Имитатор визуальной обстановки тренажера транспортного средства

 

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, связанным 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 кокоторого через фильтр 18 соединен с генератором 19 белого шума а выход - с сумматором 20. 1 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (sg 4 С 09 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3885526/27-11 (22) 11.03.85 ,(46) 07.01.87. Бюл. Ф 1 (72) И.Н. Алешин и В.С. Шлыков (53) 629. 113(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1010641, кл. G 09 В 9/04, 1982. (54) HMHTATOP ВИЗУАЛЬНОЙ ОБСТАНОВКИ

ТРЕНАЖЕРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) 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-.. лижение 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 приэемном атмосфер„„SU„„1282188 А1 ном слое просматриваются вертикальные вибрации изображения удаленных предметов, связанных с перемещением масс э воздуха вследствие неравномерного прогрева. Кадровые синхрониэирующие импульсы с блока 5 синхронизации поступают на вход генератора 11 линейно 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. Изменение 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 кокоторого через фильтр 18 соединен с генератором 19 "белого"шума, а выход — с сумматором 20. 1 ил, 1282188

Изобретение относится к области, создания средств для моделирования работы операторов транспортных средств,,перемещающихся 110 земной поверхности, а именно к средстнам имитации низуальной обстановки в поле зрения этих операторов. Изобретение может быть использовано при создании как моделирующих стендов средств транспортной техники, так и при создании учебно-тренировочных и тренажерных средств, предназначенных для операторов, работа которых связана с наблюдением внешней визуальной обстановки из перемещающегося транспортного средства.

Цель изобретения — приближение условий имитации к реальным.

На чертеже приведена структурная блок-схема имитатора визуальной обстановки 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 отклоняющей

Ф системой 8, генератор 9 кадровой развертки. Кроме того, имитатор содержит датчик 10 положения тангажных ко1 ебаний телекамеры 2, генератор 11 линейно падающего напряжения, подключенный 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 выходом элемента НЕ 15, а выход — с. входом электронного ключа 16, другой вход которого соединен с выходом генератора 13. Выход электронного ключа 16 подключен 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.

Телекамера 2, в поле зрения кото рой находится модель 1 местности, формирует на своем выходе видеосигнал, подача которого на нидеоконт-. рольный блок 6 приводит к формированию на его экран изображения соответствующего участка местности, кото рое наблюдается оператором. При рабо2 те привода 3 по сигналам с нычислительного 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 г угла моделируемого транспортного средства, При работе привода 4 телекамера 2 наклоняется в вертикальной плоскости, чем обеспечивается вертикальное перемещение иэображения местности на экране видеоконтрольного блока 6, создавая у оператора иллюзию TRHI.BKHbIx колебаний транспортного средства. Управление работой привода 4 также, как и привода 3, осуществляется сигналами с вычислителя, входящего в состав тренажера, связанно1о 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 вследст30 ние неравномерного прогрева земной поверхности и атмосферного слоя солнечными лучами. Вследствие изменения коэффициента преломления воздуха в зависимости от температуры и вертикального перемещения воздушных слоев

35 с различной температурой и наблюдается упомянутая нибрация изображения удаленных предметов. При этом по ме" ре 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 иэображения удаленных предметов наблюдаются только в приэемном слое, отличающемся сильной не равномерностью прогрева и возникающими вследствие этого значительными градиентами коэффициента преломления.

55 При удалении линии визирования от земной поверхности неравномерность прогрева воздушных масс постепенно уменьшается, и упомянутые вибрации прекращаются.

1282188

15

25

45

55

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 между 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 горизонта при нулевом угле места. Следовательно, в имитаторе визуальной обстановки необходимо воспроизвести увеличение вибрации иэображений предметов и ориентиров по мере их приближения к иэображению линии горизонта.

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

Кадровые синхронизирующие импуль-, сы с блока 5 синхронизации телекамеры 2 поступают на вход генератора 11 линейно падающего напряжения, вырабатывающего линейно падающее напряжение пилообразной формы. С выхода генератора 11 линейно падающего напряжения пилообразное напряжение подается на блок 12 сравнения, на второй вход которого подается напряжение с датчика 10, пропорциональное углу поворота телекамеры 2 в вертикальной плоскости от ее среднего положения. При этом среднее положение телекамеры 2 соответствует пересечению ее оптической оси с изображением линии горизонта на модели 1 местности, отклонение ее вниз (перемещение линии горизонта вверх на экране видеоконтрольного блока 6) приводом— к появлению на выходе датчика 10 пропорционального отклонению положительного напряжения U<, а отклонение телекамеры 2 вверх — отрицательного напряжения П, Напряжение, питающее датчик 10, выбирается таким образом, что напряжение П<, соответствующее совпадению изображения линии гориэон. та с верхним или нижним краем телевизионного растра, равно по величине максимальному значению напряжения U„ с выхода генератора 11.

При выполнении этого условия форl мируется 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 напря жения совпадает с формированием линии горизонта, а спадающая часть соответствует формированию изображения земной поверхности, причем 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 эле- мента И 14, на второй вход которого

l подается напряжение с выхода блока 12. Напряжение на выходе элемента И 14 представляет собой прямоугольные импульсы, соответствующие моментам формирования иэображения 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 жения, на второй вход которого подается напряжение низкочастотных шумов, 1282188

Составитель Л. Резникова

Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Бобкова

Заказ 7274/51 Тираж 433

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-rrnлпграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 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 б, 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 изображения воспроизводимых на экране объектов совершают вертикальные низкочастотные колебания со случайной частотой, амплитуда которых максимальна при формировании линии горизонта, постепенно убывая по мере приближения к нижней части экрана. При формировании неба вибрации изображения отсутствуют. Такое иэображение воспроизводит особенности изображения (его вибрации) применительно к случаю 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 вибраций изображения к реальным. Аналогично, второй генератор 13 линейно падающего напряжения также целесообразно сделать регулируемым, как по амплитуде формируемого напряжения, так и по крутизне спада линейно падаю5 щего напряжения.

Формула изобретения

Имитатор визуальной обстановки .

10 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, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью приближения условий имитации к реальным, он снабжен датчиком тангажных колебаний 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 генераторов линейно падающего напряжения, подключенного входом к выходу блока сравнения, входы которого соединены с выходом датчика тангажных колебаний и выходом второго генератора линейно

35 падающего напряжения, подключенного входом к выходу блока синхронизации, соединенному с входом элемента НЕ, выход которого подключен к одному из входов элемента И, другой вход кото40 рого соединен с выходом блока сравнения, при этом видеоконтрольный блок снабжен сумматором, входы которого соединены с выходом генератора кадровой развертки и выходом блока перемно-.

45 жения, а выход — с входом отклоняющей системы кинескопа.