RU211058U1 - Устройство для мониторинга состояния лётчика вертолёта, применяющего очки ночного видения, в условиях психоэмоционального стресса - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области инженерной психологии и эргономики.

Устройство для мониторинга состояния летчика вертолета, применяющего очки ночного видения, в условиях психоэмоционального стресса состоит из корпуса, образованного двумя торами, соединенными полой U-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 видеокамера, причем: объектив видеокамеры, 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 видеокамеры, 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, а также длительности рабочей смены и результатам обработки изображения лица летчика, получаемого с видеокамеры; 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 психоэмоционального стресса.

Description

Полезная модель относится к области инженерной психологии и эргономики и может применяться для психофизиологического обеспечения профессиональной деятельности лётчика вертолёта, применяющего очки ночного видения.

Из уровня техники известно устройство для мониторинга состояния оператора эргатической системы в условиях психоэмоционального стресса (патент на полезную модель RU №202632), 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 к встроенному в эту экипировку блоку передачи информации; в верхнюю грань корпуса заподлицо ее внешней поверхности встроены и соединены с микрокомпьютером видеокамера, датчик температуры воздуха и датчик влажности воздуха; а микрокомпьютер выполнен с возможностями обработки изображения лица оператора, получаемого с видеокамеры, позволяющей получить количественные характеристики эмоций, и расчета оценки состояния оператора эргатической системы по величинам температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела, влажности кожных покровов оператора и результатам обработки изображения лица оператора, получаемого с видеокамеры.

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.

Технической задачей полезной модели является развитие арсенала устройств для мониторинга состояния летчика вертолета, применяющего очки ночного видения.

Решение технической задачи достигается тем, что устройство для мониторинга состояния летчика вертолета, применяющего очки ночного видения, в условиях психоэмоционального стресса состоит из корпуса, образованного двумя торами, соединенными полой U-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 видеокамера, причем: объектив видеокамеры, 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 видеокамеры, 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, а также длительности рабочей смены и результатам обработки изображения лица летчика, получаемого с видеокамеры; 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 психоэмоционального стресса.

Составные части заявляемой полезной модели известны из уровня техники:

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);

накопитель с энергонезависимой памятью может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2243588;

биорадиолокатор может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на полезную модель №167288;

блок беспроводного интерфейса может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2713603;

видеокамера может быть реализована согласно техническому решению, изложенному в патенте на полезную модель №174928;

кабель, которым соединены компоненты заявляемого устройства, обеспечивает двунаправленную передачу сигналов - например, типовой кабель витой пары 5 или 6 категории;

шарнир - типовая вращательная кинематическая пара, то есть подвижное соединение двух частей, которое обеспечивает им вращательное движение.

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.

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.

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.

Микрокомпьютер, находящийся в корпусе по заранее заданным алгоритмам (формулам) выполняет обработку изображения лица летчика, получаемого с видеокамеры, обеспечивая получение количественных характеристик выраженности эмоций, характеризующих психоэмоциональное состояние летчика. Методики получения количественных характеристик выраженности эмоций, характеризующих психоэмоциональное состояние летчика широко известны и изложены в литературе, например:

Гранская Ю.В. Распознавание эмоций по выражению лица: диссертация … кандидата психологических наук. СПб, 1998. 175 с.

Горбунова Е.С. Методы проектирования искусственных интеллектуальных систем распознавания эмоций на основе нейросетей // Теория и практика современной науки. 2016. № 11 (17). С. 221-226.

Степанова О.А., Ивановский Л.И., Хрящев В.В., Приоров А.Л. Разработка и анализ нейросетевого алгоритма распознавания эмоций по изображению лица // Успехи современной радиоэлектроники. 2018. № 11. С. 38-44.

Федотов Д.В. Контекстно-зависимое распознавание эмоций на основе многомодальных данных: диссертация кандидата технических наук. Ульм, 2020. 262 с.

По величинам частоты пульса, частоты дыхания, количественных оценок выраженности эмоций 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:

Богомолов А.В., Гридин Л.А., Кукушкин Ю.А., Ушаков И.Б. Диагностика состояния человека: математические подходы. М.: Медицина, 2003. 464 с.

Психофизиологические исследования: теория и практика. Под ред. Г.М. Зараковского. М.: Полет, 2005. 304 с.

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.

Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Паттерны функциональных состояний летчика. М.: Наука, 2010. 390 с.

Информация о состоянии летчика передается во внешний контур посредством блока беспроводного интерфейса.

Микрокомпьютер с заданной дискретностью опрашивает соединенные с ним компоненты устройства, контролируя исправность всего устройства, при необходимости информируя о результатах посредством блока беспроводного интерфейса.

Корпус выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении.

Внутрь корпуса встроен аккумулятор, обеспечивающий электропитание микрокомпьютера, блока считывания меток радиочастотной идентификации, блока беспроводного интерфейса, биорадиолокатора и видеокамеры,

соединенный с разъемом для подзарядки аккумулятора, встроенным в корпус устройства заподлицо его поверхности.

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.

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.

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.

Функциональная взаимосвязь элементов заявленной системы обеспечивается топологией их проводного соединения. Микрокомпьютер анализирует информацию, поступающую от всех других элементов, управляет функционированием устройства в целом.

Claims (5)

1. Устройство для мониторинга состояния лётчика вертолёта, применяющего очки ночного видения, в условиях психоэмоционального стресса, состоящее из корпуса, образованного двумя торами, соединёнными полой U-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 закреплён микрокомпьютер и соединённые с ним по топологии «активная звезда» накопитель с энергонезависимой памятью, блок беспроводного интерфейса, биорадиолокатор и видеокамера, причём:
2. объектив видеокамеры, излучатель и приёмник биорадиолокатора, приёмник и передатчик блока беспроводного интерфейса выполнены заподлицо внешней поверхности перемычки;
3. внутрь перемычки встроен аккумулятор, обеспечивающий электропитание микрокомпьютера, блока беспроводного интерфейса, биорадиолокатора и видеокамеры, соединённый с разъёмом для подзарядки аккумулятора, встроенным в перемычку заподлицо её поверхности;
4. микрокомпьютер выполнен с возможностью определения текущего астрономического времени и расчёта оценки состояния лётчика по величинам частоты пульса, частоты дыхания лётчика, а также длительности рабочей смены и результатам обработки изображения лица лётчика, получаемого с видеокамеры;
5. корпус выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении.