Тренажёры

На пилотируемых кораблях "Союз" установлена штатная система определения расстояния и скорости сближения. В случае отказа штатной системы на корабле используется резервная. Она основана на лазерном измерителе расстояния, так как визуально оценить расстояние и скорость сближения с достаточной точностью невозможно.
Задачей было создать тренажер космонавта по обучению использования лазерного измерителя.

В ходе работ:
– смоделирован весь альтернативный процесс определения расстояния с использованием лазерного измерителя;
– созданы необходимые устройства, программы;
– разработка интегрирована в тренажер «Дон-Союз ТМА2».

Для этого был создан имитатор лазерного измерителя дальности и разработана оптическая система позиционирования для этого имитатора. Имитатор свободно вращается на штатном статическом шаровом шарнире. У его вращения три степени свободы, которые определяет наша система позиционирования.
Имитатор измерителя содержит микродисплей, на который поступает видеоизображение, видимое в окуляр видоискателя. Имитатор подключен к компьютерам и полностью имитирует штатное и нештатное поведение.
На имитаторе размещена камера, а над камерой статически установлен один большой черно-белый маркер, подсвеченный инфрокрасным источником. Вычислительный компьютер обрабатывает видеопоток от видеокамеры и определяет 3 угла ориентации подвижного объекта ровно столько, сколько степеней свободы.

В ходе работ мы добились следующих характеристик системы позиционирования:
– среднее квадратическое отклонение по углу - менее 3" угловых секунд;
– время выдачи данных позиционирования - менее 50 мс.

Система позиционирования разработана в ходе очередной модернизации стенда-тренажера визуально-инструментальных наблюдений, используемого космонавтами для подготовки решения задач в области геофизических исследований и мониторинга Земли с борта российского сегмента Международной космической станции.

Оптическая система позиционирования разработана с использованием видеокамер и маркеров. Система в режиме реального времени определяет местоположение и ориентацию маркированного объекта, перемещающегося в ограниченном пространстве. Система контролирует все шесть степеней свободы перемещаемого объекта.
На объекте размещены черно-белые маркеры, а вокруг зоны перемещений статически размещены камеры и источники освещения в видимом и ИК диапазоне. Вычислительный компьютер обрабатывает видеопоток от видеокамер и определяет 6 координат позиции и ориентации подвижного объекта.

В ходе разработки мы добились следующих характеристик:

- среднее квадратическое отклонение по углу - менее 1 угловой минуты,
- среднее квадратическое отклонение по расстоянию - менее 10 мкм,
- время выдачи данных позиционирования - менее 50 мс.

Такая модернизация позволяет повысить качество подготовки и адаптивность космонавтов к специфичным условиям выполнения научных экспериментов.

Система визуализации тренажера стыковки транспортных кораблей с целевыми модулями Международной космической станции.
На этом тренажере космонавты отрабатывают реальные навыки по ручному управлению космическим кораблем, при сближении с МКС.

Система визуализации содержит точную трёхмерную модель Международной космической станции. Модель постоянно дорабатывается в соответствии с изменениями самой станции на орбите. Есть возможность произвольного конфигурирования состава модулей МКС в соответствии с правилами стыковочной совместимости. Таким образом, удаётся составить конфигурацию МКС, которая требуется по плану проведения тренировок.

Тренажер визуально-инструментальных наблюдений Земли, разработанный специально для Федерального государственного бюджетного учреждения "Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина".

Во время пребывания на МКС космонавты выполняют обширную программу наблюдений за природными и антропогенными объектами, явлениями, происходящими в атмосфере, на земной и океанической поверхности (образованием циклонов и зарождением тайфунов, вулканической активностью, грозами, лесными пожарами, биопродуктивными зонами в океане и т.д.). Космонавт должен за несколько секунд успеть визуально распознать целевой объект на поверхности Земли, выполнить точное наведение фотоаппарата, сопровождение объекта и фотосъемку с постепенным увеличением масштаба, до того как объект выйдет из зоны видимости иллюминатора за счет движения станции по орбите.
Для успешного выполнения задания, действия космонавта в процессе предполетного обучения должны быть доведены до автоматизма. С этой целью нами был разработан и постоянно модернизируется тренажер визуально-инструментальных наблюдений.
В состав тренажера входят рабочие места для обучения космонавтов, подготовки тренировки, управления ходом тренировки и оценки действий обучаемого инструктором.
Для отработки наблюдения невооруженным глазом в тренажере воспроизведена часть интерьера станции с иллюминатором. На встроенном в иллюминатор мониторе с помощью системы визуализации отображается модель земной поверхности и элементов внешних конструкций станции, видимых через реальный иллюминатор. Для отработки навыков фотосъемки применяется фотоаппарат с имитатором объектива. Система визуализации формирует изображение поверхности Земли и интерьера станции на микродисплее, встроенном в имитатор объектива. Имитатор, также как и телеобъектив реального фотоаппарата, оснащен кольцами фокусировки и трансфокации. Фокусировка и трансфокация имитируются системой визуализации. Для имитации невесомости используется специальная система обезвешивания фотоаппарата.
Всего имитируются виды из 10 различных иллюминаторов станции. При визуализации учитывается движение станции вдоль орбиты с нормальной скоростью, в замедленном и ускоренном режимах, освещение Солнцем, отображаются атмосфера Земли, различные виды облачности.
Для создания зрительного образа при обучении, система визуализации учитывает положения головы обучаемого и фотоаппарата относительно макета иллюминатора. Положение головы и фотоаппарата определяется при помощи специальной системы позиционирования.

Инструмент для обучения ж/д диспетчеров повседневным обязанностям, в основе которых лежит формирование грузовых составов.
Система визуализации содержит точную виртуальную модель сортировочной станции, изображение которой выводится на группу проекторов или мониторов. За счёт этого формируется панорамная картина, визуально идентичная той, которую в действительности наблюдает через окна здания диспетчер. Тренировки проходят при всех возможных в реальности условиях: в разные времена года, времена суток, при наличии осадков и тумана.
Копия специализированного пульта позволяет ему: управлять виртуальными светофорами, переводить железнодорожные стрелки, включать и выключать тормозные позиции.
За годы совместной работы со СГУПС были реализованы и внедрены тренажёры в более чем 15 городах. В том числе в Екатеринбурге, Новосибирске, Санкт-Петербурге, Хабаровске, Челябинске и Ярославле.

Мы представляем авиационный тренажер КОЛИБРИ.
Это один из самых бюджетных и легкий в эксплуатации пилотажный тренажер, предназначенный для наземной первичной подготовки пилотов.
Варианты исполнения: Professional и Standard.

В нашем тренажере имеется базовый набор авиации общего назначения, состоящий из 10 самолетов и одного вертолета R-22.
Дополнительно предлагается набор вертолетов: Ми-8, Ми-24, Афалина, R44, R66, EC-130, Bell 206B, Rotorway A600.
Используется реалистичное окружение для конкретной местности в виде наложенных космоснимков и отдельных трехмерных зданий. Имитируется работа приборной панели и динамика полёта. По методике руководителя летной школы Сергея Пискунова составлены уроки конкретных задач обучения, а также реализована автоматизированная система оценок отработанных навыков. На тренажере можно без ограничений выполнять отработку действий в нештатных ситуациях (отказ двигателя, отказ систем и агрегатов и т.д.). Специальное программное обеспечение позволяет мгновенно менять условия полета, погоду, географическое положение, останавливать выполнение задания для разбора и повтора.
Подготовка пилотов на тренажере выгодна экономически, так как в 6-8 раз дешевле чем на настоящем вертолете, и не требует прохождение врачебно-летной экспертной комиссии.

Тренажер вертолета версии COLIBRI PROFESSIONAL состоит из:
• кабины вертолета (Афалина, HeliWhale, Россия) со специально оборудованным местом пилота с органами управления: ручкой управления, ручкой "шаг-газ", педалей;
• приборной панели представленной сенсорным экраном;
• рабочим местом инструктора;
• системы генерации изображения, представляющая собой аппаратно-программный комплекс из компьютера и трех 60” ТВ панелей, на которые выводится виртуальное изображение, с углом обзора 120 градусов.

Установку тренажера могут выполнить два человека за 1 день, необходимая площадь 3х5 метров.

Тренажер вертолета версии COLIBRI STANDARD состоит из:
• специально оборудованного места пилота с органами управления вертолета: ручкой управления, ручкой "шаг-газ", педалей;
• системы генерации изображения, состоящей из из компьютера и четырех 40” ТВ панелей, на которые выводится виртуальное изображение, с углом обзора 160 градусов.

Установку тренажера могут выполнить два человека за 1 день, необходимая площадь 2х2 метров.

Тренажёр отработки аварийных ситуаций на шахте— это интерактивное приложение с достаточной точностью отражающее реальные ситуации в шахте: пожар, задымление, выброс метана, взрыв и затопление.
Виртуальная среда состоит из участка подземных выработок, протяженностью более 20 км, оснащенного вентиляционными и конвейерными штреками, очистными и подготовительными забоями, сбойками, промежуточными разрезными печами, гезенками.
Благодаря технологии погружения, мир обучения действий шахтеров в аварийной ситуации переходит на совершенно новый уровень. Пользователи могут свободно перемещаться по среде, взаимодействовать с объектами, проводить тесты, принимать решения и делать ошибки, пока они не освоят эту тему. Тренажёр содержит систему уроков и экзаменов, разработанным согласно приказу N681 Ростехнадзора «Инструкция по составлению планов ликвидации аварий на угольных шахтах». После завершения экзамена на экране появляется таблица результатов, которая содержит подробный отчёт о совершенных ошибках.