Тренажерный комплекс для обучения авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки на реальном летном поле

Полезная модель относится к средствам обучения, а именно: к учебно-тренировочным устройствам для авиадиспетчеров. Технический результат полезной модели состоит в реализации ее назначения - обучение авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки на реальном летном поле. Указанный технический результат достигается тем, что тренажерный комплекс включает шлем виртуальной реальности, снабженный двумя микродисплеями и двумя видеокамерами, систему позиционирования, содержащую средство определения трех линейных и трех угловых координат положения шлема виртуальной реальности в пространстве, и компьютер, генерирующий пару стереоизображений для микродисплеев шлема виртуальной реальности, причем измерительный преобразователь системы позиционирования размещен на шлеме виртуальной реальности.

Полезная модель относится к средствам обучения, а именно: к учебно-тренировочным устройствам для авиадиспетчеров.

Можно отметить, что по типу выполняемых технологических задач авиационные диспетчерские пункты делятся на диспетчерские пункты руления, диспетчерские пункты старта и посадки, диспетчерские пункты круга, диспетчерские пункты подхода, диспетчерские пункты районного центра, диспетчерские пункты местных воздушных линий, аэродромные диспетчерские пункты. Авиадиспетчеры диспетчерских пунктов руления контролируют движение воздушных судов по территории аэродрома, выдают разрешения на буксировку, запуск двигателей, руление. Авиадиспетчеры диспетчерских пунктов старта и посадки контролируют движение на взлетно-посадочной полосе и предпосадочной прямой, руководят взлетающими и заходящими на посадку воздушными судами, выдают разрешения на взлет, посадку. Таким образом, в зону ответственности авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки входит конкретный аэродром со всеми его отличительными особенностями, со всеми мелкими визуальными факторами, которые учитываются авиадиспетчером при оценке ситуации. Указанное обстоятельство определяет необходимость проводить обучение авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки на реальном рабочем месте, обеспечивающем обзор реального аэродрома. Однако по соображениям безопасности создание на реальном летном поле учебных нештатных, в том числе аварийных, ситуаций полностью исключается.

Известны тренажерные комплексы для обучения авиадиспетчеров, содержащие: систему обработки информации; имитатор радиолокационной информации; систему диспетчерских пультов и отображения; систему голосовой связи (Управление воздушным движением /Т.Г Анодина, С.В.Володин, В.П.Куранов, В.И.Мокшанов. - М.: Транспорт, 1988, с.165-177).

Недостатками известных тренажерных комплексов является отсутствие 3D - и стереопредставления реального летного поля, что снижает эффективность обучения авиадиспетчеров старта, руления и посадки непосредственно на их рабочих местах.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату является известный тренажер для подготовки авиадиспетчеров «Синтез-ТЦ» (http://www.vniira.ru/catalog/simulators/stc.php), включающий универсальные тренажерные модули (УТМ), реализованные на распределенной структуре вычислительных средств, объединенных в комплекс посредством локальной вычислительной сети. Каждый УТМ включает:

- автоматизированное рабочее место обучаемого диспетчера (АРМ-Д)

- автоматизированное рабочее место пилот-оператора/инструктора (АРМ-ПО).

В составе КСТ "Синтез-ТЦ" реализованы три вида УТМ, отличающихся количеством и составом АРМ обучаемых диспетчеров:

- УТМ-1 содержит АРМ диспетчера радиолокационного контроля АРМ-Д1 и АРМ-ПО;

- УТМ-2 содержит АРМ-Д1 диспетчера радиолокационного контроля, АРМ-Д2 диспетчера процедурного контроля и АРМ-ПО;

- УТМ-В1÷5 содержит АРМ-Д1, АРМ-ПО и аппаратно-программные средства визуализации (АПСВ) управляемой аэродромной обстановки на несколько каналов (от одного до пяти).

Известный тренажер не обеспечивает стереоскопичности виртуальных объектов на летном поле, что снижает эффективность обучения авиадиспетчеров старта, руления и посадки непосредственно на их рабочих местах.

Техническая задача предлагаемой полезной модели состоит в создании впервые тренажерного комплекса для обучения авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки на реальном летном поле на базе технологии комбинированной (виртуальной) реальности.

Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в реализации ее назначения - обучение авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки на реальном летном поле.

Указанный технический результат достигается тем, что тренажерный комплекс для обучения авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки, содержащий аппаратно-программные средства визуализации, включает шлем виртуальной реальности, снабженный двумя микродисплеями и двумя видеокамерами, систему позиционирования, содержащую средство определения трех линейных и трех угловых координат положения шлема виртуальной реальности в пространстве, и компьютер, генерирующий пару стереоизображений для микродисплеев шлема виртуальной реальности, причем измерительный преобразователь системы позиционирования размещен на шлеме виртуальной реальности.

Для осуществления предлагаемой полезной модели может быть использован любой известный шлем виртуальной реальности, снабженный двумя микродисплеями и двумя видеокамерами (см., например, http://www.nvisinc.com/product2009.php?id=57, http://www.vuzix.com/ar/products_wrap920ar.html).

Для осуществления предлагаемой полезной модели могут быть использованы такие системы позиционирования с комплектами программных приложений, как DASH (Display and Sight Helmet), IHADSS (Integrated Helmet and Display Sighting System), Knighthelm, JHMCS (Joint Helmet-Mounted Cueing System) и др. (Филатов О.Г. и Солдатенков В.А. «Электромагнитная система позиционирования для нашлемной системы целеуказания и индикации» в ж. «ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес», 2003, вып.5 - http://www.electronics.ru/issue/2003/5/16), удовлетворяющие следующим требованиям:

минимальные масса и габаритные размеры составных частей системы, размещенных на шлеме виртуальной реальности;

определение шести координат положения шлема в пространстве: трех линейных и трех угловых;

определение угловых координат в горизонтальной плоскости в диапазоне до ±180°, в вертикальной плоскости - до ±60°;

максимальная погрешность определения угловых координат в конусе с осью, совпадающей с продольной осью объекта, не должна превышать нескольких десятков угловых минут;

максимальная погрешность определения линейных координат не должна превышать 2-3 мм;

частота выдачи информации об угловых координатах должна быть не менее 60 Гц;

постоянство характеристик устройств системы в диапазоне рабочих температур от 15 до 30°С;

отсутствие вредных воздействий работы системы на здоровье пользователя, а также на оборудование и системы, находящиеся поблизости.

Обучаемый авиадиспетчер в шлеме виртуальной реальности, снабженном двумя микродисплеями и двумя видеокамерами, находится в помещении, из которого имеется обзор реального летного поля (например, командный пункт диспетчерской вышки). На шлеме виртуальной реальности размещен измерительный преобразователь системы позиционирования, передающий сигнал о положении шлема виртуальной реальности (головы авиадиспетчера) в систему позиционирования. Аппаратно-программные средства (компьютер), получая данные от системы позиционирования о трех линейных и трех угловых координатах положения головы авиадиспетчера в пространстве, генерирует пару стереоизображений для микродисплеев шлема виртуальной реальности. Компьютер выводит на микродисплеи шлема виртуальной реальности генерируемое видеокамерами шлема изображение реального летного поля с наложением на него изображений виртуальных трехмерных объектов (самолеты, автотранспорт, персонал, птицы на взлетной полосе и др.), управляемых программно или операторами (инструкторами).

На базе технологии комбинированной реальности с помощью виртуальных воздушных судов и иных виртуальных трехмерных объектов на реальном летном поле моделируют учебные нештатные, в том числе аварийные, ситуации, при этом виртуальный характер объектов обеспечивает полную безопасность процесса обучения.

При осуществлении полезной модели могут быть использованы следующие примеры сценариев учебных ситуаций.

Пример 1 (для авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления)

Моделируется ситуация террористической атаки с захватом террористами аэродромного автотранспорта. Создается виртуальный автомобиль, который «террористы» (оператор-инструктор) пытаются направить на самолет, выполняющий маневры на рулежных дорожках, с целью осуществления столкновения автомобиля с самолетом.

Пример 2 (для авиадиспетчеров диспетчерских пунктов посадки)

Моделируется ситуация опасного сближения самолетов. Авиадиспетчер участвует в посадке серии виртуальных самолетов, управляемых летчиками-операторами (инструкторами). При посадке одного из виртуальных самолетов неожиданно на взлетно-посадочной полосе возникает виртуальный объект-препятствие (другое воздушное судно, автотранспорт и т.п.).

Пример 3 (для авиадиспетчеров диспетчерских пунктов старта)

Моделируется ситуация отказа двигателей при взлете самолета вследствие попадания птиц. При взлете виртуального воздушного судна на взлетно-посадочной полосе появляется стая виртуальных птиц.

В процессе обучения авиадиспетчеры коммуницируют с пилотами-операторами виртуальных самолетов (инструкторами) посредством стандартных способов связи (например, голосовой). Инструкторы контролируют действия авиадиспетчеров и оценивают следующее:

- время реакции на возникновение чрезвычайной ситуации;

- точность оценки таких параметров аварийной ситуации, как: расстояние до объектов, высота и скорость объектов, направление их движения, время до столкновения объектов и пр.;

- адекватность оценки возникшей угрозы безопасности полетов;

- точность следования инструкциям соответствующих нормативных документов.

Таким образом, при осуществлении полезной модели реализуется назначение предлагаемого тренажерного комплекса - обучение авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки на реальном летном поле. При этом, безусловно, обеспечивается: безопасность моделирования учебных ситуаций, возможность оперативного (не более 0,5 часа) развертывания технических средств для осуществления обучения на рабочем месте авиадиспетчеров.

Тренажерный комплекс для обучения авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки на реальном летном поле, содержащий аппаратно-программные средства визуализации, отличающийся тем, что введены шлем виртуальной реальности, снабженный двумя микродисплеями и двумя видеокамерами, система позиционирования, содержащая средство определения трех линейных и трех угловых координат положения шлема виртуальной реальности в пространстве, и компьютер, генерирующий пару стереоизображений для микродисплеев шлема виртуальной реальности, причем измерительный преобразователь системы позиционирования размещен на шлеме виртуальной реальности.