Имитатор визуальной обстановки тренажера транспортного средства Советский патент 1987 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к области , создания средств для моделирования работы операторов транспортных средстн,.перемещающихся по земной поверхности, а именно к средствам ими- тации визуальной обстановки в поле зрения этих операторов. Изобретение может быть использовано при создании как моделирующих стендов средств транспортной техники, так и при соз- Дании учебно-тренировочных и тренажерных средств, предназначенных для операторов, работа которых связана с наблюдением внешней визуальной обстановки из перемещающегося транспортного средства.

Цель изобретения - приближение i условий имитации к реальным.

На чертеже приведена структурная блок-схема имитатора визуальной об- становки тренажера транспортного средства.

Имитатор визуальной обстановки тренажера транспортного средства содержит модель 1 местности и телекамеру 2 с приводами 3 и 4 поворота и блоком 5 синхронизации, связанным с видеоконтрольным блоком 6, распо- .ложенным в поле зрения оператора и содержащим кинескоп 7 с отклонЙющей системой 8, генератор 9 кадровой развертки. Кроме того, имитатор содержит датчик 10 положения тангажных ко; ебаний телекамеры 2, генератор 11 линейно падающего напряжения, под- ключенный к входу блока 12 сравнения вход которого соединен с входом генератора 13 линейно падающего напряжения и одним из входов элемента И14, другой вход которого соединен с вы- ходом элемента НЕ 15, а выход - с; входом электронного ключа 16, другой вход которого соединен с выходом генератора 13. Выход электронного ключа 16 подкЬочен к одному из входов блока 17 перемножения, другой вход которого через фильтр 18 соединен с генератором 19 белого шума, а выход - с сумматором 20 видеоконтроль ного блока 6.

I

Телекамера 2, в поле зрения кото рой находится модель 1 местности, формирует на своем выходе видеосигнал, подача которого на видеоконт-, рольный блок 6 приводит к формированию на его экран изображения соответствующего участка местности, которое наблюдается оператором. При рабо

15

25

5 О 0

1 35 я 0 -50

о882

те привода 3 по сигналам с вычислительного устройства, связанного с датчиками органов управления оператора и входящего в состав тренажера происходит поворот телекамеры 2 в горизонтальной плоскости, в результате чего имитируется изменение курсового угла моделируемого транспортного. : средства. При работе привода 4 телекамера 2 наклоняется в вертикальной плоскости, чем обеспечивается вертикальное перемещение изображения местности на экране видеоконтрольного блока 6, создавая у оператора иллюзию тангажных колебаний транспортного средства. Управление работой привода 4 также, как и привода 3, осуществляется сигналами с вычислителя, входящего в состав тренажера, связанною с органами управления/ движением моделируемого транспортного средства.

При наблюдении в приземном атмосферном слое наблюдаются вертикальные вибрации изображения удаленных предметов и ориентиров, связанных с перемещением масс воздуха конвенционными потоками, возникающими вследствие неравномерного прогрева земной поверхности и атмосферного слоя солнечными лучами. Вследствие изменения коэффициента преломления воздуха в зависимости от температуры и вертикального перемещения воздушных слоев с различной температурой и наблюдается упомянутая вибрация изображения удаленных предметов. При этом по мере удаления предметов от наблюдателя возрастает толщина воздушного слоя, искривляющего световой луч, идущий от объекта к наблюдателю, вследствие чего амплитуда колебаний изображения объектов по мере их удаления возрастает. Частота флуктуационных колебаний изображения лежит в диапазоне частот от долей герц до сотен герц.

Вибрации изображения удаленных предметов наблюдаются только в приземном слое, отличающемся сильной неравномерностью прогрева и возникающими вследствие этого значительными градиентами коэффициента преломления. При удалении линии визирования от земной поверхности неравномерность прогрева воздушных масс постепенно уменьшается, и упомянутые вибрации прекращаются.

31

Исходя из изложенного, для приближения условий имитации наблюдения в приемном слое к реальным в имитаторе визуальной обстановки необходимо обеспечить вертикальные вибрации изображения удаленных предметов и ориентиров, причем амплитуда этих вибраций во времени должна изменяться по случайному закону и уменьшаться по мере уменьшения дистанции меж- ду моделируемым предметом или ориентиром и наблюдателем, а частота вибраций лежать в диапазоне от долей герц до сотен герц и также изменяться во времени по случайному закону.

При наблюдении на равнинной местности дальность до объектов возрастает с уменьшением их угла места по отношению к линии горизонта, достигая максимальной величины на линии гори- зонта при нулевом угле места. Следовательно, в имитаторе визуальной обстановки необходимо воспроизвести увеличение вибрации изображений предметов и ориентиров по мере их прибли жения к изображению линии горизонта.

В предлагаемом имитаторе визуаль ной обстановки воспроизведение зависящей от имитируемой дальности вибрации изображений предметов и ори- ентиров осуществляется следующим образом.

Кадровые синхронизирующие импульг сы с блока 5 синхронизации телекаме- ры 2 поступают на вход генератора 11 линейно падающего напряжения, вырабатывающего линейно падающее напряжение пилообразной формы. С выхода генератора 11 линейно падающего на- пряжения пилообразное напряжение подается на блок 12 сравнения, на второй вход которого подается напряжение с датчика 10, пропорциональное углу поворота телекамеры 2 в верти- кальной плоскости от ее среднего положения. При этом среднее положение телекамеры 2 соответствует пересечению ее оптической оси с изображением линии горизонта на модели 1 местное- ти, отклонение ее вниз (перемещение линии горизонта вверх на экране видеоконтрольного блока 6) приводом - к появлению на выходе датчика 10 пропорционального отклонению положи- тельного напряжения U, а отклонение телекамеры 2 вверх - отрицательного напряжения U. Напряжение, питающее датчик 10, выбирается таким образоу,

884

что напряжение 11 , соответствующее совпадению изображения линии горизонта с верхним или нижним краем теле- визионного растра, равно по величине максимальному значению напряжения и„ с выхода генератора 11.

При выполнении этого условия формируется на телевизионном растре , изображение земной поверхности до горизонта включительно, блок 12 сравнения вырабатывает напряжение, передний фронт которого запускает, а задний - выключает и приводит-в исходное состояние генератор 13 линейно падающего напряжения, вырабатывающий напряжение. Начало линейно падающего напряжения совпадает с формированием линии горизонта, а спадающая часть соответствует формированию изображения земной пове рхности, лричем меньшее напряжение соответствует формированию ближних участков местности. Изменение формы напряжения с целью обеспечения его нулевого значения при формировании изображения неба и при обратном ходе кадровой развертки осуществляется электронным ключом 16. Напряжение с блока 5 синхронизации телекамеры 2 :подается на элемент НЕ 15, который :осуществляет его логическое инвертирование. Напряжение с выхода элемента НЕ 15 подается на первый вход элемента И 14, на второй вход которого подается напряжение с выхода блока 12. Напряжение на выходе элемента И 14 представляет собой прямоугольные импульсы, соответствующие моментам формирования изображения земной поверхности. Эти импульсы используются для коммутации (открывания) ключа 16, в результате чего напряжение, вырабатываемое генератором 13 линейно падающего напряжения, после прохождения электронного ключа 16, равно нулю при формировании и изображения неба, возрастает скачком до максимума в начале формирования удаленных на линию горизонта объектов и линейно убывает по мере приближения формируемых объектов к оператору. Это напряжение, таким образом, может быть использовано в качестве управляющего вибрациями строк телевизионного растра. Для этого напряжение с выхода электронного ключа 16 подается на вход блока 17 перемн же- ния, на второй вход которого подается напряжение низкочастотных шумов,

образующееся на выходе генератором 19 белого шума. Напряжение с выхода фильтра 18 имеет максимальную амплитуду, при формировании изображения линии горизонта, а по мере удаления формируемого участка изображения местности от линии горизонта величина этого напряжения убывает, что обеспечивает максимальную вибрацию изображения объектов, находящихся на линии горизонта (максимально удаленных), при снижении этих вибраций по мере приближения объектов к наблюдателю. В сумматоре 20, установлением в видеоконтрольном блоке 6, производится сложение напряжения кадровой развертки, вырабатываемого в генераторе 9 кадровой развертки с напряжением с выхода блока 17 перемножения. С выхода сумматора 20 результирующее напряжение поступает на отклоняющую систему 8 кадровой развертки с кадровыми катушками. При подаче такого напряжения изобра- 5кения воспроизводимых на экране объектов совершают вертикальные низкочастотные колебания со случайной частотой, амплитуда которых максимальна при формировании линии горизонта.

падающего напряжения также целесооб разно сделать регулируемым, как по амплитуде формируемого напряжения, так и по крутизне спада линейно пад щего напряжения.

Ю

Формула изобретени

Имитатор визуальной обстановки тренажера транспортного средства, с держащий модель местности и телекам ру с приводами ее поворота и блоком синхронизации, связанную с кинескоп видеоконтрольного блока, выполненно

с отклоняющей системой и генератором кадровой развертки, отличаю щийся тем, что, с целью прибли жения условий имитации к реальным, он снабжен датчиком тангажньпс колеб

НИИ телекамеры,генераторами линейно падающего напряжения,блоком сравнен элементами НЕ, И, электронным ключом генератором белого шума и соединен ным с его выходом одним из входов ч рез фильтр блоком перемножения, другой вход .которого подключен к выходу электронного ключа, один вход которо го соединен с выходом элемента И, а другой - с выходом одного из генера25

постепенно убывая по мере приближе- 30 торов линейно падающего напряжения, ния к нижней части экрана. При форми- подключенного входом к выходу блока ровании неба вибрации изображения отсутствуют. Такое изображение воссравнения, входы которого соединены с выходом датчика тангажных колебани и выходом второго генератора линейно

производит особенности изображения

сравнения, входы которого соединены с выходом датчика тангажных колебани и выходом второго генератора линейно

(его вибрации) применительно к случаю 35 падающего напряжения, подключенного

моделирования наблюдения в приземном слое турбулентной атмосферы.

Фильтр 18 нижних частот целесообразно выполнить с регулируемым коэффициентом пропускания и переменной полосой пропускания, что позволяет, варьируя эти величины, максимально . приблизить параметры наблюдаемых виб40

входом к выходу блока синхронизации, соединенному с входом элемента НЕ, выход которого подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом блока сравне ния, при этом видеоконтрольный блок снабжен сумматором, входы которого соединены с выходом генератора кадро вой развертки и выходом блока перемн

входом к выходу блока синхронизации, соединенному с входом элемента НЕ, выход которого подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения, при этом видеоконтрольный блок снабжен сумматором, входы которого соединены с выходом генератора кадро- вой развертки и выходом блока перемнораций изобр-ажения к реальным. Анало- 45 женин, а выход - с входом отклоняющей гично, второй генератор 13 линейно системы кинескопа.

Редактор Н. Бобкова

Составитель Л. Резникова

Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Заказ 727А/.51Тираж 433Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

-Производственно-полигряфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

21886

падающего напряжения также целесообразно сделать регулируемым, как по амплитуде формируемого напряжения, так и по крутизне спада линейно падающего напряжения.

Формула изобретения

Имитатор визуальной обстановки тренажера транспортного средства, содержащий модель местности и телекамеру с приводами ее поворота и блоком синхронизации, связанную с кинескопом видеоконтрольного блока, выполненного

с отклоняющей системой и генератором кадровой развертки, отличающийся тем, что, с целью приближения условий имитации к реальным, он снабжен датчиком тангажньпс колебаНИИ телекамеры,генераторами линейно падающего напряжения,блоком сравнения. элементами НЕ, И, электронным ключом, генератором белого шума и соединенным с его выходом одним из входов через фильтр блоком перемножения, другой вход .которого подключен к выходу электронного ключа, один вход которого соединен с выходом элемента И, а другой - с выходом одного из генера

торов линейно падающего напряжения, подключенного входом к выходу блока

торов линейно падающего напряжения, подключенного входом к выходу блока

сравнения, входы которого соединены с выходом датчика тангажных колебаний и выходом второго генератора линейно

падающего напряжения, подключенного

40

входом к выходу блока синхронизации, соединенному с входом элемента НЕ, выход которого подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения, при этом видеоконтрольный блок снабжен сумматором, входы которого соединены с выходом генератора кадровой развертки и выходом блока перемно45 женин, а выход - с входом отклоняющей системы кинескопа.

Изобретение относится к созданию средств для моделирования работы операторов транспортных средств, а именно к средствам имитации визуаль.ной обстановки тренажера транспортного средства, и обеспечивает приб-. лйжение условий имитации к реальным. Имитатор содержит модель 1 местности и телекамеру 2 с приводами 3,4 поворота и блоком 5 синхронизации, свя- занным с видеоконтрольным блоком 6, кинескопом 7, отклоняющей системой 8 и генератором 9 кадровой развертки. ,При наблюдении в приземном атмосферном слое просматриваются вертикальные вибрации изображения удаленных предметов, связанных с перемещением масс воздуха вследствие неравномерного прогрева. Кадровые синхронизирующие импульсы с блока 5 синхронизации поступают на вход генератора 11 линей.но падающего напряжения, напряжение с выхода генератора 11 подается на блок 12 сравнения, вырабатывающий напряжение, передний фронт которого запускает, а задний выключает и приводит к исходное состояние генератор 13-линейно падающего напряжения. Из-, менение формы напряжения для обеспечения его нулевого значения при формировании изображения неба осуществляется электронным ключом 16, сигнал с выхода которого подается на вход блока 17 перемножения, другой вход ко- которого через фильтр 18 соединен с генератором 19 белого шума а выход - с сумматором 20. 1 ил. (Л с ю 00 00 00