Специалисты компании «СофтЛаб-НСК» усовершенствовали систему имитации фотосъемки земной поверхности с орбиты для тренажера, созданного в сотрудничестве с Институтом автоматики и электрометрии СО РАН. 
 
Успешные практики создания в новосибирском Академгородке узлов виртуальной реальности для подготовки космонавтов имеют долгую историю.  
 
«В пилотируемой космонавтике одним из основных средств подготовки космонавтов являются космические тренажеры (КТ), в структуре которых важное место занимают системы имитации внешней визуальной обстановки на всех этапах полета — выведение на орбиту, стыковка корабля с орбитальным пилотируемым комплексом, задачи орбитального полета, а также возвращение экипажа на Землю, — рассказал заведующий лабораторией Института автоматики и электрометрии СО РАН кандидат технических наук Борис Степанович Долговесов. — С появлением мощных специализированных компьютеров стала актуальной замена использовавшихся ранее имитаторов визуальной обстановки с физическими моделями и телевизионными камерами на системы с математическим моделированием объектов наблюдения». ​
 
С первой половины 1980-х годов начинается активное сотрудничество ИАиЭ СО РАН с Научно-исследовательским испытательным центром подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина по созданию синтезирующих систем визуальной обстановки (ССВО) для космических тренажеров. На базе разработок института по формированию и отображению высокореалистичных виртуальных сцен в реальном масштабе времени создается несколько поколений ССВО, от одноканальных до многоканальных с расширенными функциональными возможностями, для практического применения в тренажерных комплексах ЦПК. Борис Долговесов помнит, как в 1981—1985 годах в ИАиЭ собирали образец трехканальной ССВО «Аксай» — первую в СССР профессиональную систему с математическим моделированием визуальной обстановки, построенную на отечественной элементной базе. Она была введена в эксплуатацию в 1985 году и использовалась в составе тренажерно-моделирующего комплекса (ТМК) в течение десяти лет при подготовке космонавтов по программе космической станции «Мир».
 
В 1986—1990 годах в ИАиЭ создаются различные модификации ССВО нового поколения «Альбатрос» для специализированных космических тренажеров ЦПК с расширенными функциональными возможностями моделирования реальной обстановки (подвижные объекты, текстура, атмосферные эффекты, различного рода источники света и так далее). По словам Б. Долговесова, система «Альбатрос» использовалась при подготовке космонавтов по программе орбитальной станции «Мир», а затем — Международной космической станции. Следующий этап совершенствования ССВО был связан с появлением высокоинтегрированной элементной базы, включая микропроцессоры общего назначения. Были разработаны новые алгоритмические и технические решения, положенные в основу создания более совершенной ССВО «Ариус» (1996 год) с расширенным набором функций. Различные модификации системы «Ариус» по сей день используются в специализированных тренажерах для подготовки космонавтов по программе МКС. ​
 
«Когда персональные компьютеры и графические карты по скорости выдачи картинки и ее качеству стали сравнимы со стационарными, работы плавно перешли на них. Одновременно с этим начался период перестройки и реформ, на базе ИАиЭ СО РАН выросло несколько программистских компаний, включая нашу», — продолжила директор «СофтЛаб-НСК» Ирина Аманжоловна Травина

 
В 1992 году «СофтЛабом» был разработан первый графический движок (пакет программ) для создания изображений, их анимации и рендеринга. Появилась возможность отображать на экране траектории движения в пространстве множества трехмерных объектов, что сделало разработку перспективной для подготовки не только космонавтов, но и операторов другой подвижной техники: летчиков, водителей большегрузного транспорта, машинистов и диспетчеров на железной дороге. 
 
Самой первой работой «СофтЛаб-НСК» для космонавтов была обновленная система визуализации для тренажера стыковки корабля «Союз» с орбитальной станцией «Мир». Ирина Травина рассказала, что физическая имитация наблюдений из корабля в тренажерах в Центре подготовки космонавтов выполнена на сложной оптике в виде системы коллиматоров. После того как на орбите Земли появилась МКС, тренажер стыковки был переработан для нее. Этот тренажер входит в обязательную программу обучения космонавтов и астронавтов всех стран. 
 
С программной точки зрения достаточно сложной задачей была графическая симуляция реального поведения множества объектов: самих космических аппаратов и их узлов, а также Земли, Луны, Солнца, созвездий. Очень важно в профессиональных тренажерах быть максимально приближенным к тому, что происходит в реальности, что в действительности видит космонавт, находясь в космическом корабле или на орбитальной станции. Эта часть работы используется во всех тренажерах, которые разрабатывает «СофтЛаб». 
 
Со временем для компании появилась возможность и других работ.  

 
«Несколько лет назад для Центра подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина в Звездном городке под Москвой мы разработали тренажер ВИН (тренажер визуально-инструментальных наблюдений Земли), и сейчас у нас есть заказ на его усовершенствование, — пояснила И. Травина. — Изначально для этого стенда-тренажера была изготовлена часть интерьера МКС с иллюминатором, для визуализации изображения из которого вместо коллиматора мы встроили монитор. Следующим шагом стала замена монитора на видеостену из девяти ЖК-телевизоров с разрешением 4К, общим разрешением 12К. Причем телевизоры собраны под специально подобранными углами, формируя не плоскую стену, а часть цилиндра. Довольно много изменений пришлось внести и в программную часть комплекса». Эффект сферичности изображения возникает именно в точке наблюдения перед иллюминатором. 
 
Сегодняшний ВИН будет представлять собой два рабочих места: инструктора и будущего космонавта. Обучаемый должен располагаться перед иллюминатором, изображение через который будет формироваться на этой стене. Стена расположена за иллюминатором на расстоянии двух метров, что дает более широкий угол зрения. Ирина Травина подчеркнула, что картина, которую видят люди, полностью соответствует реальной — за исключением разве что текущих погодных условий на Земле: «Это неважно, поскольку никто не знает заранее, в какой день и час полетит тренирующийся космонавт. При этом вид земной поверхности воссоздан на основе множества снимков из космоса и в целом соответствует тому, что постоянно наблюдается с орбиты».
 
«Поскольку этот тренажер предназначен для обучения навыкам ведения визуально-инструментального наблюдения, космонавт должен уметь позиционироваться по Земле, причем в условиях облачности, быстро распознавать цель наблюдения на поверхности Земли, выполнить точное наведение фотокамеры и сделать фотосъемку с плавным увеличением масштаба, — рассказала Ирина Травина. — И это всё нужно успеть до того, как наблюдаемый объект выйдет из зоны видимости, то есть ориентировочно за 75 секунд. Для работы с фотокамерой сделан специальный стенд и программное обеспечение. Камера, с одной стороны, тяжелая и громоздкая, с другой — находится в невесомости. Поэтому сложность представляло и обеспечение эффекта невесомости камеры, да и сама камера была сэмулирована. Запчасти для нее изготовлены в Академпарке на 3D-принтере, процесс и результат фотосъемки сэмулирован программными средствами. Движется космическая станция, по двум траекториям перемещается земная поверхность, поэтому наведение камеры на объект является непростой задачей, требующей отработки навыков до полета». 
 
Тестирование обновленного тренажера завершено, и программно-аппаратный комплекс отправлен в Звездный городок.
 
«Наука в Сибири»
 
Фото Ирины Травиной​

Источники

Новосибирский тренажер отправлен в Звездный городок
Наука в Сибири (sbras.info), 27/04/2021
В Новосибирске создали улучшенный тренажер для подготовки космонавтов
Новая Сибирь (newsib.net), 27/04/2021
В Новосибирске создали улучшенный тренажер для подготовки космонавтов
Яндекс.Новости (yandex.ru/news), 27/04/2021
Новосибирский тренажер отправлен в Звездный городок
Институт автоматики и электрометрии (iae.nsk.su), 29/04/2021
Новосибирские ученые доработали вид из иллюминатора на тренажере для космонавтов
BFM.RU Новосибирск (nsk.bfm.ru), 29/04/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
Свежие новости России и мира (da-te.ru), 07/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
Bisnes-sodeistvie.ru, 07/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
Красная Армия (topnewsrussia.ru), 07/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
Вести37.рф, 07/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
Новости+ (vestima.ru), 07/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
Blog.sololaki.ru, 07/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
Lownews.ru, 07/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
Московский Комсомолец (mk.ru), 07/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
TmBW.Ru, 07/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
The world news (theworldnews.net), 07/05/2021
Новосибирские ученые напечатали тренажер для космонавтов на 3D-принтере
Комсомольская правда (nsk.kp.ru), 08/05/2021
Новосибирские ученые напечатали тренажер для космонавтов на 3D-принтере
Комсомольская правда (kp.kz), 08/05/2021
Для космонавтов-фотографов создали цифровой макет Земли
Яндекс.Новости (yandex.ru/news), 07/05/2021
ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ ФОТОГРАФОВ СОЗДАЛИ ЦИФРОВОЙ МАКЕТ ЗЕМЛИ
Московский Комсомолец, 11/05/2021
Российский тренажер для космонавтов, напечатанный на 3D-принтере
Av Club (avclub.pro), 14/05/2021

Похожие новости

  • 02/06/2021

    Новосибирские ученые создали инновационные датчики для приборостроительной отрасли

    Точное определение угла поворота – одна из главных задач, которая стоит перед инженерами, создающими станки, авиационную и космическую технику. Команда Smart-encoder, победившая в весеннем бизнес-ускорителе А:СТАРТ, разработала датчик нового поколения, который определяет угол поворота с точностью ±2,5 угловые секунды и самостоятельно поддерживает свою точность в режиме реального времени.
    887
  • 23/11/2018

    В ИАиЭ СО РАН обсудили, как сделать Новосибирск умным городом

    ​О своих достижениях и последних разработках учёные рассказывали руководителям промышленных предприятий. На встрече также присутствовали начальники различных департаментов и управлений мэрии, ведь разработки НИИ могут быть использованы в самых разных областях: от транспорта до образования, от дорожного хозяйства до медицины.
    1586
  • 09/04/2021

    Инновационный новосибирский тест на COVID-19 по дыханию представили на крупной выставке в Москве

    ​Учёные ведущих вузов России и эксперты экспортного центра оценили устройство новосибирских разработчиков, позволяющее сдать тест на коронавирус по дыханию.  Разработанный учёными Института автоматики и электрометрии СО РАН и компании «Сайнтификкоин» газоанализатор HEALTHMONITOR, позволяющий сдать тест на COVID-19 по дыханию, представили на международной выставке «Фотоника.
    667
  • 02/02/2018

    Алексей Шулунов: радиофотоника - одно из важнейших направлений электроники

    ​До второго десятилетия нынешнего века в промышленности планеты прошли и ныне проводятся три направления развитии - пара, электрона, атома. "В настоящее время в мире идет переход на четвертый уровень, основывающийся на технологиях фотона, - отметил известный руководитель отечественной оборонной промышленности, руководитель рабочей группы № 19 Научно-технического совета Военно-промышленной комиссии при правительстве РФ, академик МАИ Алексей Шулунов, - эти технологии используют свойства фотонов, частиц, не имеющих массы покоя и заряда, что позволяет преодолеть принципиальные физические ограничения "классической" электроники.
    4911
  • 20/12/2018

    ИАиЭ СО РАН представил разработки на совещании с участием руководителей мэрии и промышленных предприятий Новосибирска

    ​22 ноября в Институте автоматики и электрометрии СО РАН состоялось совещание с участием руководителей департаментов мэрии и промышленных предприятий Новосибирска. Организатором серии таких мероприятий является Департамент промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии г.
    1940
  • 19/10/2017

    Изобретение ИАиЭ СО РАН включено в Базу данных перспективных изобретений

    Роспатент и Федеральный институт промышленной собственности включили Патент на изобретение РФ № 2599949 «Способ фильтрации потока HTTP-пакетов на основе пост-анализа запросов к Интернет-ресурсу и устройство фильтрации для его реализации» (патентообладатель – Институт автоматики и электрометрии СО РАН) в Базу данных перспективных изобретений 2016 года.
    2090
  • 14/03/2019

    Как реализовать возможности российского рынка многокомпонентных материалов

    ​Недавняя новость о том, что из-за международных санкций российские авиастроители не смогут получать из США компоненты, необходимые для выпуска отечественного лайнера МС-21, вызвала бурное обсуждение, так или иначе связанное с проблемой преодоления зависимости от импорта.
    1513
  • 11/02/2021

    Диагностирующий COVID-19 по дыханию российский прибор могут сертифицировать в ЕС в мае

    ​Прибор для диагностики коронавируса по выдоху человека, разработанный учеными Института автоматики и электрометрии (ИАиЭ) СО РАН, планируется сертифицировать в ЕС в мае текущего года, а в России не ранее чем через год, сообщил ТАСС исполняющий обязанности заведующего лабораторией физики лазеров ИАиЭ СО РАН Сергей Микерин.
    774
  • 28/01/2021

    Господдержка позволит учёным создать задел для фундаментальных исследований

     Нынешний год объявлен в России Годом науки и технологий. О том, какие отрасли научных исследований сегодня являются наиболее перспективными, о государственной поддержке науки, создании научной инфраструктуры на территории региона и о многом другом рассказывает министр науки и инновационной политики Новосибирской области Алексей Васильев.
    518
  • 16/01/2018

    Ученые ИАиЭ СО РАН научили квадрокоптеры следовать за подвижной целью

    ​Беспилотные летательные аппараты сегодня находят применение во многих областях, однако исследователи продолжают совершенствовать их работу. Так, сотрудники Института автоматики и электрометрии СО РАН разработали метод, который позволяет дрону сопровождать движущийся объект.
    1938