RU2325706C1 - Visualisation system - Google Patents
Visualisation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2325706C1 RU2325706C1 RU2006136162/28A RU2006136162A RU2325706C1 RU 2325706 C1 RU2325706 C1 RU 2325706C1 RU 2006136162/28 A RU2006136162/28 A RU 2006136162/28A RU 2006136162 A RU2006136162 A RU 2006136162A RU 2325706 C1 RU2325706 C1 RU 2325706C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- screen
- input
- simulator
- optical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области космической тренажерной техники, в частности к устройствам имитации внешней визуальной обстановки в полях зрения оптического визира ВСК (визира специального космического), входящего в состав бортовых средств отечественных пилотируемых космических кораблей, и может найти применение в космических моделирующих стендах и тренажерах.The present invention relates to the field of space training equipment, in particular to devices for simulating the external visual situation in the fields of view of the optical sight of the VSK (special space sight), which is part of the on-board means of domestic manned spacecraft, and can be used in space modeling stands and simulators.
Известны системы визуализации, используемые в составе комплексных тренажеров для подготовки космонавтов в шестидесятые, семидесятые, восьмидесятые и даже девяностые годы в Российском государственном научно-исследовательском испытательном центре подготовки космонавтов (РГНИИЦПК) им. Ю.А.Гагарина, для имитации внешней визуальной обстановки в полях зрения визира ВСК. Это имитаторы 4К, 43K, 195К и др. Схема одной из систем визуализации и ее внешний вид приведены на страницах 40-41 журнала «Авиация и космонавтика», №3, 1976 г., и некоторые данные по ее использованию приведены на страницах 42 и 43 этого же журнала [1]. Система визуализация в полях зрения визира ВСК по этому источнику содержит имитатор телевизионного изображения объекта стыковки, имитатор видимого изображения Земли и Солнца и имитатор видимого изображения объекта стыковки. Имитация носителей изображения осуществляется с использованием принципа физического моделирования, при этом изображение Земли формируется кинопроекционными устройствами, а изображение объекта стыковки формируется с помощью макета объекта стыковки, выполненного в масштабе (примерно 1:30). Изображения Земли и объекта стыковки в этой системе визуализации проецируются с помощью оптических устройств на экран макета визира ВСК, установленного в макете корабля на штатном месте визира ВСК.Known visualization systems used as part of complex simulators for training astronauts in the sixties, seventies, eighties and even nineties at the Russian State Research Testing Center for Cosmonaut Training (RGNIIITsPK) them. Yu.A. Gagarina, to simulate the external visual situation in the fields of view of the VSK visor. These are simulators of 4K, 43K, 195K and others. A diagram of one of the visualization systems and its appearance are given on pages 40-41 of the journal "Aviation and Cosmonautics", No. 3, 1976, and some data on its use are given on pages 42 and 43 of the same journal [1]. The visualization system in the fields of view of the VSK visor for this source contains a simulator of a television image of a docking object, a simulator of a visible image of the Earth and the Sun, and a simulator of a visible image of a docking object. Image carriers are imitated using the principle of physical modeling, while the image of the Earth is formed by film projection devices, and the image of the docking object is formed using the layout of the docking object, made to scale (about 1:30). Images of the Earth and the docking object in this visualization system are projected using optical devices onto the screen of the VSC sighting device installed in the ship’s model at the regular place of the VSKing sight.
Эта система визуализации представляет собой сложное, дорогостоящее, громоздкое сооружение, в состав которого входят оптико-механические, кинопроекционные и оптико-телевизионные устройства с большим потреблением электроэнергии, большими затратами на техническое их обслуживание и на модернизацию при постоянном совершенствовании объекта стыковки. Но, несмотря на недостатки этой системы визуализации, она обеспечивала в составе комплексного тренажера корабля «Союз» подготовку советских и иностранных экипажей к полету на хорошем техническом уровне.This visualization system is a complex, expensive, cumbersome structure, which includes optical-mechanical, film projection and optical-television devices with high energy consumption, high maintenance costs and modernization with constant improvement of the docking object. But, despite the shortcomings of this visualization system, it provided the preparation of Soviet and foreign crews for flight at a good technical level as part of the Soyuz integrated simulator.
В настоящее время все космические комплексные тренажеры корабля СОЮЗ-ТМА (тренажеры ТДК-7СТ3 и ТДК-7СТ4), действующие в РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина по программе МКС (Международной космической станции), содержат в своем составе систему визуализации, имитирующую внешнюю визуальную обстановку в полях зрения визира ВСК. В материалах журнала «Авиация и космонавтика», №4, 1999 г., стр.27-28 приведены данные по имитатору визуальной обстановки в полях зрения визира ВСК (имитатору ИВО ВСК).Currently, all space complex simulators of the SOYUZ-TMA spacecraft (simulators TDK-7ST3 and TDK-7ST4), operating in the RGNIITSPK them. According to the ISS (International Space Station) program, Yu.A. Gagarin contains a visualization system that imitates the external visual environment in the fields of view of the VSK visor. The materials of the journal "Aviation and Cosmonautics", No. 4, 1999, pp. 27-28 show data on the simulator of the visual environment in the fields of view of the VSK visor (simulator IVO VSK).
Имитатор ИВО ВСК содержит в своем составе имитатор визира ВСК, который выполнен в виде двухканальной проекционной оптической системы, имеющей лицевой выходной экран наблюдения, состоящий из центральной зоны наблюдения, имитирующей центральную зону наблюдения штатного визира, и восьми периферийных зон наблюдения, равномерно распределенных вокруг центральной зоны и имитирующих периферийные зоны наблюдения штатного визира.The VSK simulator VSK contains a simulator of the VSK visor, which is made in the form of a two-channel projection optical system having a front output observation screen, consisting of a central observation zone simulating the central observation zone of a regular sight and eight peripheral observation zones uniformly distributed around the central zone and imitating peripheral zones of observation of a regular sight.
На центральную зону наблюдения выходного экрана проецируется с помощью оптической системы центрального канала визира, расположенной по оси визира, изображение с входного просветного экрана центрального канала, установленного в плоскости предметов оптической системы центрального канала визира.The image from the entrance lumen of the central channel mounted in the plane of the objects of the optical system of the central channel of the sight is projected onto the central observation zone of the output screen using the optical system of the central channel of the sight.
На периферийные зоны наблюдения выходного экрана проецируется с помощью восьми одинаковых и симметрично расположенных относительно оси визира оптических систем периферийного канала визира изображение с восьми входных просветных экранов периферийного канала, установленных в плоскости предметов соответствующей оптической системы периферийного канала визира.The image from the eight input transparency screens of the peripheral channel mounted in the plane of the objects of the corresponding optical system of the peripheral channel of the sight is projected onto the peripheral zones of observation of the output screen using eight identical optical systems of the peripheral channel of the visor that are symmetrically positioned relative to the axis of the visor.
Выходной экран, оптические системы и просветные экраны конструктивно расположены в светонепроницаемом цилиндрическом корпусе и имитируют внутрикабинную часть визира ВСК.The output screen, optical systems and lumen screens are structurally located in a lightproof cylindrical housing and simulate the inside of the VSC sight.
На просветные экраны периферийного канала имитатора визира проецируется с помощью оптического устройства сопряжения периферийного канала и видеопроектора периферийного канала, которые установлены последовательно по оптической оси имитатора визира ВСК, компьютерное изображение внешней визуальной обстановки, формируемое генератором изображения периферийного канала, выход которого электрически подключен к входу видеопроектора периферийного канала, а вход - к моделирующей вычислительной системе.On the luminary screens of the peripheral channel of the simulator, the visor is projected using an optical device for connecting the peripheral channel and the video projector of the peripheral channel, which are installed in series along the optical axis of the VSK visor simulator, a computer image of the external visual environment generated by the image generator of the peripheral channel, the output of which is electrically connected to the input of the video projector of the peripheral channel, and the input to the modeling computer system.
На просветный экран центрального канала имитатора визира проецируется с помощью зеркала полного отражения, поворачивающего ось проекции на 90 градусов, оптического устройства сопряжения центрального канала и видеопроектора центрального канала, которые установлены последовательно по оптической оси имитатора визира ВСК, компьютерное изображение внешней визуальной обстановки, формируемое генератором изображения центрального канала, выход которого электрически подключен к входу видеопроектора центрального канала, а вход - к моделирующей вычислительной системе.The visor simulator’s central channel screen is projected using a full reflection mirror that rotates the projection axis 90 degrees, the central channel optical interface device and the central channel video projector, which are installed in series along the optical axis of the VSK visor simulator, and a computer image of the external visual environment formed by the image generator the central channel, the output of which is electrically connected to the input of the video projector of the central channel, and the input - to simulate general computing system.
Видеопроекторы, оптические устройства сопряжения, зеркало поворота оптической оси проекции на 90 градусов и цилиндрический корпус с расположенными во внутреннем его пространстве выходным экраном, объективами и просветными экранами конструктивно установлены на единой платформе и образуют имитатор визуальной обстановки ПВО ВСК. За счет консольного крепления цилиндрического корпуса имитатора визира к платформе он имеет возможность устанавливаться внутри макета кабины космического корабля на штатном месте кабинной части штатного визира.Video projectors, optical interface devices, a 90-degree rotation axis of the optical axis of the projection, and a cylindrical body with an exit screen, lenses, and translucent screens located in its internal space are structurally mounted on a single platform and form a simulator of the visual environment of the VSK air defense system. Due to the cantilever mounting of the cylindrical body of the simulator of the sight to the platform, it has the ability to be installed inside the model of the spacecraft’s cabin in the regular place of the cabin part of the regular sight.
Имитатор ИВО ВСК при совместной работе с вычислительной системой стенда, моделирующей динамику движения космического корабля и орбитальной станции, обеспечивает:Simulator IVO VSK, when working together with a computer system of the stand, simulating the dynamics of the spacecraft and the orbital station, provides:
- одновременное формирование и отображение сюжетов внешней визуальной обстановки на экране имитатора визира ВСК в соответствии с угловыми размерами полей зрения центрального и периферийного каналов визира и направлениями их осей визирования;- the simultaneous formation and display of plots of the external visual situation on the screen of the VSK visor simulator in accordance with the angular sizes of the fields of view of the central and peripheral channels of the visor and the directions of their axes of sight;
- формирование и отображение в поле зрения центрального канала имитатора визира ВСК цветного изображения Земли и засветки Солнцем, а также цветного изображения орбитального комплекса при сближении с ним до момента стыковки и облете в дневных и ночных условиях на фоне Земли с возможностью имитации стыковки к любому стыковочному узлу орбитального комплекса;- the formation and display in the field of view of the central channel of the VSK visor simulator of a color image of the Earth and sun exposure, as well as a color image of the orbital complex when approaching it before docking and flying in the daytime and at night against the background of the Earth with the possibility of simulating a docking to any docking station orbital complex;
- формирование и отображение в полях зрения периферийного канала имитатора визира ВСК цветного изображения Земли и засветки Солнцем. Изображение формируется компьютерным способом средствами машинной графики. Степень детализации имитируемого изображения обеспечивает достаточную его реалистичность и узнаваемость, позволяющую однозначно определять необходимые узлы и элементы конструкции имитируемой орбитальной станции и элементы ландшафта имитируемого изображения Земли.- the formation and display in the fields of view of the peripheral channel of the VSC visor simulator of a color image of the Earth and sun exposure. The image is formed in a computer way by computer graphics. The degree of detail of the simulated image provides sufficient realism and recognition, which allows you to uniquely determine the necessary nodes and structural elements of the simulated orbital station and landscape elements of the simulated image of the Earth.
Эта система визуализации обеспечивает высокую яркость (около 50 кд/м2) и четкость (разрешение не менее 1024 на 768 элементов) выходного изображения, наблюдаемого оператором на экране имитатора визира ВСК, как и в реальных условиях.This imaging system provides high luminance (about 50 cd / m 2) and the definition (resolution of 1024 x 768 elements) of the output image, observed by the operator on the finder screen simulator VSC, as in the real world.
Обеспечивается имитация орбитального полета с «бегом местности» при имитации полета вокруг Земли на высотах от 200 до 500 км и имитируется работа световых маяков орбитальной станции.Simulated orbital flight with “terrain running” is provided when simulating flight around the Earth at altitudes from 200 to 500 km and the work of light beacons of the orbital station is simulated.
Операторы из состава обучающегося экипажа наблюдают со своих рабочих мест на матовом или на линзовом экране имитатора визира ВСК моделируемое изображение. Это изображение - управляемое и может плавно перемещаться в зависимости от моделируемой динамики движения космического корабля и орбитальной станции без видимых рывков и запаздываний на экране - вверх-вниз, вправо-влево, по часовой стрелке-против часовой стрелки на углы ±360°×n по курсу, крену и тангажу со скоростями от 0,01 до 3 град/с, а также плавно изменять линейные и угловые размеры при имитации сближения с орбитальным комплексом до момента касания со скоростями сближения от 0 до 250 м/с.Operators from the training crew observe a simulated image from their workplaces on the matte or on the lens screen of the VSK visor simulator. This image is controllable and can move smoothly depending on the simulated motion dynamics of the spacecraft and the orbital station without visible jerks and delays on the screen - up-down, right-left, clockwise-counterclockwise at angles of ± 360 ° × n in heading, roll and pitch with speeds from 0.01 to 3 deg / s, and also smoothly change the linear and angular dimensions when simulating approach to the orbital complex until it touches with approach speeds from 0 to 250 m / s.
Также, как и в реальных условиях, оператор имеет возможность вводить светофильтры в центральном и периферийном каналах имитатора визира ВСК, при этом при повороте рукоятки «ЦЕНТР. СВЕТОФ.» на лицевой панели имитатора визира против часовой стрелки (в направлении на «ЗАКР») изменяется яркость наблюдаемого изображения в центральном канале визира за счет введения нейтральных светофильтров в оптическую систему канала, а при повороте рукоятки «СВЕТОФИЛЬТР ПЕРИФ.» на лицевой панели имитатора визира изменяется яркость наблюдаемого изображения в любом из восьми окон периферийного канала имитатора визира за счет введения нейтрального светофильтра в оптическую систему любого из восьми каналов наблюдения периферийного канала имитатора визира.Also, as in real conditions, the operator has the ability to enter filters in the central and peripheral channels of the VSK visor simulator, while turning the CENTER. “LIGHT”. On the front panel of the simulator of the sight, counterclockwise (in the direction “CLOSED”), the brightness of the observed image in the central channel of the sight changes due to the introduction of neutral filters in the optical system of the channel, and when you turn the knob “LIGHT FILTER PERIF.” On the front panel of the simulator the visor changes the brightness of the observed image in any of the eight windows of the peripheral channel of the simulator of the visor by introducing a neutral filter into the optical system of any of the eight channels of observation of the peripheral anal simulator viewfinder.
При повороте рукоятки «ШТОРКА» на лицевой панели имитатора визира против часовой стрелки (в направлении на «ЗАКР») одновременно перекрывается световой поток во всех восьми окнах периферийного канала имитатора визира.When turning the “WIPE” handle on the front panel of the sight simulator counterclockwise (in the direction “CLOSED”), the light flux in all eight windows of the peripheral channel of the sight simulator is simultaneously blocked.
Имитатор визира ВСК может работать в режиме наблюдения имитируемого изображения на матовом (съемном) экране или линзовом (несъемном) экране. Матовый экран устанавливается, как и в реальных условиях, на лицевой части имитатора визира ВСК на двух направляющих с фиксацией в рабочем положении.The VSK visor simulator can operate in the observation mode of the simulated image on a matte (removable) screen or lens (non-removable) screen. The matte screen is installed, as in real conditions, on the front of the VSK visor simulator on two guides with fixation in the working position.
Эта система визуализации была в 1998 году введена в состав комплексного тренажера корабля СОЮЗ-ТМА (ТДК-7СТ3) в РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина, и за эти годы с ее помощью обеспечивалась успешная подготовка всех космонавтов по программе МКС по выполнению режимов ориентации космического корабля относительно Земли и станции МКС, сближения, причаливания, стыковки, расстыковки, подготовки к спуску.This visualization system was introduced in 1998 as part of the SOYUZ-TMA complex simulator (TDK-7ST3) at the RGNIIITsPK im. Yu.A. Gagarina, and over the years, with its help, the successful training of all cosmonauts was provided under the ISS program for the implementation of the spacecraft's orientation with respect to the Earth and the ISS station, rendezvous, landing, docking, undocking, preparation for launch.
Но у этой известной системы визуализации [2] имеется существенный недостаток - не имитируется режим работы обучаемого экипажа по выполнению операции фокусировки наблюдаемого изображения на экране макета визира ВСК на этапах сближения и стыковки с орбитальной станцией с расстояний до нее от 25 м и ближе.But this well-known visualization system [2] has a significant drawback - the mode of operation of the trained crew to perform the operation of focusing the observed image on the screen of the VSC sighting model at the stages of approaching and docking with the orbital station from distances from it from 25 m or closer is not simulated.
В реальных условиях в исходном состоянии оптическая система центрального канала штатного визира ВСК сфокусирована на бесконечность и имеет фиксированные параметры. При этом выходной экран штатного визира, размещенный в подвесе и имеющий возможность линейного перемещения вдоль оптической оси визира устанавливается космонавтом вручную с помощью многооборотной ручки управления, расположенной на лицевой панели, в крайнее положение - введенное в глубину визира, и соответствующее фокусировке визира ВСК на бесконечность. И при выполнении ориентации оси Х корабля «СОЮЗ ТМА», и соответственно визира ВСК, на орбитальную станцию на этапах поиска и сближения с ней изображение орбитальной станции наблюдается на лицевом экране визира четким («сфокусированным»).In real conditions, in the initial state, the optical system of the central channel of the regular VSK sight is focused on infinity and has fixed parameters. At the same time, the output screen of the standard sight placed in the suspension and capable of linear movement along the optical axis of the sight is set by the astronaut manually using the multi-turn control knob located on the front panel, into the extreme position - entered into the depth of the sight, and corresponding to the focus of the VSK sight to infinity. And when performing the orientation of the X axis of the Soyuz TMA ship, and accordingly of the VSK sight, to the orbital station, at the stages of search and rendezvous with it, the image of the orbital station is clearly visible on the face screen of the sight (“focused”).
При сближении с орбитальной станцией с расстояния 25 м и ближе на экране визира ВСК наблюдается расфокусировка изображения и космонавт начинает вращать многооборотную ручку управления механизмом продольного перемещения экрана визира и выводит экран из глубины визира в направлении на себя до момента получения на экране четкого (резкого) изображения.When approaching the orbital station from a distance of 25 m or closer, the image of the VSC visor screen is defocused and the astronaut begins to rotate the multi-turn control knob for the longitudinal movement of the visor screen and displays the screen from the depth of the visor towards itself until a clear (sharp) image is received on the screen .
Процесс постоянного подфокусирования изображения с помощью перемещения выходного экрана идет до момента стыковки.The process of constantly focusing the image by moving the output screen goes until the docking.
Он требует определенного профессионализма и навыков и очень важен в реальном полете, поэтому при подготовке космонавтов на тренажере необходимо их обучать этому процессу.It requires a certain professionalism and skills and is very important in real flight, therefore, when training astronauts on the simulator, they need to be trained in this process.
Решить имитацию режима подфокусировки на известной системе визуализации [2], используя встроенный объектив видеопроектора центрального канала, не представляется возможным. Этот объектив имеет возможность выполнять расфокусировку или фокусировку изображения на просветном экране, но величину этой расфокусировки нельзя оценить из-за отсутствия электрической жесткой обратной связи от объектива видеопроектора. Другие мультимедийные проекторы фирм SANYO, NEC и др. выполнены аналогично. Все они предназначены для получения сфокусированного изображения на выходном экране, при этом в обратной связи они предполагают наличие оператора, который и обеспечивает (при воздействии на средства управления видеопроектором) качество фокусировки по наблюдаемому изображению.It is not possible to solve the imitation of the focus mode on the well-known visualization system [2] using the integrated lens of the video projector of the central channel. This lens has the ability to defocus or focus the image on the transparent screen, but the magnitude of this defocus cannot be estimated due to the lack of electrical hard feedback from the lens of the video projector. Other multimedia projectors made by SANYO, NEC, etc. are made similarly. All of them are intended for obtaining a focused image on the output screen, while in the feedback they assume the presence of an operator who ensures (when acting on the controls of the video projector) the quality of focusing on the observed image.
Но известная система визуализации по своему функциональному назначению, по характеристикам выходного изображения и по общим признакам (выходной экран с подвесом и датчиком контроля его продольного положения, оптические системы центрального и периферийного каналов, просветные экраны центрального и периферийного каналов, зеркало поворота оси проекции на 90 градусов центрального канала, устройства оптического сопряжения центрального и периферийного каналов, видеопроекторы центрального и периферийного каналов, генераторы изображения центрального и периферийного каналов) наиболее близко подходит в качестве прототипа предлагаемого изобретения, поэтому авторы выбрали ее за прототип.But the well-known visualization system in terms of its functionality, the characteristics of the output image and general characteristics (output screen with a suspension and a sensor for controlling its longitudinal position, optical systems of the central and peripheral channels, transparency screens of the central and peripheral channels, mirror of rotation of the projection axis by 90 degrees the central channel, optical interface devices of the central and peripheral channels, video projectors of the central and peripheral channels, image generators Central and peripheral channels) most closely suited as a prototype of the invention, therefore, the authors have chosen it as a prototype.
Предлагаемое изобретение устраняет недостаток известной системы визуализации и обеспечивает имитацию режима работы обучаемого экипажа по выполнению операции фокусировки наблюдаемого изображения на экране имитатора визира ВСК на этапах сближения и стыковки с орбитальной станцией с расстояний до нее от 25 м и ближе.The present invention eliminates the disadvantage of the known visualization system and provides an imitation of the operating mode of the trained crew to perform the operation of focusing the observed image on the screen of the VSK visor simulator at the stages of approaching and docking with the orbital station from distances from it of 25 m or closer.
Указанная цель достигается тем, что просветный экран центрального канала имитатора, зеркало поворота оптической оси проекции на 90 градусов, оптическое устройство сопряжения центрального канала и видеопроектор центрального канала размещены на дополнительной установочной плате центрального канала, имеющей возможность линейного перемещения параллельно оптической оси имитатора визира ВСК с помощью дополнительно введенного следящего привода. И в систему визуализации дополнительно введены блок управления приводом, блок управления генераторами изображения центрального и периферийного каналов, блок моделирования параметров сближения и стыковки, блок моделирования режима расфокусировки, блок анализа положения экрана имитатора визира ВСК, цифроаналоговый преобразователь и аналого-цифровой преобразователь.This goal is achieved by the fact that the translucent screen of the central channel of the simulator, the mirror of rotation of the optical axis of the projection by 90 degrees, the optical interface device of the central channel and the video projector of the central channel are placed on an additional mounting plate of the central channel, which can linearly move parallel to the optical axis of the VSK sight simulator using optionally introduced servo drive. And in the visualization system, an additional drive control unit, a control unit for central and peripheral channel image generators, a unit for approximation and docking parameters modeling, a defocus mode modeling unit, a VSK screen simulator screen analysis unit, a digital-to-analog converter, and an analog-to-digital converter are additionally introduced.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 приведена блок-схема системы визуализации. На фиг.2 приведена оптическая схема системы визуализации.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a block diagram of a visualization system. Figure 2 shows the optical diagram of the visualization system.
На основании 1 консольно установлен светонепроницаемый цилиндрический корпус 2, который имитирует кабинную часть визира ВСК. В корпусе 2 с лицевой стороны (напротив оператора) установлен в подвесе 3, имеющем возможность продольного перемещения, выходной экран 4, центральная зона которого имитирует центральную зону штатного визира ВСК, а восемь периферийных зон, равномерно распределенных вокруг центральной зоны, имитируют периферийные зоны штатного визира ВСК, при этом внешний вид экрана 4 и характеристики его полностью соответствуют экрану штатного визира ВСК.On the basis of 1, a light-tight
За выходным экраном 4 по оптической оси имитатора визира ВСК установлен, как и в штатном визире, линзовый экран 5. За линзовым экраном 5 по оптической оси установлена оптическая система центрального канала 6, и вокруг нее равномерно размещены восемь одинаковых оптических систем периферийного канала 7.Behind the
За оптическими системами по оси имитатора визира ВСК установлены просветный экран центрального канала 8 (в предметной плоскости оптической системы 6 центрального канала) и вокруг него система из восьми просветных экранов периферийного канала 9, которые также установлены в предметных плоскостях соответствующих оптических систем периферийного канала 7.Behind the optical systems, along the axis of the VSK visor simulator, there is a transparent screen of the central channel 8 (in the subject plane of the
За просветным экраном центрального канала 8 установлено под углом 45 градусов к оптической оси имитатора визира ВСК зеркало полного отражения 10, поворачивающее ось проекции изображения на 90 градусов. За зеркалом 10 по оптической оси последовательно установлены устройство оптического сопряжения центрального канала 11 и видеопроектор центрального канала 12.Behind the transillumination screen of the
За просветными экранами периферийного канала 9 последовательно установлены по оптической оси имитатора визира ВСК устройство оптического сопряжения периферийного канала 13 и видеопроектор периферийного канала 14.Behind the luminescent screens of the
Входы видеопроектора центрального канала 12 и видеопроектора периферийного канала 14 электрически подключены к выходам генератора изображения центрального канала 15 и генератора изображения периферийного канала 16.The inputs of the video projector of the
Просветный экран центрального канала 8, зеркало 10 поворота оптической оси проекции на 90 градусов, оптическое устройство сопряжения центрального канала 11 и видеопроектор центрального канала 12 размещены на дополнительной установочной плате 17 центрального канала, имеющей возможность линейного перемещения параллельно оптической оси имитатора визира ВСК с помощью дополнительно введенного следящего привода 18. В систему визуализации также дополнительно введены блок управления приводом 19, цифроаналоговый преобразователь 20, блок моделирования режима расфокусировки 21, блок моделирования параметров сближения и стыковки 22, блок управления генераторами изображения центрального и периферийного каналов 23, блок 24 анализа положения выходного экрана имитатора визира ВСК, аналогово-цифровой преобразователь 25, к входу которого электрически подключен выход датчика положения выходного экрана 26, который аналогичен штатному датчику положения выходного экрана и установлен на его штатном месте. Также на штатном месте - на лицевой панели имитатора визира расположена ручка управления 27 продольным перемещением выходного экрана.The enlightenment screen of the
Для повышения эксплуатационных характеристик предлагаемого изобретения возможно конструктивное размещение блока управления приводом 19, цифроаналогового преобразователя 20 и аналого-цифрового преобразователя 25 в интерфейсной системе 27 моделирующего стенда или тренажера, а блока моделирования режима расфокусировки 21, блока моделирования параметров сближения и стыковки 22, блока управления генераторами изображения центрального и периферийного каналов 23 и блока 24 анализа положения выходного экрана имитатора визира ВСК - в вычислительной системе 28 моделирующего стенда или тренажера.To improve the operational characteristics of the present invention, it is possible to constructively control the drive control unit 19, digital-to-analog converter 20 and analog-to-digital converter 25 in the
Предлагаемое изобретение работает следующим образом. В генераторы изображения 15 и 16 системы визуализации с помощью блока управления 23 вводятся исходные данные по направлению осей визирования в пространстве центрального и периферийных каналов визира ВСК, а затем вводятся исходные данные по угловым размерам полей зрения этих каналов.The present invention works as follows. Using the control unit 23, input data in the direction of the viewing axes in the space of the central and peripheral channels of the VSK sight are introduced into the image generators 15 and 16 of the visualization system, and then the initial data on the angular sizes of the fields of view of these channels are entered.
Далее по сигналам блока управления 23 генераторы 15 и 16 начинают одновременно формировать компьютерным способом сюжеты внешней визуальной обстановки - каждый для своего канала наблюдения. Видеосигналы с каждого генератора изображения 15 и 16 передаются на соответствующие видеопроекторы 12 и 14.Further, according to the signals of the control unit 23, the generators 15 and 16 begin simultaneously to form plots of the external visual environment in a computer way - each for its own observation channel. The video signals from each image generator 15 and 16 are transmitted to the
Видеопроектор центрального канала 12 проецирует изображение с помощью устройства оптического сопряжения центрального канала 11, зеркала 10 полного отражения на просветный экран центрального канала 8, с которого оно далее перепроецируется с помощью оптической системы центрального канала 6 на выходной экран 4 имитатора визира ВСК на центральную его зону.The video projector of the
Видеопроектор периферийного канала 14 проецирует изображение с помощью устройства оптического сопряжения периферийного канала 13 на систему просветных экранов периферийного канала 9, с которых оно далее перепроецируется с помощью оптических систем периферийного канала 7 на выходной экран 4 имитатора визира ВСК на периферийные его зоны.The video projector of the
Блок 22 моделирования параметров сближения и стыковки в зависимости от режима имитируемого полета определяет дальность до объекта стыковки.Block 22 modeling the approximation and docking parameters, depending on the simulated flight mode, determines the distance to the docking object.
Сигналы управления с блока 22, пропорциональные дальности до объекта стыковки, параллельно вводятся в блок 23 управления генераторами изображения и в блок 21 моделирования режима расфокусировки.The control signals from block 22, which are proportional to the distance to the docking object, are simultaneously input into the block 23 for controlling the image generators and into the block 21 for modeling the defocus mode.
В соответствии с моделируемой дальностью генератор изображения центрального канала 15 формирует изображение орбитальной станции МКС, линейные и угловые размеры которой на экране имитатора визира ВСК соответствуют реальным значениям для данной дальности на экране штатного визира.In accordance with the simulated range, the image generator of the central channel 15 forms an image of the ISS orbital station, the linear and angular dimensions of which on the screen of the VSK sight simulator correspond to the actual values for this range on the regular sight screen.
А блок 21 моделирования режима расфокусировки для этой моделируемой дальности формирует с помощью дополнительной разработанной программы сигнал управления для привода 18. Этот сигнал с выхода блока 21 поступает в цифровой форме на вход цифро-аналогового преобразователя 20, где преобразуется в аналоговый вид и поступает далее на вход блока управления 19 приводом. Привод 18 под воздействием сигнала управления от блока 19 перемещает линейно плату 17 с установленными на ней просветным экраном центрального канала 8, зеркалом 10 поворота оптической оси проекции на 90 градусов, оптическим устройством сопряжения центрального канала 11 и видеопроектором центрального канала 12 параллельно оптической оси имитатора визира ВСК на необходимое расстояние. При этом если моделируется режим, когда расстояние до объекта стыковки превышает 25 метров, то сигнал с блока 21 моделирования режима расфокусировки соответствует максимальной величине и плата 17 устанавливается с помощью привода 18 в крайнее дальнее положение от оптической системы центрального канала 6 (на максимальное расстояние от оптической системы центрального канала 6).And block 21 modeling the defocus mode for this simulated range generates, using an additional developed program, a control signal for
Для того чтобы изображение на лицевом выходном экране имитатора визира ВСК было четким и сфокусированным, оператор, как и в реальных условиях, воздействует на многооборотную ручку управления 27 механизмом линейного перемещения экрана 4 и перемещает его в глубину визира («от себя») в крайнее положение.In order for the image on the front output screen of the VSK visor simulator to be clear and focused, the operator, as in real conditions, acts on the
При имитации режима сближения с орбитальной станцией с расстояния 25 м и ближе блок 21 моделирования режима расфокусировки для каждой моделируемой дальности формирует с помощью дополнительной разработанной программы сигнал управления для привода 18. И плата 17 с помощью привода 18 перемещается от крайнего дальнего положения в направлении к оптической системе центрального канала 6 (см. фиг.2) на необходимые расстояния. При этом на выходном экране 4 имитатора визира нарушается четкость наблюдаемого изображения из-за изменения положения просветного экрана центрального канала 8 по отношению к оптической системе центрального канала 6. Тогда оператор, как и в реальных условиях, воздействует на многооборотную ручку управления 27 и перемещает выходной экран 4 имитатора визира в направлении «на себя» до момента получения на экране четкого (резкого) изображения. И процесс этот постоянного подфокусирования изображения с помощью ручного воздействия на многооборотную ручку и перемещением выходного экрана идет до момента стыковки. Таким образом перемещением выходного экрана 4 имитатора визира по отношению к оптической системе центрального канала 6 компенсируются перемещения просветного экрана центрального канала 8 по отношению к той же оптической системе центрального канала 6, сохраняя характеристики изображения по четкости на выходном экране имитатора визира.When simulating the approach to the orbital station from a distance of 25 m and closer, the defocus mode modeling unit 21 for each modeled range generates a control signal for
Сигналы с датчика положения выходного экрана 26 поступают на аналого-цифровой преобразователь 25, где преобразуется в цифровую форму, и подаются далее на блок 24 анализа положения выходного экрана.The signals from the position sensor of the
С помощью анализа данных по характеру изменения дальности до объекта стыковки (с блока 22) и данных о положении выходного экрана 4 (с блока 24) инструктору предоставляется возможность контроля процесса обучения операторов по выполнению режима операции фокусировки наблюдаемого изображения на лицевом экране имитатора визира ВСК на этапах сближения и стыковки с орбитальной станцией во всем диапазоне расстояний до нее.By analyzing the data on the nature of the change in the distance to the docking object (from block 22) and the data on the position of the exit screen 4 (from block 24), the instructor is given the opportunity to control the training of operators in performing the operation mode of focusing the observed image on the front screen of the VSK visor simulator at the stages rendezvous and docking with the orbital station over the entire range of distances to it.
Поэтому использование предлагаемого изобретения позволит существенно повысить качество подготовки космонавтов.Therefore, the use of the invention will significantly improve the quality of training of astronauts.
В настоящее время на предприятии ФГУП «НИИАО» разработана эскизная конструкторская документация на предлагаемое изобретение и изготовлены действующие макетные образцы установочной платы, узла продольного перемещения установочной платы, следящего привода и блока управления приводом. Приобретены покупные цифроаналоговый и аналого-цифровой преобразователи. Также разработаны программно-математическое обеспечение на управление перемещением просветного экрана центрального канала с установочной платформой, видеопроектором центрального канала, устройством оптического сопряжения центрального канала и программно-математическое обеспечение взаимодействия цифроаналогового и аналого-цифрового преобразователей с вычислительным комплексом. Все дополнительно разработанные устройства установлены на имитаторе ИВО ВСК, входящем в состав комплекса «МКС-Взор-К».At present, the FSUE “NIIAO” has developed a draft design documentation for the proposed invention and made working prototypes of the mounting plate, the longitudinal movement unit of the mounting plate, servo drive and drive control unit. Purchased digital-to-analog and analog-to-digital converters. Software was also developed for controlling the movement of the luminal screen of the central channel with the installation platform, a video projector of the central channel, a device for optical coupling of the central channel, and mathematical software for the interaction of digital-to-analog and analog-to-digital converters with a computer complex. All additionally developed devices are installed on the IVO VSK simulator, which is part of the MKS-Vzor-K complex.
Проведены оптическая настройка центрального канала имитатора ИВО ВСК с дополнительно введенными устройствами и отладка взаимодействия привода с блоком управления, с цифроаналоговым преобразователем и блоками вычислительной системы.Optical tuning of the central channel of the IVO VSK simulator with additionally introduced devices and debugging of the drive’s interaction with the control unit, with a digital-to-analog converter and blocks of the computer system were carried out.
Испытания действующего макетного образца предлагаемого изобретения в составе комплекса «МКС-Взор-К» показали возможность обеспечения имитации режима работы обучаемого экипажа по выполнению операции фокусировки наблюдаемого изображения на лицевом экране имитатора визира ВСК на этапах сближения и стыковки с орбитальной станцией с расстояний до нее от 25 м и ближе. В 2007-2008 г. планируется внедрение предлагаемого изобретения на тренажерах ТДК-7СТ3 и ТДК-7СТ4, действующих в РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина по программе МКС (Международной космической станции).Tests of the current prototype of the proposed invention as part of the MKS-Vzor-K complex showed that it was possible to simulate the operation of the trained crew in performing the operation of focusing the observed image on the face screen of the VSC sighting simulator at the stages of approaching and docking with the orbital station from distances from 25 m and closer. In 2007-2008, it is planned to introduce the proposed invention on the simulators TDK-7ST3 and TDK-7ST4, operating in the RGNIIITsPK them. Yu.A. Gagarin under the ISS (International Space Station) program.
Источники информацииInformation sources
1. Эргономика на космическом корабле. Журнал «Авиация и космонавтика», №3, 1976, стр.40-43.1. Ergonomics on a spaceship. Journal "Aviation and Cosmonautics", No. 3, 1976, pp. 40-43.
2. Видеопроекторы на космических тренажерах. Журнал «Авиация и космонавтика», №4, 1999, стр.27-28 (прототип).2. Video projectors on space simulators. The journal "Aviation and astronautics", No. 4, 1999, pp. 27-28 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006136162/28A RU2325706C1 (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Visualisation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006136162/28A RU2325706C1 (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Visualisation system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2325706C1 true RU2325706C1 (en) | 2008-05-27 |
Family
ID=39586701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006136162/28A RU2325706C1 (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Visualisation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2325706C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451343C2 (en) * | 2010-08-02 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Авиационного Оборудования" (Оао "Нииао") | Visual display system |
| RU203320U1 (en) * | 2020-07-23 | 2021-03-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина" | Vizier of a special complex VSK-4TI in simulator design for simulating image focusing on the space simulator of a manned transport spacecraft |
-
2006
- 2006-10-13 RU RU2006136162/28A patent/RU2325706C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Видеопроекторы на космических тренажерах, журнал Авиация и космонавтика, № 4, 1999, с.27-28. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451343C2 (en) * | 2010-08-02 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Авиационного Оборудования" (Оао "Нииао") | Visual display system |
| RU203320U1 (en) * | 2020-07-23 | 2021-03-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина" | Vizier of a special complex VSK-4TI in simulator design for simulating image focusing on the space simulator of a manned transport spacecraft |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Allerton | Principles of flight simulation | |
| US4512745A (en) | Flight simulator with dual probe multi-sensor simulation | |
| US2938279A (en) | Means for producing visual display in grounded aircraft trainers | |
| US3052753A (en) | Image projection apparatus | |
| RU2325706C1 (en) | Visualisation system | |
| US2485435A (en) | Aircraft navigating and training apparatus | |
| RU2367026C1 (en) | Simulator for training pilots to fly stike helicopters and air ordinance delivery | |
| Beierle | High fidelity validation of vision-based sensors and algorithms for spaceborne navigation | |
| US3234665A (en) | Simulated periscope apparatus | |
| Valverde | Flight simulators: A review of the research and development | |
| Roganov et al. | To issue of semiotic component visible for pilot of space model beyond cabin of aircraft simulator | |
| RU2451343C2 (en) | Visual display system | |
| US3076271A (en) | Flight training and evaluating equipment | |
| Huff et al. | Psychological aspects of aeronautical flight simulation. | |
| RU136618U1 (en) | SYSTEM OF IMITATION OF THE EXTERNAL VISUAL SITUATION IN ON-BOARD MEANS FOR OBSERVING THE EARTH SURFACE OF THE SPACE SIMULATOR | |
| RU203320U1 (en) | Vizier of a special complex VSK-4TI in simulator design for simulating image focusing on the space simulator of a manned transport spacecraft | |
| TWI610278B (en) | An interactive teaching and training system for simulating night-vision goggles and method thereof | |
| US2671970A (en) | Flight trainer | |
| US3924342A (en) | Ground-based flight simulators | |
| US3363332A (en) | Visual flight simulating systems | |
| US2924893A (en) | Flight training apparatus | |
| RU20981U1 (en) | MODELING COMPLEX OF ERGONOMIC RESEARCHES | |
| RU21971U1 (en) | FLIGHT SIMULATOR | |
| Chambers | AWAVS: An engineering simulator for design of visual flight training simulators | |
| RU37861U1 (en) | VISUALIZATION SYSTEM |