RU2681241C1 - Parachutist modular information system - Google Patents

Abstract

FIELD: information technology.

SUBSTANCE: invention relates to wearable information systems of participants of the airborne operations and can be used both during descent by parachute and in subsequent actions in ground conditions. To achieve the technical result, an helmet-mounted mean of augmented reality is used, combining the real image of the underlying terrain with the images of a three-dimensional electronic map, the range of the landing point and the position of the interacting parachutists, as well as the execution of information system elements in the form of separate modules embedded in the paratrooper's modular transport vest. Information system allows to increase flight safety, landing accuracy and usability both in flight and in ground operations.

EFFECT: expansion of functionality based on improving the adaptability of the information system to solving problems for the intended purpose of the parachutist.

1 cl, 6 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к носимым информационным системам военнослужащих и специалистов других силовых структур при одиночном или в составе группы выполнении задач в воздушно-десантных операциях на этапах управляемого спуска на парашюте и последующих действий в наземных условиях.The claimed invention relates to wearable information systems of military personnel and specialists of other law enforcement agencies with a single or as part of a group performing tasks in airborne operations at the stages of controlled descent by parachute and subsequent actions in ground conditions.

Известна информационная система солдата [1], выполненная в виде переносного автоматизированного рабочего места, предназначенного для передачи данных в полевых условиях, содержащего компьютер, четыре радиостанции, антенну, контроллер сопряжения и гарнитуру. Информационный обмен осуществляется цифровым способом.Known soldier information system [1], made in the form of a portable workstation designed to transmit data in the field, containing a computer, four radios, an antenna, a pairing controller and a headset. Information exchange is carried out digitally.

Большие габариты используемых в патенте [1] компьютеров "Багет-44" допускают лишь тяжелое - ранцевое исполнение системы, которое малопригодно для воздушно-десантных действий.The large dimensions of the Baguette-44 computers used in the patent [1] allow only a heavy - knapsack design of the system, which is unsuitable for airborne operations.

Известны различные информационные системы солдат [2]:

(Франция), FIST (Великобритания), Land Warrior (США) и другие. Известна также информационная система подвижного объекта [3]. Все перечисленные системы предназначены для действий военнослужащих в наземных условиях.Various information systems of soldiers are known [2]:

(France), FIST (Great Britain), Land Warrior (USA) and others. The information system of a moving object is also known [3]. All of these systems are intended for military operations in ground conditions.

Информационные системы [2, 3] содержат компьютер, подсистемы навигации, связи, отображения информации и др., что в принципе позволяет использовать их парашютистом, но при условии дооснащения соответствующими техническими и программными средствами.Information systems [2, 3] contain a computer, navigation, communication, information display subsystems, etc., which, in principle, makes it possible to use them as a parachutist, but provided that they are equipped with the appropriate hardware and software.

Таким образом, недостатком информационных систем [2, 3] является их пригодность только для выполнения наземных действий.Thus, the disadvantage of information systems [2, 3] is their suitability only for ground operations.

Известна информационная система парашютиста [4], предусматривающая учет характеристик парашюта, парашютиста, заданных координат точки приземления, расчет и отображение на дисплее прогнозируемой траектории спуска с использованием навигационной системы. Такая система способна указать парашютисту направление движения к целевой точке, что особенно важно в условиях плохой видимости.The information system of a paratrooper [4] is known, which provides for taking into account the characteristics of a parachute, a paratrooper, the given coordinates of the touchdown point, calculating and displaying the predicted descent trajectory using the navigation system. Such a system is able to indicate to the skydiver the direction of movement to the target point, which is especially important in conditions of poor visibility.

Недостатки такой системы состоят в ее ограниченных функциональных возможностях, в частности, в ее пригодности только для отображения навигационной информации парашютисту при спуске. Кроме того, в описании системы [4] не рассматриваются технические аспекты ее реализации.The disadvantages of such a system are its limited functional capabilities, in particular, in its suitability only for displaying navigation information to a paratrooper during descent. In addition, the technical aspects of its implementation are not considered in the description of the system [4].

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является информационная система парашютиста [5], содержащая соединенные подсистему электропитания и вычислительную подсистему, связанную через соответствующие интерфейсы с подсистемой радиосвязи, подсистемой инерциально-магнитной навигации, подсистемой спутниковой навигации, подсистемой интерактивной связи информационной системы с парашютистом в составе средств ввода информации, визуального отображения и звукового оповещения, при этом вычислительная подсистема содержит программные модули отображения на электронной карте местности целевой точки приземления и выработки сигнала тревоги, предупреждающего о возможности столкновения с взаимодействующими парашютистами.Closest to the claimed invention is a paratrooper information system [5], comprising a connected power subsystem and a computational subsystem connected via respective interfaces to a radio subsystem, an inertial-magnetic navigation subsystem, a satellite navigation subsystem, an interactive communication subsystem of an information system with a paratrooper as part of input means information, visual display and sound alerts, while the computing subsystem contains software modes On the basis of displaying the target touchdown point on an electronic map of the area and generating an alarm warning about the possibility of a collision with interacting paratroopers.

Недостатки информационной системы [5] обусловлены ограниченными функциональными возможностями средства визуального отображения, низкими точностью приземления и безопасностью полета, а также ее моноблочным конструктивным исполнением.The disadvantages of the information system [5] are due to the limited functionality of the visual display, low landing accuracy and flight safety, as well as its monoblock design.

Рассмотрим указанные недостатки подробнее.Consider these shortcomings in more detail.

Стандартный дисплей навигационного компьютера, используемый в прототипе, [5], дает только картографическое изображение подстилающей местности с отметками на нем текущего положения парашютиста, целевой точки приземления и рекомендуемой траектории движения к ней, т.е. работает подобно автомобильному навигатору. Автомобилистам известно, что задача совмещения изображения навигатора с реальным изображением окружающей местности, видимым водителю через лобовое стекло, оказывается достаточно сложной.The standard display of the navigation computer used in the prototype, [5], provides only a cartographic image of the underlying terrain with marks on it of the current position of the paratrooper, the target landing point and the recommended trajectory of movement to it, i.e. works like a car navigator. Motorists know that the task of combining the image of the navigator with the real image of the surrounding area, visible to the driver through the windshield, is quite difficult.

Система визуального отображения прототипа обладает ограниченными функциональными возможностями по обеспечению точности приземления и безопасности полета. В частности, указание на картографическом изображении целевой точки приземления и рекомендуемой траектории движения к ней может быть недостаточным для решения задачи точного приземления. С точки зрения безопасности в прототипе рассматриваются лишь сигналы предупреждения о возможном столкновении парашютистов.The visual display system of the prototype has limited functionality to ensure landing accuracy and flight safety. In particular, the indication on the cartographic image of the landing point and the recommended trajectory of movement to it may not be sufficient to solve the problem of accurate landing. From a security point of view, the prototype only considers warning signals about a possible collision of paratroopers.

Моноблочное конструктивное исполнение информационной системы прототипа не совместимо с боевой и походной выкладкой парашютиста при его оснащении табельным вооружением и штатным снаряжением. Иными словами, информационная система прототипа не сочетается с парашютной системой, боевой экипировкой парашютиста и не пригодна для применения на всех этапах воздушно-десантных действий.The monoblock design of the prototype information system is not compatible with the combat and marching layout of a paratrooper when equipped with service weapons and standard equipment. In other words, the prototype information system is not compatible with the parachute system, paratrooper combat equipment and is not suitable for use at all stages of airborne assault operations.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является улучшение приспособленности информационной системы к решению боевых, спасательных, специальных и других задач по целевому назначению парашютиста.The problem solved by the claimed invention is to improve the adaptability of the information system to combat, rescue, special and other tasks for the intended purpose of the paratrooper.

Для решения этой задачи в информационной системе парашютиста, содержащей соединенные подсистему электропитания и вычислительную подсистему, связанную через соответствующие интерфейсы с подсистемой радиосвязи, подсистемой инерциально-магнитной навигации, подсистемой спутниковой навигации, подсистемой интерактивной связи информационной системы с парашютистом в составе средств ввода информации, визуального отображения и звукового оповещения, при этом вычислительная подсистема содержит программные модули отображения на электронной карте местности целевой точки приземления и выработки сигнала тревоги, предупреждающего о возможности столкновения с взаимодействующими парашютистами, в качестве средства визуального отображения используется нашлемное средство дополненной реальности, совмещающее видимое парашютистом реальное изображение подстилающей местности с формируемыми программными модулями вычислительной подсистемы изображениями трехмерных электронной карты, зоны досягаемости целевой точки приземления и положения взаимодействующих парашютистов, программный модуль выработки сигнала тревоги дополнен функцией предупреждения о столкновении с подстилающей поверхностью, при этом подсистема электропитания, вычислительная подсистема, подсистемы радиосвязи, инерциально-магнитной и спутниковой навигации, а также средства ввода информации в составе многофункционального и оперативного пультов управления выполнены в виде отдельных модулей, встроенных в транспортный модульный жилет парашютиста, причем модули радиосвязи и спутниковой навигации размещены в наплечных фиксаторах жилета, модули многофункционального и оперативного пультов управления размещены в подсумках на грудной секции жилета, а модули электропитания, вычислительный и инерциально-магнитной навигации - в подсумках на поясной части жилета.To solve this problem, in a skydiver’s information system, containing the connected power subsystem and a computational subsystem, connected via corresponding interfaces to the radio communication subsystem, the inertial-magnetic navigation subsystem, the satellite navigation subsystem, the interactive communication subsystem of the information system with the parachutist as part of information input, visual display and sound alerts, while the computing subsystem contains software modules for displaying electronically on the terrain map of the target touchdown point and the generation of an alarm warning about the possibility of a collision with interacting paratroopers, the helmet-based augmented reality tool is used as a visual display, combining the real image of the underlying terrain visible with the paratrooper with the generated software modules of the computing subsystem and three-dimensional electronic map images, reach zones landing point and position of interacting paratroopers, prog The frame module for generating an alarm signal is supplemented with the function of warning of a collision with the underlying surface, while the power subsystem, the computing subsystem, the radio subsystems, inertial magnetic and satellite navigation, as well as the information input means as part of the multifunctional and operational control panels, are made in the form of separate modules, paratroopers integrated into the transport modular vest, and the radio communication and satellite navigation modules are located in the shoulder clips of the vest, mod Multifunctional and operational control panels are located in pouches on the chest section of the vest, and power supply modules, computational and inertial-magnetic navigation are located in pouches on the waist of the vest.

Существенными отличительными признаками заявляемого изобретения по сравнению с прототипом являются:Salient features of the claimed invention in comparison with the prototype are:

1. Использование в качестве средства визуального отображения нашлемного средства дополненной реальности позволяет высвободить руки парашютиста для управления парашютом и выполнения наземных действий.1. Using the helmet-mounted augmented reality as a means of visual display allows you to free the hands of the parachutist to control the parachute and perform ground operations.

В прототипе используется стандартный дисплей навигационного компьютера, расположенный на груди парашютиста, и/или монокулярный наглазный дисплей. Такое расположение занимает руки и затрудняет обзор. Монокулярный наглазный дисплей не удобен в применении, поскольку одновременное наблюдение парашютистом двух изображений разными глазами для человека затруднительно и приводит к его быстрой утомляемости.The prototype uses a standard display of a navigation computer located on the chest of a paratrooper, and / or a monocular eye-mounted display. This arrangement takes hands and makes viewing difficult. The monocular eyecup display is not convenient to use, since the simultaneous observation by a parachutist of two images with different eyes is difficult for a person and leads to his rapid fatigue.

2. Нашлемное средство дополненной реальности, совмещающее видимое парашютистом реальное изображение подстилающей местности с формируемым программным модулем вычислительной подсистемы изображением трехмерной электронной карты, позволяет парашютисту более уверенно ориентироваться в пространстве, используя реальную и виртуальные картины.2. The augmented means of augmented reality, combining the real image of the underlying terrain visible with the paratrooper with the generated software module of the computing subsystem, the image of a three-dimensional electronic map, allows the paratrooper to more confidently navigate in space using real and virtual pictures.

В прототипе используется либо картографическая картина на экране дисплея, либо видимое реальное изображение местности, совместить которые не всегда просто.The prototype uses either a cartographic picture on the display screen or a visible real image of the area, which is not always easy to combine.

3. Нашлемное средство дополненной реальности с отображением формируемой программным модулем вычислительной подсистемы зоны досягаемости целевой точки приземления позволяет парашютисту постоянно контролировать свое текущее положение в пространстве, зная коридор возможностей достижения точки приземления.3. The augmented means of augmented reality with the display of the computing subsystem of the reach zone of the target touchdown point formed by the software module allows the skydiver to constantly monitor his current position in space, knowing the corridor of possibilities to reach the touchdown point.

В прототипе отображается лишь одна желаемая траектория движения парашютиста.The prototype displays only one desired trajectory of the paratrooper.

4. Нашлемное средство дополненной реальности с отображением формируемого программным модулем вычислительной подсистемы положения взаимодействующих парашютистов позволяет контролировать групповой полет и взаимодействие парашютистов.4. The helmet-mounted augmented reality tool with the display of the position of the interacting paratroopers formed by the software module of the computing subsystem allows you to control group flight and the interaction of paratroopers.

В прототипе такой возможности нет.In the prototype there is no such possibility.

5. Наличие программного модуля выработки сигнала тревоги с функцией предупреждения о столкновении с подстилающей поверхностью позволяет сообщить парашютисту об опасном сближении с землей, например, в условиях ограниченной видимости. Особенно это важно при огибании рельефа горной или сильно пересеченной местности. Данная функция предупреждения повышает безопасность полета парашютиста. В прототипе такой режим не предусмотрен.5. The presence of a software module for generating an alarm signal with the function of warning about a collision with the underlying surface allows you to inform the parachutist about a dangerous approach to the ground, for example, in conditions of limited visibility. This is especially important when enveloping the topography of a mountainous or highly rugged terrain. This warning function improves the safety of a paratrooper. In the prototype, such a mode is not provided.

6. Модульное исполнение информационной системы парашютиста обеспечивает простоту разработки и удобство эксплуатации.6. The modular design of the skydiver information system provides ease of development and ease of use.

В прототипе используется моноблочное исполнение.The prototype uses a monoblock design.

7. Расположение подсистем информационной системы парашютиста в транспортном модульном жилете позволяет распределить весовую нагрузку на парашютиста, обеспечивая повышение его боеспособности.7. The location of the subsystems of the information system of the paratrooper in a transport modular vest allows you to distribute the weight load on the paratrooper, providing an increase in its combat effectiveness.

В прототипе моноблочное исполнение делает его малопригодным для практического использования парашютистом как при спуске, так и при наземных действиях.In the prototype monoblock execution makes it unsuitable for practical use by a skydiver both during descent and during ground operations.

8. Размещение модулей радиосвязи и спутниковой навигации в наплечных фиксаторах жилета обеспечивает высокое качество связи и навигации при любом пространственном положении парашютиста, особенно в наземных условиях.8. The placement of radio communication and satellite navigation modules in the shoulder clips of the vest provides high quality communications and navigation for any spatial position of the paratrooper, especially in terrestrial conditions.

В прототипе такая проблема не рассматривается.In the prototype, such a problem is not considered.

9. Средства ввода информации выполнены в виде многофункционального и оперативного пультов управления. Первый из них обеспечивает полнофункциональное, а второй - упрощенное управление информационной системой в экстремальных случаях.9. Information input tools are made in the form of multifunctional and operational control panels. The first one provides full-featured, and the second - simplified management of the information system in extreme cases.

В прототипе используется один пульт, совмещенный с моноблоком.The prototype uses one remote control combined with a monoblock.

10. Модули многофункционального и оперативного пультов управления размещены в подсумках на грудной секции жилета, т.е. в месте, удобном для быстрого извлечения.10. Modules of multifunctional and operational control panels are located in pouches on the chest section of the vest, i.e. in a place convenient for quick extraction.

В прототипе средства ввода размещены на моноблоке.In the prototype, input means are located on a monoblock.

11. Модули электропитания, вычислительный и инерциально-магнитной навигации размещены в подсумках на поясной части жилета. Эти блоки обладают наибольшим весом, а указанное их размещение позволяет улучшить распределение весовой нагрузки на парашютиста, что особенно важно при наземных действиях.11. Power supply modules, computational and inertial-magnetic navigation are located in pouches on the waist of the vest. These blocks have the greatest weight, and their indicated location allows to improve the distribution of the weight load on the paratrooper, which is especially important for ground operations.

В прототипе все блоки размещены совместно, на груди парашютиста, т.е. в неудобном положении, особенно при наземных действиях.In the prototype, all blocks are placed together on the chest of the paratrooper, i.e. in an uncomfortable position, especially during ground operations.

Указанные отличительные признаки позволяют повысить безопасность полета, точность приземления и удобство использованияThese distinguishing features can improve flight safety, landing accuracy and ease of use

В совокупности все отличительные признаки обеспечивают получение общего технического результата, заключающегося в повышении эффективности информационной системы парашютиста, характеризующей степень приспособленности системы к выполнению боевых, спасательных, специальных и других задач по целевому назначению парашютиста.Together, all the distinguishing features provide a common technical result, which consists in increasing the effectiveness of the information system of a paratrooper, which characterizes the degree of adaptability of the system to combat, rescue, special and other tasks for the intended purpose of the paratrooper.

Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие графические материалы.The invention is illustrated by the following graphic materials.

Фиг. 1. Структурная схема модульной информационной системы парашютиста, где:FIG. 1. The structural diagram of the modular information system of a skydiver, where:

1. Модуль электропитания.1. Power supply module.

2. Вычислительный модуль.2. The computing module.

3. Модуль радиосвязи.3. The radio module.

4. Модуль инерциально-магнитной навигации.4. Module of inertial magnetic navigation.

5. Модуль спутниковой навигации.5. Satellite navigation module.

6. Подсистема интерактивной связи информационной системы с парашютистом:6. Subsystem of interactive communication of the information system with the paratrooper:

6.1. Средства ввода информации:6.1. Information input tools:

6.1.1. Модуль многофункционального пульта управления.6.1.1. Module of multifunctional control panel.

6.1.2. Модуль оперативного пульта управления.6.1.2. The module of the operational control panel.

6.2. Средство визуального отображения в виде нашлемного средства дополненной реальности:6.2. Means of visual display in the form of a helmet-mounted means of augmented reality:

6.2.1. Шлем с очками и блоком угловой ориентации.6.2.1. Helmet with glasses and a block of angular orientation.

6.2.2. Программные модули вычислительного модуля:6.2.2. Software modules of the computing module:

6.2.2.1. Модуль формирования изображения трехмерной электронной карты.6.2.2.1. 3D imaging module.

6.2.2.2. Модуль формирования изображения трехмерной зоны досягаемости целевой точки приземления.6.2.2.2. The imaging module of the three-dimensional reach zone of the target touchdown point.

6.2.2.3. Модуль формирования изображения трехмерного положения взаимодействующих парашютистов.6.2.2.3. The module for imaging the three-dimensional position of interacting paratroopers.

6.2.2.4. Модуль формирования сигналов тревоги, предупреждающих о столкновении с взаимодействующими парашютистами и подстилающей поверхностью.6.2.2.4. A module for generating alarms warning of a collision with interacting paratroopers and the underlying surface.

6.3. Средство звукового оповещения.6.3. Sound alert tool.

7. Видимое парашютистом реальное изображение подстилающей местности.7. The real image of the underlying terrain visible by the paratrooper.

Структурная схема, Фиг. 1, имеет условный характер, поскольку средства и модули выполнены в виде совокупности аппаратуры и программного обеспечения, реализованного в вычислительном модуле 2.Block diagram, FIG. 1, has a conditional nature, since the tools and modules are made in the form of a combination of hardware and software implemented in computing module 2.

Фиг. 2. Модули информационной системы и связи между ними (нашлемное средство дополненной реальности не показано), где:FIG. 2. Modules of the information system and the relationship between them (the helmet-mounted tool of augmented reality is not shown), where:

1. Модуль электропитания.1. Power supply module.

2. Вычислительный модуль.2. The computing module.

3. Модуль радиосвязи.3. The radio module.

4. Модуль инерциально-магнитной навигации.4. Module of inertial magnetic navigation.

5. Модуль спутниковой навигации.5. Satellite navigation module.

6.1.1. Модуль многофункционального пульта управления.6.1.1. Module of multifunctional control panel.

6.1.2 Модуль оперативного пульта управления.6.1.2 The module of the operational control panel.

6.3. Средство звукового оповещения в виде телефонно-микрофонной гарнитуры с оголовком.6.3. A sound alert in the form of a telephone-microphone headset with a tip.

Фиг. 3. Транспортный модульный жилет 8 с встроенными модулями (а) - вид спереди, б) - вид сзади), где:FIG. 3. Transport modular vest 8 with integrated modules (a) - front view, b) - rear view), where:

8.1. Наплечные фиксаторы.8.1. Shoulder braces.

8.2. Грудные подсумки.8.2. Breast pouches.

8.3. Поясные подсумки.8.3. Belt pouches.

Фиг. 4. Шлем 6.2.1 с очками и блоком угловой ориентации, где:FIG. 4. Helmet 6.2.1 with glasses and a block of angular orientation, where:

6.2.1.1. Штатный шлем парашютиста.6.2.1.1. Regular helmet of the paratrooper.

6.2.1.2. Бинокулярные прозрачные защитные очки.6.2.1.2. Binocular transparent safety glasses.

6.2.1.3. Прозрачные (полупрозрачные) микродисплеи с проекторами.6.2.1.3. Transparent (translucent) microdisplays with projectors.

6.2.1.4. Блок угловой ориентации головы парашютиста.6.2.1.4. The block of angular orientation of the head of the paratrooper.

6.3. Средство звукового оповещения в виде телефонно-микрофонной гарнитуры.6.3. Means of sound notification in the form of a telephone-microphone headset.

Фиг. 5. Пример совмещения виртуальных ориентиров с видимыми изображениями реальных объектов подстилающей местности.FIG. 5. An example of combining virtual landmarks with visible images of real objects in the underlying terrain.

Фиг. 6. Информационно-управляющие символы и отметки 9, используемые в нашлемном средстве дополненной реальности (Фиг. 6а - оптическая ось нашлемного средства вблизи плоскости местного горизонта, Фиг. 6б - оптическая ось направлена вниз по местной вертикали).FIG. 6. Information-control symbols and marks 9 used in the helmet-mounted augmented reality tool (Fig. 6a - the optical axis of the helmet-mounted means near the plane of the local horizon, Fig. 6b - the optical axis is directed downward along the local vertical).

Рассмотрим возможность реализации заявляемой информационной системы парашютиста.Consider the possibility of implementing the inventive information system of a skydiver.

Практическая реализация элементов (модулей) информационной системы 1-5, 6.1, 6.3, Фиг. 2, не представляет сложности, поскольку все они являются обычными устройствами с функциями, соответствующими их названиям, и известными способами построения. Кратко остановимся на выполняемых ими функциях.The practical implementation of the elements (modules) of the information system 1-5, 6.1, 6.3, FIG. 2 is not difficult, since all of them are ordinary devices with functions corresponding to their names and well-known construction methods. Briefly dwell on the functions they perform.

Модуль электропитания 1 является автономным источником первичной электроэнергии информационной системы. Вычислительный модуль 2 выполняет функцию хранения, обработки и распространения через соответствующие интерфейсы всех видов информации, циркулирующей в информационной системе парашютиста, а также преобразования электроэнергии модуля электропитания 1 в линейку вторичных питающих напряжений (дифференцировано) для всех элементов системы.Power supply module 1 is an autonomous source of primary energy information system. Computing module 2 performs the function of storing, processing and disseminating through appropriate interfaces all types of information circulating in the skydiver’s information system, as well as converting the electricity of power supply module 1 into a line of secondary supply voltages (differentiated) for all elements of the system.

Модуль радиосвязи 3 совместно с аналогичными модулями других парашютистов группы образуют постоянно действующую беспроводную динамическую сеть (MANET-сеть) для радиообмена речевыми сообщениями и данными, например, на основе известного стандарта 802.11/b/g/n.Radio communication module 3, together with similar modules of other paratroopers of the group, form a permanent wireless dynamic network (MANET network) for the radio exchange of voice messages and data, for example, based on the well-known standard 802.11 / b / g / n.

Совместное (комплексное) применение модулей 4, 5, реализующих известные способы инерциально-магнитной и спутниковой навигации, обеспечивает надежное высокоточное определение параметров движения центра масс парашютиста - его текущих плановых координат X, Y, широты В, долготы L и высоты Н в системе координат СК-42 или какой-либо другой системе отсчета (например, ПЗ-90 или WGS-84), принятой в РФ для топографических, геодезических и навигационных определений.The combined (complex) use of modules 4, 5, which implement the well-known methods of inertial magnetic and satellite navigation, provides reliable high-precision determination of the motion parameters of the center of mass of the paratrooper - his current planned coordinates X, Y, latitude B, longitude L and height H in the coordinate system SK -42 or any other reference system (for example, PZ-90 or WGS-84), adopted in the Russian Federation for topographic, geodetic and navigation definitions.

Также модулем спутниковой навигации 5 определяются текущие координаты X_Г, Y_Г, Z_Г и составляющие вектора скорости V_x, V_y, V_z центра масс парашютиста в прямоугольной геоцентрической (например, Гринвичской) системе координат, а также путевая скорость V_П и путевой угол α_П парашютиста.The satellite navigation module 5 also determines the current coordinates X _G , Y _G , Z _G and the components of the velocity vector V _x , V _y , V _{z of the} center of mass of the paratrooper in a rectangular geocentric (for example, Greenwich) coordinate system, as well as the ground speed V _P and track angle α _{П of the} paratrooper.

Средства ввода информации 6.1 в составе модулей многофункционального 6.1.1 и оперативного 6.1.2 пультов управления выполняют функцию ввода информации и управления информационной системой.Means of inputting information 6.1 as part of the modules of multifunctional 6.1.1 and operational 6.1.2 control panels perform the function of entering information and controlling the information system.

Модуль 6.1.2, построенный по принципу «палец-кнопка», задействуется на всех этапах воздушно-десантных действий, начиная с подготовительного на земле и на борту воздушного судна, при покидании судна в процессе полета парашютиста и после его приземления на этапах последующих действий в наземных условиях. Пять кнопок модуля предназначены для включения/выключения информационной системы, подачи сигнала о ранении, переключения тангенты, начала передачи цифровых данных и управления работой дополнительного внешнего устройства, подключаемого к информационной системе через универсальный разъем модуля 6.1.2. Последняя пятая кнопка заранее программируется для конкретного внешнего устройства, тип которого (техническое средство разведки, радиостанция спутниковой или УКВ связи, терминал управления БЛА и др.) определяется воинской специальностью парашютиста.Module 6.1.2, built on the basis of the “finger-button” principle, is used at all stages of airborne assault operations, starting with the preparation on the ground and on board the aircraft, when leaving the ship during the flight of the paratrooper and after landing at the stages of subsequent actions in ground conditions. Five buttons of the module are designed to turn on / off the information system, send a signal about an injury, switch tangents, start transmitting digital data and control the operation of an additional external device connected to the information system through the universal connector of the module 6.1.2. The last fifth button is pre-programmed for a specific external device, the type of which (technical reconnaissance equipment, satellite or VHF communications radio station, UAV control terminal, etc.) is determined by the military specialty of the paratrooper.

Модуль 6.1.1 задействуется на подготовительном и последующих (после приземления) наземных этапах воздушно-десантных действий. Этот модуль используется для задания режимов (с помощью соответствующих кнопок) и индикации (на ЖК-индикаторе модуля) результатов работы информационной системы. Режимы работы определяют выбор используемых спутниковых навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS или совместно), варианты маршрутов дальнейшего движения парашютиста после приземления, параметры и режимы работы подключаемых средств радиосвязи, индикацию разряда модуля электропитания 1 и др. Также с помощью этого модуля программируется пятая кнопка модуля 6.1.2.Module 6.1.1 is involved in the preparatory and subsequent (after landing) ground stages of the airborne assault operations. This module is used to set modes (using the appropriate buttons) and to display (on the module's LCD indicator) the results of the information system. Operating modes determine the choice of satellite navigation systems used (GLONASS, GPS or jointly), options for the routes of the paratrooper’s further movement after landing, parameters and operating modes of connected radio communications, indication of discharge of power supply module 1, etc. The fifth button of module 6.1 is also programmed with this module .2.

Средство звукового оповещения 6.3 - стандартная миниатюрная телефонно-микрофонная гарнитура - встроена в защитный шлем средства дополненной реальности, рассматриваемого далее. Гарнитура предназначена для восприятия при передаче и воспроизведения при приеме модулем радиосвязи 3 речи (голосовых сообщений), а также озвучивания принимаемых и формируемых вычислительным модулем 2 стандартных и произвольных буквенно-цифровых сообщений (сигналов тревоги и т.п.).The audible warning device 6.3 - a standard miniature telephone-microphone headset - is built into the protective helmet of the augmented reality tool, discussed below. The headset is designed to perceive when transmitting and playing back when receiving by the radio communication module 3 speech (voice messages), as well as sounding the received and generated by the computing module 2 standard and arbitrary alphanumeric messages (alarms, etc.).

Как указано ранее, элементы информационной системы 1-5, 6.1 реализованы в модульном исполнении, широко применяемом при конструировании и серийном производстве аппаратуры современных радиоэлектронных и информационных систем. Модули имеют кабельное соединение (сочленение) с общим для всех вычислительным модулем 2, чем обеспечивается их конструктивное и функциональное единство. Кабели уложены в фиксаторы и протяженные клапаны (кабельные каналы), расположенные на транспортном модульном жилете. Также на жилете в соответствующих наплечных фиксаторах и нагрудных и поясных подсумках размещены указанные модули информационной системы, Фиг. 3. В качестве технологии конструктивного исполнения жилета могут быть использованы решения, реализованные в патентах [6, 7], где модульность обеспечивается рациональным размещением на жилете навесных фиксаторов 8.1, клапанов и карманов-подсумков 8.2, 8.3.As indicated earlier, the elements of the information system 1-5, 6.1 are implemented in a modular design, widely used in the design and serial production of equipment for modern electronic and information systems. The modules have a cable connection (joint) with a general computing module 2, which ensures their structural and functional unity. Cables are laid in clamps and long valves (cable channels) located on the transport modular vest. Also on the vest in the respective shoulder clips and chest and waist pouches are the indicated modules of the information system, FIG. 3. As the technology of constructive design of the vest, the solutions implemented in the patents [6, 7] can be used, where the modularity is ensured by rational placement of the mounted clamps 8.1, valves and pockets-pouches 8.2, 8.3 on the vest.

Важно подчеркнуть, что при практическом использовании подвесная система парашютиста размещается поверх транспортного модульного жилета со встроенными информационными модулями. Это обеспечивает немедленное ее снятие (отсоединение) после приземления и перевод информационной системы, вооружения и снаряжения парашютиста в боевое положение без дополнительной подготовки и выполнения каких-либо трудоемких операций.It is important to emphasize that in practical use, the parachutist's suspension system is placed on top of a transport modular vest with built-in information modules. This ensures its immediate removal (disconnection) after landing and the transfer of the information system, armament and equipment of the paratrooper into a combat position without additional training and any labor-consuming operations.

Рассмотрим более подробно средство визуального отображения 6.2 в виде нашлемного средства дополненной реальности.Consider in more detail the visual display tool 6.2 in the form of a helmet-mounted means of augmented reality.

Аппаратурной основой средства дополненной реальности является шлем 6.2.1 с очками и блоком угловой ориентации, состоящий, Фиг. 4, из штатного шлема парашютиста 6.2.1.1 и закрепленных на нем бинокулярных прозрачных защитных очков дополненной реальности 6.2.1.2 с двумя вставками - прозрачными (полупрозрачными) микродисплеями с проекторами 6.2.1.3 и инерциального блока угловой ориентации головы парашютиста 6.2.1.4 (на Фиг. 4 под обтекателем), определяющего положение его оси зрения в инерциальном пространстве. Видеосигнал, проецируемый на микродисплеи очков, формируется программными модулями 6.2.2 вычислительного модуля 2 на основе данных о местоположении, высоте и скорости парашютиста и других парашютистов группы, получаемых от модулей инерциально-магнитной 4 и спутниковой 5 навигации, данных об угловом положении головы от блока 6.2.1.4, а также данных о характеристиках используемой парашютной системы, антропометрических параметрах парашютиста и внешних условиях его полета, закладываемых заранее перед прыжком или определяемых в ходе полета.The hardware basis of the augmented reality tool is a helmet 6.2.1 with glasses and an angular orientation unit, consisting of FIG. 4, from a regular helmet of a paratrooper 6.2.1.1 and binocular transparent augmented reality goggles 6.2.1.2 attached to it with two inserts - transparent (translucent) microdisplays with projectors 6.2.1.3 and an inertial block of angular orientation of the paratrooper's head 6.2.1.4 (in FIG. 4 under the fairing), which determines the position of its axis of view in inertial space. The video signal projected onto the microdisplay of glasses is generated by software modules 6.2.2 of computing module 2 based on the location, height and speed of the paratrooper and other paratroopers of the group received from the inertial magnetic 4 and satellite 5 navigation modules, data on the angular position of the head from the unit 6.2.1.4, as well as data on the characteristics of the parachute system used, the anthropometric parameters of the paratrooper and the external conditions of his flight, laid in advance before the jump or determined during the flight.

В качестве технологии изготовления очков дополненной реальности 6.2.1.2 может быть применено решение компании Epson, реализованное в прозрачных бинокулярных видеоочках дополненной реальности Moverio ВТ-300, оснащенных микродисплеями Si-OLED с пикопроекторами.As a manufacturing technology for augmented reality glasses 6.2.1.2, the Epson solution implemented in Moverio VT-300 transparent binocular augmented reality video glasses equipped with Si-OLED microdisplays with picoprojectors can be used.

Реализация блока угловой ориентации 6.2.1.4 не представляет сложности, поскольку блок может строиться на основе выполненных по МЭМС-технологии типовых инерциальных измерительных устройств (Inertial measurement unit, IMU), объединяющих трехосевые гироскоп, акселерометр и инклинометр, а также (опционально) барометр и измеритель температуры. Примером такого IMU является комбинированный инерциальный датчик STIM 300 компании Sensonor, по техническим и массогабаритным (55 г) характеристикам соответствующий задачам блока угловой ориентации головы парашютиста.The implementation of the angular orientation block 6.2.1.4 is not difficult, since the block can be built on the basis of standard inertial measuring devices (IMU) made by MEMS technology, combining a three-axis gyroscope, accelerometer and inclinometer, as well as (optionally) a barometer and meter temperature. An example of such an IMU is the Sensonor STIM 300 combined inertial sensor, which, according to technical and weight (55 g) characteristics, corresponds to the tasks of the block of angular orientation of the paratrooper's head.

Программной основой средства дополненной реальности являются программные модули 6.2.2. Остановимся на них подробно.The software basis of augmented reality tools are software modules 6.2.2. Let us dwell on them in detail.

Основным назначением средства дополненной реальности является обеспечение визуального ориентирования парашютиста в полете путем отображения на стеклах (микродисплеях) защитных очков виртуальных ориентиров - зрительных эквивалентов реальных наземных объектов в виде их изображений, контуров или условных графических символов (пиктограмм), угловое положение и размеры которых соответствуют реальным объектам: лесным массивам, рекам, мостам, зданиям, объектам инфраструктуры и т.п. Ориентиры формируются программным модулем 6.2.2.1 в виде проекции на плоскость, ортогональную оси зрения парашютиста (оптической оси защитных очков), участка трехмерной электронной карты подстилающей местности с целевой точкой приземления, попадающего в поле зрения очков. При этом ориентация, масштаб и степень перспективы проекции, являющейся по существу плоским изображением требуемого трехмерного участка карты, автоматически подбираются по данным о текущих местоположении, высоте и скорости полета, а также угловом положении головы (оси зрения) парашютиста таким образом, чтобы контуры виртуальных ориентиров максимально близко совпадали с их реальными эквивалентами.The main purpose of the augmented reality tool is to provide a visual orientation of the paratrooper in flight by displaying on the glasses (microdisplays) the goggles of virtual landmarks - the visual equivalents of real ground objects in the form of their images, outlines or conditional graphic symbols (pictograms), the angular position and dimensions of which correspond to real objects: forests, rivers, bridges, buildings, infrastructure, etc. Landmarks are formed by the software module 6.2.2.1 in the form of a projection onto a plane orthogonal to the axis of view of the paratrooper (optical axis of goggles), a section of a three-dimensional electronic map of the underlying area with a landing point that falls within the field of view of the glasses. In this case, the orientation, scale and degree of perspective of the projection, which is essentially a flat image of the desired three-dimensional map area, are automatically selected according to the current location, altitude and speed of flight, as well as the angular position of the head (axis of view) of the paratrooper so that the contours of virtual landmarks as closely as possible coincided with their real equivalents.

В случае, если при текущем положении головы парашютиста линия визирования целевой точки приземления выходит за пределы поля зрения очков, формируется и отображается символ, показывающий кратчайшее направление поворота нашлемного средства (за счет изменения курса и/или поворота головы) для возвращения линии визирования в пределы поля зрения очков.If, at the current position of the paratrooper’s head, the line of sight of the landing point falls outside the field of view of the glasses, a symbol is generated and displayed showing the shortest direction of rotation of the helmet (due to a change in course and / or rotation of the head) to return the line of sight to the field view points.

При хорошей видимости виртуальные ориентиры накладываются (совмещаются) на видимые сквозь очки парашютиста изображения реальных объектов подстилающей местности, выполняя функцию дополнительного информирования (например, отображение наименования объекта). Пример наложения виртуальных ориентиров на видимые изображения реальных объектов приведен на Фиг. 5.With good visibility, virtual landmarks are superimposed (combined) on the images of real objects of the underlying terrain visible through the parachutist’s glasses, performing the function of additional information (for example, displaying the name of the object). An example of superimposing virtual landmarks on visible images of real objects is shown in FIG. 5.

В условиях плохой видимости (ночь, туман, дым), когда реальное изображение недоступно, виртуальные ориентиры заменяют реальные и позволяют парашютисту сохранять пространственную ориентацию, избегать столкновений с препятствиями и безопасно следовать к заданной целевой точке приземления. Последнее особенно важно на заключительном участке «слепого» полета в горной и сильно пересеченной местности, а также местах плотной застройки зданиями и объектами инфраструктуры.In conditions of poor visibility (night, fog, smoke), when the real image is not available, virtual landmarks replace the real ones and allow the paratrooper to maintain spatial orientation, avoid collisions with obstacles and safely follow the given landing point. The latter is especially important in the final section of a “blind” flight in mountainous and rugged terrain, as well as in places of dense buildings and infrastructure.

Процедура получения плоской проекции требуемого участка трехмерной электронной карты обеспечивается реализацией в модуле 6.2.2.1 существующих программных средств, используемых в 3D-конвейерах для рендеринга (прорисовки, визуализации) трехмерных моделей. Результатом рендеринга является цифровое растровое изображение требуемого участка, сохраняющее признаки объемности (трехмерности), а именно: правильную очередность заслоняющих друг друга объектов, правильное затенение и эффект перспективы. Этим изображение принципиально отличается от топографических карт и фотопланов.The procedure for obtaining a flat projection of the required section of a three-dimensional electronic map is provided by the implementation in module 6.2.2.1 of the existing software tools used in 3D pipelines for rendering (rendering, rendering) of three-dimensional models. The result of the rendering is a digital raster image of the required area, preserving the signs of volumetricity (three-dimensionality), namely: the correct sequence of objects blocking each other, the correct shading and the effect of perspective. This image is fundamentally different from topographic maps and photographic plans.

Указанная процедура требует закладки в память вычислительного модуля 2 трехмерной электронной карты планируемой зоны (области подстилающей местности) действий парашютиста. Карта предварительно (перед полетом) строится 3D-конвейером средствами векторной графики. При этом должна быть предусмотрена возможность интерактивного встраивания в карту рассчитываемых в ходе полета трехмерных зоны досягаемости целевой точки приземления и отметок положения взаимодействующих парашютистов, а также сигналов предупреждения о столкновении с взаимодействующими парашютистами и подстилающей поверхностью.The indicated procedure requires laying in the memory of computing module 2 of a three-dimensional electronic map of the planned zone (area of underlying terrain) of the actions of the paratrooper. The map is pre-built (before the flight) by a 3D pipeline using vector graphics. In this case, it should be possible to interactively integrate into the map the three-dimensional reach zones of the target touchdown point and position marks of the interacting paratroopers calculated during the flight, as well as warning signals about a collision with the interacting paratroopers and the underlying surface.

Возможен вариант одновременного построения в ходе полета растрового изображения объединенной трехмерной модели требуемого участка электронной карты, зоны досягаемости целевой точки и отметок положения парашютистов, не требующий их интерактивного встраивания в предварительно заложенную карту. Для реализации такого единого процесса формирования изображения могут использоваться современные геоинформационные системы (ГИС), например, такие как полная версия отечественной ГИС «Панорама» и ее военный аналог ГИС «Оператор».It is possible to simultaneously build a raster image of a combined three-dimensional model of the required section of the electronic map, the reach zone of the target point and the marks of the position of the paratroopers during the flight, which does not require their interactive embedding into the previously laid map. To implement such a single process of image formation, modern geographic information systems (GIS) can be used, for example, such as the full version of the domestic GIS "Panorama" and its military analogue GIS "Operator".

Процесс формирования визуальных ориентиров дополненной реальности требует наличия в составе вычислительного модуля 2 высокопроизводительных процессора и видеоадаптера с 3D-ускорителем. Реализация этого требования не представляет сложности, поскольку современные носимые вычислительные средства этими компонентами в большинстве случаев обладают.The process of forming visual augmented reality landmarks requires the presence of 2 high-performance processors and a video adapter with a 3D accelerator as part of the computing module. The implementation of this requirement is not difficult, since modern wearable computing tools in most cases possess these components.

Программный модуль 6.2.2.2 в процессе спуска парашютиста рассчитывает трехмерную зону досягаемости целевой точки приземления и встраивает ее в формируемый модулем 6.2.2.1 участок трехмерной электронной карты, находящийся в поле зрения защитных очков. В результате на стеклах (микродисплеях) очков отображается суммарная проекция, объединяющая объемные изображения участка карты и зоны досягаемости.The software module 6.2.2.2 during the descent of the paratrooper calculates the three-dimensional reach zone of the target touchdown point and embeds it in the area of the three-dimensional electronic map formed by the module 6.2.2.1, which is in the field of view of the goggles. As a result, the total projection is displayed on the glasses (microdisplays) of the glasses, combining volumetric images of the map area and the reach zone.

В основном режиме полета парашютиста, обеспечивающем приземление в целевой точке подстилающей местности, зона досягаемости представляет собой конус возможностей парашютного купола - участок воздушного пространства, ограниченный трехмерной поверхностью в виде конуса с вершиной в заданной целевой точке приземления и горизонтальным основанием, находящемся в плоскости, проходящей через центр масс парашютиста. Угол между осью и образующей косинуса рассчитывается по формуле:In the main flight mode of the paratrooper, which provides landing at the target point of the underlying terrain, the reach zone is a cone of possibilities for the parachute dome - a piece of airspace bounded by a three-dimensional surface in the form of a cone with a vertex at a given landing target and a horizontal base located in a plane passing through center of mass of a paratrooper. The angle between the axis and the generatrix of the cosine is calculated by the formula:

где K - аэродинамическое качество купола, зависящее от типа парашютной системы (для управляемых парашютов с круглым куполом K=0,25…1; для планирующих парашютов типа «крыло» K=2…2,5; для парашютных систем специального назначения, построенных по схеме параплана, K=3…8). Значение K может задаваться перед прыжком в зависимости от типа используемого парашюта или рассчитываться с требуемой точностью непосредственно в процессе управляемого спуска по формуле:where K is the aerodynamic quality of the canopy, depending on the type of parachute system (for guided parachutes with a round canopy K = 0.25 ... 1; for gliding parachutes of the wing type K = 2 ... 2.5; for special parachute systems built according to paraglider scheme, K = 3 ... 8). The value of K can be set before the jump, depending on the type of parachute used, or calculated with the required accuracy directly in the process of controlled descent using the formula:

где V_пср - среднее значение путевой скорости V_п в процессе снижения на прямолинейном участке полета, V_hср - средняя скорость снижения на участке измерения V_пср. Прямолинейный участок полета фиксируется по постоянству путевого угла α_п. Путевые скорость V_п и угол α_п определяются модулем спутниковой навигации 5. Средняя скорость V_hср рассчитывается численным дифференцированием текущей высоты Н, также определяемой этим модулем.where V _psr is the average value of the ground speed V _p in the process of descent in a straight flight segment, V _hav is the average rate of descent in the measurement site V _psr . The rectilinear flight section is fixed at a constant path angle α _p . The track speed V _p and the angle α _{p are} determined by the satellite navigation module 5. The average speed V _{hav is} calculated by numerically differentiating the current height H, also determined by this module.

Ось конуса возможностей купола лежит в плоскости створа ветра и отклонена от местной вертикали в точке приземления на угол, рассчитываемый по формуле:The axis of the cone of the dome’s capabilities lies in the plane of the wind alignment and is deviated from the local vertical at the landing point by an angle calculated by the formula:

где Wcp - средняя горизонтальная скорость ветра. Находясь внутри конуса возможностей купола, парашютист имеет возможность приземлиться в заданной целевой точке; выйдя за пределы конуса возможностей, он этого сделать не может. На границе конуса возможностей для достижения заданной точки парашютист должен спускаться только по прямолинейной траектории с вектором путевой скорости V_п, направленным на точку приземления.where Wcp is the average horizontal wind speed. Being inside the cone of the capabilities of the dome, the paratrooper has the ability to land at a given target point; Having gone beyond the limits of the cone of possibilities, he cannot do this. At the boundary of the cone of opportunities to achieve a given point, the paratrooper should descend only along a straight trajectory with the vector of ground speed V _p directed to the landing point.

В процессе спуска скорость Wcp может рассчитываться по предварительно заложенному в память вычислительного модуля 2 высотному профилю скорости ветра W в зависимости от высоты полета Н, либо измеряться (за вычетом путевой скорости V_п) с помощью портативного анемометра, устанавливаемого на транспортном жилете парашютиста (опционально). Существует широкая линейка таких анемометров. Примером может служить электронный мини анемометр WindLiner ANI-20 компании MetronX с внешним малогабаритным выносным датчиком крыльчатого типа. Его характеристики (диапазон измерения скорости воздушного потока 0…45 м/с, погрешность не более ±3%, осреднение по выборке измерений) соответствуют задачам воздушного десантирования.During the descent, the speed Wcp can be calculated according to the altitude profile of the wind speed W previously stored in the memory of computing module 2 depending on the flight altitude N, or measured (minus the ground speed V _p ) using a portable anemometer mounted on the parachutist's transport vest (optional) . There is a wide range of such anemometers. An example is the MetronX WindLiner ANI-20 electronic mini anemometer with an external small wing-type remote sensor. Its characteristics (measuring range of the air flow velocity 0 ... 45 m / s, error not more than ± 3%, averaging over the sample of measurements) correspond to the tasks of airborne landing.

Возможен режим полета, обеспечивающий приземление парашютиста в точке подстилающей местности, оперативно выбранной непосредственно в процессе полета и наблюдаемой визуально. В этом случае зона досягаемости представляет собой участок подстилающей местности, находящийся внутри конической поверхности с вершиной в текущем положении центра масс парашютиста. Угол между осью и образующей конуса, а также отклонение оси конуса от местной вертикали в районе центра масс парашютиста в плоскости створа ветра рассчитываются по тем же формулам, что и в режиме обеспечения приземления в заданной целевой точке.A flight mode is possible, which ensures the landing of a paratrooper at a point in the underlying terrain, which is operatively selected directly during the flight and observed visually. In this case, the reach zone is a portion of the underlying terrain located inside the conical surface with the apex in the current position of the center of mass of the paratrooper. The angle between the axis and the generatrix of the cone, as well as the deviation of the axis of the cone from the local vertical in the region of the center of mass of the paratrooper in the plane of the wind alignment, are calculated according to the same formulas as in the mode of providing a landing at a given target point.

Если наблюдаемая визуально точка подстилающей местности находится внутри очерченной зоны, парашютист имеет возможность приземления в выбранной точке. Участки подстилающей местности вне очерченной зоны недосягаемы. В этом случае парашютист должен принимать оперативные решения по перенацеливанию в другие альтернативные досягаемые точки приземления.If the visually observed point of the underlying terrain is inside the outlined zone, the paratrooper has the opportunity to land at the selected point. Plots of the underlying area outside the outlined zone are inaccessible. In this case, the paratrooper must make operational decisions to retarget to other alternative reachable landing points.

Программный модуль 6.2.2.3 каждому парашютисту группы, попадающему в поле зрения защитных очков, а также их носителю, ставит в соответствие трехмерный вектор положения его центра масс, например, в виде определяемых модулем спутниковой навигации 5 текущих координат Х_Г, Y_Г, Z_Г в геоцентрической системе отсчета, с последующим преобразованием каждого вектора в систему координат, в которой средствами векторной графики строятся трехмерные модели участка электронной карты и зоны досягаемости. Далее каждый преобразованный вектор встраивается в указанные трехмерные модели, в результате чего путем их проецирования на стеклах (микродисплеях) очков на фоне объемного изображения участка карты одновременно или поочередно отображаются зона досягаемости целевой точки приземления и отметки (пиктограммы) положения взаимодействующих парашютистов.The program module 6.2.2.3 associates with each parachutist of the group falling into the field of view of goggles, as well as their wearer, a three-dimensional vector of the position of its center of mass, for example, in the form of 5 current coordinates X _Г , Y _Г , Z _Г determined by the satellite navigation module in a geocentric reference system, with the subsequent transformation of each vector into a coordinate system in which three-dimensional models of the electronic map section and reach zone are built using vector graphics. Further, each converted vector is embedded in the indicated three-dimensional models, as a result of which, by projecting them on the glasses (microdisplays) of the glasses against the background of the volumetric image of the map area, the reach zone of the landing point and the mark (pictogram) of the position of the interacting paratroopers are simultaneously displayed.

Очередность отображения задается предварительно заложенной в вычислительный модуль 2 последовательностью переключения виртуальных изображений, либо путем самостоятельного нажатия парашютистом пятой кнопки модуля оперативного пульта управления 6.1.2 для их переключения или отключения при достаточности реального изображения, исходя из удобства наблюдения окружающей обстановки. Кнопка для этой функции заранее программируется с помощью модуля многофункционального пульта управления 6.1.1. После приземления парашютиста эта кнопка тем же способом оперативно перепрограммируется на работу с приданным внешним устройством (например, техническим средством разведки), необходимым для выполнения наземной стадии воздушно-десантных действий.The display order is set by the sequence of switching virtual images preliminarily laid down in computing module 2, or by independently pressing the fifth button of the module of the operational control panel 6.1.2 by the paratrooper to switch them on or off when the real image is sufficient, based on the convenience of observing the environment. The button for this function is pre-programmed using the module of the multifunctional control panel 6.1.1. After the parachutist lands, this button in the same way is quickly reprogrammed to work with the attached external device (for example, technical reconnaissance equipment) necessary to perform the ground stage of airborne assault operations.

Сигналы предупреждения о столкновении с взаимодействующими парашютистами формируются программным модулем 6.2.2.4 по данным о параметрах движения парашютистов группы, постоянный обмен которыми обеспечивается беспроводной динамической сетью (MANET-сетью), образованной группой модулей радиосвязи 3. Для этого вычислительный модуль 2 каждого i-го парашютиста производит текущий расчет интервала времени схождения с другими парашютистами по формуле:Collision warning signals with interacting paratroopers are generated by the software module 6.2.2.4 according to the parameters of the movement of the paratroopers of the group, the constant exchange of which is ensured by a wireless dynamic network (MANET network) formed by a group of radio communication modules 3. For this, computing module 2 of each i-th paratrooper makes the current calculation of the convergence time interval with other paratroopers according to the formula:

где N - число парашютистов в группе,where N is the number of paratroopers in the group,

- расстояние между i-ым и j-ым парашютистами,

- the distance between the i-th and j-th paratroopers,

- их взаимная скорость. Здесь

- текущие геоцентрические координаты и составляющие вектора скорости парашютистов, определяемые их модулями спутниковой навигации 5.

- their mutual speed. Here

- current geocentric coordinates and components of the velocity vector of paratroopers, determined by their satellite navigation modules 5.

Интервалы τ_ij сравниваются с предельно допустимым значением τ_доп. При выполнении хотя бы одного неравенстваThe intervals τ _{ij are} compared with the maximum permissible value of τ _add . If at least one inequality holds

вырабатывается сигнал предупреждения о столкновении, который в виде символов на микродисплеях очков и звукового оповещения через телефон гарнитуры доводится до парашютиста. При этом сообщается порядковый номер «опасного» соседа (соседей) и его пространственное положение: в поле зрения защитных очков или за его пределами. Последнее необходимо для правильных действий парашютиста по предотвращению столкновений в «слепой» зоне.a collision warning signal is generated, which, in the form of symbols on the microdisplay of glasses and an audio alert, is transmitted to the paratrooper via the headset phone. In this case, the serial number of the “dangerous” neighbor (s) and its spatial position are reported: in the field of view of the goggles or beyond. The latter is necessary for the correct actions of the paratrooper to prevent collisions in the "blind" zone.

Для начального участка прыжка величина τ_доп принимается равной минимально допустимому интервалу покидания парашютистами воздушного судна, определяемому, например, «Руководством по воздушно-десантной подготовке (2008 г.)» подразделений ВДВ РФ. В частности, для скоростных воздушных судов (Ан-26, Ан-12, Ил-76) величина τ_доп равна 0,7…1 с; для низкоскоростных (Ан-2, Ми-6, Ми-8) - 2…3 с. По мере снижения парашютистов и уменьшения их скорости величина τ_доп последовательно увеличивается до 3…10 начальных значений.For the initial section of the jump, the value of τ _{dop is} taken equal to the minimum allowable interval for paratroopers to leave the aircraft, which is determined, for example, by the "Guidelines for Airborne Training (2008)" of the Russian Airborne Forces. In particular, for high-speed aircraft (An-26, An-12, Il-76) the value of τ _add is 0.7 ... 1 s; for low speed (An-2, Mi-6, Mi-8) - 2 ... 3 s. As the paratroopers decrease and their speed decreases, the value of τ _extra sequentially increases to 3 ... 10 initial values.

Формирование модулем 6.2.2.4 сигнала предупреждения о столкновении с подстилающей поверхностью проводится путем текущего расчета интервала времени достижения парашютистом поверхности Земли по формуле:The formation of a warning signal about a collision with the underlying surface by module 6.2.2.4 is carried out by the current calculation of the time interval for the paratrooper to reach the Earth's surface using the formula:

где Н - высота полета, V_h - вертикальная составляющая скорости парашютиста (скорость снижения).where H is the flight altitude, V _h is the vertical component of the speed of the paratrooper (descent rate).

Важно отметить, что для обеспечения высокой точности расчета времени, необходимой для безопасного маневрирования по высоте на заключительном участке спуска и приземления, при определении текущей высоты Н, помимо данных от модулей инерциально-магнитной 4 и спутниковой 5 навигации, используются уточняющие данные о высотном рельефе местности в районе целевой точки, содержащиеся в заложенной в память вычислительного модуля 2 трехмерной электронной карте планируемой зоны действий парашютиста. Кроме того, в отличие от использованного в модуле 6.2.2.2 расчета вертикальной скорости численным дифференцированием текущей высоты Н, здесь применяется более точная процедура расчета:It is important to note that in order to ensure high accuracy in calculating the time required for safe maneuvering in height at the final descent and landing section, when determining the current height H, in addition to data from inertial-magnetic 4 and satellite 5 navigation modules, precise data on the elevation of the terrain are used in the area of the target point, contained in the stored in the memory of the computing module 2 three-dimensional electronic map of the planned area of action of the paratrooper. In addition, in contrast to the calculation of the vertical speed used in module 6.2.2.2 by numerical differentiation of the current height H, a more accurate calculation procedure is used here:

где V - модуль вектора текущей скорости парашютиста, равный

V_П - путевая (горизонтальная) скорость. Как и ранее, составляющие скорости V_X, V_Y, V_Z, V_П определяются модулем спутниковой навигации 5.where V is the module of the vector of the current speed of the paratrooper, equal to

V _P - ground (horizontal) speed. As before, the velocity components V _X , V _Y , V _Z , V _{P are} determined by the satellite navigation module 5.

Сигнал предупреждения вырабатывается при выполнении неравенстваA warning signal is generated when inequality

где допустимое значение

задается, исходя из характеристик используемой парашютной системы и степени подготовки парашютиста.where is the valid value

is set based on the characteristics of the parachute system used and the degree of training of the paratrooper.

Сформированный сигнал предупреждения о столкновении с подстилающей поверхностью доводится до парашютиста с помощью символов и звукового оповещения.The generated warning signal about a collision with the underlying surface is brought to the paratrooper using symbols and sound alerts.

Приведенные соотношения (1)-(8) не представляют сложности и могут быть реализованы в реальном масштабе времени вычислительным модулем 2.The above relations (1) - (8) are not difficult and can be implemented in real time by computing module 2.

Управляемый спуск парашютиста в общем виде заключается в удержании траектории полета в пределах зоны досягаемости и оперативном маневрировании при получении сигналов предупреждения о столкновении. Для этого парашютисту достаточно видимого через защитные очки реального изображения окружающей обстановки, отображаемых на стеклах (микродисплеях) очков объемных изображений участка электронной карты и виртуальных ориентиров, зоны досягаемости и положения взаимодействующих парашютистов, доводимых до него символов и отметок, а также звукового оповещения. Рассмотрим процесс управления парашютной системой более подробно.The controlled descent of the paratrooper in general terms consists in keeping the flight path within the reach zone and prompt maneuvering when receiving collision warning signals. For this, the paratrooper needs a real image of the environment visible through the goggles, displayed on the glasses (microdisplays) of volumetric images of the electronic map section and virtual landmarks, the reach and position of the interacting paratroopers, the symbols and marks brought to him, as well as the sound notification. Consider the process of controlling the parachute system in more detail.

В нашлемном средстве дополненной реальности используются следующие информационно-управляющие символы и отметки, Фиг. 6а:In the helmet-mounted augmented reality tool, the following information-control symbols and marks are used, FIG. 6a:

- общего назначения;- general purpose;

- отображения положения оптической оси нашлемной системы;- display the position of the optical axis of the helmet-mounted system;

- отображения положения и параметров спуска парашютиста;- display the position and parameters of the descent of the paratrooper;

- обеспечения приземления в целевой (выбранной) точке;- ensure landing at the target (selected) point;

- отображения зон досягаемости;- display of reach zones;

- отображения взаимодействующих парашютистов;- display of interacting paratroopers;

- предупреждения о столкновении.- collision warnings.

Указанные символы и отметки формируются совместной работой программных модулей 6.2.2.2-6.2.2.4.The indicated symbols and marks are formed by the joint work of software modules 6.2.2.2-6.2.2.4.

К символам общего назначения относятся подвижные шкалы азимута 9.1, угла места 9.2 и высоты 9.3. В центре подвижной шкалы азимута 9.1 отображается текущее положение оптической оси нашлемной системы по азимуту, а ее правая и левая границы соответствуют текущим значениям границ поля зрения системы отображения по азимуту. В центре подвижной шкалы угла места 9.2 отображается текущее положение оптической оси нашлемной системы по углу места, а ее верхняя и нижняя границы соответствуют текущим значениям границ поля зрения системы отображения по углу места. В центре подвижной шкалы высоты 9.3 отображается текущая высота парашютиста над поверхностью земного эллипсоида, а ее верхняя и нижняя границы соответствуют запасам высоты для принятия решения парашютистом (±100…200 м относительно текущего значения высоты).General purpose symbols include moving scales of azimuth 9.1, elevation 9.2 and altitude 9.3. In the center of the moving azimuth scale 9.1, the current position of the optical axis of the helmet-mounted system in azimuth is displayed, and its right and left borders correspond to the current values of the field of view of the display system in azimuth. In the center of the moving scale of elevation angle 9.2, the current position of the optical axis of the helmet-mounted system in elevation is displayed, and its upper and lower boundaries correspond to the current values of the boundaries of the field of view of the display system in elevation. In the center of the moving height scale 9.3, the current height of the paratrooper above the surface of the earth's ellipsoid is displayed, and its upper and lower boundaries correspond to the height reserves for the decision of the paratrooper (± 100 ... 200 m relative to the current height).

Символы отображения положения нашлемной системы включают в свой состав неподвижные символы с численными значением текущего азимута 9.4 и угла места 9.5 оптической оси нашлемной системы, расчетной линии местного горизонта 9.6, а также символы направления поворота нашлемной системы в рабочую область по азимуту 9.7 и углу места 9.8.Symbols for displaying the position of the helmet system include fixed symbols with the numerical value of the current azimuth 9.4 and elevation angle 9.5 of the optical axis of the helmet system, the calculated line of the local horizon 9.6, as well as symbols of the direction of rotation of the helmet system to the working area in azimuth 9.7 and elevation angle 9.8.

Символы 9.4 и 9.5 находятся посередине видимых участков шкал 9.1 и 9.2, которые в свою очередь отображаются (сдвигаются) так, чтобы текущие значения углового положения нашлемной системы в пространстве на шкалах 9.1 и 9.2 находились напротив острия указателей 9.4 и 9.5. Одновременно рядом с символами указателей 9.4 и 9.5 отображаются соответствующие значения углового положения нашлемной системы в цифровой форме.Symbols 9.4 and 9.5 are located in the middle of the visible sections of scales 9.1 and 9.2, which in turn are displayed (shifted) so that the current values of the angular position of the helmet-mounted system in space on scales 9.1 and 9.2 are opposite the tip of the pointers 9.4 and 9.5. At the same time, next to the symbols of pointers 9.4 and 9.5, the corresponding values of the angular position of the helmet-mounted system are displayed in digital form.

Линия местного горизонта 9.6 отображает расчетное положение местного горизонта для текущих координат парашютиста и положения оптической оси нашлемной системы отображения. При выходе местного горизонта за пределы поля зрения системы отображения (при сильных наклонах головы) линия 9.6 не отображается.The local horizon line 9.6 displays the calculated position of the local horizon for the current coordinates of the paratrooper and the position of the optical axis of the helmet-mounted display system. When the local horizon goes beyond the visual field of the display system (with strong tilts of the head), line 9.6 is not displayed.

Символы 9.7 и 9.8 показывают кратчайшее направление поворота нашлемной системы путем разворота парашютиста и/или поворота его головы для того, чтобы расчетное положение линии визирования целевой точки приземления вошло в поле зрения нашлемной системы. При нахождении расчетного положения целевой точки приземления в поле зрения нашлемной системы символы 9.7 и 9.8 не отображаются.Symbols 9.7 and 9.8 show the shortest direction of rotation of the helmet-mounted system by turning the parachutist and / or turning his head so that the calculated position of the line of sight of the target landing point is included in the field of view of the helmet-mounted system. When the estimated position of the landing point is in the field of view of the helmet system, characters 9.7 and 9.8 are not displayed.

К символам отображения положения и параметров спуска парашютиста относятся неподвижный символ с численным значением текущего значения высоты парашютиста над поверхностью земного эллипсоида по данным спутниковой навигационной системы 9.9, подвижный символ текущего значения высоты рельефа подстилающей местности под парашютистом по данным электронной карты 9.10, отметка линии пути при текущем курсе парашютиста 9.11, подвижная метка истинного курса полета парашютиста 9.12.Symbols for displaying the position and descent parameters of a paratrooper include a fixed symbol with a numerical value of the current value of the height of the paratrooper above the surface of the earth ellipsoid according to satellite navigation system 9.9, a moving symbol of the current value of the height of the relief of the underlying terrain under the paratrooper according to the data of the electronic map 9.10, mark of the track line at the current the course of the paratrooper 9.11, the moving mark of the true course of flight of the paratrooper 9.12.

Символ 9.9 находится посередине видимого участка шкалы 9.3, которая в свою очередь отображается (сдвигается) так, чтобы текущее значение высоты парашютиста находилось напротив острия указателя 9.9. Одновременно рядом с символом 9.9 отображаются значения высоты и вертикальной скорости в цифровой форме.Symbol 9.9 is located in the middle of the visible portion of the scale 9.3, which in turn is displayed (shifted) so that the current value of the height of the paratrooper is opposite the tip of the pointer 9.9. At the same time, next to the symbol 9.9, the altitude and vertical speed are displayed in digital form.

Острие указателя подвижного символа 9.10 на шкале 9.3 находится напротив значения высоты рельефа подстилающей поверхности над поверхностью земного эллипсоида в точке под парашютистом в соответствии с данными матрицы высот электронной карты местности. Одновременно рядом с символом 9.10 высота рельефа отображается в цифровой форме. При нахождении текущего значения высоты рельефа вне видимого участка шкалы 9.3 символ 9.10 не отображается.The point of the pointer of the moving symbol 9.10 on the scale 9.3 is opposite the value of the relief height of the underlying surface above the surface of the earth's ellipsoid at a point under the paratrooper in accordance with the data of the matrix of heights of the electronic map of the area. At the same time, next to the symbol 9.10, the elevation of the relief is displayed in digital form. When the current value of the relief height is outside the visible section of the scale 9.3, the symbol 9.10 is not displayed.

Отметка 9.11 отображает на видимом изображении подстилающей местности попадающий в поле зрения нашлемной системы участок прогнозируемой линии фактического пути парашютиста из его текущего положения при неизменных параметрах полета (т.е. при отсутствии управляющих воздействий на парашютную систему). Одновременно рядом с отметкой 9.11 отображается текущее значение путевой скорости в цифровой форме.Mark 9.11 displays on the visible image of the underlying terrain the area of the forecast line of the actual path of the paratrooper falling from the current position with constant flight parameters (i.e., in the absence of control actions on the parachute system) falling into the field of view of the helmet system. At the same time, next to the 9.11 mark, the current value of the ground speed is displayed in digital form.

Острие указателя подвижного символа 9.12 на шкале 9.1 находится напротив значения фактического истинного курса полета парашютиста при неизменных параметрах полета (т.е. при отсутствии управляющих воздействий на парашютную систему). Одновременно рядом с символом 9.12 значение фактического истинного курса отображается в цифровой форме. При нахождении текущего значения истинного курса вне видимого участка шкалы 9.1 символ 9.12 не отображается.The tip of the pointer of the movable symbol 9.12 on the scale 9.1 is opposite the value of the actual true flight path of the paratrooper with constant flight parameters (i.e., in the absence of control actions on the parachute system). Simultaneously next to the symbol 9.12, the value of the actual true heading is displayed in digital form. When the current value of the true course is found outside the visible section of the scale 9.1, the symbol 9.12 is not displayed.

К символам обеспечения приземления в целевой точке относятся подвижная метка истинного курса на точку приземления 9.13, отметка линии заданного пути на точку приземления 9.14 и отметка целевой точки приземления 9.15.Symbols for providing touchdown at the target point include the moving mark of the true course to the touchdown point 9.13, the mark of the line of the given path to the touchdown point 9.14 and the mark of the target touchdown point 9.15.

Острие указателя подвижного символа 9.13 на шкале 9.1 находится напротив значения истинного курса полета парашютиста, требуемого для достижения целевой точки приземления из текущего положения парашютиста при прямолинейной линии пути (т.е. при кратчайшем маршруте управляемого спуска). В этом случае для парашютиста задача выхода к целевой точке приземления по кратчайшему маршруту заключается в выборе таких управляющих воздействий на парашютную систему, чтобы добиваться непрерывного совмещения символов 9.12 и 9.13. Таким образом осуществляется директорное управление курсом полета парашютной системы, в котором 9.13 используется в качестве директорной метки, а 9.12 - в качестве метки положения. Одновременно рядом с символом 9.13 требуемое значение истинного курса отображается в цифровой форме. При нахождении текущего значения истинного курса на целевую точку приземления вне видимого участка шкалы 9.1 символ 9.13 не отображается.The point of the moving symbol pointer 9.13 on the scale 9.1 is opposite the value of the true paratrooper flight course required to reach the landing point from the current position of the paratrooper with a straight path (i.e., with the shortest guided descent route). In this case, for the paratrooper, the task of reaching the landing point on the shortest route is to select such control actions on the parachute system in order to achieve continuous combination of characters 9.12 and 9.13. Thus, director control of the flight path of the parachute system is carried out, in which 9.13 is used as a director mark, and 9.12 is used as a position mark. Simultaneously next to the symbol 9.13, the required true heading value is displayed in digital form. When the current true heading value is found at the landing touchdown point outside the visible section of the 9.1 scale, 9.13 is not displayed.

Отметка 9.14 отображает на видимом изображении подстилающей местности попадающий в поле зрения нашлемной системы участок линии заданного пути парашютиста на целевую точку приземления из его текущего положения при кратчайшем маршруте управляемого спуска. Рядом с отметкой 9.14 в цифровой форме отображаются путевая (числитель) и наклонная (знаменатель) дальности до точки приземления. При совмещении указателей 9.12 и 9.13 отметки 9.11 и 9.14 также оказываются совмещенными, что используется в качестве дополнительного средства для реализации директорного управления.Mark 9.14 displays on the visible image of the underlying terrain the line of sight of the paratrooper’s path to the landing point from his current position in the shortest route of controlled descent falling into the field of view of the helmet system. Near the mark 9.14, the track (numerator) and the inclined (denominator) ranges to the touchdown point are displayed in digital form. When the signs 9.12 and 9.13 are combined, the marks 9.11 and 9.14 also turn out to be combined, which is used as an additional means for the implementation of director's management.

Отметка 9.15 индицируется на видимом изображении подстилающей местности в расчетном местоположении целевой точки приземления (при ее попадании в поле зрения нашлемной системы отображения).The 9.15 mark is indicated on the visible image of the underlying terrain at the estimated location of the landing touchdown point (when it falls into the field of view of the helmet-mounted display system).

В режиме обеспечения приземления в оперативно выбранной точке отметки 9.13, 9.14 и 9.15 не отображаются. В этом случае задача выхода к выбранной точке приземления по кратчайшему маршруту заключается в выборе таких управляющих воздействий на парашютную систему, чтобы добиваться непрерывного наложения отметки линии пути 9.11 на видимое изображение выбранной точки приземления.In the touchdown support mode at the operatively selected point, the marks 9.13, 9.14 and 9.15 are not displayed. In this case, the task of reaching the selected touchdown point along the shortest route is to select such control actions on the parachute system in order to achieve continuous overlay of the track line mark 9.11 on the visible image of the selected touchdown point.

В состав символов отображения зон досягаемости входят подвижный указатель превышения парашютиста над границей зоны досягаемости целевой точки приземления 9.16, отметка горизонтальной границы зоны досягаемости целевой точки приземления 9.17 и отметка горизонтальной границы зоны досягаемости видимых объектов подстилающей местности 9.18 При этом отметки 9.16 и 9.17 используются в режиме обеспечения приземления в целевой точке подстилающей местности. В режиме обеспечения приземления в оперативно выбранной точке вместо них отображается отметка 9.18.Reach zone display symbols include a moving indicator of the paratrooper exceeding the border of the reach zone of the target touchdown point 9.16, marking the horizontal border of the reach zone of the target touchdown point 9.17 and marking the horizontal border of the reach zone of visible objects of the underlying terrain 9.18 The marks 9.16 and 9.17 are used in the support mode Landing at the target point of the underlying terrain. In the touchdown support mode at the operatively selected point, the 9.18 mark is displayed instead.

Острие указателя подвижного символа 9.16 на шкале 9.3 находится напротив значения высоты над поверхностью земного эллипсоида расчетной точки пересечения местной вертикали, проходящей через центр масс парашютиста, с границей конуса возможностей купола для целевой точки приземления. Одновременно рядом с символом 9.16 высота границы конуса возможностей купола отображается в цифровой форме. При нахождении текущего значения высоты границы конуса возможностей вне видимого участка шкалы 9.3 символ 9.16 не отображается.The point of the pointer of the moving symbol 9.16 on the scale 9.3 is opposite the height value above the surface of the earth's ellipsoid of the calculated intersection point of the local vertical passing through the center of mass of the paratrooper, with the boundary of the dome of the dome for the landing point. At the same time, next to the symbol 9.16, the height of the border of the cone of possibilities of the dome is displayed in digital form. When finding the current value of the height of the border of the cone of opportunities outside the visible section of the scale 9.3, the symbol 9.16 is not displayed.

Если на шкале 9.3 символ 9.16 находится ниже символа 9.9, то парашютист находится в пределах зоны досягаемости целевой точки приземления и у него имеется запас высоты для совершения произвольных маневров. При нахождении символов 9.9 и 9.16 на одном уровне так, что острия их указателей направлены на одну и ту же точку шкалы 9.3, парашютист находится на границе зоны досягаемости целевой точки приземления. В этом случае запас высоты отсутствует и для достижения целевой точки приземления парашютист должен двигаться строго по прямой путем совмещения меток 9.12 и 9.13. Если на шкале 9.3 символ 9.16 начинает превышать символ 9.9, то парашютист выходит за пределы зоны досягаемости целевой точки приземления.If on a scale of 9.3 the symbol 9.16 is below the symbol 9.9, then the paratrooper is within the reach of the target landing point and he has a reserve of height for performing arbitrary maneuvers. When the symbols 9.9 and 9.16 are at the same level so that the points of their pointers are directed to the same point on the scale 9.3, the paratrooper is on the border of the reach zone of the target touchdown point. In this case, there is no reserve of height and to achieve the landing point, the paratrooper must move strictly in a straight line by combining marks 9.12 and 9.13. If on a scale of 9.3, character 9.16 begins to exceed character 9.9, then the paratrooper goes beyond the reach of the target touchdown point.

Отметка 9.17 индицируется на видимом изображении подстилающей местности и представляет собой попадающий в поле зрения нашлемной системы участок проекции на подстилающую местность сечения поверхности конуса возможностей купола плоскостью местного горизонта, проходящей через центр масс парашютиста. Если отметка линии фактического пути 9.11 пересекает линию границы зоны досягаемости 9.17 на дальности, превышающей видимую дальность отметки 9.15, то парашютист находится в пределах зоны досягаемости целевой точки приземления. В противном случае он находится вне зоны досягаемости.Mark 9.17 is indicated in the visible image of the underlying terrain and represents the plot of projection onto the underlying terrain of the cross section of the surface of the cone of opportunities for the dome with the plane of the local horizon passing through the center of mass of the paratrooper falling into the field of view of the helmet system. If the line mark of the actual path 9.11 crosses the border line of reach zone 9.17 at a distance exceeding the visible range of 9.15, then the paratrooper is within the reach of the target touchdown point. Otherwise, it is out of reach.

Приоритетное использование отметки 9.16 предпочтительно для управляемых парашютных систем с высоким аэродинамическим качеством купола, а отметки 9.17 - для систем с низким аэродинамическим качеством купола.The priority use of 9.16 is preferable for guided parachute systems with high aerodynamic dome quality, and 9.17 for systems with low aerodynamic dome quality.

Отметка 9.18 индицируется на видимом изображении подстилающей местности и представляет собой попадающий в поле зрения нашлемной системы участок сечения конической поверхности с вершиной в центре масс парашютиста плоскостью местного горизонта, касательной к поверхности земного эллипсоида в точке ее пересечения с местной вертикалью парашютиста. Если выбранная точка подстилающей местности при ее нахождении на линии фактического пути 9.11 наблюдается на дальности, меньшей наблюдаемой дальности до точки пересечения линий 9.11 и 9.18, то она находится в пределах зоны досягаемости.The 9.18 mark is indicated on the visible image of the underlying terrain and represents the section of the conical surface with the vertex in the center of mass of the paratrooper falling into the field of view of the helmet system with the plane of the local horizon tangent to the surface of the earth's ellipsoid at its intersection with the local vertical of the paratrooper. If the selected point of the underlying area when it is on the line of the actual path 9.11 is observed at a distance less than the observed distance to the intersection of lines 9.11 and 9.18, then it is within range.

Символы 9.19 используются для отображения расчетного положения в пространстве попадающих в поле зрения нашлемной системы взаимодействующих парашютистов (на Фиг. 6а один парашютист). Размеры символов 9.19 могут задаваться постоянными при прямой оптической видимости взаимодействующих парашютистов или изменяющимися пропорционально расчетной дальности до них при отсутствии прямой видимости (ночью и в сложных метеоусловиях). Одновременно рядом с символом 9.19 в цифровой форме отображается порядковый номер взаимодействующего парашютиста (в данном примере №3), соответствующий его абонентскому номеру в радиосети.Symbols 9.19 are used to display the estimated position in space falling within the field of view of the helmet-mounted system of interacting paratroopers (in Fig. 6a, one paratrooper). The sizes of the characters 9.19 can be set constant with direct optical visibility of the interacting paratroopers or changing proportionally to the estimated range to them in the absence of direct visibility (at night and in difficult weather conditions). At the same time, next to the symbol 9.19, the serial number of the interacting paratrooper (in this example, No. 3) corresponding to his subscriber number in the radio network is digitally displayed.

В качестве средств индикации предупреждения о столкновении используется мерцание символов 9.9, 9.10, 9.19, 9.7 и 9.8, сопровождающееся одновременным звуковым оповещением. При опасности столкновения с подстилающей поверхностью должны мерцать символы 9.9 и 9.10. При опасности столкновения с взаимодействующим парашютистом в случае его нахождения в поле зрения нашлемной системы мерцает отметка 9.19, соответствующая указанному парашютисту. Символы 9.7 и 9.8 мерцают в случае нахождения источника угрозы столкновения вне поля зрения нашлемной системы, показывая направление кратчайшего поворота нашлемной системы путем разворота парашютиста и/или поворота его головы для ввода источника угрозы в рабочее поле зрения.As a means of indicating a collision warning, the blinking of the characters 9.9, 9.10, 9.19, 9.7 and 9.8 is used, accompanied by a simultaneous sound warning. In case of danger of collision with the underlying surface, symbols 9.9 and 9.10 should flicker. If there is a danger of a collision with an interacting paratrooper, if he is in the field of view of the helmet system, the 9.19 mark corresponding to the indicated paratrooper flickers. Symbols 9.7 and 9.8 flicker if the source of the collision threat is outside the field of view of the helmet system, showing the direction of the shortest rotation of the helmet system by turning the paratrooper and / or turning his head to enter the source of the threat into the working field of view.

При наклоне головы парашютиста непосредственно вниз (т.е. при визировании подстилающей местности в направлении, близком к местной вертикали) все вышеуказанные символы и отметки отображаются в нашлемном средстве в плановой форме, Фиг. 6б, где 9.20 - символ собственной парашютной системы (второй взаимодействующий парашютист 9.19 с порядковым номером №7).When the paratrooper’s head is tilted directly downward (i.e., when sighting the underlying terrain in a direction close to the local vertical), all the above symbols and marks are displayed in the helmet helmet in a planned form, FIG. 6b, where 9.20 is the symbol of your own parachute system (the second interacting parachutist 9.19 with serial number 7).

Кратко рассмотрим работу заявляемой информационной системы с учетом того, что состав, функции и алгоритмы работы основных модулей рассмотрены выше.Briefly consider the operation of the claimed information system, given the fact that the composition, functions and algorithms of the main modules are discussed above.

Перед началом работы производят загрузку исходных данных: электронной карты, координат целевой точки приземления, параметров парашютной системы и парашютиста, условий полета, состава группы и порядковых (абонентских) номеров взаимодействующих парашютистов и т.п.Before starting work, the initial data are loaded: an electronic map, coordinates of the landing touchdown point, parameters of the parachute system and paratrooper, flight conditions, group composition and serial (subscriber) numbers of interacting paratroopers, etc.

Модули информационной системы размещают в транспортном модульном жилете парашютиста, а после инициализации информационная система готова к работе.The modules of the information system are placed in the transport modular vest of the paratrooper, and after initialization the information system is ready for operation.

В ходе спуска парашютист получает через нашлемное средство дополненной реальности от информационной системы визуальные и звуковые сигналы тревоги, виртуальные изображения участка электронной карты местности, зон досягаемости точки приземления, положения взаимодействующих парашютистов, ориентиров и информационно-управляющих символов и отметок, обеспечивающих управление парашютной системой. Кроме того, при хорошей видимости парашютист наблюдает реальное изображение подстилающей местности.During the descent, the paratrooper receives visual and sound alarms, virtual images of the electronic map of the terrain, the reach zones of the touchdown point, the position of the interacting paratroopers, landmarks and information-control symbols and marks that control the parachute system through the augmented reality tool from the information system. In addition, with good visibility, the paratrooper observes a real image of the underlying terrain.

После приземления работа информационной системы продолжается, обеспечивая парашютиста связью и навигационной информацией при наземных действиях. Удобное размещение информационной системы не препятствует действиям парашютиста на земле.After landing, the work of the information system continues, providing the paratrooper with communications and navigation information during ground operations. Convenient placement of the information system does not interfere with the actions of the paratrooper on the ground.

Таким образом, заявляемая информационная система может быть реализована и позволяет повысить безопасность полета, точность приземления и удобство использования.Thus, the claimed information system can be implemented and can improve flight safety, landing accuracy and ease of use.

Источники информации:Information sources:

1. Патент RU 2316812.1. Patent RU 2316812.

2. https://lastday.club/future-force-warrior/.2. https://lastday.club/future-force-warrior/.

3. Патент RU 120790 U1.3. Patent RU 120790 U1.

4. Патент AU 2010248083.4. Patent AU 2010248083.

5. Патент US 20070233382.5. Patent US 20070233382.

6. Патент RU 2288622.6. Patent RU 2288622.

7. Патент RU 101897 U1.7. Patent RU 101897 U1.

Claims (1)

Модульная информационная система парашютиста, содержащая соединенные подсистему электропитания и вычислительную подсистему, связанную через соответствующие интерфейсы с подсистемой радиосвязи, подсистемой инерциально-магнитной навигации, подсистемой спутниковой навигации, подсистемой интерактивной связи информационной системы с парашютистом в составе средств ввода информации, визуального отображения и звукового оповещения, при этом вычислительная подсистема содержит программные модули отображения на электронной карте местности целевой точки приземления и выработки сигнала тревоги, предупреждающего о возможности столкновения с взаимодействующими парашютистами, отличающаяся использованием в качестве средства визуального отображения нашлемного средства дополненной реальности, совмещающего видимое парашютистом реальное изображение подстилающей местности с формируемыми программными модулями вычислительной подсистемы изображениями трехмерных электронной карты, зоны досягаемости целевой точки приземления и положения взаимодействующих парашютистов, программный модуль выработки сигнала тревоги дополнен функцией предупреждения о столкновении с подстилающей поверхностью, при этом подсистема электропитания, вычислительная подсистема, подсистемы радиосвязи, инерциально-магнитной и спутниковой навигации, а также средства ввода информации в составе многофункционального и оперативного пультов управления выполнены в виде отдельных модулей, встроенных в транспортный модульный жилет парашютиста, причем модули радиосвязи и спутниковой навигации размещены в наплечных фиксаторах жилета, модули многофункционального и оперативного пультов управления размещены в подсумках на грудной секции жилета, а модули электропитания, вычислительный и инерциально-магнитной навигации - в подсумках на поясной части жилета.A modular information system for a paratrooper, containing a connected power subsystem and a computational subsystem, connected through appropriate interfaces to a radio subsystem, an inertial magnetic navigation subsystem, a satellite navigation subsystem, an interactive communication subsystem of an information system with a paratrooper as part of information input, visual display and sound alerts, while the computing subsystem contains program modules display on an electronic map of the locality This landing point and the generation of an alarm warning about the possibility of a collision with interacting paratroopers, characterized by using a helmet-mounted augmented reality as a means of visual display combining the real image of the underlying terrain visible with the paratrooper with the generated software modules of the computational subsystem with three-dimensional electronic map images, the target range touchdown points and positions of interacting paratroopers, The alarm alarm generation program module is supplemented with a function of warning of a collision with the underlying surface, while the power subsystem, the computing subsystem, the radio communication subsystems, inertial magnetic and satellite navigation, as well as the information input means as part of the multifunctional and operational control panels, are made in the form of separate modules, paratroopers integrated into the transport modular vest, the radio communication and satellite navigation modules being located in the shoulder clips of the vest, Modules multifunctional and operational controls are placed in pouches thoracic vest section and power supply modules, and computing inertial navigation magnetic - in pouches at the waist portion vest.

Images