RU2451343C2 - Visual display system - Google Patents
Visual display system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451343C2 RU2451343C2 RU2010132293/11A RU2010132293A RU2451343C2 RU 2451343 C2 RU2451343 C2 RU 2451343C2 RU 2010132293/11 A RU2010132293/11 A RU 2010132293/11A RU 2010132293 A RU2010132293 A RU 2010132293A RU 2451343 C2 RU2451343 C2 RU 2451343C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- simulator
- optical
- image
- screen
- output
- 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.
Известна по материалам журнала «Авиация и космонавтика», 1999 г., №4, стр.27-28 система визуализации [1], имитирующая внешнюю визуальную обстановку в полях зрения визира ВСК (имитатор ИВО ВСК).Known from the materials of the journal "Aviation and Cosmonautics", 1999, No. 4, pp. 27-28, a visualization system [1] that simulates the external visual environment in the fields of view of the VSK visor (simulator IVO VSK).
Она 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.It 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 that simulates 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 sight of the sighting channel.
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.A projection of the peripheral channel and a video projector of the peripheral channel, which are installed sequentially along the optical axis of the VSK visor simulator, is projected onto the perimeter screens of the peripheral channel of the peripheral channel, 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 peripheral video projector 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 ИВО ВСК.Video projectors, optical interface devices, a 90-degree rotation axis of the optical axis of the projection, and a cylindrical body, with an output 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 IVO VSK.
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.Due to the console 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 cockpit of the spacecraft 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 на тренажере в достаточном объеме имитацию внешней визуальной обстановки при моделировании ориентации космического корабля относительно Земли и орбитальной станции, а также сближение и стыковку с орбитальной станцией, при этом полностью имитируется штатная работа визира ВСК (работа его органов ручного управления на лицевой кабинной части) за исключением этапа сближения и стыковки с орбитальной станцией с расстояний до нее от 25 метров и ближе.Simulator IVO VSK, when working together with a computer system of a stand that simulates the dynamics of the spacecraft and the orbital station, provides a simulator in sufficient volume to simulate the external visual situation when modeling the orientation of the spacecraft relative to the Earth and the orbital station, as well as convergence and docking with the orbital station, at the same time, the regular work of the VSK visor (the work of its manual controls on the front cabin part) is completely imitated, except for the approach and Hubs with an orbital station from a distance of 25 meters or closer.
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 визира, в крайнее положение - введенное в глубину визира, и соответствующее фокусировке визира ВСК на бесконечность. И при выполнении ориентации оси X 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. In this case, the output screen of the standard sight, located in the suspension and having the ability to linearly move along the optical axis of the sight, is set by the astronaut manually using the multi-turn control knob located on the front panel of the sight, in the extreme position - entered into the depth of the sight, and corresponding to the focus of the sight VSK on infinity. And when performing the orientation of the X axis of the Soyuz TMA ship and, accordingly, the VSK sight, to the orbital station at the stages of search and rendezvous with it, the image of the orbital station is observed on the visor's front screen clearly (“focused”).
При сближении с орбитальной станцией с расстояния 25 м и ближе на экране визира ВСК наблюдается расфокусировка изображения орбитальной станции, и космонавт в ответ на это начинает вращать многооборотную ручку управления механизмом продольного перемещения экрана визира и выводит экран из глубины визира в направление 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 orbital station is defocused on the VSC sighting screen, and the astronaut in response to this starts to rotate the multi-turn control knob for the longitudinal movement of the sighting screen and displays the screen from the depth of the sighting device towards itself until it is received on the screen of a clear (sharp) image.
Процесс постоянной ручной подфокусировки изображения с помощью перемещения выходного экрана идет до момента стыковки.The process of constant manual focusing of the image by moving the output screen goes until the docking.
Выполнение ручной подфокусировки требует определенного профессионализма и навыков и очень важно в реальном полете, поэтому при подготовке космонавтов на тренажере необходимо их обучать этому процессу.Performing manual focusing requires a certain amount of professionalism and skills and is very important in real flight, so when training astronauts on the simulator, they need to be trained in this process.
Недостаток известной системы визуализации [1] устраняет система визуализации [2] по патенту RU 2325706 C1 от 13.10.2006 г. (МПК G09B 9/08). Она обеспечивает имитацию режима работы обучаемого экипажа по выполнению операций фокусировки наблюдаемого изображения на экране имитатора визира ВСК на этапах сближения и стыковки с орбитальной станцией на самом ответственном и опасном участке с расстояний до нее от 25 метров и ближе.The disadvantage of the known visualization system [1] is eliminated by the visualization system [2] according to patent RU 2325706 C1 of 10.13.2006 (IPC G09B 9/08). It provides an imitation of the operating mode of the trained crew to perform operations of focusing the observed image on the screen of the VSK visor simulator at the stages of approaching and docking with the orbital station in the most critical and dangerous section from distances from it 25 meters or closer.
Этот результат достигается за счет того, что согласно изобретению [2], система визуализации содержит выходной экран имитатора визира с подвесом линейного перемещения и датчиком контроля его продольного положения, оптически сопряженный с двумя параллельными оптико-проекционными системами, первая из которых - система центрального канала содержит последовательно установленные по оптической оси имитатора визира оптическую систему, просветный экран, отражающее зеркало поворота оптической оси проекции на 90 градусов, оптическое устройство сопряжения, видеопроектор, проецирующий изображение визуальной обстановки на просветный экран, и электрически связанный с генератором изображения центрального канала, а вторая система периферийного канала содержит последовательно установленные по оптической оси имитатора визира восемь оптических систем, равномерно расположенных вокруг оптической системы центрального канала, восемь просветных экранов, оптическое устройство сопряжения, видеопроектор, проецирующий изображение визуальной обстановки на просветные экраны, и электрически связанный с генератором изображения периферийного канала, причем 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, имеющей возможность линейного перемещения параллельно оптической оси имитатора визира ВСК с помощью дополнительно введенного следящего привода, и, кроме того, в систему визуализации дополнительно введены блок управления приводом, цифроаналоговый преобразователь, блок моделирования режима расфокусировки, блок моделирования параметров сближения и стыковки, блок управления генераторами изображения, аналого-цифровой преобразователь, блок анализа положения экрана имитатора визира, причем выход блока управления приводом подключен к входу привода, а вход блока управления приводом к выходу цифроаналогового преобразователя, вход цифроаналогового преобразователя подключен к выходу блока моделирования режима расфокусировки, первый вход блока моделирования режима расфокусировки подключен к первому выходу блока моделирования параметров сближения и стыковки, второй выход блока моделирования параметров сближения и стыковки подключен к входу блока управления генераторами изображения, первый выход блока управления генераторами изображения подключен к входу генератора изображения периферийного канала, а второй выход блока управления генераторами изображения подключен к входу генератора изображения центрального канала, выход датчика положения выходного экрана подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу блока анализа положения экрана, выход блока анализа положения экрана подключен к второму входу блока моделирования параметров сближения и стыковки.This result is achieved due to the fact that according to the invention [2], the visualization system comprises an output screen of a visor simulator with a linear displacement suspension and a sensor for controlling its longitudinal position, optically coupled to two parallel optical projection systems, the first of which is a central channel system sequentially installed along the optical axis of the imager of the visor, the optical system, a transparent screen, a reflecting mirror that rotates the optical axis of the projection by 90 degrees, an optical device interfacing, a video projector projecting an image of the visual environment onto a luminous screen, and electrically connected to an image generator of the central channel, and the second peripheral channel system contains eight optical systems arranged uniformly around the optical channel of the sighting device, evenly spaced around the optical system of the central channel, eight transparent screens, optical interface device, a video projector projecting an image of the visual environment onto translucent screens, and electric connected to the image generator of the peripheral channel, and the luminous screen of the Central channel of the simulator, the mirror rotation of the optical axis of the projection by 90 degrees, the optical device for coupling the Central channel and the video projector of the Central channel are placed on an additional installation board that can linearly parallel to the optical axis of the simulator of the VSK visor with using an additionally introduced servo drive, and, in addition, a control unit is additionally introduced into the visualization system when a digital-to-analog converter, a defocus mode modeling block, a proximity and docking parameter modeling block, an image generator control unit, an analog-to-digital converter, a screen simulator for analyzing the position of the visor simulator, the output of the drive control unit being connected to the input of the drive, and the input of the drive control unit to the output of the digital-to-analog converter, the input of the digital-to-analog converter is connected to the output of the defocus mode simulation block, the first input of the the defocusing circuit is connected to the first output of the approximation and docking parameters modeling unit, the second output of the approximation and docking parameters modeling unit is connected to the input of the image generators control unit, the first output of the image generators control unit is connected to the input of the peripheral channel image generator, and the second output of the image generators control unit connected to the input of the image generator of the central channel, the output of the output screen position sensor is connected to the input of analog-digital of the new converter, the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the screen position analysis unit, the output of the screen position analysis unit is connected to the second input of the simulator of approach and docking parameters.
В этой известной системе визуализации [2] при моделировании сближения и стыковки с орбитальной станцией с расстояний до нее 25 метров и ближе дополнительная установочная плата с размещенными на ней просветным экраном центрального канала, зеркалом поворота оптической оси проекции на 90 градусов, оптическим устройством сопряжения центрального канала и видеопроектором центрального канала линейно перемещается параллельно оптической оси имитатора визира ВСК в направлении к выходному экрану имитатора визира с помощью следящего привода по сигналам управления от блока моделирования режима расфокусировки. Из-за этого происходит расфокусировка изображения орбитальной станции на выходном экране имитатора визира. Для устранения этого обучаемый космонавт также, как и в реальных условиях, начинает вращать многооборотную ручку продольного перемещения выходного экрана и выводит экран из глубины визира в направлении на себя до момента получения на выходном экране четкого (резкого) изображения орбитальной станции. И также, как и в реальных условиях, процесс постоянного подфокусирования изображения с помощью перемещения выходного экрана идет до момента стыковки.In this well-known visualization system [2], when approaching and docking with an orbital station from a distance of 25 meters and closer, an additional mounting board with an illuminated screen of the central channel, a 90-degree rotation axis of the optical axis of the projection, and an optical interface channel coupling device and the video projector of the central channel linearly moves parallel to the optical axis of the VSK visor simulator in the direction to the output screen of the visor simulator using a follow-up drive along chased by defocus control mode simulation unit. Because of this, the image of the orbital station is defocused on the output screen of the sight simulator. To eliminate this, the trained cosmonaut, just as in real conditions, begins to rotate the multi-turn handle for longitudinal movement of the output screen and displays the screen from the depth of the sight in the direction toward itself until a clear (sharp) image of the orbital station is received on the output screen. And also, as in real conditions, the process of constantly focusing the image by moving the output screen goes until the docking.
Но у известной системы визуализации [2] имеются существенные недостатки. Эта система визуализации получилась сложной по своим конструктивным признакам. Она содержит два видеопроектора, два устройства оптического сопряжения и отражающее зеркало поворота оптической оси проекции на 90 градусов. И соответственно стоимость ее также существенно большая.But the well-known visualization system [2] has significant drawbacks. This visualization system turned out to be complex in its design features. It contains two video projectors, two optical interface devices and a reflective mirror that rotates the optical axis of the projection 90 degrees. And accordingly, its cost is also significantly higher.
Но известная система визуализации [2] по своему функциональному назначению, по характеристикам выходного изображения и по общим признакам (выходной экран имитатора визира с подвесом линейного перемещения и датчиком контроля его положения, оптически сопряженный с двумя параллельными оптическими системами, первая из которых - система центрального канала содержит последовательно установленные по оптической оси имитатора визира оптическую систему и просветный экран, а вторая - система периферийного канала содержит последовательно установленные по оптической оси имитатора визира восемь оптических систем, равномерно расположенных вокруг оптической системы центрального канала, и восемь просветных экранов, а также установочную плату, имеющую возможность линейного перемещения параллельно оптической оси имитатора визира, привод, блок управления приводом, цифроаналоговый преобразователь, блок моделирования режима расфокусировки, блок моделирования параметров сближения и стыковки, блок управления генераторами изображения, генератор изображения центрального канала, генератор изображения периферийного канала, оптическое устройство сопряжения, видеопроектор, аналого-цифровой преобразователь, блок анализа положения выходного экрана имитатора визира) наиболее близко подходит в качестве прототипа к предлагаемому изобретению, поэтому авторы выбрали ее за прототип.But the well-known visualization system [2] by its functional purpose, by the characteristics of the output image and by common features (the output screen of the visor simulator with a linear displacement suspension and its position monitoring sensor, optically coupled to two parallel optical systems, the first of which is the central channel system contains the optical system and the lumen screen sequentially installed along the optical axis of the visor simulator, and the second — the peripheral channel system contains eight optical systems located along the optical axis of the visor simulator, evenly spaced around the optical system of the central channel, and eight luminous screens, as well as a mounting plate that can linearly move parallel to the optical axis of the visor simulator, drive, drive control unit, digital-to-analog converter, mode modeling block defocusing, block approximation and docking parameters modeling, image generators control unit, central channel image generator, gene a peripheral channel image generator, an optical interface device, a video projector, an analog-to-digital converter, an analysis unit for the position of the output screen of a visor simulator) are most suitable as a prototype for the present invention, therefore, the authors chose it as a prototype.
Предлагаемое изобретение устраняет недостаток известной системы визуализации [2]. Оно существенно проще ее по своим конструктивным признакам и дешевле ее. При этом оно сохраняет объем и качество имитируемой визуальной обстановки 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 imaging system [2]. It is much simpler than it in its design features and cheaper than it. At the same time, it preserves the volume and quality of the simulated visual environment 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 25 m or closer.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом изобретении используется один видеопроектор и для проекции изображения на просветные экраны используется один проекционный канал.This goal is achieved by the fact that in the present invention uses one video projector and for the projection of the image on the lumen screens uses one projection channel.
А это, в свою очередь, достигается тем, что в предлагаемое изобретение дополнительно введен блок сложения изображений от генератора изображения центрального канала и от генератора изображения периферийного канала, на выходе которого формируется один компьютерный сигнал с суммированным изображением центрального и периферийного каналов.And this, in turn, is achieved by the fact that the proposed invention additionally introduces an image addition unit from the image generator of the central channel and from the image generator of the peripheral channel, at the output of which one computer signal is generated with the summed image of the central and peripheral channels.
Этот сигнал подается на компьютерный вход одного видеопроектора. И далее с помощью одного устройства оптического сопряжения изображение с видеопроектора проецируется на просветные экраны центрального и периферийного каналов, размещенные в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси имитатора визира. При этом просветные экраны имитатора визира, оптическое устройство сопряжения и видеопроектор размещены последовательно по оптической оси имитатора визира на установочной плате, имеющей возможность линейного перемещения параллельно оптической оси имитатора визира с помощью следящего привода.This signal is fed to the computer input of one video projector. And then with the help of a single optical interface device, the image from the video projector is projected onto the luminous screens of the central and peripheral channels, placed in one plane perpendicular to the optical axis of the sight simulator. At the same time, the visor simulator’s translucent screens, the optical interface and the video projector are placed sequentially along the optical axis of the visor simulator on a mounting plate that can linearly move parallel to the optical axis of the visor simulator using a follower drive.
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 в оправе 8, размещенной в плоскости, перпендикулярной оптической оси имитатора визира, установлены просветный экран центрального канала 9 (в предметной плоскости оптической системы 6 центрального канала) и вокруг него система из восьми просветных экранов периферийного канала 10, которые также установлены в предметных плоскостях соответствующих оптических систем периферийного канала 7.Behind the optical systems, along the axis of the VSK visor simulator, in a
За просветными экранами 9 и 10 по оптической оси имитатора визира ВСК последовательно установлены устройство оптического сопряжения 11 и видеопроектор 12.Behind the
Вход видеопроектора 12 электрически подключен к выходу блока сложения изображений 13, входы которого подключены к выходам генератора изображения центрального канала 14 и генератора изображения периферийного канала 15.The input of the
Оправа 8 с просветными экранами центрального канала 9 и периферийного канала 10, оптическое устройство сопряжения 11 и видеопроектор 12 размещены на установочной плате 16, имеющей возможность линейного перемещения параллельно оптической оси имитатора визира ВСК с помощью следящего привода 17, конструктивно сопрягающегося с установочной платой 16 с помощью рейки 18, при этом вход привода 17 электрически подключен к выходу блока управления приводом 19, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 20. В свою очередь вход цифроаналогового преобразователя 20 подключен к выходу блока моделирования режима расфокусировки 21, первый вход которого подключен к второму выходу блока моделирования параметров сближения и стыковки 22, причем первый выход блока моделирования параметров сближения и стыковки 22 подключен к входу блока управления генераторами изображения 23. Второй вход блока моделирования режима расфокусировки 21 подключен к выходу блока анализа положения выходного экрана 24. Вход блока 24 подключен к выходу аналогово-цифрового преобразователя 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.The
Также на штатном месте - на лицевой панели имитатора визира расположена ручка управления 27 продольным перемещением выходного экрана.Also, in a regular place - on the front panel of the visor simulator there is a control knob 27 for longitudinal movement of the output screen.
Для повышения эксплуатационных характеристик предлагаемого изобретения возможно конструктивное размещение блока управления приводом 19, цифро-аналогового преобразователя 20 и аналого-цифрового преобразователя 25 в интерфейсной системе 28 моделирующего стенда или тренажера, а блока моделирования режима расфокусировки 21, блока моделирования параметров сближения и стыковки 22, блока управления генераторами изображения 23 и блока анализа положения выходного экрана 24 - в вычислительной системе 29 моделирующего стенда или тренажера. Генераторы изображения центрального канала 14 и периферийного канала 15, а также дополнительный блок сложения изображений 13 могут быть выполнены на базе одного системного блока современного высокопроизводительного компьютера 30.To improve the operational characteristics of the invention, constructive placement of the
Предлагаемое изобретение работает следующим образом. В генераторы изображения 14 и 15 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
Далее по сигналам блока управления 23 генераторы 14 и 15 начинают одновременно формировать компьютерным способом сюжеты внешней визуальной обстановки - каждый для своего канала наблюдения. Причем база данных сюжетов имитируемой визуальной обстановки вводится в генераторы изображения заранее.Further, according to the signals of the
Выходные виртуальные изображения центрального и периферийного каналов подаются после этого на блок 13 сложения этих изображений в одно суммарное виртуальное изображение. С выхода блока 13 считывается компьютерный сигнал, соответствующий суммированному изображению центрального и периферийного каналов и подается на компьютерный вход видеопроектора 12.The output virtual images of the central and peripheral channels are then fed to the
Видеопроектор 12 проецирует изображение с помощью устройства оптического сопряжения 11 на просветный экран центрального канала 9 и на систему просветных экранов периферийного канала 10. Далее с просветного экрана 9 центрального канала изображение перепроецируется с помощью оптической системы центрального канала 6 на выходной экран 4 имитатора визира ВСК на центральную его зону.The
С системы просветных экранов периферийного канала 10 изображение перепроецируется с помощью оптических систем периферийного канала 7 на выходной экран 4 имитатора визира ВСК на периферийные его зоны.From the luminal screen system of the
Блок 22 моделирования параметров сближения и стыковки в зависимости от режима имитируемого полета определяет дальность до объекта стыковки.
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
В соответствии с моделируемой дальностью генератор изображения центрального канала 14 формирует изображение орбитальной станции, линейные и угловые размеры которой на экране имитатора визира ВСК соответствуют реальным значениям для данной дальности на экране штатного визира, а генератор изображения периферийного канала формирует изображение визуальной обстановки, окружающее орбитальную станцию и попадающее в поля зрения периферийного канала визира ВСК.In accordance with the simulated range, the image generator of the
Блок 21 моделирования режима расфокусировки для этой моделируемой дальности формирует с помощью разработанной программы сигнал управления для привода 17. Этот сигнал с выхода блока 21 поступает в цифровой форме на вход цифроаналогового преобразователя 20, где преобразуется в аналоговый вид и поступает далее на вход блока управления 19 приводом 17. Привод 17 под воздействием сигнала управления от блока 19 с помощью приводной рейки 18 перемещает плату 16 с установленной на ней оправой 8, в которой размещены просветный экран 9 центрального канала и система просветных экранов 10 периферийного канала. Также на плате 16 установлены по оптической оси имитатора визира ВСК оптическое устройство сопряжения 11 и видеопроектор 12. Плата 16 перемещается линейно параллельно оптической оси имитатора визира ВСК пропорционально сигналу управления от блока управления 19 на необходимое расстояние.The defocusing
При этом, при моделировании режимов, когда расстояние до объекта стыковки или наблюдения превышает 25 метров, сигнал с блока 21 соответствует максимальной величине и плата 16 устанавливается с помощью привода 17 в крайнее дальнее положение от оптической системы центрального канала 6 (на максимальное расстояние от оптической системы центрального канала 6). 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.At the same time, when modeling modes, when the distance to the docking or observation object exceeds 25 meters, the signal from
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 специальной программы сигнал управления для привода 17. И плата 16 с помощью привода 17 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 9 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 направление «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 как и в реальных условиях до момента стыковки.When simulating the approach to the orbital station from a distance of 25 m or closer, the defocus
Таким образом перемещением выходного экрана 4 имитатора визира по отношению к оптической системе центрального канала 6 компенсируются перемещения просветного экрана центрального канала 9 по отношению к той же оптической системе центрального канала 6, сохраняя характеристики изображения по четкости на выходном экране имитатора визира.Thus, by moving the
В процессе перемещений выходного экрана 4 сигналы с датчика положения выходного экрана 26 поступают на аналого-цифровой преобразователь 25, где преобразуются в цифровую форму и подаются далее на блок 24 анализа положения выходного экрана.In the process of moving the
На основе 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.Based on the analysis of data on the nature of the change in the distance to the docking object (from block 22) and data on the position of the exit screen 4 (from block 24), the instructor is given the opportunity to control the process of training operators to perform 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.
Система визуализации по предлагаемому изобретению полностью сохраняет характеристики прототипа и обеспечивает имитацию внешней визуальной обстановки на экране имитатора визира при выполнении режима ориентации пилотируемого космического корабля относительно Земли, а также - при ориентации пилотируемого космического корабля относительно орбитальной станции, сближении и стыковке с ней во всем диапазоне дальности до нее.The visualization system according to the invention fully preserves the characteristics of the prototype and provides an imitation of the external visual situation on the screen of the visor simulator when the manned spacecraft is oriented relative to the Earth, and also when the manned spacecraft is oriented relative to the orbital station, converged and docked with it in the entire range to her.
К тому же обеспечивается имитация штатной работы космонавта с визиром ВСК (с органами ручного управления визира, установленными на лицевой панели кабинной части визира), в том числе и на самом ответственном участке - при сближении с орбитальной станцией с расстояний до нее от 25 метров и ближе с выполнением режима подфокусировки наблюдаемого изображения на лицевом экране имитатора визира ВСК.In addition, an imitation of the astronaut’s regular work with the VSK visor is provided (with the visor’s manual controls mounted on the front panel of the visor’s cabin), including on the most critical section — when approaching the orbital station from distances from it 25 meters or closer with the implementation of the focus mode of the observed image on the front screen of the simulator of the VSK visor.
При этом система визуализации по предлагаемому изобретению существенно проще прототипа [2] по конструкции, т.к. содержит в своем составе один видеопроектор и одно устройство оптического сопряжения вместо двух у прототипа. Также у системы визуализации по предлагаемому изобретению отсутствует отражающее зеркало поворота оптической оси проекции на 90 градусов. В связи с этим система визуализации по предлагаемому изобретению существенно дешевле прототипа.Moreover, the visualization system according to the invention is much simpler than the prototype [2] in design, because contains one video projector and one optical interface instead of two of the prototype. Also, the visualization system according to the invention does not have a reflecting mirror that rotates the optical axis of the projection 90 degrees. In this regard, the visualization system according to the invention is significantly cheaper than the prototype.
В настоящее время в рамках работ по контракту №040-8633/10 от 25.05.2010 г. с Федеральным космическим агентством по теме ОКР «МКС» (Взор-KMC) на предприятии ФГУП «НИИАО» запланированы работы по созданию действующего образца системы визуализации (имитатора ИБО-ВСК) по предлагаемому изобретению. Работы будут проводиться с использованием задела по системе визуализации [2], учитывая, что технические решения по:Currently, under the contract No. 040-8633 / 10 dated 05/25/2010 with the Federal Space Agency on the subject of the ISS Rocket Science Center (Vzor-KMC), the Federal State Unitary Enterprise NIIAO plans to create a working model of the visualization system ( simulator IBO-VSK) according to the invention. The work will be carried out using the reserve on the visualization system [2], given that the technical solutions for:
- размещению на установочной плате видеопроектора, устройства оптического сопряжения, оправы с просветными экранами;- placement on the installation board of a video projector, optical pairing device, frames with translucent screens;
- созданию оптических систем перепроекции изображений с просветных экранов на выходной экран визира;- the creation of optical systems for the re-projection of images from translucent screens to the output screen of the sight;
- созданию следящего привода перемещения установочной платы;- creating a follow-up drive moving the mounting plate;
- созданию программно-математического обеспечения моделирования режима расфокусировки уже отработаны на действующем экспериментальном образце имитатора ИВО-ВСК из состава стенда по ОКР «Взор-КМ».- the creation of mathematical software for modeling the defocus mode has already been tested on the current experimental model of the IVO-VSK simulator from the booth of the Vzor-KM design and experimental center.
Программно-математическое обеспечение сложения изображений генератора изображения центрального канала и генератора изображения периферийного канала в одно выходное изображение также прошло предварительную отработку на стенде ОКР «Взор-КМ».The software and mathematical support for adding images of the image generator of the central channel and the image generator of the peripheral channel into one output image also passed preliminary testing at the Vzor-KM test bench.
По результатам изготовления действующего экспериментального образца системы визуализации по предлагаемому изобретению и испытанию его в составе комплексного моделирующего стенда «МКС» (Взор - KMC) планируется внедрение предлагаемого изобретения на комплексных тренажерах для подготовки космонавтов, действующих в ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина» по программе МКС (Международной космической станции).According to the results of manufacturing a working experimental sample of the visualization system according to the proposed invention and testing it as part of the MKS integrated modeling stand (Vzor - KMC), it is planned to introduce the proposed invention on integrated simulators for training astronauts operating at the FSBI NII TsPK im. Yu.A. Gagarin ”under the ISS (International Space Station) program.
Источники информацииInformation sources
1. Видеопроекторы на космических тренажерах. - «Авиация и космонавтика», 1999, №4, стр.27-28.1. Video projectors on space simulators. - “Aviation and Cosmonautics”, 1999, No. 4, pp. 27-28.
2. Система визуализации. Описание изобретения к патенту RU 2325706 C1 от 13.10.2006 г., G09B 9/08 (прототип).2. The visualization system. Description of the invention to patent RU 2325706 C1 dated October 13, 2006,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010132293/11A RU2451343C2 (en) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | Visual display system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010132293/11A RU2451343C2 (en) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | Visual display system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010132293A RU2010132293A (en) | 2012-02-10 |
RU2451343C2 true RU2451343C2 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=45853160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010132293/11A RU2451343C2 (en) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | Visual display system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451343C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU37861U1 (en) * | 2004-01-06 | 2004-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт авиационного оборудования | VISUALIZATION SYSTEM |
JP2005195839A (en) * | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Mitsubishi Precision Co Ltd | Rear-view display apparatus for driving simulator |
RU2277725C1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Пензенское Конструкторское Бюро Моделирования" | Device for displaying visual information of aviation training machine |
RU2325706C1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт авиационного оборудования | Visualisation system |
-
2010
- 2010-08-02 RU RU2010132293/11A patent/RU2451343C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU37861U1 (en) * | 2004-01-06 | 2004-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт авиационного оборудования | VISUALIZATION SYSTEM |
JP2005195839A (en) * | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Mitsubishi Precision Co Ltd | Rear-view display apparatus for driving simulator |
RU2277725C1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Пензенское Конструкторское Бюро Моделирования" | Device for displaying visual information of aviation training machine |
RU2325706C1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт авиационного оборудования | Visualisation system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010132293A (en) | 2012-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104061947A (en) | Dynamic target simulation system | |
US3052753A (en) | Image projection apparatus | |
RU2250511C1 (en) | Aircraft training complex | |
Beierle | High fidelity validation of vision-based sensors and algorithms for spaceborne navigation | |
RU2325706C1 (en) | Visualisation system | |
US2485435A (en) | Aircraft navigating and training apparatus | |
RU2451343C2 (en) | Visual display system | |
US3131487A (en) | Photographic mission simulator | |
US3076271A (en) | Flight training and evaluating equipment | |
US3727532A (en) | Spherical camera model system | |
Huff et al. | Psychological aspects of aeronautical flight simulation. | |
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 | |
US2671970A (en) | Flight trainer | |
RU8828U1 (en) | OPERATOR TRAINING SYSTEM FOR AIRCRAFT MAINTENANCE | |
RU2267163C2 (en) | Complex training system for aviation specialists | |
Woodling et al. | Apollo experience report: Simulation of manned space flight for crew training | |
RU156428U1 (en) | UNIVERSAL DYNAMIC STAND FOR EXERCISING THE COMPLEX OF TASKS FOR RESEARCH OF THE ASTRONOMIC OBJECT BY PARTICIPANTS OF THE SPACE EXPEDITION | |
Roza et al. | Towards a Computer Vision and Augmented Reality Based System for FSTD Validation | |
RU21971U1 (en) | FLIGHT SIMULATOR | |
US2924893A (en) | Flight training apparatus | |
UA16927U (en) | Training system for helicopter crews | |
Kesserwan | Flight simulation | |
CN117809496A (en) | Space-ground integrated mapping geographic information training platform | |
RU32623U1 (en) | Flight simulator | |
RU37861U1 (en) | VISUALIZATION SYSTEM |