Виртуальный мультимедийный тренажер коллектива операторов системы управления динамическими объектами

Виртуальный мультимедийный тренажер коллектива операторов системы управления динамическими объектами

Реферат

 

Изобретение относится к компьютеризированным виртуальным мультимедийным тренажерам операторов систем управления (СУ) динамическими объектами (ДО), в частности дистанционно пилотируемыми летательными аппаратами, и может быть использовано при обучении и тренировке, оценке подготовленности операторов и оптимизации процессов их профессиональной подготовки. Тренажер коллектива операторов СУ ДО содержит пульты обучаемых, обучающего, коммутатор пультов, блоки памяти, ввода, вывода информации, формирования аудиоинформации, видеоинформации, имитации объектов управления, возмущающих воздействий, воспроизведения мультимедийной информации, программного управления, отображения информации коллективного пользования, приоритета, контроля действий обучаемых, программируемый таймер, формирователь управляющих импульсов, распределители кодов. Технический результат - расширение парка виртуальных мультимедийных учебно-тренировочных средств для профессиональной подготовки операторов СУ ДО в различных сферах деятельности, повышение уровня обученности и тренированности операторов типовых СУ ДО. 14 ил.

Изобретение относится к компьютеризированным мультимедийным учебно-тренировочным средствам (УТС), в частности к виртуальным тренажерам операторов систем управления (СУ) динамическими объектами (ДО), например дистанционно пилотируемыми летательными аппаратами (ДПЛА), применяемыми в сложных, включая экстремальные, условиях в реальном масштабе времени (РМВ) при ограничениях на время выполнения соответствующими лицами оперативного персонала СУ ДО возложенных на них интеллектуальных и моторных функций. Изобретение может быть использовано при индивидуальной и коллективной профессиональной подготовке соответствующих специалистов с применением мультимедийных технологий обучения и тренировки, при контроле (оценке) их подготовленности (обученности и тренированности) путем определения текущего уровня теоретических знаний, умений и практических навыков профессиональной деятельности в условиях негативного воздействия различного рода возмущающих факторов естественного и искусственного происхождения, а также при оптимизации управления учебно-тренировочными процессами, осуществляемыми с помощью перепрограммируемых обучающих и тренирующих мультимедийных комплексов, применяемых автономно и в составе СУ ДО при реализации тренажерных режимов их функционирования.

Предваряя формулирование технических результатов, на получение которых направлено данное изобретение, кратко охарактеризуем основные особенности построения и функционирования рассматриваемых СУ ДО. Подобные системы управления создаются во многих сферах человеческой деятельности на основе широкого применения средств компьютерной техники и коммуникации, прежде всего, локальных сетей персональных ЭВМ (ПЭВМ) и микроЭВМ, встраиваемых непосредственно в аппаратуру контролируемых физических, технологических, информационных ДО и процессов для реализации современных технологий обработки информации и управления, обеспечения их безопасности (см, например, Информационно-управляющие человеко-машинные системы: Исследование, проектирование, испытания. Справочник / А.Н.Адаменко, А.Т.Ашеров, И.Л.Бердников и др. - М.: Машиностроение, 1993; Безопасность функционирования автоматизированных объектов / А.В.Майоров, Г.К.Москатов, Г.П. Шибанов. - М.: Машиностроение, 1988; Системы адаптивного управления летательными аппаратами / А.С.Новоселов, В.Е.Болнокин, П.И.Чинаев, А.Н.Юрьев. - М.: Машиностроение, 1987; Динамическое проектирование систем управления автоматических маневренных летательных аппаратов / Е.А.Федосеев, В.Т.Бобронников, М.Н.Красильщиков и др. - М.: Машиностроение, 1997, Лебедев В.А., Чернобровкин Л.С. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1973; патенты РФ № 2021165 "Способ управления дистанционно пилотируемым летательным аппаратом и система управления для его реализации", № 2025411 "Способ дистанционного управления динамическими объектами с помощью двух рычагов управления от операторов и устройство для его осуществления", № 2124688 "Способ комбинированного управления летательным аппаратом", № 2137678 "Автоматизированный способ дистанционного управления бортовым комплексом и системами летательного аппарата", № 2156496 "Способ оперативного динамического анализа нечеткого состояния многопараметрического объекта или процесса", № 2163732 "Система для прогнозирования результатов натурных испытаний беспилотного летательного аппарата" и др.).

В связи с высокой подверженностью типовых СУ ДО и каналов связи с соответствующими ДО различного рода естественным и искусственно создаваемым возмущающим воздействиям необходимо подчеркнуть, что их эффективное использование во многих сферах профессиональной деятельности, к которым относятся, прежде всего, беспилотная и пилотируемая авиация, военное дело и др., возможно лишь при условии своевременного создания на основе современных информационных, в частности мультимедийных, технологий и широкого применения при подготовке их операторов компьютеризированных УТС со структурой и возможностями, адекватными функциональной структуре и возможностям моделируемых ими систем и объектов управления. Такие технические средства профессиональной подготовки должны обеспечивать возможность гарантированного достижения и поддержания требуемых, как правило, весьма высоких уровней индивидуальной и коллективной подготовленности операторов СУ ДО к согласованному выполнению в предопределенном или ситуационно обусловленном порядке в РМВ возлагаемых на них весьма разнообразных интеллектуальных и моторных функций обработки информации и принятия управляющих решений с целью реализации максимально возможного качества (эффективности, устойчивости, безопасности) функционирования таких систем в потенциально конфликтных условиях. Типовыми из таких функций, определяющих роль и место человека-оператора в конкретной СУ ДО, являются контроль (проверка) работоспособности (исправности) разнообразных входящих в ее состав и управляемых ею ДО, приборов, аппаратуры и другого оборудования и их подготовка к использованию по назначению, оценка текущего состояния контролируемых физических и информационных процессов в динамике их осуществления, принятие своевременных и правильных решений по управлению соответствующими ДО, реализация таких решений и контроль качества их выполнения с целью обеспечения возможности адекватного реагирования на изменения состояний контролируемых процессов, поддержание СУ и управляемых ею ДО в работоспособном состоянии, своевременное обнаружение негативного воздействия возмущающих факторов, предотвращение и оперативное устранение последствий таких воздействий, а также осуществление учебно-тренировочной деятельности в тренажерных режимах функционирования автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов эргатических (человеко-машинных) функционально-структурных элементов системы, в частности наземных пунктов дистанционного управления соответствующими ДО, например ДПЛА.

Создание и применение современных компьютеризированных УТС для подготовки операторов характеризуемых таким образом типовых СУ ДО должно обеспечить возможность обучаемым под руководством квалифицированных обучающих (инструкторов, преподавателей) с помощью соответствующих рабочих мест (пультов) обучаемых получать требуемые им теоретические знания и практические умения, формировать и постоянно совершенствовать профессиональные навыки выполнения возлагаемых на них функций управления соответствующими ДО. Требуемый уровень профессионализма операторов СУ ДО может быть гарантированно достигнут лишь при условии широкого использования при создании компьютеризированных УТС одного из важнейших достижений современного этапа развития компьютерных технологий - мультимедийных технических (аппаратурных и программных) средств (АПС) для осуществления так называемой виртуальной реальности (ВР). Под виртуальной (лат. virtualis - возможный) реальностью при этом обычно понимается создаваемая компьютерными мультимедийными средствами трехмерная модель окружающей среды, обеспечиваемая трехмерными же (стерео) звуковыми (аудио) эффектами и реалистично взаимодействующими с пользователями (например, операторами СУ ДО) средствами обеспечения их тактильной обратной связи с моделируемыми объектами. Технической основой формирования ВР являются мультимедийные технологии и АПС компьютерного моделирования и компьютерной имитации, которые в сочетании с трехмерной визуализацией объектов управления и окружающей среды в РМВ позволяют адекватно отображать динамику их функционирования. Для этого в созданных к настоящему времени системах ВР широко применяются головные шлемы со встроенными стереоскопическими дисплеями (очками), устройства формирования и воспроизведения трехмерной мультимедийной (аудио и видео) информации, различного рода манипуляторы с пространственно управляемыми курсорами для ввода трехмерных данных, устройства обеспечения тактильной обратной связи с пользователем, соответствующие устройства ввода-вывода мультимедийной информации (адаптеры, интерфейсы) и специальные программные средства для обработки мультимедийной информации и управления такими устройствами (см., например, Курило А. Виртуальная реальность: Где? Когда? Как? / "Открытые системы". Мир ПК, 1998, № 3; Системы виртуальной реальности / http://www.mpcclub.ru/ ?action=list&page=l&category=80&f=c; Попов С.П. Аппаратные средства мультимедиа. Видеосистема PC. СПб.: БХВ-Петербург, Арлит, 2000; Людиновсков С.В. Музыкальный видеоклип своими руками. - СПб.: БХВ-Петербург, 2000).

Сформулированным общим требованиям к компьютеризированным УТС и путям их технической реализации на основе применения при их создании современных информационных технологий и АПС формирования ВР соответствует предлагаемый виртуальный мультимедийный тренажер коллектива операторов СУ ДО, функционирующими в сложных условиях в РМВ. Данное изобретение направлено, прежде всего, на расширение весьма немногочисленного арсенала известных отечественных виртуальных мультимедийных УТС для подготовки операторов типовых СУ ДО в ряде сфер профессиональной деятельности. Это позволяет определить основной технический результат, на получение которого направлено данное изобретение, как заключающийся в реализации назначения предлагаемого виртуального мультимедийного тренажера коллектива операторов СУ ДО. Оно состоит в обеспечении возможности обучающему и коллективу обучаемых им операторов каждой конкретной рассматриваемой СУ ДО совместной отработки до требуемого уровня подготовленности при минимальных затратах времени определенной совокупности конкретных учебно-тренировочных заданий (КУТЗ), соответствующих конкретным интеллектуальным и моторным функциям операторов моделируемой с применением традиционных и мультимедийных АПС реальной системы. При определении существа использованного здесь ключевого понятия КУТЗ предполагается, что необходимость выполнения каждым конкретным обучающим и их коллективом каждого такого задания обусловлена соответствующей конкретной информационной ситуацией (КИС), складывающейся во внешней и внутренней среде конкретной рассматриваемой СУ ДО и требующей непосредственного участия ее соответствующих операторов в разрешении (отработке) этой ситуации на основе своевременной оценки соответствующей компьютерной информационной модели (КИМ), формируемой с помощью традиционных и мультимедийных АПС на устройствах отображения информации коллективного и индивидуального пользования, принятия правильных (адекватных) решений, их своевременного и правильного ввода в СУ ДО с помощью соответствующих органов управления и последующей своевременной и правильной реализации с помощью соответствующих АПС тренажера. Еще одним техническим результатом, достигаемым при осуществлении (создании) и использовании виртуального мультимедийного УТС, воплощающего предлагаемое изобретение, является существенное повышение адекватности условий учебно-тренировочной деятельности как отдельных обучаемых так и их коллектива реальным условиям профессиональной деятельности соответствующих операторов конкретной СУ ДО. Это достигается, прежде всего, за счет использования мультимедийных технологий и АПС виртуальной реальности, что является главным условием и классификационным признаком для отнесения данного компьютеризированного УТС к виртуальным мультимедийным тренажерам. Кроме того, при его осуществлении создаются, а при применении реализуются необходимые предпосылки к оптимизации управления процессом подготовки операторов СУ ДО с целью получения требуемых значений используемых показателей их индивидуальной и коллективной подготовленности с протоколированием динамики процессов обучения и тренировки и документированием их результатов.

В настоящее время известно множество зарубежных и ряд отечественных компьютеризированных УТС для обучения и тренировки операторов эргатических систем обработки информации, контроля, управления ДО во многих сферах профессиональной деятельности, созданных с использованием мультимедийных технологий и АПС формирования ВР (см., например. Combined Arms Tactical Trainer-Тактический тренажер боя с использованием различных видов вооружений / http://www.peostri.anny.mil/ РМ-САТТ; Киселев В.Ф. Концепция построения программно-аппаратных учебных комплексов на основе технологии виртуальной реальности и мультимедиа приложений // Тренажерные технологии и симуляторы - 2002: Материалы научно-технической конференции /Под ред. Е.И. Юревича. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. С.21-23; Латыпов П.П., Латыпов Н.Н., Мачкин П.И. Тренажерные комплексы на базе использования виртуальной сферы и виртуальной реальности / Информационно-аналитический журнал "Вооружение, политика, конверсия", 1997, № 3-4, с. 28-31; Тренажеры с использованием технологии виртуальной реальности / http:// www.item.ru/netscver/web-trn/rus /ri00.htm; патенты РФ № 2191432 "Виртуальный тренажер самолета", № 2149462 "Виртуальный тренажер вертолета ", № 2087037 "Унифицированный многофункциональный авиационный тренажер", № 2176108 "Тренажер коллектива операторов системы управления" и др.).

В частности, известен созданный на основе мультимедийных технологий и соответствующих АПС виртуальный тренажер (см. патент РФ № 2149462 от 20.05.2000 г. по кл. МПК⁷ G 09 В 9/46), предназначенный для обучения летчиков вертолетов, являющихся, по существу, операторами бортовых систем управления соответствующими ДО, к выполнению их профессиональной деятельности, в частности полетов над сушей или над водной поверхностью в экстремальных условиях, например в ночное время суток. Этот тренажер содержит общие с предлагаемым устройством пульт (рабочее место) обучаемого (летчика), блок имитации (моделей динамики) объектов управления (силовой установки), блок формирования видеоинформации (изображений для очков ночного видения), блок формирования аудиоинформации (звука в окружающей среде), блок ввода-вывода мультимедийной информации (адаптер), блок программного управления (контроля и управления режимами тренажа), блок вывода (отображения и документирования) информации (оценок рациональности деятельности в полете), а также присущие только устройству-аналогу блок виртуальной реальности, защитный шлем летчика с виртуальными очками, систему объективного контроля, систему управления вооружением, блок позиционирования. Следует отметить, что с неформальной точки зрения присущие только тренажеру-аналогу блок виртуальной реальности и защитный шлем летчика с виртуальными очками функционально эквивалентны входящим в состав предлагаемого виртуального мультимедийного тренажера блоку формирования мультимедийной информации и блоку воспроизведения мультимедийной информации соответственно.

Известный виртуальный тренажер по патенту РФ № 2149462 обладает рядом недостатков, препятствующих получению названных выше технических результатов. Основной из таких недостатков заключается в отсутствии возможности использования тренажера-аналога для осуществления коллективной подготовки операторов соответствующих СУ ДО. Другой связанный с названным недостаток данного устройства состоит в невозможности определения значений показателей и критериев коллективной подготовленности обучаемых операторов. В тренажере-аналоге не предусмотрена также возможность имитации возмущающих воздействий естественного и искусственного происхождения, что не позволяет воспроизводить условия профессиональной деятельности операторов СУ ДО с требуемой для ее последующего эффективного осуществления адекватностью. Кроме того, тренажер-аналог не позволяет оценивать уровень индивидуальной и коллективной подготовленности обучаемых непосредственно в процессе тренировки и оперативно управлять этим процессом с целью его оптимизации.

Известен также унифицированный многофункциональный авиационный тренажер (см. патент РФ № 2087037 от 10.08.97 г. по кл. 6 G 09 В 9/08), предназначенный для подготовки летчиков-операторов бортовых СУ ДО летательных аппаратов (самолетов, вертолетов). Этот тренажер содержит общие с предлагаемым устройством пульт (унифицированное рабочее место) обучающего (инструктора), пульты (унифицированные рабочие места) обучаемых, два блока памяти (для хранения баз данных сценариев и результатов тренировок) и блок (устройство) ввода информации (полетной), блок отображения информации (экран) коллективного пользования, а также присущую только аналогу компьютерную (вычислительную) систему. Последняя в свою очередь оснащена рядом конкретных программных модулей (ПМ), обеспечивающих реализацию конкретных хранящихся в соответствующей базе данных сценариев проведения подготовки, осуществление контроля действий обучающего и обучаемых путем оценки с помощью конкретных показателей уровней их знаний, умений и навыков до проведения занятия и после его окончания, определение абсолютного приращения знаний, умений и навыков обучаемых за время занятия и их относительного приращения за единицу времени.

Известный тренажер по патенту РФ № 2087037 имеет ряд недостатков, препятствующих получению названных выше технических результатов. Основные из таких недостатков заключается в следующем. В тренажере-аналоге отсутствуют средства моделирования процессов функционирования объектов управления, внешних и внутренних источников естественных и искусственных возмущающих воздействий на них, что негативно влияет на адекватность воспроизведения условий осуществления профессиональной деятельности обучаемых операторов (летчиков) и на возможность достижения требуемого уровня их профессионализма. В устройстве-аналоге отсутствуют также АПС формирования и воспроизведения трехмерных видеоизображений объектов окружающей среды бортовой информационно-управляющей системы и ее объектов управления, а также создаваемых ими аудиоэффектов, что не позволяет адекватно информировать обучаемых о их состоянии и затрудняет возможность достижения требуемого уровня профессиональной подготовленности операторов. В тренажере-аналоге не могут быть использованы показатели и критерии подготовленности, отличные от реализуемых с помощью соответствующих постоянных ПМ его вычислительной системы. Кроме того, при применении тренажера-аналога не обеспечивается возможность протоколирования и вывода (документирования) конечных результатов занятий (тренировок).

Наиболее близким к предлагаемому виртуальному мультимедийному тренажеру коллектива операторов системы управления динамическими объектами по совокупности существенных признаков (прототипом) является известный тренажер коллектива операторов системы управления (см. патент РФ № 2176108 от 20.11.2001 г. по кл. 7 G 09 В 9/00), содержащий общие с предлагаемым устройством пульт обучающего (преподавателя), коммутатор пультов, два блока ввода информации, пульты обучаемых, блок программного управления, блок совпадений, формирователь управляющих импульсов, блок приоритета, программируемый таймер, два распределителя кодов, два блока памяти, блок контроля действий обучаемых и не имеющий присущих только прототипу блоков (узлов).

Тренажер-прототип по патенту РФ № 2176108 обладает рядом недостатков - причин, препятствующих получению требуемых технических результатов. Эти недостатки (причины) состоят в следующем. Во-первых, в устройстве-прототипе предусмотрены весьма громоздкие процедуры предварительной подготовки необходимых для его практического использования априорных данных (АД) об условиях применения типовых СУ ДО и вариантах их построения и функционирования в штатных и нештатных (аварийных) ситуациях и преобразования таких данных в исходные (ИД), управляющие (УД) и контрольные (КД) данные, в то время как их подготовку существенно проще осуществлять путем компьютерного моделирования соответствующих процессов и объектов управления с использованием соответствующих ПМ. Во-вторых, в тренажере-прототипе не предусмотрены возможности имитации (моделирования динамики функционирования) объектов управления и имитации естественных и искусственных внешних и внутренних возмущающих воздействий на них и на систему управления в целом, что существенно снижает адекватность воспроизведения условий осуществления профессиональной деятельности обучаемых операторов СУ ДО и негативно влияет на возможность достижения требуемого уровня их профессионализма. В-третьих, в тренажере-прототипе отсутствуют возможности автоматического формирования и воспроизведения с использованием мультимедийных технологий и соответствующих АПС необходимых для эффективного обучения операторов СУ ДО трехмерных видеоизображений окружающей среды и объектов управления, а также соответствующих стереоаудиоэффектов с целью обеспечения обучаемых реалистичными изображениями соответствующих объектов и пространственным звуковым сопровождением процессов их функционирования. Это не позволяет всесторонне информировать обучаемых о текущем состоянии управляемых ДО и препятствует достижению требуемого уровня их профессиональной подготовленности. В-четвертых, в тренажере-прототипе весьма ограничены возможности накопления регистрируемых данных (РД) о временных и точностных характеристиках деятельности ее операторов, соответствующих эргатических процессов и других результатов функционирования СУ ДО, включая значения используемых показателей индивидуальной и коллективной подготовленности ее операторов, что не позволяет оперативно реагировать на ход процесса подготовки. В-пятых, в устройстве-прототипе не автоматизированы процессы корпоративного информирования обучающего и обучаемых операторов СУ ДО о текущих состояниях объектов управления, уровнях и динамике изменения их индивидуальной и коллективной профессиональной подготовленности, что не позволяет стимулировать рост мотивации обучаемых к достижению лучших результатов на основе организации и использования весьма эффективных состязательных режимов при их обучении (см., например. Таран В.А. Эргатические системы управления: оценки качества эргатических процессов. М.: Машиностроение, 1976), принимать и реализовывать соответствующие управляющие решения. И, наконец, в-шестых, в составе тренажера-прототипа отсутствуют средства документирования (вывода) результатов его применения по назначению, что затрудняет возможность их накапливать и анализировать вне занятий (тренировок), прогнозировать возможные варианты дальнейшего развития процессов обучения и тренировки, принимать соответствующие управляющие решения и на этой основе оптимизировать управление этими процессами.

Сущность предлагаемого виртуального мультимедийного тренажера коллектива операторов системы управления динамическими объектами, свободного от названных недостатков устройства-прототипа, заключается в решаемой тренажером задаче и в характеризующих его существенных признаках, обеспечивающих получение требуемых технических результатов.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в существенном расширении функциональных и дидактических возможностей тренажера-прототипа, прежде всего, за счет введения в его состав узлов и блоков, реализующих мультимедийные технологии формирования и воспроизведения ВР с одновременной автоматизацией процедур формирования ИД, УД и КД, необходимых для определения значений используемых показателей индивидуальной и коллективной подготовленности обучаемых, имитацией различного рода возмущающих воздействий на процессы функционирования СУ ДО и ее объекты управления, накопления, отображения и вывода (документирования) информации. В конечном счете эта задача решается с целью существенного повышения адекватности условий учебно-тренировочной деятельности коллектива операторов СУ ДО условиям профессиональной деятельности лиц оперативного персонала любой конкретной СУ ДО и обеспечения возможности оптимизации процессов их профессиональной подготовки с применением предлагаемого тренажера.

Существенными признаками, характеризующими изобретение и обеспечивающими получение требуемых технических результатов во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, являются признаки прототипа, содержащего пульт обучающего, коммутатор пультов, два блока ввода информации, пульты обучаемых, блок программного управления, блок совпадений, два распределителя кодов, формирователь управляющих импульсов, блок приоритета, программируемый таймер, два блока памяти и блок контроля действий обучаемых, причем последовательно соединены программируемый таймер, блок совпадений, блок приоритета, блок программного управления, коммутатор пультов, пульт обучающего, первый распределитель кодов, второй распределитель кодов, первый блок памяти и блок контроля действий обучаемых, ко второму входу которого подключен выход второго блока памяти, вход которого соединен со вторым выходом первого распределителя кодов, второй вход которого соединен с первым выходом программируемого таймера, вход которого соединен со вторым выходом блока программного управления, а второй выход - со вторым входом блока приоритета, третий вход которого соединен со вторым выходом второго распределителя кодов, ко второму входу которого подключен выход формирователя управляющих импульсов, а к третьему выходу - третий вход блока контроля действий обучаемых, выход которого соединен со вторым входом первого блока памяти, второй выход которого соединен со вторым входом блока программного управления, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков ввода информации, а его третий вход является первым (пусковым) входом устройства, вторым и третьим входами которого являются вторые входы первого и второго блоков ввода информации соответственно, при этом ко вторым выходам коммутатора пультов подключены первые входы соответствующих пультов обучаемых, первые выходы которых соединены с соответствующими третьими входами первого распределителя кодов, а вторые выходы - с соответствующими входами формирователя управляющих импульсов, а также отличительные от прототипа признаки - блок вывода информации, выход которого является выходом устройства, блоки формирования видеоинформации, блок формирования аудиоинформации, блок имитации возмущающих воздействий, блок имитации объектов управления, блоки воспроизведения мультимедийной информации, блок ввода-вывода мультимедийной информации, блок формирования мультимедийной информации, третий блок памяти и блок отображения информации коллективного пользования, причем первый выход блока программного управления соединен со входами блока вывода информации, блока имитации возмущающих воздействий, с первыми входами блока формирования аудиоинформации, блока имитации объектов управления и третьего блока памяти, второй и третий входы которого соединены с выходами второго блока ввода информации и блока имитации объектов управления соответственно, а первый и второй выходы - соответственно со вторым входом блока имитации объектов управления, третий вход которого соединен с первым выходом блока имитации возмущающих воздействий, и с четвертым входом блока программного управления, третий выход которого соединен со вторым входом коммутатора пультов, вторые выходы которого соединены со входами соответствующих блоков формирования видеоинформации, выходы которых соединены с соответствующими первыми входами блока ввода-вывода мультимедийной информации, первый выход которого связан с четвертым входом третьего блока памяти, третий выход которого соединен с первым входом блока формирования мультимедийной информации, второй вход которого подключен к четвертому выходу блока программного управления, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы которого соединены соответственно со вторым входом блока совпадений, с четвертым входом первого распределителя кодов, с четвертым входом блока контроля действий обучаемых, со вторым входом блока ввода-вывода мультимедийной информации и со входом блока отображения информации коллективного пользования, при этом выход первого блока ввода информации подключен ко второму входу блока формирования аудиоинформации, третий вход которого соединен со вторым выходом блока имитации возмущающих воздействий, а выход - с третьим входом блока ввода-вывода мультимедийной информации, четвертый вход которого связан с выходом блока формирования мультимедийной информации, а вторые выходы - со входами соответствующих блоков воспроизведения мультимедийной информации, выходы которых подключены ко вторым входам соответствующих пультов обучаемых.

Существенные признаки, характеризующие предлагаемый виртуальный мультимедийный тренажер коллектива операторов системы управления динамическими объектами лишь в частных случаях, в конкретных формах выполнения или при особых условиях его использования, не заявляются. Поэтому приводимые ниже общие и частные выражения для АД, ИД, УД, КД и РД для определения значений используемых показателей подготовленности, а также сведения о вариантах технического выполнения и алгоритмах работы входящих в состав устройства блоков в основном имеют иллюстративный характер и рассматриваются исключительно в порядке доказательства возможности их осуществления при промышленном создании тренажера.

Между совокупностью названных выше существенных признаков заявляемого устройства и достигаемыми техническими результатами существует причинно-следственная связь, поскольку совокупность изложенных в отличительной части формулы изобретения признаков не выявлена ни в одном из аналогов, а положительные свойства (качества) предлагаемого виртуального мультимедийного тренажера коллектива операторов системы управления динамическими объектами, обусловленные, прежде всего, введенными в состав прототипа функциональными блоками и их связями, достигаются лишь совместным использованием всех без исключения признаков ограничительной и отличительной частей формулы изобретения.

На фиг.1-14 приведены структурная схема предлагаемого устройства, схемы основных его блоков (узлов) и алгоритмов их работы, общего алгоритма функционирования тренажера во всех режимах его работы, а именно:

на фиг.1 - виртуального тренажера коллектива операторов СУ ДО, содержащего пульт обучающего 1, коммутатор пультов 2, первый блок ввода информации 3, второй блок ввода информации 4, блок вывода информации 5, блоки формирования видеоинформации 6, блок имитации объектов управления 7, блок имитации возмущающих воздействий 8, блок формирования аудиоинформации 9, блоки воспроизведения мультимедийной информации 10, блок ввода-вывода мультимедийной информации 11, блок формирования мультимедийной информации 12, третий блок памяти 13, пульты обучаемых 14, блок программного управления 15, блок совпадений 16, первый распределитель кодов 17, формирователь управляющих импульсов 18, блок отображения информации коллективного пользования 19, блок приоритета 20, программируемый таймер 21, второй распределитель кодов 22, первый блок памяти 23, блок контроля действий обучаемых 24 и второй блок памяти 25;

на фиг.2 - пульта обучающего 1 и пульта обучаемого 14;

на фиг.3 - коммутатора пультов 2;

на фиг.4 - блока формирования видеоинформации 6 и блока формирования аудиоинформации 7;

на фиг.5 - блока имитации возмущающих воздействий 8;

на фиг.6 - алгоритма работы блока имитации объектов управления 9;

на фиг.7 - блока совпадений 16;

на фиг.8 - первого распределителя кодов 17;

на фиг.9 - формирователя управляющих импульсов 18;

на фиг.10 - блока приоритета 20;

на фиг.11 - программируемого таймера 21;

на фиг.12 - второго распределителя кодов 22;

на фиг.13 - алгоритма работы блока контроля действий обучаемых 24;

на фиг.14 - общего алгоритма функционирования тренажера.

Предлагаемое устройство в статическом состоянии характеризуется приведенной выше и в формуле изобретения совокупностью его существенных признаков - блоков (узлов) и взаимосвязей между ними, показанных на фиг.1.

Возможность осуществления (создания) предлагаемого тренажера подтверждается приводимыми ниже выражениями для используемых АД, ИД, УД, РД и КД, для определения значений конкретных показателей подготовленности, сведениями о назначении, вариантах технического выполнения и алгоритмах работы перечисленных и показанных на фиг.1 блоков, а также описанием процессов функционирования устройства в целом при реализации основных режимов его работы. Для этого вводятся необходимые формальные обозначения соответствующих переменных - параметров тренажера и определяются их типовые значения.

Через T=(t₀... Т] обозначается заранее определяемый полуинтервал времени t₀<t T, T>>t₀, в течение которого начиная с момента времени t₀, t₀ 0 и до момента времени t_M=Т (например, T=20... 25 часов) ведется подготовка обучаемых операторов конкретной СУ ДО с применением предлагаемого тренажера, регистрируются и накапливаются в его блоках памяти 23 и 25 значения характеризующих этот процесс временных параметров и кодов (номеров) принятых обучаемыми решений. Значение индекса М в моменте времени t_M при этом определяется по правилу М=[T/ t₀], т.е. как целое общее количество не перекрывающих друг друга подинтервалов t_m,m=1... М, исходного интервала T, т.е. t_m T, длиной t₀ каждый (например, 1 час), в совокупности образующих полуинтервал T, т.е. где t_m-1 t_m= , - символ пустого множества. Переменной t_m, значение которой определяется по правилу t_m=t_m-1+ t₀, обозначается момент времени t_m T, окончания m-го, m=1... M, подинтервала t_m=(t_m-1... t_m], t_m T. Далее, переменной W обозначается количество обучаемых в составе коллектива операторов СУ ДО, количество соответствующих пультов обучаемых 14 в составе предлагаемого тренажера, количество соответствующих им блоков воспроизведения мультимедийной информации 10, а также количество блоков формирования видеоинформации 6. Для определенности предполагается, что значение переменной W удовлетворяет логическому условию (ЛУ) W_min W