RU152219U1 - TRAINING SIMULATOR FOR TRAINING DRIVES AND DRIVING CAREERS AND CONTROL OF CORRECTIVE ACTIONS BY THE INSTRUCTOR - Google Patents

Abstract

Тренажер для обучения курсантов вождению автомобиля и контроля корректирующих действий инструктора, содержащий кабину для обучения курсанта, в составе рабочего места курсанта, содержащего аналоговые органы управления, состоящие из педалей акселератора (газа), сцепления и тормоза, руля и его привода, органы управления, состоящие из рычага переключения передач и рычага стояночного тормоза, дискретные органы управления, механически связанные, соответственно, с аналоговыми датчиками перемещения педалей акселератора (газа), сцепления и тормоза, датчиком угла поворота руля и его привода, датчиками положения рычага переключения передач, стояночного тормоза и датчиками положения дискретных органов управления, выходы аналоговых датчиков перемещения и дискретных датчиков положения соединены, соответственно, с первой (аналоговой) и второй (дискретной) группами входов устройства согласования и обработки информации, первый, второй и третий выходы которого подсоединены, соответственно, к первым входам модуля управления программой обучения курсанта, модуля калибровки и модуля моделирования движения, второй вход которого подключен ко второму выходу модулю калибровки, второй вход и первый выходы которого соединены, соответственно, с выходом модуля управления программой обучения курсанта и вторым входом блока имитации визуальной обстановки, первый вход, первый и второй выходы которого подсоединены, соответственно, ко второму выходу модуля управления программой обучения курсанта, к устройству отображения визуальной информации и третьему входу модуля моделирования движения, первый, второй и третий выходы котороA simulator for teaching cadets how to drive a car and monitoring the corrective actions of an instructor, comprising a cabin for training a cadet, consisting of a cadet workstation containing analog controls consisting of accelerator (gas) pedals, clutch and brake, steering wheel and its drive, control elements consisting from the gearshift lever and the parking brake lever, discrete controls mechanically connected, respectively, with analogue sensors for moving the accelerator pedals (gas), clutch and torus mosaic, a steering angle sensor and its drive, position sensors of the gearshift lever, parking brake and position sensors of discrete controls, the outputs of analog displacement sensors and discrete position sensors are connected, respectively, with the first (analog) and second (discrete) input groups of the device coordination and information processing, the first, second and third outputs of which are connected, respectively, to the first inputs of the control module of the cadet training program, calibration module and module m dividing the movement, the second input of which is connected to the second output of the calibration module, the second input and the first outputs of which are connected, respectively, with the output of the control module of the cadet training program and the second input of the visual simulation unit, the first input, the first and second outputs of which are connected, respectively, to the second output of the cadet training program control module, to the visual information display device and the third input of the motion simulation module, the first, second and third outputs of which

Description

Полезная модель относится к техническим средствам обучения курсантов вождению транспортных средств и контролю корректирующих действий инструктора и может быть использована для эффективного обучения курсанта управлению автомобилем и контроля профессиональной деятельности инструктора.The utility model relates to technical means of teaching cadets how to drive vehicles and monitoring instructor's corrective actions and can be used to effectively teach a student how to drive a car and monitor the instructor's professional activities.

Описание полезной моделиUtility Model Description

Полезная модель относится к техническим средствам обучения курсантов вождению транспортных средств, корректирующих действия инструктора при обучении на тренажере и может быть использована для эффективного обучения курсанта и контроля профессиональной деятельности инструктора.The utility model relates to technical means of teaching cadets to drive vehicles, correcting the actions of an instructor when training on a simulator and can be used to effectively train a cadet and monitor the professional activities of an instructor.

Известен тренажер для обучения водителей транспортных средств [1. Патент РФ на ПМ №24032 МПК7 G09B 9/04. Тренажер для обучения вождению автомобиля / А.А. Бельке, Р.Л. Боуш, С.В. Щелканова. - №2001114640/20, заявлено 01.06.2001; опубл. 20.07.2002], содержащий рабочее место водителя с акустической системой, с аналоговыми и дискретными органами управления механически связанными соответственно с аналоговыми и дискретными датчиками перемещения и положения, модуль имитации шума двигателя, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы, блок имитации визуальной обстановки, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины, вторая группа выходов которого соединена с группой входов имитаторов шумов, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации.Known simulator for training drivers of vehicles [1. RF patent for ПМ №24032 MPK7 G09B 9/04. Simulator for driving training / A.A. Belke, R.L. Boush, S.V. Shchelkanova. - No. 20011114640/20, declared on June 1, 2001; publ. 07/20/2002], containing a driver’s workstation with an acoustic system, with analog and discrete controls mechanically connected respectively with analog and discrete displacement and position sensors, an engine noise simulation module, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the shaper of sound signals, the group of outputs of which connected to the group of inputs of the speaker system, a visual simulation unit, the first group of inputs of which is connected to the first group of outputs of the motion simulation module machine, the second group of outputs of which is connected with a group of input noise simulators, and the first group unit simulate the visual environment of outputs connected to the inputs of group device displaying visual information.

Известен также тренажер для обучения вождению автомобиля [2. Патент РФ на ПМ №31033, МПК7 G09B 9/04. Тренажер для обучения вождению автомобиля / А.А. Бельке, С.В. Щелканова, М.А. Поплавский, - №2003106639/20; заявлено 14.03.2003, опубл. 10.07], содержащий блок тестирования, рабочее место курсанта с органами управления, механически связанными с датчиками перемещения и положения, блок моделирования движения машины, первая группа выходов которого соединена с группой входов имитатора шума, группа выходов последнего соединена с акустической системой, установленной на рабочем месте курсанта, блок имитации визуальной обстановки, устройство отображения визуальной информации, аналого-цифровой преобразователь, группа выходов которого одновременно соединена с группой входов блока моделирования движения машины и группой входов блока тестирования, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока имитации визуальной обстановки, вторая группа входов которого соединена со второй группой выходов блока моделирования движения машины, а группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения информации, группа выходов датчиков перемещения органов управления соединена с группой входов аналого-цифрового преобразователя.Also known is a simulator for learning to drive a car [2. RF patent for PM No. 31033, IPC7 G09B 9/04. Simulator for driving training / A.A. Belke, S.V. Shchelkanova, M.A. Poplavsky, - No. 2003106639/20; Declared March 14, 2003, publ. 10.07], comprising a testing unit, a cadet’s workstation with controls mechanically connected with displacement and position sensors, a machine motion simulation unit, 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 at the workplace cadet, visual environment simulation unit, visual information display device, analog-to-digital converter, the group of outputs of which is simultaneously connected to the group of inputs of bl a simulation of the movement of the machine and the group of inputs of the test block, the group of outputs of which is connected to the first group of inputs of the block of simulation of visual environment, the second group of inputs of which is connected to the second group of outputs of the block of simulation of motion of the machine, and the group of outputs of the block of simulation of visual environment is connected to the group of inputs of the display device information, the group of outputs of the displacement sensors of the controls is connected to the group of inputs of the analog-to-digital converter.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является тренажер для обучения курсантов вождению автомобиля [3. Патент РФ на ПМ №68744, МПК G09B 9/04. Тренажер для обучения водителя автомобиля / В.Г. Мищенко. - 2007130590/22, заявлено 09.08.2007, опубл. 27.11.2007 Бюл. №33], содержащий кабину для обучения курсанта, в составе рабочего места курсанта, содержащего аналоговые органы управления, состоящие из педалей «газа», сцепления и тормоза, руля и его привода, рычагов переключения передач и стояночного тормоза, дискретных органов управления, механически связанными, соответственно, с аналоговыми датчикам перемещения педалей «газа», сцепления и тормоза, датчиком угла поворота руля и его привода, датчиками положения рычага переключения передач, стояночного тормоза и датчиками положения дискретных органов управления, выходы аналоговых датчиков перемещения и дискретных датчиков положения соединены, соответственно, с первой (аналоговой) и второй (дискретной) группами входов устройства согласования и обработки информации, первый, второй и третий выходы которого подсоединены, соответственно, к первым входам модуля управления программой обучения курсанта, модуля калибровки и модуля моделирования движения, второй вход которого подключен ко второму выходу модулю калибровки, второй вход и первый выходы которого соединены, соответственно, с выходом модуля управления программой обучения курсанта и вторым входом блока имитации визуальной обстановки, первый вход, первый и второй выходы которого подсоединены, соответственно, ко второму выходу модуля управления программой обучения курсанта, к устройству отображения визуальной информации и третьему входу модуля моделирования движения, первый, второй и третий выходы которого подключены, соответственно, к третьему входу устройства согласования и обработки информации, к третьему входу блоку имитации визуальной обстановки и входу модуля имитации шума, выход которого соединен с входом формирователя звуковых сигналов, выход которого подсоединен к входу акустической системы.The closest analogue (prototype) is a simulator for teaching cadets how to drive a car [3. RF patent for PM No. 68744, IPC G09B 9/04. Simulator for driver training / V.G. Mishchenko. - 2007130590/22, claimed 09.08.2007, publ. 11/27/2007 Bull. No. 33], containing a cadet for training a cadet, consisting of a cadet’s workstation containing analog controls consisting of “gas” pedals, a clutch and a brake, a steering wheel and its drive, gear levers and a parking brake, discrete controls, mechanically connected , respectively, with analog sensors for moving pedals of the "gas", clutch and brake, a steering angle sensor and its drive, position sensors of the gear lever, parking brake and position sensors of discrete bodies control outputs of analog displacement sensors and discrete position sensors are connected, respectively, with the first (analog) and second (discrete) groups of inputs of the device for matching and processing information, the first, second and third outputs of which are connected, respectively, to the first inputs of the control module of the training program cadet, calibration module and motion simulation module, the second input of which is connected to the second output of the calibration module, the second input and first outputs of which are connected, respectively, with by the control module module of the cadet training program and the second input of the visual environment simulation unit, the first input, the first and second outputs of which are connected, respectively, to the second output of the control module of the cadet training program, to the visual information display device and the third input of the motion simulation module, first, second and the third outputs of which are connected, respectively, to the third input of the information matching and processing device, to the third input of the visual environment simulation unit and the input Odulov simulate noise, the output of which is connected to the input of the sound signals, whose output is connected to an input of the speaker.

Общим недостатком аналогов и прототипа является отсутствие коррекции управления автомобильным тренажером в реальном масштабе времени со стороны инструктора и анализа корректирующих действий инструктора.A common disadvantage of analogues and prototype is the lack of real-time control of the car simulator by the instructor and the analysis of the instructor's corrective actions.

Общим техническим результатом заявляемого технического решения является повышение качества и эффективности обучения курсанта за счет непосредственной коррекции его действий со стороны инструктора и контроль профессиональной деятельности инструктора.The overall technical result of the proposed technical solution is to improve the quality and effectiveness of training of the cadet due to the direct correction of his actions by the instructor and the control of the instructor's professional activity.

Тренажер для обучения курсантов вождению автомобиля и контроля корректирующих действий инструктора, содержащий кабину для обучения курсанта, в составе рабочего места курсанта, содержащего аналоговые органы управления, состоящие из педалей акселератора (газа), сцепления и тормоза, руля и его привода, органы управления, состоящие из рычага переключения передач и рычага стояночного тормоза, дискретные органы управления, механически связанными, соответственно, с аналоговыми датчикам перемещения педалей акселератора (газа), сцепления и тормоза, датчиком угла поворота руля, датчиками положения рычага переключения передач, стояночного тормоза и дискретными датчиками положения, выходы аналоговых и дискретных датчиков соединены, соответственно, с первой (аналоговой) и второй (дискретной) группами входов устройства согласования и обработки информации, первый, второй и третий выходы которого подсоединены, соответственно, к первым входам модуля управления программой обучения курсанта, модуля калибровки и модуля моделирования движения, второй вход которого подключен ко второму выходу модулю калибровки, второй вход и первый выход которого соединены, соответственно, с выходом модуля управления программой обучения курсанта и вторым входом блока имитации визуальной обстановки, первый и второй выходы которого подсоединены, соответственно, к устройству отображения визуальной информации и третьему входу модуля моделирования движения, первый, второй и третий выходы которого подключены, соответственно, к устройству согласования и обработки информации, блоку имитации визуальной обстановки и входу модуля имитации шума, выход которого соединен с входом формирователя звуковых сигналов, выход которого подсоединен к входу акустической системы. Отличительной особенностью данной полезной модели является то, что введено рабочее место инструктора, содержащее педали сцепления и тормоза механически связанные, соответственно, с датчиками положения сцепления и тормоза, датчик положения, закрепляемый на левой руке инструктора, выходы датчиков соединены с четвертой группой входов устройства согласования и обработки информации, четвертый выход которого подсоединен к входу вновь введенного блока вывода информации о действиях курсанта и корректирующих действий инструктора, выход которого подключен ко второму входу модуля управления программой обучения курсанта.A simulator for teaching cadets how to drive a car and monitoring the corrective actions of an instructor, comprising a cabin for training a cadet, consisting of a cadet workstation containing analog controls consisting of accelerator (gas) pedals, clutch and brake, steering wheel and its drive, control elements consisting from the gearshift lever and the parking brake lever, discrete controls, mechanically connected, respectively, with analogue sensors for moving the accelerator pedals (gas), clutch and torus mosaic, steering angle sensor, gearshift lever, parking brake sensors and discrete position sensors, the outputs of analog and discrete sensors are connected, respectively, with the first (analog) and second (discrete) input device groups for matching and processing information, first, second and the third outputs of which are connected, respectively, to the first inputs of the control module of the cadet training program, calibration module and motion simulation module, the second input of which is connected to the second the output of the calibration module, the second input and the first output of which are connected, respectively, with the output of the control module of the cadet training program and the second input of the visual environment simulation unit, the first and second outputs of which are connected, respectively, to the visual information display device and the third input of the motion simulation module, the first, second and third outputs of which are connected, respectively, to a device for matching and processing information, a visual simulation unit and an input of a simulation module w mind, the output of which is connected to the input of the shaper of sound signals, the output of which is connected to the input of the speaker system. A distinctive feature of this utility model is that the instructor’s workplace is introduced, containing the clutch pedals and brakes mechanically connected, respectively, to the clutch and brake position sensors, the position sensor mounted on the instructor’s left hand, the sensor outputs are connected to the fourth group of inputs of the matching device and information processing, the fourth output of which is connected to the input of the newly entered block output information about the actions of the cadet and the corrective actions of the instructor, the output of the cat cerned is connected to a second input of the cadet training program the control module.

На фиг. 1 изображена структурная схема тренажера, где:In FIG. 1 shows a block diagram of a simulator, where:

1 - Кабина для обучения и контроля действий курсанта и корректирующих действий инструктора.1 - Cabin for training and monitoring the actions of the cadet and the corrective actions of the instructor.

2 - Рабочее место курсанта.2 - Workplace of the cadet.

3 - Рабочее место инструктора.3 - Workplace of the instructor.

4 - Устройство отображения визуальной информации.4 - A device for displaying visual information.

5 - Акустическая система.5 - Acoustic system.

6 - Устройство согласования и обработки информации.6 - Device coordination and information processing.

7 - Блок вывода информации о действиях курсанта и корректирующих действиях инструктора.7 - Block display information about the actions of the cadet and the corrective actions of the instructor.

8 - Модуль управления программой обучения курсанта.8 - The module for managing the cadet training program.

9 - Модуль калибровки.9 - Calibration module.

10 - Блок имитации визуальной обстановки.10 - Block simulation of visual environment.

11 - Модуль моделирования движения.11 - Motion simulation module.

12 - Формирователь звуковых сигналов.12 - Shaper of sound signals.

13 - Модуль имитации шума.13 - Noise simulation module.

14 - Педали курсанта: акселератор, сцепление и тормоз.14 - Cadets pedals: accelerator, clutch and brake.

15 - Датчики перемещения педалей: акселератора сцепления и тормоза.15 - Pedal displacement sensors: clutch and brake accelerator.

16 - Датчик угла поворота руля.16 - Steering angle sensor.

17 - Датчик положения рычага переключения передач.17 - Gearshift lever position sensor.

18 - Датчик положения рычага стояночного тормоза.18 - The gauge of position of the lever of a lay brake.

19 - Датчики положения ДОУ.19 - Position sensors DOU.

20 - Руль.20 - Steering wheel.

21 - Привод руля.21 - Steering wheel drive.

22 - Рычаг переключения коробки передач.22 - Gear shift lever.

23 - Рычаг стояночного тормоза.23 - The lever of a lay brake.

24 - Органы управления дискретные (ДОУ).24 - Discrete controls (DOW).

25 - Датчик положения левой руки инструктора.25 - Instructor left hand position sensor.

26 - Педали сцепления и тормоза инструктора.26 - Clutch pedals and instructor brakes.

27 - Датчики положения педалей сцепления и тормоза.27 - Clutch and brake pedal position sensors.

Тренажер для обучения курсантов вождению автомобиля и контроля корректирующих действий инструктора, (Фиг. 1) содержащий кабину 1 для обучения и контроля действий курсанта и корректирующих действий инструктора, в составе рабочего места 2 курсанта, содержащего аналоговые органы управления, состоящие из педалей 14 акселератора (газа), сцепления и тормоза, руля 20 и его привода 21, органы управления, состоящие из рычага 22 переключения передач и рычага 23 стояночного тормоза, дискретные органы управления 24, механически связанные, соответственно, с аналоговыми датчиками 15 перемещения педалей акселератора (газа), сцепления и тормоза, датчиком 16 угла поворота руля и его привода, датчиками положения рычага переключения передач 17 и стояночного тормоза 18, датчиками положения 19 дискретных органов управления, выходы аналоговых датчиков 15, 16 перемещения и дискретных датчиков 17, 18, 19 положения соединены, соответственно, с первой (аналоговой) и второй (дискретной) группами входов устройства 6 согласования и обработки информации, первый, второй и третий выходы которого подсоединены, соответственно, к первым входам модуля 8 управления программой обучения курсанта, модуля 9 калибровки и модуля 11 моделирования движения, второй вход которого подключен ко второму выходу модулю 9 калибровки, второй вход и первый выход которого соединены, соответственно, с выходом модуля 8 управления программой обучения курсанта и вторым входом блока 10 имитации визуальной обстановки, первый вход, первый и второй выходы которого подсоединены, соответственно, ко второму выходу модуля 8 управления программой обучения курсанта, к устройству 4 отображения визуальной информации и третьему входу модуля 11 моделирования движения, первый, второй и третий выходы которого подключены, соответственно, к третьему входу устройства 6 согласования и обработки информации, к третьему входу блока 10 имитации визуальной обстановки и входу модуля 13 имитации шума, выход которого соединен с входом формирователя 12 звуковых сигналов, выход которого подсоединен к входу акустической системы 5. Новым является то, что введено рабочее место 2 инструктора, содержащее педали 26 сцепления и тормоза механически связанными, соответственно, с датчиками положения 27 сцепления и тормоза, датчик 25 положения, закрепляемый на левой руке инструктора, выходы датчиков 25 и 27 соединены с четвертой группой входов устройства 6 согласования и обработки информации, четвертый выход которого подсоединен к входу вновь введенного блока 7 вывода информации о действиях курсанта и корректирующих действиях инструктора, выход которого подключен ко второму входу модуля 8 управления программой обучения курсанта.A simulator for teaching cadets how to drive a car and monitoring the instructor’s corrective actions, (Fig. 1) containing a cabin 1 for training and monitoring cadet’s actions and instructor’s corrective actions, consisting of a cadet’s workstation 2 containing analog controls consisting of accelerator pedals 14 (gas) ), clutch and brake, steering wheel 20 and its drive 21, controls consisting of a gear shift lever 22 and a parking brake lever 23, discrete controls 24, mechanically connected, respectively, with a tax sensors 15 for moving the accelerator pedals (gas), clutch and brake, the steering angle sensor 16 and its drive, the position sensors of the gear lever 17 and the parking brake 18, the position sensors 19 of the discrete controls, the outputs of the analog sensors 15, 16 of movement and discrete position sensors 17, 18, 19 are connected, respectively, with the first (analog) and second (discrete) groups of inputs of the information matching and processing device 6, the first, second and third outputs of which are connected, respectively but, to the first inputs of the cadet training program control module 8, the calibration module 9 and the motion simulation module 11, the second input of which is connected to the second output of the calibration module 9, the second input and the first output of which are connected, respectively, with the output of the cadet training program control module 8 and the second input of the visual environment simulation unit 10, the first input, the first and second outputs of which are connected, respectively, to the second output of the cadet training program control module 8, to the vi display device 4 information and the third input of the motion simulation module 11, the first, second and third outputs of which are connected, respectively, to the third input of the information matching and processing device 6, to the third input of the visual environment simulation unit 10 and the input of the noise simulation module 13, the output of which is connected to the input of the shaper 12 of sound signals, the output of which is connected to the input of the speaker system 5. New is that a workplace 2 of the instructor is introduced, containing clutch pedals 26 and brakes mechanically connected, accordingly, with the clutch and brake position sensors 27, the position sensor 25 fixed on the instructor’s left hand, the outputs of the sensors 25 and 27 are connected to the fourth group of inputs of the information matching and processing device 6, the fourth output of which is connected to the input of the newly introduced information output unit 7 the actions of the cadet and the corrective actions of the instructor, whose output is connected to the second input of the module 8 of the management of the cadet training program.

Рабочее место курсанта 2 представляет собой несущую металлоконструкцию, на которой установлены аналоговые органы управления, состоящие из педалей 14 «газа», сцепления, тормоза, руля 20 и привода руля 21, органы управления, состоящие из рычага 22 переключения коробки передач, рычага 22 стояночного тормоза, дискретные органы управления 24, состоящие из выключателей, двух и многопозиционных переключателей, аналоговые датчики перемещения 15 педалей акселератора, сцепления, тормоза и датчика 16 угла поворота руля и его привода, датчик 17 положения рычага переключения передачи и датчик 18 положения рычага стояночного тормоза. Дискретные датчики 19 положения дискретных органов управления 24, состоящие из выключателей, двух и многопозиционных переключателей, устройство отображения визуальной информации 4 и акустическая система 5. Рабочее место курсанта 2 (установленное на нем сидение) обеспечивает подгонку позы водителя в соответствии со строением его тела, размещение органов управления осуществляется как на реальном автомобиле.The cadet’s workplace 2 is a supporting metal structure on which analog controls are installed, consisting of gas pedals 14, clutch, brake, steering wheel 20 and steering wheel 21, controls consisting of gear shift lever 22, parking brake lever 22 , discrete controls 24, consisting of switches, two and multi-position switches, analog displacement sensors 15 pedals of the accelerator, clutch, brake and sensor 16 of the angle of rotation of the steering wheel and its drive, lever position sensor 17 n transfer switch and the sensor 18, the parking brake lever. Discrete sensors 19 of the position of the discrete controls 24, consisting of switches, two and multi-position switches, a visual information display device 4 and an acoustic system 5. The cadet's workplace 2 (the seat mounted on it) adjusts the pose of the driver in accordance with the structure of his body, placement The controls are carried out like on a real car.

К аналоговым органам управления, относятся: педали 14 акселератора, сцепления, тормоза и руль 20 с приводом руля 21. Эти органы управления механически связаны с датчиками перемещения 15 и 16.Analog controls include: accelerator pedals 14, clutches, brakes and steering wheel 20 with a steering wheel 21. These controls are mechanically connected to displacement sensors 15 and 16.

Датчиками перемещения педалей акселератора, сцепления, тормоза и рулевого колеса могут быть потенциометры или оптические, оси которых поворачиваются на угол пропорциональный перемещению органов управления.The sensors for moving the accelerator pedals, clutch, brake and steering wheel can be potentiometers or optical, whose axes are rotated by an angle proportional to the movement of the controls.

Руль 20 тренажера состоит из рулевого колеса насаженного на вал привода 21 руля, который механически связан с датчиком 16 угла поворота руля, выполненного, например, в виде потенциометра, с движка которого снимается напряжение пропорциональное углу поворота рулевого колеса. Вал привода руля механически связан с понижающим редуктором, установленным на валу электродвигателя привода руля 21. На питающие выводы электродвигателя привода руля 21, подается напряжение широтно-импульсного управления (ШИУ) с помощью которого он управляется.The steering wheel 20 of the simulator consists of a steering wheel mounted on the shaft of the drive 21 of the steering wheel, which is mechanically connected to the sensor 16 of the angle of rotation of the steering wheel, made, for example, in the form of a potentiometer, from the engine of which a voltage is removed proportional to the angle of rotation of the steering wheel. The steering drive shaft is mechanically connected with a reduction gear mounted on the shaft of the steering motor 21. The voltage of the pulse-width control (SCM) is supplied to the power terminals of the steering motor 21, by means of which it is controlled.

Каждая педаль оснащена загрузочным устройством, создающим сопротивление движению ноги, аналогичное сопротивлению в реальном автомобиле. Это загрузочное устройство представляет собой пружину изменяющую усилие на педалях при их перемещении.Each pedal is equipped with a boot device that creates resistance to leg movement, similar to resistance in a real car. This boot device is a spring changing the force on the pedals when moving them.

К дискретным органам управления, относится рычаг 22 переключения передач, рычаг 23 стояночного тормоза. Датчиками положения 17 и 18 данных органов управления являются микропереключатели на базе индуктивных или магнитоэлектрических датчиков положения. Органы управления 24 типа выключателей или двух и многопозиционных переключателей относятся к дискретным органам управления, и их положение фиксируется дискретными датчиками 19 положения, например, на базе контактных (герконовых) микропереключателей.Discrete controls include gear shift lever 22, parking brake lever 23. The position sensors 17 and 18 of these controls are micro switches based on inductive or magnetoelectric position sensors. The controls 24 of the type of switches or two and multi-position switches belong to discrete controls, and their position is fixed by discrete position sensors 19, for example, on the basis of contact (reed) microswitches.

Тренажер работает следующим образом.The simulator works as follows.

Подготовительная часть. Инструктор включает тренажер и на экране монитора появляется главное окно задач. С помощью манипулятора «мышь» и клавиатуры инструктор может переходить на выполнение любой задачи, представленной в главном окне. Например, занести данные на обучаемых, провести тестирование работы датчиков всех органов управления все это обеспечивает программный модуль 8 управления программой в совокупности с остальными блоками тренажера.The preparatory part. The instructor turns on the simulator and the main task window appears on the monitor screen. With the help of the mouse and keyboard, the instructor can proceed to any task presented in the main window. For example, to enter data on the trainees, to test the operation of sensors of all controls, all this is provided by the program control module 8 in conjunction with the rest of the simulator blocks.

Обучаемый курсант, находящийся на рабочем месте 2 тренажера воздействует, определенным образом, в зависимости от поставленной задачи, на органы управления. В результате чего, датчики 15, и 16, механически связанные с органами управления перемещаются и на их выходах формируются аналоговые напряжения, пропорциональные величине перемещения органов управления. Эти напряжения поступают на устройство согласования 6, с помощью которого они преобразуются в численные значения переменных, пропорциональных положению органов управления. В связи с тем, что потенциометрические и оптические датчики в процессе работы могут сбиваться относительно исходного (нулевого) состояния, поэтому в процессе эксплуатации осуществляется контроль работы всех органов управления и при необходимости осуществляется калибровка органов управления. Для этого служит модуль калибровки 9, с помощью которого определяются минимальные и максимальные значения того или иного датчика и затем эти значения нормируются в диапазоне от 0 минимум до 1 максимум, в результате исключается снижения качества моделирования автомобиля в процессе эксплуатации тренажера. Для руля нормирование осуществляется в диапазоне от -1 до +1. Аналоговые переменные, преобразованные в цифровой код, и переменные от дискретных датчиков поступают со второго выхода устройства 6 согласования и обработки информации через первую группу входов модуля 11 моделирования движения машины на модуль (не показано) моделирования изменения положения шасси автомобиля.A trained cadet, located at the workplace of 2 simulators, acts in a certain way, depending on the task, on the controls. As a result, the sensors 15, and 16, 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 coordination device 6, with the help of which they are converted into numerical values of variables proportional to the position of the controls. Due to the fact that potentiometric and optical sensors during operation can stray relative to the initial (zero) state, therefore, during operation, the operation of all controls is monitored and, if necessary, the controls are calibrated. To do this, use calibration module 9, with the help of which the minimum and maximum values of a given sensor are determined and then these values are normalized in the range from 0 minimum to 1 maximum, as a result, the quality of vehicle modeling during the operation of the simulator is reduced. For the steering, rationing is carried out in the range from -1 to +1. Analog variables, converted into a digital code, and variables from discrete sensors are received from the second output of the device 6 matching and processing information through the first group of inputs of the module 11 simulating the movement of the car on the module (not shown) simulating changes in the position of the chassis of the car.

Основу модели движения автомобиля 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 модуль 11 моделирования движения. В результате решения (интегрирования) дифференциальных уравнений вычисляются значения выходных переменных модели движения, основными из них являются:The basis of the car’s motion model is made up of differential equations, as a rule, 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 module 11 for modeling motion. As a result of the solution (integration) of differential equations, the values of the output variables of the motion model are calculated, the main ones are:

1. крутящий момент двигателя;1. engine torque;

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

3. частота вращения колес автомобиля3. vehicle wheel speed

4. линейная скорость движения машины;4. linear speed of the machine;

5. угловая скорость поворота машины;5. angular velocity of rotation of the machine;

6. вертикальное перемещение подрессоренной части корпуса;6. vertical movement of the sprung part of the body;

7. угол тангажа подрессоренной части корпуса;7. pitch angle of the sprung part of the body;

8. угол крена подрессоренной части корпуса.8. The angle of heel of the sprung part of the body.

9. угол поворота рулевого колеса со стороны автомобиля в зависимости от условий движения моделируемого автомобиля.9. steering angle of the steering wheel from the side of the car depending on the traffic conditions of the simulated car.

Для обеспечения изменения сопротивления качению колес и изменения сцепления колес с грунтом при выезде каждого колеса на другой грунт в модуле 11 осуществляется вычисления текущих координат шасси и определения параметров дорожно-грунтовых условий (ДГУ) под каждым колесом. При этом формируются координаты, описывающие пространственное положение шасси автомобиля, эти переменные позволяют осуществлять однозначную взаимосвязь положения автомобиля на местности. Следовательно, однозначно определяются параметры ДГУ под каждым колесом. Эти параметры позволяют определять значения коэффициентов сопротивления и сцепления под каждым колесом в зависимости от типа грунта (например, асфальт, песок, гравий, и т.д.). В этом же модуле определяется и высота моделируемой поверхности местности, необходимой для моделирования колебаний машины.To ensure changes in the rolling resistance of the wheels and changes in the adhesion of the wheels to the ground when each wheel leaves for another soil, module 11 calculates the current coordinates of the chassis and determines the parameters of road and ground conditions (DGU) under each wheel. In this case, coordinates are formed that describe the spatial position of the car chassis, these variables allow for an unambiguous relationship between the position of the car on the ground. Therefore, the DGU parameters under each wheel are uniquely determined. These parameters allow you to determine the values of the drag and adhesion coefficients under each wheel depending on the type of soil (for example, asphalt, sand, gravel, etc.). In the same module, the height of the simulated terrain surface, which is necessary for modeling the oscillations of the machine, is also determined.

Выходные переменные модуля 11 моделирования движения через третью группу выходов модуля 11 поступают на входы модуля имитации шума двигателя 13, который в совокупности с формирователем 12 (звуковая плата), преобразующим цифровой код в сигнал звуковой частоты и, при необходимости, усилитель для создания необходимого уровня шума, формирует аналоговое напряжение звуковой частоты. В результате обучаемый водитель слышит в наушниках или через динамики (акустическая система 5), установленные на рабочего места водителя 2, шум двигателя в зависимости от режима работы моделируемой машины.The output variables of the motion simulation module 11 through the third group of outputs of the module 11 are fed to the inputs of the noise simulation module of the engine 13, which together with the driver 12 (sound card), which converts the digital code into a sound frequency signal and, if necessary, an amplifier to create the necessary noise level , forms the analog voltage of the audio frequency. As a result, the trained driver hears through the headphones or through the speakers (speaker system 5) installed on the driver’s workplace 2, engine noise, depending on the mode of operation of the simulated machine.

Программный модуль 13 имитации шума двигателя выполняется следующим образом. На реальной машине производится запись шумов на нескольких характерных режимах, например, начиная с минимально устойчивой частоты 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 модуля 11 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 13 simulating engine noise 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 in terms of 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 module 11, these fragments are selected and converted using the sound card into an analog engine noise signal. Intermediate values between the fixed rotational speeds 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 to real.

Выходные переменные модуля 11 моделирования движения, характеризующие параметры движения машины на местности, формируются путем вычисления текущих (в каждый момент времени) координат перемещения шасси во всех степенях свободы. Такие переменные могут быть, например, вычислены с помощью направляющих косинусов. Затем они через вторую группу выходов модуля 11 моделирования движения, поступают на третью группу входов блока 10 имитации визуальной обстановки. Эти переменные используются для моделирования местности. Местность воспроизводится программным способом с помощью 3D графики.The output variables of the motion simulation module 11, characterizing the parameters of the machine’s movement on the ground, are formed by calculating the current (at each moment of time) coordinates of the chassis moving in all degrees of freedom. Such variables can, for example, be calculated using guide cosines. Then they through the second group of outputs of the module 11 simulation of motion, go to the third group of inputs of the block 10 simulate visual environment. These variables are used for terrain modeling. The terrain is reproduced programmatically using 3D graphics.

Вариантов исполнения блока 10 имитации визуальной обстановки известно довольно много, их можно видеть практически во всех компьютерных играх, в которых используется 3D графика.Variants of the execution of block 10 simulating the visual environment are known quite a lot, they can be seen in almost all computer games that use 3D graphics.

Модуль 10 имитации визуальной обстановки управляет монитором (видеопроектором) (не показано) «установленной на уровне глаз водителя» и монитором (видеопроектором) зеркала заднего вида. Эти мониторы формируют сигналы видеоизображения и обеспечивают изображение дороги на местности, наблюдаемое с места водителя.The visual environment simulation module 10 controls a monitor (video projector) (not shown) “mounted at the level of the driver’s eyes” and a monitor (video projector) of the rear view mirror. These monitors generate video signals and provide an image of the road on the ground, observed from the driver's seat.

Выходная переменная органа 24 управления, определяющая угол поворота колеса вычисляется в модуле 11 моделирования движения. Этот угол возникает при изменении сопротивления качению колес одного борта по сравнение с другим, например, когда спустило колесо или одним бортом выехали с асфальта на обочину. При этом за счет разности сил на передних управляемых колесах появляется поворачивающий момент, который приводит к изменению переменной пропорциональной углу поворота управляемых колес, а, следовательно, и руля. Эта переменная через первую группу выходов модуля 11 поступает на программный вход устройства 6 согласования и обработки информации, где с помощью процессора и ШИУ преобразователя (не показано) преобразуется в напряжение ШИУ. Далее это напряжение поступает на привод руля 21, который обеспечивает необходимую для управления электродвигателем мощность управляющих импульсов. При наличии напряжения ШИУ двигатель начинает вращаться, поворачивая рулевое колесо 20. В этом случае если курсант не будет противодействовать этому обратным вращением рулевого колеса 20, моделируемый автомобиль будет изменять траекторию своего движения, что наблюдается в таких ситуациях на реальном автомобиле.The output variable of the control body 24 determining the angle of rotation of the wheel is calculated in the module 11 simulation of motion. This angle occurs when the rolling resistance of the wheels of one side changes in comparison with another, for example, when a flat tire is lowered or one side is pulled from asphalt to the side of the road. At the same time, due to the difference in forces on the front steered wheels, a turning moment appears, which leads to a change in the variable proportional to the angle of rotation of the steered wheels, and, consequently, the steering wheel. This variable through the first group of outputs of module 11 is fed to the program input of the information matching and processing device 6, where it is converted into the voltage of the ACS using a processor and an AC converter (not shown). Further, this voltage is supplied to the steering wheel drive 21, which provides the necessary control pulses for controlling the electric motor. If there is a voltage of the SHIU, the engine begins to rotate by turning the steering wheel 20. In this case, if the cadet does not oppose this reverse rotation of the steering wheel 20, the simulated car will change its trajectory, which is observed in such situations on a real car.

Введение рабочего места инструктора позволяет корректировать процесс управления автомобилем курсантом со стороны инструктора, как и на реальном автомобиле и в том числе контролировать профессиональные знания (навыки) инструктора, т.е. насколько он корректно и вовремя исправляет ошибки курсанта.The introduction of the instructor's workplace allows you to adjust the process of driving the cadet by the instructor, as on a real car, including controlling the instructor's professional knowledge (skills), i.e. how much he corrects and corrects cadet errors on time.

Процесс контроля и коррекции со стороны инструктора происходит следующим образом.The process of control and correction by the instructor is as follows.

При возникновении аварийной ситуации, например, при быстром снижении расстояния до впереди идущего автомобиля и отсутствии рабочих действий со стороны курсанта инструктор нажимает на педаль тормоза. Действие инструктора (нажатие на педаль тормоза и затем на педаль сцепления в данном случае) фиксируется датчиками 27 положения тормоза и сцепления. В отличие от аналоговых сигналов с датчиков 15 перемещения педалей акселератора, сцепления и тормоза курсанта, дискретные сигналы (включено-выключено) с датчиков 27 положения сцепления и тормоза инструктора поступают через четвертую группу входов на устройство 6 согласования и обработки информации и сформированная информация с четвертого выхода устройство 6 согласования и обработки информации поступает на вход блока 7 вывода информации о действиях курсанта по управлению акселератором, сцеплением и тормозом и корректирующих действиях инструктора.In the event of an emergency, for example, when the distance to the vehicle in front is rapidly decreasing and there is no working action from the cadet side, the instructor presses the brake pedal. The action of the instructor (pressing the brake pedal and then the clutch pedal in this case) is recorded by the sensors 27 position of the brake and clutch. Unlike analog signals from sensors 15 for moving the accelerator pedals, clutch and cadet brake, discrete signals (on / off) from clutch position sensors and instructor brakes 27 come through the fourth group of inputs to the information matching and processing device 6 and the generated information from the fourth output the device 6 coordination and processing of information is input to the block 7 output information about the actions of the cadet to control the accelerator, clutch and brake and corrective actions in the constructor.

Аналогично, при не достаточном или избыточном повороте руля и задержке выполнения маневра инструктор левой рукой корректирует положение рулевого колеса, на котором закреплен датчик 25 положения левой руки инструктора. Датчик 25 положения левой руки инструктора срабатывает только когда левая рука инструктора ложиться на руль. Для этого, как вариант, закрепляется (например, в перчатке) на левой руке инструктора передатчик (или катушка индуктивности изменяющая резонансную чистоту датчика 25) на который реагирует датчик 25. Сигнал с датчика 25 поступают через четвертую группу входов на устройство 6 согласования и обработки информации и сформированная информация с четвертого выхода устройство 6 согласования и обработки информации поступает на вход блока 7 вывода информации о действиях курсанта по управлению рулем тренажера и корректирующих действиях рулевого управления инструктора.Similarly, with an insufficient or excessive steering turn and a delay in the maneuver, the instructor with his left hand adjusts the position of the steering wheel, on which the instructor’s left-hand position sensor 25 is fixed. The instructor’s left hand position sensor 25 is only triggered when the instructor’s left hand rests on the steering wheel. To do this, as an option, a transmitter (or an inductor changing the resonant purity of the sensor 25) to which the sensor 25 reacts is fixed (for example, in a glove) to the instructor’s left hand. The signal from the sensor 25 is transmitted through the fourth group of inputs to the information matching and processing device 6 and the generated information from the fourth output, the device 6 for matching and processing information is fed to the input of the unit 7 for outputting information about the actions of the cadet on the steering wheel of the simulator and the corrective actions of the steering eniya instructor.

Данная информация выводится на дисплей в виде графиков, таблиц, временных интервалов и зон допустимой вариации тех или иных действий курсанта и инструктора и поступает на второй вход модуля 8 управления программой обучения курсанта, что позволяет автоматически упрощать или усложнять программу обучения курсанта повторяя различные ситуации с ошибочными действиями курсанта.This information is displayed in the form of graphs, tables, time intervals and zones of permissible variation of certain actions of the cadet and the instructor and is fed to the second input of the cadet training program control module 8, which allows you to automatically simplify or complicate the cadet training program by repeating various situations with erroneous the actions of the cadet.

Что позволяет получить объективную информацию о действиях курсанта и корректирующих действиях инструктора и существенно повысить эффективность обучения курсанта на данном тренажере.That allows you to get objective information about the actions of the cadet and the corrective actions of the instructor and significantly increase the effectiveness of training the cadet on this simulator.

Источники информации:Information sources:

1. Свидетельство РФ на ПМ №24032 МПК7 G09B 9/04. Тренажер для обучения вождению автомобиля / А.А. Бельке, Р.Л. Боуш, С.В. Щелканова. - №2001114640/20, заявлено 01.06.2001; опубл. 20.07.20021. The certificate of the Russian Federation on PM No. 24032 MPK7 G09B 9/04. Simulator for driving training / A.A. Belke, R.L. Boush, S.V. Shchelkanova. - No. 20011114640/20, declared on June 1, 2001; publ. 07/20/2002

2. Патент РФ на ПМ №31033, МПК7 G09B 9/04. Тренажер для обучения вождению автомобиля / А.А. Бельке, С.В. Щелканова, М.А. Поплавский, - №2003106639/20; заявлено 14.03.2003, опубл. 10.07.2. RF patent for PM No. 31033, IPC7 G09B 9/04. Simulator for driving training / A.A. Belke, S.V. Shchelkanova, M.A. Poplavsky, - No. 2003106639/20; Declared March 14, 2003, publ. 10.07.

3. Патент РФ на ПМ №68744, МПК G09B 9/04. Тренажер для обучения водителя автомобиля / В.Г. Мищенко. - 2007130590/22, заявлено 09.08.2007, опубл. 27.11.2007 Бюл. №33.3. RF patent for PM No. 68744, IPC G09B 9/04. Simulator for driver training / V.G. Mishchenko. - 2007130590/22, claimed 09.08.2007, publ. 11/27/2007 Bull. No. 33.

Claims (1)

Тренажер для обучения курсантов вождению автомобиля и контроля корректирующих действий инструктора, содержащий кабину для обучения курсанта, в составе рабочего места курсанта, содержащего аналоговые органы управления, состоящие из педалей акселератора (газа), сцепления и тормоза, руля и его привода, органы управления, состоящие из рычага переключения передач и рычага стояночного тормоза, дискретные органы управления, механически связанные, соответственно, с аналоговыми датчиками перемещения педалей акселератора (газа), сцепления и тормоза, датчиком угла поворота руля и его привода, датчиками положения рычага переключения передач, стояночного тормоза и датчиками положения дискретных органов управления, выходы аналоговых датчиков перемещения и дискретных датчиков положения соединены, соответственно, с первой (аналоговой) и второй (дискретной) группами входов устройства согласования и обработки информации, первый, второй и третий выходы которого подсоединены, соответственно, к первым входам модуля управления программой обучения курсанта, модуля калибровки и модуля моделирования движения, второй вход которого подключен ко второму выходу модулю калибровки, второй вход и первый выходы которого соединены, соответственно, с выходом модуля управления программой обучения курсанта и вторым входом блока имитации визуальной обстановки, первый вход, первый и второй выходы которого подсоединены, соответственно, ко второму выходу модуля управления программой обучения курсанта, к устройству отображения визуальной информации и третьему входу модуля моделирования движения, первый, второй и третий выходы которого подключены, соответственно, к третьему входу устройства согласования и обработки информации, к третьему входу блока имитации визуальной обстановки и входу модуля имитации шума, выход которого соединен с входом формирователя звуковых сигналов, выход которого подсоединен к входу акустической системы, отличающийся тем, что введено рабочее место инструктора, содержащее педали сцепления и тормоза, механически связанные, соответственно, с датчиками положения сцепления и тормоза, датчиком положения, закрепляемом на левой руке инструктора, выходы датчиков соединены с четвертой группой входов устройства согласования и обработки информации, четвертый выход которого подсоединен к входу вновь введенного блока вывода информации о действиях курсанта и корректирующих действиях инструктора, выход которого подключен ко второму входу модуля управления программой обучения курсанта.

A simulator for teaching cadets how to drive a car and monitoring the corrective actions of an instructor, comprising a cabin for training a cadet, consisting of a cadet workstation containing analog controls consisting of accelerator (gas) pedals, clutch and brake, steering wheel and its drive, control elements consisting from the gearshift lever and the parking brake lever, discrete controls mechanically connected, respectively, with analogue sensors for moving the accelerator pedals (gas), clutch and torus mosaic, a steering angle sensor and its drive, position sensors of the gearshift lever, parking brake and position sensors of discrete controls, the outputs of analog displacement sensors and discrete position sensors are connected, respectively, with the first (analog) and second (discrete) input groups of the device coordination and information processing, the first, second and third outputs of which are connected, respectively, to the first inputs of the control module of the cadet training program, calibration module and module m dividing the movement, the second input of which is connected to the second output of the calibration module, the second input and the first outputs of which are connected, respectively, with the output of the control module of the cadet training program and the second input of the visual simulation unit, the first input, the first and second outputs of which are connected, respectively, to the second output of the cadet training program control module, to the visual information display device and the third input of the motion simulation module, the first, second and third outputs of which connected, respectively, to the third input of the device for matching and processing information, to the third input of the visual environment simulation unit and the input of the noise simulation module, the output of which is connected to the input of the shaper of sound signals, the output of which is connected to the input of the speaker system, characterized in that the operating the instructor's place, containing the clutch and brake pedals, mechanically connected, respectively, with the clutch and brake position sensors, the position sensor fixed on the instructor's left hand , the outputs of the sensors are connected to the fourth group of inputs of the device for matching and processing information, the fourth output of which is connected to the input of the newly introduced block output information about the actions of the cadet and the corrective actions of the instructor, the output of which is connected to the second input of the control module of the cadet training program.

Images