Способ и система управления работой устройства с использованием комплексного моделирования с возможностью временного сдвига

Способ и система управления работой устройства с использованием комплексного моделирования с возможностью временного сдвига

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к удаленному управлению устройством, беспилотной летательной системой (БЛС), беспилотным летательным аппаратом (БЛА) или иным аппаратом или устройством, и, более конкретно, к способу и системе для управления работой устройства с использованием комплексного моделирования с возможностью временного сдвига.

Одной проблемой, связанной с удаленным управлением системой или устройством, является время запаздывания. Чаще всего это относится к системе или устройству, которые, по меньшей мере, частично управляются удаленным человеком или компьютером. В общем виде время запаздывания можно определить как промежуток времени между управляющим вводом оператора и восприятием оператором отклика на ввод. Время запаздывания ограничивает быстроту, с которой можно выполнить управляющий ввод в ответ на изменения датчиков.

Типичные компоненты, вносящие вклад во время запаздывания, могут включать в себя обработку сигнала датчика; время ожидания сигнала, ожидающего своего места в потоке данных; время прохождения сигнала от удаленного устройства или передатчика системы к приемнику базовой станции; вычисление требуемого управляющего отклика компьютером базовой станции или оператором; обработку этого ответа; время ожидания откликом сегмента в потоке данных; время передачи между базовым передатчиком и удаленным приемником; обработку сигнала удаленной системой и время задержки управляющего движения. Например, для марсохода Mars Rover время запаздывания составляет порядка 20 минут из-за огромного расстояния между марсоходом на Марсе и базовой станцией на Земле. Управление системой находящимися на Земле операторами должно быть в высшей степени просчитанным и медленным, чтобы обеспечить управляющее воздействие на основе точных данных датчиков.

Одно решение в отношении времени запаздывания состоит в том, чтобы уменьшить время запаздывания в каждом звене цепочки системы управления. Однако в некоторых ситуациях такое сокращение может быть ограниченным. В случае удаленной работы ограничением может служить простая задержка сигналов из-за конечной скорости света.

Другие компоненты времени задержки также может быть трудно устранить или сократить.

Другое решение может заключаться в том, чтобы перенести большую часть задач обработки в устройство или аппарат. Тем самым аппарат становится автономным при краткосрочной работе и менее часто принимает управляющие команды от базовой станции, которые имеют более общий характер. Однако в некоторых типах систем целесообразно применять управление, осуществляемое человеком, особенно там, где ошибка ведет к серьезным последствиям или когда контекст или среда работы являются сложными и неопределенными. С другой стороны, перенос задач обработки системы управления в аппарат может подразумевать нахождение оператора-человека на борту аппарата или в системе. Одним недостаткам такого подхода является возможное воздействие на оператора потенциальных опасностей. Другим недостатком является то, что средства жизнеобеспечения, предназначенные для находящегося на борту оператора-человека, могут повысить сложность, вес и стоимость системы. В альтернативном варианте перенос значительной части органов управления с базовой станции на удаленную систему, не имеющую оператора-человека, уменьшает степень управляемости системы в целом со стороны человека. Один недостаток этого состоит в том, что система может "решить" предпринять действие, от которого оператор-человек по той или иной причине мог бы воздержаться.

Другим возможным решением в отношении времени запаздывания может быть работа в повторяющемся цикле "движение-пауза". Такое средство управления работой используется для некоторых команд, предназначенных для беспилотных космических аппаратов, таких как Mars Rover. Применение медленного цикла "движение-пауза" может снизить производительность системы, поскольку система не может ничего выполнять на фазе цикла "пауза". Такой способ управления может также означать, что конструкция системы должна быть устойчивой (если не неподвижной) во время фазы цикла "пауза". Это дополнительное ограничение для системы может отрицательно повлиять на вес, сложность и стоимость.

Кроме того, работа некоторых систем сопряжена с возможностью ошибок оператора. В настоящем документе термин "оператор" может относиться к оператору-человеку либо к оператору, не являющемуся человеком, или к компьютерному оператору. Например, для выполнения некоторых заданий может потребоваться полет беспилотного летательного аппарата как можно ближе к земле с высокой скоростью. Такой режим иногда называется "огибанием рельефа местности". Огибание рельефа местности затрудняется в случае переменного или холмистого рельефа местности. Минимальная высота, на которой может лететь летательный аппарат, отчасти ограничена способностью аппарата приобретать вертикальное ускорение (вверх или вниз) посредством управляющего воздействия на руль высоты. Такое ограничение свойственно всем летательным аппаратам. Другое ограничение по высоте связано со способностью удаленного оператора или системы управления правильно определять точку подъема, чтобы не врезаться в гору, или спуска, чтобы спуститься в долину. Небольшая задержка с подъемом может привести к неизбежному столкновению с горой. Слишком ранний спуск в долину также может привести к столкновению. Кроме того, в идеальном случае в безветренную погоду может быть и можно заранее рассчитать оптимальную траекторию фактического полета. Но на практике могут быть такие изменения условий во время реального полета, которые нельзя предвидеть или точно предсказать. Эти изменения могут включать в себя ветер, изменения направления ветра, турбулентность, восходящие и нисходящие потоки. Другие непредвиденные условия могут включать в себя новые препятствия, такие как мачты, линии электропередачи и другие препятствия или опасности. Неопределенность условий отчасти может зависеть от промежутка времени между последними измерениями или наблюдениями и фактической работой или полетом, причем чем больше промежуток времени, тем больше неопределенность.

Один способ уменьшить ошибку оператора заключается в управлении системой с "коэффициентом безопасности", который обеспечивает продолжение безопасной работы системы в случае ошибки оператора или непредвиденного условия. Вообще говоря, можно статически определить коэффициент безопасности на таком уровне, чтобы снизить ошибки до приемлемого уровня. Однако коэффициент безопасности обычно отрицательно влияет на работу в отношении эффективности того или иного показателя.

Другой способ сократить ошибки оператора может заключаться в замене операторов-людей компьютерами. Однако и у такого подхода имеются недостатки. Обычно программное обеспечение для управления сложными системами в автономном режиме является сложным и дорогим, особенно когда система должна быть очень надежной. Кроме того, операторы-люди считаются в целом более гибкими перед лицом непредвиденных обстоятельств и более компетентными при принятии чрезвычайно важных решений в сложных обстоятельствах.

В соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения способ управления устройством может включать в себя создание комплексной имитационной модели реальной среды, в которой устройство действует или будет действовать. Комплексная имитационная модель может быть создана с использованием заданных данных и данных, поступающих в режиме реального времени, которые относятся к реальной среде. Способ может также включать в себя представление моделирования, включающее представление реального устройства, действующего в комплексной имитационной модели реальной среды, обеспечение управления работой моделирования и представления устройства в комплексной имитационной модели реальной среды. Способ может дополнительно включать в себя управление работой реальным устройством в реальной среде с использованием моделирования устройства в комплексной имитационной модели реальной среды.

В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения система для управления устройством может включать в себя процессор для создания комплексной имитационной модели реальной среды, в которой устройство действует или будет действовать, причем комплексная имитационная модель создается с использованием заданных данных и данных, поступающих в режиме реального времени, которые относятся к реальной среде. Система может также включать в себя устройство отображения для представления моделирования, включающего представление устройства, действующего в комплексной имитационной модели реальной среды. Может быть предусмотрен управляющий интерфейс для обеспечения управления работой по моделированию устройства в комплексной имитационной модели реальной среды. Система может также включать в себя приемопередатчик для передачи устройству управляющего сценария для управления работой устройства в реальной среде с использованием моделирования устройства в комплексной имитационной модели реальной среды.

Другие объекты и признаки настоящего изобретения, определяемого исключительно формулой, станут ясны специалистам в данной области техники после рассмотрения нижеследующего неограничивающего подробного описания изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 приведена блок-схема последовательности операций для примера способа управления работой устройства с использованием комплексного моделирования с возможностью учета времени запаздывания в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.

На фиг.2 приведена блок-схема примера системы для управления работой устройства с использованием комплексного моделирования с возможностью учета времени запаздывания в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.

Нижеследующее подробное описание вариантов выполнения приводится со ссылками на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют частные варианты выполнения изобретения. Другие варианты выполнения, имеющие иные конструктивные элементы и выполняющие другие операции, не выходят за пределы объема настоящего изобретения.

Как должно быть понятно специалисту в данной области техники, настоящее изобретение может быть выполнено в виде способа, системы или компьютерного программного продукта. Соответственно, отдельные части настоящего изобретения могут иметь полностью аппаратное выполнение, полностью программное выполнение (включая встроенные программы, резидентные программы, микрокод и т.д.) или выполнение, сочетающее в себе программные или аппаратные средства, которые могут в целом называться в настоящем документе "схема", "модуль", "блок" или "система". Кроме того, настоящее изобретение может иметь вид компьютерного программного продукта на используемом компьютером носителе данных, содержащем используемый компьютером программный код, реализованный на носителе.

Можно использовать любой подходящий используемый компьютером или машиночитаемый носитель. Используемый компьютером или машиночитаемый носитель может быть, например, но не только, электронной, магнитной, оптической, электромагнитной, инфракрасной или полупроводниковой системой, устройством или средой распространения. Частные примеры машиночитаемого носителя могут включать в себя следующее (список неисчерпывающий): электрическое соединение при помощи одного или двух проводов, материальный носитель, такой как носимая компьютерная дискета, жесткий диск, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ или флэш-память), волоконно-оптический кабель, переносной компакт-диск с постоянной памятью (CD-ROM) или другие материальные оптические или магнитные запоминающие устройства; либо среды передачи данных типа тех, что поддерживают Интернет или интрасеть. Заметим, что используемым компьютером или машиночитаемым носителем может быть даже лист бумаги или другой подходящий носитель, на котором напечатана программа, поскольку программа может быть воспринята, например, посредством оптического сканирования листа бумаги или другого носителя, затем скомпилирована, интерпретирована или иным образом обработана соответствующим образом, если в этом есть необходимость, и затем сохранена в памяти компьютера. В настоящем документе используемым компьютером или машиночитаемым носителем может быть любой носитель, который может содержать, хранить, передавать, распространять или переносить программу, предназначенную для использования или связанную с системой или устройством выполнения команд.

Компьютерный программный код для выполнения операций настоящего изобретения может быть написан на языке объектно-ориентированного программирования, такого как Java, Smalltalk, C++ или тому подобном. Однако компьютерный программный код для выполнения операций настоящего изобретения может быть также написан на обычном языке процедурного программирования, таком как язык программирования "С" или подобный язык программирования. Программный код может выполняться на компьютере пользователя полностью, выполняться на компьютере пользователя частично в качестве отдельного программного пакета, выполняться частично на компьютере пользователя или частично на удаленном компьютере или выполняться полностью на удаленном компьютере или сервере. В последнем случае удаленный компьютер может быть соединен с компьютером пользователя локальной сетью (LAN) или глобальной сетью (WAN), либо может быть обеспечено соединение с внешним компьютером (например, через Интернет при помощи провайдера интернет-услуг).

Настоящее изобретение описано ниже со ссылкой на иллюстрации с блок-схемой последовательности операций и (или) на блок-схемы способов, устройств (систем) и компьютерных программных продуктов согласно вариантам выполнения изобретения. Следует иметь в виду, что каждый блок на иллюстрациях с блок-схемой последовательности операций и (или) на блок-схемах, а также сочетания блоков на иллюстрациях с блок-схемой последовательности операций и (или) на блок-схемах могут быть реализованы в виде команд компьютерной программы. Эти команды компьютерной программы могут поступать на процессор компьютера общего назначения, специализированного компьютера или другого программируемого устройства обработки данных для получения машины, так чтобы команды, выполняемые процессором компьютера или другого программируемого устройства обработки данных, создавали средство для реализации функций/действий, указанных в блок-схеме последовательности операций и (или) на блоке или блоках блок-схемы.

Эти команды компьютерной программы могут также храниться в машиночитаемой памяти, которая может определять функционирование компьютера или другого программируемого устройства обработки данных определенным образом, так чтобы команды, хранящиеся в машиночитаемой памяти, создавали изделие, в том числе средство выполнения команд, которое реализует функцию/действие, указанную в блок-схеме последовательности операций или на блоке или блоках блок-схемы.

Команды компьютерной программы могут быть также загружены в компьютер или в другое программируемое устройство обработки данных для обеспечения выполнения последовательности операционных этапов на компьютере или другом программируемом устройстве для получения реализуемого на компьютере процесса, так чтобы команды, выполняемые на компьютере или другом программируемом устройстве, обеспечивали этапы для реализации функций/действий, указанных в блок-схеме последовательности операций или на блоке или блоках блок-схемы.

На фиг.1 приведена блок-схема последовательности операций для примера способа 100 управления работой устройства с использованием комплексного моделирования с возможностью учета задержки времени в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения. Устройство может быть беспилотной летательной системой (БЛС), беспилотным летательным аппаратом (БЛА) или другим воздушно-космическим аппаратом, наземным аппаратом, таким как Mars Rover, Lunar Rover, другим используемым на Земле аппаратом, судном, необитаемым подводным аппаратом или машиной, заводом, машиной на заводе или системой любого типа.

На этапе 102 могут быть получены заданные данные или информация, относящаяся к действительной задаче, или рабочей среде, или контексту, в котором работает или может работать устройство. Примерами заданных данных могут служить фотографии или изображения реальной среды или контекста; очертания рельефа; прогноз погоды; описания, местоположения и другая информация, относящаяся к любым целям или интересующим местам в среде или контексте; описания, местоположения и другая информация, относящаяся к имеющимся в среде угрозам и опасностям для устройства; либо любые другие данные, относящиеся к среде или к контексту работы, которые могут представлять интерес. Заданные данные могут быть получены при помощи спутника или спутниковой системы, воздушной и (или) наземной разведки, фиксированных средств наблюдения, датчиков, связанных с любым из вышеперечисленного, и других средств.

На этапе 104 на основе заданных данных может быть получена или сформирована по меньшей мере одна виртуальная модель реальной рабочей среды.

На этапе 106 могут быть получены поступающие в режиме реального времени данные или информация, относящаяся к реальной рабочей среде или к среде или контексту выполнения задания. Примерами поступающих в режиме реального времени данных или информации могут служить фотографии или изображения реальной среды или контекста; очертания рельефа; прогноз погоды; описания, местоположения и другая информация, относящаяся к любым целям или интересующим местам в среде или контексте; описания, местоположения и другая информация, относящаяся к имеющимся в среде угрозам и опасностям для устройства; либо любые другие данные, относящиеся к среде или к контексту работы, которые могут представлять интерес. Поступающие в режиме реального времени данные могут быть также получены при помощи спутника или спутниковой системы, воздушной и (или) наземной разведки, фиксированных точек наблюдения, датчиков, связанных с любым из вышеперечисленного, или других средств.

На этапе 108 на основе поступающих в режиме реального времени данных может быть сформирована или получена по меньшей мере одна виртуальная модель реальной среды или контекста выполнения задания.

На этапе 110 виртуальные модели могут быть соединены или объединены для получения или формирования комплексной имитационной модели реальной рабочей среды, среды или контекста выполнения задания, в которых действует или будет действовать устройство. Примеры программ, которые могут использоваться для моделирования рабочей среды, могут включать в себя программу Google Earth от компании Google, Маунтин-Вью, Калифорния; Global-Scenery или X-Scenery от компании Laminar Research, Коламбия, Южная Каролина или аналогичные программные приложения. Точные трехмерные компьютерные модели на основе множества фотографий могут быть получены с использованием таких программ, как PhotoModeler от компании EOS Systems, Inc., Ванкувер, Британская Колумбия, Канада, или аналогичные программы. Google является товарным знаком компании Google, Inc. в Соединенных Штатах, и (или) в других странах. Global-Scenery и X-Scenery являются товарными знаками компании Laminar Research в Соединенных Штатах и (или) в других странах, a PhotoModeler является товарным знаком компании EOS System, Inc. в Соединенных Штатах, Канаде и других странах. Комплексная имитационная модель может непрерывно обновляться на основе данных, поступающих в режиме реального времени, или других данных.

Можно также измерять или определять атмосферные и (или) погодные условия при помощи различных измерительных приборов и включать их в комплексную имитационную модель реальной среды. Например, движение атмосферы можно изменять дистанционно при помощи датчиков на основе лазеров или аналогичных датчиков. Можно также изменять или определять условия в рабочей среде или контексте при помощи различного типа электромагнитных датчиков, таких как радары, датчики микроволнового излучения, датчики инфракрасного и видимого света. Данные с этих датчиков можно обрабатывать множеством различных способов с упором на различные виды и типы информации. Например, в соответствии с принципом Доплера сдвиг частоты можно интерпретировать как движение цели или другого устройства.

На этапе 112 может быть сгенерировано или создано моделирование, включающее в себя представление реального устройства, действующего в комплексной имитационной модели реальной среды.

На этапе 114 моделирование, включающее в себя представление устройства, действующего в имитационной модели реальной среды, может быть представлено оператору для обеспечения управления работой моделирования или представления реального устройства в комплексной имитационной модели реальной среды.

На этапе 115 управление моделированием может осуществляться совместно с управлением смоделированным устройством в комплексной имитационной модели. Как описано более подробно в настоящем документе, оператор может управлять различными элементами моделирования, такими как траектория полета или маршрут следования устройства, скорость устройства или его модели; опция задержки времени, опция повторного выполнения операции, различные ракурсы для наблюдения за работой моделируемого устройства. Опция задержки времени позволяет задать промежуток времени между выполнением операций при моделировании и выполнением устройством этих или связанных операций в реальной среде. Задержку времени можно регулировать для предоставления большего времени для ответственных маневров или важных аспектов задачи и большего времени для принятия решения. Моделирование можно ускорить в период пониженной нагрузки и с целью увеличения времени задержки. Время задержки может позволить также исправлять ошибки или повторно выполнять отдельную операцию или функцию при моделировании до того, как эту операцию выполнит реальное устройство.

Компьютерное моделирование систем весьма распространено. Например, для подготовки пилотов в настоящее время применяется пилотажный тренажер. В пилотажных тренажерах обычно воспроизводится кабина пилота, на остеклении которой демонстрируются видеоизображения, и используются реальные управляющие воздействия. Характеристики полета самолета, а также внешняя среда могут быть смоделированы на компьютере. Для целей обучения могут быть запущены модели реальных заданий. В настоящее время распространены также облегченные имитаторы полета, в числе которых можно назвать X-Plane от компании Laminar Research и Microsoft Flight Simulator. В имитаторе X-Plane используются виды за пределами самолета и приборная панель на единственном компьютерном экране, и работать не нем можно с единственной клавиатурой и джойстиком. Доступно также моделирование многих других систем.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения управляющие вводы, выполняемые оператором на модели, могут передаваться реальному устройству с временной задержкой. Оператор может регулировать временную задержку, чтобы обеспечить для моделирования возможность "паузы" или "перемотки назад". Оператор может остановить моделирование для выбора вариантов или для обдумывания в те промежутки времени, когда поступает слишком много информации. В альтернативном варианте оператор может прийти к выводу, что совершена ошибка и что выполнение определенной функции можно улучшить. В этом случае оператор может "отмотать" моделирование назад на определенный промежуток времени с тем, чтобы "повторно выполнить" операцию и исправить ошибку или улучшить выполнение. Следует заметить, что промежуток времени, на который осуществляется перемотка назад, не должен превышать задержку времени между моделированием и выполнением смоделированной операции реальным устройством. На этапе 118 можно управлять регулируемой временной задержкой и опцией повторного выполнения таким образом, чтобы опережать или, по меньшей мере, не отставать от работы реального устройства в реальной рабочей среде. Может выдаваться предупреждение, если выбор перемотки назад превышает задержку времени, или разрешение на перемотку может выдаваться только на величину задержки времени с определенным запасом, чтобы обеспечить отправку управляющих сигналов до того, как управляющее устройство должно будет выполнить маневр.

Пауза или перемотка назад уменьшают задержку времени. Если оператор хочет восстановить предыдущую задержку времени, он может запустить моделирование на повышенной скорости ("перемотка вперед") до тех пор, пока не будет достигнута требуемая задержка. В этом случае задержка между управляющим воздействием оператора и передачей управляющих сигналов устройству может регулироваться таким образом, чтобы для реального устройства время текло с постоянной скоростью.

Оптимальная задержка времени может отчасти зависеть от того, насколько изменчивой может быть рабочая среда. В статической среде можно использовать большие задержки. В крайне изменчивой среде задержка времени может быть сведена к нулю (или к минимуму, если некоторое запаздывание неизбежно). В некоторых случаях оптимальной задержкой может быть какой-либо промежуточный отрезок времени.

Возможная альтернатива паузе или повторному выполнению для исправления ошибок. В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения смоделированные возможности устройства можно установить таким образом, чтобы они превосходили реальные возможности устройства. Иными словами, смоделированное устройство может управляться с измененными или улучшенными характеристиками по сравнению с реальным устройством для более эффективного выполнения некоторых операций или функций в условиях моделирования. Например, самолет может иметь ускорение в вертикальном направлении с силой, в 10 раз превосходящей силу тяготения, то есть 10 g. Этим накладывается ограничение, например, на то, в какой степени самолет может отслеживать контур холмистого рельефа. В то же время при моделировании обеспечивается возможность создавать тягу величиной, например, 20 g. При выполнении задания на модели оператор может следовать траектории, стараясь ограничивать ускорение величиной 10 g. Если он допускает ошибку, он может увеличить ускорение, чтобы на модели избежать столкновения с землей. Управляющая программа может исправить смоделированную траекторию полета с тем, чтобы реальный самолет настолько близко следовал смоделированной траектории полета, насколько это физически возможно, без превышения эксплуатационных пределов самолета. Степень возможного изменения траектории полета зависит от времени задержки. Соответственно, на этапе 120 может быть внесена необходимая компенсация на основе эксплуатационных ограничений реального устройства, так чтобы реальное устройство могло более эффективно выполнять смоделированные операции в действительности. В альтернативном варианте в некоторых системах может быть целесообразно ухудшить моделируемые возможности устройства. Такое ухудшение может, например, эффективно обеспечить запас характеристик между смоделированным сценарием и возможностями реальной системы. Это повышает вероятность того, что реальная система сможет в точности следовать сценарию с учетом неопределенных факторов среды или системы, которые могут ухудшить фактическую реализацию.

На этапе 122 может быть сгенерирован управляющий сценарий на основе моделирования. На этапе 124 управляющий сценарий может быть передан реальному устройству для управления работой устройства в реальной среде. Управляющий сценарий может непрерывно генерироваться в процессе управления работой моделирования устройства в комплексной имитационной модели реальной среды. Управляющий сценарий может затем передаваться в потоковом режиме реальному устройству. В потоковом режиме данные можно посылать по существу непрерывным потоком данных непосредственно на реальное устройство. Аналогично рассмотренному выше, управляющий сценарий может передаваться в потоковом режиме на реальное устройство после заданной временной задержки, так чтобы реальное устройство выполняло функцию через заданный промежуток времени после того, как эта функция выполнена при моделировании.

Варианты выполнения настоящего изобретения могут также справляться с изменчивостью качества выполнения операций реальным устройством по сравнению с точным и повторяемым поведением некоторых моделей. Например, заданные последовательности отклонений поверхности управления могут приводить к некоторой траектории полета самолета при одном полете и к совершенно иной траектории полета при последующем полете из-за небольших изменений атмосферных условий или других незначительных параметров. Эти изменения могут компенсироваться контролем требуемой траектории полета (в пространстве и времени) и обеспечением изменения поверхностей управления со стороны системы управления полетом самолета для поддержания траектории, указанной при моделировании. Несоответствие между траекторией, заданной самолету, и фактической траекторией может обеспечить систему управления информацией о возможностях самолета в определенный день при определенном наборе условий. Эта информация может быть также передана оператору, который может скорректировать задания для учета реальных возможностей самолета в реальной среде.

В соответствии с вариантом выполнения изобретения, описываемого со ссылкой на фиг.1, данные, поступающие в режиме реального времени, могут быть включены в имеющуюся компьютерную модель окружающей среды и в представление устройства. Тем самым обеспечивается учет динамических событий и условий при управлении реальным устройством. Оптимальная задержка времени может представлять собой компромисс между преимуществом наличия оперативной информации о среде и условиях эксплуатации с преимуществом возможности повторного выполнения некоторых операций и (или) изменения траекторий полета или других эксплуатационных изменений. Регулируемая задержка времени обеспечивает динамический ответ на изменения в окружающей среде. Примером такой комплексной возможности может служить объединение радиолокационных данных от реального устройства или самолета, которые обрабатываются таким образом, чтобы соответствовать геометрии, используемой при моделировании. Эти данные могут подвергаться фильтрации для получения новых данных, которые отсутствуют в базовой геометрии. Например, размещение препятствий, таких как аэростаты заграждения, может обнаруживаться радаром и отображаться при моделировании. В этом примере реальный самолет не должен сильно опережать моделирование (в пространстве) до такой степени, чтобы радар (или другие датчики) переставал видеть области, представляющие интерес для моделирования.

Другая характерная особенность настоящего изобретения заключается в том, что моделирование может использоваться для сокращения времени, требуемого оператору для выполнения задания, по сравнению с реальным временем выполнения задания. В этом режиме моделирование может осуществляться с повышенной скоростью, чтобы сократить продолжительность выполнения смоделированного задания. При воспроизведении моделирования для управления работой реального устройства воспроизведение осуществляется с правильной, или нормальной, скоростью. Заметим, что в этом режиме выполнение реального задания может начинаться одновременно с выполнением смоделированного задания.

В альтернативном варианте систему можно использовать для повышения точности действий оператора посредством замедления времени при моделировании, чтобы у оператора было больше времени для внесения корректировок в работу и тем самым повысить точность или обеспечить большую продуманность решений. В этом режиме моделирование должно начинаться до выполнения реального задания в такой момент времени, чтобы в конце выполнения задания моделирование сравнялось или оставалось впереди реального выполнения задания.

На фиг.2 приведена блок-схема примера системы 200 для управления работой устройства с использованием комплексного моделирования с возможностью задержки времени в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения. Способ 100 может быть реализован в системе 200 или выполняться системой 200. Управляемое устройство, приведенное на фиг.2, представляет собой летательный аппарат 200, такой как (БЛС), (БЛА) или тому подобное, и вариант выполнения настоящего изобретения, приведенный на фиг.2, описывается с точки зрения управления работой самолета или летательного аппарата 202; однако настоящее изобретение может быть приспособлено для управления любого рода транспортным средством, машиной или системой.

Система 200 может включать в себя процессор 204 для обработки изображений для формирования комплексной имитационной модели 206 реальной рабочей среды 208 или контекста, в котором будут действовать устройство или летательный аппарат 202. Аналогично сказанному ранее, комплексная имитационная модель 206 среды может быть сформирована с использованием имеющихся данных или информации, относящихся к реальной среде 208, и данных, поступающих в режиме реального времени, которые относятся к реальной среде 206.

Процессор 204 для обработки изображений может быть связан с приемопередатчиком (Tx/Rx) 210. Приемопередатчик может принимать имеющиеся данные и (или) данные, поступающие в режиме реального времени, или текущие данные, относящиеся к реальной среде 208, от реального летательного аппарата 202 и от спутника 212 или от спутниковой системы, включающей в себя множество спутников. Приемопередатчик 210 может также принимать имеющиеся данные и данные, поступающие в режиме реального времени, относящиеся к среде 208, от других передвижных устройств, таких как другие транспортные средства (воздушные и наземные) или из неподвижных мест. Как более подробно описано ниже, летательный аппарат 210, другие устройства и транспортные средства и неподвижные места могут включать в себя датчики для определения определенных характеристик, относящихся к среде, таких как географические данные, информация об угрозах и целях, а также атмосферные и погодные условия и любые иные условия и информацию, которые могут представлять интерес или быть важными для выполнения задания.

Приемопередатчик 210 может также принимать данные от летательного аппарата 202, относящиеся к работе летательного аппарата 202, такие как географическое местоположение, скорость, высота, траектория полета, состояние систем аппарата и любые другие данные или информация, которые могут представлять интерес в зависимости от выполняемого задания. Например, летательный аппарат 202 может содержать приемник глобальной системы определения местоположения (GPS), который может выдавать информацию о широте, долготе и высоте, которая может быть передана летательным аппаратом 202 на передатчик 210 системы 200. Другой системой точного определения местоположения, которую можно использовать, может быть инерциальная система управления, действующая на основе значений ускорения по трем осям плюс информации об угловом положении, полученных от гироскопических датчиков, как известно и широко используется в навигации.

Процессор 204 для обработки изображений может включать в себя модель 214 геометрического преобразования и модуль 216 управления наложением. Модель 214 преобразования может преобразовывать данные, принятые от приемопередатчика 210, для использования при формировании комплексной имитационной модели 206 реальной среды. Модель 216 управления наложением может надлежащим образом совмещать или накладывать друг на друга виртуальные модели или изображения реальной рабочей среды 208, полученные на основе имеющихся данных и данных, полученных в режиме реального времени, относящихся к реальной среде 208, для формирования комплек