Устройство имитации мишенной обстановки тренажеров для обучения стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов
Владельцы патента RU 2392574:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения" (ФГУП "ЦНИИТОЧМАШ") (RU)
Изобретение относится к средствам обучения стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов, в частности к устройствам имитации мишенной обстановки тренажеров. Устройство содержит две системы для отображения мишеней, одна из которых установлена на уровне, соответствующем позиции стрельбы "стоя", а другая - "лежа". Каждая из систем включает блок отображения мишеней, блок формирования сигналов управления с двумя группами выходов и блок формирования сигналов изображения в режиме реального времени. Блок отображения мишеней подключен к выходу блока концевых выключателей. Блок отображения мишеней механически связан с набором реперных источников излучения, подключенных к коммутатору, а кинематически - с электроприводом, вход которого через блок управления электроприводом. Блок отображения мишеней выполнен в виде управляемого светового табло. Первый выход первой группы выходов блока формирования сигналов управления подключен к входу коммутатора первой системы отображения мишеней. Второй выход первой группы выходов блока формирования сигналов управления через блок формирования сигналов изображения в режиме реального времени первой системы отображения мишеней подключен к входу блока отображения мишеней первой системы отображения мишеней. Третий выход первой группы выходов блока формирования сигналов управления подключен ко второму входу блока управления электроприводом первой системы отображения мишеней. Первый выход второй группы выходов блока формирования сигналов управления подключен к входу коммутатора второй системы отображения мишеней. Второй выход второй группы выходов блока формирования сигналов управления через блок формирования сигналов изображения в режиме реального времени второй системы отображения мишеней подключен к входу блока отображения мишеней второй системы отображения мишеней. Третий выход второй группы выходов блока формирования сигналов управления подключен ко второму входу блока управления электроприводом второй системы отображения мишеней. Первый вход блока формирования сигналов управления является первым входом устройства. Второй вход блока формирования сигналов управления является вторым входом устройства. Снижается трудоемкость изготовления имитатора мишенной обстановки, а также расширяются функциональные возможности устройства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к средствам обучения стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов, в частности к средствам имитации мишенной обстановки тренажеров, использующих фотоприемное устройство, размещенное на оружии.
В современной технике средств обучения стрельбе из стрелкового оружия (тренажерах) для имитации мишенной обстановки широкое применение нашли следующие технические решения.
На определенном расстоянии от стрелка и на высоте, соответствующей стрельбе из положений "стоя" или "лежа" ("с колена"), располагают одну или несколько панелей, на которых размещены одно или несколько изображений мишеней. При этом мишени разных дальностей имитируются за счет выбора соответствующего масштаба их изображения. Мишени располагаются определенным образом относительно одного или двух реперных источников светового излучения, невидимого человеческому глазу. Реперные источники излучения обеспечивают определение координат точки прицеливания оружия.
Так, например, в стрелковом тренажере "СКАТТ" (Стрелковый тренажер. М.: ЗАО НПП СКАТТ, 2005) имитатор мишенной обстановки представляет собой панель, закрепляемую на штативе или на стене на определенной высоте и на определенном расстоянии от стрелка. На поверхности панели, снабженной реперным источником ИК- излучения, закрепляются сменные изображения мишеней, выполненные на бумаге и соответствующие по размерам имитируемой дальности.
В устройстве для регистрации перемещения оружия (Патент РФ № 2150071, МКИ F41G 3/26) используется мишень, симметрично которой расположены два ИК-излучателя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является имитатор мишенной обстановки тренажера 1У35 (Тренажер 1У35. Руководство по эксплуатации. Часть 1. Устройство и эксплуатация КРАГ.776371.003 РЭ, ФГУП «ЦНИИТОЧМАШ»). Он содержит 4 блока отображения мишеней (имитаторов мишеней) для стрельбы "лежа" ("с колена"), которые имитируют 36 неподвижных целей, 4 блока для стрельбы "стоя", имитирующих 57 неподвижных целей, и 1 блок отображения мишеней, который приводится в движение электроприводом и имитирует 16 подвижных целей. Все изображения мишеней нанесены на передние панели блоков и видимы. Симметрично изображениям всех мишеней установлены пары реперных ИК-светодиодов. Конкретная мишень, предъявленная для стрельбы, указывается мигающим светодиодом видимого излучения, установленным в контуре мишени или в непосредственной близости от нее. При этом обеспечивается излучение тех пар реперных светодиодов, которые расположены симметрично данной мишени.
Каждый блок отображения мишеней содержит дешифратор активного блока (блока, по изображениям мишеней которого будет вестись стрельба), коммутатор светодиодов видимого излучения, а также коммутатор пар реперных светодиодов ИК-излучения, на вход которого подается сигнал управления ИК-светодиодами.
Один блок отображения мишеней установлен на подвижной каретке привода подвижной мишени. Каретка приводится в движении электроприводом, который управляется сигналами с блока управления приводом, соединенным с блоком концевых датчиков. Эта система для отображения мишеней переустанавливается на разные уровни при изменении позиции стрельбы ("стоя" или "лежа").
Это устройство (наиболее близкое по технической сущности к заявляемому устройству) выбрано в качестве прототипа.
Недостатками устройства-прототипа являются:
- невозможность отображения мишеней в режиме реального времени, когда изображение мишени появляется только на время ее предъявления для стрельбы и исчезает после ее "поражения";
- невозможность оперативного изменения цвета (окраски) мишени и цвета фона, принципиальная невозможность отображения фона, близкого к реальному фону, т.к. поверхность передних панелей каждого блока отображения мишеней занята изображениями мишеней и реперными источниками излучения;
- ограниченность количества мишеней и невозможность изменения их количества и вида без конструктивной доработки устройства;
- необходимость переустановки системы для отображения подвижных мишеней при изменении позиции стрельбы "стоя" и "лежа".
Технической задачей изобретения по первому варианту является расширение функциональных возможностей устройства и создание более реалистичной картины мишенной обстановки за счет обеспечения формирования изображения мишеней в режиме реального времени и появления мишени в относительно непредсказуемом месте, возможности оперативного изменения цвета мишеней и фона для имитации стрельбы в различное время года и суток, возможности изображения фона, близкого к реальному, и возможности изменения количества и вида мишеней без конструктивной доработки устройства. Во втором варианте устройства расширение функциональных возможностей осуществляется дополнительно за счет исключения необходимости переустановки системы при изменении позиции стрельбы.
Эта задача в первом варианте устройства решается тем, что устройство, выполненное в виде системы для отображения мишеней, включающей блок отображения мишеней (БОМ), механически связанный с набором реперных источников излучения, подключенных к коммутатору, а кинематически - с электроприводом, вход которого через блок управления электроприводом (БУЭ) подключен к выходу блока концевых выключателей (БКВ), и установленной на уровне, соответствующем позиции стрельбы «стоя» или «лежа», дополнительно содержит блок формирования сигналов управления (БФСУ), а в систему дополнительно введен блок формирования сигналов изображения мишеней в режиме реального времени (БФСИ), при этом БОМ выполнен в виде управляемого светового табло, кроме этого первый выход БФСУ подключен к входу коммутатора, второй выход БФСУ через БФСИ подключен к входу БОМ, третий выход БФСУ подключен ко второму входу БУЭ, первый вход БФСУ является первым входом устройства, а второй вход БФСУ - вторым входом устройства.
Для обеспечения возможности появления изображения мишени в относительно непредсказуемом месте, поверхность БОМ условно разбита на зоны, в пределах которых может появиться изображение мишени. При этом с каждой зоной жестко связаны положения реперных источников излучения, например, пары реперных источников излучения расположены на вертикальной оси симметрии каждой зоны симметрично ее центру.
Согласно второму варианту изобретения дополнительно введенный блок БФСУ имеет две группы выходов и дополнительно введена вторая система отображения мишеней, идентичная первой и установленная на другом уровне, чем первая, при этом первый выход второй группы выходов БФСУ подключен к входу коммутатора второй системы отображения мишеней, второй выход второй группы выходов БФСУ через БФСИ второй системы отображения мишеней подключен к входу БОМ второй системы отображения мишеней, третий выход второй группы выходов БФСУ подключен ко второму входу БУЭ второй системы отображения мишеней.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства имитации мишенной обстановки по первому варианту, на фиг.2 - по второму варианту. На фиг.3 и фиг.4 изображены блок-схемы БФСУ по первому и второму вариантам соответственно.
Устройство имитации мишенной обстановки, по первому варианту, фиг.1 содержит блок 1 формирования сигналов управления БФСУ, систему 2 для отображения мишеней, в состав которой входит блок 3 концевых выключателей БКВ, коммутатор 4, блок 5 формирования сигналов изображения в режиме реального времени БФСИ, блок 6 управления электроприводом (БУЭ), набор 7 реперных источников излучения, блок 8 отображения мишеней БОМ, электропривод 9.
БФСУ 1 имеет три выхода. Первый выход БФСУ 1 соединен с входом коммутатора 4, выход которого поступает на реперные источники излучения, механически связанные с БОМ 8. Второй выход БФСУ 1 через БФСИ 5 подключен к входу БОМ 8, кинематическим путем связанному с электроприводом 9, вход которого через БУЭ 6 подключен к БКВ 3. Третий выход БФСУ 1 подсоединен ко второму входу БУЭ 6. Первый вход БФСУ 1 является первым входом устройства, а второй вход БФСУ - вторым входом устройства.
Устройство имитации мишенной обстановки по второму варианту (фиг.2), в отличие от устройства по первому варианту, содержит блок 10 формирования сигналов управления БФСУ с двумя группами выходов и дополнительную систему 11 для отображения мишеней.
Первый выход первой группы выходов БФСУ 10 соединен с входом коммутатора 4 системы 2 для отображения мишеней, выход которого поступает на реперные источники излучения 7 системы 2, механически связанные с БОМ 8 системы 2. Второй выход первой группы выходов БФСУ 10 через БФСИ 5 системы 2 подключен к входу БОМ 8 системы 2, кинематическим путем связанному с электроприводом 9 системы 2, вход которого через БУЭ 6 системы 2 подключен к БКВ 3 системы 2. Третий выход первой группы выходов БФСУ 10 подсоединен ко второму входу БУЭ 6 системы 2. Первый выход второй группы выходов БФСУ 10 соединен с входом коммутатора 4 системы 11 для отображения мишеней, выход которого поступает на реперные источники излучения 7 системы 11, механически связанные с БОМ 8 системы 11. Второй выход второй группы выходов БФСУ 10 через БФСИ 5 системы 11 подключен к входу БОМ 8 системы 11, кинематическим путем связанному с электроприводом 9 системы 11, вход которого через БУЭ 6 системы 11 подключен к БКВ 3 системы 11. Третий выход второй группы выходов БФСУ 10 подсоединен ко второму входу БУЭ 6 системы 11. Первый вход БФСУ 10 является первым входом устройства, а второй вход БФСУ 10 - вторым входом устройства.
В предлагаемом устройстве имитации мишенной обстановки по первому варианту БФСУ 1 (фиг.3) содержит первый двунаправленный преобразователь уровней 12, управляющий микроконтроллер 13, мультиплексор 14 с двумя группами выходов и второй двунаправленный преобразователь уровней 15.
По второму варианту изобретения БФСУ 10 (фиг.4) отличается от БФСУ 1 тем, что мультиплексор 16 имеет три группы выходов, а двунаправленный преобразователь уровней 17 является двухканальным. В частности, мультиплексоры 14 и 16 могут быть выполнены на микросхеме 564 КП 1, а преобразователи уровней 15 и 17 - на микросхеме ST 232.
Блок 5 формирования сигналов изображения в режиме реального времени представляет собой устройство ввода-вывода и обработки информации, содержащее постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). В ПЗУ предварительно записываются данные обо всех типах заданных мишеней. Масштабирование изображения мишеней осуществляется блоком 5 в соответствие с заданной дальностью Dz, при этом каждый размер изображения мишеней ai вычисляется по формуле
где Ai - соответствующий размер реальной мишени; d - расстояние от стрелка до мишени.
Сформированный сигнал изображения мишени преобразуется БФСИ в вид, соответствующий требуемому входному сигналу БОМ. В примере конкретного исполнения БФСИ 5 может быть выполнен в виде "одноплатного" компьютерного малогабаритного системного блока, а БОМ 8 - в виде монитора. В частности, БФСИ 5 может быть выполнен в виде "тонкого клиента" - устройства связи оператора с вычислительным комплексом (например, АК Windows терминал), установленного на видеомониторе.
Устройство работает следующим образом. На вход 1 устройства подается сигнал управления в виде кодовых посылок, передаваемых по последовательному каналу передачи информации RS-232 в соответствии с протоколом обмена. В протоколе обмена должны содержаться все коды управляющих команд, обеспечивающих все заданные типы отображаемых мишеней, значения всех имитируемых дальностей до целей, все заданные виды окрасок мишеней и фона, номера зон для отображения мишеней на БОМ, все значения скорости и направления движения, а во втором варианте устройства - еще и позицию стрельбы. На вход 2 устройства подаются сигналы управления реперными источниками излучения (в частности, сигнал управления может представлять собой последовательность импульсов тока ИК-светодиодов).
Формирование выходных сигналов (сигналов управления) БФСУ 1 в примере конкретного исполнения происходит следующим образом. Сигнал кодовых посылок с первого входа устройства подается на вход двунаправленного преобразователя уровней 12. Преобразованный по уровню сигнал подается на вход RS-232 управляющего микроконтроллера 13, выполненного, например, на микросхеме Atmega 128. Управляющая программа микроконтроллера обеспечивает обработку поступающих кодовых посылок и распределение поступающей информации с помощью мультиплексора 14 на три выхода в первом варианте устройства, а во втором варианте устройства - на шесть выходов.
С первого выхода БФСУ 1 (для второго варианта - с первого выхода той группы выходов БФСУ 10, которая соответствует выбранной позиции стрельбы) на управляющий вход сдвоенного коммутатора 4 подается двоичный код выбранной зоны БОМ 8, а на сигнальные входы коммутатора - сигналы управления первым и вторым реперными источниками излучения. Так обеспечивается управление теми источниками излучения, которые относятся к выбранной зоне БОМ 8.
Со второго выхода БФСУ 1 (для второго варианта - со второго выхода той группы выходов БФСУ 10, которая соответствует выбранной позиции стрельбы), кодовые посылки, содержащие информацию о позиции мишени на БОМ 8 и всех ее параметрах, а также о параметрах фона поступают на вход БФСИ 5. В БФСИ 5 устанавливается рабочая программа, обеспечивающая прием информации, формирования сигнала изображения мишени, соответствующего типу и размеру выбранной мишени и ее окраски, изображению фона, а также положению мишени в зависимости от выбранной зоны отображения мишени на БОМ 8. Формирование БФСИ 5 сигнала изображения и отображение мишени на БОМ 8 происходит в реальном масштабе времени при подаче на вход БФСИ 5 кода соответствующей команды. Для изменения количества имитируемых мишеней и их типа, а также параметров фона требуется загрузка в БФСИ измененной программы и не требуется конструктивной доработки устройства. С третьего выхода БФСУ 1 (для второго варианта - с третьего выхода той группы выходов БФСУ 10, которая соответствует выбранной позиции стрельбы), кодовые посылки, содержащие информацию о параметрах движения цели, передаются на второй вход БУЭ 6.
Управление движением БОМ 8 осуществляется следующим образом. На вход БУЭ 6 подается код параметров движения. В примере конкретного исполнения электропривод 9 выполнен на базе шагового двигателя. Блок управления электроприводом содержит управляющий микроконтроллер (например, Atmega 128) и драйвер шагового двигателя (например, выполненный на микросхемах L297 и L298). Микроконтроллер под воздействием загруженной в него управляющей программы анализирует кодовые посылки и сигналы от датчиков блока концевых выключателей 3 и управляет драйвером шагового двигателя, выходные сигналы которого обеспечивают момент начала и окончания вращения шагового двигателя, а также скорость и направление его вращения.
Преобразование вращательного движения оси шагового двигателя в поступательное движение БОМ 8 осуществляется следующим образом. БОМ 8 движется по направляющей с помощью замкнутого зубчатого ремня, перекинутого с одной стороны направляющей через установленный на оси двигателя зубчатый ролик, с другой стороны - через пассивный зубчатый ролик.
1. Устройство имитации мишенной обстановки тренажеров для обучения стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов, содержащее систему для отображения мишеней, включающую блок отображения мишеней, механически связанный с набором реперных источников излучения, подключенных к коммутатору, а кинематически - с электроприводом, вход которого через блок управления электроприводом подключен к выходу блока концевых выключателей, и установленную на уровне, соответствующем позиции стрельбы, отличающееся тем, что оно снабжено блоком формирования сигналов управления с двумя группами выходов и второй системой для отображения мишеней, аналогичной первой, при этом одна из систем установлена на уровне, соответствующем позиции стрельбы "стоя", а другая - "лежа", а в каждую из систем для отображения мишеней введены блоки формирования сигналов изображения в режиме реального времени, при этом блок отображения мишеней выполнен в виде управляемого светового табло, первый выход первой группы выходов блока формирования сигналов управления подключен к входу коммутатора первой системы отображения мишеней, второй выход первой группы выходов блока формирования сигналов управления через блок формирования сигналов изображения в режиме реального времени первой системы отображения мишеней подключен к входу блока отображения мишеней первой системы отображения мишеней, третий выход первой группы выходов блока формирования сигналов управления подключен ко второму входу блока управления электроприводом первой системы отображения мишеней, первый выход второй группы выходов блока формирования сигналов управления подключен к входу коммутатора второй системы отображения мишеней, второй выход второй группы выходов блока формирования сигналов управления через блок формирования сигналов изображения в режиме реального времени второй системы отображения мишеней подключен к входу блока отображения мишеней второй системы отображения мишеней, третий выход второй группы выходов блока формирования сигналов управления подключен ко второму входу блока управления электроприводом второй системы отображения мишеней, причем первый вход блока формирования сигналов управления является первым входом устройства, а второй вход блока формирования сигналов управления - вторым входом устройства.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок отображения мишеней выполнен в виде монитора.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что блок формирования сигналов изображения мишеней в режиме реального времени выполнен в виде малогабаритного системного блока компьютера, закрепленного на мониторе.
