Система синтетического зрения

Система синтетического зрения (SVS) — это компьютерная система реальности для летательных аппаратов, которая использует 3D , чтобы предоставить пилотам четкие и интуитивно понятные средства понимания условий полета.

Функциональность

Синтетическое зрение обеспечивает операторам ситуационную осведомленность , используя базы данных о местности, препятствиях, геополитических, гидрологических и других базах данных. Типичное приложение SVS использует набор баз данных, хранящихся на борту самолета, компьютер-генератор изображений и дисплей. Навигационное решение получено за счет использования GPS и инерциальных систем отсчета.

«Шоссе в небе» (HITS), или «Путь в небе», часто используется для изображения проецируемого пути самолета в перспективе. Пилоты мгновенно получают представление о текущем и будущем состоянии самолета в отношении местности, башен, зданий и других особенностей окружающей среды.

История

Grumman A-6 Intrumer Предшественник таких систем существовал в 1960-х годах, когда на вооружении ВМС США дебютировал палубный средний штурмовик . Разработанный с расположением экипажа рядом друг с другом, Intrumer был оснащен усовершенствованной системой навигации и нападения, называемой цифровым интегрированным атакующим и навигационным оборудованием (DIANE), которая связывала радар, навигационные системы и системы воздушных данных самолета с цифровым компьютер, известный как AN/ASQ-61. Информация от DIANE отображалась как пилоту, так и бомбардиру/навигатору (BN) через экраны электронно-лучевой трубки. В частности, один из этих экранов, индикатор вертикального отображения (VDI) AN/AVA-1, показывал пилоту синтетический вид мира перед самолетом, а в режиме обзора местности поисковым радаром (SRTC) отображал местность. обнаруженный радаром, который затем отображался в виде закодированных строк, обозначающих заданные приращения дальности. Эта технология, получившая название «Контактный аналог», позволяла А-6 летать ночью, в любых погодных условиях, на малой высоте и по пересеченной или гористой местности без необходимости каких-либо визуальных ориентиров. ^[1]

Синтетическое зрение было разработано НАСА и ВВС США в конце 1970-х годов. ^[2] и 1980-е годы в поддержку передовых исследований в кабине экипажа, а в 1990-е годы — в рамках Программы авиационной безопасности . Развитие высокоскоростного гражданского транспорта стимулировало исследования НАСА в 1980-х и 1990-х годах. В начале 1980-х годов ВВС США осознали необходимость улучшения осведомленности о ситуации в кабине для поддержки пилотирования все более сложных самолетов и начали использовать SVS (также называемую авионикой графического формата) как интегрирующую технологию как для пилотируемых, так и для дистанционно пилотируемых систем. ^[3]

Симуляторы и дистанционно пилотируемые транспортные средства

В 1979 году в симуляторе полета FS1 , созданном Брюсом Артвиком для микрокомпьютера Apple II, было представлено развлекательное использование синтетического зрения. ^[4]

Дистанционно пилотируемая кабина самолета HiMAT с дисплеем синтетического видения

НАСА использовало синтетическое зрение для дистанционно пилотируемых транспортных средств (ДПЛА), таких как High Maneuverability Aerial Testbed или HiMAT . ^[5] Согласно отчету НАСА, самолет управлялся пилотом в удаленной кабине, а сигналы управления передавались по восходящей линии от органов управления полетом в удаленной кабине на земле к самолету, а телеметрия самолета передавалась по нисходящей линии на дисплеи удаленной кабины ( смотрите фото). Удаленная кабина может быть оснащена либо видеокамерой в носовой части, либо дисплеем синтетического 3D-видения. SV также использовался для моделирования HiMAT. Саррафиан сообщает, что летчики-испытатели обнаружили, что визуальное отображение сравнимо с изображением камеры на борту ДПЛА. ^[5]

, проведенной в 1986 году В симуляции RC Aerochopper компанией Ambrosia Microcomputer Products, Inc., синтетическое зрение использовалось, чтобы помочь начинающим пилотам радиоуправляемых самолетов научиться летать. Система включала в себя джойстик управления полетом, который подключался к компьютеру Amiga и дисплею. ^[6] Программное обеспечение включало в себя трехмерную базу данных местности, а также некоторых искусственных объектов. Эта база данных была базовой и представляла местность с относительно небольшим количеством полигонов по сегодняшним стандартам. Программа смоделировала динамическое трехмерное положение и положение самолета, используя базу данных местности, чтобы создать проецируемое трехмерное перспективное изображение. Реалистичность этого дисплея тренировки пилота ДПЛА была повышена за счет того, что пользователю была предоставлена возможность регулировать задержки моделируемой системы управления и другие параметры.

Подобные исследования продолжались в военных службах США и в университетах по всему миру. В 1995–1996 годах Университет штата Северная Каролина управлял ДПЛА F-18 масштабом 17,5% с использованием Microsoft Flight Simulator для создания трехмерной проецируемой среды местности. ^[7]

В полете

В 2005 году система синтетического зрения была установлена на испытательном самолете Gulfstream V в рамках программы НАСА «Превращение целей в реальность». ^[8] Большая часть опыта, полученного в ходе этой программы, привела непосредственно к внедрению сертифицированных СВС на будущих самолетах. В начале 2000 года НАСА инициировало сотрудничество с крупными производителями авионики.

Эрик Теуниссен, исследователь Делфтского технологического университета в Нидерландах, внес свой вклад в разработку технологии SVS. ^[9]

В конце 2007 и начале 2008 года ФАУ сертифицировало систему Gulfstream Synthetic Vision- Primary Flight Display (SV-PFD) для самолетов бизнес-джета G350/G450 и G500/G550 , отображающую цветные трехмерные изображения местности на Honeywell EGPWS. основе наложенных данных с символикой PFD. ^[10]Он заменяет традиционный сине-коричневый искусственный горизонт .

В 2017 году корпорация Avidyne сертифицировала возможности Synthetic Vision для своей аэронавигационной авионики. ^[11]Другие системы стеклянной кабины, такие как Garmin G1000 и Rockwell Collins Pro Line Fusion, предлагают синтетический рельеф.

Недорогая несертифицированная авионика предлагает синтетическое зрение, например, приложения планшетных компьютеров для ForeFlight Android или iPad , ^[12] Гармин, ^[13] Аэронавигация Про, ^[14] или программное обеспечение Hilton ^[15]

Правила и стандарты

«РТСА ДО-315Б» . ИИЭЭ . 21 июня 2011 г. Минимальные стандарты производительности авиационных систем для систем улучшенного видения, систем синтетического видения, систем комбинированного видения и систем улучшенного видения полета.
«ED-179B - MASP для систем улучшенного и синтетического зрения, а также систем комбинированного зрения и улучшенных систем полетного зрения» . ЕвроКАЕ . Сентябрь 2011.

См. также

Ссылки

^ Эндрюс, Хэл. «Жизнь нарушителя». Новости морской авиации, том 79, № 6, сентябрь-октябрь 1997 г., стр. 8–16. {{cite magazine}}: Для журнала Cite требуется |magazine= ( помощь )
^ Нокс; и др. (октябрь 1977 г.). «Описание контактного аналогового дисплея пилотирования Path-In-The-Sky» (PDF) . Технический меморандум 74057 . НАСА.
^ Способ; и др. (май 1984 г.). «Оценка графического формата отображения» (PDF) . AFWAL-TR-34-3036 . ВВС США.
^ Джос Группинг (2001). "Введение" . История авиасимулятора . ^{[ самостоятельно опубликованный источник? ]}
^ Jump up to: ^а ^б Саррафян, С. (август 1984 г.). «Оценка на симуляторе задачи боковой посадки дистанционно пилотируемого транспортного средства с использованием визуального дисплея» (PDF) . Технический меморандум 85903 . НАСА. дои : 10.2514/6.1984-2095 . hdl : 2060/19840021816 .
^ Стерн, Д.: «Руководство пользователя RC Aerochopper», Ambrosia Microcomputer Products, Inc., 1986 г.
^ «Летные исследования (Проект F18)» . Государственный университет Северной Каролины. Архивировано из оригинала 10 января 2008 г.
^ Победители премии «Воплощение целей в реальность 2005 года» . Управление миссий НАСА по аэронавтическим исследованиям .
^ Теуниссен; и др. (август 2005 г.). «Руководство, осведомленность о ситуации и мониторинг целостности с помощью SVS + EVS» . Материалы конференции AIAA GNC . дои : 10.2514/6.2005-6441 . ISBN 978-1-62410-056-7 .
^ «Gulfstream получает двойное первое место, поскольку федеральная авиационная администрация сертифицирует EVS II и основной дисплей с искусственным зрением» (пресс-релиз). Гольфстрим . 28 января 2008 г. Архивировано из оригинала 2 января 2024 г. Проверено 02 января 2024 г.
^ «Avidyne сертифицирует синтетическое зрение для линейки FMS» . Общие новости авиации . 13 марта 2017 г.
^ «Глобальное синтетическое видение» . ФорФлайт.
^ «Приложение Garmin Pilot добавляет возможность трехмерного синтетического зрения» (пресс-релиз). Гармин. 20 февраля 2014 г.
^ «Функции аэронавигации в полете, включая 3D-просмотр» . Аэронавигация. 26 февраля 2024 г.
^ «Хилтон Софтвер» .

Внешние ссылки

«Синтетическое зрение обеспечит пилотам чистое небо всегда» . НАСА. 21 ноября 2004 г.
Стивен Поуп (июнь 2006 г.). «Обещание синтетического видения: превращение идей в (виртуальную) реальность» (PDF) . АЙН онлайн .

[1] Эндрюс, Хэл. «Жизнь нарушителя». Новости морской авиации, том 79, № 6, сентябрь-октябрь 1997 г., стр. 8–16. {{cite magazine}}: Для журнала Cite требуется |magazine= ( помощь )

[2] Нокс; и др. (октябрь 1977 г.). «Описание контактного аналогового дисплея пилотирования Path-In-The-Sky» (PDF) . Технический меморандум 74057 . НАСА.

[3] Способ; и др. (май 1984 г.). «Оценка графического формата отображения» (PDF) . AFWAL-TR-34-3036 . ВВС США.

[4] Джос Группинг (2001). "Введение" . История авиасимулятора . ^{[ самостоятельно опубликованный источник? ]}

[Sarrafian1984-5] Jump up to: ^а ^б Саррафян, С. (август 1984 г.). «Оценка на симуляторе задачи боковой посадки дистанционно пилотируемого транспортного средства с использованием визуального дисплея» (PDF) . Технический меморандум 85903 . НАСА. дои : 10.2514/6.1984-2095 . hdl : 2060/19840021816 .

[6] Стерн, Д.: «Руководство пользователя RC Aerochopper», Ambrosia Microcomputer Products, Inc., 1986 г.

[7] «Летные исследования (Проект F18)» . Государственный университет Северной Каролины. Архивировано из оригинала 10 января 2008 г.

[8] Победители премии «Воплощение целей в реальность 2005 года» . Управление миссий НАСА по аэронавтическим исследованиям .

[9] Теуниссен; и др. (август 2005 г.). «Руководство, осведомленность о ситуации и мониторинг целостности с помощью SVS + EVS» . Материалы конференции AIAA GNC . дои : 10.2514/6.2005-6441 . ISBN 978-1-62410-056-7 .

[EVS_II-10] «Gulfstream получает двойное первое место, поскольку федеральная авиационная администрация сертифицирует EVS II и основной дисплей с искусственным зрением» (пресс-релиз). Гольфстрим . 28 января 2008 г. Архивировано из оригинала 2 января 2024 г. Проверено 02 января 2024 г.

[11] «Avidyne сертифицирует синтетическое зрение для линейки FMS» . Общие новости авиации . 13 марта 2017 г.

[12] «Глобальное синтетическое видение» . ФорФлайт.

[13] «Приложение Garmin Pilot добавляет возможность трехмерного синтетического зрения» (пресс-релиз). Гармин. 20 февраля 2014 г.

[14] «Функции аэронавигации в полете, включая 3D-просмотр» . Аэронавигация. 26 февраля 2024 г.

[15] «Хилтон Софтвер» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]