RU37861U1

RU37861U1 - VISUALIZATION SYSTEM

Info

Publication number: RU37861U1
Application number: RU2004100005/20U
Authority: RU
Inventors: А.Н. Ловчев; А.Ф. Еремин; В.П. Молев; В.В. Терехов; Л.А. Анисимов
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-01-06
Publication date: 2004-05-10

Abstract

Система визуализации, содержащая оптическую центрированную коллимационную систему (коллиматор), просветный экран, установленный в фокальной поверхности сферического зеркала коллиматора, видеопроектор, проецирующий изображение визуальной обстановки на экран и электрически связанный с генератором изображения, отличающаяся тем, что в систему визуализации дополнительно введены второй аналогичный коллиматор и второй просветный экран, установленный в фокальной поверхности сферического зеркала этого коллиматора, причем коллиматоры установлены снаружи макета кабины самолета в направлении на оси визирования соответственно левого и правого пилотов, а видеопроектор установлен между коллиматорами на равном удалении от экранов в направлении проекции на них, и в систему визуализации также дополнительно введены полупрозрачное зеркало, установленное под углом примерно 45° к оптической оси видеопроектора и разделяющее световой поток от видеопроектора на два канала, направленные по оптической оси видеопроектора у первого канала и под углом 90° к первому каналу - у второго, и последовательно расположенные между полупрозрачным зеркалом и первым экраном - первое зеркало с полным отражением, установленное под углом примерно 45° к оптической оси первого канала, и второе зеркало с полным отражением, установленное под углом к оптической оси первого канала с возможностью обеспечения направления проецирования светового потока параллельно оптической оси видеопроектора на первый экран, а также третье зеркало с полным отражением, установленное под углом к оптической оси второго канала с возможностью обеспечения направA visualization system comprising an optical centered collimation system (collimator), a transparent screen mounted in the focal surface of a spherical mirror of a collimator, a video projector projecting an image of the visual environment onto the screen and electrically connected to an image generator, characterized in that a second similar collimator is additionally introduced into the visualization system and a second lumen screen installed in the focal surface of the spherical mirror of this collimator, and the collimators of the mouth mounted on the outside of the aircraft cockpit layout in the direction of the viewing axis of the left and right pilots, respectively, and the video projector is installed between the collimators at an equal distance from the screens in the direction of projection on them, and a translucent mirror mounted at an angle of about 45 ° to the optical axis of the video projector and dividing the light flux from the video projector into two channels directed along the optical axis of the video projector at the first channel and at an angle of 90 ° to the first channel - at the second, and along therefore, located between the translucent mirror and the first screen, the first mirror with full reflection mounted at an angle of about 45 ° to the optical axis of the first channel, and the second mirror with full reflection mounted at an angle with the optical axis of the first channel with the possibility of ensuring the direction of projection of the light flux in parallel the optical axis of the video projector to the first screen, as well as the third mirror with full reflection, mounted at an angle to the optical axis of the second channel with the possibility of providing direction

Description

СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИVISUALIZATION SYSTEM

Предполагаемая полезная модель относится к области авиационной техники, в частности, к устройствам имитации внешней визуальной обстановки в полях зрения лобового остекления макета кабины самолёта, и может найти применение в авиационных моделирующих стендах и тренажёрах.The proposed utility model relates to the field of aeronautical engineering, in particular, to devices for simulating the external visual situation in the fields of view of the frontal glazing of an airplane cockpit model, and can be used in aircraft modeling stands and simulators.

В настоящее время большинство авиационных моделирующих стендов и специализированных тренажёров содержат в своём составе систему визуализации, имитирующую внешнюю визуальную обстановку. В материалах Census: civil simulators 1 приведены сводные данные о тренажёрах основных авиакомпаний и учебных центров мира и их краткие характеристики, в том числе, данные о типах систем визуализации, которыми оснащены эти тренажёры. По этим данным наиболее совершенными системами визуализации, создаваемыми в последние годы, являются MaxVue +/180, ESIG 3800/180, Vital 9/180, ChromaView +/180. Эти системы широкоугольные, коллимационные и нецентрированные, типа «Вайде (WIDE) и позволяют формировать изображение внешней визуальной обстановки в широких полях зрения - от 150 до 180 градусов по горизонтали и примерно 30-40 градусов по вертикали с возможностью одновременного наблюдения его командиром (левым пилотом) и правым пилотом в лобовом, угловом и боковом остеклении макета кабины гражданского самолёта. При этом, изображение визуальной обстановки наблюдается командиром и вторым пилотом из бесконечности как и в реальных условиях. Эти системы содержат в своём составе широкоугольное сферическое зеркало большой кривизны и специальный просветный экран, оптически сопряжённые друг с другом и установленные снаружи макета кабины самолёта перед остеклением. Па экран проецируется с нескольких видеопроекторов (от трёх до пяти в зависимости от имитируемого поля зрения по горизонтали) изображение внешней визуальной обстановки, формируемое генератором изображения компьютерным способом, причём каждый видеопроектор электрически сопряжён с соответствующим каналом генератора изображения. Эти системы технически сложные и существенно дорогие и применяются в основном в составе комплексных тренажёров учебных центров.Currently, most aviation modeling stands and specialized simulators include a visualization system that mimics the external visual environment. The materials of Census: civil simulators 1 provide summary data on the simulators of the major airlines and training centers in the world and their brief characteristics, including data on the types of visualization systems that these simulators are equipped with. According to these data, the most advanced visualization systems created in recent years are MaxVue + / 180, ESIG 3800/180, Vital 9/180, ChromaView + / 180. These systems are wide-angle, collimation and non-centered, such as “WIDE” and allow you to create an image of the external visual environment in wide fields of view - from 150 to 180 degrees horizontally and about 30-40 degrees vertically with the possibility of simultaneous observation by its commander (left pilot ) and the right pilot in the front, corner and side glazing of the cockpit of a civilian aircraft. At the same time, the image of the visual environment is observed by the commander and co-pilot from infinity, as in real conditions. These systems include a wide-angle spherical mirror of large curvature and a special luminous screen, optically coupled to each other and installed outside the model of the cockpit before glazing. The Pa screen is projected from several video projectors (from three to five, depending on the simulated horizontal field of view), the image of the external visual environment formed by the image generator in a computer way, and each video projector is electrically coupled to the corresponding channel of the image generator. These systems are technically complex and significantly expensive and are mainly used as part of complex simulators of training centers.

7МПК G 09 В 9/08 7MPK G 09 V 9/08

Известен отечественный серийный комплексный тренажёр самолёта ЯК - 42 (КТС ЯК - 42, 412.00.551) производства ППО «ЭРА, г. Пенза. Он оснащён макетно - телевизионной системой визуализации, обеспечивающей имитацию внешней визуальной обстановки в полях зрения левого и правого лобового остекления - для левого пилота (командира) и для правого пилота. Такая система визуализации содержит два аналогичных узкоугольных (с полем зрения 42 градусов по горизонтали и 28 градусов по вертикали) центрированных оптических коллимационных устройства (типа ОКУ - 61) коллиматора 2. Эти коллиматоры установлены снаружи макета кабины самолёта, при этом, один установлен перед левым лобовым остеклением, а второй - перед правым лобовым остеклением, в направлении на оси визирования соответственно левого и правого пилота. (Поэтому иногда такие системы визуализации называют - «двухоконные). В качестве устройств воспроизведения изображения в этих коллиматорах применены телевизионные устройства (типа ВУ - 5.032 из состава телевизионной системы «Полоса), экраны кинескопов которых оптически сопряжены со сферическими зеркалами коллиматоров. Для этой цели предприятием изготовителем телевизионной системы «Полоса (ПО «Электрон, г. Львов) разрабатывались и изготавливались телевизионные устройства специальной конструкции, позволяющей устанавливать кинескоп внутри коллиматора, а электронную часть размещать вне коллиматора. Телевизионные устройства этой системы визуализации электрически сопряжены с одной передающей телевизионной камерой, считывающей изображение с макета местности. Эта система визуализации имеет существенные недостатки - помимо ограничений по диапазонам имитируемых высот и района местности, имеет небольшую яркость выходного изображения (порядка 10 - 15 кд/м), недостаточную его чёткость (порядка 500 телевизионных линий) и предполагает необходимость производства специальных телевизионных приёмников.Famous domestic serial integrated simulator aircraft YAK - 42 (KTS YAK - 42, 412.00.551) produced by the software "ERA, Penza. It is equipped with a breadboard - television visualization system that imitates the external visual environment in the fields of view of the left and right frontal glazing - for the left pilot (commander) and for the right pilot. Such a visualization system contains two similar narrow-angle (with a field of view of 42 degrees horizontal and 28 degrees vertical) centered optical collimation devices (type OKU - 61) of the collimator 2. These collimators are installed outside the model of the cockpit, while one is installed in front of the left frontal glazing, and the second - in front of the right frontal glazing, in the direction on the axis of sight of the left and right pilot, respectively. (Therefore, sometimes such visualization systems are called “double-window”). As the image reproducing devices in these collimators, television devices were used (type VU - 5.032 from the television system “Band”), the tubes of the picture tubes of which are optically coupled to the spherical mirrors of the collimators. For this purpose, the manufacturer of the television system "Strip" (PO "Electron, Lviv) developed and manufactured television devices of a special design that allows you to install a picture tube inside the collimator, and place the electronic part outside the collimator. The television devices of this imaging system are electrically coupled to one transmitting television camera that reads the image from the layout of the area. This visualization system has significant drawbacks - in addition to restrictions on the ranges of simulated heights and the local area, it has a small brightness of the output image (about 10-15 cd / m), its insufficient clarity (about 500 television lines) and suggests the need for the production of special television receivers.

Несмотря на недостатки аналогичных макетно - телевизионных систем визуализации ими были оснащены и другие серийно выпускаемые предприятием ППО «ЭРА (г. Пенза) тренажёры, например, КТС ТУ - 154, КТС ИЛ - 86 и др. с последующей заменой телевизионной системы «Полоса на цветную телевизионную систему «Растр - цвет.Despite the shortcomings of similar mock-up and television visualization systems, they were equipped with other mass-produced simulators, for example, KTS TU - 154, KTS IL - 86, etc., with the subsequent replacement of the TV system “Color by color” television system “Raster - color.

Известна отечественная компьютерная система визуализации «Альбатрос 3, 4 разработки и изготовления Пензенского завода «Эра и Пензенского конструкторского бюро моделирования. Эта система состоит из генератора изображения и цветной растровой системы воспроизведения, сопрягающейся с аналогичным коллиматором (типа ОКУ - 61), как и в предыдущей системе визуализации. Она существенно снимает ограничения по диапазону имитируемых высот и району местности (имитируемый район земной поверхности у неё - до 370 х 370 км), но имеет те же недостатки по яркости и чёткости выходного изображения.Famous domestic computer visualization system "Albatross 3, 4 development and manufacture of the Penza plant" Era and the Penza design modeling bureau. This system consists of an image generator and a color raster playback system, interfacing with a similar collimator (type OKU - 61), as in the previous imaging system. It significantly removes restrictions on the range of simulated heights and the area (the simulated area of the earth’s surface is up to 370 x 370 km), but it has the same disadvantages in terms of brightness and clarity of the output image.

-2Известен пилотажный тренажёр лётчика самолёта ТУ 154 - М 5, представленный в 1993 году Пензенским конструкторским бюро моделирования на салоне «МАКС - 1993. В составе этого тренажёра использовалась система визуализации, в которой оптико - коллимационное устройство сопрягалось с дисплеем персонального компьютера. Дисплей использовался в качестве устройства воспроизведения изображения. Генератор изображения выполнялся на базе персонального компьютера типа IBM PC. Эта система визуализации также имеет существенные недостатки по яркости выходного изображения (те же 10 - 15 кд/м).-2 The flight simulator of a TU 154 - M 5 airplane pilot is known. It was presented in 1993 by the Penza Design Bureau of Modeling at the MAKS - 1993 salon. As part of this simulator, a visualization system was used in which the optical collimation device was paired with a personal computer display. The display was used as an image reproducing device. The image generator was based on a personal computer such as IBM PC. This visualization system also has significant shortcomings in the brightness of the output image (the same 10 - 15 cd / m).

Известны по данным Census: civil simulators 1 зарубежные системы визуализации SPl/2w, N6000/2w, SPlT/2w, Vital IV/2w и другие, которые также относятся к так называемым «двухоконным системам, обеспечивающие имитацию внешней визуальной обстановки в авиационных тренажёрах в полях зрения левого и правого лобового остекления макета кабины. Они содержат одноканальные или двухканальные генераторы изображения, формирующие изображение внешней визуальной обстановки электронным способом средствами машинной графики, и два узкоугольных (с полем зрения примерно 40 градусов по горизонтали и 30 градусов по вертикали) центрированных оптических коллимационных устройства коллиматора. При этом, один коллиматор обеспечивает изображением левого оператора (командира), а другой - правого. В качестве устройств воспроизведения изображения в них используются электронно - лучевые трубки (кинескопы) мониторов. Эти системы имеют те же существенные надо статки по яркости выходного изображения (10-15 кд/м).According to Census: civil simulators 1, foreign visualization systems SPl / 2w, N6000 / 2w, SPlT / 2w, Vital IV / 2w, and others, which also belong to the so-called “two-window systems that provide simulation of the external visual environment in flight simulators, are known view of the left and right frontal glazing of the cabin layout. They contain single-channel or two-channel image generators that form an image of the external visual environment electronically using computer graphics, and two narrow-angle (with a field of view of approximately 40 degrees horizontal and 30 degrees vertical) centered optical collimator collimators. At the same time, one collimator provides an image of the left operator (commander), and the other - the right. As image reproduction devices, they use cathode ray tubes (picture tubes) of monitors. These systems have the same essential statics for the brightness of the output image (10-15 cd / m).

Вышеперечисленные узкоугольные центрированные коллиматоры (и отечественные, и зарубежные) имеют существенную особенность - для получения качественного выходного изображения экранная часть электронно -лучевых трубок телевизионных устройств или компьютерных мониторов, используемых в качестве устройств воспроизведения изображения в коллиматорах, должна иметь сферическую форму, оптически сопрягаемую со сферическим зеркалом коллиматора. А в последнее время наметилась мировая тенденция производства телевизионных устройств и компьютерных мониторов с плоским экраном, которые не сопрягаются с такими коллиматорами.The aforementioned narrow-angle centered collimators (both domestic and foreign) have a significant feature - to obtain a high-quality output image, the screen part of the cathode ray tubes of television devices or computer monitors used as image reproducing devices in collimators should have a spherical shape that is optically coupled to a spherical collimator mirror. And recently, there has been a global trend in the production of television devices and computer monitors with a flat screen that do not interface with such collimators.

Известна тренажёрная система визуализации ТСВ - 1 6, представленная предприятием ФГУП ПИИ Авиационного Оборудования на салоне «МАКС - 2003. Она содержит компьютерный генератор изображения и узкоугольное (с полем зрения примерно 41 градусов по горизонтали и 29 градусов по вертикали) центрированное оптическое коллимационное устройство - коллиматор. В качестве устройства воспроизведения изображения в этой системе используется просветный экран необходимой кривизны, устанавливаемый в фокальной поверхности сферического зеркала коллиматора, и на который проецируется имитируемоеA well-known training system of visualization TSV - 1 6, presented by the enterprise FSUE FDI Aviation Equipment at the salon "MAKS - 2003. It contains a computer image generator and a narrow-angle (with a field of view of about 41 degrees horizontally and 29 degrees vertically) centered optical collimation device - collimator . As an image reproducing device, this system uses an enlightenment screen of the necessary curvature, which is installed in the focal surface of the spherical mirror of the collimator, and on which the simulated

изображение внешней визуальной обстановки с видеонроектора. При этом, видеопроектор по цепям видеосигнала электрически связан с генератором изображения. Эта система визуализации обеспечивает высокую яркость (около 200 кд/м) и чёткость (разрешение не менее 1024 х 768 элементов) полноцветного выходного изображения, наблюдаемого оператором из бесконечности, как и в реальных условиях. Она предназначена для использования в составе авиационных и авиационно - космических тренажёров и моделируюш;их стендов. Но эта система визуализации с учётом её возможностей по имитируемым полям зрения (41 градус по горизонтали и 29 градусов по вертикали) может обеспечить имитацию внешней визуальной обстановки в полях зрения только одного «окна, например, левого или правого лобового остекления макета кабины самолёта.image of the external visual environment with a video projector. At the same time, the video projector is electrically connected to the image generator via video signal circuits. This visualization system provides high brightness (about 200 cd / m2) and sharpness (resolution of at least 1024 x 768 elements) of the full-color output image observed by the operator from infinity, as in real conditions. It is intended for use as part of aviation and aerospace simulators and is simulated; their stands. But this visualization system, taking into account its capabilities in simulated fields of view (41 degrees horizontally and 29 degrees vertically), can provide an imitation of the external visual situation in the fields of view of only one “window, for example, left or right frontal glazing of an airplane cockpit model.

В то же время при создании некоторых моделирующих стендов или специализированных тренажёров с меньшим кругом задач, чем на комплексных тренажёрах, например при отработке пилотажно навигационного оборудования гражданского самолёта, необходима и достаточна одновременная имитация внешней визуальной обстановки в полях зрения левого и правого лобового остекления макета кабины самолёта.At the same time, when creating some modeling stands or specialized simulators with a smaller range of tasks than on complex simulators, for example, when practicing flight-navigation equipment for a civilian aircraft, simultaneous imitation of the external visual environment in the fields of view of the left and right frontal glazing of the cockpit model is necessary and sufficient .

Одним из вариантов обеспечения на тренажёре или моделирующем стенде имитации внешней визуальной обстановки в полях зрения левого и правого лобового остекления макета кабины самолёта - является использование двух комплектов системы визуализации ТСВ - 1, при этом, первый комплект системы визуализации обеспечивал бы имитацию внешней визуальной обстановки в поле зрения левого лобового остекления макета кабины самолёта, а второй комплект - в поле зрения правого лобового остекления макета кабины самолёта. Но такой вариант предполагает наличие двух коллиматоров, двух просветных экранов, двух видеопроекторов, двух генераторов изображения и стоимость его будет соответственно в два раза выше стоимости одной системы визуализации ТСВ - 1. Имеется возможность сокращения затрат на такой вариант системы визуализации за счёт использования одного генератора изображения вместо двух (экономия от использования одного генератора составит около 700 долларов USA), который в этом случае подключается параллельно к двум видеопроекторам аналогично вышеуказанным отечественным макетно - телевизионным системам визуализации , у которых один канал формирования изображения и два устройства отображения изображения. Но у этих систем визуализации имеется недостаток. В этих системах визуализации ось визирования канала формирования изображения, как правило, сориентирована в пространстве по оси, лежащей в плоскости симметрии моделируемого летательного аппарата (в плоскости ХОУ). Изображение внешней визуальной обстановки с канала формирования изображения подаётся затем на устройства воспроизведения изображения левого и правого коллиматоров, которые установлены по осям визирования соответственно левого и правого пилотов. И они наблюдают соOne of the options for providing the simulator or simulator with a simulator of the external visual environment in the fields of view of the left and right frontal glazing of the aircraft cockpit model is to use two sets of TSV visualization system - 1, while the first set of visualization system would provide an imitation of the external visual situation in the field view of the left windshield of the cockpit layout of the aircraft, and the second set - in the field of view of the right windshield of the cockpit layout of the aircraft. But this option assumes the presence of two collimators, two luminous screens, two video projectors, two image generators and its cost will accordingly be twice as high as the cost of one TSV visualization system - 1. It is possible to reduce the cost of this version of the visualization system by using one image generator instead of two (the savings from using one generator will be about 700 US dollars), which in this case is connected in parallel to two video projectors similarly to the above nym domestic breadboard - Television Systems Imaging in which one channel forming two image and the image display apparatus. But these visualization systems have a drawback. In these imaging systems, the axis of sight of the image forming channel is usually oriented in space along an axis lying in the plane of symmetry of the simulated aircraft (in the CW plane). The image of the external visual environment from the image forming channel is then fed to the image reproducing devices of the left and right collimators, which are installed along the viewing axes of the left and right pilots, respectively. And they are watching from

своих рабочих мест в полях зрения соответственно левого и правого лобового остекления макета кабины самолёта одно и то же изображение внешней визуальной обстановки, центр которого лежит в плоскости симметрии моделируемого летательного аппарата, хотя сами они смещены относительно неё на величину примерно 525 мм. Левый - влево, а правый вправо. Поэтому изображение внешней визуальной обстановки в полях зрения левого и правого лобового остекления макета кабины самолёта, формируемое такими системами визуализации, не соответствует в полной мере изображению, наблюдаемому пилотами в реальном полёте. Несоответствие это вынужденное и определено оно из - за экономии средств на приобретение второго канала формирования изображения. При использовании таких систем визуализации з итывается ещё и то, что при имитации полёта на больших высотах, наблюдаемые объекты в полях зрения лобового остекления, как в реальных условиях, так и на тренажёре, находятся на большом удалении от наблюдателей и несоответствие в положении линии визирования левого или правого пилотов и линии визирования изображения, формируемого одним каналом формирования изображения такой системы визуализации, незначительное и не оказывает никакого влияния на качество обучения на тренажёре. При имитации же стояночной высоты и руления по взлётно - посадочной полосе (ВПП), наблюдаемые объекты (разметка ВПП) в полях зрения лобового остекления, как в реальных условиях, так и на тренажёре, находятся на небольшом удалении от наблюдателей и расстояние между пилотами в кабине самолёта становится соизмеримо с расстоянием от пилотов до наблюда;емых объектов. Поэтому несоответствие в положении линии визирования левого или правого пилотов и линии визирования изображения, формируемого одним каналом формирования изображения такой системы визуализации, при имитации стояночной высоты и руления по ВПП становится уже заметным и доходит примерно до 3 градусов (в угловой мере, приведённой к полю зрения лобового остекления). Из - за той же экономии средств на приобретение второго канала формирования изображения это несоответствие при использовании таких систем визуализации допускают, хотя оно и оказывает свое отрицательное влияние на обучение экипажей.their workplaces in the fields of view of the left and right frontal glazing of the model of the cockpit, the same image of the external visual situation, the center of which lies in the plane of symmetry of the simulated aircraft, although they themselves are offset relative to it by about 525 mm. Left - to the left, and right to the right. Therefore, the image of the external visual environment in the fields of view of the left and right frontal glazings of the cockpit model formed by such visualization systems does not fully correspond to the image observed by the pilots in real flight. This discrepancy is forced and it is determined because of the cost savings for the acquisition of the second image forming channel. When using such visualization systems, it also means that when simulating a flight at high altitudes, the observed objects in the fields of view of the frontal glazing, both in real conditions and on the simulator, are at a great distance from the observers and there is a mismatch in the position of the line of sight of the left or right pilots and the line of sight of the image formed by one image forming channel of such a visualization system is insignificant and does not have any effect on the quality of training on the simulator. When simulating the parking altitude and taxiing along the runway (runway), the observed objects (runway markings) in the fields of view of the frontal glazing, both in real conditions and on the simulator, are located at a small distance from the observers and the distance between the pilots in the cockpit aircraft becomes commensurate with the distance from the pilots to the observed objects. Therefore, the discrepancy in the position of the line of sight of the left or right pilots and the line of sight of the image formed by one image forming channel of such a visualization system, when simulating the parking altitude and taxiing along the runway, becomes already noticeable and reaches approximately 3 degrees (in an angular measure reduced to the field of view frontal glazing). Due to the same cost savings for acquiring a second imaging channel, this discrepancy is allowed when using such imaging systems, although it has a negative effect on crew training.

Несмотря на то, что одна система визуализации ТСВ - 1 не может обеспечить на тренажёре или моделирующем стенде имитацию внешней визуальной обстановки в полях зрения и левого, и правого лобового остекления макета .кабины самолёта, она по своему функциональному назначению, по характеристикам выходного изображения и по общим признакам (коллиматор, просветный экран, видеопроектор, генератор изображения) ближе других стоит к предлагаемому изобретению, и авторы выбрали её за прототип.Despite the fact that one TSV-1 visualization system cannot provide simulation of the external visual environment in the fields of view of both the left and right frontal glazings of the airplane’s cockpit on the simulator or simulator, it is functional in its purpose, in terms of output image and common features (collimator, translucent screen, video projector, image generator) are closest to the invention according to the invention, and the authors chose it as a prototype.

лобового остекления макета кабины самолёта на тренажёре или моделирующем стенде при минимальных затратах.frontal glazing of the cockpit model of the aircraft on the simulator or simulator stand at minimal cost.

Указанная цель достигается тем, что коллиматор со своим просветным экраном известной системы визуализации установлен снаружи макета кабины самолёта в направлении оси визирования левого пилота. И в систему визуализации дополнительно введены второй аналогичный коллиматор также со своим просветным экраном. Установлен дополнительный коллиматор снаружи макета кабины самолёта, но в направлении оси визирования правого пилота. А видеопроектор системы визуализации установлен между коллиматорами на равном удалении от экранов в направлении проекции на них. К тому же, в систему визуализации также дополнительно введено полупрозрачное зеркало, установленное под углом примерно 45 градусов к оптической оси видеопроектора, разделяющее световой поток от видеопроектора на два направления - канала, направленных по оптической оси видеопроектора у первого канала, и под углом 90 градусов к первому каналу - у второго. Также в систему визуализации дополнительно введены три зеркала с полным отражением, причём первое и второе зеркала введены в первый канал и расположены они последовательно одно за другим между полупрозрачным зеркалом и экраном первого коллиматора. При этом, первое зеркало установлено под углом примерно 45 градусов к оптической оси первого канала, а второе зеркало установлено также под углом примерно 45 градусов к оптической оси первого канала, и с возможностью обеспечения направления проекции изображения параллельно оптической оси видеопроектора на первый экран. Третье зеркало введено во второй канал и расположено оно между полупрозрачным зеркалом и вторым экраном. Это зеркало установлено под углом примерно 45 градусов к оптической оси второго канала, с возможностью обеспечения направления проекции изображения параллельно оптической оси видеопроектора на экран второго коллиматора.This goal is achieved by the fact that the collimator with its transparent screen of the known visualization system is installed outside the layout of the cockpit in the direction of the axis of sight of the left pilot. And in the visualization system, a second similar collimator is also introduced with its own translucent screen. An additional collimator is installed outside the layout of the cockpit, but in the direction of the axis of sight of the right pilot. And the video projector of the visualization system is installed between the collimators at an equal distance from the screens in the direction of projection on them. In addition, a translucent mirror is also added to the visualization system, installed at an angle of approximately 45 degrees to the optical axis of the video projector, dividing the light flux from the video projector in two directions - the channel directed along the optical axis of the video projector at the first channel, and at an angle of 90 degrees to the first channel - the second. Also, three mirrors with full reflection are additionally introduced into the visualization system, the first and second mirrors being introduced into the first channel and they are arranged sequentially one after another between the translucent mirror and the screen of the first collimator. In this case, the first mirror is installed at an angle of about 45 degrees to the optical axis of the first channel, and the second mirror is also installed at an angle of about 45 degrees to the optical axis of the first channel, and with the possibility of ensuring the projection of the image parallel to the optical axis of the video projector on the first screen. The third mirror is introduced into the second channel and it is located between the translucent mirror and the second screen. This mirror is installed at an angle of approximately 45 degrees to the optical axis of the second channel, with the possibility of ensuring the direction of projection of the image parallel to the optical axis of the video projector on the screen of the second collimator.

Предполагаемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена схема установки коллиматоров у макета кабины самолёта. На фиг. 2 приведена схема установки просветных экранов в коллиматорах. На фиг. 3 приведена схема проекции изображения от видеопроектора на просветные экраны.The proposed utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a diagram of the installation of collimators in the layout of the cockpit. In FIG. 2 shows a diagram of the installation of luminous screens in collimators. In FIG. 3 shows a diagram of the projection of an image from a video projector onto translucent screens.

Перед макетом кабины самолёта 1 снаружи у левого лобового остекления 2 установлен первый коллиматор 3. При этом, оптическая ось коллиматора направлена по оси визирования левого пилота (командира). Также снаружи перед макетом кабины самолёта 1 у правого лобового остекления 4 установлен второй коллиматор 5. При этом, оптическая ось его направлена по оси визирования правого пилота. В фокальных поверхностях сферических зеркал 6 и 7 каждого из коллиматоров 3 и 5 установлены просветные экраны 8 и 9. Причём, первый просветный экран 8 установлен в первом коллиматоре 3, а второй экран 9 - во втором коллиматоре 5.Before the layout of the cockpit of the aircraft 1, the first collimator 3 is installed outside the left frontal glazing 2. In addition, the optical axis of the collimator is directed along the axis of sight of the left pilot (commander). Also, outside the model of the cockpit of the aircraft 1, a second collimator 5 is installed at the right frontal glazing 4. Moreover, its optical axis is directed along the axis of sight of the right pilot. In the focal surfaces of the spherical mirrors 6 and 7 of each of the collimators 3 and 5, luminous screens 8 and 9 are installed. Moreover, the first luminous screen 8 is installed in the first collimator 3, and the second screen 9 is in the second collimator 5.

Видеопроектор 10 установлен между коллиматорами 3 и 5 на равном удалении от экранов 8 и 9 в направлении проекции на них. Под углом примерно 45 градусов к оптической оси видеопроектора 10 установлено полупрозрачное (с пропусканием - примерно 50% и отражением - примерно 50%) зеркало 11, разделяющее световой поток от видеопроектора 10 на два направления - на первый канал (для левого коллиматора 3), направленный по оси видеопроектора 10, и на второй канал (для правого коллиматора 5), направленный примерно на 90 градусов к оптической оси первого канала. За полупрозрачным зеркалом 11 установлено под углом примерно 45 градусов к оптической оси видеопроектора 10 первое зеркало 12 с полным отражением, ломающее ось проекции первого канала. Последовательно за зеркалом 12 установлено под углом примерно 45 градусов к оптической оси второго канала второе зеркало 13 с полным отражением, повторно ломающее ось проекции изображения первого канала и направляющее его на первый просветный экран 8. Под углом примерно 45 градусов к оптической оси второго канала между полупрозрачным зеркалом 11 и просветным экраном 9 установлено третье зеркало 14 с полным отражением, также ломающее ось проекции изображения и направляющее его на второй экран 9. Пространство между видеопроектором 10 и коллиматорами 3 и 5 закрыто светозащитным корпусом 16. Видеопроектор 10 имеет регулировочные подвижки для юстировки. Такие же регулировочные подвижки имеют зеркала 11, 12, 13, 14 и экраны 8 и 9.The video projector 10 is installed between the collimators 3 and 5 at an equal distance from the screens 8 and 9 in the direction of projection on them. At an angle of about 45 degrees to the optical axis of the video projector 10, a translucent (with transmittance of about 50% and reflection of about 50%) mirror 11 is installed that separates the light flux from the video projector 10 in two directions - to the first channel (for the left collimator 3), directed along the axis of the video projector 10, and to the second channel (for the right collimator 5), directed approximately 90 degrees to the optical axis of the first channel. Behind the translucent mirror 11 is installed at an angle of about 45 degrees to the optical axis of the video projector 10, the first mirror 12 with full reflection, breaking the axis of the projection of the first channel. Sequentially behind the mirror 12, a second mirror 13 is installed at an angle of approximately 45 degrees to the optical axis of the second channel, which repeatedly breaks the projection axis of the image of the first channel and directs it to the first translucent screen 8. At an angle of approximately 45 degrees to the optical axis of the second channel between the translucent a mirror 11 and an enlightenment screen 9 have a third mirror 14 with full reflection, also breaking the axis of the projection of the image and directing it to the second screen 9. The space between the video projector 10 and collimato s 3 and 5 closed sunscreen housing 16. Video projector 10 has an adjustment for alignment shifts. Mirrors 11, 12, 13, 14 and screens 8 and 9 have the same adjusting movements.

Предполагаемая полезная модель работает следующим образом. Сначала в генератор изображения системы визуализации вводятся исходные данные по направлению линии визирования наблюдателя (в данном случае, например, по оси, лежащей в плоскости симметрии моделируемого летательного аппарата - в плоскости ХОУ) и по углам обзора средства наблюдения (по углам обзора переднего левого 2 или правого 4 лобового остекления при наблюдении через них из рабочей точки зрения - РТЗ соответственно левого или правого оператора). В данном случае это исходное значение составляет - 33 градуса по вертикали и 47 градусов по горизонтали (см. ниже). Затем генератор изображения 15 начинает формировать компьютерным способом средствами машинной графики изображение внешней визуальной обстановки для заданного средства наблюдения. Видеосигналы с генератора изображения 15 передаются по цепям электрической связи на видеопроектор 10 системы визуализации. Видеопроектор 10 проецирует сформированное изображение на полупрозрачное зеркало 11, которое разделяет его на два одинаковых. Первое изображение с помощью зеркал 12 и 13 передаётся на первый просветный экран 8, установленный в фокальной поверхности сферического зеркала 6 левого коллиматора 3. Второе изображение с помощью зеркала 14 передаётся на второй просветный экран 9, установленный в фокальной поверхности сферического зеркала 7 второго (правого) коллиматора 5. Операторы изThe proposed utility model works as follows. First, the initial data are input into the image generator of the visualization system in the direction of the observer's line of sight (in this case, for example, along the axis lying in the plane of symmetry of the simulated aircraft - in the CW plane) and at the viewing angles of the surveillance tool (at the viewing angles of the front left 2 or right 4 frontal glazing when viewed through them from a working point of view - RTZ, respectively, of the left or right operator). In this case, this initial value is 33 degrees vertically and 47 degrees horizontally (see below). Then, the image generator 15 begins to form a computer image by means of computer graphics image of the external visual environment for a given means of observation. The video signals from the image generator 15 are transmitted through electrical circuits to the video projector 10 of the visualization system. The video projector 10 projects the generated image onto a translucent mirror 11, which divides it into two identical ones. The first image with the help of mirrors 12 and 13 is transmitted to the first luminous screen 8 installed in the focal surface of the spherical mirror 6 of the left collimator 3. The second image using the mirror 14 is transmitted to the second luminous screen 9 installed in the focal surface of the spherical mirror 6 of the second (right) collimator 5. Operators from

состава экипажа наблюдают со своих рабочих мест в полях зрения левого и правого лобового остекления макета самолёта имитируемое изображение внешней визуальной обстановки. Изображение наблюдается операторами из бесконечности как и в реальных условиях.crew members observe from their workplaces in the fields of view of the left and right frontal glazing of the airplane model a simulated image of the external visual environment. The image is observed by operators from infinity as in real conditions.

Предполагаемая полезная модель устраняет и недостаток вышеуказанных систем визуализации, имеющих один канал формирования изображения (например, одну передающую телевизионную камеру - в макетных системах, или один генератор изображения - в компьютерных системах) и два канала отображения изображения (два коллиматора) - по некоторому несоответствию линий визирования изображения, наблюдаемого пилотами в полях зрения левого и правого лобового остекления макета кабины самолёта линиям визирования изображения, наблюдаемого в реальном полёте.The proposed utility model also eliminates the disadvantage of the above visualization systems having one image-forming channel (for example, one transmitting television camera in breadboard systems, or one image generator in computer systems) and two image display channels (two collimators) - due to some line mismatch sighting of the image observed by the pilots in the fields of view of the left and right frontal glazing of the aircraft cabin layout lines of sighting of the image observed in real flight .

Это достигается на этапе оптической юстировки зеркал, входящих в состав предполагаемой полезной модели. Для левого канала отображения изображения это достигается с помощью одноразового ручного дополнительного разворота зеркала 13 против часовой стрелки относительно своего нулевого положения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси проекции первого канала, на угол, обеспечивающий перемещение изображения по экрану 8 в поперечном направлении вправо на необходимую величину (примерно 3 градуса). Для правого канала отображения изображения это достигается с помощью одноразового ручного дополнительного разворота зеркала 14 по часовой стрелки относительно своего нулевого положения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси проекции второго канала, на угол, обеспечивающий перемещение изображения по экрану 9 в поперечном направлении влево на ту же необходимую величину. Для того чтобы экраны 8 и 9 были полностью заполнены проецируемым изображением с учётом дополнительных разворотов зеркал 13 и 14, в генератор изображения предполагаемой полезной модели вводятся уточнённые исходные данные по углам обзора средств наблюдения по горизонтали - 47 градусов, которые содержат 41 градус поля зрения левого или правого лобового остекления (соответствующие полям зрения коллиматоров по горизонтали), а также 3 градуса запаса слева для обеспечения дополнительного разворота зеркала 13 и 3 градуса запаса справа для обеспечения дополнительного разворота зеркала 14. В связи с тем, что видеопроектор выдаёт изображение в телесном угле с соотношением ширина - высота как 4 к 3, то в генератор изображения 10 предлагаемой системы визуализации вводятся уточнённые исходные данные и по углам обзора средств наблюдения по вертикали - 33 градуса. Затем генератор изображения передаёт сформированное изображение на видеопроектор, который проецирует его с помощью зеркал 11, 2, 13, 14 на соответствующие экраны 8 и 9. Коллиматоры 3 и 5 отображают это изображение как бы из бесконечности в полях зрения соответственно левогоThis is achieved at the stage of optical alignment of the mirrors that make up the proposed utility model. For the left image display channel, this is achieved using a one-time manual additional rotation of the mirror 13 counterclockwise relative to its zero position around an axis perpendicular to the optical axis of the projection of the first channel by an angle that moves the image across the screen 8 in the transverse direction to the right by the required amount (approximately 3 degrees). For the right image display channel, this is achieved by using a one-time manual additional rotation of the mirror 14 clockwise relative to its zero position around an axis perpendicular to the optical axis of the projection of the second channel by an angle ensuring the image is moved across the screen 9 in the transverse direction to the left by the same required amount . In order for the screens 8 and 9 to be completely filled with the projected image, taking into account additional turns of the mirrors 13 and 14, the source data of the proposed utility model are updated with the initial data for the viewing angles of the horizontal observation instruments - 47 degrees, which contain 41 degrees of the left or right frontal glazing (corresponding to the horizontal fields of view of the collimators), as well as 3 degrees of margin on the left to provide additional mirror rotation of 13 and 3 degrees of margin on the right for I have an additional rotation of the mirror 14. Due to the fact that the video projector produces an image in a solid angle with a ratio of width - height of 4 to 3, then updated source data are entered into the image generator 10 of the proposed visualization system and, in terms of the viewing angles of observation, vertically - 33 degrees. Then the image generator transfers the generated image to the video projector, which projects it with the help of mirrors 11, 2, 13, 14 onto the corresponding screens 8 and 9. The collimators 3 and 5 display this image as if from infinity in the fields of view, respectively, of the left

и правого лобового остекления макета самолёта, и пилоты из состава экипажа наблюдают со своих рабочих мест сюжеты имитируемого изображения внешней визуальной обстановки, которые отличается друг от друга по направлению линии визирования, как и в реальном полёте. Т.е. с помощью дополнительных разворотов зеркал 13 и 14 в предполагаемой одноканальной (по наличию одного генератора изображения) полезной модели имеется возможность достижения таких характеристик выходного изображения внешней визуальной обстановки, которые получаются при использовании двух каналов формирования изображения, чем и подтверждается экономия от неприменения второго генератора изображения.both the right frontal glazing of the airplane’s model, and the pilots from the crew observe from their workplaces scenes of a simulated image of the external visual environment, which differ from each other in the direction of the line of sight, as in real flight. Those. with the help of additional turns of mirrors 13 and 14 in the proposed single-channel (by the presence of one image generator) utility model, it is possible to achieve such characteristics of the output image of the external visual environment that are obtained using two image forming channels, which confirms the savings from not using the second image generator.

В настояш,ее время на предприятии ФГУП «НИИАО разработана эскизная конструкторская документация на предполагаемую полезную модель, изготовлен действуюш;ий макетный образец и проведены его испытания.At present, her time at the enterprise of FSUE “NIIAO” a draft design documentation for the proposed utility model was developed, a valid one was made, and a prototype was made and its tests were carried out.

Испытания действующего макетного образца предполагаемой полезной модели показали возможность обеспечения с её помощью имитации внешней визуальной обстановки в полях зрения левого и правого лобового остекления макета кабины самолёта на моделирующем стенде при минимальных затратах (на два коллиматора, на два просветных экрана, на один видеопроектор вместо двух и на один генератор изображения вместо двух).Tests of the current prototype of the proposed utility model showed the possibility of using it to simulate the external visual situation in the fields of view of the left and right frontal glazing of the cockpit model on the modeling stand at minimal cost (for two collimators, for two transparent screens, for one video projector instead of two and on one image generator instead of two).

Изображение внешней визуальной обстановки в полях зрения левого и правого лобового остекления макета кабины самолёта, формируемое предполагаемой полезной модели, обладает высокими характеристиками яркость его составляет около 100 кд/м, что вдвое меньше, чем у системы визуализации, выбранной за прототип, но существенно выше, чем у вышеуказанных отечественных и зарубежных «двухоконных систем визуализации. Чёткость изображения составляет не менее 1024 х 768 элементов изображения. Эти характеристики достигнуты при использовании в составе предполагаемой полезной модели видеопроектора типа SANYO, модели PLC - XW20. И они могут быть ещё улучшены за счёт применения видеопроекторов с более высокими характеристиками. Источники информации: 1.Census: civil simulators. Журнал Flight International, 410 March, 2003, стр.32 - 49.The image of the external visual environment in the fields of view of the left and right frontal glazing of the model of the cockpit, formed by the proposed utility model, has high characteristics, its brightness is about 100 cd / m, which is half that of the visualization system selected for the prototype, but significantly higher than the above domestic and foreign "two-window visualization systems. The clarity of the image is at least 1024 x 768 image elements. These characteristics are achieved when using as part of the proposed utility model a video projector of the SANYO type, model PLC - XW20. And they can be further improved through the use of higher-performance video projectors. Sources of information: 1.Census: civil simulators. Flight International Magazine, 410 March, 2003, pp. 32--49.

3.Система визуализации «Альбатрос.3. Visualization system “Albatross.

Информационный лист (проспект - реклама) авиасалона «МАКС - 95.Information sheet (prospectus - advertising) of the MAKS - 95.

4.Компьютерная система визуализации «Альбатрос. Информационный лист (проспект - реклама) авиасалона «МАКС - 95.4. Computer visualization system “Albatross. Information sheet (prospectus - advertising) of the MAKS - 95.

5.Пилотажный тренажёр.5. Flight simulator.

Информационный лист (проспект - реклама) авиасалона «МАКС - 93.Information sheet (prospectus - advertisement) of the MAKS - 93.

6.Тренажёрная система визуализации ТСВ - 1 (одноканальная, однооконная) -прототип..6. The training system of visualization TSV - 1 (single-channel, single-window) -prototype ..

Информационный лист (проспект - реклама) авиасалона «МАКС - 2003.Information sheet (prospectus - advertisement) of the MAKS 2003 air show.

Claims

A visualization system comprising an optical centered collimation system (collimator), a transparent screen mounted in the focal surface of a spherical mirror of a collimator, a video projector projecting an image of the visual environment onto the screen and electrically connected to an image generator, characterized in that a second similar collimator is additionally introduced into the visualization system and a second lumen screen installed in the focal surface of the spherical mirror of this collimator, and the collimators of the mouth mounted on the outside of the aircraft cockpit layout in the direction of the viewing axis of the left and right pilots, respectively, and the video projector is installed between the collimators at an equal distance from the screens in the direction of projection on them, and a translucent mirror mounted at an angle of about 45 ° to the optical axis of the video projector and dividing the light flux from the video projector into two channels directed along the optical axis of the video projector at the first channel and at an angle of 90 ° to the first channel - at the second, and along therefore, located between the translucent mirror and the first screen, the first mirror with full reflection mounted at an angle of about 45 ° to the optical axis of the first channel, and the second mirror with full reflection mounted at an angle with the optical axis of the first channel with the possibility of ensuring the direction of projection of the light flux in parallel the optical axis of the video projector to the first screen, as well as the third mirror with full reflection, mounted at an angle to the optical axis of the second channel with the possibility of providing direction projection of the light flux projection parallel to the optical axis of the video projector on the second screen.