УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНОЕ СРЕДСТВО ПОДГОТОВКИ НОМЕРОВ РАСЧЁТА МИНОМЁТА С РЕАЛИЗАЦИЕЙ ТЕХНОЛОГИЙ ВИРТУАЛЬНОЙ И ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТЕЙ Российский патент 2024 года по МПК F41A33/00 

Изобретение относится к области учебно-тренировочных средств (далее - УТС) и военной технике, а именно к тренажерам для подготовки расчетов минометных подразделений. УТС может быть использовано в высших учебных учреждениях Министерства обороны, военно-учебных центрах при вузах, региональных учебных центрах, в высших учебных заведениях и региональных учебных центрах национальной гвардии РФ, в частях и подразделениях Сухопутных войск, воздушно-десантных войск, морской пехоты.

Известен тренажер для осуществления способа создания комбинированной реальности при подготовке военнослужащих Сухопутных войск (патент РФ на изобретение №2592026, дата приоритета 09.02.2015 г.), содержащий имитатор фоно-целевой обстановки в виде гибридной физической реальности, рабочие места обучаемых, на которых расположены компьютерные модули, имитаторы пусковых установок комплексов вооружения, включающие каждый микродисплей, оптический блок и органы управления и наведения, рабочее место руководителя занятий с компьютерным модулем, блоком управления имитатором фоно-целевой обстановки и блоками питания. В тренажер дополнительно введены средства позиционирования, включающие указатели позиций, размещенные в гибридной физической реальности, и устройства регистрации, установленные на имитаторах комплексов вооружения соосно линиям визирования их оптических блоков. При этом имитатор фоно-целевой обстановки, компьютерные модули, имитаторы комплексов вооружения, включающие оптические блоки, органы управления и наведения, средства позиционирования, компьютерный модуль руководителя занятий, блок управления имитатором фоно-целевой обстановки и источники питания объединены в локальную вычислительную сеть.

Однако в данном тренажере отсутствует информация о наличии учебно-методических материалов по организации и проведению занятий с использованием данного тренажера. Так же отсутствует информация о возможности отработки навыков технической подготовки, а именно проверки выхода бойка, проверки механизма повторного заряжания, проверки работоспособности и «мертвого» хода у механизмов наведения т.д. Отсутствует возможность отработки навыков специальной подготовки, а именно выверки прицельного приспособления. Кроме того, вышеуказанное решение подразумевает отработку навыков наведения миномета и поражения цели, но отсутствует возможность отработки навыков регулировки механизмов наведения и навыков заряжания мины, а также приведения миномета в положение к бою и отбой. Таким образом, получение навыков тактической подготовки обеспечивается не в полном объеме. В следствие исключения реальных массогабаритных характеристик изучаемого образца, без учета физики процессов, у обучаемых происходит развитие ложных навыков.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является комплексный тренажер для подготовки минометных подразделений (патент РФ на изобретение №2612083, дата приоритета 28.03.2016 г.), состоящий из имитатора миномета, блока управления имитатором миномета, экрана для проектора, автоматизированного рабочего места (далее - АРМ) руководителя занятий, АРМ моделирования тактической обстановки, акустической системы, принтера, проектора и имитатора мины. В имитаторе миномета для определения положения ствола в пространстве используется трехплоскостной инклинометр.

Однако в описании вышеуказанного тренажера отсутствует информация о наличии учебно-методических материалов, обеспечивающих визуализацию изучаемых элементов миномета и самого миномета в различных проекциях (2D, 3D), что существенно затрудняет восприятие изучаемого образца. В тренажере миномета не реализованы технологии виртуальной и/или дополненной реальности, он является упрощенной моделью, без реализации ключевых конструктивных элементов, не обеспечивающей выработку необходимых навыков в подготовке к применению, а также отработку действий в нештатных ситуациях. Кроме того, в тренажере не реализована возможность получения навыков в ведении огня по цели и оценки эффективности стрельбы. Так же отсутствует информация о возможности отработки навыков технической подготовки, а именно проверки выхода бойка, проверки механизма повторного заряжания, проверки работоспособности и «мертвого» хода механизмов наведения т.д. Отсутствует возможность отработки навыков специальной подготовки, а именно выверки прицельного приспособления. Таким образом, данное решение ориентировано только на приобретение начальных, частичных навыков по тактической подготовке (боевой работы при образце).

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышении эффективности обучения специалистов, эксплуатирующих образцы артиллерийского вооружения, сокращение экономических и временных ресурсов на их обучение, а также снижение уровня травматизма.

Технический результат достигается тем, что УТС подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологий виртуальной и дополненной реальностей содержит АРМ руководителя занятия, включающее в себя персональный компьютер, блок контроля действий обучаемого, мультимедийный проектор, экран и аудиосистему, АРМ обучаемого, включающее в себя персональный компьютер. АРМ руководителя занятия и АРМ обучающегося содержат блоки учебно-методического материала (далее - блок УММ), блоки виртуальной технической подготовки, блоки виртуальной специальной подготовки и блоки тактической подготовки в дополненной реальности. В АРМ обучающегося интегрированы шлем виртуальной реальности и миномет. На механизмах наведения миномета установлены датчики, обеспечивающие интеграцию со шлемом виртуальной реальности. В АРМ обучающегося интегрированы очки дополненной реальности. При этом в АРМ руководителя занятия может быть интегрирован шлем виртуальной реальности и миномет, а на механизмах наведения миномета могут быть установлены датчики, обеспечивающие интеграцию со шлемом виртуальной реальности. В АРМ руководителя занятия могут быть интегрированы очки дополненной реальности.

Заявляемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фигуре 1 представлена структурная схема УТС, на фигуре 2 представлено расположение датчиков на образце вооружения. На вышеуказанных фигурах цифрами обозначены элементы:

1 - АРМ руководителя занятия,

2 - блок УММ,

3 - блок контроля,

4 - блок виртуальной технической подготовки,

5 - блок виртуальной специальной подготовки,

6 - блок тактической подготовки в дополненной реальности;

7 - мультимедийный проектор,

8 - мультимедийный экран,

9 - АРМ обучаемого,

10 - шлем виртуальной реальности,

11 - миномет,

12 - очки дополненной реальности

13 - датчики интеграции со шлемом виртуальной реальности.

УТС подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологий виртуальной и дополненной реальностей состоит из следующих основных элементов. АРМ руководителя занятия 1, представляющий из себя персональный компьютер с установленным специальным программным обеспечением (далее - СПО), обеспечивающим проведение занятий по различным дисциплинам боевой подготовки, включает блок УММ 2, блок контроля 3, блок виртуальной технической подготовки 4, блок виртуальной специальной подготовки 5, а также блок тактической подготовки в дополненной реальности 6. А также содержит мультимедийный проектор 7, мультимедийный экран 8 и аудиосистему. Блок УММ 2 представляет из себя электронные учебные пособия с 2D-, 3D-моделями изучаемых конструктивных элементов миномета, презентации в известном цифровом формате, например, PowerPoint, а также руководящие документы, определяющие порядок оценки действий обучаемых, сценарии проведения занятий. Блок контроля 3 представляет из себя электронный журнал для внесения данных об обучаемых, ведения статистики успеваемости и анализа результативности занятия, выработки рекомендаций руководителю занятий о необходимости изменения тематического плана исходя из анализа успеваемости обучаемых и степени усвоения материала. Блок виртуальной технической подготовки 4 реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать этапы технической подготовки миномета к эксплуатации. Блок виртуальной специальной подготовки 5 так же реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать этапы специальной подготовки номера расчета миномета. Блок тактической подготовки в дополненной реальности 6 реализован с применением технологии дополненной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать доступные сценарии действий в рамках учебного плана соответствующей дисциплины. В АРМ руководителя занятия 1 может быть интегрирован шлем виртуальной реальности 10, позволяющий сопровождать образовательный процесс. При этом АРМ руководителя занятия 1 может содержать миномет 11, интегрированный в СПО виртуальной реальности по аналогии с минометами обучающихся, для наглядной демонстрации навыков, которые необходимо приобрести в процессе обучения. Для демонстрации навыков тактической подготовки, приобретаемых в ходе обучения, в АРМ руководителя занятия 1 могут быть интегрированы очки дополненной реальности 12, позволяющие сопровождать образовательный процесс.

АРМ обучаемого 9 реализуется магистрально-модульной архитектурой построения учебно-тренировочного места и представляет из себя персональный компьютер (например, ноутбук) с установленным СПО. Функциональные блоки представлены блоком УММ 2, блоком виртуальной технической подготовки 4, блоком виртуальной специальной подготовки 5 и блоком тактической подготовки в дополненной реальности 6. Блок УММ 2 представляет из себя электронные учебные пособия с 2D-, 3D-моделями изучаемых конструктивных элементов миномета, презентации в известном цифровом формате, например, PowerPoint. Блок виртуальной технической подготовки 4 реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать этапы технической подготовки миномета к эксплуатации. Блок виртуальной специальной подготовки 5 так же реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать этапы специальной подготовки номера расчета миномета. Блок тактической подготовки в дополненной реальности 6 реализован с применением технологии дополненной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать доступные сценарии действий в рамках учебного плана соответствующей дисциплины. В АРМ обучаемого 9 интегрированы шлем виртуальной реальности 10 и очки дополненной реальности 12. В составе заявляемого УТС используется миномет 11, в качестве которого может быть использован учебный или охолощенный образец вооружения. Шлем виртуальной реальности 10, интегрированный в АРМ обучаемого 9, сопряжен с минометом 11, интегрированным в СПО виртуальной реальности с помощью мобильных датчиков 13. Датчики интеграции со шлемом виртуальной реальности 13 установлены на поверхности механизмов вертикальной, горизонтальной наводки, а также поперечного качения миномета 11.

АРМ руководителя занятия 1 и АРМ обучаемых 9 организованы в локальную вычислительную сеть. К АРМ руководителя занятия 1 может быть подключено столько АРМ обучаемых 9, сколько допускают технические возможности персонального компьютера АРМ руководителя занятия 1.

УТС подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологий виртуальной и дополненной реальностей работает следующим образом. Руководитель занятия включает компьютер АРМ руководителя занятия 1, мультимедийный проектор 7, экран 8 и проверяет работу аудиосистемы, после чего излагает теоретический материал, демонстрируя его на экране 8. При необходимости руководитель занятия дополнительно использует миномет 11 для более наглядного пояснения материала. Обучаемые включают компьютеры АРМ обучаемых 9. С помощью блока УММ 2 обучаемым предлагают ознакомиться с учебными пособиями и презентациями, отображаемыми на экране 8 с помощью проектора 7 и аудиосистемы, после чего обучаемые надевают шлемы виртуальной реальности 10 и изучают конструктивные элементы миномета с возможностью подробной визуализации и декомпозиции до его составных элементов, а также изучают взаимодействия этих элементов. Вращение рукояток механизмов наведения в виртуальной реальности позволяет обучаемым полностью имитировать действия на реальном миномете. Далее к блоку УММ 2 обучаемые обращаются в начале освоения каждого из уровней подготовки - технического, специального, тактического. С помощью блока технической подготовки 4 обучаемым предлагают изучить и отработать навыки технической подготовки миномета, а именно проверки выхода бойка, проверки механизма повторного заряжания, проверки работоспособности и «мертвого» хода у механизмов наведения т.д. На данном этапе руководитель занятия запускает на компьютере соответствующее СПО, а обучаемые в шлемах виртуальной реальности 10 производят действия в виртуальном пространстве по технической подготовке миномета к эксплуатации в соответствии с назначенными номерами расчета. При необходимости наглядной демонстрации навыков технической подготовки миномета руководитель занятия надевает шлем виртуальной реальности 10, запускает на АРМ руководителя занятия 1 блок виртуальной технической подготовки 4 и производит действия по технической подготовке миномета к эксплуатации. При этом руководитель занятия использует миномет 11, интегрированный в АРМ руководителя занятия 1.

С помощью блока специальной подготовки 5 обучаемым предлагают изучить и отработать навыки специальной подготовки, а именно выверки прицельного приспособления. На данном этапе руководитель занятия запускает на компьютере соответствующее СПО, а обучаемые в шлемах виртуальной реальности 10 производят в виртуальном пространстве действия по специальной подготовке миномета к эксплуатации, а именно выверку прицельного приспособления. При необходимости наглядной демонстрации навыков специальной подготовки миномета руководитель занятия надевает шлем виртуальной реальности 10, запускает на АРМ руководителя занятия 1 блок виртуальной специальной подготовки 4 и производит действия по специальной подготовке миномета к эксплуатации. При этом руководитель занятия использует миномет 11, интегрированный в АРМ руководителя занятия 1.

После успешного прохождения этапа специальной подготовки с использованием виртуальной реальности обучаемые переходят к использованию УТС для отработки навыков на местности и в конкретных условиях с использованием миномета 11, в качестве которого может быть использован в том числе боевой образец вооружения. Руководитель занятия с помощью блока тактической подготовки в дополненной реальности 6 создает пространство дополненной реальности и задает тактическую обстановку. Обучаемый, предварительно надев очки дополненной реальности 12, отрабатывает предложенный сценарий в соответствии со своим штатно-должностным предназначением, используя миномет 11, при этом СПО формирует изменение пространства дополненной реальности, моделируя действия обучаемого. При необходимости демонстрации навыков тактической подготовки руководитель занятия надевает очки дополненной реальности 12, запускает на АРМ руководителя занятия 1 блок тактической подготовки в дополненной реальности 6 и производит действия, предложенные в сценарии, используя миномет 11. Дополненная реальность обеспечивает получение навыков боевой работы в безопасном режиме и без расхода боеприпасов.

Результаты обучения и разбор ошибок на каждом этапе учебного процесса руководитель занятия осуществляет с помощью блока контроля 3 АРМ руководителя занятия 1. СПО АРМ руководителя занятия 1 позволяет обучать весь расчет (и командира миномета, и наводчика, и заряжающих), как отдельно, так и в составе расчета, проводить «боевое слаживание». Кроме того, УТС позволяет реализовать принцип взаимозаменяемости, когда любой номер расчета выполняет обязанности любого другого номера расчета. В заявляемом УТС реализована возможность реальных действий, полностью идентичных тем, которые совершают номера расчета при эксплуатации миномета. Обучаемые, успешно прошедшие обучение с использованием виртуальной и дополненной реальности, а также с интегрированными учебными минометами, допускаются к подготовке на боевых образцах вооружения-минометах, в том числе с боевой стрельбой. Использование в УТС боевых образцов вооружения или охолощенных позволяет сократить или исключить затраты на разработку учебного экземпляра, а также учебное время при отработке навыков в полевых условиях.

Все вышеперечисленные признаки позволяют обеспечить:

- активизацию обучения и подготовки специалистов,

- повышение качества процесса подготовки специалистов,

- реализацию эффективности интерактивных форм проведения занятий,

- экономический эффект при внедрении,

- снижение уровня травматизма.

Учебно-тренировочное средство подготовки номеров расчета миномета содержит автоматизированное рабочее место руководителя занятия и автоматизированное рабочее место обучаемого. Автоматизированное рабочее место руководителя занятия включает в себя персональный компьютер, блок контроля действий обучаемого и блок виртуальной тактической подготовки, мультимедийный проектор, экран и аудиосистему. Автоматизированное рабочее место обучаемого включает в себя персональный компьютер, блок виртуальной тактической подготовки. Автоматизированное рабочее место руководителя занятия и автоматизированное рабочее место обучающегося содержат блоки учебно-методического материала, блоки виртуальной технической подготовки, блоки виртуальной специальной подготовки и блоки тактической подготовки в дополненной реальности и миномет. Технический результат - повышение эффективности обучения специалистов, сокращение времени обучения, снижение травматизма. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Учебно-тренировочное средство подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологий виртуальной и дополненной реальностей, содержащее автоматизированное рабочее место руководителя занятия, включающее в себя персональный компьютер, блок контроля действий обучаемого, мультимедийный проектор, экран и аудиосистему, автоматизированное рабочее место обучаемого, включающее в себя персональный компьютер, отличающееся тем, что автоматизированное рабочее место руководителя занятия и автоматизированное рабочее место обучающегося содержат блоки учебно-методического материала, блоки виртуальной технической подготовки, блоки виртуальной специальной подготовки и блоки тактической подготовки в дополненной реальности, в автоматизированное рабочее место обучающегося интегрированы шлем виртуальной реальности и миномет, при этом на механизмах наведения миномета установлены датчики, обеспечивающие интеграцию со шлемом виртуальной реальности, кроме того, в автоматизированное рабочее место обучающегося интегрированы очки дополненной реальности.

2. Учебно-тренировочное средство подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологий виртуальной и дополненной реальностей по п. 1, отличающееся тем, что в автоматизированное рабочее место руководителя занятия интегрирован шлем виртуальной реальности, а также миномет, при этом на механизмах наведения миномета установлены датчики, обеспечивающие интеграцию со шлемом виртуальной реальности.

3. Учебно-тренировочное средство подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологий виртуальной и дополненной реальностей по п. 1, отличающееся тем, что в автоматизированное рабочее место руководителя занятия интегрированы очки дополненной реальности.