7.5. Связь иммитатора визуальной обстановки с системами тренажера; некоторые перспективы

В заключение рассмотрим сопряжение имитатора синтезируемой визуальной обстановки с системами, входящими в состав тренажера. В состав функциональной схемы имитатора должны входить: вычислитель генератора изображения, выполненные в виде специализированной ЭВМ; процессор индикатора; ТВ-индикатор с коллимационным устройством.

Вычислитель тренажера в соответствии с воздействием обучаемого пилота на органы управления моделирует положение летательного аппарата в пространстве. Он сопряжен с вычислителем генератора изображения, который формирует локальную базу данных отображаемой трехмерной визуальной сцены и выполняет основные геометрические преобразования изображения. Процессор индикатора формирует сигналы изображения и подает их на индикатор ЭЛТ, который установлен в системе коллиматора. Он предназначен для получения псевдореального изображения в бесконечность. Индикатор с коллиматором устанавливается на уровне глаз пилота вне кабины тренажера. В результате формируется изображение внекабинной визуально обстановки в нужной перспективе и соответствующее положению глаз обучаемого пилота.

Дальнейшее совершенствование ССВО направлено на создание более реалистических трехмерных изображений за счет повышения «детальности», широкоформатности и качества изображения путем использования фильтрации, интерполяции, устранения мерцаний, по цветовой насыщенности, элайсинга, устранения неоднородности по цветовой насыщенности. Это требует использования совершенных, производительных ЭВМ (параллельных, конвейерных ЭВМ), более эффективного использования их вычислительных ресурсов.

Наиболее правильный путь решения указанной проблемы при создании современных систем визуализации для авиационных тренажеров на основе ЭВМ с высокой финитной производительностью является более полное использование психофизических особенностей человеческого зрения.

Эффективным перспективным решением является переход к созданию устройств отображения, встроенных в летный шлем. Применение таких систем визуализации позволяет решить ряд сложных комплексных вопросов, связанных как с повышением качества, динамичности изображения за счет более эффективного использования имеющихся вычислительных мощностей системы, так и со снижением массовых и габаритных показателен, повышением эконо­мичности.

Принцип работы нашлемных ИБО с синтезируемым изобра­жением основан на получении широкоугольного трехмерного цвет­ного изображения внекабинной обстановки путем проецирования на сферический отражательный экран нашлемного устройства только той части (фрагмента) изображения, которая находится в централь­ном поле зрения обучаемого пилота. Остальные части изобра­жения воспроизводятся с пониженной детальностью, поскольку они могут восприниматься только боковым зрением. При переносе взгляда соответственно изменяется и отображаемый фрагмент визу­альной сцены.^J

Такой принцип формирования перспективного изображения позволяет создавать широкоформатные системы ИВО с углами обзо­ра по горизонтали и вертикали, соответственно более 100° и 60° при высокой световой насыщенности изображения. Это дает возмож­ность отказаться от дорогостоящих широкоформатных ТВ-мониторов, многоканальных систем ИВО. Уменьшение мгновенного поля зрения повышает детальность синтезируемой части изображения сцены. Это способствует расширению функциональных возможностей ИВО авиационных тренажеров.

Структура известных нашлемных ИВО с синтезируемым изображением показана на рис 7.13. Она состоит из летного шлема 1 с отражательным экраном 2, в который встроены датчики углов ориентации головы пилота 5 и оптические устройства преобразования и передачи светового изображения, а также системы визуализации 7 с управляющей ЭВМ 8.

Рис. 7.13. Нашлемная система визуализации с синтези­руемым изображением:

1 — шлем; 2 —- отражающий экран;

3 —полупрозрачное зеркало; 4 — шторка;

5 — датчики положения Система визуализации по сигналам управляющей ЭВМ про­странственного положения головы пилота формирует фрагмент изо­бражения внекабинной обстановки (рис. 7.14), на который направ­лено его внимание. Далее оно расщепляется на два изображения, преобразуется в световые сигналы и передается по двум световодам в нашлемноее устройство пилота. Здесь левое и правое изображе­ния п_Роецируются через полупрозрачное зеркало на сферически

головы;

6. — ЭЛТ-инднкаторы;

7. — система визуализации;

8. — управляющая ЭВМ

Система визуализации по сигналам управляющей ЭВМ пространственного положения головы пилота формирует фрагмент изображения внекабинной обстановки (рис. 7.14), на который направлено его внимание. Далее оно расщепляется на два изображения, преобразуется в световые сигналы и передается по двум светодиодам в нашлемное устройство пилота. Здесь левое и правое изображения проецируются через полупрозрачное зеркало на сферический

1 — система синтеза изображения; 2 — шлем; 3 — сферический экран; 4 — кабина тренажера

отражательный экран 3. В результате создается иллюзия бесконечности изображения. Оптико-механическое разделение зрительных каналов передачи изображения позволяет формировать его стерео­скопическим.

Перспективность рассмотренных нашлемных И ВО с синтезируе­мым изображением очевидна, поскольку они позволяют решить вопросы габаритов при наиболее полной адекватности синтезируе­мого изображения трехмерной сцены визуальной перспективы.