масштабе времени датчиком положения головы обучаемого, полученная в датчики положения головы информация поступает в блок формирования разностного сигнала, где генерируется разностный сигнал, пропорциональный величине и направлению смещения головы обучаемого пилота, полученный разностный сигнал поступает в блок формирования размеров сдвигов изображений внекабинной обстановки и объектов воздушного пространства, в котором происходит коррекция пространственного положения визуализируемого изображения внекабинной обстановки относительно нового положения головы обучаемого пилота так, чтобы часть изображения внекабинного пространства ранее закрытого рамками мониторов, появилась на экранах мониторов, а изображение каждого объекта воздушного пространства переместилось на величину, рассчитанную с учетом расстояния от обучаемого летчика до этого объекта внекабинного пространства.

Также при формировании изображения выводимого на экраны тренажера могут учитываться реальные размеры и положения обрамление лобового стекла в самолетах или переплета остекления фонаря кабины у вертолетов для их совмещения с рамками мониторов, что позволяет повысить реалистичность системы визуализации авиационного тренажера.

Для осуществления предлагаемого способа исключения эффекта разделения изображения рамками мониторов визуализации внекабинной обстановки авиационных тренажеров, содержащих устройство воспроизведения изображения (выполненное на мониторах) и компьютерный генератор изображения внекабинного пространства, дополнительно вводится датчик положения головы обучаемого пилота, блок формирования разностного сигнала и блок формирования размеров сдвигов изображений объектов воздушного пространства. Причем в качестве датчика положения головы могут быть использованы инерциальные, инфракрасные, ультразвуковые или другие виды датчиков.

Осуществление предлагаемого способа выполняется следующим образом. Определяется размер участка внекабинного пространства, закрываемого рамкой каждого монитора, в соответствии с которым изменяется размер изображения, выводимого на каждый монитор при сохранении масштаба изображения (либо совмещение рамок монитора происходит с учетом реальных размеров и положения обрамление лобового стекла в самолетах или переплета остекления фонаря кабины у вертолетов), датчик положения головы обучаемого пилота передает сигналы о текущем положении головы обучаемого пилота в формирователь разностного сигнала. При изменении величин сигналов о положении головы обучаемого пилота, формирователь разностного сигнала формирует разностный сигнал, величина которого пропорциональна величине и направлению смещения головы обучаемого пилота, подающийся на вход блока формирования размеров сдвигов изображений внекабинной обстановки и объектов воздушного пространства, который корректирует относительно нового положения головы обучаемого пилота пространственное положение генерируемого изображения внекабинной обстановки, т.е. изображения внекабинного пространства выходят из-за рамок мониторов и изменяется положение объектов воздушного пространства относительно общего фона воздушного пространства в зависимости от их дальности от обучаемого пилота.

Изобретение относится к военным авиационным тренажерам, в особенности к комплексам полунатурного моделирования. В способе исключения эффекта разделения изображения рамками мониторов визуализации внекабинной обстановки в авиационных тренажерах предварительно формируется изображение местности и изображение существенных для тренажера объектов, с учетом исключения из изображения участка внекабинного пространства, закрываемого рамкой каждого монитора. Положение головы обучаемого пилота отслеживается в реальном масштабе времени датчиком положения головы обучаемого. Полученная в датчики информация поступает в блок формирования разностного сигнала, где генерируется разностный сигнал, пропорциональный величине и направлению смещения головы обучаемого пилота. Затем происходит коррекция пространственного положения визуализируемого изображения внекабинной обстановки относительно нового положения головы обучаемого пилота так, чтобы часть изображения внекабинного пространства, ранее закрытого рамками мониторов, появилась на экранах мониторов, а изображение каждого объекта воздушного пространства переместилось на величину, рассчитанную с учетом расстояния от обучаемого летчика до этого объекта внекабинного пространства. Повышается реалистичность обучения. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ исключения эффекта разделения изображения рамками мониторов визуализации внекабинной обстановки в авиационных тренажерах, заключающийся в том, что предварительно формируется изображение местности и изображение существенных для тренажера объектов, с учетом исключения из изображения участка внекабинного пространства, закрываемого рамкой каждого монитора, положение головы обучаемого пилота, наблюдающего демонстрируемую внекабинную обстановку, отслеживается в реальном масштабе времени датчиком положения головы обучаемого, полученная в датчики положения головы информация поступает в блок формирования разностного сигнала, где генерируется разностный сигнал, пропорциональный величине и направлению смещения головы обучаемого пилота, полученный разностный сигнал поступает в блок формирования размеров сдвигов изображений внекабинной обстановки и объектов воздушного пространства, в котором происходит коррекция пространственного положения визуализируемого изображения внекабинной обстановки относительно нового положения головы обучаемого пилота так, чтобы часть изображения внекабинного пространства ранее закрытого рамками мониторов появилась на экранах мониторов, а изображение каждого объекта воздушного пространства переместилось на величину, рассчитанную с учетом расстояния от обучаемого летчика до этого объекта внекабинного пространства.

2. Способ исключения эффекта разделения изображения рамками мониторов визуализации внекабинной обстановки в авиационных тренажерах по п. 1, отличающийся тем, что формирование изображение местности и изображение существенных для тренажера объектов осуществляется с учетом реальных размеров и положения обрамления лобового стекла в самолетах или переплета остекления фонаря кабины у вертолетов для их совмещения с рамками мониторов.