Тренажер для обучения водителей автотранспортных средств

 

Тренажер для обучения водителей автотранспортных средств относится к средствам для обучения водителей, в частности тренажерам, и может быть использована для обучения вождению самоходными безрельсовыми транспортными средствами, а также для повышения квалификации водителей в видеореалистичных условиях произвольных городов и других местностей и контроля качества обучения. Технический результат достигается тем, что тренажер обучения водителей автотранспортных средств, состоящий из рабочего места водителя, представляющего из себя автомобиль на колесах с автомобильными аналоговыми органами управления с датчиками, дискретными органами управления с датчиками и акустической системой, системы отображения для водителя, рабочего места инструктора, содержащего ПЭВМ со специальным программным обеспечением и системой отображения для инструктора, обеспечивающих возможность подготовки, настройки параметров моделей ситуаций для проведения сеансов обучения водителя и сохранения результатов сеансов обучения, систему анализа действия водителя и программные средства управления, согласно полезной модели, снабжен вычислительно-управляющим комплексом, обеспечивающим формирование визуальной обстановки для системы отображения и звуковых сигналов акустической системы рабочего места водителя, включающим системы моделирования динамических объектов, имитации визуальной обстановки, формирования звуковых сигналов, управления программой и систему согласования для синхронизации работы всех систем тренажера и управления программными средствами, а рабочее место инструктора дополнительно снабжено аналоговыми и дискретными органами управления с датчиками для имитации органов управления автомобилем, обеспечивающими имитацию управления автомобилем с участием инструктора в сеансе обучения водителя в режиме синхронной работы с рабочим местом водителя. 1 н.п.ф.; 2 ил.; 1 и.инф.

Полезная модель относится к средствам для обучения водителей, в частности тренажерам, и может быть использована для обучения вождению самоходными безрельсовыми транспортными средствами, а также для повышения квалификации водителей с моделированием видеореалистичных условий произвольных реальных городов и других местностей и реальной дорожной обстановки, в том числе с созданием экстремальных ситуаций, при обучении в реальном времени и контроля качества обучения.

Известен, выбранный прототипом полезной модели, тренажер для обучения вождению автомобилем [1] состоящий из рабочего места водителя, представляющего из себя автомобиль на колесах с автомобильными аналоговыми органами управления с датчиками, дискретными органами управления с датчиками и акустической системой, системы отображения для водителя, рабочего места инструктора, содержащего ПЭВМ со специальным программным обеспечением и системой отображения, обеспечивающего возможность подготовки, настройки параметров моделей ситуаций для проведения сеансов обучения водителя и сохранения результатов сеансов обучения, систему анализа действия водителя и модуль программных средств управления.

Недостатками этого тренажера являются невозможность создания дорожных ситуаций, максимально приближенных к экстремальным, и оперативного вмешательства инструктора в создание дорожных ситуаций. Отсутствуют запись действий водителя для последующего анализа его действий, а также реалистичность в создания имитации изображения дорожной обстановки.

Технический результат заключается в создании дорожных ситуаций, максимально приближенных к экстремальным, и оперативного вмешательства инструктора в создание и изменение дорожных ситуаций, осуществление записи действий водителя для последующего анализа его действий, а также реалистичность в создания имитации изображения дорожной обстановки.

Технический результат достигается тем, что тренажер обучения водителей автотранспортных средств, состоящий из рабочего места водителя, представляющего из себя автомобиль на колесах с автомобильными аналоговыми органами управления с датчиками, дискретными органами управления с датчиками и акустической системой, системы отображения для водителя, рабочего места инструктора, содержащего ПЭВМ со специальным программным обеспечением и системой отображения для инструктора, обеспечивающих возможность подготовки, настройки параметров моделей ситуаций для проведения сеансов обучения водителя и сохранения результатов сеансов обучения, систему анализа действия водителя и программные средства управления, согласно полезной модели, снабжен вычислительно-управляющим комплексом, обеспечивающим формирование визуальной обстановки для системы отображения и звуковых сигналов акустической системы рабочего места водителя, включающим системы моделирования динамических объектов, имитации визуальной обстановки, формирования звуковых сигналов, управления программой и систему согласования для синхронизации работы всех систем тренажера и управления программными средствами, а рабочее место инструктора дополнительно снабжено аналоговыми и дискретными органами управления с датчиками для имитации органов управления автомобилем, обеспечивающими имитацию управления автомобилем с участием инструктора в сеансе обучения водителя в режиме синхронной работы с рабочим местом водителя; при этом первый, второй, третий и четвертый выходы системы согласования вычислительно-управляющего комплекса соединены со входом системы формирования звуковых сигналов, с первым входом системы имитации визуальной обстановки, со входом системы моделирования динамических объектов и со входом панели приборов соответственно; первый и второй входы-выходы системы согласования соединены со входами-выходами ПЭВМ, со входами-выходами аналоговых органов управления с датчиками соответственно; второй и первый входы системы согласования соединены с выходами системы управления программой и дискретных органов управления с датчиками, а первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой входы ПЭВМ соединены с органами управления ПЭВМ, дискретными органами управления с датчиками для инструктора, аналоговыми органами управления с датчиками для инструктора соответственно.

На фиг.1 представлена схема размещения тренажера.

На фиг.2 представлена блок-схема тренажера.

Перечень позиций:

1 - рабочее место водителя (РМВ);

2 - автомобиль на колесах;

3 - аналоговые органы управления с датчиками;

4 - дискретные органы управления с датчиками;

5 - акустическая система;

6 - панель приборов;

7 - система отображения (СО) для водителя;

8 - рабочее место инструктора (РМИ);

9 - ПЭВМ;

10 - система отображения для инструктора;

11 - система анализа действия водителя;

12 - программные средства управления;

13 - вычислительно-управляющий комплекс (ВУК);

14 - система моделирования динамических объектов;

15 - система имитации визуальной обстановки;

16 - система формирования звуковых сигналов;

17 - система управления программой;

18 - система согласования;

19 - аналоговые органы управления с датчиками для инструктора;

20- дискретные органы управления с датчиками для инструктора;

21 - органы управления ПЭВМ.

Пример реализации полезной модели.

Тренажер для обучения водителей автотранспортных средств состоит из РМВ 1, представляющего из себя автомобиль на колесах 2 с автомобильными аналоговыми органами управления с датчиками 3, дискретными органами управления с датчиками 4, акустической системой 5 и панелью приборов 6, системы отображения для водителя 7, РМИ 8, содержащего ПЭВМ 9 со специальным программным обеспечением и системой отображения для инструктора 10, обеспечивающих возможность подготовки, настройки параметров моделей ситуаций для проведения сеансов обучения водителя и сохранения результатов сеансов обучения, систему анализа действия водителя 11 и программные средства управления 12. Тренажер снабжен ВУК 13, обеспечивающим формирование визуальной обстановки для СО 7 и звуковых сигналов акустической системы 5 РМВ 1, включающим системы моделирования динамических объектов 14, имитации визуальной обстановки 15, формирования звуковых сигналов 16, управления программой 17 и систему согласования 18 для синхронизации работы всех систем тренажера и управления программными средствами, а РМИ 8 дополнительно снабжено аналоговыми 19 и дискретными 20 органами управления с датчиками для имитации органов управления автомобилем 2, обеспечивающими имитацию управления автомобилем 2 с участием инструктора в сеансе обучения водителя в режиме синхронной работы с РМВ 1; при этом первый 18.1, второй 18.2, третий 18.3 и четвертый 18.4 выходы системы согласования 18 вычислительно-управляющего комплекса 13 соединены со входом системы формирования звуковых сигналов 16, с первым входом 15.1 системы имитации визуальной обстановки 15, со входом системы моделирования динамических объектов 14 и со входом панели приборов 6 соответственно; первый 18.1 и второй 18.2 входы-выходы системы согласования 18 соединены со входами-выходами 9.1 ПЭВМ 9, со входами-выходами аналоговых органов управления с датчиками 3 соответственно; второй 18.2 и первый 18.1 входы системы согласования 18 соединены с выходами системы управления программой 17 и дискретных органов управления с датчиками 4, а первый 9.1, второй 9.2, третий 9.3, четвертый 9.4, пятый 9.5, шестой 9.6 входы ПЭВМ 9 соединены с органами управления 21 ПЭВМ, дискретными органами управления с датчиками 20 для инструктора, аналоговыми органами управления с датчиками 19 для инструктора, системой анализа действия водителя 11, системой отображения для инструктора 10 и программными средствами управления 12 соответственно, выход системы моделирования динамических объектов 14 соединен со вторым входом 15.2 системы имитации визуальной обстановки 15.

РМВ 1 представляет из себя реальный автомобиль 2 с органами управления. РМВ 1 позволяет реалистично имитировать управление автомобилем 2 в виртуальном пространстве.

При этом все составные части РМВ 1, кроме СО 7 расположены в кузове реального автомобиля 2, а СО 7 размещена вокруг автомобиля 2.

Водитель тренажера размещается в салоне автомобиля 2, управляет его виртуальным движением с помощью органов управления автомобиля 3 и 4. Данные от органов управления 3, 4 передаются в ВУК 13, где обрабатываются и по ним формируется видеоизображение и аудиосопровождение, которые воспроизводятся на РМВ 1 в реальном времени.

РМВ 1 состоит из следующих составных частей:

- СО 7;

- акустической системы 5;

- аналоговых органов управления с датчиками 3;

- дискретных органов управления с датчиками 4;

- панели приборов 6.

Аналоговые органы управления с датчиками 3 представляют собой рулевое колесо и педали, предназначенные для управления транспортным средством.

Дискретные органы управления с датчиками 4 представляют собой рычаги и кнопки управления, предназначенные для управления транспортным средством.

Панель приборов 6 представляет собой приборную панель автомобиля 2 с аналоговыми и цифровыми индикаторами, отображающими состояние автомобиля 2.

СО 7 для водителя представляет собой систему дисплеев, установленных вокруг автомобиля 2 и предназначенных для отображения объектов виртуального пространства.

Акустическая система 5 представляет собой установленную в салоне автомобиля 2 акустическую систему, состоящую из громкоговорителей и предназначенную для вывода звукового сопровождения.

РМИ 8 предназначено для решения следующих задач:

- подготовки, настройки параметров и проведения сеанса обучения водителя РМИ, а также сохранения его результатов;

- участия в сеансе обучения водителя РМИ 8 в качестве дополнительного водителя;

- динамического изменения моделей ситуаций, возникающих при вождении автомобиля 2;

- анализа действий водителя РМВ 1.

РМИ 8 представляет из себя ПЭВМ 9 с установленным системным и специальным программным обеспечением, аналогичным ВУК 13.

РМИ 8 состоит из следующих составных частей:

- ПЭВМ 9;

- органов управления ПЭВМ 21;

- аналоговых органов управления 19 с датчиками;

- дискретных органов управления 20 с датчиками;

- системы отображения для инструктора 10;

- системы анализа действий оператора 11;

- программных средств управления 12.

Аналоговые органы управления 19 с датчиками представляют собой рулевое колесо и педали, предназначенные для управления транспортным средством.

Дискретные органы управления 20 с датчиками представляют собой рычаги и кнопки управления, предназначенные для управления транспортным средством.

Система отображения 10 для инструктора представляет собой экран, предназначенный для отображения объектов виртуального пространства, а также для отображения графического интерфейса программных средств управления.

Система анализа действия оператора 11 представляет собой программные средства для автоматизированного сбора и анализа действий водителя РМВ 1.

В тренажере могут использоваться одно и более РМИ.

ВУК 13 предназначен для формирования визуальной обстановки для СО 7 РМВ 1; формирования звуковой обстановки для акустической системы 5 РМВ 1; приема и обработки управляющих сигналов от аналоговых 3 и дискретных 4 органов управления РМВ 1; отображения информации о состоянии автомобиля на панели приборов 6 РМВ 1; синхронизации работы всех составных частей тренажера; управления программными средствами ВУК 13.

В общем случае ВУК 13 обеспечивает прием управляющих сигналов от органов управления РМВ 1, в том числе направление и скорость движения, обрабатывает их и по этим данным формирует в реальном времени изображение текущей визуальной обстановки и аудиоинформацию, которые воспроизводятся, соответственно, на СО 7 и акустической 5 системах РМВ 1.

ВУК 13 состоит из следующих составных частей:

- системы формирования звуковых сигналов 16;

- системы имитации визуальной обстановки 15;

- системы согласования 18;

- системы моделирования динамических объектов 14;

- системы управления программой 17.

ВУК 1 представляет из себя ПЭВМ (в блок-схеме не показано) с комплектом входных и выходных интерфейсов, системного и специального программного обеспечения.

Система согласования 18 представляет из себя специальное программное обеспечение, реализующее функции синхронизации работы всех составных частей и систем тренажера.

Система формирования звуковых сигналов 16 представляет собой звуковую карту, установленную в ПЭВМ, и специальное программное обеспечение, предназначенные для формирования звуковых образов имитации окружающего виртуального мира и звука автомобиля 2.

Система имитации визуальной 15 обстановки представляет собой видеоадаптер, установленный в ПЭВМ, и специальное программное обеспечение, предназначенные для формирования изображения для отображения на панорамной системе отображения для водителя.

Система моделирования динамических объектов 14 представляет собой программные средства, реализующие функции формирования трехмерных динамических объектов окружающего пространства виртуального мира и их передвижения в виртуальном трехмерном пространстве.

Система управления программой 17 представляет собой графические интерфейсные программные средства, предназначенные для обеспечения управления специальным программным обеспечением водителя.

Порядок работы тренажера.

Предусмотрены два режима работы тренажера: подготовка водителя РМВ 1 с изменением динамической ситуации и контролем за действиями водителя с РМИ 8; подготовка водителя РМВ 1 с изменением динамической ситуации и контролем за действиями водителя с РМИ 8, а также с участием инструктора непосредственно в процессе обучения в качестве водителя РМИ 8.

В первом режиме инструктор с РМИ 8 выбирает программу обучения с помощью программных средств управления, включающую конкретную местность (карту), плотность графика транспортных средств и пешеходов, погодные условия (ясная погода, дождь, снег и т.п.), время года, время суток и маршрут движения. Выбранная программа обучения загружается в систему согласования 18 ВУК 13. Далее система имитации визуальной обстановки 15 и система формирования звуковых сигналов 16 формируют визуальную и акустическую обстановку для РМВ 1, которые отображаются на СО 7 для водителя и акустической системе 5 РМВ 1.

Водитель РМВ 1 располагается в кабине водителя РМВ на месте водителя, производит включение автомобиля 2 и осуществляет управление им с помощью органов управления 3 и 4. При этом направление виртуального движения определяется положением рулевого колеса и выбранной передачей коробки переключения передач, а скорость движения положением педалей. Кроме этого водитель может управлять светотехническими приборами автомобиля с помощью дискретных органов управления 4 (поворотниками, фарами и т.п.) и контролировать параметры движения по панели приборов 6.

При движении автомобиля 2 по виртуальной карте параметры его движения от органов управления 3 и 4 передаются в систему согласования 18 ВУК 13, где по ним определяется новое положение автомобиля 2, а по этим данным в системе моделирования динамических объектов 14 и системе имитации визуальной обстановки 15 формируется новое изображение, отображаемое на СО 7 РМВ 1. Кроме этого эти данные передаются на ПЭВМ 9 РМИ 8.

При работе на тренажере водитель РМВ 1 движется по заранее определенному маршруту, определенному с РМИ 8, выполняя поставленную перед ним задачу. В процессе работы тренажера инструктор РМИ 8 может динамически с помощью программных средств управления 12 вносить изменения в программу обучения, например, изменять плотность трафика автомобилей и пешеходов, создавать пробки на дорогах, переключать и отключать светофоры, имитировать ДТП, изменять погодные условия и т.п., а также изменять маршрут движения, сообщая об этом водителю РМВ 1.

Данные о параметрах движения автомобиля РМВ 1, переданные на РМИ 8, сохраняются и обрабатываются системой анализа действия водителя 11 РМИ 8. При этом оценивается соблюдение водителем правил дорожного движения, а также точность и время прохождения заданного маршрута движения.

Второй режим работы тренажера аналогичен первому, за исключением того, что в данном режиме инструктор РМИ 8 может непосредственно участвовать в процессе обучения водителя РМВ 1, перейдя в режим синхронной работы. При этом все операции и функции по первому режиму работы сохраняются, но кроме этого, инструктору РМИ 8 добавляется функция управления своим автомобилем с помощью органов управления 19 и 20.

При задействовании в тренажере более одного РМИ, первое РМИ (старшего инструктора) функционирует в обоих режимах работы, а остальные РМИ (дополнительные) функционируют только во втором режиме работы, позволяющем управлять автомобилем инструктора в режиме синхронной работы.

В процессе синхронной работы водители РМВ 1 и РМИ 8 движутся по одной и той же карте на своих автомобилях, при этом водитель РМВ 1 может видеть автомобиль РМИ 8 на своей СО 7, а водитель РМИ 8 может видеть автомобиль РМВ на своей системе отображения 10.

В данном режиме инструктор может, например, создавать помехи движению автомобиля РМВ 1, осложняя выполнения поставленной задачи, связанной с управлением автомобилем в экстремальных ситуациях, например водителей скорой помощи, пожарной охраны, милиции и других служб.

В результате применения настоящего тренажера существенно повышается качество подготовки водителей при столкновении обучаемого с неожиданными ситуациями на дороге за счет закрепления мастерства вождения и быстроты принятия решений в сложных ситуациях, что в свою очередь повышает качество выполнения функций, осуществляемых водителями специальных транспортных средств, а также снижает число дорожно-транспортных происшествий.

Кроме этого реализация тренажера с максимальной реалистичностью, обеспеченной применением реального кузова автомобиля и СО, выполненной в виде круговой панорамы, позволяет просто осуществить переход от обучения на тренажере к вождению реального автомобиля.

При использовании данного тренажера значительно сокращаются расходы на подготовку водителей.

Источник информации:

Патент на полезную модель RU 74506, МПК: G09B 9/05, приоритет от 19.03.2008

Тренажер для обучения водителей автотранспортных средств, состоящий из рабочего места водителя, представляющего из себя автомобиль на колесах с автомобильными аналоговыми органами управления с датчиками, дискретными органами управления с датчиками и акустической системой, системы отображения для водителя, рабочего места инструктора, содержащего ПЭВМ со специальным программным обеспечением и системой отображения для водителя, обеспечивающих возможность подготовки, настройки параметров моделей ситуаций для проведения сеансов обучения водителя и сохранения результатов сеансов обучения, систему анализа действия водителя и программные средства управления, отличающийся тем, что тренажер снабжен вычислительно-управляющим комплексом, обеспечивающим формирование визуальной обстановки для системы отображения и звуковых сигналов акустической системы рабочего места водителя, включающим системы моделирования динамических объектов, имитации визуальной обстановки, формирования звуковых сигналов, управления программой и систему согласования для синхронизации работы всех систем тренажера и управления программными средствами, а рабочее место инструктора дополнительно снабжено аналоговыми и дискретными органами управления с датчиками для имитации органов управления автомобилем, обеспечивающими имитацию управления автомобилем с участием инструктора в сеансе обучения водителя в режиме синхронной работы с рабочим местом водителя; при этом первый, второй, третий и четвертый выходы системы согласования вычислительно-управляющего комплекса соединены с входом системы формирования звуковых сигналов, с первым входом системы имитации визуальной обстановки, со входом системы моделирования динамических объектов и со входом панели приборов соответственно; первый и второй входы-выходы системы согласования соединены со входами-выходами ПЭВМ, со входами-выходами аналоговых органов управления с датчиками соответственно; второй и первый входы системы согласования соединены с выходами системы управления программой и дискретных органов управления с датчиками, а первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой входы ПЭВМ соединены с органами управления ПЭВМ, дискретными органами управления с датчиками для инструктора, аналоговыми органами управления с датчиками для инструктора соответственно.



 

Похожие патенты:
Наверх