Интерактивная тактическая инсталляция
INTERACTIVE TACTICAL INSTALLATION

Предлагаемое изобретение относится к средствам обучения, касается интерактивной тактической инсталляции, которая может быть использована в качестве наглядного пособия для обучения тактики действий сотрудников ОВД РФ при проведении специальных операций.
В настоящее время в процессе проведения занятий для курсантов и слушателей МВД РФ ярко обозначилась проблема недостатка учебного полигона для проведения практических занятий на макетах местности, так как именно макеты местности позволяют наиболее наглядно продемонстрировать типы построения боевых порядков, в том числе для успешного отражения нападения на объекты учетно–заградительной системы МВД России контрольно–пропускные пункты. Срок обучения по программе повышения квалификации составляет всего две недели и в столь короткие сроки необходимо дать обучающимся максимум знаний и выработать у них практические умения и навыки, необходимые для успешного решения поставленных задач.
Известно учебное пособие по моделированию рельефа местности (RU 119157 U1, G09B25/06, опубл. 10.08.2012 г.), содержащее корпус, основание имитируемой поверхности земли, макеты зданий и сооружений, выполненные с возможностью изменения их взаимоположения относительно основания имитируемой поверхности земли, рельефообразующие устройства поверхности земли, связанные с панелью управления, источник воды и дождеобразующее устройство, подключенное к источнику воды, при этом рельефообразующие устройства выполнены в виде вала с установленными на валу кривошипами. Использование полезной модели в учебном процессе позволяет улучшить понимание процессов формирования речной долины и водоемов при обучении студентов инженерно-строительных специальностей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является наглядное пособие для тактических занятий, защищенное патентом SU81913 A1, кл. G09B29/12, опубл. 25.05.1975 г., принятое за ближайший аналог (прототип).
Устройство по прототипу выполнено в виде перспективного плана местности, снабженного набором переставных по плану моделей объектов и условных знаков. Оно представляет собой ящик с песком, разбивающая на квадраты площадь, ограниченную стенками ящика. На песке располагаются условно модели предметов местности: мельницы, дома, сараи, церковь, мосты, деревья, стога сена и т. п.; модели оборонительных сооружений: доты, проволочные заграждения, надолбы и т. п. В комплект устройств, также, входят условные знаки: общевойсковых объединений, бойцов и командиров, подразделений, стрелкового вооружения, артиллерии, инженерных войск, связи и т. п. Все эти модели и условные знаки расставляются для ведения тактических занятий на поверхности песка. Поверхности песка, находящегося в ящике, может быть придан различный рельеф условной местности. Сверху ящика натянута сетка, разбивающая на квадраты площадь, ограниченную стенками ящика. Наличие сетки позволяет определять с помощью масштабной линейки высоту от какого-либо уровня и определять местоположение тех или иных объектов.
Недостатком устройства по прототипу является ограниченное число моделей, их статичность, трудоемкость их изготовления, невозможность изменения масштаба объектов, а так же слабая наглядность местности при отсутствии цветового оформления.
В задачу изобретения положено создание интерактивной тактической инсталляции для улучшения усвоения материала, получаемого на практических занятиях обучающимися.
Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является упрощение изготовления, повышение наглядности, расширение перечня задач для обработки учебных вопросов и изучения материала занятия обучающимися.
Поставленная задача достигается тем, что интерактивная тактическая инсталляция содержит рабочий стол с песком, многофункциональный мультимедийный проектор, датчик измерения высоты, десктопный компьютер преподавателя, устройства ввода, при этом на десктопном компьютере преподавателя установлено  специальное программное обеспечение, включающее базу данных цветов, соответствующих той или иной высоте рельефа, условных тактических знаков, элементов ландшафта, сил и средств ОВД, в многофункциональный мультимедийный проектор встроен датчик измерения высоты, многофункциональный мультимедийный проектор с встроенным датчиком измерения высоты и десктопный компьютер преподавателя смонтированы в едином металлическом корпусе и размещены над рабочим столом, причем датчик измерения высоты и устройства ввода подключены к десктопному компьютеру преподавателя; рабочий стол содержит металлический каркас, на котором смонтированы плиты основания и алюминиевые борта, установленный на алюминиевые ножки, при этом песок насыпан сверху на плиты основания; рабочий стол выполнен с общими габаритами 2600х1600х220 мм; в качестве многофункционального мультимедийного проектора используется портативный широкоформатный проектор BenQ MW632ST, технология DLP, разрешение 1280x800, световой поток 3200 лм, контрастность 13000:1; в качестве встроенного датчика используется проводной датчик движения Microsoft Kinect Sensor 2.0 для Xbox One; датчик измерения высоты подключен к десктопному компьютеру преподавателя с помощью адаптера Microsoft Xbox One Kinect Adapter for Windows; в качестве десктопного компьютера преподавателя используется операционная система Windows 10 Домашняя, установленная память (ОЗУ) 16 ГБ, видеоадаптер NVIDIA GeForce GTX 1060 6GB; единый металлический корпус, в котором смонтированы многофункционального мультимедийного проектор с встроенным датчиком измерения высоты и десктопный компьютер преподавателя, выполнен размером 400х450х300 мм; в качестве устройств ввода используются клавиатуры и «мыши» беспроводного соединения по типу  Bluetooth, подключенные адаптером к разъёму USB десктопного компьютера преподавателя.
На фиг. 1 представлено схематичное изображение интерактивной тактической инсталляции.
На фиг. 2 представлена электрическая схема интерактивной тактической инсталляции.
На фиг. 3 представлена функциональная схема интерактивной тактической инсталляции.
На фиг. 4-12 представлены примеры визуальных отображений на рабочем столе интерактивной тактической инсталляции.
Интерактивная тактическая инсталляция на фиг. 1-3 содержит:
1 – рабочий стол;
2 – многофункциональный мультимедийный проектор;
3 – датчик измерения высоты;
4 - десктопный компьютер преподавателя;
5 – устройства ввода.
Рабочий стол 1 предназначен для отображения рельефа местности.
Рабочий стол 1 содержит:
- металлический каркас;
- плиты основания;
- алюминиевые борта;
- кварцевый песок;
- алюминиевые ножки.
На металлическом каркасе смонтированы плиты основания, выполненные из ДСП, и алюминиевые борта.
Сверху на плиты основания насыпан кварцевый песок в количестве 1тонна.
Несущая нагрузка распределена на 6 алюминиевых ножек размерами 150х150х400 мм.
Рабочий стол 1 имеет общие габариты 2600х1600х220 мм.
Многофункциональный мультимедийный проектор 2 предназначен для передачи объемного изображения на рабочей стол 1.
В качестве многофункционального мультимедийного проектора 2 используется, например, портативный широкоформатный проектор BenQ MW632ST, технология DLP, разрешение 1280x800, световой поток 3200 лм, контрастность 13000:1.
В многофункциональный мультимедийный проектор 2 встроен датчик измерения высоты 3, предназначенный для определения расстояния от проектора 2 до рабочего стола 1. Многофункциональный мультимедийный проектор 2 подключен к сети переменного тока напряжением 220 V и выводит изображение, полученное от десктопного компьютера преподавателя 4 по HDMI соединению, на песчаную поверхность рабочего стола 1.
В качестве датчика измерения высоты 3 используется, например, проводной датчик движения Microsoft Kinect Sensor 2.0 для Xbox One.
Датчик измерения высоты 3 подключен к десктопному компьютеру преподавателя 4, например, с помощью адаптера Microsoft Xbox One Kinect Adapter for Windows.
Десктопный компьютер преподавателя 4 предназначен для общего управления ИНТИ и обработки информации, полученной от встроенного датчика измерения высоты 3 и устройств ввода 5.
В качестве десктопного компьютера преподавателя 4 используется, например, операционная система Windows 10 Домашняя, установленная память (ОЗУ) 16 ГБ, видеоадаптер NVIDIA GeForce GTX 1060 6GB. Десктопный компьютер преподавателя 4 подключен к сети переменного тока напряжением 220 V. Десктопный компьютер преподавателя 4 формирует сигнал и передает его через видеокарту на многофункциональный мультимедийный проектор 2.
Многофункциональный мультимедийный проектор 2 с встроенным датчиком измерения высоты 3 и десктопный компьютер преподавателя 4 смонтированы в едином металлическом корпусе, который размещен над рабочим столом на расстоянии 2000 мм и закреплен, например, с помощью металлического потолочного крепления (кронштейна) к железобетонной плите перекрытия.
Единый металлический корпус, в котором смонтированы многофункционального мультимедийного проектор 2 с датчиком измерения высоты 3 и десктопный компьютер преподавателя 4, выполнен размером 400х450х300 мм.
Устройства ввода 5 предназначены для введения информации в десктопный компьютер преподавателя 4, а также для расстановки объектов на песчаной поверхности рабочего стола 1.
В качестве устройств ввода 5 используются, например, клавиатуры и «мыши» беспроводного соединения по типу Bluetooth, подключенные адаптером к разъёму USB десктопного компьютера преподавателя 4.
Интерактивная тактическая инсталляция работает с помощью специального программного обеспечения ISandBOX, включающего базу данных цветов, соответствующих той или иной высоте рельефа, необходимых условных тактических знаков, элементов ландшафта, сил и средств ОВД и т.п., установленного на десктопном компьютере преподавателя 4 и основанного на технологии дополненной реальности.
Используемое программное обеспечение обеспечивает:
- изменение окрашивание песчаной поверхности рабочего стола при изменении его рельефа в необходимый цвет (как на географических картах);
- отображение проекций рельефа в режиме реального времени с учетом необходимого масштаба используемых объектов;
-  отображение неограниченного количества объектов на рабочем столе.
Используемая в программном обеспечении база данных может пополняться разработчиком программного обеспечения в соответствии с техническим заданием заказчика.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
На рабочем столе 1 с помощью песка строят рельеф в зависимости от конкретной задачи (равнинный, холмистый или горный). Датчик измерения высоты 3 определяет расстояние до поверхности песка на рабочем столе 1, десктопный компьютер преподавателя 4 обработает информацию и многофункциональный мультимедийный проектор 2 окрашивает песчаную поверхность разным цветом, как на географических картах, например, воду – оттенками синего цвета в зависимости от глубины, горы – оттенками коричневого цвета в зависимости от высоты и т.п. За счет этого обеспечивается объемное изображение рельефа местности (фиг. 6, 7, 8). В дополнении к этому, с помощью устройств ввода 5, например, с помощью мыши и пиктограмм (фиг. 5) на рабочем столе 1 с отображающимся рельефом расставляют программно-прорисованные специальные условные тактические знаки, элементы ландшафта местности (здания и сооружения, дороги, водные объекты, растительность, рельеф и т. п.) (фиг. 9), а также объекты, символизирующие силы (сотрудники ОВД, гражданские лица, преступники и т. п.) и средства ОВД (техника и вооружения и т. п.), (фиг. 10, 11). На построенных таким образом макетах местности обучающиеся сотрудники ОВД изучают и отрабатывают, например, следующие тактические задачи:
- действия сотрудников ОВД на месте совершения террористических актов;
- несение службы на контрольно-пропускном пункте;
- поиск и задержание вооруженных преступников в заблокированном районе;
- боевое охранение на марше, в пешем порядке и на автомобиле. Кроме этого курсанты и слушатели ОВД учатся читать топографические карты, разбирать достоинства и недостатки практических примеров специальных операций и пользоваться справочным материалом.
Использование предлагаемой интерактивной тактической инсталляции улучшает усвоение материала, получаемого на практическом занятии обучающимися.
За счет исключения необходимости создания большого количества реальных элементов (объектов), размещаемых на песчаной поверхности рабочего стола, снижается трудоемкость, упрощается изготовление предлагаемого изобретения.
Повышению наглядности предлагаемого изобретения и расширению перечня решаемых тактических задач обучающимися способствует возможность отображения рельефа с учетом естественной цветопередачи, использование неограниченного количества элементов (объектов), отсутствие ограничений по дублированию элементов рельефа, отображение элементов тактической обстановки с учетом необходимого масштаба, требуемого по «легенде» занятия.
Ниже представлены примеры конкретного осуществления предлагаемого изобретения
Пример 1. Изучение основных форм рельефа и их отображение на топографических картах.
Осуществляют включение многофункционального мультимедийного проектора кнопкой включения на пульте дистанционного управления, а также включение десктопного компьютера преподавателя и датчика измерения высоты путем нажатия кнопки «Пуск» на лицевой стороне компьютера. Загружают операционную систему Windows 10 Домашняя. При этом на рабочем столе появляется изображение, проецируемое многофункциональным мультимедийным проектором. «Кликая» двойным нажатием левой клавишей мыши на ярлык программы ISandBOX, осуществляют запуск программы. При этом появляется стартовая страница запущенной программы, отображенная на фиг. 4. «Кликая» одинарным нажатием левой клавишей мыши устройства ввода на раздел программы ISandBOX «Отработка чтения топографических карт» осуществляют запуск соответствующего раздела. Запускают раздел программы ISandBOX «Отработка чтения топографических карт». При этом на левой части рабочего стола появляется список всех элементов меню раздела: «Переключение вида», «Скрыть всё», «Создание скриншота», «Элементы редактирования слайдов», «Правка», «Топографическая сетка», «Слайды», «Текст» обозначенных соответствующими пиктограммами, представленных на фиг. 5. На правой части рабочего стола демонстрируется изображение рельефа местности представленного в виде горизонталей, окрашенных коричневым цветом. Происходит это следующим образом. Меняют рельеф песчаного основания, перемещая песок на рабочем столе влево-вправо или вверх-вниз вручную или лопаткой. При этом изменяют расстояние от датчика измерения высоты до поверхности песчаного основания на рабочем столе. Датчик измерения высоты в режиме реального времени выполняет измерение расстояния от места его установки до поверхности песчаного основания на рабочем столе и передает эту информацию на десктопный компьютер преподавателя. Компьютер, в свою очередь, за счет встроенного программного обеспечения определяет перепады высот и изменяет цвет изображения рельефа с учетом этих перепадов с помощью многофункционального мультимедийного проектора (фиг. 6). «Кликая» одинарным нажатием левой клавишей мыши на элемент меню раздела «Слайды», просматривают существующие слайды, а также добавляют новые слайды, открывая любое изображение. Переключение осуществляют с помощью стрелок в нижней части рабочего стола. Запускают меню раздела «Слайды» с помощью мыши. При этом рабочий стол с песком делится на две части: в правой части демонстрируется требуемый «Слайд», например, основные формы рельефа, а в левой части – как эти формы отображаются на топографической карте (фиг. 7). Таким образом, обучающиеся изучают основные формы рельефа и учатся визуально их воспринимать на топографических картах.
Пример 2. Изучение различных вариантов расстановки сил и средств ОВД в зависимости от складывающейся тактической обстановки непосредственно на местности.
Осуществляют включение многофункционального мультимедийного проектора кнопкой включения на пульте дистанционного управления, а также включение десктопного компьютера преподавателя и датчика измерения высоты путем нажатия кнопки «Пуск» на лицевой стороне компьютера. Загружают операционную систему Windows 10 Домашняя. При этом на рабочем столе появляется изображение, проецируемое многофункциональным мультимедийным проектором. «Кликая» двойным нажатием левой клавишей мыши устройства ввода на ярлык программы ISandBOX осуществляют запуск программы. При этом появляется стартовая страница запущенной программы, представленная на фиг. 4. «Кликая» одинарным нажатием левой клавишей мыши на раздел программы ISandBOX «Боевое охранение на марше, в пешем порядке и на автомобилях», осуществляют запуск соответствующего раздела. Запускают раздел программы ISandBOX «Боевое охранение на марше, в пешем порядке и на автомобилях». При этом в левой части рабочего стола появляется список стадий:
1. Стадия "Подготовка ландшафта".
2. Стадия "Расстановка сил противника".
3. Стадия "Расстановка сил ОВД".
4. Симуляция.
В правой части рабочего стола появляется изображение участка местности (фиг. 8). Выполнение вводной или задания по разделу начинают с выполнения мероприятия по расстановке объектов (расстановка объектов не возможна в стадии симуляции). Для этого нажимают левую клавишу мыши и заходят в раздел «Подготовка ландшафта». При этом появляется возможность размещения изображений природных объектов, зданий, сооружений и дорог (фиг. 9) по всей площади песчаной поверхности рабочего стола от многофункционального мультимедийного проектора. С помощью них моделируют любой участок местности. Для этого мышью кликают на необходимый элемент. Затем следующим «кликом» мыши по пиктограмме скрывают панель раздела «Подготовка ландшафта». При этом на рабочем столе остается только изображение местности. Выбирают участок, на котором необходимо разместить объект. Нажимая левую клавишу мыши, размещают точечный объект на участке карты. Прокручивая колесико мыши, переключают метод размещения объекта с вращения на масштабирование и наоборот. Прокручивая колесико мыши, увеличивают или уменьшают размер размещаемого объекта, либо вращают объект против часовой стрелки. Левой клавишей мыши отменяют размещение или перемещение выбранного объекта. Далее с помощью мыши на песчаной поверхности рабочего стола размещают силы противника, а затем гражданских лиц и гражданский транспорт аналогично разделу «Подготовка ландшафта» (фиг. 10). Расстановку сил сотрудников ОВД осуществляют по алгоритму, указанному выше, используя при этом мышь для размещения объектов, десктопный компьютер преподавателя для управления, рабочий стол для контроля введенных данных и просмотра изображения на песчаной поверхности от многофункционального мультимедийного проектора. Аналогично размещаются необходимые объекты: сотрудники ОВД, шлагбаумы, переносные инженерные заграждения, средства принудительной остановки транспорта и любой техники (фиг. 11). Для этого открывают меню выбора объектов нажатием на среднее колесико мыши устройства ввода и выбирают любой объект из списка. При необходимости удаляют объект, размещенный на рабочем столе, пользуясь правой клавишей мыши. Для этого нажимают правой клавишей мыши по объекту и выбирают опцию «удалить объект», чтобы убрать его с песчаной поверхности рабочего стола (фиг. 12). Таким образом обучающиеся изучают различные варианты расстановки сил и средств ОВД в зависимости от складывающейся тактической обстановки непосредственной местности, т.е. расстановка сил и средств ОВД осуществляется обучающимися исключительно с учетом тактического преимущества. При неправильной расстановке сил и средств ОВД обучающий производит анализ допущенных ошибок и дает указание на их устранение.