Имитатор внешней визуальной обстановки тренажера транспортного средства

 

Изобретение относится к тренажеростроению, а именно к оптикоэлектронным системам имитации внешней обстановки, и может быть использовано для визуализации картины окружающего пространства, предъявляемой оператору (водителю) в ходе обучения навыкам вождения и управления транспортными средствами. Цель изобретения - повышение точности работы и улучшение качества обучения навыкам вождения. Имитатор содержит кабину 1 транспортного средства с лобовым стеклом 4, креслом 2 обучаемого и органами 3 управления (вождения), сопряженный с управляющим устройством 5 тренажера через генератор изображения телевизионный проектор 7 с проекционным объективом 8 и установленный перед лобовым стеклом кабины экран. Проектор 7 развернут своей апертурой в сторону лобового стекла, на котором дополнительно нанесено светоделительное покрытие, изламывающее оптическую ось проектора в сторону экрана и оптически сопрягающее выходной зрачок проекционного объектива с зоной расположения глаз обучаемого. При этом телепроектор снабжен блоком 20 сервоприводов перемещения по трем линейным координатам, а в состав имитатора введено наголовное приспособление 22 для обучаемого с укрепленными на нем реперными элементами 23. Внутри кабины установлены блоки дополнительно введенного измерителя 9 линейных перемещений реперных элементов наголовного приспособления, при этом выходы измерителя и выходы сервоприводов электрически связаны с устройством 5. При перемещении головы обучаемого подается команда на устройство 5, обеспечивающее пропорциональное перемещение телевизионного проектора 7. 2 ил.

СОЮЭ СовятСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11)

А1 (51)4 G 09 В 9 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЯЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОИ%ТЕНИЯМ И ОТНРЬЗТИЯМ

ПРИ 1ННТ СССР

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4350984/40-11 (22) 28.12.87 (46) 30.05.89. Бюл. Р 32 (72) А.А. Борисюк, Л.А. Тимченко и Е.Г. Флорова (53) 629 ° 113.014.5(088.8) (56) Роберт Шанон и др. Applied Optics and Optical Engineering, 1985, с. 204-206.

P4) ИМИТАТОР ВНЕШНЕЙ ВИЗУАЛЬНОЙ ОБ-

СТАНОВКИ ТРЕНАЖЕРА ТРАНСПОРТНОГО-

СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к тренахсеростроению, а именно к оптико-электронным системам имитации внешней обстановки, и мокет быть использовано для визуализации картины окружающего и оптически сопрягающее выходной зрачок проекционного объектива с зоной расположения глаз обучаемого..При этом телепроектор снабжен блоком 20 сервоприводов перемещения по трем линейным координатам, а в состав имитатора введено наголовное приспособление 22 для обучаемого с укрепленными на нем реперными элементами 23. Внутри кабины установлены блоки дополнительно введенного измерителя 9 линейных перемещений реперных элементов наголовного приспособления, при этом выходы измерителя и выходы сервоприводов электрически связаны с устройством 5, При перемещении головы обучаемого подается команда на устройство 5, обеспечивающее пропорциональное перемещение телевизионного проектора 7, 2 ил.

3 1504659. пространства, предъявляемой операто- ру (водителю) в ходе обучения навыкам вождения и управления транспортными средствами. Цель изобретения— повышение точности работы и улучшение качества обучения навыкам вождения. Имитатор содержит кабину i тран" спортного средства с лобовым стеклом 4, креслом 2 обучаемого и органа" 10 ми 3 управления (вождения), сопряжен" ный с управляющим устройством 5 тренажера через генератор иэображения телевизионный проектор 7 с проекционным объективом 8 и установленный 15 перед лобовым стеклом кабины экран.

Проектор 7 развернут своей апертурой в сторону лобового стекла, на котором дополнительно нанесено светоделительное покрытие, изламывающее оптичес- 20. кую ось проектора в сторону экрана

Изобретение относится к тренажеростроению, а конкретно к оптико-электронным системам имитации внешней обстановки, и может быть использовано дитя визуализации картины окружающего 30 пространства, предъявляемой оператору (водителю} в ходе обучения навыкам вождения и управления транспортными средствами.

Цель изобретения " повышение точности имитации и улучшения качества обучения навыкам .вождения.

На фиг. 1 представлена конструктивно"функциональная схема имитатора внешней визуальной обстановки трена- $0 жера транспортного средства; на фиг. 2 " то же, функциональная блоксхема.

Имитатор содержит (фиг. 1) кабину 1 с креслом оператора 2 и .органами 3 уп-,15 равления и лобовым стеклом 4. Орга- . ны 3 управления (датчики рулевой колонки и педального механизма) электрически связаны с управляющим устройством тренажера 5, в которой реализованы математические модели динамики транспортного средства (включая ак 1елерационные перегрузки) и кинематики относительного перестроения внешней визуальной обстановки. Устройство 5 связано с генератором 6 изображения внешней визуальной обстановки, где производится синтез изображения, подлежащего предъявлению с помощью телевизионного проектора 7 и проекционно-, го объектива 8 на экране 9 имитатора.

Для имитации акцелерационнык перегрузок, действующих на человека-оператора в процессе вождения (вследствие вибраций, ускорений и т.п.) в тренажере установлены блоки и гидромеханические элементы 10 сервосистемы перегрузки.

На телепроектор могут быть поданы сигналы не только синтезированного изображения, но и с некоторой передающей телевизионной камеры (не показано ), выполняющие функцию генератора изображения, При этом передающая камера "осматривает" некоторый макет (муляж) окружающего пространства (местности), а управление ее перемещением осуществляется от 3BN 6, реализующей подпрограмму кинематики относительного перемещения.

Устройство 5 содержит (фиг. 2} собственно ЦВИ 11, например, "Классической" архитектуры, которая включает процессор 12, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 14 и устройство 15 управления (УУ), связанные и взаимодействующие между собой согласно принципам функционирования ЦВМ.

Связь с органами управления 3, генератором изображения внешней визуальной обстановки 6 и сервосистемой

5 !5046 перегрузки !О выполнена в устройстве 5 через автономные устройства вво-. да-вывода 16, 17 и 18 соответственно.

Компоненты ЦВИ 11 и устройства 16, 17 и 18 ввода-вывода связаны между собой с устройством 5 посредсТвом мультиплексной шины 19.

Телепроектор 7 вкупе с проекцион1О ным объективом 8 дополнительно снабжен сервоприводами 20 для перемещения по линейным координатам (вверх — вниз, влево — вправо, вперед — назад), которые подсоединены к дополнительно введенному блоку сопряжения (устройству ввода — вывода) 21. Этот блок 21 выполнен, например в виде буферных

ЦАП, включенных в контуры цифровых следящих систем сервоприводов 20. Ин- 20 формация в этих регистрах обновляется по внутренним командам от устройства управления 15 ЦВМ 11.

Телепроектор 7 вкупе с проекционным объективом 8 развернуты своей 25 апертурой в сторону лобового стекла 4, на наружной плоскости которого нанесено светоделительное покрытие (не показано), изламывающее .световой поток в сторону экрана 9. Очевидно, что в некоторых случаях (например, для отрезания бликов от местного освещения пульта) указанное светоделительное покрытие может быть выполнено спектроделительным, Посредством этого светоделительного покрытия обеспечено как в статике, так и в динамике, оптическое сопряжение выходного зрачка объектива 8 и местоположения глаз обучаемого, т.е. объектив 8

40 и глаза обучаемого зеркально сопряжены светоделительным покрытием по отношению к экрану 9.

E состав устройства дополнительно введено надеваемое на голову обучае- 4 мого наголовное приспособление 22 (каска или шлем) с укрепленными на нем реперными элементами 23 (фотоприемники, светодиоды, триппель-призмы и т.п.). С этими реперными элементами 23 взаимодействуют блоки измерите. ля 9 линейных перемещений 24, который определяет текущие координаты реперных элементов (а значит и головы обучаемого ) относительно некоторых базовых конструкций кабины 1. Измеритель 24 электрически подсоединен к устройству 5 тренажера, а именно к введенному в ее состав дополнительно59 б му блоку 25 сопряжения (устройству ввода). Последнее может быть выполнено например, в виде буферного ОЗУ опрашиваемого по командам из ЦВЕ 11, Здесь. реализована подпрограмма вычислений, управляющая через блок сопряжения 2 компенсирующими движениями сервоприводов 20 и соответственно перемещениями телепроектора 7 с объективом 8.

Имитатор функционирует следующим образом.

Обучаемый на тренажере оператор, сидя в кресле 2 кабины 1, наблюдает иэображение на экране 9 имитатора.

В соответствии с концептуальной моделью управления в зависимости от наблюдаемой обстановки обучаемый воздействует на органы управления 3, сигналы от которых поступают в устройство 5, а именно через устройст во ввода 16 в IJBH 11, где реализована динамика движения и кинематика относительного перемещения местных предметов имитируемого внешнего простран- . ства. В соответствии с уравнениями, реализующими эту кинематику, от устройства 5 подаются сигналы в генератор 6 изображения внешней визуальной обстановки, где синтезируются текущее изображение местных предметов в соответствующих ракурсах и взаиморасположениях. Таким образом, на проекционной трубке телепроектора 7 воспроизводится синтезированное изображение совокупности местных предметов внешней обстановки, которое проекционным объективом 8 проецируется в сторону лобового стекла 4. Светоделительное (или спектроделительное) покрытие, нанесенное на наружной поверхности лобового стекла 4, изламывает световой поток и направляет его на экран 9, поверхность которого как и в известном устройстве выбрана по форме, уменьшающей аберрационные искажения, и удалена от глаз обучаемого на конечное расстояние. Расположение объектива выбрано таким образом, что его зрачок выхода оптически сопряжен по отношению к экрану 9 с текущим местоположением глаз обучаемого.

Осуществляя управленческие действия (тренируясь и приобретая навыки управления), обучаемый невольно или в соответствии со штатным алгоритмом взаимодействия с техническими средствами ТС отклоняет и/или поворачивает

1504659 голову в некоторой зоне перемещенюЪ, допускаемых снаряжением и рабочим, местом, Вместе с головой перемещается также наголовное приспособление 22 с укрепленными на нем реперными элементами 23. Взаимодействуя с последним пфсредством каких-либо физических полай (например, электромагнитных, акустических, оптико-локационных и т.п.), 10 блоки измерителя линейных перемещений 24 определяют линейные изменения тЕкущего положения головы обучаемого о1 исходного. Эти изменения в виде, например, электрических сигналов подфются в устройство 5, а именно через блок сопряжения 25 к ЦВМ 11, где проиЗводится пересчет в систему координат изображения, а затем и телепрое тора 7. На сервоприводы 20 последн го подаются от устройства 5, а именно.через блок сопряжения 21 сиг.. налы для перемещения телепроектора 7 с объективом 8 по координатам эквивалентно измеренным перемещениям голо- 25 . sQ (глаз) обучаемого. При необходимости возможна кинематическая связь (не показана) между сервоприводом, ответственным за перемещение телепроектора 7 вдоль оптической оси и проекционным объективом 8 для изменения величины заднего отрезка последнего с: целью автоматического поддержания резкости изображения на экране 9.

Таким образом осуществляется достаточно жесткая компенсационная связь между перемещениеМ головы обучаемого (@лево — вправо, вверх — вниз, вперед - назад) и движениями телепроектора 7 с объективом 8 (влево — впра40 во, назад — вперед, вверх — вниз, со ответственно, как показано на фиг.1), В результате такого текущего компенсационного сдвига телепроектора.7 с объективом 8 выходной зрачок последнего непрерывно оптически сопряжен с местоположением глаз обучаемого. Тем самым почти полностью исключены параллактические ошибки наблюдения иэображения местных предметов на экране, возникающие из-за конечной удаленности последнего.

Формула изобретения

Имитатор внешней визуальной обстановки тренажера транспортного средства, содержащий кабину транспортного средства с лобовым стеклом, креслом обучаемого и органами управления, телевизионный проектор с проекционным объективом, электрически связанный с управляющим устройством через генератор изображения, и экран, установленный перед лобовым стеклом кабины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы и улучшения качества обучения навыкам вождения, он снабжен сервоприводами перемещения телевизионного проектора по трем линейным координатам, наголовным приспособлением для обучаемого с закрепленными на нем реперными элементами и установленными внутри кабины блоками измерителя линейных перемещений реперных элементов, электрически связанными с управляющим устройством, причем на лобовом стекле нанесено светоделительное покрытие, а ось телевизиЬнного проектора обращена в сторону лобового стекла, 1504659

Составитель В. Ионова

Редактор И. Сегляник Техред М.Ходанич Корректор H.Ìóñêà

Заказ 5255/49 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Имитатор внешней визуальной обстановки тренажера транспортного средства Имитатор внешней визуальной обстановки тренажера транспортного средства Имитатор внешней визуальной обстановки тренажера транспортного средства Имитатор внешней визуальной обстановки тренажера транспортного средства Имитатор внешней визуальной обстановки тренажера транспортного средства 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к техническим средствам и наглядным пособиям для обучения водителей транспортных средств

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить функциональные возможности устр-ва„ В оптической головке за призмой 6 размещены коллектив 7 в виде двояковыпуклой линзы и согласующий объектив 8о Введение новых элементов и образование связей между ними позволили обеспечить плавное изменение увеличения головки и повышение ее относительного отверстия

Изобретение относится к устройствам для обучения управлению технологическим процессом зерноуборочного комбайна и позволяет повысить эффективность обучения путем предотвращения формирования неправильных навыков

Изобретение относится к имитатору визуальной обстановки тренажера транспортного средства и обеспечивает приближение условий имитации к реальным

Изобретение относится к тренажеростроению, а конкретно к оптико-электрическим системам имитации внешней обстановки, и может быть использовано для визуализации картины окружающего пространства, предъявляемой механику-водителю в ходе обучения навыкам вождения и управления гусеничным транспортным средством

Изобретение относится к области исследования физических свойств материалов

Изобретение относится к тренажерам и может быть использовано для обучения и тренировки пилотов воздушных судов в различных условиях полета

Изобретение относится к устройствам контроля работоспособности телевизионных следящих авиационных прицельных систем, а также для использования в качестве тренажера летного состава

Изобретение относится к тренажеростроению, в частности к тренажерам с моделируемым обзором из транспортного средства, и может быть использовано как для тренировки персонала различных кораблей, так и для персонала других транспортных средств

Изобретение относится к области обучения и развлечений

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для исследования физико-механических характеристик дорожных покрытий в условиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации

Изобретение относится к игровому или тренажерному оборудованию, которое может быть использовано в качестве водительского кресла при обучении управлению транспортными средствами на виртуальном тренажере либо в качестве кресла для компьютерных игр, и направлено на возможность быстрого и удобного перевода кресла из рабочего положения в положение для хранения
Наверх