close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9592

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 9592
(13) C1
(19)
G 09B 9/02
СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРА
ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ СОВМЕСТНОГО
ОБУЧЕНИЯ ЧЛЕНОВ ЭКИПАЖА
(21) Номер заявки: a 20020488
(22) 2002.06.05
(43) 2003.12.30
(71) Заявитель: Елисеев Александр Викторович (BY)
(72) Автор: Елисеев Александр Викторович (BY)
(73) Патентообладатель: Елисеев
сандр Викторович (BY)
(56) US 4657512 A, 1987.
RU 2152079 C1, 2000.
RU 2093900 C1, 1997.
RU 2164702 C2, 2001.
US 4315240 A, 1982.
WO 98/11737 A1.
US 4348185 A, 1982.
Алек-
BY 9592 C1 2007.08.30
(57)
1. Система визуализации для тренажера летательного аппарата при совместном обучении членов экипажа, содержащая n рабочих мест обучаемых летчиков с нашлемными
системами, вычислительный программно-аппаратный комплекс с блоками формирования
закабинного изображения, выходы которых подключены к n видеопроекторам, отражательный экран, при этом видеопроекторы установлены на соседних рабочих местах обучаемых летчиков, перед объективами видеопроекторов в плоскости, перпендикулярной
плоскости их оптических осей, установлены светоделительные поляризационные фильтры
Фиг. 1
BY 9592 C1 2007.08.30
с возможностью максимального светопропускания, при этом плоскости поляризации названных фильтров расположены под углом 90° друг к другу, и анализаторы, соответствующие светоделительным поляризационным фильтрам, отличающаяся тем, что
анализаторы установлены на шлемах каждого рабочего места с обеспечением расположения перед глазами обучаемого летчика на расстоянии 50-60 мм.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве светоделительных поляризационных фильтров и анализаторов применены пленочные поляроиды.
3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что анализаторы смонтированы на поверхности плоских линз, например очков.
Изобретение относится к техническим средствам имитации визуальной обстановки,
преимущественно в тренажерах летательных аппаратов (ЛА), и может быть использовано
для воспроизведения видеопроекционными системами синтезируемых вычислительным
программно-аппаратным комплексом двухмерных изображений внешней закабинной обстановки при совместном обучении (тренировке) летчиков, входящих в состав экипажа.
Известны системы визуализации тренажеров ЛА аналогичного назначения, предназначенные для обучения и выработки навыков пилотирования как одного обучаемого летчика (пат. RU № 2128860, G 09B 9/08, 1998; заявка RU № 98100617, G 09В 9/30, 1998), так
и группы летчиков в составе экипажа (пат. US 5313276, G 09B 9/30, 1994).
Для выработки навыков взаимодействия многоместных экипажей при пилотировании
ЛА используют различные системы визуализации закабинного пространства в зависимости от поставленной задачи.
Известна система визуализации тренажера ЛА для совместного обучения членов
экипажа, содержащая несколько рабочих мест с нашлемными системами обучаемых
летчиков, в которой используют псевдообъемную демонстрацию двухмерной проекции
для получения эффекта трехмерного изображения на отражательном экране, установленном перед остекленением кабины, посредством вычислительного программно-аппаратного комплекса с блоками формирования закабинного изображения, выходы которых
подключены к видеопроекционным системам (пат. США № 4315240, кл. G 09B 9/30,
опубл. 1982 г.).
В известном устройстве оптическая система, обеспечивающая формирование результирующего стереоскопического изображения, включающая два коллиматора, представляющие собой специальные дорогостоящие оптические индикаторы, проекторы и другое
оборудование, требует применения более сложного компьютерного комплекса. Для обеспечения характеристик визуализации закабинного пространства, при необходимости моделировать объемную сцену перед группой обучающихся в составе экипажа летчиков,
необходимо использовать дорогостоящее дополнительное оборудование, например широкоугольное устройство индикации, которое может быть объединено в сложный индикатор,
требующий специальные пакеты прикладных программ, арифметический сопроцессор и
т.д., что приводит к большим эксплуатационным, в том числе материальным, расходам.
У большинства реальных летательных аппаратов кабины экипажей представляют собой многоместные кабины с двойным управлением и несколькими проемами с широким
остеклением, обеспечивающим широкие углы обзора. На каждом рабочем месте объекты
закабинного пространства видны в различном ракурсе: чем дальше находится объект от
кабины, тем больше разница в восприятии этого объекта на рабочих местах летчиков.
Однако известные в настоящее время системы визуализации, применяемые для обучения и выработки навыков взаимодействия нескольких летчиков в составе экипажа, расположенного в кабине тренажера ЛА аналогично реальному летательному аппарату, не
позволяют получить смещение зоны отображения закабинного изображения для каждого
рабочего места, соответствующего смещению реального наблюдаемого изображения с
2
BY 9592 C1 2007.08.30
различных рабочих мест, в зависимости от их расположения по отношению к наблюдаемому объекту.
Например, при отработке навыков по дозаправке в воздухе летательного аппарата, а
также других заданий, выполняемых на малой высоте при расстоянии до объектов визуализации до 10 км, выработке навыков посадки летательного аппарата, погрешность в восприятии объекта визуализации при наблюдении двумя летчиками, находящимися на
удалении от плоскости, проходящей через продольную ось ЛА, не позволит обеспечить
эффективного обучения, соответствующего условиям реального полета.
Таким образом, недостатком известной системы является несоответствие условий обучения реальным условиям полета вследствие воздействия ряда существенных факторов,
обусловленных ошибкой в восприятии объекта визуализации с разных рабочих мест обучаемых летчиков, вызванных невозможностью обеспечения смещения закабинного изображения объекта, соответствующего реальному его восприятию на различных рабочих
местах, и, как следствие, низкая достоверность тренировочных полетов.
Другими недостатками известной системы являются конструктивная и технологическая сложность, высокая стоимость системы в целом и ее эксплуатации.
Наиболее близкой к предлагаемой является система визуализации для тренажера летательного аппарата при совместном обучении членов экипажа, содержащая n рабочих мест
обучаемых летчиков с нашлемными системами, вычислительный программно-аппаратный
комплекс с блоками формирования закабинного изображения, выходы которых подключены к n видеопроекторам, отражательный экран, при этом видеопроекторы установлены
на соседних рабочих местах обучаемых летчиков, перед объективами видеопроекторов в
плоскости, перпендикулярной плоскости их оптических осей, установлены светоделительные поляризационные фильтры с возможностью максимального светопропускания,
при этом плоскости поляризации названных фильтров расположены под углом 90° друг к
другу, и анализаторы, соответствующие светоделительным поляризационным фильтрам
(пат. США № 4657512, кл. G 09B 9/02, опубл. 1987 г. (прототип).
Недостатком известного технического решения является невозможность создания у
обучающихся летчиков видимости единого двухмерного изображения внешней закабинной обстановки с каждого рабочего места пропорционально зоны видимости в соответствующих условиях реального полета.
Задачей изобретения является обеспечение координатного отображения объектов закабинного пространства для каждого рабочего места пропорционально зоны видимости в
соответствующих условиях реального полета при упрощении и удешевлении системы визуализации тренажера ЛА для совместного обучения летчиков в составе экипажа.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве системы визуализации тренажера летательного аппарата при совместном обучении членов экипажа, содержащем n рабочих мест обучаемых летчиков с нашлемными системами, вычислительный
программно-аппаратный комплекс с блоками формирования закабинного изображения, выходы которых подключены к n видеопроекторам, отражательный экран, при этом видеопроекторы установлены на соседних рабочих местах обучаемых летчиков, перед объективами
видеопроекторов в плоскости, перпендикулярной плоскости их оптических осей, установлены светоделительные поляризационные фильтры с возможностью максимального светопропускания, при этом плоскости поляризации названных фильтров расположены под
углом 90° друг к другу, и анализаторы, соответствующие светоделительным поляризационным фильтрам, анализаторы установлены на шлемах каждого рабочего места с обеспечением расположения перед глазами обучаемого летчика на расстоянии 50-60 мм.
В качестве светоделительных поляризационных фильтров и анализаторов применены
пленочные поляроиды.
Анализаторы смонтированы на поверхности плоских линз, например очков, где n - количество рабочих мест обучаемых летчиков.
3
BY 9592 C1 2007.08.30
Установка перед объективами видеопроекторных систем в плоскости, перпендикулярной
плоскости оптических осей, светоделительных поляризационных фильтров позволяет формировать на отражательном экране два изображения для соседних рабочих мест, соответствующим спектральным составляющим каждого из поляризационных фильтров, поскольку при
передаче света осуществляется его преобразование в набор монохроматических лучей в двух
взаимно перпендикулярных плоскостях, так как плоскости поляризации фильтров, установленные на соседних рабочих местах, расположены под углом 90° друг к другу.
Наличие в нашлемной системе каждого рабочего места анализатора, установленного
на шлемах каждого рабочего места с обеспечением расположения перед глазами обучаемого летчика на расстоянии 50-60 мм, соответствующего поляризационному фильтру, позволяет обучаемому летчику на своем рабочем месте зрительно воспринимать только одно
изображение закабинного объекта, соответствующее передаваемому через поляризационный фильтр, установленный в зоне этого рабочего места.
Применение в качестве светоделительных поляризационных фильтров и анализаторов
пленочных поляроидов позволяет упростить и удешевить систему в целом.
Размещение анализаторов нашлемной системы на поверхности плоских линз очков
позволяет обучаемым летчикам совершать дополнительные движения в необходимых пределах для решения поставленных задач без потери четкости восприятия изображения.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена предложенная система визуализации тренажера ЛА для совместного обучения членов экипажа.
Фиг. 2 - схема формирования закабинного изображения объектов для соседних рабочих мест обучаемых летчиков.
Фиг. 3 - нашлемная система со светоделительным поляризационным анализатором.
Устройство, реализующее изобретение, содержит несколько n рабочих мест обучаемых (тренируемых) летчиков в составе экипажа 1, 2, расположенных в кабине 3 тренажера
ЛА. В кабине 3, за остеклением 4, установлен отражательный экран 5. Рабочие места 1, 2
оснащены органами управления (не показано), связанными с моделирующими узлами вычислительного программно-аппаратного комплекса 6 с блоками формирования закабинного изображения, выходы 7, 8 которых подключены к видеопроекторам 9, 10 с объективами
11, 12 (см. фиг. 1).
В плоскости оптических осей X, У видеопроекторов 9, 10 перед объективами 11, 12
установлены светоделительные поляризационные фильтры 13, 14 максимального светопропускания. При этом спектроделители 15, 16 светоделительных поляризационных
фильтров 13, 14 расположены под углом 90° друг к другу (фиг. 2).
На шлемах 17 (фиг. 3) закреплены очки 18, на поверхности плоских линз 19, 20 которых смонтированы соответствующие светоделительным поляризационным фильтрам 13,
14 анализаторы 21, 22.
Устройство работает следующим образом.
На отражательном экране 5 оптико-электронным оборудованием, включающим вычислительный программно-аппаратный комплекс 6, видеопроекторы 9, 10, формируются
два изображения с полями зрения, соответствующими полям зрения I и П, для рабочих
мест 1 и 2 в различных спектральных диапазонах, соответствующих спектральным составляющим поляризационных фильтров 13, 14, которые преобразуются в набор монохроматических волн лучей света. Таким образом, при передаче изображения
осуществляется его кодирование в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Для реализации этой операции на выходе формирователей изображений на объективах
11, 12 видеопроекторов 9, 10 установлены светоделители 13, 14 - поляроидные пленки с
нанесенными на их поверхность кристаллами, оси которых строго ориентированы под углом 90° к оси светопропускания друг друга.
4
BY 9592 C1 2007.08.30
Фильтрующие покрытия из чередующихся слоев с высоким и низким показателем
преломления линейно поляризуют свет, преломленный на границе оптических сред, в
плоскости падения лучей и ориентируют его перпендикулярно плоскости колебания отраженных лучей. Излучение от источников передается на отражательный экран 5, на котором формируются смещенные по количеству рабочих мест изображения закабинных
объектов 23. При этом смещение формируемых изображений на соседних рабочих местах
I зависит от угла α между осями видеопроекторов соседних рабочих мест, то есть:
α = f(I).
Однако при этом части изображения перекрывают друг друга, и единого изображения
для стороннего наблюдателя не наблюдается. На отражательном экране 5 для соседних
рабочих мест формируются в различных спектральных диапазонах два различных изображения 23, наложенных друг на друга в процессе совмещения с полями зрения обучающихся летчиков.
Формирование двухмерных изображений производится посредством светофильтров с
максимальным пропусканием света. В результате многолучевой интерференции происходит
усиление излучения заданной длины волны максимального светопропускания фильтра.
Для создания видимости единого изображения, перед глазами летчиков, на расстоянии
50-60 мм на плоских линзах очков 19 устанавливают анализаторы 20, 21. Оси светопропускания анализаторов 20, 21 расположены под прямым углом друг к другу, а спектры отражения соответствуют спектру одного из изображений I или П. При этом угол зрения
каждого летчика 1, 2 охватывает соответственно одно сформированное изображение, соответствующее условиям реального полета.
Автором изготовлен опытный образец предложенной системы визуализации тренажера
летательного аппарата, который предлагается к внедрению и в настоящее время проходит
успешные испытания на тренажерном стенде, разработанном ЗАО "Аэромаш", г. Минск.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
302 Кб
Теги
патент, by9592
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа