ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЛЕР РЕЗЕРВОВ ВНИМАНИЯ ЛЕТЧИКА ВЕРТОЛЕТА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ОЧКОВ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ
INTELLIGENT CONTROLLER OF THE ATTENTION RESERVES OF A HELICOPTER PILOT WHEN USING NIGHT VISION GOGGLES

Изобретение относится к области инженерной психологии и эргономики и может применяться в системе психофизиологической подготовки летного состава.
Из уровня техники известно устройство для мониторинга рабочей нагрузки летчика вертолета при тренажерной подготовке (патент на изобретение RU № 2722523), характеризующееся тем, что его корпус выполнен в виде черного цилиндра с радиусом основания от 500 до 600 мм, в лицевую часть нижней грани которого встроены кнопка включения/выключения питания, индикатор исправности и крепление, на лицевую часть верхней грани по радиусам, разделяющим верхнюю грань корпуса на три равных сектора, нанесены белые линии толщиной от 1,5 до 2 мм, а в лицевую часть верхней грани встроены три обеспечивающие свечение красного, желтого и синего цвета индикатора диаметром от 5 до 10 мм, размещенные в центрах радиусов, являющихся биссектрисами секторов верхней грани корпуса, причем индикаторы соединены проводами с микропроцессором, расположенным внутри корпуса, к которому с помощью проводов также подключены расположенные внутри корпуса источник питания, блок беспроводного интерфейса и накопитель с энергонезависимой памятью, а также, через отверстия в боковой грани корпуса, к микропроцессору проводами подключены выполненный в виде джойстика пульт и биорадиолокатор, расположенные вне корпуса.
Недостатком этого технического решения является невозможность реализации мониторинга рабочей нагрузки летчика вертолета синхронно с мониторингом выраженности его функциональных состояний, что важно для решения комплекса прикладных задач психофизиологической подготовки летного состава.
Технической задачей изобретения является расширение арсенала средств мониторинга состояния летчика вертолета в процессе деятельности в интересах повышения качества психофизиологической подготовки.
Решение технической задачи достигается тем, что интеллектуальный контроллер резервов внимания летчика вертолета содержит корпус, выполненный в виде черного цилиндра с радиусом основания от 500 до 600 мм, в лицевую часть нижней грани корпуса встроены кнопка включения/выключения питания, индикатор исправности и крепление, на лицевую часть верхней грани корпуса по радиусам, разделяющим его верхнюю грань на три равных сектора, нанесены белые линии толщиной от 1,5 до 2 мм, в лицевую часть верхней грани корпуса встроены три обеспечивающие свечение красного, желтого и синего цвета индикатора диаметром от 5 до 10 мм, размещенные в центрах радиусов, являющихся биссектрисами секторов верхней грани корпуса, причем индикаторы соединены с микропроцессором, расположенным внутри корпуса, к которому подключены расположенные внутри корпуса источник питания, блок беспроводного интерфейса и накопитель с энергонезависимой памятью, а через отверстия в боковой грани корпуса, к микропроцессору подключены выполненный в виде джойстика пульт и биорадиолокатор, причем: в боковую поверхность корпуса заподлицо с ее поверхностью вмонтированы и соединены проводами с микрокомпьютером динамик и трехрежимный световой индикатор; выполнен с возможностью двунаправленного обмена информацией с встроенными в экипировку летчика датчиками частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела, влажности кожных покровов и биоэлектрической активности мозга человека; корпус выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении; в боковую поверхность корпуса заподлицо с ее поверхностью вмонтированы и соединены проводами с микрокомпьютером встроены датчик температуры воздуха, датчик влажности воздуха и индикатор исправности, соединенные с микрокомпьютером, а микрокомпьютер выполнен с возможностями: адаптивного управления частотой опроса датчиков, встроенных в экипировку летчика, и расчета оценки выраженности функциональных состояний летчика по величинам температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела, влажности кожных покровов и показателей биоэлектрической активности головного мозга летчика.
Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, заключается в обеспечении возможности мониторинга резервов внимания летчика вертолета при применении очков ночного видения.
Составные части заявляемого изобретения известны из уровня техники:
микрокомпьютером является встраиваемая система - специализированная микропроцессорная система управления, концепция разработки которой заключается в том, что такая система работает, будучи встроенной непосредственно в контроллер, но в то же время не воспринимается как компьютер (так как не имеет обычного монитора и клавиатуры, не отображает привычной операционной системы и другого программного обеспечения) - модельный ряд микрокомпьютеров насчитывает тысячи наименований и модификаций;
биорадиолокатор может быть выполнен по решению, описанному в патенте на полезную модель RU №142167;
блок беспроводного интерфейса может быть выполнен по решению, описанному в патенте на изобретение RU №2415500;
блок передачи информации по беспроводному интерфейсу может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение № 2713603;
блок приема информации может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение № 2350045;
датчик влажности кожных покровов может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на полезную модель № 179569;
датчик температуры тела может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение № 2525568;
датчик частоты дыхания может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение № 2392852;
датчик частоты пульса может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение № 2403861;
динамик может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение № 2692096;
индикатор исправности может быть выполнен по решению, описанному в патенте на полезную модель RU №165096;
индикаторы могут быть выполнены по решению, описанному в патенте на изобретение RU №2012949;
источник питания может быть выполнен по решению, описанному в патенте на изобретение RU №2644005;
кнопка включения/выключения питания может быть выполнена по решению, описанному в патенте на полезную модель RU №7240;
микропроцессор может быть выполнен по решению, описанному в патенте на изобретение RU №2666458;
накопитель с энергонезависимой памятью может быть выполнен по решению, описанному в патенте на изобретение RU №2352001;
пульт может быть выполнен по решению, описанному в патенте на изобретение RU №2596576,
экипировка летчика может быть выполнена https://fashionunited.ru/novostee/beeznyes/k-2022-godu-postavki-umnoj-odezhdy-prevysyat-31-mln-shtuk/2017112219913;
кабель, которым соединены компоненты заявляемого контроллера, обеспечивают двунаправленную передачу сигналов - например, типовой кабель витой пары 6 или 5 категории.
С помощью кабеля компоненты в корпусе контроллера соединены по топологии «активная звезда», центром которой является микрокомпьютер, имеющийся в корпусе.
Корпус устройства закрепляют в кабине тренажера вертолета, ориентируя так, чтобы один сектор был «центральным», другой - «левым» и третий - «правым».
Пульт в виде джойстика закрепляют на рычаге общего шага вертолета, контролируя ориентацию хода ручки джойстика (влево-вперед-вправо).
Биорадиолокатор закрепляют на стенке кабины тренажера так, чтобы он был направлен на лицо летчика.
Источник питания обеспечивает электропитанием все компоненты устройства.
Перед выполнением упражнения на тренажере включают питание, инструктируют обучаемого летчика:
при загорании индикатора синего цвета, независимо от того, в каком секторе он загорелся, сместить джойстик влево, при загорании индикатора желтого цвета, независимо от того, в каком секторе он загорелся, сместить джойстик вперед, при загорании индикатора красного цвета, независимо от того, в каком секторе он загорелся, сместить джойстик вправо.
При выполнении полета летчик выполняет полетное задание и, как дополнительную задачу - реагирует на загорание ламп по изложенному алгоритму.
Микропроцессор обеспечивает случайное загорание индикаторов со случайным изменением их цвета с априорно заданным темпом (причем один и тот же индикатор одного цвета не должен загораться два раза подряд), фиксирует время реакции летчика на загорание индикаторов, количество правильных и ошибочных реакций и информацию с биорадиолокатора (частоту пульса и дыхания). Эта информация передается на пульт управления тренажером с помощью блока беспроводного интерфейса и записывается в накопитель с энергонезависимой памятью.
Расчет показателя рабочей нагрузки выполняется по одному из известных алгоритмов: как для всего полета, так и для отдельных его этапов [алгоритмы представлены, например, в Ушаков И.Б., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Физиология труда и надежность деятельности человека. М.: Наука, 2008. 317 с.].
Перед началом применения заявляемого контроллера:
В экипировку летчика - пользователя контроллера заранее встраивают датчики показателей психофизиологического состояния, необходимые для расчета интегрального показателя (оценки) психофизиологического состояния (датчики частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела, биоэлектрической активности мозга, влажности кожных покровов), подключенные к встроенному в эту экипировку микрокомпьютеру, к которому с возможностью двунаправленного обмена информацией подключен встроенный в эту экипировку блок передачи информации в блок приема информации, имеющийся в корпусе, без создания летчику помех выполнению деятельности (дискретность передачи информации в процессе профессиональной деятельности определяется микрокомпьютером, имеющимся в корпусе).
Микрокомпьютер, находящийся в корпусе:
по заранее заданным алгоритмам (формулам) рассчитывает оценку выраженности функциональных состояний летчика по величинам частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела, биоэлектрической активности мозга и влажности кожных покровов летчика с учетом температуры, и влажности воздуха [алгоритмы представлены, например, в Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Паттерны функциональных состояний оператора. М.: Наука, 2010. 390 с];
выдает сигнал, определяющий режим свечения трехрежимного светового индикатора, записывает информацию в накопитель с энергонезависимой памятью;
генерирует речевую информацию, которую предъявляют летчику через динамик.
Индикатор исправности, соединенный с микрокомпьютером, показывает исправное (свечение зеленым) и неисправное (свечение красным) состояние контроллера.
Информация на табло и текущее свечение индикатора обновляются по команде микрокомпьютера, находящегося в корпусе.
Применяя заявляемый контроллер, летчик обеспечивается информацией о текущем психофизиологическом состоянии (о выраженности функциональных состояний). Динамика изменения психофизиологического состояния сохраняется в накопителе с энергонезависимой памятью (может быть использована при необходимости анализа динамики интегрального показателя психофизиологического состояния).
Корпус контроллера выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении, что обеспечивает его безопасное применение.
За счет объединения в одном устройстве всех датчиков информации о функциональных состояниях летчика с возможностью получения и обработки информации в реальном времени обеспечивается достижение заявленного технического результата.
Таким образом, цель применения заявляемого изобретения достигнута.
Описанные элементы заявляемого контроллера функционально взаимосвязаны, а совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники – то есть заявляемый контроллер представляет собой новое техническое решение.