RU38987U1 - TRAINER FOR TRAINING DRIVING A TRACKED CAR - Google Patents

TRAINER FOR TRAINING DRIVING A TRACKED CAR Download PDF

Info

Publication number
RU38987U1
RU38987U1 RU2003105020/20U RU2003105020U RU38987U1 RU 38987 U1 RU38987 U1 RU 38987U1 RU 2003105020/20 U RU2003105020/20 U RU 2003105020/20U RU 2003105020 U RU2003105020 U RU 2003105020U RU 38987 U1 RU38987 U1 RU 38987U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
group
outputs
inputs
simulator
digital
Prior art date
Application number
RU2003105020/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Бельке
М.А. Поплавский
С.В. Щелканова
Original Assignee
Бельке Андрей Андреевич
Поплавский Михаил Александрович
Щелканова Светлана Владимировна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бельке Андрей Андреевич, Поплавский Михаил Александрович, Щелканова Светлана Владимировна filed Critical Бельке Андрей Андреевич
Priority to RU2003105020/20U priority Critical patent/RU38987U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU38987U1 publication Critical patent/RU38987U1/en

Links

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к техническим средствам обучения вождению транспортных средств и может быть использована для обучения управлению гусеничными машинами. Предложенное техническое решение позволяет повысить качество моделирования движения машины и имитации шума при снижении цены тренажера. Эта задача решается тем, что в известный тренажер, содержащий устройство отображения визуальной обстановки, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, кабину с органами управления и датчиками их положения, механически связанную с приводом колебаний кабины, блок имитации визуальной обстановки блок моделирования движения машины, первая группа выходов которого соединена с группой входов имитатора шума, группа выходов последнего соединена с акустической системой, установленной в кабине, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок приборов и блок управления приборами, группа входов которого соединена с первой группой выходов цифро-аналогового преобразователя группа входов которого соединена со второй группой выходов блока моделирования движения машины, а третья группа выходов последнего соединена с группой входов блока имитации визуальной обстановки, первая группа выходов которого соединена с первой группой входов блока моделирования движения машины, вторая группа которого соединена с группой выходов аналого-цифрового преобразователя, группа входов которого соединена с группой выходов датчиков положения органов управления, вторая группа выходов соединена с группой входов устройства отображения визуальной обстановки, группа выходов блока управления приборами сое�The utility model relates to technical means of teaching driving vehicles and can be used to teach the management of tracked vehicles. The proposed technical solution improves the quality of modeling the movement of the machine and simulating noise while reducing the price of the simulator. This problem is solved by the fact that in a well-known simulator containing a visual environment display device, an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, a cabin with controls and their position sensors, mechanically connected to the cabin vibration drive, a visual environment simulation unit, a machine motion simulation unit , the first group of outputs of which is connected to the group of inputs of a noise simulator, the group of outputs of the latter is connected to an acoustic system installed in the cab, characterized in that it additionally contains a device block and a device control unit, the input group of which is connected to the first group of outputs of the digital-to-analog converter, the group of inputs of which is connected to the second group of outputs of the machine motion simulation unit, and the third group of outputs of the latter is connected to the group of inputs of the visual simulation unit, the first group the outputs of which are connected to the first group of inputs of the machine motion simulation block, the second group of which is connected to the group of outputs of the analog-to-digital converter of Tell, a group of inputs of which is connected with a group of outputs of position sensors of controls, a second group of outputs is connected to a group of input devices display visual situation, a group of devices of the control unit outputs cos

Description

Полезная модель относится к техническим средствам обучеия вождению транспортных средств и может быть использована для обучения управлению военными гусеничными машинами при подготовке механиков-водителей в учебных подразделениях Российской Армии.The utility model relates to technical means of training for driving vehicles and can be used to teach the management of military tracked vehicles in the preparation of driver-mechanics in training units of the Russian Army.

Известен тренажер для обучения водителей гусеничной машины (Авторское свидетельство СССР № 144311 Мкл G 09 В 9/04), содержащий кабину с органами управления, связанные с электромеханическим приводом и кинопроектор, управляемый этим приводом.A known simulator for training drivers of a tracked vehicle (USSR Author's Certificate No. 144311 Mcl G 09 V 9/04), containing a cabin with controls associated with an electromechanical drive and a movie projector controlled by this drive.

Известен тренажер для обучения водителя танка (Рымаренко А.Г., Зимин К.Б. Технические средства интенсификации обучения вождению танков. Издание ВАБТВ, М., 1970.), содержащий кабину с органами управления, связанными с блоком датчиков; акустический блок; электрогидропривод, механически связанный с кабиной; кинопроектор, с установленным на нем устройством считывания информации; последовательно соединенные блоки моделирования двигателя и трансмиссии, причем первый выход последнего соединен с первым входом блока моделирования двигателя, выход которого соединен через имитатор шума с акустическим блоком.A well-known simulator for training a tank driver (Rymarenko AG, Zimin KB Technical means of intensification of training in tank driving. Edition VABTV, M., 1970.), containing a cabin with controls associated with the sensor unit; acoustic unit; electrohydraulic drive mechanically connected to the cabin; a movie projector with an information reader installed on it; sequentially connected engine and transmission simulation blocks, the first output of the latter being connected to the first input of the engine simulation block, the output of which is connected through a noise simulator to an acoustic block.

Известен также тренажер водителя гусеничной машины (Авторское свидетельство СССР.№ 1531707 Мкл G 09 В 9/04), содержащий кабину с органами управления и датчиками их положения, механически связанную с электрогидроприводом вход которого соединен с выходом блока моделирования колебаний, группа выходов датчиков положения органов управления соединенных с группой входов блока моделирования движения машины, первый и второй выходы которого соответственно соединены с Also known is a driver simulator of a tracked vehicle (USSR Author's Certificate. No. 1531707 Mcl G 09 V 9/04), containing a cabin with controls and sensors for their position, the input of which is mechanically connected to the electrohydraulic drive, the input of the vibration modeling block, the group of outputs of the organs position sensors control connected to the group of inputs of the unit for simulating the movement of the machine, the first and second outputs of which are respectively connected to

первым и вторым входами имитатора шума, выход последнего соединен с акустической системой, установленной в кабине.the first and second inputs of the noise simulator, the output of the latter is connected to the speaker system installed in the cab.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является тренажер водителя гусеничной машины (Свидетельство РФ № 6459 Мкл. G 09 В 9/04 на полезную модель), содержащий устройство отображения визуальной обстановки, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, кабину с органами управления и датчиками их положения, механически связанную с приводом колебаний кабины, блок имитации визуальной обстановки блок моделирования движения машины, первая группа выходов которого соединена с группой входов имитатора шума, группа выходов последнего соединена с акустической системой, установленной в кабине.The closest analogue (prototype) is a tracked vehicle driver simulator (Certificate of the Russian Federation No. 6459 Mcl. G 09 V 9/04 for a utility model) containing a visual environment display device, an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, a cabin with controls and sensors of their position, mechanically connected with the drive oscillations of the cabin, a unit for simulating the visual environment, a block for simulating the movement of the machine, the first group of outputs of which is connected to the group of inputs of the noise simulator, the group of outputs after it is connected with the speaker system installed in the cab.

Резкое удорожание боевых машин, горюче-смазочных материалов, необходимость платы за землю при вождении боевых машин и т.д. привело к значительным затратам, необходимых для обучения водителей, а при ограниченном бюджете, выделяемом Министерству обороны обучение в полном объеме "Курса вождения боевых машин" становится невозможным (пробег, необходимый для обучения водителя третьего класса равен 250км). В связи с этим, необходимо сократить пробег боевых машин за счет увеличения доли "пробега" на тренажере и снизить стоимость самого тренажера.The sharp rise in the cost of combat vehicles, fuels and lubricants, the need for land charges when driving combat vehicles, etc. led to significant costs required for driver training, and with a limited budget allocated to the Ministry of Defense, training in full "Combat Vehicle Driving Course" becomes impossible (the mileage required to train a third-class driver is 250 km). In this regard, it is necessary to reduce the mileage of combat vehicles by increasing the share of "mileage" on the simulator and reduce the cost of the simulator itself.

Тренажеры аналоги не обеспечивает необходимой доли "пробега" из-за некачественного моделирование движения, т.к. используемая в этих тренажерах аналоговая модель движения имеет ограничения по точности моделирования движения машины. Это связано с тем, что повышение детальности моделирования приводит к значительному увеличению количества решающих аналоговых элементов в результате чего возрастает, так называемая, инструментальная погрешность, которая при определенном количестве элементов превышает погрешность математической модели реализуемой в блоке моделирования движения на аналоговых элементах. В серийно Exercise machines analogs do not provide the necessary share of "run" due to poor-quality motion simulation, because The analog motion model used in these simulators has limitations on the accuracy of modeling the movement of the machine. This is due to the fact that increasing the detail of modeling leads to a significant increase in the number of crucial analog elements, which results in an increase in the so-called instrumental error, which for a certain number of elements exceeds the error of the mathematical model implemented in the block of motion simulation on analog elements. In serial

выпускаемых тренажерах военных гусеничных машин процесс движения описывается максимально двенадцатью дифференциальными уравнениями. Дальнейшая детализация процесса движения, т.е. увеличение числа дифференциальных уравнений приводит к увеличению инструментальной по1решности до уровня не приемлемою для тренажера вождения. Кроме того при увеличении детализации увеличивается стоимость тренажера.manufactured tracked military tracked vehicles, the movement process is described by a maximum of twelve differential equations. Further detailing the movement process, i.e. an increase in the number of differential equations leads to an increase in instrumental accuracy to a level not acceptable for a driving simulator. In addition, with an increase in detail, the cost of the simulator increases.

В тренажерах аналогах не представлена возможность вывода приборной информации обучаемому водителю, которая необходима ему для правильного обучения.In analogue simulators, the possibility of outputting instrumental information to the trained driver, which he needs for proper training, is not presented.

Недостатком тренажера-прототипа также является его относительно высокая стоимость, т.к. блок моделирования движения машины и имитатор шума выполнены на аналоговых элементах, а блок имитации визуальной обстановки выполнен на цифровой ЭВМ. Это не рационально, т.к. если в тренажер введена цифровая ЭВМ, то логично ее использовать для реализации всех моделирующих систем тренажера, в том числе и моделирования движения и имитации шума.The disadvantage of the prototype simulator is also its relatively high cost, because the machine motion simulation block and the noise simulator are made on analog elements, and the visual environment simulation block is made on a digital computer. This is not rational, because if a digital computer is introduced into the simulator, it is logical to use it to implement all simulator simulator systems, including motion simulation and noise simulation.

Предложенное техническое решение позволяет исключить недостатки существующего тренажера, а именно:The proposed technical solution eliminates the disadvantages of the existing simulator, namely:

1. Повысить качество моделирования движения машины и имитации шума за счет использования цифровых моделей.1. To improve the quality of modeling the movement of the machine and simulating noise through the use of digital models.

2. Снизить стоимость тренажера за счет исключения из его состава аналоговых моделей и сопутствующих им элементам, например блоков питания и других вспомогательных устройств, не представленных в формуле, но имеющих место в реальных тренажерах. Эти модели переводятся на уже используемую для имитации визуальной обстановки цифровую ЭВМ, которая входит в состав тренажера, но используется не полностью.2. To reduce the cost of the simulator due to the exclusion from its structure of analog models and related elements, such as power supplies and other auxiliary devices, not represented in the formula, but taking place in real simulators. These models are transferred to a digital computer already used to simulate the visual environment, which is part of the simulator, but is not fully used.

Эта задача решается тем, что в известный тренажер, содержащий устройство отображения визуальной обстановки, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, кабину с органами управления и датчиками их положения, This problem is solved in that in a well-known simulator containing a device for displaying the visual situation, an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, a cabin with controls and sensors for their position,

механически связанную с приводом колебаний кабины, блок имитации визуальной обстановки блок моделирования движения машины, первая группа выходов которого соединена с группой входов имитатора шума, группа выходов последнего соединена с акустической системой, установленной в кабине, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок приборов и блок управления приборами, группа входов которого соединена с первой группой выходов цифро-аналогового преобразователя группа входов которого соединена со второй группой выходов блока моделирования движения машины, а третья группа выходов последнего соединена с группой входов блока имитации визуальной обстановки, первая группа выходов которого соединена с первой группой входов блока моделирования движения машины, вторая группа которого соединена с группой выходов аналого-цифрового преобразователя, группа входов которого соединена с группой выходов датчиков положения органов управления, вторая группа выходов соединена с группой входов устройства отображения визуальной обстановки, группа выходов блока управления приборами соединена с группой входов блока приборов в кабине, а вторая группа выходов цифро-аналогового преобразователя соединена с группой входов привода колебаний кабины.mechanically connected with the drive of the oscillations of the cabin, a unit for simulating the visual environment, a block for simulating the movement of the machine, the first group of outputs of which is connected to a group of inputs of a noise simulator, the group of outputs of the latter is connected to an acoustic system installed in the cabin, characterized in that it further comprises a unit of devices and a unit instrument control, the input group of which is connected to the first group of outputs of the digital-to-analog converter, the group of inputs of which is connected to the second group of outputs of the model block movement of the machine, and the third group of outputs of the latter is connected to the group of inputs of the visual simulation unit, the first group of outputs of which is connected to the first group of inputs of the machine's motion simulation unit, the second group of which is connected to the output group of the analog-to-digital converter, the input group of which is connected to the group the outputs of the position sensors of the controls, the second group of outputs is connected to the group of inputs of the visual display device, the group of outputs of the control unit it is connected to the group of inputs of the instrument cluster in the cabin, and the second group of outputs of the digital-to-analog converter is connected to the group of inputs of the drive oscillation cabin.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый тренажер отличается наличием новых блоков и их связями с остальными элементами. Таким образом, заявляемый тренажер соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что новые блоки, введенные в тренажер в отдельности широко известны. Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы известного тренажера, новые блоки проявляют новые свойства, что приводит к расширению функциональных возможностей известного тренажера и к снижению его стоимости, за счет исключения из состава тренажера аналоговых моделирующих блоков и реализации их на персональной Comparative analysis with the prototype shows that the inventive simulator is characterized by the presence of new blocks and their relationships with other elements. Thus, the claimed simulator meets the criterion of "novelty." Comparison of the proposed solutions with other technical solutions shows that the new blocks introduced into the simulator individually are widely known. However, when they are introduced in this connection with the other elements of the circuit of the known simulator, the new blocks exhibit new properties, which leads to the expansion of the functionality of the known simulator and to a decrease in its cost due to the exclusion of analog modeling blocks from the simulator and their implementation on a personal

ЭВМ. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные" отличия.COMPUTER. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant" differences.

На фиг.1 изображена блок-схема тренажера.Figure 1 shows a block diagram of a simulator.

Тренажер содержит: кабину 1 с датчиками положения органов управления 7 и акустической системой 6, устройство 2 отображения визуальной обстановки, блок приборов 3, блок управления приборами 4, имитатор шума 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок 9 моделирования движения машины, блок 10 имитации визуальной обстановки, привод колебания кабины 11, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 12.The simulator contains: a cabin 1 with position sensors of the controls 7 and an acoustic system 6, a device 2 for displaying the visual situation, a unit of devices 3, a control unit for devices 4, a noise simulator 5, an analog-to-digital converter (ADC), a unit 9 simulating the movement of the machine, a unit 10 simulations of a visual environment, an oscillation drive of a cabin 11, a digital-to-analog converter (DAC) 12.

На фиг.2 представлена блок - схема реализации блока имитации визуальной обстановки.Figure 2 presents the block diagram of the implementation of the block simulating the visual environment.

На фиг.3 представлена блок - схема реализации блока моделирования движения.Figure 3 presents the block diagram of the implementation of the motion simulation block.

Прежде чем начать описывать работу тренажера определим некоторые положения касающиеся того, что все моделирующие системы тренажера выполнены на персональной ЭВМ.Before you begin to describe the operation of the simulator, we define some provisions regarding the fact that all simulator simulator systems are made on a personal computer.

Если рассматривать прототип, то из формулы и описания однозначно видно, что цифровая ЭВМ функционально является блоком 10 имитации визуальной обстановки, поэтому он был включен в доотличительную часть формулы. Этот блок состоит из программной и аппаратных частей. Сама по себе ЭВМ не может выполнять функции указанного блока, а следовательно и решать поставленные перед ней задачи, она является лишь средством для реализации программы, которая обеспечивает функционирование блока 10, необходимого для работы тренажера. В связи с этим в формуле предлагаемого технического решения ЭВМ не приводится, хотя фактически она присутствует. Примерно то же самое можно сказать о блоке 9 моделирования движения и имитаторе шума 5, которые в прототипе выполнены на аналоговых элементах, а в предлагаемом техническом If we consider the prototype, then the formula and description clearly shows that the digital computer is functionally a block 10 simulating the visual environment, so it was included in the pre-distinctive part of the formula. This block consists of software and hardware. The computer itself cannot perform the functions of the indicated unit, and therefore cannot solve the tasks assigned to it; it is only a means for implementing the program, which ensures the functioning of the unit 10 necessary for the simulator to work. In this regard, in the formula of the proposed technical solution, the computer is not given, although in fact it is present. About the same thing can be said about block 9 of motion simulation and noise simulator 5, which in the prototype are made on analog elements, and in the proposed technical

решении с помощью программных и аппаратных частей. Более детальное взаимодействие аппаратных и программных частей указанных блоков будет представлено ниже.solution using software and hardware. A more detailed interaction of the hardware and software parts of these blocks will be presented below.

Тренажер работает следующим образом.The simulator works as follows.

Обучаемый водитель, находящийся в кабине 1 тренажера воздействует, определенным образом, в зависимости от поставленной задачи, на органы управления. В результате чего, датчики 7, механически связанные с органами управления перемещаются и на их выходах формируются аналоговые напряжения, пропорциональные величине перемещения органов управления. Эти напряжения поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя 8 с помощью которого они преобразуются в цифровой код, который с помощью ЭВМ преобразуется в численные значения переменных, пропорциональных положению органов управления в кабине1, необходимых для управления моделью движения машины.A trained driver located in the cockpit 1 of the simulator acts, in a certain way, depending on the task, on the controls. As a result, the sensors 7, mechanically connected with the controls, move and analog voltages are formed at their outputs, proportional to the amount of movement of the controls. These voltages are supplied to the corresponding inputs of the analog-to-digital converter 8 with the help of which they are converted into a digital code, which is converted by a computer into the numerical values of the variables proportional to the position of the controls in the cab1, which are necessary to control the model of movement of the machine.

Основу модели движения машины составляют дифференциальные уравнения, как правило, с нелинейными правыми частями, описывающие движение агрегатов и узлов реальной машины во взаимодействии с грунтом и профилем местности. На основе этих уравнений создан программный модуль, моделирующий движение машины, который в совокупности с персональной ЭВМ представляет собой блок 9 моделирования движения. В результате решения (интегрирования) дифференциальных уравнений вычисляются значения выходных перемещений модели движения, основными из них:The basis of the machine’s motion model is composed of differential equations, usually with non-linear right-hand sides, describing the movement of aggregates and units of a real machine in interaction with the ground and the terrain profile. Based on these equations, a software module was created that simulates the movement of the machine, which in combination with a personal computer is a block 9 of motion simulation. As a result of the solution (integration) of differential equations, the values of the output displacements of the motion model are calculated, the main ones:

1. крутящий момент двигателя;1. engine torque;

2. частота вращения вала двигателя;2. engine shaft speed;

3. линейная скорость движения машины;3. linear speed of the machine;

4. угловая скорость поворота машины;4. angular speed of rotation of the machine;

5. угол тангажа подрессоренной части корпуса;5. pitch angle of the sprung part of the body;

6. угол крена подрессоренной части корпуса;6. roll angle of the sprung part of the body;

7. частота вращения ведущего колеса;7. drive wheel speed;

8. температура охлаждающей жидкости двигателя;8. engine coolant temperature;

9. давление масла двигателя;9. engine oil pressure;

Выходные переменные 1-2 через первую группу выходов блока 9 поступают на входы имитатора шума 5, представляющий собой программный модуль в совокупности с персональной ЭВМ, звуковой платой, преобразующей цифровой код в сигнал звуковой частоты и, при необходимости, усилитель для создания необходимого уровня шума. В результате обучаемый водитель слышит в наушниках шлемофона или через динамики (акустическая система 6), установленные в кабине 1, шум двигателя в зависимости от режима работы моделируемой машины.Output variables 1-2 through the first group of outputs of block 9 are fed to the inputs of noise simulator 5, which is a software module in conjunction with a personal computer, a sound card that converts a digital code into an audio signal and, if necessary, an amplifier to create the necessary noise level. As a result, the trained driver hears in the headphones of the headset or through the speakers (speaker system 6) installed in cab 1, engine noise, depending on the mode of operation of the simulated machine.

Программный модуль имитатора шума 5 выполняется следующим образом. На реальной машине производится запись шумов на нескольких характерных режимах, например, начиная с минимально устойчивой частоте вращения вала двигателя и кончая максимальной через равные промежутки по частоте вращения вала двигателя. Далее такая же запись осуществляется только при другой нагрузке на двигатель. В результате получается конечное число фрагментов записи шума на месте водителя. Затем эти фрагменты оцифровываются на компьютере и с помощью выходных переменных блока 9 моделирования движения эти фрагменты выбираются и с помощью звуковой платы преобразуются в аналоговый сигнал шума двигателя. Промежуточные значения между фиксированными частотами вращения вала двигателя при которых производилась запись шума, интерполируется за счет сдвига основных частот спектра оцифрованного шума. Таким образом, имитируемый шум в заявляемом тренажере практически соответствует реальному шуму и чем больше оцифрованных фрагментов тем он ближе к реальному.The software module of the noise simulator 5 is as follows. On a real machine, noise is recorded in several characteristic modes, for example, starting with a minimally stable engine shaft speed and ending at maximum intervals at equal intervals over the engine shaft speed. Further, the same recording is carried out only at a different load on the engine. The result is a finite number of fragments of noise recording at the driver's seat. Then these fragments are digitized on a computer and using the output variables of the motion simulation unit 9, these fragments are selected and converted using the sound card into an analog engine noise signal. Intermediate values between the fixed frequencies of rotation of the motor shaft at which noise was recorded is interpolated due to a shift in the fundamental frequencies of the spectrum of digitized noise. Thus, the simulated noise in the inventive simulator practically corresponds to real noise and the more digitized fragments, the closer it is to real.

Выходные переменные 3-6 характеризуют параметры движения машины на местности, поэтому они через третью группу выходов блока 9 моделирования движения, Output variables 3-6 characterize the parameters of the movement of the machine on the ground, so they are through the third group of outputs of block 9 of the motion simulation,

поступают на группу входов блока 10 имитации визуальной обстановки. Эти переменные управляют положением моделируемой машины на местности. Местность воспроизводится с программным способом с помощью 30 графики.arrive at the group of inputs of block 10 simulating the visual environment. These variables control the position of the simulated vehicle on the ground. The terrain is reproduced programmatically using 30 graphics.

Вариантов исполнения блока 10 имитации визуальной обстановки известно довольно много, их можно видеть практически во всех компьютерных играх, в которых используется 30 графика. Как вариант исполнения блока 10 имитации визуальной обстановки в совокупности с устройством отображения визуальной обстановки 2, можно представить следующим образом.There are a lot of options for the execution of the block 10 simulating the visual environment, they can be seen in almost all computer games that use 30 graphics. As an embodiment of the visual environment simulation unit 10 in conjunction with the visual environment display device 2, it can be represented as follows.

Укрупнено блок 10 имитации визуальной обстановки состоит из визуальной базы данных (Фиг.2), модуля выборки кадра и модуля (программного или программно-аппаратного) генерации кадра в каком-либо стандарте трехмерной графики (Open GL, Direct 3D,...). Визуальная база данных представляет собой набор взаимосвязанных именованных элементов типа "МЕСТНОСТЬ", "ОБЪЕКТ", "ИЗОБРАЖЕНИЕ", "СВЕТ" "ТРАССЫ" примерный состав которых, представлен в таблице.The enlarged visual environment simulation unit 10 consists of a visual database (Fig. 2), a frame sampling module, and a frame generation module (software or hardware) in some standard three-dimensional graphics (Open GL, Direct 3D, ...). The visual database is a set of interconnected named elements of the type "LOCATION", "OBJECT", "IMAGE", "LIGHT", "ROUTES", an approximate composition of which is presented in the table.

ТаблицаTable местностьthe terrain объектыobjects изображенияImages светshine трассыtracks \ \ У\ \ Y 1 1eleven 11 \ ! § 1 и\! § 1 and !! \\ аa ; 1 |
! а !
; 1 |
! ah !
1 1eleven »
0
"
0
!! ; 1; 1 || 11 11
[ {; § [ { ; § т
0
t
0
'%'% || вin
: ' я ' м
-1И ^
: 'i'm
-1and ^
^^ аa 11 11 раra СТ1
5
т
0
ST1
5
t
0
11
1 '§ 1 5 а
• у • и,' 3 | И | Ж | д
1 '§ 1 5 a
• y • and, '3 | And | W | d
11 и
е-
and
e-
а
т
a
t
§§ 11 а
a
"h
а
5
a
5
&&
| & 1 & 1 я | & 1 & 1 i юYu && ^^ в 5at 5 § ^§ ^ он"
1 1 §
he"
eleven §
е« в 1 а; 8e "in 1 a; 8 0 00 0 мm И ^.And ^. ^^ м аm a о
0
about
0
3 с И,3 s AND иand ь 2 Иb 2 And иand
В 8 | 8 42 К (х< 1 рч ! ^In 8 | 8 42 K (x <1 rf! ^ 11 ааиaah иЗ ! 8
К ' <Х|
IZ! 8
K '<X |

*^3
^-4
^ in
* ^ 3
^ -4
а а §' ^ И |а а § '^ И | § к§ to ^^ 00 ^^

Модуль генерации кадра представляет собой серийно изготавливаемую компьютерную плату с элементами ускорения трехмерной графики (с ориентацией на некоторый стандарт - Open GL, Direct 3D,...), например Viper 550.The frame generation module is a mass-produced computer board with acceleration elements of three-dimensional graphics (with orientation to some standard - Open GL, Direct 3D, ...), for example Viper 550.

Устройство отображения визуальной обстановки 2 представляет собой серийно изготавливаемый RGВ-монитор, совместимый с модулем генерации кадра, например обычный компьютерный монитор.The visual environment display device 2 is a commercially available RGB monitor compatible with a frame generation module, such as a conventional computer monitor.

Модуль выборки кадра, в соответствии с выбранной для обучения трассой упражнения на местности, положением моделируемой машины в пространстве и положением прибора наблюдения в машине, извлекает из визуальной базы данных информацию о трассе моделируемого упражнения. Кроме того этот модуль формирует необходимый для построения кадра объем геометрических данных о местности, объектах и освещении, т.е., то, что должен видеть обучаемый водитель на устройстве отображения визуальной обстановки 2. Затем он транслирует эти данные в соответствии со стандартом, реализованном в модуле генерации кадра, и передает полученную управляющую последовательность в модуль генерации кадра, который формирует кадр в устройстве отображения визуальной обстановки 2.The frame sampling module, in accordance with the selected exercise route on the ground, the position of the simulated machine in space and the position of the observation device in the machine, extracts information about the route of the simulated exercise from the visual database. In addition, this module generates the amount of geometric data necessary for building the frame about the terrain, objects and lighting, that is, what the trained driver should see on the visual environment display device 2. Then he translates these data in accordance with the standard implemented in the frame generation module, and transmits the obtained control sequence to the frame generation module, which forms a frame in the visual environment display device 2.

Использование программно-аппаратного ускорения позволяет обеспечить смену кадров не менее 25 раз в секунду, что воспринимается водителем как непрерывное изображение местности перед машиной. Поступающие в модуль выборки кадра выходные переменные 3-8, определяющие перемещение машины в пространстве, с блока 9 моделирования движения, обеспечивают выборку из визуальной базы данных информацию о моделируемой местности для каждого нового положения машины относительно местности. В результате при «вождении» машины на тренажере обучаемый водитель видит на устройстве отображения визуальной обстановки 2 изменяющуюся картину местности. Причем видимые им изменения определяются пространственным положением моделируемой машины, которое зависит от того в какое положение он ставит органы управления в кабине 1 и от характеристик самой машины, заложенных в блоке 9 моделирования движения, т.е. водитель осуществляет управление машиной на тренажере также как он управлял бы в реальной машиной на реальной местности.The use of hardware and software acceleration allows for a frame change of at least 25 times per second, which is perceived by the driver as a continuous image of the terrain in front of the machine. The output variables 3-8 arriving at the frame sampling module, which determine the movement of the machine in space, from the motion simulation block 9, provide information from the visual database on the modeled terrain for each new position of the machine relative to the terrain. As a result, when “driving” a car on the simulator, the trained driver sees a changing terrain on the visual display device 2. Moreover, the changes that he sees are determined by the spatial position of the simulated machine, which depends on the position in which it puts the controls in the cab 1 and on the characteristics of the machine itself, embedded in the motion simulation block 9, i.e. the driver controls the machine on the simulator as he would in a real machine in a real area.

Кроме формирования изображения местности блок 10 имитации визуальной обстановки, обеспечивает формирование переменных, характеризующих внешние воздействия местности на моделируемую машину, к таким переменным относятся, например:In addition to forming the terrain image, the block 10 simulating the visual environment, provides the formation of variables characterizing the external influences of the terrain on the simulated car, these variables include, for example:

1. Коэффициент сопротивления грунта прямолинейному движению машины.1. The coefficient of soil resistance to the rectilinear movement of the machine.

2. Коэффициент сцепления гусениц с фунтом.2. Traction coefficient of the track with the pound.

3. Коэффициент сопротивления грунта повороту.3. The coefficient of soil resistance to rotation.

4. Высота и(или) угол неровностей моделируемой местности под каждым гусеничным движителем.4. The height and (or) the angle of roughness of the simulated terrain under each caterpillar mover.

Информация об этих переменных с помощью модуля выборки кадра извлекается из визуальной базы данных в зависимости от пространственного положения моделируемой машины и через первую группу выходов блока 10 имитации визуальной обстановки подается на первую группу входов блока 9 моделирования движения. В блоке 9 моделирования движения решается система дифференциальных уравнений описывающих внутреннюю и внешнюю динамику моделируемой машины в зависимости от положения органов управления в кабине 1 (вторая группа входов блока 9 моделирования движения) и дорожно-грунтовых условий моделируемой местности (первая группа входов блока 9). Здесь необходимо отметить, что выходные переменные угла крена и тангажа подрессоренной части машины передаются и через вторую и третью группы выходов блока 9 моделирования движения.Information about these variables using the frame sampling module is extracted from the visual database depending on the spatial position of the simulated machine and fed through the first group of outputs of the visual simulation unit 10 to the first group of inputs of the motion simulation unit 9. In block 9 of the motion simulation, a system of differential equations is described that describes the internal and external dynamics of the simulated machine depending on the position of the controls in the cab 1 (second group of inputs of the block 9 of the motion simulation) and road and ground conditions of the simulated area (first group of inputs of the block 9). It should be noted that the output variables of the angle of pitch and pitch of the sprung part of the machine are transmitted through the second and third groups of outputs of the block 9 motion simulation.

Переменные, передаваемые через третью группу выходов, управляют изображением местности, создавая видимый наклон машины в продольной и поперечной плоскостях. Эти же переменные, передаваемые через вторую группу выходов, с помощь цифроаналогового преобразователя 12 преобразуются в аналоговые напряжения, пропорциональные углам наклона тангажа и крена, которые управляют приводом 11 колебаний кабины.Variables transmitted through the third group of outputs control the image of the area, creating a visible tilt of the machine in the longitudinal and transverse planes. The same variables transmitted through the second group of outputs, with the help of a digital-to-analog converter 12, are converted into analog voltages proportional to the pitch and roll angles that control the cab vibration drive 11.

Привод 11 колебаний кабины обеспечивает ее перемещение в определенной плоскости (плоскостях для многостепенных приводов), создавая тем самым физическое воздействие на обучаемого водителя.The drive 11 of the oscillations of the cab provides its movement in a certain plane (planes for multi-stage drives), thereby creating a physical effect on the trained driver.

Привод 11 колебаний кабины может быть выполнен как одно-степенным, например, по тангажу, так и многостепенным, например, тангаж, крен, рыскание. Сам по себе привод 11 колебания кабины представляет собой известный силовой привод, например, электрогидравлический или электромеханический.The drive 11 of the cabin vibrations can be performed as a single-power, for example, pitch, and multi-degree, for example, pitch, roll, yaw. The cab oscillation drive 11 itself is a known power drive, for example electro-hydraulic or electromechanical.

Кроме того в кабине 1 установлен блок 3 приборов и представляет собой щиток (щитки в зависимости от типа моделируемой машины) на котором расположены приборы, от которых водитель получает информацию о состоянии машины. К таким приборам относятся, например, тахометр, спидометр, указатель давления масла двигателя, указатель температуры охлаждающей жидкости и т.д. Для управления показаниями этих приборов служит блок 4 управления приборами, который преобразует аналоговые напряжения пропорциональные значениям измеряемых этими приборами величин в напряжения пропорциональные углу поворота стрелок соответствующих приборов. Практическое выполнение блока 4 управления приборами зависит от типа прибора которым надо управлять и в простейшем случае представляет собой набор усилителей каждый из которых управляет определенным прибором.In addition, a unit 3 of devices is installed in cab 1 and is a shield (shields depending on the type of simulated machine) on which the devices are located, from which the driver receives information about the condition of the machine. Such instruments include, for example, a tachometer, speedometer, engine oil pressure gauge, coolant temperature gauge, etc. To control the readings of these devices, a device control unit 4 is used, which converts analog voltages proportional to the values of the values measured by these devices into voltages proportional to the angle of rotation of the arrows of the corresponding devices. The practical implementation of the unit 4 control devices depends on the type of device that you want to control and in the simplest case is a set of amplifiers, each of which controls a specific device.

Как уже указывалось выше блок 9 моделирования движения представляет собой персональную ЭВМ с программным обеспечением обеспечивающим решение дифференциальных уравнений с нелинейными правыми частями, описывающих внутреннюю и внешнюю динамику моделируемой машины. Управление этими уравнениями, а именно изменение правых частей дифференциальных уравнений, описывающих внутреннюю динамику осуществляется изменением переменных, характеризующих текущее положение органов управления, на которые воздействует обучаемый водитель при управлении машиной. При перемещении органов управления в кабине 1 тренажера происходит перемещение датчиков 7 положения органов управления. В результате на выходе последних изменяются напряжения, пропорциональные положению органов управления. Эти напряжения поступают аналого-цифровой преобразователь 8 с помощью которого напряжения с датчиков преобразуются в значения переменных, характеризующих текущее положение органов управления в кабине 1.As already mentioned above, block 9 of the motion simulation is a personal computer with software that provides the solution of differential equations with non-linear right-hand sides describing the internal and external dynamics of the simulated machine. The control of these equations, namely, the change in the right-hand sides of the differential equations describing the internal dynamics, is carried out by changing the variables characterizing the current position of the controls that the trained driver acts to control the machine. When moving the controls in the cockpit 1 of the simulator, the sensors 7 move the position of the controls. As a result, the output of the latter changes the voltage proportional to the position of the controls. These voltages are supplied by an analog-to-digital converter 8 by means of which the voltage from the sensors is converted into values of variables characterizing the current position of the controls in the cab 1.

При моделировании внешней динамики машины на первую группу входов блока 9 моделирования движения подаются переменные с блока 10 имитации визуальной обстановки, переменные характеризующие состояние дорожно-грунтовых условий по которым движется модель машины. Эти переменные входят в состав правых частей уравнений описывающих внешнюю динамику машины.When modeling the external dynamics of the machine, the first group of inputs of the motion simulation block 9 is fed with variables from the visual environment simulation block 10, variables characterizing the state of road and ground conditions along which the machine model moves. These variables are part of the right-hand sides of the equations describing the external dynamics of the machine.

Таким образом блок 9 моделирования движения машины моделирует движение машины на местности, воспроизводимой блоком 10 имитации визуальной обстановки с учетом действий обучаемого органами управления установленного в кабине 1 и с учетом переменных, характеризующих параметры дорожно-грунтовых условий по которым движется машина.Thus, the block 9 simulating the movement of the car simulates the movement of the car on the terrain reproduced by the block 10 simulating the visual situation, taking into account the actions of the learner by the controls installed in the cab 1 and taking into account the variables characterizing the parameters of road and ground conditions along which the car moves.

Вид и количество уравнений, описывающих внешнюю и внутреннюю динамику машины зависит от типа моделируемой машины и степени детализации ее описания, поэтому предложить конкретную реализацию этого блока не представляется возможным. В связи с этим приведем общий принцип построения блока 9 моделирования движения. На фиг.3 приведена схема модели движе1ше машины.The type and number of equations describing the external and internal dynamics of the machine depends on the type of simulated machine and the degree of detail of its description, therefore, it is not possible to propose a specific implementation of this block. In this regard, we give the general principle of building block 9 motion simulation. Figure 3 shows a diagram of a model of a moving machine.

Представленные на фиг.3 модули моделей, входящих в состав блока 9 моделирования движения мо1уг быть реализованы известными техническими речениями, описанными в нижеуказанных изобретениях. Единственное их отличие заключается в том, что математические модели, представленные в этих изобретениях решаются с помощью средств аналоговой вычислительной техники, а в предлагаемом техническом решении с помощью цифровой техники.Presented in figure 3, the modules of the models included in the block 9 modeling motion motion can be implemented by well-known technical speeches described in the following inventions. Their only difference is that the mathematical models presented in these inventions are solved by means of analog computing technology, and in the proposed technical solution using digital technology.

Переход к цифровой технике оправдан тем, что ее развитие, в последнее время, позволяет значительно упростить аппаратную часть тренажера. Так например, использование для имитации визуальной обстановки относительно простой, для настоящего времени, персональной ЭВМ Pentium-II с тактовой частотой даже 266 Мгц, позволяет создать высококачественную картину местности. При этом возможности компьютера используются лишь на 20-30%, это позволяет моделировать остальные системы тренажера на том же компьютере, в том числе и систему моделирования движения. В результате использования цифровой модели движения из состава тренажера исключаются электронные платы, на которых набрана модель движения при аналоговом моделировании, что приводит к снижению цены тренажера.The transition to digital technology is justified by the fact that its development, in recent years, can significantly simplify the hardware of the simulator. For example, the use of a relatively simple, for the present time, Pentium-II personal computer with a clock frequency of even 266 MHz to simulate the visual environment allows you to create a high-quality picture of the area. At the same time, computer capabilities are used only by 20-30%, this allows you to simulate the rest of the simulator system on the same computer, including the motion simulation system. As a result of using the digital motion model, electronic boards are excluded from the simulator, on which the motion model is typed in analog modeling, which leads to a reduction in the price of the simulator.

Модули моделирования двигателя, трансмиссии и взаимодействия гусениц с грунтом можно выполнить, например, по авторскому свидетельству № 940186 М. Кл.3 G 06 G 7/78 «Устройство для моделирования движения гусеничной машины».Modules for modeling the engine, transmission and the interaction of tracks with soil can be performed, for example, according to copyright certificate No. 940186 M. Kl. 3 G 06 G 7/78 "Device for simulating the movement of a tracked vehicle."

Модуль модели системы охлаждения двигателя можно выполнить, например, по авторскому свидетельству № 1287202 М. Кл.3 G 06 G 7/64. «Устройство для моделирования системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания».The model module of the engine cooling system can be performed, for example, according to copyright certificate No. 1287202 M. Kl. 3G G 06 G 7/64. "Device for modeling the cooling system of an internal combustion engine."

Модуль системы смазки двигателя можно выполнить, например, по авторскому свидетельству № 802973 М. Кл.3 G 06 G 7/62. «Устройство для моделирования давления масла в двигателе».The engine lubrication system module can be performed, for example, according to copyright certificate No. 802973 M. Kl. 3G G 06 G 7/62. "Device for modeling the pressure of oil in the engine."

Модуль модели подвески можно выполнить, например, по авторскому свидетельству № 1807504 М. Кл.3 G 06 G 7/70. «Устройство для моделирования колебаний гусеничной машины».The suspension model module can be performed, for example, according to copyright certificate No. 1807504 M. Kl. 3G G 06 G 7/70. "A device for modeling vibrations of a tracked vehicle."

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет исключить недостатки тренажера прототипа и повысить его эффективность.Thus, the proposed technical solution eliminates the disadvantages of the simulator of the prototype and increase its effectiveness.

Claims (1)

Тренажер для обучения вождению гусеничной машины, содержащий устройство отображения визуальной обстановки, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, кабину с органами управления и датчиками их положения, механически связанную с приводом колебаний кабины, блок имитации визуальной обстановки, блок моделирования движения машины, первая группа выходов которого соединена с группой входов имитатора шума, группа выходов последнего соединена с акустической системой, установленной в кабине, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок приборов и блок управления приборами, группа входов которого соединена с первой группой выходов цифроаналогового преобразователя, группа входов которого соединена со второй группой выходов блока моделирования движения машины, а третья группа выходов последнего соединена с группой входов блока имитации визуальной обстановки, первая группа выходов которого соединена с первой группой входов блока моделирования движения машины, вторая группа которого соединена с группой выходов аналого-цифрового преобразователя, группа входов которого соединена с группой выходов датчиков положения органов управления, вторая группа выходов соединена с группой входов устройства отображения визуальной обстановки, группа выходов блока управления приборами соединена с группой входов блока приборов в кабине, а вторая группа выходов цифроаналогового преобразователя соединена с группой входов привода колебаний кабины.A training simulator for driving a tracked vehicle, containing a visual environment display device, an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, a cabin with controls and sensors for their position, mechanically connected to the drive oscillation cabin, a visual environment simulation unit, a vehicle motion simulation unit, the first group of outputs which is connected to the group of inputs of the noise simulator, the group of outputs of the latter is connected to the acoustic system installed in the cab, characterized in that it additionally contains a device block and a device control unit, the input group of which is connected to the first group of outputs of the digital-to-analog converter, the group of inputs of which is connected to the second group of outputs of the machine motion simulation unit, and the third group of outputs of the latter is connected to the group of inputs of the visual simulation unit, the first group of outputs which is connected to the first group of inputs of the machine motion simulation block, the second group of which is connected to the group of outputs of the analog-to-digital conversion an atelier, the input group of which is connected to the group of outputs of the position sensors of the controls, the second group of outputs is connected to the group of inputs of the visual display device, the group of outputs of the control unit of devices is connected to the group of inputs of the unit in the cab, and the second group of outputs of the digital-to-analog converter is connected to the group of inputs cab vibration drive.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2003105020/20U 2003-02-26 2003-02-26 TRAINER FOR TRAINING DRIVING A TRACKED CAR RU38987U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003105020/20U RU38987U1 (en) 2003-02-26 2003-02-26 TRAINER FOR TRAINING DRIVING A TRACKED CAR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003105020/20U RU38987U1 (en) 2003-02-26 2003-02-26 TRAINER FOR TRAINING DRIVING A TRACKED CAR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU38987U1 true RU38987U1 (en) 2004-07-10

Family

ID=48231824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003105020/20U RU38987U1 (en) 2003-02-26 2003-02-26 TRAINER FOR TRAINING DRIVING A TRACKED CAR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU38987U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750122C1 (en) * 2020-08-13 2021-06-22 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Tracked vehicle driving trainer
RU2798765C1 (en) * 2022-11-08 2023-06-27 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Tracked vehicle operator training simulator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750122C1 (en) * 2020-08-13 2021-06-22 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Tracked vehicle driving trainer
RU2798765C1 (en) * 2022-11-08 2023-06-27 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Tracked vehicle operator training simulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100955086B1 (en) Eco driving simulators
CN106971644B (en) Driving training simulator with Cooperative Engagement Capability
CN101051393A (en) Visual simulating method for dynamic contact of railway rolling stock wheel and rail
KR100844912B1 (en) Individual driving training system for train
JP2005316004A (en) Driving simulator
RU38987U1 (en) TRAINER FOR TRAINING DRIVING A TRACKED CAR
Suetomi et al. The driving simulator with large amplitude motion system
RU2661176C2 (en) Tracked vehicle mechanic-driver training simulator
RU14402U1 (en) TRAINER FOR TRAINING DRIVING A TRACKED CAR
Gardelis et al. Development of an Eco-Driving Simulation Training System with Natural and Haptic Interaction in Virtual Reality Environments.
CN104575155A (en) Driving ergonomics designing platform for all-windshield head-up display
RU2369909C2 (en) Method for modeling of psychophysiological effects in simulator and device for its realisation
RU108682U1 (en) TRAINING SIMULATOR FOR MOTOR TRAILERS IN MOTOR TRANSPORT
RU150806U1 (en) DYNAMIC CAR DRIVING SIMULATOR
RU78595U1 (en) SIMULATOR FOR TRAINING A DRIVER OF A CAR
Brems et al. New motion cueing algorithm for improved evaluation of vehicle dynamics on a driving simulator
RU24032U1 (en) TRAINING SIMULATOR FOR CAR DRIVING
CN113971897A (en) Driving simulation system, and method and device for calibrating degree of truth of driving simulation system
RU78974U1 (en) SIMULATOR FOR TRAINING A DRIVER OF A CAR
RU72346U1 (en) TRAINING SIMULATOR FOR CAR DRIVING
RU152219U1 (en) TRAINING SIMULATOR FOR TRAINING DRIVES AND DRIVING CAREERS AND CONTROL OF CORRECTIVE ACTIONS BY THE INSTRUCTOR
RU68744U1 (en) SIMULATOR FOR TRAINING A DRIVER OF A CAR
RU69293U1 (en) SIMULATOR FOR TRAINING A DRIVER OF A CAR
Toso et al. Professional Driving Simulator to Design First-Time-Right Race Cars
RU6459U1 (en) TRAINER FOR TRAINING DRIVING TRACKED CARS

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20110227