RU211049U1

RU211049U1 - DEVICE FOR MONITORING STATE OF HELICOPTER PILOT USING NIGHT VISION GOGGLES UNDER NOISE EXPOSURE

Info

Publication number: RU211049U1
Application number: RU2021139741U
Authority: RU
Inventors: Алексей Витальевич Русскин; Сергей Олегович Коронков; Газинур Абдулхакович Хабибуллин; Сергей Константинович Солдатов
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2022-05-18

Abstract

Полезная модель относится к области инженерной психологии и эргономики. Устройство для мониторинга состояния летчика вертолета, применяющего очки ночного видения, в условиях воздействия шума состоит из корпуса, образованного двумя торами, соединенными полой и-образной перемычкой, концы которой соединены с торами с помощью шарниров, длина каждого тора на 10-30% меньше длины объектива очков ночного видения, внутренний диаметр каждого тора на 1-3% превышает диаметр объектива очков ночного видения, расстояние между торами на 1-10% превышает расстояние между объективами очков ночного видения, внутри перемычки закреплен микрокомпьютер и соединенные с ним по топологии «активная звезда» накопитель с энергонезависимой памятью, блок беспроводного интерфейса, биорадиолокатор и датчик шума, причем чувствительный элемент датчика шума, излучатель и приемник биорадиолокатора, приемник и передатчик блока беспроводного интерфейса выполнены заподлицо внешней поверхности перемычки; внутрь перемычки встроен аккумулятор, обеспечивающий электропитание микрокомпьютера, блока беспроводного интерфейса, биорадиолокатора и датчика шума, соединенный с разъемом для подзарядки аккумулятора, встроенным в перемычку заподлицо ее поверхности; микрокомпьютер выполнен с возможностью определения текущего астрономического времени и расчета оценки состояния летчика по величинам частоты пульса, частоты дыхания летчика и уровня шума, а также длительности рабочей смены; корпус выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении. Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, заключается в обеспечении возможности мониторинга состояния летчика вертолета, применяющего очки ночного видения, в условиях воздействия шума. The utility model belongs to the field of engineering psychology and ergonomics. A device for monitoring the state of a helicopter pilot using night vision goggles under noise conditions consists of a body formed by two tori connected by a hollow and-shaped jumper, the ends of which are connected to the tori by means of hinges, the length of each torus is 10-30% less than the length lens of night vision goggles, the inner diameter of each torus is 1-3% greater than the diameter of the lens of night vision goggles, the distance between the tori is 1-10% greater than the distance between the lenses of night vision goggles, a microcomputer is fixed inside the jumper and connected to it according to the topology "active star » a drive with non-volatile memory, a wireless interface unit, a bioradar and a noise sensor, wherein the sensitive element of the noise sensor, the emitter and receiver of the bioradar, the receiver and transmitter of the wireless interface unit are flush with the outer surface of the jumper; inside the jumper there is a built-in battery that provides power to the microcomputer, wireless interface unit, bioradar and noise sensor, connected to the connector for recharging the battery, built into the jumper flush with its surface; the microcomputer is configured to determine the current astronomical time and calculate the assessment of the pilot's condition by the values of the pulse rate, the pilot's breathing rate and noise level, as well as the duration of the work shift; The case is made in a dust and moisture protective, shockproof, fire and explosion-proof design. The technical result achieved by the claimed combination of features is to provide the possibility of monitoring the condition of a helicopter pilot using night vision goggles under noise exposure.

Description

Полезная модель относится к области инженерной психологии и эргономики и может применяться для психофизиологического обеспечения профессиональной деятельности летчика вертолета, применяющего очки ночного видения.The utility model relates to the field of engineering psychology and ergonomics and can be used for the psycho-physiological support of the professional activities of a helicopter pilot using night vision goggles.

Из уровня техники известно устройство для мониторинга состояния оператора эргатической системы в условиях воздействия акустических колебаний (патент на полезную модель RU № 202550), которое состоит из корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого закреплены микрокомпьютер, накопитель с энергонезависимой памятью, аккумулятор и блок приема информации; в одну из внешних боковых граней корпуса заподлицо с ее поверхностью вмонтирован USB-порт; в смежную с ней внешнюю боковую грань корпуса вмонтировано цифровое табло и трехрежимный световой индикатор; накопитель с энергонезависимой памятью, блок приема информации, USB-порт, цифровое табло и трехрежимный световой индикатор соединены проводами с микрокомпьютером; блок приема информации, USB-порт, цифровое табло, трехрежимный световой индикатор и микрокомпьютер соединены проводами с аккумулятором; внешняя боковая грань корпуса, противоположная грани с цифровым табло, выполнена из материала с магнитными свойствами и оборудована креплением, встроенным заподлицо с поверхностью грани; отличающееся тем, что устройство выполнено в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении; блок приема информации выполнен с возможностью приема по беспроводному интерфейсу информации о частоте пульса, частоте дыхания, температуре тела и влажности кожных покровов человека с датчиков, встроенных в экипировку оператора эргатической системы и подключенных ко встроенному в эту экипировку блоку передачи информации; в верхнюю грань корпуса заподлицо ее внешней поверхности встроены и соединены с микрокомпьютером датчик шума, датчик температуры воздуха и датчик влажности воздуха; а микрокомпьютер выполнен с возможностью расчета оценки состояния оператора эргатической системы по величинам уровня шума, температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов оператора.From the prior art, a device is known for monitoring the state of an ergatic system operator under the influence of acoustic vibrations (utility model patent RU No. 202550), which consists of a body made in the form of a rectangular parallelepiped with rounded corners, inside which a microcomputer, a drive with non-volatile memory, battery and information receiving unit; a USB port is mounted flush with its surface in one of the outer side faces of the case; a digital display and a three-mode light indicator are mounted in the outer side face of the case adjacent to it; storage device with non-volatile memory, information receiving unit, USB port, digital display and three-mode light indicator are connected by wires to the microcomputer; information receiving unit, USB port, digital display, three-mode light indicator and microcomputer are connected by wires to the battery; the outer side face of the case, opposite the face with the digital display, is made of a material with magnetic properties and is equipped with a fastener built flush with the surface of the face; characterized in that the device is made in a dust and moisture protective shockproof fire and explosion-proof design; the information receiving unit is configured to receive via a wireless interface information about the pulse rate, respiratory rate, body temperature and humidity of the human skin from sensors built into the equipment of the operator of the ergatic system and connected to the information transmission unit built into this equipment; a noise sensor, an air temperature sensor and an air humidity sensor are built into the upper face of the housing flush with its outer surface and connected to the microcomputer; and the microcomputer is configured to calculate the assessment of the state of the operator of the ergatic system according to the values of the noise level, air temperature, air humidity, pulse rate, respiratory rate, body temperature and moisture content of the operator's skin.

Недостатком этого технического решения является невозможность его использования для мониторинга состояния летчика вертолета, применяющего очки ночного видения, из-за того, что лицо летчика фактически закрыто очками ночного видения.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of using it to monitor the condition of a helicopter pilot using night vision goggles, due to the fact that the pilot's face is actually covered by night vision goggles.

Технической задачей полезной модели является развитие арсенала устройств для мониторинга состояния летчика вертолета, применяющего очки ночного видения.The technical objective of the utility model is to develop an arsenal of devices for monitoring the condition of a helicopter pilot using night vision goggles.

Решение технической задачи достигается тем, что устройство для мониторинга состояния летчика вертолета, применяющего очки ночного видения, в условиях воздействия шума состоит из корпуса, образованного двумя торами, соединенными полой и-образной перемычкой, концы которой соединены с торами с помощью шарниров, длина каждого тора на 10-30% меньше длины объектива очков ночного видения, внутренний диаметр каждого тора на 1-3% превышает диаметр объектива очков ночного видения, расстояние между торами на 1-10% превышает расстояние между объективами очков ночного видения, внутри перемычки закреплен микрокомпьютер и соединенные с ним по топологии «активная звезда» накопитель с энергонезависимой памятью, блок беспроводного интерфейса, биорадиолокатор и датчик шума, причем: чувствительный элемент датчика шума, излучатель и приемник биорадиолокатора, приемник и передатчик блока беспроводного интерфейса выполнены заподлицо внешней поверхности перемычки; внутрь перемычки встроен аккумулятор, обеспечивающий электропитание микрокомпьютера, блока беспроводного интерфейса, биорадиолокатора и датчика шума, соединенный с разъемом для подзарядки аккумулятора, встроенным в перемычку заподлицо ее поверхности; микрокомпьютер выполнен с возможностью определения текущего астрономического времени и расчета оценки состояния летчика по величинам частоты пульса, частоты дыхания летчика и уровня шума, а также длительности рабочей смены; корпус выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении.The solution of the technical problem is achieved by the fact that the device for monitoring the condition of a helicopter pilot using night vision goggles, under noise conditions, consists of a body formed by two tori connected by a hollow and-shaped jumper, the ends of which are connected to the tori by means of hinges, the length of each torus 10-30% less than the length of the lens of night vision goggles, the inner diameter of each torus is 1-3% greater than the diameter of the lens of night vision goggles, the distance between the tori is 1-10% greater than the distance between the lenses of night vision goggles, a microcomputer is fixed inside the jumper and connected with it, according to the "active star" topology, a storage device with non-volatile memory, a wireless interface unit, a bioradar and a noise sensor, moreover: the sensitive element of the noise sensor, the emitter and receiver of the bioradar, the receiver and transmitter of the wireless interface unit are made flush with the outer surface of the jumper; inside the jumper there is a built-in battery that provides power to the microcomputer, wireless interface unit, bioradar and noise sensor, connected to the connector for recharging the battery, built into the jumper flush with its surface; the microcomputer is configured to determine the current astronomical time and calculate the assessment of the pilot's condition by the values of the pulse rate, the pilot's breathing rate and noise level, as well as the duration of the work shift; The case is made in a dust and moisture protective, shockproof, fire and explosion-proof design.

Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, заключается в обеспечении возможности мониторинга состояния летчика вертолета, применяющего очки ночного видения.The technical result achieved by the claimed combination of features is to provide the possibility of monitoring the condition of a helicopter pilot using night vision goggles.

Составные части заявляемой полезной модели известны из уровня техники:The components of the claimed utility model are known from the prior art:

микрокомпьютером является встраиваемая система - специализированная микропроцессорная система управления, концепция разработки которой заключается в том, что такая система работает, будучи встроенной непосредственно в устройство, но в то же время не воспринимается как компьютер (так как не имеет обычного монитора и клавиатуры, не отображает привычной операционной системы и другого программного обеспечения);microcomputer is an embedded system - a specialized microprocessor control system, the development concept of which is that such a system works, being built directly into the device, but at the same time is not perceived as a computer (since it does not have a conventional monitor and keyboard, it does not display the usual operating system and other software);

накопитель с энергонезависимой памятью может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение № 2243588;drive with non-volatile memory can be implemented according to the technical solution set forth in the patent for invention No. 2243588;

биорадиолокатор может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на полезную модель № 167288;bioradar can be implemented according to the technical solution set forth in the utility model patent No. 167288;

блок беспроводного интерфейса может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение № 2713603;the wireless interface unit can be implemented according to the technical solution set forth in the patent for invention No. 2713603;

датчик шума (интенсивности акустических колебаний в различных частотных диапазонах) может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение № 1769381;noise sensor (intensity of acoustic vibrations in different frequency ranges) can be implemented according to the technical solution set forth in the patent for invention No. 1769381;

кабель, которым соединены компоненты заявляемого устройства, обеспечивают двунаправленную передачу сигналов - например, типовой кабель витой пары 5 или 6 категории; the cable that connects the components of the proposed device, provide bidirectional signal transmission - for example, a typical twisted pair cable of category 5 or 6;

шарнир - типовая вращательная кинематическая пара, то есть подвижное соединение двух частей, которое обеспечивает им вращательное движение.hinge - a typical rotational kinematic pair, that is, a movable connection of two parts, which provides them with rotational movement.

Перед началом применения заявляемого устройства его закрепляют на очках ночного видения, то есть надевают торы на объективы очков ночного видения - за счет того, что длина каждого тора на 10-30% меньше длины объектива очков ночного видения, внутренний диаметр каждого тора на 1-3% превышает диаметр объектива очков ночного видения, а расстояние между торами на 1-10% превышает расстояние между объективами очков ночного видения, а корпус устройства жесткий - обеспечивается устойчивая фиксация устройства на очках ночного видения.Before using the proposed device, it is fixed on night vision goggles, that is, tori are put on the lenses of night vision goggles - due to the fact that the length of each torus is 10-30% less than the length of the lens of night vision goggles, the inner diameter of each torus is 1-3 % exceeds the diameter of the lens of night vision goggles, and the distance between the tori is 1-10% greater than the distance between the lenses of night vision goggles, and the body of the device is rigid - stable fixation of the device on night vision goggles is ensured.

Далее с помощью вращений торов на объективах и с помощью шарниров, которыми торы соединены с перемычкой, регулируют положение устройства так, чтобы излучатель и приемник биорадиолокатора были направлены в область лица летчика.Further, with the help of rotations of the tori on the lenses and with the help of the hinges by which the tori are connected to the jumper, the position of the device is adjusted so that the emitter and receiver of the bioradar are directed to the area of the pilot's face.

В процессе деятельности летчика биорадиолокатор с дискретностью, задаваемой микрокомпьютером, направляет в сторону лица радиосигнал, регистрирует этот сигнал, отраженный телом. По результатам обработки сигналом микрокомпьютер определяет частоту пульса и частоту дыхания летчика.In the course of the pilot's activity, the bioradar with a discreteness set by the microcomputer directs a radio signal towards the face, registers this signal reflected by the body. Based on the results of signal processing, the microcomputer determines the pilot's pulse rate and breathing rate.

Параллельно с этим датчик шума регистрирует уровни звукового давления (уровни шума) в окружающем пространстве в диапазоне частот от 2 Гц до 31,5 кГц.At the same time, the noise sensor records sound pressure levels (noise levels) in the surrounding space in the frequency range from 2 Hz to 31.5 kHz.

По величинам частоты пульса, частоты дыхания, уровней шума и длительности рабочей смены (определяемой интервалом времени от момента идентификации летчика до текущего момента времени) микрокомпьютер рассчитывает оценку текущего состояния летчика. Методики расчета оценки текущего состояния летчика широко известны и изложены в литературе, например:Based on the values of the pulse rate, breathing rate, noise levels and the duration of the work shift (determined by the time interval from the moment of identification of the pilot to the current moment in time), the microcomputer calculates an estimate of the current state of the pilot. Methods for calculating the assessment of the current state of the pilot are widely known and described in the literature, for example:

Богомолов А.В., Гридин Л.А., Кукушкин Ю.А., Ушаков И.Б. Диагностика состояния человека: математические подходы. М.: Медицина, 2003. 464 с.Bogomolov A.V., Gridin L.A., Kukushkin Yu.A., Ushakov I.B. Diagnostics of the human condition: mathematical approaches. Moscow: Medicine, 2003. 464 p.

Психофизиологические исследования: теория и практика. Под ред. Г.М.Зараковского. М.: Полет, 2005. 304 с.Psychophysiological research: theory and practice. Ed. G.M.Zarakovsky. M.: Flight, 2005. 304 p.

Ушаков И.Б., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Физиология труда и надежность деятельности человека. Под ред. А.И.Григорьева. М.: Наука, 2008. 318 с.Ushakov I.B., Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V. Physiology of labor and reliability of human activity. Ed. A.I. Grigorieva. M.: Nauka, 2008. 318 p.

Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Паттерны функциональных состояний летчика. М.: Наука, 2010. 390 с.Ushakov I.B., Bogomolov A.V., Kukushkin Yu.A. Patterns of functional states of the pilot. M.: Nauka, 2010. 390 p.

Информация о состоянии летчика передается во внешний контур посредством блока беспроводного интерфейса.Information about the state of the pilot is transmitted to the external loop through the wireless interface unit.

Микрокомпьютер с заданной дискретностью опрашивает соединенные с ним компоненты устройства, контролируя исправность всего устройства, при необходимости информируя о результатах посредством блока беспроводного интерфейса.The microcomputer with a given resolution interrogates the device components connected to it, monitoring the health of the entire device, if necessary, informing about the results through the wireless interface unit.

Корпус выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении.The case is made in a dust and moisture protective, shockproof, fire and explosion-proof design.

Внутрь корпуса встроен аккумулятор, обеспечивающий электропитание микрокомпьютера, блока считывания меток радиочастотной идентификации, блока беспроводного интерфейса, биорадиолокатора и датчика шума,A battery is built inside the case, which provides power to the microcomputer, RFID tag reader, wireless interface unit, bioradar and noise sensor,

соединенный с разъемом для подзарядки аккумулятора, встроенным в корпус устройства заподлицо его поверхности.connected to the connector for recharging the battery, built into the body of the device flush with its surface.

Состояние летчика в контексте заявляемой полезной модели определяет функциональную надежность его профессиональной деятельности при применении очков ночного видения. Применяя заявляемое устройство, летчик обеспечивается информацией о текущем состоянии. Динамика изменения интегрального показателя состояния сохраняется в накопителе с энергонезависимой памятью и может быть использована при решении практических задач анализа динамики состояния в зависимости от режимов и условий эксплуатации вертолета в темное время суток с применением очков ночного видения. С помощью устройства можно определять динамику изменения состояния летчика в течение рабочей смены, накапливая, при необходимости, эту информацию в накопителе с энергонезависимой памятью.The condition of the pilot in the context of the claimed utility model determines the functional reliability of his professional activities when using night vision goggles. Using the claimed device, the pilot is provided with information about the current state. The dynamics of changes in the integral indicator of the state is stored in a drive with non-volatile memory and can be used in solving practical problems of analyzing the dynamics of the state depending on the modes and operating conditions of the helicopter in the dark with the use of night vision goggles. With the help of the device, it is possible to determine the dynamics of the change in the state of the pilot during the work shift, accumulating, if necessary, this information in a drive with non-volatile memory.

Таким образом, цель применения заявляемой полезной модели достигнута. Описанные элементы заявляемого устройства функционально взаимосвязаны, размещены в одном корпусе и находятся в конструктивном единстве, а совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники - то есть заявляемое устройство представляет собой новое техническое решение.Thus, the purpose of applying the claimed utility model has been achieved. The described elements of the claimed device are functionally interconnected, placed in one housing and are in structural unity, and the totality of its essential features is unknown from the prior art - that is, the claimed device is a new technical solution.

Конструктивное единство заявленного технического решения обеспечивается тем, что торы и перемычка соединены сборочной операцией с помощью шарниров; элементы, входящие в состав устройства, выполнены в одном корпусе, соединены проводами по топологии «активная звезда», центральным элементом которой является микрокомпьютер, и запитаны от одного источника питания.The structural unity of the claimed technical solution is ensured by the fact that the tori and the jumper are connected by an assembly operation using hinges; the elements that make up the device are made in one housing, connected by wires according to the "active star" topology, the central element of which is a microcomputer, and powered from a single power source.

Функциональная взаимосвязь элементов заявленной системы обеспечивается топологией их проводного соединения. Микрокомпьютер анализирует информацию, поступающую от всех других элементов, управляет функционированием устройства в целом.The functional interconnection of the elements of the claimed system is provided by the topology of their wired connection. The microcomputer analyzes the information coming from all other elements and controls the operation of the device as a whole.

Claims

A device for monitoring the state of a helicopter pilot using night vision goggles under noise conditions, consisting of a body formed by two tori connected by a hollow and-shaped jumper, the ends of which are connected to the tori by means of hinges, the length of each torus is 10-30% less the length of the lens of night vision goggles, the inner diameter of each torus is 1-3% greater than the diameter of the lens of night vision goggles, the distance between the tori is 1-10% greater than the distance between the lenses of night vision goggles, a microcomputer is fixed inside the jumper and connected to it according to the topology "active star" a drive with non-volatile memory, a wireless interface unit, a bioradar and a noise sensor, wherein the sensitive element of the noise sensor, the emitter and receiver of the bioradar, the receiver and transmitter of the wireless interface unit are flush with the outer surface of the jumper; inside the jumper there is a built-in battery that provides power to the microcomputer, wireless interface unit, bioradar and noise sensor, connected to the connector for recharging the battery, built into the jumper flush with its surface; the microcomputer is configured to determine the current astronomical time and calculate the assessment of the pilot's condition by the values of the pulse rate, the pilot's breathing rate and noise level, as well as the duration of the work shift; The case is made in a dust and moisture protective, shockproof, fire and explosion-proof design.