Тренажер транспортного средства Советский патент 1983 года по МПК G09B9/04 

Изобретение относится к техническим средствам обучения водителей транспортных средств и может быть использовано в учебных комбинатах.

Известен тренажер транспортного средства, содержащий рабочее место обучаемого с органами управления, датчики положения которых соединены с входом вычислительного блока, макет местности и модели транспортных средств с приводами их линейного перемещения, установленные на динамических стендах телекамеры переднего и заднего вида, проектор и экран 1.

К недостаткам известного устройства относится отсутствие на экране дорожного фона, на котором происходит взаимодействие учеников дорожного движения, что ухуди1ает наглядность имитируемых дорож1Н:.1х ситуаний и снижает эффективность обучения.

Целью изобретения является повыщение эффективности обучения путем приближения к реальным условиям.

Для достижения поставленной цели в тренажере, содержащем рабочее место обучаемого с органами управления, датчики положения которых соединены с входом вычислительного блока, макет местности и модели TpaHcnopTHtjLx средств с привода.ми их линейного перемещения, установленные I.a динамических стендах передающие телекамеры переднего и заднего вида, нроектор и экран, модели транспортных средств установлены с воз.можностью их поворота, проектор выполнен стереоскопическим, а тренажер снабжен установленной на динамическом стенде передающей телевизионной стереосистемой, содержащей трансформаторы с приводом их перемещения, имитатором зеркала заднего вида и блоком ририроекции, один из входов которого соединен с нередаюнгей телевизионной етереосистомой,второй и третий - с передаюnuiMH телекамерами переднего и заднего вида соот 5етственно, а один их выходов - со стереопроектором, другой - с имитатopo ; зеркала заднего вида, при этом входы всех приводов подключены к выходу В1,1числительного блока.

На чертеже нредставлена блок-схема тренажера транспортногосредства.

Тренажер еодержит рабочее место 1 обучаемого с органами управления 2, датчики положения которых соединены с входом вычислите.аьного блока 3, пульт инструктора 4, экран 5, работающий на просвет, имитатор 6 зеркала заднего вида, выполненный на телеприемнике, соединенный с одним из выходов блока 7 рирпроекции, другой выход которого подключен к стереопроектору 8. Входы блока 7 рирпроекции подключены к передающим телекамерам переднего 9 и заднего 10 вида, каждая из которых установлена на динамическом стенде 11 и 12, обеспечивающих им три вращательные и одну поступательную (поперечную) степени свободы с помощью приводов

13 и 14. Макет 15 местности с дорожным полотном выполнен на «бесконечной ленте с барабанны.м приводом 16, обеспечивающим изображенные неремещения дорожпого полотна в поле зрения обучаемого.Тренажер содержит также передающую стереосистему 17, оснащенную трансформатором

18с пятикратным увеличением,с приводом

19их перемещения. Вся система установлена на платформе динамического стенда 20, обеспечиваюц 1его три вращательные и одну поступательную (поперечную) степени свободы при помощи привода 21. Объемные модели 22 транспортных-средств установлены на динамических стендах 23, оенащенных приводом 24 и механизмом поворота 25, связанным с пультом инструктора 4.

С помощью вычислительного блока 3 решаются системы дифференциальных уравнений, описывающих относительное движение «автомобиля обучае.мого, транспортного средетва и дорожного полотна. Кроме того, е его помощью (через пульт инструктора 4) задается программа тренировочного занятия. Команды е вычислительного блока 3 подаются на входы приводов 16. 13,14,21, 24 и 19. Характеристики динамических стендов 11, 12, 20 и 23 обеспечивают динамическое соответствие имитируемой картины дорожной обстановки маневрам обучаемого. Динамические стенды 11 и 12 обеспечивают угловые неремещения в диапазонах i 60°, а стенд 23 (вокруг вертикальной оси) ± 180°.. Поперечное перемещение стендов 11, 12 и 20 обеспечиваетея в диапазоне мм. Стереосистема 17 нредставляет собой две малогабаритные чернобелые передающие телекамеры, обеспечивающие получение видеоеигналов, соответствующих «левому - и «правому изображению модели 22 транспортного средства. Эти камеры расположены н горизон тальной плоскости иод прямым углом друг к другу. Между ними нод углом 45° к оптическим осям объективов установлено полупрозрачное зеркало, служащее для получения микростереоскоппческой базы.

Стереопроектор 8. предназначенный д,1я паблюдения стфеоскопичеекого черно-белого изображения объекта па цветном фоне, представляет собой экран светоклапаиной телевизионной системы. Наб.1юде1-:ие ведется через поляроид1Н11е очки, оси поляризации в очках ориентированы таким образом, чтобы обеспечивалось разделение левого и правого изображений. Блок электронной рирпроекции 8 содержит два канала «левого , и «правого изображения. В , каждом из каналов рирпроекции производится выцелепие силуэтного сигнала, представляющего пос тедовательность пря.моугольных импульсов с достаточно крупными фронтами, следующих со строчной частотой li рясаолагающ.ихся на прямом ходу строк. Амплитуда этих импульсов постоянна, а длительность соответствует протяженности

изображения объекта по горизонтали на данной строке. Силуэтный сигнал управляет электронным коммутатором, через который видеосигналы, соответствующие изображениям фона и объекта, поступают на оконечные видеоусилители и далее на катоды кинескопов. В каждом из «Эйдофоров имеется по три электронны.х коммутатора, каждый из которых коммутирует соответствующий цветовой сигнал с цветной камеры и видеосигнал левого, (правого) изображений. Схема рирпроекции обеспечивает совмещение двух изображений на экране, причем одно из них (изображение объекта) объемное, черно-белое, другое (изображение фона) - плоское, удаленное, цветное. Для нормальной работы схемы электронной рирпроекции требуется, чтобы наблюдаемый объект существенно отличался no-яркости от внещнего фона, на котором он располагается.

Изменение взаимного положения дорожного полотна, движущихся транспортных средств с «автомобилем обучаемого достигается за счет соответствующих угловых и линейных перемещений телекамер 9,10 и 17 и модели 22 с помощью трансфокаторов 18 и соответствующих динамических стендов, привода которых управляются сигналами с вычислительного блока 3.

Тренажер транспортного средства работает следующим образом.

Обучаемый помещается на рабочем месте 1 с органами управления 2 и наблюдает на экране 5 за изменением дорожной обстановки, программа которой задается инструктором с пульта 4. При манипуляциях органами управления 2, укрепленные на них датчики вырабатывают соответствующие электрические сигналы, которые поступают на вычислительный блок 3, где преобразуются в управ.тяющие сигналы следящих электроприводов динамических стендов, трансфокаторов и барабана. При этом на экране 5 с помощью телевизионных устройств имитируется движение объемного черно-белого изображения одной из моделей 22 на цветном плоском фоне местности 15. В зависимости от программы занятий обучаемый начинает маневрировать в соответствии с заданным поведением транспортного средства, выполняя задачи «движение за лидером, «разъезд со встречньш транспортным средством, «обгон, «проезд перекрестка. При этом изменение относительного расстояния между участниками дорожной обстановки имитируется с помощью изменения угловых размеров изображения моделей на экране, которое обеспечивается изменением фокусного расстояния трансфокаторов 18 с помощью привода 19, при одновременном электронном разведении (либо сведении) телевизионных изображений моделей, поступающих с малогабаритных телекамер стереосистемы 17. Изменение положения автомобиля, «управляемого

обучаемым относительно дорожного полотна имитируется соответствующим смещением на экране 5 изображения дороги (за счет поворота телекамеры 9), а изменение положения моделей поворотом динамического стенда 20, на котором установлена стереосистема 17. Управление этими перемещениями осуществляется сигналами с вычислительного блока 3, решающего систему диференциальных у равней и и, описывающую относительное движение взаимодействую0щих объектов. Относительное продольное движение дороги, транспортного средст11а и «автомобиля обучаемо1о реа.пизуется путем изменения линейной скорости движения ленты с макетом 15 местности. Измене5ние курса следования автомобиля обучаемого моделируется путем углового перемещения телекамеры 9 вокруг вертикально оси стенда 11 и аналогичного переменгения стереосистемы 17 на стенде 20. Изменениекурса следования транснортного средства

0 осуществляемого либо по заданной программе либо непосредственно инструктором с пульта 4)воспро 1зводится путем угловою перемещения модели 22 вокруг вертикальной оси стенда 23. Изображение, наблюдаемое обучаемым в имитаторе зсрка.К заднего, вида, формируется на телекамере 10 совершенно аналогичным пхтем, лишь модель 22 поворачивается вокруг вертикальной оси стенда 23 на 180°. При этом обучаемый наблюдает «убегающую доро1у

0 и уменьшение углового размера транспортного средства (в функции расстояния между автомобилем обучаемого и транспортным средством).

Одновременно соответствуюн1ее изменение изображения транспортного средства

5 воспроизводится за счет поворота модели 22 вокруг горизонтальной оси стенда 23 (в функции продольного профиля дороги, по которой «движется транспортное средство).«Положение автомобиля обучаемого на дороге регулируется угловым перемеще0нием стереосисте.мы 17 вокруг горизонтальной оси стенда 20 ( в функции профиля дороги). Изменение поперечного профиля дороги на поворотах, а также имитация некоторых аварийных ситуаций (например, опрокидывание автомобиля обучаемого) моде5лируется путем углового перемещения телекамеры 9 вокруг продольной оси стенда 11 и стереосистемы 17 вокруг продольной оси стенда 20.

Поперечное «перемещение автомоби.пя

0 обучаемого относительно дорожного полотна моделируется путем смещения «влевовправо наблюдаемой на экране 5 картины местности за счет поперечного перемещения телекамеры 9 с помощью стенда 11. Поперечное смещение изображения транс5портного средства относительно дорожного полотна воспроизводится путем смещения блока 17 стереодатчика в поперечном направлении с помощью стенда 20 в функции

расстояния между автомобилем обучаемого и транспортным средством при одновременном повороте модели 22 транспортного средства вокруг вертикальной оси с помошыо стенда 20 в функции рассстояния между автомобилем обучаемого и транспортным средством при одновременном повороте модели 22 транспортнбго средства вокруг вертикальной.оси с помонхью стенда 23. Продольный профиль дороги, наблюдаемый на экране 5, моделируется путем углового перемещения телекамеры 9 вокруг горизонтальной оси стенда 11; поперечный профиль имитируется поворотом телекамеры 9 оокруг курсовой оси стенда 11. При этом соответственно с.мещаются и изображения транспортных средств. Имитация обгона производится следующим образом. При «увеличении обучаемым скорости движения на экране увеличивается (по соответствующему закону) изображение «лидера за счет изменения фокусного расстояния трансфокаторов блока 18. Далее при имитации въезда в левый ряд телекамера 9, направленная на макет местности 15, перемешается вправо и синхронно с ней стереодатчик 17, направленный на модель 22 транспортного средства, начинает разворачиваться вокруг

вертикальной оси стенда 20. За счет этого изменяется ракурс изображения лидирующего транспортного средства. При «достижении обучаемым положения, соответствующего ограничениям поля зрения лобового стекла, изображение «лидера исчезает с экрана 5. Динамический стенд 23, приводимый приводом 24 продолжает свой разворот (до 180°) и изображение транспортного средства (вид спереди) появляется на мониторе имитатора 6 зеркала заднего вида, которое синхронно смещается вправо, имитируя выезд обучаемого на полосу движения, а затем уменьщается (за счет изменения фоку-сного расстояния трансфокаторов 18) имитируя отставание бывщего «лидера.Действия «лидера сопровождаются соответствующей сигнализацией, задаваемой с вычислительного блока 3 либо непосредственно инструктором с пульта 4.

Конструкция тренажера транспортного средства позволяет повысить эффективность при проведении профессиональной подготовки водителей за счет значительного улучщения имитируемой дорожной обстановки и возможности воспроизведения различных маневров в щироком диапазоне начальных условий.

ТРЕНАЖЕР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий -рабочее место обучаемого с органами управления, датчики положения которых соединены с входом вычислительного блока, макет местности и .модели транспортных средств с приводами их линейного перемещения,установленные на динамических стендах передающие телекамеры переднего и заднего вида, проектор и экран, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обучения путем приближения к реальным условиям, модели транспортных средств установлены с возможностью их поворота, проектор выполнен стереоскопически.м, а тренажер снабжен установленной на динамическом стенде передающей телевизионной стереосистемой, содержащей трансфокаторы с приводом их перемеп1ения, нмитатором зеркала заднего вида и блоком рирпроекции, одр1Н из входов которого соединен с передающей телевизионной стереосистемой, второй и третий - с передающи ми телекамерами переднего и заднего вида соответственно, один из выходов - со стереопроектором, другой - с имитатором зеркала заднего вида, при этом входы всех g приводов подключены к выходу вычисли(Л тельного блока. о СП 4 ОС ю со