Интерактивный учебно-методический комплекс, имитирующий целевое функционирование космического аппарата дистанционного зондирования земли

Изобретение относится к интерактивному учебно-методическому комплексу. Комплекс имитирует целевое функционирование космического аппарата (КА) дистанционного зондирования Земли. Комплекс построен на базе программно-аппаратной платформы и содержит систему моделирования полета КА в космическом пространстве. Система моделирования полета КА в космическом пространстве имеет информационные связи между всеми компонентами комплекса посредством сети WI-FI. Комплекс содержит: портативное жидкокристаллическое устройство с программным обеспечением, жидкокристаллическое устройство визуализации с микроконтроллером и панелью ручного управления, макет космического аппарата с встроенной Wi-Fi камерой. Жидкокристаллическое устройство визуализации содержит обновляемую информацию с изображениями Земли из космического пространства различных спутников дистанционного зондирования Земли. Макет КА закреплен на орбитальных дугах с возможностью поворота корпуса в трех плоскостях с помощью электродвигателей. Портативное жидкокристаллическое устройство предусматривает вывод изображения интерфейса программного обеспечения. Изображение интерфейса содержит: панель выбора КА, панель выбора параметров орбиты, панель выбора области съемки Земной поверхности, панель выбора пункта приема информации, панель с изображением карты мира, панель визуализации текущих параметров моделирования полета КА, кнопку для запуска моделирования и кнопку для демонстрации результата моделирования. Панель карты мира выполнена с возможностью визуализации траектории движения подспутниковой точки заданного КА. Достигается повышение качества представления информации за счет осуществления моделирования полного цикла работы целевой аппаратуры КА дистанционного зондирования Земли. 2 ил.

 

Заявленное техническое решение относится к области космического машиностроения, в частности к средствам демонстрации и обучения, а именно к учебно-методическим комплексам для приобретения и отработки заинтересованными лицами практических навыков управления и контроля космическим аппаратом дистанционного зондирования Земли.

Известен мультимедийный учебно-методический комплекс с применением космических технологий (патент №103419, МПК G09B 5/00, G09B 9/00, опубл. 10.04.2011), которое содержит бумажный носитель информации, цифровой носитель информации, блок формирования и вывода мультимедийной космической информации, комплект оборудования для приема и обработки космических изображений Земли, комплект оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации, комплект оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS, пользователя учебно-методического комплекса (обучающийся). Блок формирования и вывода мультимедийной космической информации соединен с цифровым носителем информации, с комплектом оборудования для приема и обработки космических изображений Земли, с комплектом оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации и с комплектом оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS, бумажный носитель информации и блок формирования и вывода мультимедийной космической информации связаны с пользователем учебно-методического комплекса.

Недостатком данного технического решения является недостаточная практическая составляющая комплекса, не освещающая процесс получения снимков Земной поверхности различными космическими аппаратами, а также устаревшие данные мультимедийной космической информации.

Наиболее близким аналогом является комплекс наземной отработки ориентации и навигации космических аппаратов (КА), освещенная в способе наземной имитации полета космического аппарата в космосе (патент №2527632, МПК B64G 7/00, опубл. 10.09.2014 г.). Комплекс содержит интерфейс управления, систему визуализации, систему моделирования нештатных ситуаций, систему моделирования естественных (природных) помех, систему коммутации и связи, причем соединение типа Ethernet, MIL или RS, соединение типа Wi-Fi, внешние связи, внешние интерфейсы связи, систему моделирования полета КА в космическом пространстве, систему управления имитаторами, имитаторы звездного неба, имитаторы Солнца, имитаторы планет, в том числе Земли и Луны, динамический модуль, имитатор сигналов спутниковых навигационных систем. Через внешние связи комплекс наземной отработки систем ориентации и навигации КА связан с тестируемым КА, который состоит из системы управления ориентацией навигации, связанной с аппаратурой навигации и ориентации, а именно со звездными датчиками, гироскопами, солнечными датчиками, датчиками планет (в том числе Земли и Луны), приемниками Глонасс и/или GPS. Всем комплексом управляет оператор, или управление осуществляется автоматически.

Основным недостатком данного технического решения является то, что комплекс не позволяет имитировать работу целевой аппаратуры КА дистанционного зондирования Земли.

Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, является создание наглядного интерактивного комплекса, позволяющего в доступной высокоинформативной форме представить процесс работы целевой аппаратуры КА дистанционного зондирования Земли.

Техническим результатом, достигаемым при использовании данного решения, является повышение качества представления информации путем расширения функциональных возможностей интерактивного учебно-методического комплекса за счет осуществления моделирования полного цикла работы целевой аппаратуры КА дистанционного зондирования Земли.

Указанный технический результат достигается за счет того, что интерактивный учебно-методический комплекс, имитирующий работу целевой аппаратуры космического аппарата (КА) дистанционного зондирования Земли, построенный на базе программно-аппаратной платформы и содержащий систему моделирования полета КА в космическом пространстве, имеет информационные связи между всеми компонентами комплекса, представленными подключенным к сети Wi-Fi портативным жидкокристаллическим устройством с программным обеспечением, также подключенным к сети Wi-Fi жидкокристаллическим устройством визуализации с микроконтроллером и панелью ручного управления, в котором содержится обновляемая информация с изображениями Земли из космического пространства различных спутников дистанционного зондирования Земли, и макетом космического аппарата с встроенной Wi-Fi камерой, закрепленным на орбитальных дугах с возможностью поворота корпуса в трех плоскостях с помощью электродвигателей, связанных с микроконтроллером, при этом портативное жидкокристаллическое устройство предусматривает вывод изображения интерфейса программного обеспечения, который содержит панель выбора КА, панель выбора параметров орбиты, панель выбора области съемки Земной поверхности, панель выбора пункта приема информации, панель с изображением карты мира с возможностью визуализации траектории движения подспутниковой точки заданного КА, панель визуализации текущих параметров моделирования полета КА, кнопку для запуска моделирования и кнопку для демонстрации результата моделирования.

Совокупность программной и аппаратной частей комплекса позволяет расширить функциональные возможности интерактивного учебно-методического комплекса за счет осуществления моделирования полного цикла работы целевой аппаратуры КА дистанционного зондирования Земли, тем самым позволяя повысить качество представления информации.

Техническая сущность предложенного технического решения поясняется следующими чертежами:

на фиг. 1 представлена схема интерактивного учебно-методического комплекса, имитирующего целевое функционирование космического аппарата дистанционного зондирования Земли;

на фиг. 2 изображен интерфейс программного обеспечения для функционирования учебно-методического комплекса.

Интерактивный учебно-методический комплекс представляет собой программно-аппаратную платформу, состоящую из подключенного к сети Wi-Fi портативного жидкокристаллического устройства (1) с программным обеспечением, также подключенного к сети Wi-Fi жидкокристаллического устройства визуализации (2) с микроконтроллером и панелью ручного управления (3), макета космического аппарата (4) со встроенной Wi-Fi камерой (5), закрепленного на орбитальных дугах (6) с возможностью поворота корпуса в трех плоскостях с помощью установленных там электродвигателей. Электродвигатели установлены внутри корпуса макета (4) и через провода, установленные внутри дуг (6), связаны с микроконтроллером устройства (2). Устройство визуализации (2) содержит обновляемую информацию с изображениями Земли из космического пространства различных спутников дистанционного зондирования Земли. Панель ручного управления (3) положением макета КА (4) содержит кнопку поворота вокруг оси X (7), кнопку поворота вокруг оси Y (8), кнопку поворота вокруг оси Z (9) и USB - порт (10) для обновления базы изображений в памяти микроконтроллера устройства (2). Повороты вокруг осей на величину хода электродвигателей позволяют осуществлять гибкие мембраны (11), установленные в местах крепления корпуса макета (4) с орбитальными дугами (6).

Устройство работает следующим образом.

Жидкокристаллические устройства (1,2) и камера (5) подключаются к общей сети Wi-Fi. Запускается программное обеспечение на портативном устройстве (2). Через интерфейс программного обеспечения производится настройка моделирования работы целевой аппаратуры какого-либо КА дистанционного зондирования Земли, характеристики которого находятся в общей базе, установленной в памяти устройств (1, 2). В памяти устройства (2) также находится база снимков поверхности Земли с этих аппаратов. В первую очередь, через соответствующие панели, производится выбор КА, затем выбор параметров орбиты, выбор области съемки и выбор пунктов приема информации. После всех настроек происходит формирование циклограмм работы КА и производится запуск работы комплекса. Во время выбора КА и выбора области съемки из памяти устройства (2) автоматически выгружаются соответствующие снимки данной области, полученные с этого аппарата, причем в зависимости от выбранной орбиты снимки форматируются в тот вид, в котором бы получила целевая аппаратура КА находясь на той или иной орбите. На экране портативного устройства (1) на панели с изображением карты мира появляется траектория движения выбранного КА, выделяется область съемки и появляется наземный пункт приема информации (НППИ). Также на панели визуализации текущих параметров моделирования полета КА высвечивается соответствующая информация, в частности информация о выбранном КА, его массе, высоте орбиты, наклонении орбиты, широте, долготе, дистанции от пункта приема до КА, разрешении целевой аппаратуры (ЦА) и полосе захвата ЦА. В то же время, по мере движения подспутниковой точки КА по траектории на экране портативного устройства (1), макет КА (4) производит соответствующие движения корпусом (ориентация солнечных батарей на Солнце, переориентация КА для съемки в надир), подобные производимым движениям КА в настоящем полете на орбите Земли. Таким образом макет КА имитирует целевое функционирование КА. При этом на экране (2) воспроизводятся области изображений из общей базы снимков, которые находятся в зоне обзора КА в данный момент. Когда КА достигает зону радиовидимости НППИ начинается прием информации и в память портативного устройства (1) загружаются соответствующие изображения необходимой области съемки. В случае, когда необходимо ускорить процесс моделирования нажимается кнопка «Результаты моделирования». На экране устройства (1) сразу появится информация о прошедшем моделировании и соответствующие изображения области съемки. Во время моделирования возможно установить связь с камерой (5) для того, чтобы транслировать на устройство (1) изображение с экрана устройства (2). Также с помощью панели (3) ручного управления путем нажатия соответствующих переключателей (7,8,9) возможно ручное регулирование положения макета КА (5). На панели (3) предусмотрен USB-порт для обновления базы изображений в памяти микроконтроллера устройства (2).

Пример работы комплекса.

С помощью панели выбора КА на интерфейсе программного обеспечения портативного устройства (1), подключенного к общей сети Wi-Fi, выбираем малый КА АИСТ-2Д массой 531 кг. со следующими характеристиками, представленными в таблице 1.

Параметры орбиты оставляем, как и у настоящего спутника. Выбираем в качестве области съемки город Самару. В качестве НППИ также принимаем пункт приема в городе Самара. Запускаем процесс моделирования. На панели визуализации появляется подспутниковая точка КА с траекторией движения, область съемки и пункт приема. Макет аппарата (4) начинает перестраиваться в режим съемки с помощью камеры (5), при этом на экране устройства (2) появляются снимки из базы, произведенные малым КА АИСТ-2Д, соответствующие траектории движения аппарата. После завершения съемки необходимой области или при нажатии кнопки «Результаты моделирования», на экране устройства (1) появляется информация о прошедшем моделировании и соответствующие изображения города Самары.

Интерактивный учебно-методический комплекс, имитирующий целевое функционирование космического аппарата (КА) дистанционного зондирования Земли, построенный на базе программно-аппаратной платформы и содержащий систему моделирования полета КА в космическом пространстве, отличающийся тем, что система моделирования полета КА в космическом пространстве имеет информационные связи между всеми компонентами комплекса, представленными подключенным к сети Wi-Fi портативным жидкокристаллическим устройством с программным обеспечением, также подключенным к сети Wi-Fi жидкокристаллическим устройством визуализации с микроконтроллером и панелью ручного управления, в котором содержится обновляемая информация с изображениями Земли из космического пространства различных спутников дистанционного зондирования Земли, и макетом космического аппарата с встроенной Wi-Fi камерой, закрепленным на орбитальных дугах с возможностью поворота корпуса в трех плоскостях с помощью электродвигателей, связанных с микроконтроллером, при этом портативное жидкокристаллическое устройство предусматривает вывод изображения интерфейса программного обеспечения, который содержит панель выбора КА, панель выбора параметров орбиты, панель выбора области съемки Земной поверхности, панель выбора пункта приема информации, панель с изображением карты мира с возможностью визуализации траектории движения подспутниковой точки заданного КА, панель визуализации текущих параметров моделирования полета КА, кнопку для запуска моделирования и кнопку для демонстрации результата моделирования.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к учебно-тренировочному комплексу подготовки операторов береговых комплексов. Комплекс содержит пост руководства обучением, два класса подготовки операторов самоходных командных пунктов, от одного до четырех классов подготовки операторов самоходных пусковых установок, от одного до четырех классов подготовки операторов транспортно-перегрузочных машин, разрезной макет изделия Х-35Э/Х-35УЭ.

Изобретение относится к информационным системам моделирования и устройствам для привития профессиональных навыков и может быть использовано в качестве тренажера для совместной синхронной работы специалистов при установке и снятия техники и грузов и дополнительной подготовки их перед загрузкой в самолет при десантировании парашютным способом.

Настоящее техническое решение относится к области вычислительной техники. Предложен симуляционный комплекс для медицинского персонала в условиях пандемии, содержащий, по меньшей мере, одну XR-станцию, включающую в себя набор реалистичных сценариев в виртуальной реальности по отработке навыков техники личной безопасности медицинского персонала в условиях пандемии, а также диагностики и лечения пациентов с COVID-19; вычислительный центр для централизованного управления, мониторинга и учета проведенных сессий обучения медицинского персонала, по меньшей мере, одной XR-станции, причем XR-станция содержит, по меньшей мере, одну систему для полного погружения пользователя в виртуальную реальность, причем система для полного погружения пользователя в виртуальную реальность содержит, по меньшей мере, беспроводные очки виртуальной реальности и набор беспроводных нательных датчиков захвата движений; систему трекинга пользователей в пространстве, для определения позиции и ориентации реального пользователя в виртуальной среде, причем система трекинга содержит, по меньшей мере, 2 модуля для определения позиции и ориентации пользователя в виртуальной среде, которые установлены в углах помещения, в котором осуществляется безопасное обучение медицинского персонала в условиях пандемии; центр администрирования, содержащий, по меньшей мере, два вычислительных устройства, устройство отображения и приемопередатчик видеосигнала.

Изобретение относится к автоматизированным интерактивным системам обучения, а именно к программно-аппаратным тренажерным комплексам, которые позволяют моделировать работу сортировочной горки железнодорожной станции, устройств электрической централизации и движение подвижных единиц. Интерактивная автоматизированная система обучения по профессиям операторов сортировочной горки состоит из рабочих мест преподавателя и обучающихся и подсистемы визуализации.

Тренажер для обучения в условиях замкнутых и/или предположительно загрязненных сред состоит из контейнера (1), имеющего основание (2), крышу (3), противоположную основанию (2), и короткие периметральные стены (5, 6) и длинные периметральные стены (7, 8), по меньшей мере с одним вертикальным люком (10), горизонтальным люком (12) и двумя аварийными выходами (21, 22) наружу.

Изобретение относится к области радиосвязи и предназначено для ускоренного освоения средств радиосвязи в особых условиях. Формируют планарную схему функциональных устройств радиостанции, выделяют пути прохождения рабочих и вспомогательных сигналов по функциональным устройствам.

Центр управления испытаниями зенитного комплекса содержит средство поражения воздушного противника, командный пункт, средство разведки воздушного противника, пункт управления испытаниями зенитного комплекса, удаленное рабочее место при необходимости. Средство поражения воздушного противника, командный пункт и средство разведки содержат каждый в своем составе установленный для наблюдения в соответствующем аппаратном отсеке комплект из IP-видеокамер по числу индикаторов, IP-видеокамеру для наблюдения за действиями водителя и его рабочим местом, коммутатор РоЕ, 4G роутер.

Учебно-тренировочный комплекс (УТК) подвижного берегового ракетного комплекса (ПБРК) относится к практической и теоретической подготовке личного состава к применению ПБРК или подвижных береговых радиолокационных комплексов. Учебно-тренировочный комплекс ПБРК содержит модуль теоретической подготовки, модуль практической подготовки и пост руководства обучением, соединенных между собой по ЛВС.

Изобретение относится к способам обучения с использованием тренажеров, а именно к обучению специалистов воздушно-десантной подготовки по контрольной проверке средств десантирования, установленных на технике и/или грузах, готовящихся к десантированию из грузовых отсеков самолетов парашютным способом. Способ обучения специалистов по контролю и проверке средств десантирования, установленных на технике и/или грузах, готовых к десантированию, включает формирование управляемых программ стереоизображений файлов с применением системы дополненной реальности, включающей очки с двумя прозрачными микродисплеями, аудиосистемой.

Способ относится к области воздушно-десантной подготовки личного состава и может быть использован в тренажерах для подготовки парашютистов. Способ подготовки парашютистов заключается в том, что парашютист занимает свое место в подвесной системе парашюта, закрепленной на раме тренажера, и одевает очки виртуальной реальности, а инструктор через управляющий компьютер создает виртуальное пространство и выдает команды.

Изобретение относится к способам обучения с применением средств автоматизации. Технический результат заключается в повышении акустического и визуального качества восприятия обучаемых в процессе восприятия обучающего контента, за счет совмещения по месту и времени акустического и визуального канала восприятия обучаемых в процессе восприятия обучающего контента, реализуемого в лекционной форме, обеспечение требуемого уровня яркости и контрастности изображения на визуальный экран в результате управления системой общего освещения и обеспечения управления яркостью осветительного прибора преподавателя в необходимые моменты времени.
Наверх