Имитатор визуальной обстановки тренажера транспортного средства

 

Изобретение относится к моделирующим стендам различных транспортных средств и обеспечивает точность имитацииза счет моделирования ухудшения видимости в сложных метеоусловиях . Имитатор содержит макеты 1 мест ности с расположенными над ними источниками света - лампами 2, 8, телевизионные камеры 3 и 4 с приводами 5 и 6 соответственно поперечного и продольного перемещений, выходы которых связаны с входами сумматора 12 видеосигналов , соединенного выходом с входом видеоконтрольного блока 13. Устройство содержит блоки 7 регулировки яркости ламп 2, 8, соединенные с входами с выходами формирователей 9 управляющих сигналов, входы которых подключены к выходам датчиков 1 О и 11 положения приводов. Макеты 1 освещаются с переменной интенсивностью, зависящей от расстояния между телекамерой 3 и освещаемой точкой. Если в этом случае телекамеру 3 подключить к видеоконтрольному блоку 13, то изображение макета местности будет иметь переменную яркость. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. о (Л о о ел Од ei

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 09 В 9/04

Йс Iq r w P Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3860990/18-11 (22) 03.01.85 (46) 30.03.87. Бюл. ¹ 12 (72) И.Н.Алешин (53) 629.1)3.014(088.8) (56) Бабенко В.С. Имитаторы визуальной обстановки тренажеров летательных аппаратов. M.: Машиностроение, 1978, с. 93-94. (54) ИМИТАТОР ВИЗУАЛЬНОЙ ОБСТАНОВКИ

ТРЕНАЖЕРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относигся к моделирующим стендам различных транспортных средств и обеспечивает точность имитации за счет моделирования ухудшения видимости в сложных метеоусловиях. Имитатор содержит макеты 1 местности с расположенными над ними источниками света — лампами 2, 8, телеЯ0 1300537 А 1 визионные камеры 3 и 4 с приводами 5 и 6 соответственно поперечного и продольного перемещений, выходы которых связаны с входами сумматора 12 видеосигналов, соединенного выходом с входом видеоконтрольного блока 13. Устройство содержит блоки 7 регулировки яркости ламп 2, 8, соединенные с входами с выходами формирователей 9 управляющих сигналов, входы которых подключены к выходам датчиков 10 и 11 положения приводов. Макеты 1 освещаются с переменной интенсивностью, зависящей от расстояния между телекамерой 3 и освещаемой точкой. Если в этом случае телекамеру 3 подключить к видеоконтрольному блоку 13, то изображение макета местности будет иметь переменную яркость. l з.п. ф-лы, 1300537

Левое слагаемое определяет спад яркости наблюдаемого объекта из-за рассеяния света в промежуточной среде. Правое слагаемое определяет свет, рассеиваемый средой и создающий вуалирующую подсветку, накладывающуюся на видимое изображение местности.

Как видно из выражения ()), оба слагаемых являются функцией расстояния от объекта до наблюдателя.

25 Выражение (1) показывает, что для предоставления оператору визуальной инАормации, соответствующей виду

-наблюдаемой в реальных сложных метеоусловиях визуальной обстановки, не30 обходимо, чтобы в имитаторе визуальной обстановки с макетом местности и телекамерой осуществлялось выполнение двух требований: уменьшение яркости изображения точки макета местности по мере ее удаления от оператора, причем спад яркости должен соответствовать первому слагаемому левой части и выражения (1) и описываться соотноше40 нием

Формирователь 9 управляющих сигналов содержит цепочки, выполненные на последовательно соединенных сумматоре 14, элементе 15 вычисления корня квадратного, элементе lб перемножения, элементе 17 вычисления экспоненты, формирователь 9 управляющих сигналов содержит также элементы

18-22 вычитания и элемент 23 перемножения.

При сложных метеоусловиях на видимость объекта существенное влияние оказывает промежуточная среда, находящаяся между наблюдателем и наблюдаемым объектом. Промежуточная среда представляет собой метеообразования (дымка, туман, дождь), ухудшающие видимость наземных объектов и ориентиров. Влияние промежуточной среды на видимость двоякб. Во-первых, изза рассеяния света в промежуточной среде уменьшается яркость объектов.

Во-вторых, свет, рассеиваемый средой, создает вуалирующую подсветку, накладывающуюся на видимое изображение объектов. Действие обоих фак,торов приводит к ухудшению видимости объектов. Видимость тем хуже, чем меньше прозрачность среды и чем больше расстояние между наблюдателем и объектом наблюдения. Приведена Аор! -2Lм

Вм = Вме (2) Устройство относится к имитаторам визуальной обстановки для трена- жеров и моделирующих стендов различных транспортных средств.

На фиг .l представлена структурная блок-схема предлагаемого имитатора визуальной обстановки оператора транспортного средства; на фиг.2 и 3 — блок-схемы Аормирования управляющих сигналов.

Имитатор визуальной обстановки тренажера транспортного средства содержит первый макет l местности с расположенными над ним источниками света — лампами 2, телевизионные камеры 3 и 4 с приводам 5 поперечного и приводом б продольного перемещения, блоки 7 регулировки яркости источников света ламп 2 и 8, соединенными входами с выходами формирователя 9 управляющих сигналов, входы которого подключены к выходам датчиков 10 и

ll положения приводов, а выходы телекамер 3 и 4 связаны с входами сумматора 12 видеосигналов, соединенного выходом с видеоконтрольным блоком 13. мула, описывающая видимую яркость

1 объекта на местности В,:

-г), В = В e + 8„() — e ), ()) 5 где  — исходное (без учета промежуточной среды) значение яркости объекта;

 — яркость насыщенного слоя н равная яркости неба у горизонта; с6 — показатель ослабления среды;

L — расстояние от объекта до наблюдателя. где Вм — исходное значение видимой яркости рассматриваемой точки макета

45 (при малом расстоянии от телекамеры до рассматриваемой точки макета): !. — моделируемое значение текущего расстояния от наблюдателя до рассматриваемой точки моделируемой местности (равно произведению расстояния от телекамеры до рассматриваемой точки макета местности на величину, обратную масштабу макета), увеличение яркости всех точек рассматриваемого иэображения на величину, вычисляемую в соответствии с видом второго слагаемого левой части выражения (1) и определяемую соотношением

1300537

Внм = Внм(1 -e (3) L

М1

55 где В HM — исходное значение моделируемой яркости неба, равное яркости участки изображения неба у линии горизонта.

Таким образом, яркость изображения точки макета местности, наблюдаемая оператором, должна определяться сум мои 10

- "м -<4

+В„=В +B„„(I-e ) (4) Если в моделирующем устройстве будет обеспечено выполнение условия (4).

/ то оно будет формировать визуальную информацию, соответствующую виду визуальной обстановки, наблюдаемой в сложных метеоусловиях.

Для простоты рассмотрим случай, когда соответствующие лампы 2 и 8 размещены над идентичными точками ма-. кетов местности 1.

Пусть i-ая лампа освещения 2 раз-!. мещена над точкой основного макета

25 местности 1 с координатами х;, у;, а телекамера 3 находится над точкой макета местности 1 с координатами х, у . Сигнал с датчика 10, пропорциональный координате у, и сигнал с дат30 чика 11, пропорциональный координате х, поступают на входы каждого из каналов формирователя 9 управляющих сигналов. В память этого формирователя введены координаты точек макета местности 1, над которыми расположены лампы освещения 2. В i-ом канале формирователя 9 осуществляется вычисление расстояния от упомянутой i-той точки макета 1 до теле40 камеры 3 по формуле:

Значение L далее используется для вычисления в том же канале Aор1 мирователя 9 величины В ; для i-той точки основного макета местности 1 в соответствии с выражением (2). Далее полученное значение В„; подается на блок 7 регулировки i-той лампы 2, за счет чего обеспечивается соответствие яркости расположенных в

i-той точке макета 1 объектов выра-жению (2). Во всех каналах форми рователя 9, связанных через блоки 7 с остальными лампами 2, осуществляются аналогичные вычисления применительно к координатам точек макета местности 1, над которыми расположены эти лампы, в результате чего макет 1 освещается с переменной интенсивностью, эависящей от расстояния между телекамерой 3 и освещаемой точкой, Если в этом случае телекамеру 3 подключить к видеоконтрольному блоку 13, то иэображение макета местности, воспроизводимое на его экране, будет иметь переменную яркость, подчиняющуюся выражению (2) и имеющую более высокую величину для объектов переднего плана и спадающую по мере удаления от телекамеры 3. При 1 перемещении телекамеры 3 приводами

5 и б ее координаты хт, у непрерывно меняются, в формирователе 9 проис ходит процесс вычисления В„ для всех точек макета 1, над которыми расположены лампы 2. Яркость свечения ламп 2 изменяется, а соответст— венно меняется и яркость объектов макета местности 1 в соответствии с текущими.значениями дальности до них и выражением (2}. Так, в предлагаемом имитаторе осуществляется воспроизведение уменьшения яркости местных предметов и ориентиров по мере увеличения дальности наблюдения в соответствии с выражением (2).

Для формирования сигнала вуалирующей подсветки, яркость которого описывается выражением (3), в имитаторе используется дополнительная телекамера 4, дополнительный макет местности 1.1 и его лампы освещения 8 с их блоками 7 регулировки яркости, связанными с соответствующими каналами формирователя 9. Иэ выражения (3) видно, что яркость вуалирующей подсветки является функцией одной переменной и не зависит от яркости (или отражательной способности) объектов и ориентиров макета местности.

В предлагаемом имитаторе визуальной обстановки процесс формирования сигнала вуалирующей подсветки в соответствии с (3) осуществляется следующим образом.

Макеты местности 1 по конфигурации и рельефу выполняются аналогичными, но макет 1 окрашивается красителем одного тона, т.е. при равномерном его освещении яркость всех его точек одинакова. В этом случае яркость любой его точки зависит только от интенсивности ее освещения.

Пусть i лампа освещения 8, соответ° t ствующая i-той лампе освещения 2, 1300537

55 размещена над точкой дополнительного макета местности I.1 с координатами х;, у, а телекамера 4, как и телекамера 3, имеет координаты х у . Сигнал с датчика 10, пропорциональный координате у» и сигнал с датчика 11, пропорциональный координате х, поступают на входы каждого из каналов формирователя 9. Как указано вьппе, формирователь 9 осуществляет вычисление расстояния по формуле (5). Вычисленное значение

L далее используется для вычислеPli ния величины вуалирующей подсветки

I 15

В в соответствии с выражением нм (3), соответствующей наблюдению

i -той точки моделируемой местности.

Ф

3 .Далее полученное значение В„; подается на блок 7 регулировки i -той лампы 8, за счет чего обеспечивается соответствие яркости вуалирующей подсветки соответствующей i -той точке моделируемой местности выражению (3).

Во всех каналах формирователя 9 через блоки 7, связанные с остальными лампами 8, осуществляются аналогичные вычисления применительно к координатам точек моделируемой местности, над которыми расположены упомянутые 3О лампы 8, в результате чего дополнительный макет местности 1,1 освещается с переменной интенсивностью, зависящей от расстояния между телекамерой 4 и освещаемой точкой. Если в этом случае телекамеру 4 подключить к видеоконтрольному блоку 13, то воспроизводимая на его экране картина имеет переменную яркость, подчиняющуюся выражению (3) и имеющую более высокую величину для точек изображения, соответствующих удаленным объектам, и спадающую по мере приближения к телекамере 4. При перемещении теле45 камеры 4 приводами 5 и б ее координаты х, у, изменяются, в соответствующих каналах Формирователя 9 проI исходит процесс вычисления В„„ для

;всех точек макета 1.1, над которыми расположены лампы 8. Яркость свече1 ния ламп 8 изменяется, а соответственно меняется и яркость точек макета местности 1.1, в соответствии с текущими значениями дальности до них и выражением (3). Так в предлагаемом имитаторе осуществляется воспроизведение увеличения яркости вуали. рующей подсветки по мере увеличения дальности наблюдения в соответствии с выражением (3).

Очевидно, что если при помощи сумматора 12 видеосигналов произвести сложение видеосигналов, Формируемых телекамерами 5 и 9, то на видеоконтрольном блоке 13 наблюдается картина моделируемой местности, яркость каждой точки которой подчиняется выражению (4), т ° е. осуществляется имитация ухудшения видимости точек местности, соответствующая случаю наблюдения в сложных метеоусловиях.

Структура каналов формирователя при их построении на узлах аналоговой техники определяется выражениями (5) о и (2) для каналов, определяющих яркость свечения ламп 2 и выражениями (5) и (3) для каналов, определяющих яркость свечения дамп 8.

Напряжения, пропорциональные координатам телекамеры 3 х, ут, подаваемые с датчиков 10 и il, в элементах 18 и 19 вычитаются из заданных для данных блоков величин х, у соответственно (величины х„, у задаются при настройке элементов 18 и 19 при помощи подключенных к их свободным входам регулирующих элементов делителей, напряжения в соответствии с координатами конкретной лампы 2, на которую нагружен данный канал).

Далее полученные напряжения возводятся s квадрат в блоках 20 и 21, после чего суммируются в сумматоре 14, На выходе элемента 15 вычисления корня квадратного напряжение пропорционально текущему значению дальности от телекамеры 3 до точки макета 1, находящейся под 1-той лампой 2.

Наличие элемента 22 вычитания обусловлено разницей в формулах (2) и (3).

Формула изобретения

1. Имитатор визуальной обстановки тренажера транспортного средства, содержащий первый макет местности, рас положенные над ним источники света, телевизионную камеру с приводами ее продольного и поперечного перемещемия и видеоконтрольный блок, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности за счет моделирования ухудшения видимости в сложных метеоусловиях, он снабжен вторым, аналогичным вышеуказанному по конфи,1300537 иг.2

Ю

Фй

Составитель Л.Резникова

Техред А.Кравчук

Корректор С.Черни э

Редактор Н.Горват

-Заказ 1155/51 Тираж 434

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное.Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная, 4 гурации, макетом местности, расположенными над ним дополнительными источниками света, дополнительной теле визионной камерой, связанной с приводами продольного и поперечного перемещения, сумматором видеосигналов, датчиками положения приводов, форми.рователем управляющих сигналов и блоками регулировки яркости источников света, соединенными входами с соответствующими выходами формирователя управляющих сигналов, входы которого соединены с выходами соответствующих датчиков положения приводов, при этом выходы телекамер связаны с входами сумматора видеосигналов, выход которого связан с видеоконтрольным блоком.

2. Имитатор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что формирователь 20 управляющих сигналов содержит цепочки по количеству источников света, одни из которых выполнены на последовательно соединенных сумматоре, элементе вычисления корня квадратного, первом элементе перемножения, элементе вычисления экспоненты, втором элементе перемножения, выходы которых являются выходами формирователя управляющих сигналов, связанными с источниками света над первым макетом местности, первом и втором элементе вычитания, выходы которых соединены с входами сумматора, а входы подключены соответственно к выходу третьего и четвертого элементов вычитания, а другие цепочки выполнены на последовательно соединенных втором сумматоре, втором элементе вычисления корня квадратного, третьем элементе перемножения, втором элементе вычисления экспоненты, пятом элементе вычитания и четвертом элементе перемножения, выходы которых являются выходами формирователя управляющих сигналов, связанными с источниками света над вторым макетом местности, шестого и седьмого элементов вычитания, выходы которых соединены с входами второго сумматора, а входы .с выходами соответственно восьмого и девятого элементов вычитания, при этом входы третьего, четвертого, восьмого и девятого вычитания являются соответствующими входами формирователя управляющих сигналов.