Исследование и разработка системы отображения и наблюдения тренажера подводного аппарата

• Автор: Кудрявцев, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Содержание

Перечень сокращений.

Введение .

Глава 1. Критический анализ систем отображения и

наблюдения морских тренажеров

1.1 Средства отображения пространственной обстановки в тренажере подводного аппарата

1.2 Существующие системы отображения и наблюдения морских тренажеров.

1.3 Особенности систем визуализации подводных сцен .

1.4 Исследование проблемы большого динамического диапазона размеров объектов и расстояний между ними

1.5 Исследование проблемы восприятия трехмерной сцены по проекции на экране.

1.6 Недостатки существующего положения.

1.7 Постановка задачи исследования
Глава 2. Модель наблюдения подводной сцены и динамический
граф сцены.
2.1 Состав модели наблюдения подводной сцены.
2.2 Подводная пространственная сцена.
2.3 Формы представления объектов.
2.4 Виды представления сцены и функция выбора представления объектов
2.5 Виртуальный аквариум и решение проблем наблюдения
пространственной подводной сцены.
2.6 Динамический аспект модели наблюдения.
2.7 Выбор структуры для программного описания сцены
2.8 Динамический граф сцены.
2.9 Выводы
Глава 3. Проектирование системы отображения и наблюдения тренажера подводного аппарата .
3.1 Требования по разработке
3.2 Этапы проектирования СОН
3.3 Создание динамического графа сцены .
3.4 Подсистема динамического графа
3.5 Подсистема связи с тренажером
3.6 Подсистема записи и воспроизведения .
3.7 Подсистема отображения.
3.8 Подсистема пользовательского интерфейса
3.9 Базовая библиотека.
3. Выводы.
Глава 4. Особенности реализации и экспериментальное
исследование характеристик . системы отображения и наблюдения тренажера подводного аппарата
4.1 Техническая платформа реализации.
4.2 Источник данных о рельефе морского дна.
4.3 Представление поверхности воды
4.4 Погрешности при представлении земной поверхности в виде
плоскости .
4.5 Производительность подсистемы записи и воспроизведения . .
4.6 Степень повторного использования
4.7 Выводы
Заключение.
Литература


Повторное использование шаблонов проектирования позволяет сокращать сроки создания новых систем отображения и наблюдения тренажеров подводных аппаратов. Предложенный набор шаблонов проектирования позволяет разрабатывать системы отображения и наблюдения подводной обстановки для тренажеров подводных аппаратов разного назначения. На основе этого набора созданы три системы отображения и наблюдения подводной обстановки для тренажерных комплексов. Использование разработанного набора шаблонов проектирования при создании систем отображения и наблюдения обеспечивает сокращение заново разрабатываемого исходного текста программы более чем на %. Формализованная модель наблюдения пространственной подводной сцены. Структура данных для программной организации описания пространственной сцены - динамический граф. Набор шаблонов проектирования и рекомендации по его использованию для построения системы отображения и наблюдения тренажера подводного аппарата. Апробация работы. Основные положения работы представлялись и обсуждались: на седьмой международной конференции "Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики "(Санкт-Петербург, ), на -й и -й научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава университета (Санкт-Петербург, -), а также на ряде научно-технических совещаний и семинаров, проходивших в период разработки и внедрения систем отображения и наблюдения тренажеров подводных аппаратов (Санкт-Петербург, -). Публикации. По материалам диссертации опубликованы 5 научных работ, из них - 4 статьи (3 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК, 1 статья - в электронном научном издании из списка НТЦ «Информрегистр») и 1 доклад, представленный на седьмой международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» (Санкт-Петербург, Научный центр Российской академии наук). Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии и 2 приложений. Общий объем диссертации - 6 страниц, включая рисунка и таблиц. В первой главе проводится критический анализ существующих систем отображения и наблюдения морских тренажеров. Рассматривается проблема большого динамического диапазона размеров объектов сцены и расстояний между ними, а также проблема восприятия трехмерной сцены по спроецированному на экран изображению. Приводятся особенности систем визуализации подводных сцен. Выделяются основные задачи, требующие решения для создания системы отображения и наблюдения тренажера подводного аппарата. Вторая глава посвящена построению формализованной модели наблюдения подводной сцены. Дается описание динамического аспекта модели наблюдения на основе множества событий. На основе иерархического пространственно-ориентированного графа сцены создается динамический граф для программного описания пространственной сцены. В третьей главе описывается проектирование системы отображения и наблюдения тренажера подводного аппарата. Рассматриваются требования к системе отображения и наблюдения. Описывается создание динамического графа сцены. Предлагаются шаблоны проектирования подсистем системы отображения и наблюдения, а также рекомендации по их использованию. В четвертой главе описываются особенности реализации системы отображения и наблюдения тренажера подводного аппарата. Проводится определение производительности реализованной подсистемы событий и степени повторного использования библиотеки, основанной на шаблонах проектирования. Глава 1. Тренажерные комплексы в настоящее время получили широкое распространение. Это произошло во многом благодаря развитию вычислительной техники. Моделирование технического средства при помощи вычислительной техники является более дешевым аналогом при имитации сложных или опасных ситуаций. Увеличение производительности компьютеров позволяет синтезировать изображение трехмерной сцены в реальном времени. В связи с этим появилась возможность в состав тренажера включать систему отображения и наблюдения (СОН) для руководителя обучением |9). Рисунок 1. Объект исследования - СОН тренажера подводного аппарата (см.