Модели и методы визуализации и синтеза информации в тренажерно-обучающих системах

• Автор: Мамросенко, Кирилл Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИМИТАЦИОННОТЕРНАЖЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА

1.1. Компьютерное обеспечение тренажерных систем.

1.2. Состав тренажерной системы

1.3. Характеристики устройств тренажера

1.4. Классификация тренажерных систем

1.5. Тренажерные системы подготовки к полету.

1.5.1. Тренажер сближения и стыковки.

1.5.2. Проект МКС

1.6. Общие принципы обучения на тренажерах.

1.7. Условия тренировок
1.8. Контроль и управление.
ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕНАЖЕРНООБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ.
2.1. Тренажеры с открытыми связями.
2.2. Унифицированные учебноисследовательские лабораторные стенды.
2.3. Моделирование внешней визуальной обстановки в тренажерных системах с использованием систем визуализации
2.4. Применение технологий виртуальной реальности
2.5. Виртуальные интерьеры в тренажерных комплексах
2.6. Подсистема синхронизации видеоканалов.
2.7. Информационные технологии в тренажернообучающем комплексе
2.7.1. Возможности информационных технологий в тренажернообучающем комплексе
2.7.2. Общая характеристика информационных технологий обучения и технические средства обучения
2.7.3. Использование мультимедийных технологий в образовании.
2.7.4. Использование и развитие технологий дистанционного обучения
2.8. Метод визуализации разнородной учебной информации.
ГЛАВА 3. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММНОАППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕНАЖЕРНООБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
3.1. Архитектура модуля подготовки структуры курса.
3.2. Технология совмещения объектов реального и виртуального пространства.
3.3. Метод цветовой электронной рирпроекции
3.4. Ограничения использования метода цветовой электронной рирпроекции
3.5. Спецификация оборудования для цветовой электронной рирпроекции .
3.6. Архитектура программноаппаратного комплекса для подготовки персонала
3.7. Графическая трехмерная модель универсального окружения
3.8. Архитектура модуля структурированной демонстрации мультимедийного материала
3.9. Подсистема вывода информации на базе комплекса средств отображения коллективного пользования.
3 Организация удаленного доступа к тренажернообучающей системе
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Например, создавая эффект езды по кругу, длительного торможения машины или, напротив, разгона, кабина тренажера наклоняется в нужную сторону на заданный угол. Имитируя движение, разработчики сталкиваются с жесткими физическими ограничениями, но за счет усовершенствования конструкции тренажеров, например, создания большого свободного хода и использования мощного привода, они создают нужный диапазон механических нагрузок для экипажа. И тогда во время тренингов возникают правдоподобные ощущения езды по кочкам или же прохождения крутого виража. Главная задача изготовителей тренажеров на динамических платформах состоит в том, чтобы человек реально ощущал перегрузки и небольшие перемещения в пространстве, поскольку подобные эффекты существенно повышают результативность тренировок. Но прежде чем приступить к тренировкам на тренажере, обучаемый должен пройти теоретический курс обучения, успешно его освоить и сдать контрольные проверки - экзамены. Особо значимым при разработке и изготовлении тренажеров на этом этапе является видеоряд. С появлением первых учебных комплексов он стал основой обучающего процесса. Ведь человеку эпохи кинематографа было привычным вживаться в события, запечатленные на кинопленке, и принимать их как реальность. Однако количество отрабатываемых на тренировках ситуаций было небольшим, к тому же взаимосвязь между ними и действиями обучаемого отсутствовала. Иными словами, отображаемая информация на экране не зависела от его решений, и это было очень большим недостатком тренировки. Лишь с развитием компьютерных технологий программное обеспечение тренажера позволило скоординировать видеоряд с действиями обучающегося. Тренажерная система в свою очередь стала имитировать довольно сложные ситуации, например, пробуксовку или прокол одного из колес автомобиля, обледенение фюзеляжа или отказ рулей высоты у самолета. Реалистичность видеоряда, которую человек видит через окуляры приборов или лобовое стекло, является сегодня одним из основных показателей качества тренажерных комплексов. Чем выше адекватность воспроизводимой ситуации, тем легче соотнести тренажер с реальностью, тем проще вжиться в управление сложными системами и полностью поірузится в создаваемую реальность. Рис. В любом моделируемом комплексе имеется достаточно много приборов, по которым оператор следит за состоянием комплекса, параметрами происходящих процессов, проводит ориентировку в пространстве и во времени и т. В1) В тренажерных комплексах многие из этих приборов моделируются физически на рабочем месте оператора и управляются от моделирующего комплекса. Например, это могут быть спидометры, показатели высоты полета, датчики давления и т. Основной проблемой для разработчиков является интерактивность, поскольку заранее подготовить и предугадать все нужные ракурсы, направления движений, ландшафты и пейзажи рассматриваемых ситуаций очень сложно. Вычислительной системе приходится синтезировать виртуальное окружение, то есть создавать на основе информации, находящейся в базе данных, то изображение, которое должен видеть обучаемый с той точки, где он находится с учетом перемещения в пространстве его самого и его товарищей по учебному тренажерному классу. При создании виртуального пространства в качестве исходных данных для каркасной модели используются элементы проектной документации, аэрофотоснимки и снимки, сделанные из космоса, данные радарных установок и градостроительные планы или киносъемки реальных объектов или синтезированные изображения (если объекты в реальности еще не созданы) и др. В задачах обучения должны использоваться все вышеперечисленные визуальные средства. Сегодня при разработке и изготовлении тренажеров используются собственные специализированные многопроцессорные компьютеры и специальные проблемно-ориентированные операционные системы. Развитие микропроцессорных вычислительных систем предоставило возможность создания нового класса тренажеров - распределенных компьютерных тренажерно-обучающих систем на основе персональных компьютеров и массовых операционных систем.