RU50032U1 - SIMULATOR OF VISUAL FACILITIES OF THE AIRCRAFT SIMULATOR - Google Patents

Abstract

Имитатор визуальной обстановки (ИВО) предназначен для обучения на одном тренажере как задачам визуальной дозаправки топливом в полете, в том числе с кабинами для двух пилотов, так и задачам взлета-посадки, полета над местностью, и обучения другим задачам, связанным с наблюдением местности и объектов на больших расстояниях. Новым является то, что ИВО, содержащий компьютерный генератор стереоскопического изображения, подключенный к сигналам вычислителя тренажера, два видеопроектора с устройствами сепарации изображения, подключенных к выходам компьютерного генератора стереоскопического изображения, экран, на который проектируется изображение с видеопроекторов, и устройство приема изображения, дополнительно содержит ОКУ, фокальная поверхность которого совмещена с рабочей поверхностью экрана, и оптическое устройство получения соосного изображения, установленное между видеопроекторами и экраном.The visual environment simulator (IVO) is intended for training on the same simulator both the tasks of visual refueling in flight, including with cockpits for two pilots, and the tasks of take-off and landing, flight over the terrain, and training in other tasks related to observing the terrain and objects at great distances. New is that the IVO, containing a computer generator of stereoscopic image connected to the signals of the simulator computer, two video projectors with image separation devices connected to the outputs of the computer generator of stereoscopic image, a screen onto which the image from the video projectors is projected, and an image receiving device, further comprises OCU, the focal surface of which is combined with the working surface of the screen, and the optical device for obtaining a coaxial image, updated between video projectors and screen.

Description

Предполагаемое изобретение относится к авиационному тренажеростроению.The alleged invention relates to aircraft simulator.

Имитатор визуальной обстановки (ИВО) входит в состав авиационного тренажера и обеспечивает обучаемому видимость имитируемой местности и объектов через остекление кабин тренажеров.The simulator of visual environment (IVO) is part of the flight simulator and provides the learner with the visibility of the simulated terrain and objects through the glazing of the simulator cabins.

Изображение местности и объектов меняется в соответствии с имитируемыми движениями летательного аппарата относительно пролетаемой местности и видимых через остекление кабины других объектов, например, самолета - заправщика.The image of the terrain and objects changes in accordance with the simulated movements of the aircraft relative to the terrain flying and other objects visible through the cockpit glazing, for example, a refueling aircraft.

Для обеспечения обучаемому пилоту правильных навыков визуального пилотирования, в том числе при дозаправке топливом в полете, необходимо, чтобы в ИВО правильно учитывались особенности зрительной системы, в том числе бинокулярность зрения [1, стр. 97-100; 2, стр. 31-32].To ensure that the trained pilot has the correct visual piloting skills, including when refueling in flight, it is necessary that the visual system features correctly take into account the visual system, including binocularity of vision [1, p. 97-100; 2, p. 31-32].

При имитации полета над местностью, а также взлета и посадки пилот видит через остекление кабины пролетаемую местность и объекты на расстояниях десятки, сотни и тысячи метров.When simulating a flight over the terrain, as well as take-off and landing, the pilot sees through the glazing of the cabin the terrain and objects at distances of tens, hundreds and thousands of meters.

Для зрительной системы это практически соответствует бесконечности, так как расстояние между зрачками глаз несоизмеримо мало по сравнению с расстоянием до видимых объектов.For the visual system, this practically corresponds to infinity, since the distance between the pupils of the eyes is incommensurably small compared with the distance to visible objects.

В этом случае угол конвергенции (угол схождения зрачков на рассматриваемом объекте) будет нулевым, (зрачки смотрят параллельно) и разность изображений на сетчатках глаз (диспорантность) будет отсутствовать.In this case, the convergence angle (the angle of convergence of the pupils at the object under consideration) will be zero, (the pupils look in parallel) and there will be no difference in the images on the retinas of the eyes (disparity).

Для этих режимов имитируемых полетов достаточно изображение перенести в бесконечность (сделать его коллимированным).For these simulated flight modes, it is enough to transfer the image to infinity (make it collimated).

Известны ИВО, применяемые в пилотажных и комплексных авиационных тренажерах, в которых обеспечивается имитация взлета, полета по маршруту и посадке. [1, стр. 98-99;2, стр. 31-32].There are known IVOs used in flight and complex flight simulators, which provide simulation of takeoff, flight along the route and landing. [1, p. 98-99; 2, p. 31-32].

Как видно из рисунка [2, стр. 31-32], такой ИВО содержит компьютерный генератор изображения (ГКИ), на вход которого подаются сигналы от имитатора динамики движения (вычислителя тренажера), а выход подсоединен к устройству отображения визуальной информации (УОВИ).As can be seen from the figure [2, p. 31-32], such an IVO contains a computer image generator (GKI), to the input of which signals are sent from a motion dynamics simulator (simulator simulator), and the output is connected to a visual information display device (UWI).

В этом ИВО УОВИ содержит оптико-коллимационное устройство (ОКУ), обеспечивающее перенос всего изображения в бесконечность.In this IVO UOVI contains an optical collimation device (OCU), which provides the transfer of the entire image to infinity.

Такой ИВО обеспечивает в составе тренажера правильный учет особенностей зрительной системы и, как следствие, привитие правильных навыков пилотирования в режимах, когда пилот наблюдает местность и объекты удаленными на десятки, сотни и тысячи метров.Such an IVO provides the simulator with the correct accounting of the visual system and, as a result, the instillation of the correct piloting skills in the modes when the pilot observes the terrain and objects distant for tens, hundreds and thousands of meters.

Как в реальном полете, разность изображений на сетчатках обоих глаз отсутствует, а угол схождения зрачков нулевой (глаза смотрят параллельно).As in real flight, there is no image difference on the retinas of both eyes, and the angle of convergence of the pupils is zero (the eyes look in parallel).

Однако ИВО с УОВИ, содержащем ОКУ без стереоскопии, не обеспечивает правильный учет бинокулярности зрения при имитации видимости близко расположенных объектов, например, при имитации дозаправки топливом в полете, когда необходимо визуально определить дальности и скорости движения объектов, находящихся на расстоянии2-10 метров.However, an IVO with a UVI containing an OCU without stereoscopy does not provide the correct consideration of binocularity when simulating the visibility of closely spaced objects, for example, when simulating refueling in flight, when it is necessary to visually determine the ranges and speeds of objects located at a distance of 2-10 meters.

Для правильного учета бинокулярности зрения при рассматривании близко расположенных объектов необходимо каждому глазу давать свое изображение, соответствующее видимости каждым глазом близко расположенных объектов, чтобы угол схождения зрачков глаз (угол конвергенции) и разность изображений на сетчатках глаз (диспарантность) соответствовали дальности до наблюдаемого объекта [3, стр. 33-34].To correctly take into account the binocularity of vision when examining closely spaced objects, it is necessary for each eye to give its own image corresponding to the visibility of closely spaced objects with each eye so that the angle of convergence of the pupils of the eyes (convergence angle) and the difference in images on the retinas (disparity) correspond to the distance to the observed object [3 , p. 33-34].

При визуальной дозаправке топливом в полете, пилот одновременно видит близко и далеко расположенные объекты. Так штанга на заправляемом самолете крепится на его фюзеляже и видна на расстоянии 2-5 метров, а самолет - заправщик может наблюдаться с расстояний в сотни и тысячи метров.When visually refueling in flight, the pilot simultaneously sees close and far located objects. So the rod on a refueling aircraft is mounted on its fuselage and is visible at a distance of 2-5 meters, and a refueling aircraft can be observed from distances of hundreds and thousands of meters.

Для обучения дозаправке топливом в полете, как правило, применяются специализированные тренажеры со стереоскопическим ИВО [1, стр. 99-100; 3, стр. 34]. В этих тренажерах основное внимание уделяется правильной имитации видимости близко расположенных объектов.For training in-flight refueling, as a rule, specialized simulators with stereoscopic IVO are used [1, p. 99-100; 3, p. 34]. In these simulators, the focus is on correctly simulating the visibility of nearby objects.

В стереоскопических ИВО для каждого глаза формируется свое изображение, учитывающее видимость имитируемых объектов каждым глазом с учетом базы глаз (расстояние между зрачками) и расстояния до видимых объектов.In stereoscopic IVO, an image is formed for each eye, taking into account the visibility of the simulated objects by each eye, taking into account the base of the eyes (the distance between the pupils) and the distance to visible objects.

Каждый глаз получает свое двухмерное изображение пространства, а два двухмерных изображения обеспечивают формирование головным мозгом наблюдателя (обучаемого) трехмерного (стереоскопического) образа видимых объектов, используемого для управления имитируемым летательным аппаратом. Для наблюдения стереоизображения в этих тренажерах используются специальные очки, обеспечивающие разделение изображений для каждого глаза.Each eye receives its two-dimensional image of space, and two two-dimensional images ensure the formation by the brain of an observer (learner) of a three-dimensional (stereoscopic) image of visible objects used to control a simulated aircraft. To observe stereo images in these simulators, special glasses are used to ensure the separation of images for each eye.

Известен ИВО со стереоскопическим изображением, который по совокупности общих существенных признаков наиболее близок к заявляемому ИВО и который принимается за прототип [3, стр.34].Known IVO with a stereoscopic image, which, by the totality of common essential features, is closest to the claimed IVO and which is taken as a prototype [3, p. 34].

Этот ИВО содержит компьютерный генератор стереоизображения, включающий два КГИ (для каждого глаза свой); два видеопроектора с устройствами сепарации изображения, экран, на который проектируется изображения с видеопроекторов, специальные очки для разделения изображения для каждого глаза.This IVO contains a computer stereo image generator, including two OIGs (for each eye its own); two video projectors with image separation devices, a screen on which images from video projectors are projected, special glasses for separating the image for each eye.

Как на всех авиационных тренажерах, на вход компьютерного генератора стереоизображения поступают сигналы с вычислителя тренажера.As with all flight simulators, signals from the simulator computer are received at the input of a computer stereo-image generator.

Обучаемый в тренажере использует наблюдаемое на экране изображение для управления имитируемым полетом путем воздействия на органы управления, что приводит к изменению сигналов с вычислителя тренажера, The trainer in the simulator uses the image observed on the screen to control the simulated flight by influencing the controls, which leads to a change in the signals from the simulator’s calculator,

поступающих на вход компьютерного генератора стереоизображения. Соответственно меняются сигналы на входе видеопроекторов и изображение на экране, которое использует обучаемый для управления имитируемым полетом.arriving at the input of a computer stereo image generator. Accordingly, the signals at the input of the video projectors and the image on the screen that the learner uses to control the simulated flight change.

Недостатком данного ИВО является его низкая эффективность при обучении задачам взлета-посадки, полетам над местностью и боевому применению по визуально видимым надземным и воздушным целям, то есть задачам обучения на комплексных авиационных тренажерах. При обучении этим задачам характерным является то, что местность и объекты на ней пилот должен видеть на расстоянии десятки, сотни и тысячи метров. На этих дальностях расстояния между глазами и величина перемещения головы обучаемого во время «полета» несоизмеримо малы по отношению к дальности до видимых объектов и изображение на сетчатках глаз одинаковые и не меняются при линейных перемещениях головы. В прототипе экран расположен близко (2-3 м) и линейные перемещения головы приводят к изменению изображения на сетчатках глаз, что не обеспечивает получение головным мозгом информации, адекватной получаемой в реальном полете, а опыт создания тренажеров показал необходимость обеспечения этой адекватности во всех типах тренажеров. Кроме того, при перемещении головы наблюдателя (обучаемого) появляется погрешность в определении положения объектов, имитируемая дальность до которых отличается от дальности до экрана. При перемещении головы обучаемого не обеспечивается также изменение ракурса видимости близко располагаемых имитируемых объектов, что существенно, например, при имитации заправки топливом в полете.The disadvantage of this IVO is its low efficiency in teaching take-off and landing tasks, flying over the terrain and combat use for visually visible above-ground and air targets, that is, training tasks on integrated flight simulators. When teaching these tasks, it is characteristic that the pilot must see the terrain and objects on it at a distance of tens, hundreds and thousands of meters. At these ranges, the distance between the eyes and the amount of movement of the learner’s head during the “flight” are disproportionately small in relation to the distance to visible objects and the images on the retinas are the same and do not change with linear movements of the head. In the prototype, the screen is located close (2-3 m) and linear head movements lead to a change in the image on the retinas, which does not ensure that the brain receives information that is adequate to receive in real flight, and the experience of creating simulators has shown the need to ensure this adequacy in all types of simulators . In addition, when moving the head of the observer (trainee), an error appears in determining the position of objects, the simulated distance to which differs from the distance to the screen. When moving the learner’s head, the visibility of closely spaced simulated objects is also not changed, which is essential, for example, when simulating fueling in flight.

Для обеспечения правильного восприятия в тренажерах местности и объектов, видимых на больших расстояниях, широко применяют УОВИ с коллимированным, то есть удаленным в бесконечность, изображением [1, стр. 98-99]. Однако для решения задач дозаправки топливом в полете и других, где наиболее важным является правильное восприятие близкорасположенных объектов применяют стереоскопические УОВИ [3-прототип], характерным конструктивным элементом которого является наличие отражательного экрана большого размера, располагаемого на близком (2-3 м от обучаемого) расстоянии. Эта конструктивная особенность традиционных стереоскопических ИВО не только имеет вышеуказанные недостатки, но и не позволяет использовать их в тренажерах с кабинами для двух пилотов, т.к. не позволяет двум пилотам наблюдать одно общее изображение. Например, при имитации взлета ось взлетно-посадочной полосы (ВПП) должна наблюдаться пилотами совмещенной с осью имитируемого самолета, т.е. находится перед пилотом.To ensure the correct perception in the simulators of the terrain and objects visible at large distances, widely used UVI with a collimated, that is, removed to infinity, image [1, p. 98-99]. However, to solve the problems of refueling in flight and others, where the most important is the correct perception of nearby objects, stereoscopic DIAIs are used [3-prototype], a characteristic structural element of which is the presence of a large reflective screen located close (2-3 m from the student) distance. This design feature of traditional stereoscopic IVO not only has the above disadvantages, but also does not allow their use in simulators with cockpits for two pilots, because prevents two pilots from observing one common image. For example, when simulating takeoff, the axis of the runway (runway) should be observed by pilots combined with the axis of the simulated aircraft, i.e. is in front of the pilot.

На фигуре 3 показано, что при проектировании изображения ВПП на экран совмещенного по оси с положением левого пилота, правый пилот будет наблюдать ось ВПП не перед собой, а слева. В реальном полете оба пилота видят практически одно и тоже, и самолет может пилотировать любой из них, что необходимо обеспечить и на тренажерах.Figure 3 shows that when designing the image of the runway onto the screen aligned along the axis with the position of the left pilot, the right pilot will observe the axis of the runway not in front of him, but on the left. In real flight, both pilots see almost the same thing, and the plane can pilot any of them, which must be provided on simulators.

Одно общее изображение на экране использовать для обоих пилотов нельзя, что видно из фигуры 3. Если экран разделить и каждому пилоту подавать свое изображение, то углы обзора по горизонтали сократятся до недопустимо малых размеров. Причем чем дальше экран от наблюдателей (пилотов), тем эти углы будут меньше.One common image on the screen cannot be used for both pilots, as can be seen from figure 3. If you split the screen and submit each image to each pilot, then the horizontal viewing angles will be reduced to unacceptably small sizes. Moreover, the farther the screen is from the observers (pilots), the smaller these angles will be.

Приближение экрана, например, вплотную к кабине позволит увеличить углы обзора, но приводит к усилению несоответствия конвергенции и диспорантности и их изменениям при движении головы наблюдателя, делая их недопустимыми для привития на тренажере правильных навыков пилотирования.Approaching the screen, for example, close to the cockpit will increase viewing angles, but leads to an increase in the inconsistency of convergence and disparity and their changes during the movement of the observer's head, making them inadmissible for instilling the correct piloting skills on the simulator.

В УОВИ с ОКУ изображение отнесено в бесконечность и поэтому такое УОВИ может устанавливаться вплотную к остеклению кабины, что позволяет получить большие углы зрения по горизонтали каждому пилоту, например, до 45° на один канал, обеспечивая привитие правильных навыков при обучении на тренажере.In UOVI with OKU, the image is infinite and therefore such UOVI can be installed close to the cockpit glazing, which allows to obtain large horizontal angles of view for each pilot, for example, up to 45 ° per channel, providing the right skills when training on the simulator.

На фигуре 4 показана схема расположения углов обзора двух пилотов относительно экрана. Из нее видно, что при углах λ₁ левого пилота и λ₂ правого пилота (изображение на экране соответственно А-А' и В-В') на экране изображения накладываются в центральной части друг на друга (точки В-А'), а для этих же углов обзора при установке УОВИ с ОКУ каждый пилот видит только свое изображение, которое соответствует видимости с места каждого пилота.The figure 4 shows the location of the viewing angles of the two pilots relative to the screen. It can be seen from it that at angles λ _{1 of the} left pilot and λ _{2 of the} right pilot (the image on the screen, respectively, A-A 'and B-B') on the screen, the images are superimposed in the central part on top of each other (points B-A '), and for the same viewing angles, when installing a UOVI with an OKU, each pilot sees only his image, which corresponds to the visibility from the place of each pilot.

Предлагаемый ИВО предназначен для обучения на одном тренажере как задачам визуальной дозаправки топливом в полете, в том числе с кабинами для двух пилотов, так и задачам взлета-посадки, полета над местностью, и обучения другим задачам, связанным с наблюдением местности и объектов на больших расстояниях.The proposed IVO is intended for training on the same simulator both the tasks of visual refueling in flight, including with cockpits for two pilots, and the tasks of take-off and landing, flight over terrain, and training in other tasks related to observing terrain and objects at long distances .

Указанный технический результат достигается тем, что имитатор визуальной обстановки, содержащий компьютерный генератор стереоскопического изображения, подключенный к сигналам вычислителя тренажера, два видеопроектора с устройствами сепарации изображения, подключенных к выходам компьютерного генератора стереоскопического изображения, экран, на который проектируется изображение с видеопроекторов, и устройство приема изображения, дополнительно содержит ОКУ, фокальная поверхность которого совмещена с рабочей поверхностью экрана, и оптическое устройство получения соосного изображения, установленное между проекторами и экраном.The indicated technical result is achieved in that a visual environment simulator containing a computer generator of stereoscopic image connected to the signals of the simulator computer, two video projectors with image separation devices connected to the outputs of the computer generator of stereoscopic image, a screen onto which the image from the video projectors is projected, and a reception device image, additionally contains a CMO, the focal surface of which is aligned with the working surface of the screen, and an optical coaxial imaging device mounted between the projectors and the screen.

Оптическое устройство получения соосного изображения может быть выполнено, например, из 2-х зеркал, одно из которых - на отражение, а второе - полупрозрачное.An optical coaxial image acquisition device can be made, for example, from 2 mirrors, one of which is for reflection, and the second is translucent.

Сферический экран, совмещаемый с фокальной поверхностью ОКУ, имеет малые габариты (менее 1 метра по диагонали) и возможность получения неискаженного изображения при проектировании на него изображения с The spherical screen, combined with the focal surface of the CMO, has small dimensions (less than 1 meter diagonally) and the possibility of obtaining an undistorted image when projecting an image onto it with

близкого расстояния двумя видеопроекторами достигнута за счет введения оптического устройства получения соосного изображения.close proximity by two video projectors is achieved through the introduction of an optical device for obtaining a coaxial image.

Устройство приема изображения выполнено или в виде очков для разделения изображения для каждого глаза (стереоочков) - так же, как и в прототипе, или в виде стереоочков, снабженных блоком выработки сигналов положения головы обучаемого, выход которого подключен к генератору стереоскопического изображения. Введение блока выработки сигналов положения головы наблюдателя обеспечивает изменение ракурса видимости близкорасположенных объектов и устраняет погрешность в восприятии объектов за счет перемещения головы наблюдателя при перенесении плоскости с изображением в бесконечность.The image pickup device is made either in the form of glasses for dividing the image for each eye (stereo glasses) - in the same way as in the prototype, or in the form of stereo glasses equipped with a unit for generating signals of the student’s head position, the output of which is connected to a stereoscopic image generator. The introduction of the block for generating signals of the position of the head of the observer provides a change in the visibility of nearby objects and eliminates the error in the perception of objects by moving the head of the observer when moving the plane with the image to infinity.

Данное конструктивное решение ИВО обеспечивает правильное восприятие зрительной системой как близко, так и далеко расположенных объектов и, как следствие, позволяет использовать данный ИВО в комплексных тренажерах, для решения всех задач, связанных с визуальным пилотированием, включая дозаправку топливом в полете. Возможность правильного восприятия стереоскопических изображений близко расположенных объектов (2-1 Ом) при удалении плоскости с изображением на бесконечность подтверждена и теоретическими расчетами [4, стр. 177]. Это конструктивное решение позволяет имитировать стереоскопическое изображение и для двух пилотов.This constructive IVO solution ensures the correct perception by the visual system of both close and far located objects and, as a result, allows the use of this IVO in complex simulators to solve all problems associated with visual piloting, including refueling in flight. The ability to correctly perceive stereoscopic images of closely spaced objects (2-1 Ohms) when removing a plane with an image to infinity is also confirmed by theoretical calculations [4, p. 177]. This design solution allows you to simulate a stereoscopic image for two pilots.

В процессе проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не было обнаружено устройства, совокупность существенных признаков которого обеспечивает технический результат, достигаемый заявляемым изобретением.In the process of searching the sources of scientific, technical and patent information, no device was found whose combination of essential features provides a technical result achieved by the claimed invention.

Заявляемое изобретение представляет техническое решение, являющееся новым, промышленно применимым и имеющим изобретательский уровень.The invention is a technical solution that is new, industrially applicable and having an inventive step.

На фигуре 1 изображены блок-схема имитатора визуальной обстановки заявляемого тренажера с устройством приема изображения, выполненного в виде стереоочков; на фигуре 2 - то же, с устройством приема изображения, выполненного в виде стереоочков с блоком выработки сигналов положения головы обучаемого; на фигуре 3 - схема расположения пилотов относительно экрана на отражение; на фигуре 4 - схема расположения углов обзора двух пилотов относительно экрана. Фигуры 3 и 4 не являются иллюстрацией заявляемого изобретения, а служат лишь для демонстрации недостатков прототипа.The figure 1 shows a block diagram of a simulator of the visual environment of the inventive simulator with a device for receiving an image made in the form of stereo glasses; figure 2 is the same with the device receiving the image, made in the form of stereo glasses with a block generating signals for the position of the head of the student; figure 3 - arrangement of pilots relative to the screen for reflection; figure 4 - arrangement of viewing angles of two pilots relative to the screen. Figures 3 and 4 are not an illustration of the claimed invention, but serve only to demonstrate the disadvantages of the prototype.

Имитатор визуальной обстановки содержит компьютерный генератор стереоскопического изображения 1, вход которого подключен к вычислителю тренажера, а выходы -к входам видеопроекторов 2 и 3 с устройствами сепарации изображения, экран 4, рабочая поверхность которого совмещена с фокальной поверхностью оптико-коллимационного устройства (ОКУ) 5, при этом перед экраном 4 установлено оптическое устройство получения соосного изображения 6. Имитатор визуальной обстановки снабжен также устройством приема изображения 7, выполненного или, как в прототипе, в виде стереоочков 8 для разделения изображения с видеопроекторов 2 и 3 для левого и правого глаза (фиг.1), или в виде стереоочков 8, снабженных блоком 9 выработки The visual environment simulator contains a computer generator of stereoscopic image 1, the input of which is connected to the simulator computer, and the outputs are to the inputs of video projectors 2 and 3 with image separation devices, screen 4, the working surface of which is combined with the focal surface of the optical collimation device (OCU) 5, at the same time, an optical device for obtaining a coaxial image 6 is installed in front of the screen 4. The visual environment simulator is also equipped with a device for receiving an image 7 made or, as in une, 8 in the form of stereoscopic glasses to the image separation with video projectors 2 and 3 for the left and right eyes (Figure 1) or in the form of stereoscopic glasses 8 equipped generating unit 9

сигналов положения головы обучаемого, выход которого подключен к генератору 1 стереоскопического изображения (фиг.2). Оптическое устройство 6 выполнено, например, из двух зеркал, одно из которых - 10 - выполнено зеркальным, а другое - 11 - полупрозрачным.signals of the position of the head of the student, the output of which is connected to the generator 1 of the stereoscopic image (figure 2). The optical device 6 is made, for example, of two mirrors, one of which - 10 - is made mirrored, and the other - 11 - translucent.

Элементы 2, 3, 4, 5, 6 и 7 представляют собой стереоскопическое устройство отображения визуальной обстановки с ОКУ (УОВИ с ОКУ). Для тренажеров с двумя пилотами необходимо установить, соответственно 2 компьютерных генератора 1 и два стереоскопических УОВИ с ОКУ.Elements 2, 3, 4, 5, 6, and 7 represent a stereoscopic visual environment display device with a CMO (UOVI with a CMO). For simulators with two pilots, it is necessary to install, respectively, 2 computer generators 1 and two stereoscopic UOVI with CMO.

Имитатор визуальной обстановки работает следующим образом:The visual environment simulator works as follows:

От вычислителя тренажера подаются сигналы на компьютерный генератор стереоскопического изображения 1, а с его выходов - видеосигналы на видео проекторы 2 и 3. Световые потоки с изображением с выходов видеопроекторов 2 и 3 поступают на оптическое устройство получения соосного изображения 6, и это соосное изображение поступает на просветный экран 4, рабочая поверхность которого совмещена с фокальной поверхностью ОКУ 5. Оптическое изображение с ОКУ 5 наблюдается обучаемым через устройство приема изображения 7 в виде стереоочков 8, которое решает задачу разделения изображения с ивдеопроекторов 2 и 3 левого и правого глаза (фиг.1), однако может дополнительно формировать сигналы, определяющие положение головы наблюдателя с помощью блока 9 выработки сигналов положения головы обучаемого и выдавать эти сигналы в компьютерный генератор 1 стереоскопического изображения, который по этим сигналам корректирует изображение с учетом положения головы обучаемого (фиг.2).From the simulator’s calculator, signals are sent to a computer generator of stereoscopic image 1, and from its outputs, video signals to video projectors 2 and 3. Luminous fluxes with the image from the outputs of video projectors 2 and 3 are fed to an optical device for obtaining coaxial image 6, and this coaxial image is fed to translucent screen 4, the working surface of which is aligned with the focal surface of the CMO 5. The optical image with the CMO 5 is observed by the learner through the device for receiving the image 7 in the form of stereo glasses 8, which decides t the task of separating the image from the left and right eye projectors 2 and 3 (Fig. 1), however, it can additionally generate signals determining the position of the observer’s head using the unit 9 for generating signals of the learner’s head position and output these signals to the computer generator 1 of the stereoscopic image, which according to these signals corrects the image taking into account the position of the learner's head (figure 2).

Сигналы от вычислителя тренажера характеризуют положение имитируемого летательного аппарата в пространстве. Компьютерный генератор 1 содержит базу данных о местности и видимых объектах, положение наблюдателя, величины углов обзора внешней обстановки через остекление кабины, расстояние между глазами и другую информацию, необходимую для компьютерной генерации в реальном времени видимого изображения каждым глазом.The signals from the simulator computer characterize the position of the simulated aircraft in space. Computer generator 1 contains a database of terrain and visible objects, the position of the observer, the magnitude of the viewing angle of the external environment through the glazing of the cabin, the distance between the eyes and other information necessary for real-time computer generation of a visible image by each eye.

В соответствии с сигналами от вычислителя тренажера компьютерный генератор 1 вырабатывает видеосигналы для данного момента времени, поступающие на входы видеопроекторов 2 и 3, соответственно для одного и другого глаза наблюдателя. Выходные сигналы с помощью устройств сепарации изображения, входящих в состав видеопроекторов 2 и 3, разделяются на изображения для левого и правого глаз. Эти изображения поступают на вход оптического устройства 6 для получения соосного изображения, которое объединяет их в один световой поток, поступающий на экран 4. Оптическое устройство 6 может состоять из двух зеркал. В этом случае световой поток от видеопроектора 3 поступает на правое зеркало 10 оптического устройства 6 и от него на левое полупрозрачное зеркало 11, с которого отражается на экран 4, а световой поток от видеопроектора 2 проходит сквозь левое полупрозрачное зеркало 11 и так же поступает на экран 4.In accordance with the signals from the calculator of the simulator, the computer generator 1 generates video signals for a given moment of time arriving at the inputs of the video projectors 2 and 3, respectively, for one and the other eye of the observer. The output signals using the image separation devices included in the video projectors 2 and 3 are divided into images for the left and right eyes. These images are fed to the input of the optical device 6 to obtain a coaxial image, which combines them into one luminous flux entering the screen 4. The optical device 6 may consist of two mirrors. In this case, the light flux from the video projector 3 enters the right mirror 10 of the optical device 6 and from it to the left translucent mirror 11, from which it is reflected on the screen 4, and the light flux from the video projector 2 passes through the left translucent mirror 11 and also enters the screen 4.

С экрана 4 объединенный световой поток поступает на оптико-коллимационное устройство 5, которое переносит это изображение в бесконечность. Обучаемый наблюдает это изображение через устройство приема изображения, например, в виде стереоочков 8, разделяющих это изображение для каждого глаза. Каждый глаз видит изображение со своего видеопроектора 2 или 3.From the screen 4, the combined luminous flux arrives at the optical collimation device 5, which transfers this image to infinity. The student observes this image through an image receiving device, for example, in the form of stereo glasses 8, dividing this image for each eye. Each eye sees an image from its video projector 2 or 3.

При работе ИВО в составе тренажера обучаемый, глядя на имитируемое изображение, воздействует на органы управления имитируемого летательного аппарата. Изменение положения органов управления приводит к изменению входных сигналов компьютерного генератора 1. Таким образом, система ИВО работает в замкнутом контуре управления.When operating the IVO as part of the simulator, the student, looking at the simulated image, acts on the controls of the simulated aircraft. A change in the position of the controls leads to a change in the input signals of the computer generator 1. Thus, the IVO system operates in a closed control loop.

Оптико-коллимационное устройство 5 может иметь, например, полупрозрачное и сферическое зеркала. Такие ОКУ широко применяются в системах ИВО авиационных тренажеров. Стереоочки 8 могут быть поляроидными, а блок 9 выработки сигналов положения головы может содержать точечный источник излучения, например, светодиод, закрепляемый на очках 8, и видеокамеру, механически соединенную с кабиной, например, с сидением пилота таким образом, чтобы при перемещении головы обучаемого с очками точечный источник излучения оставался в поле зрения камеры.The optical collimation device 5 may have, for example, a translucent and spherical mirror. Such CMOs are widely used in the airborne flight simulator systems. Stereo glasses 8 can be polaroid, and the head position signal generation unit 9 can contain a point radiation source, for example, an LED mounted on glasses 8, and a video camera mechanically connected to the cockpit, for example, to the pilot's seat so that when moving the student’s head with with glasses, the point source of radiation remained in the field of view of the camera.

Именно совокупность существенных признаков, реализуемая в предлагаемом ИВО, обеспечивает получение заявляемого технического результата, выражающегося в обеспечении возможности применения этого ИВО в комплексных тренажерах, в том числе с двумя пилотами, для обучения на этом тренажере взлету, полету с видимостью местности, посадке и заправке топливом в полете.It is the set of essential features implemented in the proposed IWO that provides the claimed technical result, which is expressed in the possibility of using this IWE in complex simulators, including with two pilots, for taking off, flying with visibility of the terrain, landing and refueling on this simulator in flight.

Источники информацииSources of information

1. Сборник научных трудов «Проблемы и перспективы голографии и оптикоэлектроники в системах визуализации (материалы, элементы, устройства, системы)». Госкомитет СССР по кинематографии, ЦООНТИ по кинематографии, 1989 г., стр. 95-100 (УДК 612.843.7.001.57.002.5)1. Collection of scientific papers “Problems and prospects of holography and optoelectronics in visualization systems (materials, elements, devices, systems)”. USSR State Committee for Cinematography, CSTTI for Cinematography, 1989, pp. 95-100 (UDC 612.843.7.001.57.002.5)

2. Журнал корпорации «Аэрокосмическое оборудование», «Мир авионики», №4, 2002 г., стр. 31-322. Journal of the Corporation "Aerospace Equipment", "World of Avionics", No. 4, 2002, pp. 31-32

3. Журнал корпорации «Аэрокосмическое оборудование» «Мир авионики», №3, 2002 г., стр. 33-34.3. Journal of the Corporation "Aerospace Equipment" "World of Avionics", No. 3, 2002, pp. 33-34.

4. Валюс Н.А. «Стерео: фотография, кино, телевидение», М., «Искусство», 1986 г., 177 стр.4. Valius N.A. “Stereo: photography, cinema, television”, M., “Art”, 1986, 177 pp.

Claims (3)

1. Имитатор визуальной обстановки авиационного тренажера, содержащий компьютерный генератор стереоскопического изображения, подключенный к выходным сигналам вычислителя тренажера, два видеопроектора с устройствами сепарации изображения, подключенные к выходам компьютерного генератора стереоскопического изображения, экран, на который проектируется изображение с выходов видеопроекторов, и устройство для приема изображения, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оптико-коллимационное устройство, фокальная поверхность которого совмещена с рабочей поверхностью экрана и оптическое устройство получения соосного изображения, установленное между видеопроекторами и экраном.1. A visual simulator of an aircraft flight simulator containing a computer generator of stereoscopic image connected to the output signals of the simulator computer, two video projectors with image separation devices connected to the outputs of a computer generator of stereoscopic image, a screen onto which the image from the outputs of the video projectors is projected, and a device for receiving image, characterized in that it further comprises an optical collimation device, the focal surface of which It is combined with the working surface of the screen and an optical coaxial image acquisition device installed between video projectors and the screen. 2. Имитатор по п.1, отличающийся тем, что оптическое устройство получения соосного изображения выполнено из двух зеркал, одно из которых выполнено зеркальным на отражение, а другое - полупрозрачным.2. The simulator according to claim 1, characterized in that the optical device for obtaining a coaxial image is made of two mirrors, one of which is made mirror to reflection, and the other is translucent. 3. Имитатор по п.1, отличающийся тем, что устройство приема изображения выполнено в виде стереоочков для разделения изображений для каждого глаза, снабженных блоком выработки сигналов положения головы обучаемого, выход которого подключен к генератору стереоскопического изображения.

3. The simulator according to claim 1, characterized in that the image receiving device is made in the form of stereo glasses for separating images for each eye, equipped with a unit for generating signals of the position of the student’s head, the output of which is connected to a stereoscopic image generator.