SU1700573A1 - Устройство дл имитации визуальной обстановки в тренажере транспортного средства - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  воспроизведени  синтезируемых в ЭВМ стереоизображений внешней и внут- рикабинИой обстановки в нашлемных системах визуализации. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет оперативного изменени  углового положени  и размера наблюдаемого окна. Устройство содержит шлем 1, малогабаритные телевизионные мониторы 2 и 3, направл ющие 4 и 5, раму б с двум  парами зеркальных поверхностей 7- 10, телекамеры 11 и 12, блок 13 синхронизации , каналы 14 и 15 наблюдени . При работе устройства обеспечиваетс  учет особен,но- стей наблюдени  визуальной обстановки отдельными категори ми операторов транспортных средств при исключении противоречи  между пространственным разрешением формируемого изображени  и его угловыми размерами, определ ющими поле обзора оператора при фиксированном положении его головы 4 ил. сл с

Description

От СВЦ

XI

О О

сл

XI со

Изобретение относитс  к средствам митации визуальной обстановки в тренаерах транспортных средств и может быть спользовано дл  воспроизведени  синтеируемых в ЭВМ стереоизображений внешей и внутрикабинной обстановки в нашлемных системах визуализации.

Известно устройство, ссдержашее установленный над головой водител  стерео- атчик, соединенный с малогабаритным стереоскопом, состо щим из ви,геоконт- рольных устройств левого и правого изображений , скомпонованных вместе с оптической системой в пластмассовом кор пусе, укрепленном на шлеме, который установлен в транспортном средстве на специальном кронштейне, обеспечивающем возможность регулировки его положени  и перемещение головы оператора в различных плоскост х

Недостатками устройства  вл ютс  использование дл  фиксации положени  шлема механического кронштейна, что ограничивает возможности свободного перемещени  головы оператора, необходимого , например, дл  обзора верхней и боковых полусфер пространства, а также отсутствует возможность оперативного изменени  положени  видимого окна в поле зрени  опа- ратора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее шлем, два телевизионных мониторе с оптическими системами, формирующие изображени  отдельно дл  левого и правого глаза. На шлеме укреплены инфракрасные датчики, по которым с помощью двух телекамер инфракрасного диапазона определ етс  текущее положение шлема и. соответственно, головы оператора 2.

Недостатком  вл етс  отсутствие возможности оперативного изменени  положени  видимого окна в поле зрени  оператора.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечени  изменени  углового положени  и размера наблюдаемого окна.

Возможность изменени  углового положени  видимого окна позвол ет учесть осо- бенности наблюдени  визуальной обстановки отдельными категори ми операторов транспортных средств. Возможность изменени  размера наблюдаемого окна позвол ет преодолеть противоречие между пространственным разрешением формируемого изображени  и его угловыми размерами, определ ющими поле обзора оператора при фиксированном положении его голпвы.

Введение новых структурных элементов и соответствующих св зей позвол ет ре- ализовать в устройстве оперативное изменение углового положени  и размера

наблюдаемого окна как при предварительной настройке системы имитации визуальной обстановки на конкретную область применени , так и в процессе тренировки при необходимости изменени  условий на0 блюдени . Дополнительные блоки пам ти в каналах наблюдени , обеспечивающие многоуровневую фиксацию информации о положении контрастных меток на шлеме и подвижной раме, позвол ют реализовать

5 ускоренный анализ текущего положени  видимого оператора окна наблюдени , что создает возможность дл  соответствующей оперативной коррекции синтезируемых изображений визуальной обстановки.

0На фиг.1 представлена структурна  схема устройства; на фиг,2 - нашлемна  система , вид сбоку; на фиг.З - структурна  схема блока синхронизации; на фиг.4 - структурна  схема канала наблюдени ,

5Устройство дл  имитации визуальной

обстановки в тренажере транспортного средства содержит шлем 1, малогабаритные телевизионные мониторы 2 и 3, направл ющие 4 и 5, раму 6, зеркальные поверхности

0 7-10, телекамеры 11 и 12, блок 13 синхронизации и каналы 14 и 15 наблюдени .

Блок 13 синхронизации содержит генератор 16 телевизионной синхронизации, счетчик 17 координа гы X, счетчик 18 коорди5 наты Y.

Каждый из каналов 14 и 15 наблюдени  содержит коммутатор 19 X, коммутатор 20 Y, преобразователь 21 кода, компаратор 22, схему И 23, основной блок 24 пам ти, не0 сколько дополнительных блоков 25 пам ти и регистр 26.

Блок 13 синхронизации предназначен дл  формировани  на первом выходе опорного синхросигнала, частота которого равна

5 частоте дискретизации растра в каналах наблюдени , на втором и третьем его выходах - цифровые значени  координат X и Y текущего положени  луча телевизионной развертки, на четвертом выходе - цифровые значени  координат X и Y текущего по0 ложени  луча телевизионной развертки, на четвертом выходе - необходима  дл  синхронизации телекамер смесь синхронизирующих и гас щих телевизионных импульсов, на п том выходе - кадровый синхросигнал.

5 используемый как сигнал сброса дл  счетчика 18 координаты Y и как третий выход устройства , подключенный к входу прерывани  синтезатора визуальной обстановки (СВО). Первый вход счетчика 18 координаты Y  вл етс  счетным входом, на который поступает строчный синхросигнал, поступающий также и на вход сброса счетчика 17 координаты X, на счетный вход которого поступает опорный синхросигнал.

Каналы 14 и 15 наблюдени  предназначены дл  дискретизации видеосигнала, поступающего с телекамер, и хранени  в цифровом виде, доступном дл  последующего анализа, многоуровневого представлени  получаемых растровых изображений.

Коммутаторы 19 и 20 в зависимости от сигнала на управл ющем входе коммутируют на выход или координаты X и Y, поступающие из блока 13 синхронизации, или адрес, поступающий из синтезатора визуальной обстановки.

Преобразователь 21 кода предназначен дл  формировани  сигналов записи дл  каждого из блоков 24 и 25 пам ти. На вход преобразовател  при этом поступают опорный синхросигнал, координаты X и Y из блока 13 синхронизации, сигнал с выхода схемы И 23 и сигнал режима работы с входа устройства. При этом возможны два режима работы: запись изображени  и анализ изображени , В первом режиме каждый период опорного синхросигнала разбит на два полутакта: стирание значени  элемента предыдущего изображени  при нулевом значении опорного синхросигнала и запись нового значени  элемента изображени  при единичном значении опорного синхросигнала . При этом преобразователь 21 кода выполнен так, что дл  основного блока 24 пам ти сигналы записи вырабатываютс  в каждом полутакте, а дл  дополнительных блоков 25 пам ти стирание происходит при первом обращении к соответствующему укрупненному элементу изображени , а запись новых значений - при единичном значении, поступающем со схемы И 23. В режиме анализа изображени  сигналы записи не формируютс . При необходимости может быть введено дополнительное стро- бирование выходов преобразовател . Преобразователь может быть выполнен на программируемой логической матрице.

Компаратор 22 предназначен дл  выработки логических значений О и 1 з зависимости от значений аналогового сигнала на входе и может быть реализован в виде простейшего аналого-цифрового преобразовател .

Схема И 23 предназначена дл  формировани  нулевого значени  на соответствующем входе преобразовател  21 кода в полутактах стирани  и передачи значени  с выхода компаратора 22 в полутактах записи нового изобоажени .

Основной блок 24 пам ти предназначен дл  растрового представлени  изображени  с максимальным разрешением.

Дополнительные блоки 25 пам ти слу- 5 жгт дл  представлени  изображени  с по- ь - .женным разрешением. Например, в первом блоке 25 пам ти изображение мо- ,ч;;ег хранитьс  с разрешением в 2 раза меньшим по каждой оси по сравнению с

0 изображением в блоке 24, а в К-м блоке 25 пам ти могут хранитьс  только 4 битовых признака дл  каждого из 4-х квадрантов .изображени  в целом. В полутактах стирани  ид информационные входы блоков па5 м ти поступает нулевое значение опорной; синхросигнала, а в полутактах записи - единичное .,

Регистр 26 предназначен дл  фиксации слова битовых признаков, соответствующих

0 определенному адресу при считывании информации из устройства в режиме анализа изображени .

Устройство работает следующим образом .

5В режиме записи изображени  в каждом полутакте стирани  происходит очистка соответствующих  чеек блоков пам ти, а в полутакте записи - фиксаци  новых значений по тем же адресам. При этом нулевое

0 значение, записываемое при стирании,соответствует фону, а единичное - контрастной метке. При по влении единичного значени  с выхода схемы И 23 на соответствующем выходе преобразовател  21 кода

5 произойдет запись единицы в  чейки исех блоков 24 и 25 пам ти. Таким образом, после окончани  фиксации изобоажени , что соответствует по влению кадрового синхроимпульса на третьем выходе устройства,

0 фсУновые значени  будут только в тех  чейках пам ти, которым соответствуют элементы изображени  только с нулевыми значени ми. По вление в соответствующей группе элементов изображени  хот  бы од5 него единичного значени  приводит к единичному значению  чейки.

В режиме анализа изображени  через третий и четвертый входы устройства на каналы наблюдени  от синтезатора визуаль0 ной обстановки поступают, кроме признака режима, блокирующего преобразователь 21 кода и переключающего коммутаторы 19 и 20, также адреса, по которым производитс  считывание информации из блоков 24 и 25

5 пам ти, и строб, по которому производитс  запись информации в регистр 26, выход ко- юрого  вл етс  выходом устройства. Путем анализа содержимого регистра 26 при соответствующем переборе адресов пам ти определ етс  положение контрастных меток

на растре дл  каждого из каналов наблюдени , на основе чего вычисл етс  текущее положение шлема и подвижной рамы. Результаты вычислений служат дл  коррекции исходных данных при синтезе текущих изображений визуальной обстановки, которые в виде полных видеосигналов или отдельных цветовых составл ющих поступают на Е1ходы телевизионных мониторов 2 и 3, экраны которых наблюдаютс  оператором при помощи зеркальных поверхностей

-ю.

Предлагаемое устройство может быть феализовано на базе стандартной малогабаритной телевизионной техники. Электронные цифровые схемы блока 13 Синхронизации и каналов 14 и 15 наблюдени  могут быть реализованы с использозг- нием микросхем серий 132, 1533. 1531, i556, 565 и других. С целью улучшени  условий эксплуатации устройства и наблюдени  (ринтезируемой визуальной обстановки на |эаме может быть также укреплен легкий защитный кожух, выполненный, например, в Виде чехла из непрозрачной ткани. В качестве синтезатора визуальной обстановки может использоватьс  универсальна  ЭВМ достаточной мощности или специальна  вычислительна  система.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  имитации визуальной обстановки е тренажере транспортного средства, содержащее шлем, два телевизионных монитора дл  отображени  информации отдельно дл  левого и правого глаза, две телекамеры дл  слежени  за положением шлема, блок синхронизации и два кэнагз наблюдени , выходы которых представл ют собой соответственно первый и второй выходы устройства, первым и вторым входами которого  вл ютс  входы телевизионных мониторов, третьим и четвертым входами - первые входы соответственно первого и второго каналов наблюдени , вторые, третьи и четвертые входы которых, соединенные между собой, подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам блока синхронизации, четвертый выход которого св зан с входами телекамер , выходы которых подключены к п тым входам соответствующих каналов наблюдени , третьим выходом устройства  вл етс  п тый выход блока синхронизации, содержащий два счетчика и генератор телевизионной синхронизации, первый выход которого представл ет собой четвертый выход блока синхронизации, второй и третий выходы -- выходы соответственно первого и

   второго счетчиков, первые входы которых соединены между собой и подключены к второму выходу генератора телевизионной синхронизации, третий выход которого, соединенный с вторым входом первого счетчика , представл ет собой первый выход блока синхронизации, п тым выходом которого  вл етс  четвертый выход генаратора телевизионной синхронизации, соединенный с

   0 вторым входом второго счетчика, каждый из каналов наблюдени  содержит два коммутатора , компаратор и основной блок пам ти , адресные входы которого подключены к выходам коммутаторов, управл ющие зхо5 ды которых, соединенные между собой и с первыми информационными входами коммутаторов , представл ют собой первый вход канала наблюдени , третьим и четвертым входами которого  вл ютс  вторые инфор0 мационные входы соответственно первого и второго коммутаторов, а п тым входом канала наблюдени   вл етс  вход компаратора , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможно5 стей устройства путем оперативного изменени  углового положени  и размера наблюдаемого окна, оно снабжено подниж- ной рамой, выполненной с возможностью перемещени  в направл ющих, закреплен0 ных вместе с соответствующими телевизионными мониторами на вращающихс  ос х, расположенных на боковых сторонах шлема , на раме закреплены две пары зеркальных поверхностей с возможностью

   5 наблюдени  каждым глазом за экраном соответствующего монитора при любом из возможных положений подвижной рамы, а также закреплены контрастные метки, так же как и на шлеме, дп  оперативного отсле0 живзни  при помощи телекамер текущих положений рамы и шлемр, а каждый из каналов наблюдени  содержит дополнительные блоки пам ти, регистр, схему И и преобразователь кода, первый вход которо5 го,  вл ющийс  вторым входом канала наблюдени , соединен с входами, блоков пам ти и с первым чходом схемы И, второй вход которой подключен к выходу компаратора , выход схемы И подключен к п тому

   0 входу преобразовател  кода и информационным входам блоков пам ти, выходы основного и дополнительного блоков пам ти подключены к соответствующим входам регистра , выход которого  вл етс  выходом

   5 канала наблюдени , а управл ющий вход соединен с первым входом канала наблюдени  и с вторым входом преобразовател  кода, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами канала наблюдени , каждый из выходов преобразовател  кода соединен с управл ющим входом одного из блоков пам ти, адресные зходы которых подключены к выходам коммутаторов, причем основной блок пам ти св зан со всеми 5 щего блока пам ти.

   -Г

   W

   17

   Квыходами коммутаторов, а дл  каждого последующего блока пам ти количество соответствующих св зей убывает на единицу по сравнению с количеством св зей предыдуФиг . 2

   /

   фиг.З

   ОЗиг 4