ЭКСПЕРТНЫЙ ТРЕНАЖНО-МОДЕЛИРУЮЩИЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС СПЕЦИАЛИСТОВ УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИЕЙ

Полезная модель относится к радиолокационной и радионавигационной технике, к радиолокационным тренажно-моделирующим комплексам (ТМК) и может быть использована для обучения и профотбора специалистов управления авиацией (СУА). ТМК позволяют производить отработку широкого спектра задач по управлению полетами, в том числе, выполнения: взлета, скоординированных действий по выполнению полетного задания, посадки на основной или запасной аэродромы, выработка навыков и умений по управлению летательными аппаратами (ЛА), управлению полетами в сложных метеорологических условиях, особых случаях в полете, аварийных ситуациях.
Известно устройство - авиатренажер-имитатор боевой обстановки (Харрис М. Авиатренажер-имитатор боевой обстановки. М. «Электроника», 1984, №1, с. 9), содержащее пульты тренирующихся СУА, имитатор радиолокационных и радионавигационных средств, пульты пилотов-операторов, пульт инструктора/руководителя обучения, блок имитации каналов радиосвязи.
Недостатками данного устройства являются: субъективность оценивания тренирующихся СУА с пульта инструктора/руководителя обучения; недостаточный уровень объективности индивидуальной оценки СУА; недостаточная достоверность в итоговых оценках принятия решений о профессиональной пригодности тренирующихся СУА; длительность времени оценивания уровня подготовки СУА из-за ограниченных возможностей пульта инструктора/руководителя обучения.
Известно устройство - комплексная обучающая система для авиационных специалистов (Патент RU №2267163, МПК G09B 9/08, опуб. 27.12.2005 г., Бюл. №36), содержащее пульты тренирующихся специалистов управления авиацией, пульты пилотов-операторов и пульт инструктора/руководителя обучения, вычислительный комплекс, а так же сервер, включающий в себя имитатор радиолокационных и радионавигационных средств, блок имитации каналов радиосвязи и блок объективного контроля обучаемого, соединенные посредством локальных сетей.
Недостатками данного устройства являются: субъективность оценивания тренирующихся СУА с пульта инструктора/руководителя обучения; субъективный характер выбора способа адаптации моделируемого упражнения в соответствии с индивидуальными навыками обучаемого; длительность времени оценивания уровня подготовки СУА из-за ограниченных возможностей пульта инструктора/руководителя обучения, отсутствие автоматизированной адаптации моделируемого упражнения согласно индивидуальным навыкам обучаемого.
Известно устройство-прототип - тренажно-моделирующий комплекс лиц группы руководства полетами и расчетов командных пунктов (ТМК ЛГРП и КП) (Тренажно-моделирующий комплекс для подготовки лиц ГРП и расчетов КП Е-564. Руководство по эксплуатации РШПИ.461962.004. СПБ, «ВНИИРА», 2008 г. с. 53.), содержащее пульты тренирующихся СУА, имитатор радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи, пульты пилотов-операторов, пульт инструктора/руководителя обучения и вычислительный комплекс.
Устройство-прототип работает следующим образом: в вычислительном комплексе выполняется моделирование тактической воздушной обстановки, цифровая информация о которой поступает на вход имитатора радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи, в котором имитируются сигналы моделируемых в упражнении радиотехнических средств управления полетами. Имитируемые сигналы радиолокационных, радионавигационных средств выдаются на пульты тренирующихся СУА. На основании отображаемой на пультах воздушной тактической обстановки, тренирующиеся СУА выдают команды по управления ЛА, которые через имитатор радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи передаются в пульты пилотов-операторов.
Недостатками данного устройства-прототипа являются: субъективность оценивания тренирующихся СУА с пульта инструктора/руководителя обучения; недостаточный уровень объективности индивидуальной оценки СУА и его недостаточная надежность при проигрыше сложных упражнений, содержащих групповые действия авиации; недостаточная достоверность в итоговых оценках принятия решений о профессиональной пригодности тренирующихся СУА; длительность времени оценивания уровня подготовки СУА из-за ограниченных возможностей пульта инструктора/руководителя обучения.
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства-прототипа является влияние человеческого фактора на процесс тренажа. Это обусловлено тем, что привлечение инструктора/руководителя обучения для осуществления управления ходом тренажа вызывает ошибки в оценке уровня подготовки обучаемых, влияющие на управление ходом обучения. Кроме этого, вследствие чрезвычайной сложности автоматизации учета комплекса параметров, влияющих на результат тренажа, процесс оценивания целиком и полностью подвержен субъективизму, вызванному особенностями индивидуальных предпочтений и подходов к обучаемым со стороны инструктора/руководителя тренажа [1].
Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый объект, экспертный тренажно-моделирующий вычислительный комплекс специалистов управления авиацией, является расширение дидактических возможностей тренажно-моделирующего комплекса СУА при практической отработки задач управления полетами государственной и коммерческой авиации.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели является повышение уровня подготовки тренирующихся специалистов управления авиацией.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, с возможностью подключения k пультов тренирующихся СУА, k пультов пилотов-операторов и пульта инструктора/руководителя обучения, содержащее имитатор радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи, вычислительный комплекс, дополнительно введены интерактивная база навигационных оценок, процессор вычисления рейтинга подготовки, экспертная база рейтинговых оценок уровня подготовки, вычислитель когнитивных функций, соединенный вторым входом с третьим выходом вычислительного комплекса, а первым входом с выходом интерактивной базы навигационных оценок, выход вычислителя когнитивных функций подключен ко второму входу процессора вычисления рейтинга подготовки, первый вход которого выполнен с возможностью подключения к экспертной базе данных рейтинговых оценок, а выход соединен с пультом инструктора/руководителя обучения.
Технический результат достигается за счет введения новых блоков, которые позволяют уменьшить субъективность оценивания тренирующихся СУА с пульта инструктора/руководителя обучения и автоматизировать выбор способа адаптации моделируемого упражнения в соответствии с индивидуальными навыками обучаемого введением в состав ЭТМК СУА интерактивной базы навигационных оценок, которая может дополняться и оперативно корректироваться в зависимости классности специалистов, проходящих подготовку на тренажном комплексе; уменьшить длительности времени оценивания уровня подготовки СУА, введением в состав ЭТМК СУА вычислителя когнитивных функций, получающего информационную поддержку функционирования от интерактивной базы навигационных оценок, что обеспечивает образование оценочного контура и позволяет получать оценки тренирующихся СУА в режиме реального времени, обеспечивая инструктора/руководителя обучения объективной информацией о текущем состоянии тренирующих, что приводит повышению подготовленности специалистов управления авиацией, введением в состав ЭТМК СУА процессора вычисления рейтинга подготовки авиационного персонала, построенного на основе сравнений итоговых оценок результатов функционирования процессора когнитивных функций и заранее подготовленной базы рейтинговых оценок уровней подготовки; повысить уровень объективности индивидуальной оценки СУА и ее надежность при проигрыше сложных упражнений, содержащих групповые действия авиации, введением в состав ЭТМК СУА экспертной базы рейтинговых оценок уровней подготовки, построенной по принципу «от простого к сложному» с повышением рейтинга оценок в соответствии с уровнем сложности проигрываемых упражнений, соответствующих курсам специальной боевой подготовки, при отработки задач управления как одиночными летательными аппаратами, так и тактическими группами; повысить достоверность в оценках принятия решений о профессиональной пригодности тренирующихся СУА.
Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявленного объекта - экспертного тренажно-моделирующего вычислительного комплекса специалистов управления авиацией, отсутствуют, следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».
Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной полезной модели, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.
Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленной полезной моделью преобразований на достижение указанного технического результата и полезная модель основана на:
- дополнении известного устройства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно этого дополнения; замене какой-либо части устройства другой известной части для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения; исключение какой-либо части устройства с одновременным исключением, обусловленной ее наличием функции и достижением обычного для такого исключения результата; увеличении количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в устройстве именно таких элементов; выполнение известного устройства или его части из известного материала для достижения технического результата обусловленного известными свойствами материала; создание устройства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между ними осуществлена на основании известных правил и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого устройства и связей между ними; изменении количественного признака (признаков) устройства и предоставлении таких признаков во взаимосвязи либо изменение вида взаимосвязи, если известен факт влияния каждого из них на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, следовательно, заявленная полезная модель соответствует «изобретательскому уровню».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой полезной модели и введены следующие обозначения:
1 - имитатор радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи;
2 - вычислительный комплекс;
3 - интерактивная база навигационных оценок;
4 - вычислитель когнитивных функций;
5 - процессор вычисления рейтинга подготовки;
6 - экспертная база рейтинговых оценок уровня подготовки.
Устройство - экспертный тренажно-моделирующий вычислительный комплекс специалистов управления авиацией содержит, имитатор радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи 1, соединяемый через вход два и выход два с k пультами тренирующихся СУА, а входом один и выходом один соединенный с вычислительным комплексом 2, который вторым выходом и вторым выходом соединяется с k пультами пилотов-операторов, и пультом инструктора/руководителя обучения. Интерактивная база навигационных оценок 3 соединена с вычислителем когнитивных функций 4 второй вход которого соединен с выходом три вычислительного комплекса 2, а выход соединен со вторым входом процессора вычисления рейтинга подготовки 5, первый вход которого соединен с экспертной базой рейтинговых оценок уровня подготовки 6, а выход процессора вычисления рейтинга подготовки 5 соединяется с пультом инструктора/руководителя обучения.
Введенная в состав ЭТМК СУА интерактивная база навигационных оценок пополняется на основе результатов проведения экспертных исследований по стандартным методикам проведения экспертных исследований, имеет секционный характер согласно специализации секторов управления воздушным движением и может периодически корректироваться и дополняться на соответствие курсам специальной и боевой подготовки СУА в интерактивном режиме. Введенный в состав ЭТМК СУА процессор вычисления рейтинга подготовки построен на основе сравнений итоговых оценок результатов функционирования процессора когнитивных функций и заранее подготовленной базы рейтинговых оценок уровней подготовки. Введенная в состав ЭТМК СУА экспертная база рейтинговых оценок уровня подготовки построена по принципу «от простого к сложному» с повышением рейтинга оценок в соответствии с уровнем сложности проигрываемых упражнений, соответствующих курсам специальной боевой подготовки, при отработки задач управления как одиночными летательными аппаратами, так и тактическими группами. Введенный в состав ЭТМК СУА вычислитель когнитивных функций обеспечивает образование оценочного контура за счет получения информационной поддержки функционирования от интерактивной базы навигационных оценок.
Предлагаемая полезная модель ЭТМК СУА работает следующим образом: в вычислительном комплексе 2 выполняется моделирование тактической воздушной обстановки в соответствии с замыслом поставленной задачи. Моделирование полетов летательных аппаратов (ЛА), как «своих», так и «чужих» выполняется в соответствии со сценарием моделируемого упражнения по планам полетов. Проигрыш упражнений выполняется в условиях моделируемой структуры воздушного пространства заданного географического района. С выхода 1 вычислительного комплекса 2 радиолокационная и радионавигационная цифровая информация о тактической воздушной обетановке поступает на вход имитатора радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи 1, в котором имитируются сигналы моделируемых в упражнении радиотехнических средств управления полетами заданного аэродрома в соответствии с их техническими характеристиками. Имитируемые сигналы радиолокационных, радионавигационных средств обеспечения полетов, получаемые в блоке имитатора радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи 1, выдаются на пульты тренирующихся СУА, на которых создается полная информационная модель тактической воздушной обстановки для выполнения управления полетами. На основании отображаемой на пультах тренирующихся воздушной тактической обстановки тренирующиеся СУА выдают команды по управления ЛА, которые через вход два поступают в имитатор радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи 1 откуда через выход один поступают на вход один вычислительного комплекса 2 и далее через выход два передаются в пульты пилотов-операторов и пульт инструктора/руководителя обучения. Описанная структура обеспечивает автономную и групповую тренировку СУА, при этом оперативно-обслуживающий персонал пультов пилотов-операторов выполняет функции имитации действий экипажей ЛА, моделируемых в воздушном пространстве. С пульта инструктора/руководителя обучения обеспечивается контроль текущих действий обучаемых, а по результатам проигрыша упражнение принимается решение об уровне подготовки СУА.
Введение дополнительных блоков 4, 5 образуют в тренажном комплексе контур оценивания, функционирующий взаимодействием блоков 2-4-5. Использование пополняемой экспертной базы рейтинговых оценок 6 позволяет в процессоре вычисления рейтинга подготовки 5 на основе интегрирования текущей выходной информации вычислителя когнитивных функций 4 вычислять итоговые оценки уровня профессиональной подготовки тренирующихся на ЭТМК СУА. Итоговые оценки передаются на пульт инструктора/руководителя обучения и отображаются в специализированном окне в режиме реального времени. Синхронизация работы вычислительного комплекса 2, имитатора радиолокационных, радионавигационных средств и средств связи 1 функционирует в штатном режиме ТМК ЛГРП и КП. При этом метки времени таймера вычислительного комплекса 2 синхронизируют функционирование контура оценивания для получения и отображения рейтинговых оценок по каждому обучаемому на пульте инструктора/руководителя обучения в режим реального времени.
Как следует из вышеизложенного, достижение заявленного технического результата обеспечивается за счет возможностей:
- организация тренировок СУА с осуществлением объективного оценивания действий тренирующихся в реальном масштабе времени;
- получение интегральной оценки профессиональной пригодности тренирующихся СУА на данный момент времени, что позволяет оперативно принимать объективные решения о допусках к реальным полетам по результатам тренажа.
Кроме указанного достигаемого технического результата и преимуществ заявленного устройства следует отметить так же дополнительные их достоинства: качество и эффективность тренажа значительно повышается за счет расширения функциональных возможностей и приобретения дополнительного качества, при котором обеспечивается возможность повышения достоверности в оценках принятия решений о профессиональной пригодности тренирующихся СУА, получение оценок уровня профессиональной подготовки СУА в реальном времени и его изменения в процессе проведения практической подготовки в ту или иную сторону: повышения или понижения в связи с влиянием реакции на утомляемость, значительная экономия материальных ресурсов, затрачиваемых на обеспечение практической подготовки специалистов управления авиацией.
Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленной полезной модели выполняются следующие условия:
- средство, воплощающее устройство - полезную модель при его осуществлении, предназначено для использования в процессе подготовки и переподготовки специалистов управления авиацией в сфере управления воздушным движением;
- для заявленной полезной модели в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки средств;
- средство, воплощающее заявленная полезная модель при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Источники информации:
1. Cardosi K.М. An Analysis of En Route Controller-Pilot Voice Communication. / K.M. Cardosi. - Federal Aviation Administration. - U.S. Department of Transportation. 1993. - 29p.