Учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации
Полезная модель относится к области образования, к средствам для обучения. Задачей предлагаемой полезной модели является использование космической информации (изображения от искусственных спутников Земли, данных от спутниковых систем навигации Глонасс/GPS, данных о приходящей солнечной радиации) для эффективной организации и проведения учебного процесса в средних и высших образовательных учреждениях (школах, колледжах, университетах и др.). В результате использования предлагаемой полезной модели повышается качество обучения. Учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации, включает территориально распределенные локальные вычислительные комплексы, которые содержат: цифровой носитель информации 1, блок формирования и вывода мультимедийной космической информации 2, комплект оборудования для приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли 3, комплект оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации 4, комплект оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS 5, пользователя 6, персональный компьютер 7. Локальные вычислительные комплексы 8 подключаются к глобальной сети Интернет 9. Учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации включает дополнительные блоки: блоки формирования единой базы данных изображений от искусственных космических спутников Земли 10, блоки формирования единой базы данных о месторасположении географических объектов на основе навигационных систем Глонасс/GPS 11, блоки формирования единой базы данных о значениях уровней приходящей в различные точки Земли солнечной радиации 12 и блоки формирования единой базы данных учебно-методических ресурсов 13, причем все упомянутые дополнительные блоки подключаются к глобальной информационной сети Интернет и реализованы на базе одного или нескольких серверов 14 с внешней дисковой памятью 15. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к области образования, к средствам для обучения.
Из уровня техники известны аналоги заявленной полезной модели. Например, известен виртуальный мультимедийный тренажер для подготовки операторов в различных сферах деятельности, повышения уровня обучения, включающий следующие элементы: блоки памяти, блоки ввода, блоки вывода информации, блоки формирования аудиоинформации и видеоинформации, блоки воспроизведения (Патент РФ на изобретение 
2239234, Виртуальный мультимедийный тренажер коллектива операторов системы управления динамическими объектами, Болдинов А.И. и др. приоритет 10.06.2003, МКИ G09B 9/00). Недостатком этого устройства является невозможность использования космической информации о состоянии окружающей природной среды для эффективной организации и проведения учебного процесса в образовательных учреждениях (школы, колледжи, университеты и др.).
Известно также устройство для обучения и усвоения учебного материала, включающее: носители информации в виде локального мультимедийного запоминающего устройства, блок данных группового вида в виде сетевых мультимедийных запоминающих устройств (Патент РФ на изобретение 2197748, Способ обучения и усвоения учебного материала и устройство для его осуществления Афанасьев Ю.Н., Бельковец Л.П., Воронков Ю.С., Кувшинов С.В. приоритет 31.10.2000.). Недостатком этого устройства является невозможность получения полной информации в режиме реального времени.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является «Мультимедийный учебно-методический комплекс с применением космических технологий» (Мультимедийный учебно-методический комплекс с применением космических технологий, Шахраманьян М.А., Юферев Л.Ю., Тюхов И.И., Прошкин Ю.А., Тихонов А.В. Патент на полезную модель 103419, Заявка: 2010123689/12, 10.06.2010 МКИ G09B 5/00, G09B 9/00, прототип). Мультимедийный учебно-методический комплекс с применением космических технологий, включающий бумажный носитель информации с теоретическими материалами и с иллюстрациями, выполненный в виде книги, цифровой носитель, выполненный в виде CD диска, содержащий учебно-методические и теоретические материалы с иллюстрациями, и мультимедийную информацию, отличающийся тем, что комплекс содержит блок формирования и вывода мультимедийной космической информации, комплект оборудования для приема и обработки космических изображений Земли, состоящий из устройства приема и обработки космических изображений Земли, комплект оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации, состоящий из устройства приема солнечной радиации, устройства регистрации и обработки полученной информации и комплект оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS для проведения позиционирования в системах Глонасс/GPS, при этом блок формирования и вывода мультимедийной космической информации соединен с цифровым носителем информации, комплектом оборудования для приема и обработки космических изображений Земли, комплектом оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации, комплектом оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS, которые являются источниками информации для блока мультимедийной космической информации, а бумажный носитель информации и блок формирования и вывода мультимедийной космической информации связаны с пользователем учебно-методического комплекса. Недостатком данного технического решения является то, что оно позволяет получать информацию только об ограниченной территории земного шара. При использовании же прототипа в различных точках земного шара, нельзя получить целостную неискаженную информацию о состоянии всей поверхности Земли, уровнях приходящей на нее солнечной радиации, т.к. в прототипе отсутствуют технические решения, направленные на объединение данных дистанционного зондирования различных локальных участков Земли из космоса, данных о точном позиционировании географических объектов, расположенных в различных точках Земли, полученных с помощью систем спутниковой навигации Глонасс/GPS, данных об уровнях приходящей в различные точки Земли солнечной радиации.
Цель полезной модели - сформировать единый космический глобус планеты Земля в режиме реального времени, для последующего использования в образовательном процессе и обеспечения пользователей системы (научные работники, педагоги, студенты, школьники и др.), расположенных в различных точках Земли, получение объективной информации о состоянии и динамике изменения природной среды на планете Земля.
Технический результат полезной модели - повышение качества обучения в средних и высших учебных заведениях, за счет предоставления своевременной и актуальной информации о состоянии и динамике изменения природной среды на планете Земля.
Технический результат достигается тем, что учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации, включает локальные вычислительные комплексы, где каждый локальный вычислительный комплекс включает цифровой носитель информации, содержащий учебно-методические и теоретические материалы с иллюстрациями а также мультимедийную информацию, блок формирования и вывода мультимедийной космической информации, комплект оборудования для приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли. Состоит из устройства приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли, комплекта оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации, состоящей из устройства приема солнечной радиации, устройства регистрации и обработки полученной информации и комплекта оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS для проведения позиционирования в системах Глонасс/GPS. При этом блок формирования и вывода мультимедийной космической информации соединен с цифровым носителем информации, комплектом оборудования для приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли, комплектом оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации, комплектом оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS, которые являются источниками информации для блока мультимедийной космической информации. Согласно полезной модели блок формирования и вывода мультимедийной космической информации связан с персональным компьютером, который подключается к глобальной информационной сети Интернет. Причем локальные вычислительные комплексы располагаются в разных точках планеты Земля и образуют территориально распределенную систему в которую дополнительно введены следующие блоки: блоки формирования единой базы данных изображений от искусственных космических спутников Земли, блоки формирования единой базы данных о месторасположении географических объектов на основе навигационных систем Глонасс/GPS, блоки формирования единой базы данных о значениях уровней приходящей в различные точки Земли солнечной радиации и блоки формирования единой базы данных учебно-методических образовательных ресурсов, причем все упомянутые дополнительные блоки подключаются к глобальной информационной сети Интернет и реализованы на базе одного или нескольких серверов с внешней дисковой памятью.
Задачей предлагаемой полезной модели является использование космической информации (изображения от искусственных космических спутников Земли, данных от спутниковых систем навигации Глонасс/GPS, данных о приходящей солнечной радиации) и отображение состояния окружающей природной среды в режиме реального времени. Использование полезной модели повышает эффективность и качество учебного процесса в образовательных учреждениях (школах, колледжах, университетах и др.).
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг-1, на которой представлена общая схема и пример реализации учебно-исследовательской системы для приема и обработки космической информации.
Учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации, включает локальные вычислительные комплексы, которые содержат: цифровой носитель информации - 1, блок формирования и вывода мультимедийной космической информации - 2, комплект оборудования для приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли - 3, комплект оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации - 4, комплект оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS - 5, пользователя учебно-методического комплекса (обучающийся) - 6, персональный компьютер - 7. Локальные вычислительные комплексы - 8 подключаются к глобальной сети Интернет - 9.
Учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации, включает дополнительные блоки: блоки формирования единой базы данных изображений от искусственных космических спутников Земли - 10, блоки формирования единой базы данных о месторасположении географических объектов на основе навигационных систем Глонасс/GPS - 11, блоки формирования единой базы данных о значениях уровней приходящей в различные точки Земли солнечной радиации - 12 и блоки формирования единой базы данных учебно-методических ресурсов - 13. Причем все упомянутые дополнительные блоки подключаются к глобальной информационной сети Интернет и реализованы на базе одного или нескольких серверов - 14 с внешней дисковой памятью - 15.
Учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации построена на принципах социальных компьютерных сетей (например, Facebook) имеет рабочее название - Spacebook.
Учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации - Spacebook работает следующим образом.
Блок формирования и вывода мультимедийной космической информации - 2 соединен с цифровым носителем информации - 1, с комплектом оборудования для приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли 3, с комплектом оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации - 4 и с комплектом оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS - 5. Блок формирования и вывода мультимедийной космической информации - 2 связан с персональным компьютером - 7, на котором работает пользователь - 6.
Пользователь - 6 получает информацию, которая отображается на экране персонального компьютера (ПК) - 7. К ПК подключен блок формирования и вывода мультимедийной космической информации - 2. В блок формирования и вывода мультимедийной космической информации - 2 данные поступают с цифрового носителя информации - 1, (выполненного в виде CD-диска, жесткого диска или др. носителей информации) и комплекта оборудования для приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли - 3, комплекта оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации - 4, комплекта оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS - 5.
В предлагаемой полезной модели в цифровом носителе информации содержатся: краткий исторический обзор, физико-технические основы, описание практических работ по использованию технологий приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли, спутниковой системы навигации Глонасс/GPS и фотоэлектрической солнечной энергетике. В цифровом носителе информации также содержатся материалы по применению возобновляемой энергетики, дистанционного зондирования Земли и спутниковой навигации в учебном процессе.
С помощью комплекта оборудования для приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли - 3 получают данные дистанционного зондирования земной поверхности в режиме реального времени (М.А.Шахраманьян, И.И.Тюхов, Н.С.Вощенкова, «Космические образовательные технологии: инвестиции в будущее». Калуга КОИПКРО. 2009 г. С.86-102, 391-557).
Комплект оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации - 4 позволяет регистрировать приход солнечной радиации и строить зависимости выходной мощности солнечных элементов от интенсивности солнечного излучения (М.А.Шахраманьян, И.И.Тюхов, Н.С.Вощенкова, «Космические образовательные технологии: инвестиции в будущее». Калуга КОИПКРО. 2009 г. С.305-312).
Комплект оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS 5 позволяет производить позиционирование по долготе, широте и высоте земной поверхности (М.А.Шахраманьян, И.И.Тюхов, Н.С.Вощенкова, «Космические образовательные технологии: инвестиции в будущее». Калуга КОИПКРО. 2009 г. С.569-661).
Учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации - Spacebook позволяет сформировать мультимедийную модель планеты Земля в виде трехслойного глобуса: первый слой - космическая карта Земли с оценкой ряда параметров: температуры подстилающей поверхности, альбедо (коэффициента отражения), высоты облачности, скорости и направления циклонических образований, прогноза выпадения осадков из облаков; второй слой - карта точного позиционирования географических объектов по данным спутниковой навигации Глонасс/GPS, дополняющая существующую карту поверхности Земли, полученную в информационной системе Googl; третий слой - карта распределения уровней приходящей на Землю солнечной радиации.
Таким образом, в результате реализации заявленного технического решения создается новая учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации Spacebook, участниками которой могут стать все жители планеты, интересующиеся вопросами состояния и динамикой изменения окружающей природно-техногенной среды в режиме реального времени. Предложенное техническое решение ориентировано на использование космической информации в учебном процессе. Предложенное техническое решение позволяет научным работникам, учителям и преподавателям вузов из разных стран мира объединить усилия в создании новых учебно-методических комплексов и образовательных стандартов по применению космических технологий в учебной и проектной деятельности в интересах повышения качества образования и усиления мотивации осознанного выбора молодежью будущих профессий, связанных с наукоемкими технологиями.
Указанные в независимом пункте формулы полезной модели признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном устройстве отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает в соединении синергетический (сверхсуммарный результат).
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующей совокупности условий:
- заявленная учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации имеет практическое применение и предназначена для использования в образовательном процессе;
- для заявленной полезной модели изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью указанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- при реализации учебно-исследовательской системы для приема и обработки космической информации достигается усматриваемый заявителем технический результат.
На основании изложенного, заявленная полезная модель соответствуют требованию условия патентоспособности «практическая применимость» и «новизна».
Учебно-исследовательская система для приема и обработки космической информации, включающая локальные вычислительные комплексы, где каждый локальный вычислительный комплекс включает цифровой носитель информации, содержащий учебно-методические и теоретические материалы с иллюстрациями и мультимедийную информацию, блок формирования и вывода мультимедийной космической информации, комплект оборудования для приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли, состоящий из устройства приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли, комплект оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации, состоящий из устройства приема солнечной радиации, устройства регистрации и обработки полученной информации и комплект оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS для проведения позиционирования в системах Глонасс/GPS, при этом блок формирования и вывода мультимедийной космической информации соединен с цифровым носителем информации, комплектом оборудования для приема и обработки изображений от искусственных космических спутников Земли, комплектом оборудования для регистрации информации о приходящей солнечной радиации, комплектом оборудования спутниковой системы навигации Глонасс/GPS, которые являются источниками информации для блока мультимедийной космической информации, отличающаяся тем, что блок формирования и вывода мультимедийной космической информации связан с персональным компьютером, который подключается к глобальной информационной сети Интернет, причем локальные вычислительные комплексы располагаются в разных точках планеты Земля и образуют территориально распределенную систему, в которую дополнительно введены следующие блоки: блоки формирования единой базы данных изображений от искусственных космических спутников Земли, блоки формирования единой базы данных о месторасположении географических объектов на основе навигационных систем Глонасс/GPS, блоки формирования единой базы данных о значениях уровней приходящей в различные точки Земли солнечной радиации и блоки формирования единой базы данных учебно-методических образовательных ресурсов, причем все упомянутые дополнительные блоки подключаются к глобальной информационной сети Интернет и реализованы на базе одного или нескольких серверов с внешней дисковой памятью.
