УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРА

Предлагаемая полезная модель относится к авиационному тренажеростроению.
Устройство отображения визуальной информации (УОВИ) входит в состав имитатора визуальной обстановки (ИВО) авиационного тренажера и обеспечивает обучаемому видимость имитируемой местности и объектов через остекление кабин тренажеров.
Изображение местности и объектов меняется в соответствии с имитируемыми движениями летательного аппарата относительно пролетаемой местности и видимых через остекление кабины других объектов, например, зданий, сооружений.
Для обеспечения обучаемому пилоту правильных навыков визуального пилотирования необходимо, чтобы УОВИ правильно учитывало особенности зрительной системы, в том числе бинокулярность зрения (1, стр. 94-100).
При полетах над местностью, а также взлете и посадке пилот видит через остекление кабины пролетаемую местность и объекты на расстояниях десятки, сотни и тысячи метров.
Для зрительной системы это практически соответствует бесконечности, так как расстояние между зрачками глаз несоизмеримо мало по сравнению с расстоянием до видимых объектов.
В этом случае угол конвергенции (угол схождения зрачков на рассматриваемом объекте) будет нулевым, (зрачки смотрят параллельно) и разность изображений на сетчатках глаз (диспарантность) будет отсутствовать.
Для этих режимов имитируемых полетов достаточно изображение перенести в бесконечность (сделать его коллимированным).
Известны УОВИ, применяемые в пилотажных и комплексных авиационных тренажерах, в которых обеспечивается имитация взлета, полета по маршруту и посадка (2, стр.31-32). На вход УОВИ подаются сигналы от компьютерного генератора изображения (КГИ). УОВИ содержит оптико-коллимационное устройство (ОКУ), обеспечивающее перенос всего изображения в бесконечность (3, стр.228-230). Такой УОВИ в составе тренажера обеспечивает правильный учет особенностей зрительной системы, необходимый для привития правильных навыков пилотирования в указанных выше режимах имитируемых полетов.
Данный УОВИ обладает рядом недостатков. УОВИ с ОКУ имеют ограничения по углам обзора (не более 45° по горизонтали и 30° - по вертикали на один канал). Наращивание каналов изображения возможно только по горизонтали, тогда как угла обзора по вертикали бывает во многих случаях недостаточно. Кроме того, наличие сложных по технологии изготовления сферического зеркала, светоделительной пластины и просветного экрана
значительно усложняет его изготовление, а при передаче изображения через ОКУ со светоделительной пластиной теряется до 80% света.
Известен УОВИ со стереоскопическим изображением [4, стр.33-34].
Он содержит стереопроектор с устройствами сепарации изображений для каждого глаза, подключенный к компьютерному генератору изображения (КГИ), экран, на который проецируется изображение и очки для разделения изображений для каждого глаза. Данный УОВИ содержит по одному видеопроектору для каждого глаза обучаемого и предназначен для авиационных тренажеров, на которых имитируется дозаправка самолета в воздухе. В этих тренажерах необходимо обеспечить для обучаемых видимость как далеко расположенных объектов (пролетаемая местность и объекты на ней), так и объектов, расположенных в непосредственной близости (заправочная штанга, шланг с конусом и др.). В этом случае для каждого глаза формируется свое изображение, учитывающее видимость объектов каждым глазом с учетом базы глаз и расстояния до видимых объектов. При этом на экране, расположенном на расстоянии 2-3-х метров от обучаемого, обеспечивается угол обзора порядка 60°-80° по горизонтали и 45° по вертикали. При необходимости углы зрения могут быть увеличены.
Это УОВИ по совокупности общих существенных признаков наиболее близко к предлагаемому и принимается за прототип.
Недостатком данного УОВИ является излишняя сложность конструкции и, как следствие, нецелесообразность использования его в случае, когда в тренажерах предусмотрено обучение только задачам взлета-посадки и полетам над местностью, где видимая обучаемым пилотом местность и объекты на ней расположены на расстояниях десятков, сотен и тысяч метров.
Задачей предлагаемого УОВИ является обеспечение, при упрощении конструкции, получения изображения, с правильным учетом бинокулярности зрения обучаемого, бесконечно удаленных объектов с углами обзора на экране порядка 60° по горизонтали и 45° - по вертикали на один канал ИВО. При этом правильный учет бинокулярности зрения обучаемого достигается за счет того, что при имитации местности и объектов, находящихся на больших расстояниях (для зрительной системы в бесконечности) изображения на сетчатках левого и правого глаза обучаемого должны быть одинаковыми (нулевая диспарантность), а оси визирования зрачков должны быть параллельны (нулевая конвергенция).
Для достижения этого технического результата в устройстве отображения визуальной информации авиационного тренажера, содержащем стереопроектор с устройствами сепарации изображений, экран для проецирования изображения со стереопроектора и стереоочки для разделения изображений для каждого глаза, стереопроектор выполнен в виде видеопроектора, к выходу которого подключен оптический блок для обеспечения проецирования на экран двух одинаковых изображений, сдвинутых по горизонтали на величину базы глаз. Оптический блок выполнен, например, в виде светоотделительной пластины с установленным за ней отражающим зеркалом.
В процессе проведенного поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не было обнаружено устройства, совокупность существенных признаков которого обеспечивала бы технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью.
На фиг.1 изображена блок-схема устройства отображения визуальной информации авиационного тренажера, на фиг.2 - схема оптического блока.
УОВИ содержит стереопроектор 1 с видеопроектором 2 и оптическим блоком 3, на который поступает световой поток с видеопроектора 2. Оптический блок 3 выполнен, например, в виде светоотделительной пластины 4 и установленного за ней отражающего зеркала 5. Пластина 4 и зеркало 5 установлены таким образом, что оптические лучи с видеопроектора 2 при проецировании на экран 6 создают два практически одинаковых изображения, сдвинутых по горизонтали на величину базы глаз обучаемого. На выходах оптического блока с изображениями для левого и правого глаза обучаемого установлены устройства 7 сепарации изображений, выполненные, например, в виде поляроидных пластин с взаимно перпендикулярной поляризацией. Изображение на экране 6 наблюдается обучаемым через стереоочки 8.
УОВИ работает следующим образом:
Компьютерный генератор изображения с учетом сигналов, поступающих на его вход, вырабатывает сигнал для стереопроектора 1, поступающий на видеопроектор 2. Оптические лучи с видеопроектора 2 попадают на оптический блок 3, где часть светового потока с видеопроектора 2 отражается для одного глаза от пластины 4, а для другого от зеркала 5, а затем два световых потока через устройства сепарации изображений 7 поступают на экран 6 со сдвигом одинаковых изображений на экране 6 на величину базы глаз.
Изображение на экране обучаемый наблюдает через стереоочки 8.
Обучаемый, глядя на имитируемое изображение, учитывающее особенности бинокулярности зрения, воздействует на органы управления имитируемого летательного аппарата. Изменение положения органов управления приводит к изменению выходных сигналов с КГИ. Таким образом, УОВИ, работая в замкнутом контуре управления, обеспечивает привитие правильных навыков управления летательным аппаратом, при этом углы обзора изображения бесконечно удаленных объектов составляют порядка 60° по горизонтали и 45° по вертикали на один канал, а при необходимости могут быть увеличены.
Источники информации.
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.94-100 (УДК 612.843.7.001.57.002.5).
2. Журнал корпорации «Аэрокосмическое оборудование» «Мир авионики», №4, 2002 г., стр.31-32.
3. Бабенко B.C., Оптика телевизионных устройств, М., "Радио и связь", 1982 г., Стр.228-230
4. Журнал корпорации «Аэрокосмическое оборудование» «Мир авионики», №3, 2002 г., стр.33-34.