X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Цель данной статьи - раскрыть перспективы применения технологий автоматизации учебного процесса на примере унифицированного учебно-тренажерного комплекса (УУТК) «Тренировка. Анализируются преимущества и недостатки внедрения данного комплекса в воздушно-космические силы РФ. Рассматривается проблема автоматического обнаружения объектов вооружения и военной техники.

Развитие научного и технического потенциала Вооруженных сил Российской Федерации является одним из важнейших аспектов, решаемых государством в рамках организации обороны нашей страны. Вопросы современного состояния и подготовки кадров Российской армии, направления дальнейшего ее развития являются объектом пристального внимания и предметом для активного обсуждения не только в российском обществе, но и в зарубежных странах.

В данных условиях обеспечение национальной безопасности государства приобретает все более сложную и комплексную ориентацию. С учетом этого повышение боевых возможностей Вооруженных сил Российской Федерации, подготовки высококвалифицированных военных профессионалов является одной из ведущих задач государства.

Совершенствование информационных технологий и внедрение их во все сферы общества позволило найти новые формы и методики обучения специалистов. Одна из которых – применение учебно-тренажерных комплексов, отвечающих современным требованиям.

Таковым является унифицированный учебно-тренажерный комплекс «Тренировка». В данном изделии реализованы задачи обучения основных специалистов, работающих на наземных пунктах управления комплексов с беспилотными летательными аппаратами (БЛА). В программу обучения входят такие вопросы как выбор района расположения БЛА, планирование полета и разборка программ полетов, обработка поступающей информации, управление целевой нагрузкой, дешифрирование изображения, формирование отчетных документов. Эти задачи охватывают наиболее важные функции, выполняемые операторами при подготовке и в ходе полетов. При этом по каждой решаемой задаче проводится как одиночная (теоретическая и практическая) подготовка, так и подготовка в составе расчета в ходе отработки комплексного тренажа в обстановке, приближенной к реальной. Важно отметить, что в задачи изделия, по замыслу его разработки, не входило обучение собственно пилотированию БЛА, поскольку эта задача решается, как правило, с использованием учебно-тренировочных средств, разрабатываемых создателями комплексов. В связи с этим важно определить роль и место УУТК в общей системе подготовки операторов БЛА.

Учебный класс из состава изделия обеспечивает теоретическую подготовку и практическую одиночную подготовку операторов, при этом операторы управления БЛА используют для практической подготовки также учебно-тренировочные средства из состава комплексов, использующих виртуальную информационную среду, в которую входит программный комплекс подготовки сценариев (ПКПС), позволяющий сформировать тактическую обстановку и динамику ее изменения путем создания сценария тренировки либо загрузки ранее созданного сценария. Комплекс позволяет запустить тренировку по созданному сценарию и визуально, с использованием окон отображения трехмерных сцен и картографической информации, проконтролировать ход выполнения тренировки. Сценарий задается множеством объектов моделирования с заданными координатами, углами и маршрутами, по которым объекты будут следовать в процессе проведения тренировки, объектов геометрических, объектов навигационных. Комплекс позволяет ввести все эти параметры в графическом и текстовом виде, а также задать метеообстановку для проведения тренировки [1]. Также в данной среде возможно взаимодействие объектов военной техники такое как атака по наземным и воздушным целям, имитация работы артиллерии и т.п.

Подготовка наземных пунктов управления (НПУ) комплексов с беспилотными летательными аппаратами реализованы по типам действия: ближний, средний и дальний. Программный комплекс тренажёра предназначен для имитации автоматизированного рабочего места (АРМ) НПУ комплекса с БЛА с обеспечением следующих характеристик таких как точное соответствие по внешнему виду и соответствие по размещению органов управления, точное соответствие по размещению органов индикации и воспроизведение функциональных возможностей. Функциональные возможности тренажёра НПУ комплексов с БЛА обеспечивают имитацию подготовки полётного задания, имитацию исполнения полётного задания, визуализацию получаемых имитируемой бортовой аппаратурой наблюдения БЛА данных, взаимодействие с унифицированным программно-аппаратным комплексом (УПАК) виртуальной информационной среды. Проведение учебно-тренировочных занятий на реальных БЛА связано с некоторым рядом трудностей. Основными являются, существенные материальные затраты на обучение оператора особенно в том случае, когда применяются БЛА одноразового применения, недостаточный контроль за действиями оператора в ходе выполнения задачи, невозможность быстрого перезапуска выполнения тренировочного полета при возникновении внештатных ситуаций и другие не мало важные критерии.

Возможности комплекса позволяют проводить съемку в различных диапазонах длин волн, что позволяет повысить эффективность обнаружения объектов при проведении учебно-тренировочных полетов, но на сегодняшний день недостаточно проводить обнаружение только оператором дешифрирования, поэтому одной из важнейших задач является построение алгоритма автоматического обнаружения объектов вооружения и военной техники (ВВТ). Используя материалы съемки учебно-тренировочным комплексом в видимом и инфракрасном диапазоне длин волн, проводились эксперименты по обнаружению объектов ВВТ средствами графического программирования Nation Instruments Vision Builder.

В основу эксперимента брались кадрированные изображения видеопотока на которых выделялось эталонное изображение и проводилась обработка данных корреляционным методом.

На рисунке 1 и 2 представлены результаты обработки.

Рисунок 1 – Автоматическое обнаружение объектов ВВТ в видимом диапазоне длин волн

Рисунок 2 – Автоматическое обнаружение объектов ВВТ в инфракрасном диапазоне длин волн

Обработка видеоаэрофотоизображений корреляционным методом в среде National Instruments производилась для каждого кадра. В процессе эксперимента в случае обнаружения 5 объектов из 5 возможных, результат обработки считался положительным, отрицательным – если не обнаружен хотя бы один объект.

Так, в видимом диапазоне в результате обработки 33 кадров, положительный результат был зафиксирован 23 раза, что соответствует вероятности правильного обнаружения 0,69, а в инфракрасном диапазоне к тридцати трем обработанным кадрам с полностью обнаруженными объектами, два кадра на которых обнаружены не все объекты, т.е. вероятность положительно исхода составляет примерно 0,93.

Автоматизацию учебного процесса решают последовательным выполнением частных задач подготовки и организации обучения, управлением проведения занятия, работы обучаемого на занятии, контроль занятий и анализа результатов обучения. Подготовку обучаемых проводят как в составе группы – при этом проводят совместную подготовку обучаемых группы, так и в составе подгруппы – при этом проводят раздельную подготовку обучаемых по специальности [2].

Таким образом, автоматизация учебного процесса является важной составляющей практико-ориентированного обучения, основной целью которого, на этапе получения высшего образования, является курсантов адаптация к будущей профессиональной деятельности, результаты которой значительно зависят от развития информационных технологий и их внедрения во все сферы общества.

В связи с развитием технологий беспилотной авиации и все большим внедрением комплексов с беспилотными летательными аппаратами во все рода войск необходимо решать задачи автоматического, интеллектуального обнаружения объектов ВВТ, а также совершенствовать учебно-тренировочные комплексы подготовки расчетов, путем реализации гиперспектральной съемки, что позволит повысить достоверность обнаружения искомых объектов. Основными направлениями развития тренажеров в настоящее время являются совершенствование техники отображения и создания обстановки, адекватной реальной, использование микропроцессорной техники на основе концепции распределенной обработки и локальной вычислительной сети. Задействованные мощные запоминающие устройства, позволят проводить тренировки в реальном масштабе времени, проводить комплексность в подготовке не только отдельных операторов, но и экипажей в целом, а также моделирование любых вариантов оперативно-тактической обстановки. Не менее важным направлением является поддержка технологий дистанционного обучения с использованием телекоммуникационных систем, и поддержка возможности одновременной подготовки нескольких расчетов комплексов с БЛА различных типов, взаимодействующих между собой.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Руководство оператора программного комплекса подготовки сцен. Санкт-Петербург.: 2015. 55 с.

2 Руководство оператора программного комплекса автоматизации учебного процесса. Санкт-Петербург.: 2015. 296 с.

3 Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. Для вузов. – 6-е изд. стер. – М.: Высш.шк. 1999. 576 с.

Код для цитирования: Скопировать