RU2581643C1 - Simulator for training complex tasks of study of astronomical object by participants of space expedition - Google Patents

Abstract

FIELD: space.

SUBSTANCE: simulator for training complex tasks of survey astronomical object participants space expedition includes operator workstation, simulation means and visualisation of real conditions of research, graphic station joystick interactive control of objects, connected in certain manner. Graphic station comprises at least two monitor displaying beyond cockpit environment, helmet display system with glasses with OLED matrix and magnetic pickup positioning.

EFFECT: higher level and quality of training.

3 cl

Description

Изобретение относится к области космической техники и предназначено для имитации разнообразных космических условий при отработке участниками космических экспедиций различных задач, в том числе задач по исследованию поверхности астрономических объектов с помощью современных технологий виртуальной реальности.The invention relates to the field of space technology and is intended to simulate a variety of space conditions during the development by participants of space expeditions of various tasks, including tasks to study the surface of astronomical objects using modern virtual reality technologies.

Из уровня техники известно обучающее устройство, содержащее модель движения космического корабля, модель датчиков, модель системы управления спуском, модель исполнительных органов, ручку управления спуском, модель системы управления бортовым комплексом, пульт космонавтов, систему управления центрифугой, кабину центрифуги, пульт контроля и управления тренировкой, а также блок функционального состояния, блок корректировки перегрузки и вычислитель перегрузки (см. RU 104360 от 10.05.2011).A teaching device containing a model of a spaceship’s motion, a model of sensors, a model of a descent control system, a model of executive bodies, a descent control knob, a model of an onboard complex control system, an astronaut’s console, a centrifuge control system, a centrifuge’s cabin, a control and training control panel as well as a functional state block, an overload correction block and an overload calculator (see RU 104360 dated 05/10/2011).

Из уровня техники известна также интерактивная автоматизированная система обучения, содержащая, по крайней мере, один проблемно-ориентированный программно-технический комплекс на базе интеллектуального интерфейса, поддерживающего в режиме диалога автоматизированные циклы обучения и контроля знаний обучающихся, информационные входы и выходы которого соединены со всеми элементами системы, выполненный в виде модуля вычислительной системы управления процессом обучения, снабженного программным обеспечением системы. Система дополнительно снабжена, по меньшей мере, тремя функциональными модулями - модулем группового обучения, модулем индивидуального обучения и модулем процедурного тренажера, причем все модули системы выполнены автономными и соединены между собой коммуникационными связями и своими информационными входами и выходами, при этом модуль вычислительной системы управления процессом обучения снабжен электронными блоками - обучающим блоком, технологическим блоком, ремонтным блоком, блоком электронной документации, контрольным блоком, блоком режимов, управляющим блоком, блоком тестирования и коммутационным блоком, каждый из которых имеет свои информационные входы и выходы (см. RU 2271040 от 27.02.2006).An interactive automated learning system is also known from the prior art, which contains at least one problem-oriented software and hardware complex based on an intelligent interface that supports in the dialogue mode automated learning and knowledge control of students, whose information inputs and outputs are connected to all elements system, made in the form of a module of a computing system for managing the learning process, equipped with system software. The system is additionally equipped with at least three functional modules — a group learning module, an individual learning module, and a procedural training module, all of the system modules being autonomous and interconnected by communication links and their information inputs and outputs, while the module of the process control computer system the training is equipped with electronic units - a training unit, a process unit, a repair unit, an electronic documentation unit, a control unit, bl com mode, the control unit, the test unit and the switching unit, each of which has its data inputs and outputs (see. RU 2271040 of 27.02.2006).

Недостатком известных технических решений является технологическая сложность реализации процесса обучения и, как следствие, трудный, долгий и не всегда эффективный процесс обучения и закрепления полученных результатов.A disadvantage of the known technical solutions is the technological complexity of the implementation of the learning process and, as a result, the difficult, long and not always effective learning process and consolidating the results.

Наиболее близким техническим решением можно считать комплексное обучающее устройство, содержащее модель системы управления бортовым комплексом, модель датчиков, ручку управления спуском, модель системы управления движением, модель системы исполнительных органов, пульт контроля и управления тренировкой, генератор изображения Земли и станции МКС, имитатор визира космонавта, ручку управления ориентацией, ручку управления движением, пульт управления центрифугой, систему управления центрифугой, кабину центрифуги, модель движения космического корабля, пульт космонавта, а также бортовой вычислитель спуска, мультиплексный канал информационного обмена, устройство связи с вычислителем, имитатор согласующих устройств и бортовой центральный вычислитель (см. RU 102823 от 10.03.2011).The closest technical solution can be considered an integrated training device containing an onboard complex control system model, a sensor model, a descent control knob, a motion control system model, an executive body system model, a training control and management console, an image generator of the Earth and the ISS station, an astronaut’s visor simulator , orientation control knob, motion control knob, centrifuge control panel, centrifuge control system, centrifuge cabin, spacecraft motion model spacecraft, the astronaut’s console, as well as the on-board descent calculator, the multiplex information exchange channel, the communication device with the calculator, the matching device simulator and the on-board central computer (see RU 102823 of 03/10/2011).

Недостатком прототипа, как и в предыдущих случаях, является посредственная возможность обучения космического экипажа при технологической сложности организации процесса обучения, наличие вычислительных ошибок моделирования различных режимов и неполное функциональное воспроизведение.The disadvantage of the prototype, as in previous cases, is the mediocre ability to train the space crew with the technological complexity of organizing the learning process, the presence of computational errors in modeling various modes and incomplete functional reproduction.

Общеизвестно, что подготовка космонавтов к космическому полету - целенаправленный процесс формирования у космонавтов знаний, навыков, умений, необходимых для успешного выполнения ими задач к полету. Необходима комплексная подготовка космонавтов во всевозможных экстремальных ситуациях космического полета, устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов космического полета и адекватные действия в нештатных (аварийных) ситуациях.It is well known that the preparation of astronauts for space flight is a focused process of forming the astronauts knowledge, skills, abilities necessary for them to successfully complete tasks for flight. Comprehensive training of astronauts in all kinds of extreme space flight situations, resistance to the effects of adverse space flight factors, and adequate action in emergency (emergency) situations are needed.

Учитывая всю сложность длительных космических экспедиций и, соответственно, программы подготовки экипажей, необходимо вести процесс обучения на комплексных обучающих устройствах, имитирующих реальные процессы полета, десантирования на поверхность астрономических объектов, а также решения поставленных задач с очень высокой степенью адекватности.Given the complexity of the long space missions and, accordingly, the crew training program, it is necessary to conduct the training process on complex training devices that simulate real processes of flight, landing on the surface of astronomical objects, as well as solving problems with a very high degree of adequacy.

Для выполнения этих требований была поставлена задача разработки простого и надежного тренажера для отработки комплекса задач по исследованию разнообразных астрономических объектов участниками космических экспедиций, позволяющего эффективно решать поставленные задачи по обучению экипажей необходимым навыкам. Задачей также являлось создание тренажера, позволяющего каждому участнику имитируемой миссии полета погрузиться в виртуальную среду соответствующего астрономического объекта (планеты), стать участником исследований и экспериментов, включающих в себя такие задачи, как перемещение по планете в скафандре, вождение транспортного и дистанционно управляемого роверов, сбор образцов грунта и доставка их на базу, работа в условиях пылевых бурь и метеоритных дождей.To fulfill these requirements, the task was to develop a simple and reliable simulator for working out a set of tasks for the study of various astronomical objects by space expedition participants, which allows us to effectively solve the assigned tasks of training crews with necessary skills. The task was also to create a simulator that allows each participant in a simulated flight mission to plunge into the virtual environment of the corresponding astronomical object (planet), to become a participant in research and experiments, including such tasks as moving around the planet in a spacesuit, driving transport and remote-controlled rovers, collecting soil samples and their delivery to the base, work in dust storms and meteor showers.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении уровня и качества обучения за счет обеспечения полной и достоверной визуализации исследуемого объекта, метеорологических условий и их влияния на обучающегося, поведения и реакций обучающегося на внешние факторы, а также за счет сокращения времени освоения изучаемой сложной технической системы и повышения эффективности самого обучения и эффективности применения его результатов в дальнейшем на практике, обеспечивающих повышение безопасности эксплуатации сложных технических систем, в том числе использующихся в экспедициях на астрономических объектах.The technical result obtained when solving the problem is expressed in improving the level and quality of training by providing a complete and reliable visualization of the studied object, meteorological conditions and their impact on the student, the behavior and reactions of the student to external factors, as well as by reducing the time of mastering the studied a complex technical system and improving the effectiveness of the training itself and the effectiveness of applying its results in practice in the future, ensuring increased safety pluatatsii complex technical systems, including those used in the expeditions to the astronomical objects.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что тренажер для отработки комплекса задач по исследованию астрономического объекта участниками космической экспедиции содержит рабочее место оператора и средства имитации и визуализации реальных условий проведения исследований. Новым, согласно предлагаемой полезной модели, является то, что предусмотрена графическая станция, выполненная с возможностью рендеринга виртуальной трехмерной сцены, представляющей собой часть поверхности астрономического объекта с посадочной площадкой, транспортным и дистанционно управляемым роверами, а также рендеринга реальных внешних условий на поверхности астрономического объекта, оснащенная, по меньшей мере, двумя мониторами отображения закабинной обстановки, установленными один над другим перед рабочим местом оператора, нашлемной системой отображения с генератором поля для трекинга головы, включающей очки с OLED матрицами и магнитный датчик позиционирования с генератором поля для трекинга головы, выполненные с возможностью формирования виртуального шлема, а также джойстиками интерактивного управления объектами на поверхности астрономического объекта и выполнения операций вождения транспортного и дистанционно управляемого роверов, при этом, по меньшей мере, один из упомянутых мониторов связан с виртуальным шлемом таким образом, что изображение на данном мониторе дублируется в окулярах виртуального шлема.The claimed technical result is achieved due to the fact that the simulator for testing a set of tasks for researching an astronomical object by participants in a space expedition contains the operator’s workplace and means for simulating and visualizing the actual conditions for research. According to the proposed utility model, what is new is that a graphic station is provided that is capable of rendering a virtual three-dimensional scene, which is a part of the surface of an astronomical object with a landing pad, transport and remotely controlled by rovers, as well as rendering real external conditions on the surface of an astronomical object, equipped with at least two cabin display monitors installed one above the other in front of the operator’s workstation, on a visual display system with a field generator for tracking the head, including glasses with OLED matrices and a magnetic position sensor with a field generator for tracking the head, made with the possibility of forming a virtual helmet, as well as joysticks for interactive control of objects on the surface of an astronomical object and performing transport and remote driving operations controlled rovers, at least one of the monitors mentioned is connected to the virtual helmet in such a way that the image is monitor duplicated eyepiece virtual helmet.

Оснащение тренажера графической станцией, выполненной с возможностью рендеринга виртуальной трехмерной сцены, а также реальных внешних условий на поверхности астрономического объекта, позволяет повысить эффективность процесса обучения за счет полного погружения обучающегося в виртуальную реальность.Equipping the simulator with a graphic station capable of rendering a virtual three-dimensional scene, as well as real external conditions on the surface of an astronomical object, makes it possible to increase the efficiency of the learning process by completely immersing the student in virtual reality.

Виртуальная реализация необходимой и достаточной композиции, включающей часть поверхности астрономического объекта с посадочной площадкой, транспортным и дистанционно управляемым роверами, позволяет ускорить процесс обучения и повысить его эффективность, во-первых, за счет отсутствия посторонних отвлекающих факторов, постоянного сосредоточения обучаемого на выполняемой задаче и, во-вторых, за счет обстановки максимально приближенной к реальной.Virtual implementation of the necessary and sufficient composition, including part of the surface of an astronomical object with a landing site, transport and remotely controlled by rovers, allows you to speed up the learning process and increase its effectiveness, firstly, due to the absence of extraneous distracting factors, the student’s constant focus on the task and, secondly, due to the situation as close to real as possible.

Оснащение графической станции, по меньшей мере, двумя мониторами отображения закабинной обстановки, установленными один над другим перед рабочим местом оператора, позволяет повысить эффективность процесса обучения, так как именно такое расположение мониторов более эффективно и удобно для обучаемого.Equipping a graphic station with at least two display cabin display monitors, mounted one above the other in front of the operator’s workstation, can improve the efficiency of the training process, since it is this arrangement of monitors that is more efficient and convenient for the student.

Оснащение графической станции нашлемной системой отображения с генератором поля для трекинга головы, включающей очки с OLED матрицами и магнитный датчик позиционирования с генератором поля для трекинга головы, выполненных с возможностью формирования виртуального шлема, также позволяет повысить эффективность процесса обучения за счет полного погружения обучающегося в виртуальную реальность, что приведет, в том числе, к сокращению времени освоения изучаемой сложной технической системы.Equipping a graphic station with a helmet-mounted display system with a head tracking field generator, including glasses with OLED matrices and a magnetic positioning sensor with a head tracking field generator configured to form a virtual helmet, also allows you to increase the efficiency of the learning process by completely immersing the student in virtual reality , which will lead, inter alia, to a reduction in the development time of the studied complex technical system.

Оснащение графической станции джойстиками интерактивного управления объектами на поверхности астрономического объекта и выполнения операций вождения транспортного и дистанционно управляемого роверов способствует повышению качества обучения и повышению безопасности эксплуатации сложных технических систем.Equipping a graphic station with joysticks for interactive control of objects on the surface of an astronomical object and performing operations of driving transport and remotely controlled rovers helps to improve the quality of training and improve the safety of operation of complex technical systems.

Связь, по крайней мере, одного монитора с виртуальным шлемом выполнена таким образом, что изображение на данном мониторе дублируется в окулярах виртуального шлема, что обеспечивает максимально полное погружение обучающегося в виртуальную реальность.The connection of at least one monitor with a virtual helmet is made in such a way that the image on this monitor is duplicated in the eyepieces of the virtual helmet, which ensures the maximum immersion of the student in virtual reality.

Далее предлагаемое изобретение будет раскрыто более подробно в предпочтительном, но не единственно возможном, варианте исполнения.Further, the invention will be disclosed in more detail in a preferred, but not the only possible, embodiment.

Тренажер для отработки комплекса задач по исследованию астрономического объекта участниками космической экспедиции содержит рабочее место оператора и средства имитации и визуализации реальных условий проведения исследований.A simulator for practicing a set of tasks for researching an astronomical object by space expedition participants contains the operator’s workplace and means for simulating and visualizing real research conditions.

Рабочее место оператора предусматривает подвижное или неподвижное (в зависимости от отрабатываемой миссии) кресло для обучающегося, а также опорные поверхности для размещения средств управления, навигации и визуализации. Средства управления и навигации могут представлять собой джойстики, клавиатуру, а также различные тумблеры, переключатели и т.п. устройства. Одним из вариантов средств визуализации являются мониторы, размещаемые, предпочтительно, в передней полусфере по отношению к оператору (обучающемуся).The operator’s workplace provides a movable or fixed (depending on the mission fulfilled) chair for the student, as well as supporting surfaces for placing controls, navigation and visualization. Controls and navigation can be a joystick, keyboard, as well as various toggle switches, switches, etc. devices. One of the options for visualization are monitors, preferably located in the front hemisphere in relation to the operator (student).

В конструкции тренажера также предусмотрена графическая станция со средствами коммуникации и сетевого управления, а также программным обеспечением для реализации технологии виртуальной реальности.The simulator design also includes a graphic station with communication and network management tools, as well as software for implementing virtual reality technology.

Графическая станция может содержать генератор изображения на базе процессора Intel® Core™ Extreme Edition i7-965, SLI NVIDIA DUAL QuadroFX 5800 4GB, 4GB RAM, 4×1 ТВ жесткий диск, DVD, с клавиатурой, операционной системой Windows (ХР, или 7, или 8) или аналогами.A graphics station may contain an image generator based on the Intel® Core ™ Extreme Edition i7-965 processor, SLI NVIDIA DUAL QuadroFX 5800 4GB, 4GB RAM, 4 × 1 TV hard disk, DVD, with keyboard, Windows operating system (XP, or 7, or 8) or equivalents.

Графическая станция выполнена с возможностью рендеринга виртуальной трехмерной сцены, представляющей собой часть поверхности астрономического объекта с посадочной площадкой, транспортным и дистанционно управляемым роверами. Графическая станция выполнена также с возможностью рендеринга реальных внешних условий на поверхности астрономического объекта.The graphic station is capable of rendering a virtual three-dimensional scene, which is a part of the surface of an astronomical object with a landing site, transport and remotely controlled by rovers. The graphic station is also capable of rendering real external conditions on the surface of an astronomical object.

Рендеринг (от англ. Rendering - «визуализация») - это процесс в компьютерной графике, обозначающий получение изображения по модели с помощью компьютерной программы. Модель, в данном случае, это описание любых объектов или явлений на строго определенном языке или в виде структуры данных. Такое описание может содержать геометрические данные, положение точки наблюдателя, информацию об освещении, степени наличия какого-то вещества, напряженность физического поля и пр.Rendering (from the English. Rendering - "visualization") is a process in computer graphics, which means obtaining images from a model using a computer program. A model, in this case, is a description of any objects or phenomena in a strictly defined language or in the form of a data structure. Such a description may contain geometric data, the position of the observer's point, information about lighting, the degree of presence of a substance, the intensity of the physical field, etc.

Графическая станция оснащена, по меньшей мере, двумя мониторами отображения закабинной обстановки, установленными один над другим перед рабочим местом оператора. Предусмотрен вариант размещения дополнительных мониторов по бокам рабочего места оператора. Предпочтительна установка ЖК мониторов, например, с диагональю 26′′.The graphic station is equipped with at least two cabin display monitors mounted one above the other in front of the operator’s workstation. The option of placing additional monitors on the sides of the operator’s workplace is provided. It is preferable to install LCD monitors, for example, with a diagonal of 26 ″.

Также предусмотрены камеры стороннего наблюдения, выполненные с возможностью регулирования положения и передачи закабинной видеоинформации.Also provided are third-party surveillance cameras made with the possibility of adjusting the position and transmitting in-camera video information.

Графическая информация, представляющая собой результат рендеринга виртуальной сцены исследуемого астрономического объекта, отображается на мониторах отображения закабинной обстановки. В разных задачах каждый из мониторов может отображать свою часть закабинной обстановки.Graphic information, which is the result of rendering a virtual scene of an investigated astronomical object, is displayed on monitors displaying the out-of-doors environment. In different tasks, each of the monitors can display its own part of the cabin environment.

Так, например, на нижнем мониторе может отображаться вид на астронавта в скафандре со стороны. Верхний монитор при этом может отображать то, что видит астронавт из своего шлема. Изображение может дублироваться в окулярах виртуального шлема, который надевает на голову оператор, выполняющий задачу.So, for example, a view of the astronaut in a spacesuit from the side can be displayed on the lower monitor. The upper monitor can display what the astronaut sees from his helmet. The image can be duplicated in the eyepieces of a virtual helmet, which is put on the head by the operator performing the task.

В другом примере нижний монитор может отображать рабочее место оператора соответствующего ровера. При этом верхний монитор может отображать вид со стороны на соответствующий ровер.In another example, the lower monitor may display the operator's workplace of the corresponding rover. In this case, the upper monitor can display a side view of the corresponding rover.

В еще одном примере на нижнем мониторе может отображаться вид на посадочную площадку со стороны с возможностью менять положение снимающей камеры с помощью клавиатуры. Верхний монитор при этом может отображать вид из кабины посадочного модуля. Оператор сквозь иллюминаторы может видеть закабинную обстановку в момент посадки, а также внутренний интерьер кабины с приборными панелями.In another example, the bottom monitor may display a view of the landing pad from the side with the ability to change the position of the shooting camera using the keyboard. The upper monitor can display the view from the booth of the landing module. The operator through the windows can see the cockpit situation at the time of landing, as well as the interior of the cabin with dashboards.

Кроме того, на нижний монитор может выводиться окно диспетчера, с помощью которого осуществляется управление выполнением задач в комплексе.In addition, a dispatcher window can be displayed on the lower monitor, with the help of which the execution of tasks in the complex is controlled.

В конструкцию графической станции также входит нашлемная система отображения с генератором поля для трекинга головы, который располагается, предпочтительно, около рабочего места оператора.The design of the graphic station also includes a helmet-mounted display system with a field generator for tracking the head, which is preferably located near the operator’s workstation.

Данная полноцветная система визуализации высокого разрешения с системой пространственной ориентации головы предназначена для предоставления оператору возможности непосредственного погружения (иммерсии) в виртуальную среду. С такой системой оператор оказывается как бы "внутри" виртуальной сцены и начинает ассоциировать себя с виртуальным миром. В таких условиях особенно эффективно проходят различные процессы обучения и тренировки.This full-color high-resolution visualization system with a spatial orientation system for the head is designed to provide the operator with the possibility of direct immersion (immersion) in a virtual environment. With such a system, the operator appears to be “inside” the virtual scene and begins to associate itself with the virtual world. In such conditions, various processes of training and training are especially effective.

Система состоит из очков с OLED матрицами, на которые выводится изображение с графической станции и магнитного датчика позиционирования (включает в себя генератор поля для трекинга головы), обеспечивающего возможность отслеживания положения головы оператора. Совместная работа магнитного датчика и очков позволяет обеспечивать максимальное погружение оператора в виртуальную среду с возможностью обеспечения кругового обзора окружающего пространства.The system consists of glasses with OLED matrices, to which an image from a graphic station and a magnetic positioning sensor (includes a field generator for tracking the head) are displayed, which makes it possible to track the position of the operator’s head. The combined operation of the magnetic sensor and glasses allows for the maximum immersion of the operator in a virtual environment with the possibility of providing a circular view of the surrounding space.

Для интерактивного управления разнообразными объектами на поверхности астрономического объекта (например, посадочный и стыковочный модули, бурильное и т.п. оборудование, роботы), выполнения операций управления виртуальным астронавтом и операций вождения транспортного и дистанционно управляемого роверов предусмотрены джойстики управления, связанные с графической станцией.For the interactive control of various objects on the surface of an astronomical object (for example, landing and docking modules, drilling equipment, etc. equipment, robots), performing operations of controlling a virtual astronaut and operations of driving transport and remote-controlled rovers, control joysticks associated with a graphic station are provided.

Каждый из джойстиков содержит ручку управления для задания направления движения объекту (вперед, назад, влево, вправо), увеличения/уменьшения тяги, включения режима торможения, а также содержит, по меньшей мере, две функциональные кнопки, в предпочтительном случае десять.Each of the joysticks contains a control knob for setting the direction of movement of the object (forward, backward, left, right), increasing / decreasing traction, activating the braking mode, and also contains at least two function buttons, preferably ten.

Обучение на тренажере производится следующим образом.Training on the simulator is as follows.

В зависимости от решения поставленных задач на основном экране рабочего места, который отображается как в мониторе, так и в виртуальном шлеме, надеваемом оператором, может быть визуализирована поверхность планеты (астрономического объекта), наблюдаемая астронавтом сквозь забрало шлема при его виртуальном перемещении по поверхности в скафандре. С правой стороны изображения, внизу отображается индикатор текущего ресурса скафандра. При этом на дополнительном экране рабочего места демонстрируется вид со стороны на астронавта, выполняющего свою задачу. Назначение данного экрана - дать пространственное представление о положении астронавта. Управлять положением камеры стороннего наблюдения за астронавтом можно с помощью клавиш-стрелок на клавиатуре или кнопок или ручки правого и/или левого джойстика.Depending on the solution of the tasks set on the main screen of the workplace, which is displayed both in the monitor and in the virtual helmet worn by the operator, the surface of the planet (astronomical object) can be visualized, observed by the astronaut through the helmet’s visor when it is virtually moved across the surface in the spacesuit . On the right side of the image, an indicator of the current suit resource is displayed below. At the same time, the side view of the astronaut performing his task is shown on the additional screen of the workplace. The purpose of this screen is to give a spatial representation of the position of the astronaut. You can control the position of the astronaut’s third-party surveillance camera using the arrow keys on the keyboard or the buttons or the handle of the right and / or left joystick.

Помимо этого правый джойстик управляет движением вперед (астронавта, ровера и т.д.). Передвижение достигается отклонением ручки джойстика вперед от центрального положения. Возврат ручки к центральному положению джойстика приведет к остановке.In addition, the right joystick controls the forward movement (astronaut, rover, etc.). Movement is achieved by moving the joystick handle forward from the center position. Returning the knob to the center position of the joystick will stop.

Левый джойстик позволяет осуществлять повороты. Отклонение джойстика вправо приводит к повороту вправо, отклонение джойстика влево - к повороту влево.The left stick allows you to make turns. Deviation of the joystick to the right leads to a turn to the right, deviation of the joystick to the left leads to a turn to the left.

Варианты соединения графической станции и другого оборудования тренажера могут быть различны, одним из примеров может быть следующий: графическая станция соединена первым выходом с первым монитором отображения закабинной обстановки, а вторым выходом - со вторым монитором отображения закабинной обстановки, который соединен с входом/выходом очков с OLED матрицами и магнитным датчиком позиционирования нашлемной системы отображения, а контроллер генератора поля для трекинга головы своим выходом соединен с первым входом графической станции, при этом джойстики интерактивного управления объектами на поверхности астрономического объекта своими выходами соединены с, по меньшей мере, вторым и третьим входами графической станции.The options for connecting the graphic station and other equipment of the simulator can be different, one example may be the following: the graphic station is connected with the first output to the first monitor for displaying the indoor environment, and the second output is connected to the second monitor for displaying the indoor environment, which is connected to the input / output of glasses with OLED matrices and a magnetic positioning sensor of the helmet-mounted display system, and the field generator controller for tracking the head with its output is connected to the first input of the graphic station and, at the same time, joysticks for interactive control of objects on the surface of an astronomical object with their outputs are connected to at least the second and third inputs of the graphic station.

В другом варианте графическая станция соединена первым выходом с первым монитором отображения закабинной обстановки, вторым выходом - со вторым монитором отображения закабинной обстановки, а третьим выходом - с входом/выходом очков с OLED матрицами и магнитным датчиком позиционирования нашлемной системы отображения, а контроллер генератора поля для трекинга головы своим выходом соединен с первым входом графической станции, при этом джойстики интерактивного управления объектами на поверхности астрономического объекта своими выходами соединены с, по меньшей мере, вторым и третьим входами графической станции.In another embodiment, the graphic station is connected by the first output to the first monitor of the display of the outfit, the second output to the second monitor of the display of the outfit, and the third output to the input / output of glasses with OLED matrices and a magnetic position sensor of the helmet-mounted display system, and the field generator controller head tracking with its output connected to the first input of the graphic station, while the joysticks of interactive control of objects on the surface of the astronomical object with its outputs connected to at least the second and third inputs of the graphics station.

Таким образом, предлагаемое техническое решение за счет наличия раскрытых конструктивных элементов, предложенной их компоновки и связей между ними обеспечивает качественную отработку комплекса задач по исследованию разнообразных астрономических объектов участниками космических экспедиций и позволяет эффективно решать поставленные задачи по обучению экипажей необходимым навыкам. При этом заявляемый тренажер позволяет каждому участнику имитируемой миссии полета погрузиться в виртуальную среду соответствующего астрономического объекта (планеты), стать полноценным участником разнообразных исследований и экспериментов. Все это позволяет повысить уровень и качество обучения, сократить время освоения сложных технических систем и обеспечить повышение безопасности их эксплуатации.Thus, the proposed technical solution due to the presence of the disclosed structural elements, their proposed layout and the relationships between them provides high-quality development of a set of tasks for the study of various astronomical objects by participants in space expeditions and allows you to effectively solve the tasks of teaching crews the necessary skills. Moreover, the claimed simulator allows each participant in a simulated flight mission to plunge into the virtual environment of the corresponding astronomical object (planet), to become a full-fledged participant in various studies and experiments. All this allows you to increase the level and quality of training, reduce the time to master complex technical systems and provide increased safety for their operation.

Claims (3)

1. Тренажер для отработки комплекса задач по исследованию астрономического объекта участниками космической экспедиции, содержащий рабочее место оператора и средства имитации и визуализации реальных условий проведения исследований, отличающийся тем, что предусмотрена графическая станция, выполненная с возможностью рендеринга виртуальной трехмерной сцены, представляющей собой часть поверхности астрономического объекта с посадочной площадкой, транспортным и дистанционно управляемым роверами, а также рендеринга реальных внешних условий на поверхности астрономического объекта, оснащенная по меньшей мере двумя мониторами отображения закабинной обстановки, установленными один над другим перед рабочим местом оператора, нашлемной системой отображения с генератором поля для трекинга головы, включающей очки с OLED матрицами и магнитный датчик позиционирования с генератором поля для трекинга головы, выполненные с возможностью формирования виртуального шлема, а также джойстиками интерактивного управления объектами на поверхности астрономического объекта и выполнения операций вождения транспортного и дистанционно управляемого роверов, при этом по меньшей мере один из упомянутых мониторов связан с виртуальным шлемом таким образом, что изображение на данном мониторе дублируется в окулярах виртуального шлема.1. A simulator for practicing a set of tasks for researching an astronomical object by space expedition participants, containing an operator’s workstation and means for simulating and visualizing real research conditions, characterized in that a graphic station is provided that can render a virtual three-dimensional scene, which is part of the astronomical surface object with a landing pad, transport and remotely controlled by rovers, as well as rendering of real external conditions a signal on the surface of an astronomical object equipped with at least two monitors for displaying the inside scene installed one above the other in front of the operator’s workstation, a helmet-mounted display system with a field generator for head tracking, including glasses with OLED matrices and a magnetic position sensor with a field generator for head tracking made with the possibility of forming a virtual helmet, as well as joysticks for interactive control of objects on the surface of an astronomical object and execution perazim driving the vehicle and remotely controlled rovers, wherein at least one of these monitors is associated with a virtual helmet in such a way that the image on the monitor is duplicated in the eyepiece of the virtual helmet. 2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что графическая станция соединена первым выходом с первым монитором отображения закабинной обстановки, а вторым выходом - со вторым монитором отображения закабинной обстановки, который соединен с входом/выходом очков с OLED матрицами и магнитным датчиком позиционирования нашлемной системы отображения, а контроллер генератора поля для трекинга головы своим выходом соединен с первым входом графической станции, при этом
джойстики интерактивного управления объектами на поверхности астрономического объекта своими выходами соединены с по меньшей мере вторым и третьим входами графической станции.2. The simulator according to claim 1, characterized in that the graphic station is connected with the first output to the first monitor for displaying the in-cab situation, and the second output - to the second monitor for displaying the in-car situation, which is connected to the input / output of glasses with OLED matrices and a magnetic positioning sensor display systems, and the controller of the field generator for tracking the head with its output is connected to the first input of the graphic station, while
joysticks for interactive control of objects on the surface of an astronomical object with their outputs are connected to at least the second and third inputs of the graphic station. 3. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что графическая станция соединена первым выходом с первым монитором отображения закабинной обстановки, вторым выходом - со вторым монитором отображения закабинной обстановки, а третьим выходом - с входом/выходом очков с OLED матрицами и магнитным датчиком позиционирования нашлемной системы отображения, а контроллер генератора поля для трекинга головы своим выходом соединен с первым входом графической станции, при этом джойстики интерактивного управления объектами на поверхности астрономического объекта своими выходами соединены с по меньшей мере вторым и третьим входами графической станции. 3. The simulator according to claim 1, characterized in that the graphic station is connected by the first output to the first monitor of the display of the outside situation, the second output to the second monitor of the display of the outside situation, and the third output to the input / output of glasses with OLED matrices and a magnetic position sensor helmet-mounted display system, and the controller of the field generator for tracking the head with its output is connected to the first input of the graphic station, while the joysticks of interactive control of objects on the surface of the astronomical object These outputs are connected to at least the second and third inputs of the graphics station.