Методы трехмерной индикации

В технике ОИ простр. при­знаки ситуации крайне невыразительны. Операторам на основании этих признаков или каких-либо априорных сведений приходится самим дополнять двухмерное отображение ситуации собствен­ными представлениями о пространстве, в котором находятся или перемещаются управляемые объекты. Естественно, что эти представления характеризуются большей или чаще меньшей пол­нотой с т.зр. их адекватности задачам управления.

Все чаще появляются сообщения о ведущихся поисках в обла­сти создания трехмерных индикаторов (ТИ). На создание та­ких индикаторов направлено сейчас множество разработок: от наи­более простых вариантов, н-р мех. устройство для рисования в трех измерениях, где для двух измерений используют­ся два пера с разными чернилами, а для третьего – глубины – изменение расстояния между перьями, до наиболее слож­ных, например голографических методов ОИ.

ТИ делятся на три осн. группы: 1) объемные, 2) «иллюзорные» и 3) изобразительные, хотя дейст­вительно трехмерны только объемные индикаторы, где воспроизво­дятся ширина, высота и глубина. Изобразительные индикато­ры – самые простые из этих групп: это обычные двумерные ин­дикаторы, в которых для обозначения третьего измерения приме­няются символы.

В иллюзорных индикаторах используются только два измере­ния, а впечатление объемности создается благодаря стереоскопи­ческому эффекту. Такие индикаторы бывают панорамными и с двойными изображениями. Перспективным методом трехмерной индикации с использованием двойных изображений является ксография, дающая возможность осуществлять фотографирование и печатание предметов с воспроизведением глубины. Процесс ксо­графии заключается в использовании спец. камеры и сетки, помещенной перед пленкой и делящей изображение на ряд вер­тикальных полос. После обычного проявления и печатания плен­ка покрывается рядом спец. пластмассовых полосок, по­зволяющих наблюдателю видеть каждым глазом разл. изо­бражение, что и создает эффект объемности.

В объемных индикаторах для трехмерного воспроизведения при­меняют спец. индикаторные устройства: электронно-луче­вые трубки с вибрирующим экраном, дающим возможность воспро­изводить изображение глубины; системы, создающие ионизацию таза, локальное возбуждение которого происходит в нужных точках трехмерной координационной матрицы; объемные гисто­граммы.

Каждый из описываемых методов обладает рядом недостатков: электромеханические проблемы, связанные с креплением экрана, сложности, связанные с обеспечением памяти и коммутации, с воз­можностью быстрой смены И, – все это создает опред. трудности использования их в системах предъявления И.

Одним из современных перспективных методов ТИ является метод голографии – процесс фотографической записи интерференционной картины, дающий объемное изображе­ние объекта в результате расщепления лазерного луча на две час­ти, одна из которых освещает непосредственно пленку [опорный луч], а другая – объект, световые волны от которого отражают­ся на пленку, складываясь со световой волной опорного луча. При освещении лучами лазера проявленной фотопластинки восстанав­ливается изображение первоначальной картины во всей ее глуби­не. Впечатление трехмерности настолько правдоподобно, что на­блюдателю хочется потрогать отображенный объект руками. Голо­грамма одинаково четко изображает как далекие, так и близкие предметы. Замечательное свойство голограмм состоит в том, что при их освещении создается впечатление реальности видимого изо­бражения, более того, изменяя свое положение, наблюдатель мо­жет заглянуть за лежащие на переднем плане предметы точно так же, как при восприятии реальной картины. Использование гологра­фии наиболее эффективно при ОИ об от­д. объектах или небольших группах, когда необходима вы­сокая степень точности воспроизведения.

По сравнению с проектированием все более совершенных средств индикации проектирование и конструирование органов управления к трехмерным системам индикации значительно от­стают. Отсутствуют достаточно квалифицированная инженерно­психологическая и эрг. оценка и экспертиза вновь соз­даваемых органов управления. В результате создается несоответствие между новейшими средствами индикации, такими, как ТИ, и органами управления.

При работе с электронно-лучевыми индикаторами для решения задач обнаружения, опознания, слежения обычно используются три типа устройств: 1) световое перо, 2) ручка управления, 3) шариковый регулятор.

Световое перо – это фотоэлектрический датчик, который слу­жит для считывания И непосредственно с индикатора. Осн. достоинство такого устройства – быстрота реакции. Опе­ратор должен лишь направить его в нужную точку на индикато­ре и нажать кнопку включения, а вычислительная машина, получая; И от светового пера, автоматически определяет коорди­наты цели. Световое перо применяется для приближенного быст­рого указания положения цели, когда точность не является кри­тичным параметром.

Ручка управления представляет собой рычаг, который может перемещаться в двух координатах по X и Y. Она снабжена датчи­ками, работающими в двух режимах: 1) вращения (след на экра­не перемещается в указанном направлении с постоянной скорос­тью), 2) пропорционального перемещения (след перемещается на расстояние, пропорциональное величине перемещения ручки управ­ления).

Перемещение ручки индицируется на экране движением спе­ц. символа (эхо-сигнала), показывающего оператору, ка­кому участку экрана соответствует положение органа управления. Ручка управления может перемещаться с высокой скоростью на сравнительно большое расстояние.

Шариковый регулятор представляет собой устройство, кото­рое может поворачиваться в любом направлении для перемещения на экране эхо-сигнала. Работа с шариковым регулятором произ­водится значительно медленнее, чем со световым пером и ручкой управления, но результаты точнее.

§11. Сигнализаторы звуковые (ЗС) (неречевых сообщений)

Сигнализатор – это индикатор, предназначенный для предъяв­ления человеку сведений в случаях, когда требуется спец. привлечение его внимания. К ЗС неречевых сообщений относятся источники звука, используемые на рабочем месте для подачи аварийных, предупреждающих и уведомляющих сигналов (н-р, сообщение одномерное; сообщение короткое; сообщение требует немедленных действий; место приема И слишком освещено или затемнено; повышенные ускорения; зрит. анализатор оператора занят и др.).

Осн. тех. характеристики используемых звуковых сигналов неречевых сообщений указаны в табл.12.

ЗС неречевых сообщений должны:

– обеспечивать привлечение внимания работающего оператора путем неожиданной подачи сигнала, изменением уровня звуко­вого давления, модуляции по частоте и уровню звукового давле­ния, увеличением длительности звучания, частоты следования;

– сообщать оператору об отказе или изменениях в СЧМ;

– не перегружать слуховой анализатор работающего оператора;

– не отвлекать внимание др. операторов;

– не мешать речевой связи;

– не утомлять работающего оператора, не оглушать его при уве­личении уровня звукового давления сигнала и не пугать при не­ожиданном появлении, что может привести к нарушению ДО.

В ЗС при наличии ручного отключения должен быть обеспечен автоматический возврат схемы в исходное положение для получения очередного управляющего сигнала. Частотная характеристика тональных сигналов должна быть в пределах полосы 200–5000 Гц. При наличии высокочастотного маскирующего шума допускается расширение предела до 10 000 Гц. При наличии в помещении постов управления акустиче­ских экранов

частотная характеристика тональных сигналов ре­комендуется в пределах полосы 200–1000 Гц. При изменениях частоты тона шаг изменения должен быть не менее 3% по отно­шению к исходной частоте.

Предупреждающие и аварийные сигналы должны быть преры­вистыми. Несущая частота предупреждающих сигналов должна быть 200–600 Гц при длительности сигналов и интервалов между ними 1–3 с. Несущая частота аварийных сигналов должна быть 800–2000 Гц при длительности интервалов 0,2–0,8 с.

Уровень звукового давления сигналов у входа в наружный слуховой проход органов слуха человека на РМ должен быть в пределах полезного динамического диапазона, т.е. от 30 до 100 дБ, При маскировке шумом предельно допустимые уровни звукового давления сигналов должны быть от 110 до 120 дБ (см. табл.13). При изменениях уровня звукового давления шаг изме­рения должен быть не менее 3 дБ. Уровень звукового давления аварийных сигналов должен быть не выше 100 дБ. Уровень звуко­вого давления предупреждающих сигналов должен быть не выше 80–90 дБ. Уровень звукового давления уведомляющих сигналов должен быть ниже не менее чем на 5% по отношению к уровню звукового давления аварийных сигналов.

Длительность отд. сигналов и интервалов между ними должна быть не менее 0,2 с. При изменениях длительности звуко­вых посылок шаг измерения должен быть не менее 25% по отно­шению к исходной длительности. Длительность звучания интен­сивных звуковых сигналов не должна превышать 10 с.

Модуляция сигналов должна производиться изменениями амп­литуды и частоты. При амплитудном модулировании глубина мо­дуляции должна быть не менее 12%. При частотном

модулирова­нии глубина модуляции должна быть не менее 3% по отношению к несущей частоте.

При маскировке шумом используют звуковые сигналы, частота которых возможно больше отличается от наиболее интенсивных частот шума. Необходимо обеспечивать превышение порога мас­кировки звуковых сигналов от 10 до 16 дБ (табл.13).

При маскировке тональными сигналами используют звуковые сигналы, частота которых максимально отличается от частоты мас­кирующего тона.