автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Модели и методы визуализации и синтеза информации в тренажерно-обучающих системах

На правах рукописи

Мамросенко Кирилл Анатольевич

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И СИНТЕЗА

ИНФОРМАЦИИ В ТРЕНАЖЁРНО-ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМАХ

Специальность 05.13.01 - «Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

г- г-

003474031

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Научно-исследовательском институте системных исследований РАН

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки Российской Федерации

доктор физико-математических наук, профессор Решетников Валерий Николаевич доктор физико-математических наук, профессор Сотников Александр Николаевич

кандидат физико-математических наук Савилкин Сергей Борисович

Ведущая организация:

ФГУП «ЦНИИ «Комета» (г. Москва)

Защита состоится 02.07.2009 г. в ~~ часов на заседании

диссертационного совета Д 212.128.07 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан № 06- 2003г._

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Тренировки операторов сложных промышленных технических систем на реальных установках и в реальных условиях слишком опасны и дороги, а часто и не реализуемы. Альтернативой являются компьютерные имитационно-тренажерные комплексы, которые в максимально возможной степени моделируют реальные установки, порождают виртуальные объекты и позволяют тренирующимся приобрести правильные и устойчивые навыки. Управление сложными техническими системами (промышленными предприятиями, АЭС, сборочным цехом и т.д.) представляет сложный процесс, требующий длительного обучения и соответствующих тренировок. Подготовка операторов таких систем включает как теоретическую часть (изучение соответствующих математических моделей, теории игр, дифференциальных систем, критериев надежности и т.д.), так и практическую, без которой невозможно получение устойчивых навыков управления. Следовательно, возникает необходимость создания тренажерно-обучающих систем (TOC), позволяющих объединять разнородную аудиовизуальную информацию, а также развития теорий и методов на базе технологий математического моделирования и виртуальной реальности.

Необходимы новые модели управляемого объекта, модели среды, в которой это устройство должно работать, динамические модели поведения управляемого объекта, системы визуализации, синтезирующие и отображающую виртуальную сцену на Э1фане компьютера, и системы коллективного пользования.

В ходе исследования проанализирован ряд работ в области систем подготовки персонала. Исследования КС.Строгалова, Е.Вапшка посвящено моделированию процессов обучения, созданию и использованию экспертных систем при подготовке специалистов. В работах Б.С.Долговесова отражены алгоритмы и методы создания компьютерных систем визуализации, предложены алгоритмы рирпроекции. А.И.Башмаков предложил методику разработки компьютерных учебников и обучающих систем. В исследованиях А.А.Самарского изложены универсальные методологические подходы, позволяющие строить адекватные математические модели изучаемых объектов \

В работах Г.В .Лаврентьева описаны методы разработки электронного учебно-методического комплекса. М.Ю.Земенкова разработала методы решения задач управления сложными техническими системами. В исследованиях М.В.Михайлюк разработаны новые методы имитации визуальной обстановки в тренажерных системах. Рассмотрены тренажерные системы ЗАО "ТРАНЗАС", ООО "НПП "ЭМС", ЗАО "Р.Е.Т. Кронштадт", ГП "ЦНИИТОЧМАШ", РГНИИ ЦПК.

Результаты анализа показывают, что вопросы создания моделей и методов визуализации и синтеза разнородной информации в тренажёрно-обучающих системах раскрыты недостаточно.

Цель исследования диссертационной работы - разработка моделей и методов решения задач визуализации и синтеза информации в тренажерно-обучающих системах подготовки персонала, которые в максимально возможной степени приближены к реальным установкам, обеспечивают объединение разнородной аудиовизуальной информации, позволяют тренирующимся приобрести правильные и устойчивые навыки.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- Исследование основных характеристик TOC, влияющих на степень адекватности представления происходящих процессов в системе;

- Создание метода визуализации разнородной учебной информации;

- Создание графической трехмерной модели «универсального окружения» методами полигонального моделирования и методами моделирования с использованием модификаторов;

- Разработка концептуальной модели построения программно-аппаратного обеспечения тренажерно-обучающей системы;

- Создание архитектуры программного обеспечения, позволяющего использовать любые разнородные аудиовизуальные материалы, представленные в различных стандартах, в едином виртуальном окружении;

- Разработка архитектуры программного обеспечения для реализации интерактивности тренировочных процессов на базе соответствующего

программно-аппаратного комплекса, позволяющего использовать метод цветовой электронной рирпроекции.

Методы исследования. Поставленные задачи решались с использованием методов математического моделирования, визуализации, трансформации и анализа данных, методов разработки специального математического и программного обеспечения для распределенных систем, анализа и обработки информации, метода цветовой электронной рирпроекции.

Основные научные положения, выносимые на защиту, научная новизна:

- Метод визуализации разнородной учебной информации, позволяющий при разнородных входных параметрах получать, с учетом требований к ТОС, однородную информацию;

- Графическая трехмерная модель «универсального окружения», позволяющая оперативно создавать и модифицировать структуры и мультимедийное наполнение процесса подготовки персонала различных проблемных направлений;

- Концептуальная модель построения программно-аппаратного обеспечения тренажерно-обучающей системы. ПАО TOC позволяет оперативно объединять аудиовизуальную информацию в единое проблемно-ориентированное виртуальное окружение, отображать информацию в моно- или стереорежиме. Модель ПАО TOC предусматривает проведение предтренажерной подготовки и тренировки в едином виртуальном окружении за счет использования общего информационного пространства TOC, а также решение задач удаленной подготовки персонала, дистанционного и открытого образования.

- Архитектура программного обеспечения, позволяющего использовать любые разнородные аудиовизуальные материалы, представленные в различных стандартах в едином виртуальном окружении;

- Архитектура программного обеспечения для реализации интерактивности тренировочных процессов на базе соответствующего программно-аппаратного комплекса, позволяющего использовать методы цветовой электронной рирпроекции.

Научная значимость диссертации заключается в разработке нового подхода к созданию информационных технологий обработки и визуализации больших объемов разнородной учебной информации впервые позволившего объединить в едином виртуальном трехмерном окружении информацию процессов обучения и тренировки в TOC.

Практическая значимость диссертационного исследования состоит в том, что разработанные модели и методы могут быть использованы при построении программно-инструментальных средств для распределенных тренажерно-обучаюших систем широкого круга проблемных направлений, обеспечивающих как индивидуальное, так и групповое обучение в условиях, максимально приближенных к реальности. Применение предлагаемой концептуальной модели построения позволяет сократить время, необходимое для создания TOC, по сравнению с известными моделями построения TOC. Разработанные модели и методы применимы также при построении систем дистанционного и открытого образования.

Апробация результатов работы осуществлена в «МАТИ»-РГТУ им. К.Э .Циолковского при создании TOC дня подготовки специалистов по дисциплине «Космические телекоммуникации». Предложенные в работе модели и методы используются в НП «РУНИКАП» при создании TOC для подготовки специалистов предприятий авиакосмической промышленности.

Материалы исследований докладывались на следующих конференциях:

- Международная конференция «Гагаринские чтения» в 2007,2008 годах;

- Седьмая международная научно-практическая конференция в РГНИИ -Центре подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина;

- Международная конференция «Научные исследования по проблемам открытого и дистанционного образования», проводимая Комитетом министров образования стран АСЕАН в 2007,2008 годах;

- Международная научная конференция, посвященная 80-летию со дня рождения академика В.А.Мельникова, г.Москва, 2009 год;

- Семинар в ЦВСИТНИИСИ РАН в 2008,2009 годах.

В 2007 году работе присуждена премия «Кристалл знаний», учрежденная Комитетом министров образования стран АСЕАН, в 2009 году присуждена

золотая медаль Российской академии наук за лучшую научную работу 2008 года молодых ученых России.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных печатных работ, в том числе в журнале «Программные продукты и системы», рекомендованном ВАК для публикации основных научных результатов диссертаций.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 48 наименований, содержит 31 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены основные принципы построения тренажеров и тренажерных систем, рассмотрен типовой состав и характеристики тренажерной системы, прослежена история создания, приведена классификация тренажерных систем, рассмотрены некоторые созданные тренажерные комплексы, отображены основные этапы подготовки персонала с помощью тренажерных систем (на примере тренажерных систем для авиакосмической промышленности).

Классический тренажер в своем составе имеет макет, имитирующий кабину или ее часть, средства управления и наблюдения. Управление оборудованием рабочего места оператора выполняет комплекс устройств связи с объектом (УСО).

Вторая составная часть тренажера •— устройства имитации внешней визуальной, шумовой и акселерационной обстановки. Они позволяют создать изображения, выводимые на приборы наблюдения различных типов. Моделируется визуальная обстановка (например, процессы маневрирования). К визуальной картине добавляется звуковая обстановка и вибрация — когда обучающийся управляет системой, он должен чувствовать реакцию техники через тактильные ощущения. Для моделирования визуальной обстановки

используются сложные устройства, например ставится в кардановом подвесе макет станции, на него наезжает камера, макет поворачивается, создавая, например, иллюзию облета объекта. С развитием вычислительной техники, и особенно графических средств, данная задача в настоящее время решается с помощью ПО и подсистемы визуализации.

Третья составная часть, тренажера — вычислительная система, которая по определенным законам моделирует окружающую обстановку, а также поведение аппарата и его компонентов. Моделируются существующие физические системы — управления движением, аварийной автоматикой (отработка внештатных ситуаций) и т.п.

Четвертая часть — пульт контроля и управления, за которым работает инструктор. Он контролирует действия оператора, задает вводные данные и т.п. Система дополняется модулями, помогающими инструктору оценить уровень подготовки тренирующихся.

Наиболее распространенным является объединение тренажеров по следующим признакам:

> назначению;

> способу организации структуры тренажера;

> количеству (полноте) отрабатываемых профессиональных навыков;

> моделированию динамически изменяющихся параметров космического полета;

> месту размещения.

Основные этапы подготовки персонала с помощью тренажерных систем:

> теоретическое обучение;

> формирование спектра частных навыков, входящих в состав интегрального навыка, необходимого для выполнения данной динамической операции;

> формирование навыков выполнения отдельных изолированных операций;

> формирование навыков выполнения отдельных операций в комплексе последовательных действий;

> формирование навыков выполнения динамической операции в аварийных ситуациях нестандартными способами;

> перенос навыков с учебных моделей на реальный объект.

Во второй главе дается понятие тренажерно-обучающей системы (TOC), рассмотрены методы моделирования внешней визуальной обстановки, описано применение технологий виртуальной реальности в тренажерно-обучаюицих системах, алгоритмы построения виртуальных интерьеров, описаны способы применения информационных технологий.

Современные тренажерные системы с высокими требованиями к адекватности динамики, интерьера, обеспечивающие групповую тренировку, обычно строятся как совокупность завершенных подсистем моделирования, визуализации, ведения тренировки (запись, воспроизведение, фиксация и оценка) и пр. Модификация или наращивание новых функциональных возможностей для подобных систем связаны с большими сроками исполнения и серьезными усилиями разработчиков.

Развитие современных информационных технологам приводит к расширению сферы применения тренажеров в профессиональной подготовке и рассмотрению возможности создания виртуальных тренажеров. Таким образом, появляются новые возможности, свойственные моделируемому объекту, но не являющиеся штатными средствами (разного рода мнемосхемы, средства демонстрации развития физических процессов и пр.), формируются и виртуальные элементы, например сочетание зон обслуживания и элементов управления.

Если традиционный тренажер направлен на отработку практических действий, то виртуальный также несет в себе методические приемы, ориентированные на предметное изучение и освоение теоретического материала. Естественным образом возникает стремление к комбинации различных тренажерных систем и построению единого комплекса.

Таким образом мы приходим к понятию тренажерно-обучающей системы.

Основным способом формирования изображений в средствах наблюдения тренажеров является компьютерная генерация изображений. В основу построения современных систем визуализации (СВ) положено использование в

"качестве формирователей изображения графических станций на основе компьютеров с трехмерными графическими акселераторами (ускорителями).

Виртуальное окружение представляет собой иерархическую структуру, состоящую из некоторого количества объектов. В качестве объектов выступают полигональные объекты, источники света, виртуальные камеры и т.д. Для определения расположения и динамики объектов используются три основных типа систем координат: мировая, видовая и объектные системы, а также соответствующие матрицы преобразования координат. Модельная матрица

Мо =( ^ используется для преобразования координат из объектной в

V 0 1 /

мировую систему. Модельная матрица при движении объекта М^ = Мд ■ Мс, где Мс - матрица перехода из текущей системы координат к исходной. А с учетом иерархии объектов Мд = где М]- матрица перехода из

локальной объектной системы координат в родительскую, М^ - модельная

матрица родителя. Во избежание превращения ортогональной системы координат в косоугольную целесообразно раздельно вычислять вектор

переноса Уд и отдельно матрицу вращения М^. Изменение положения объектов средствами управления реализуется формированием вектора АУ = (А,0,0) для перемещения вдоль оси X, ДУ = С0,Д,0>) для перемещения вдоль оси У, АУ = ('0,0,Д^ для перемещения вдоль оси Ъ. Вектор переноса новой управляющей матрицы Уп = У{ + (М^./" ^ • ДУ Для вращения

объектов используются кватернион q]í = , - задает поворот на

угол Аф вокруг и. С учетом того, что кроме текущих У^ и М^ объект хранит и управляющий кватернион новый управляющий кватернион

Чс =(1к -с1с = Кх,у,2). Тогда вычисляется соответствующая матрица поворота:

1-2^;

у2 +ъ2

2(ху + \та) 2(хг-щ?)

О

2(ху - ш)

-2(Х2 + 22

2(уг + тос) О

2 (хг + аду)

2(уг + wx)

1-2^х2+у2 О

Используя полученные значения М^ и Уп, вычисляем матрицу Мп.

Выявлены основные тенденции в развитии систем визуализации:

> отказ от использования мощных и дорогих графических станций на роль первичных формирователей изображения;

> смещение акцента при построении СВ с разработки и изготовления большинства ее элементов на решение задач выбора готовых (покупных) изделий и технически грамотного сопряжения их между собой;

^ создание визуальных моделей с использованием стандартных средств разработки;

> постоянный рост значимости эргономических и экономических требований, предъявляемых к новым СВ тренажеров.

Задача обеспечения информационной модели виртуального окружения на тренажерно-обучающих системах должна решаться на основе обоснованного компромисса между выдвигаемыми требованиями к обучающей эффективности тренажера и располагаемыми техническими возможностями СВ.

Виртуальная реальность - высокоразвитая форма компьютерного моделирования, которая позволяет пользователю погрузиться в искусственный мир и непосредственно действовать в нем с помощью специальных сенсорных устройств, которые связывают его движения с аудиовизуальными эффектами. При этом зрительные, слуховые, осязательные и моторные ощущения пользователя заменяются их имитацией, генерируемой компьютером.

При создании моделирующего комплекса на базе средств виртуальной реальности (СВР) можно рассматривать следующие возможные направления его использования:

> как средство поддержки теоретического обучения при проведении лекций и в процессе самостоятельной работы обучаемых;

Рис. 1. Концептуальная модель построе

•туше тавдаргы: Котишыг (RCA) 1 OVp-p, 75 Ohm), S-VideD (4-pn minHlIN or, C) (V;1.0 Vp-p, 75 Ohm; C: 0.286 or 0.3 Vp-; buret level, 75 Ohm), Компонентные VUV NC) (UO Vp-p, 75 Ohm; W 0.7 Vp-p, 75 < hm) Или RGB (BNC) (R/GJ8:1.0Vp-p, 75 ) hmj. SIX (BNCj(SWTE2S9M-270Mbps)

Данные, содержащие аудиовизуальную информацию в виде потока, а таие

Компонент отображения трехмерного виртуальною снижения

граммно-аппаратного обеспечения ТОС

> как средство проведения практических занятий и исследований, связанных с управлением в технических системах;

> как средство формирования профессиональных навыков для управления и эксплуатации оборудования.

Неотъемлемой частью подготовки персонала является процесс теоретической подготовки. Разработка средств обучения связана с разрешением противоречия между минимизацией затрат на процесс обучения и требованием обеспечения широкого набора учебно-методических возможностей системы, должной обеспечивать как теоретическую подготовку, так и изучение конкретных объектов (не обязательно технических), привитие основных навыков использования и обслуживания множества систем.

В методе визуализации разнородной учебной информации используются принципы системного квантования и когнитивной визуализации. Для достижения наилучшего эффекта обучения необходимо объединить в единое целое аудиовизуальную информацию, текстовую информацию и пояснения инструктора. В основе метода лежит использование специализированного виртуального окружения в качестве контейнера, в котором происходит объединение разнородной информации, поступающей через выделенные для каждого типа информации специализированные адаптеры. Визуализация выполняется с учетом таких ограничений, накладываемых на TOC, как:

по характеру цели обучения: ознакомление с материалом, изучение теоретических основ, применение изученных материалов на практике;

по свойствам учебной информации: особенности схемно-знаковых моделей представления знаний, ограничения на объемы воспроизводимой информации;

по требованиям к виртуальной среде TOC: наличие подробной модели объектов, среды, отсутствие характерных ступенек на границах объектов, «мерцания» мелких деталей, обеспечение визуализации в реальном масштабе времени с частотой смены кадров не менее 25-ти кадров в секунду, обеспечение имитации внешних условий исследуемого объекта, обеспечение синтеза

специальных приборов и средств наблюдения при наличии нескольких каналов, обеспечение процедуры их синхронизации.

В третьей главе описывается концептуальная модель построения программно-аппаратного обеспечения тренажерно-обучающей системы, основными модулями которой являются: модуль подготовки структуры курса, программно-аппаратный комплекс подготовки и проведения обучения персонала, с использованием метода визуализации разнородной учебной информации, модуль структурированной демонстрации мультимедийного материала, подсистема вывода информации на базе комплекса средств отображения коллективного пользования. Также рассматриваются способы организации удаленного доступа к TOC.

На основе анализа требований к TOC создана концептуальная модель построения программно-аппаратного обеспечения тренажерно-обучающей системы (рис. 1), обобщенный алгоритм функционирования TOC (рис. 2). Модель предусматривает использование виртуального окружения, максимально приближенного к реальным условиям, с внедрением в виртуальное пространство разнородной аудиовизуальной информации, графического образа инструктора. Таким образом, создается возможность проведения подготовки и тренировки обучаемого персонала с сохранением накопленного ранее опыта с возможностью создания и воссоздания нештатных ситуаций.

Особый интерес представляют следующие виды аудиовизуальной учебной информации: динамические графики развития процессов, диаграммы, гистограммы для анализа массивов данных, иллюстративные материалы изучаемых объектов различного происхождения, мнемосхемы, трехмерные модели объектов окружающей виртуальной среды и объектов исследования с применением математических моделей их описания и функционирования, функциональные схемы взаимодействия отдельных подсистем, а также обобщенные схемы работы изучаемой системы в целом, результаты работы программных продуктов в форме видеообразов с сохранением управляемости приложения, видеоматериалы реальных объектов.

Для создания виртуального окружения и моделей объекта используется синтез визуального изображения методами машинной графики с помощью

систем компьютерной генерации изображений. Виртуальное окружение строится на основе обработки информации о трехмерной сцене, содержащейся в базе данных, с возможностью импорта данных в комплекс из различных источников. Для отображения информации используются моно- и етереорежимы.

Рис. 2. Обобщенный алгоритм функционирования ТОС

ПАО может работать как с непосредственным участием инструктора, так и использовать заранее подготовленную тренировочную базу, что позволяет применять его для дистанционного и открытого образования.

Для внедрения графических образов объектов реального мира в виртуальное окружение использовался метод цветовой электронной

рирпроекции, реализованный в виде программного модуля и аппаратной платы расширения. Для практической реализации данного метода необходимы: студийное помещение с синей или зеленой циклорамой на заднике и синтезированная на ЭВМ окружающая обстановка.

При построении сценария проведения обучающих занятий структурирование информации помогает повысить усвояемость материала, а организация материала в виде модулей, относящихся к определенным устройствам, системам, комплексам и изделиям, позволяет повысить гибкость курса, производить целевую «сборку» курса, ориентируясь на конкретное проблемное направление. Для формирования структуры мультимедийного оформления курса разработан проблемно-ориентированный модуль. Программная реализация продукта представляет собой плагин к текстовому редактору с визуальным интерфейсом. В зависимости от вида мультимедийной информации доступен выбор способа отображения в едином трехмерном окружении. По окончании выбора в тексте курса появляются специальные тэги, определяющие команды описания сценария отображения информации. Для передачи параметров в программно-аппаратный комплекс используются файлы сценария с собственной внутренней структурой, которые формируются путем извлечения тэгов из текста основного курса.

Профаммно-аппаратньш комплекс (ПАК) выполняет основные задачи по созданию синтезированного виртуального окружения в реальном времени и строится на базе персонального компьютера с использованием операционной системы семейства Windows NT. Управление программно-аппаратным комплексом возможно осуществлять удаленно, используя локально-вычислительные сети, глобальную сеть Интернет и др.

Модуль электронной цифровой рирпроекции предназначен для выделения из видео-потока, получаемого с камер, графического образа инструктора, а также дополнительных объектов реального окружения при помощи метода электронной цветовой рирпроекции. Метод заключается в выделении определенных элементов изображения и замещении их элементами из иного источника.

Для выделения элементов необходимо определить а-коэффициент для каждого пикселя. Для области цветов фона а = 0, для области, не подлежащей изменению, а = 1. В области перехода 0<а<1. Примем: Си- цвет исходного пикселя, Сн - цвет пикселя в неизменяемой области, Сф - цвет пикселя области фона, тогда Си = а*Сн+(1~а,)*Сф. Для нахождения а в области перехода

необходимо найти расстояние Ь от цвета фона до цвета текущего пикселя в цветовом пространстве. Затем вводятся два параметра: ^Д} - таких, что

Яд <Я|И 11д > 0. Значения параметров подбирается таким образом, чтобы для

цветов области перехода < Ь < ^ . Далее вычисляется а = =-=Р~. Для

К.1-К.0

получения результирующего цвета пикселя Срдля неизменяемой области

вычисляется Ср=Си-а*Сф. Для расчета цвета пикселей в итоговом

изображении Си =(СЯ -а*Сф)*(1-а) + а*Сзам, где Сзам- цвет пикселя

замещаемого изображения. Для уменьшения влияний на результирующее изображение различного рода помех используются пространственный и временной фильтры. Пространственный матричный треугольный усредняющий

г\/9 2/9 1/3 2/9 1/9^

фильтр с апертурой 5x5 имеет вид: 1/9

2/9 4/9 2/3 4/9 2/9

1/3 2/3 1 2/3 1/3

2/9 4/9 2/3 4/9 2/9

1/9 2/9 1/3 2/9 1/9

Временной фильтр использует значение an _ j - для предыдущего кадра, ап -для текущего кадра. Новое значение a = an*k + an + 1*(l-kj. Коэффициент

1,-при d > djjjyjvia d-d,

изменения к определяется: k = •

0;npHd<dinyMa Значение dвычисляется: d = |an_j-an|.

шума .ПрИ d 6 [d a;l - djnyma]. 1 _ zumyMa

Модуль визуализации предназначен для создания визуального образа из формального описания трехмерной сцены и внедрения в него разнородной аудиовизуальной информации, а также выделенного графического образа инструктора. Параметры объединения задаются в модуле управления виртуальным окружением.

Модуль управления виртуальным окружением позволяет оператору управлять системой и виртуальным окружением посредством визуального интерфейса. Интерфейс состоит из управляющих элементов, содержащих команды, написанные на специальном языке описания сценариев, результатом выполнения которых является оперативная модификация виртуального окружения.

Создана графическая трехмерная модель «универсального окружения», позволяющего проводить тренировочные сессии с демонстрацией разнородной аудиовизуальной учебной информации.

Модель «универсального окружения» содержит следующие компоненты:

- графический синтез математических моделей, описывающих процессы, реализуемые в виртуальной среде. Требования к составу, полноте и адекватности этих моделей определяются структурой курса;

- геометрические модели, обеспечивающие визуальное представление моделируемой среды либо на экране монитора, либо в стереосистеме. Геометрическая модель виртуального пространства формируется путем создания геометрических моделей всех объектов, которые помещаются в это пространство;

- модели акустической обстановки, обеспечивающие имитацию тех звуковых эффектов, которые сопровождают моделируемые события.

Дня создания геометрических моделей в настоящее время имеется достаточно развитый арсенал как промышленных программных систем геометрического дизайна, так и специализированных разработок. Это -различные CAD-системы, пакет 3DS-MAX, языки семейства VRML и т.п.

Модели устройств, среды функционирования, модели взаимодействия объектов закладываются на этапе построения TOC в зависимости от

конкретной проблемной области.

Модель универсального трехмерного окружения предусматривает отображение разнородной аудиовизуальной информации в трех различных формах: детальной, обобщенной, в форме видеоряда. В детальной форме инструктор может выделить отдельные части в рассматриваемой системе, подробно описывая каждую из них. Присутствует возможность отображения функциональных связей внутри системы, течения происходящих процессов.

В обобщенной форме информация разбивается на две части, совокупность которых образует полное описание поставленной задачи. Информация выводиться на две независимые виртуальные панели и в зависимости от сценария курса меняется либо на обеих панелях, либо только на одной.

Технология структурированного отображения разнородного материала основывается на демонстрации подготовленного мультимедийного материала в структурированном виде с привязкой к текстовой информации курса. Эта технология также обеспечивает интерактивность за счет модуля трехмерной визуализации и интерактивной двумерной анимации.

Схема отображения информации создается на основе текста курса в формате RTF, в котором формируется иерархическая структура (дерево) пунктов, каждому из которых соответствует место в общем описании, а также некоторая визуальная информация, наиболее эффективная для описания данного пункта. При прохождении обучающей сессии пользователь может в произвольном порядке перемещаться по дереву пунктов, при этом в окнах визуального интерфейса отображается соответствующая информация из общего текстового описания и визуальная информация.

В модуле возможно использование методов обучения с применением экспертных подсистем. Проанализированы методы, представленные в работах Строгалова A.C., Петрова К.К., Башмакова А.И.

В четвертой главе приведена информация об апробации результатов исследования.

Апробация результатов работы осуществлена при создании в МАТИ-РГТУ им. К.Э.Циолковского TOC для подготовки специалистов по дисциплине «Космические телекоммуникации», читаемой в 2007,2008 годах.

Модели и методы, предложенные в работе, апробированы в НП «РУНИКАП» и используются при создании TOC для подготовки специалистов предприятий авиакосмической промышленности по направлению «Эксплуатация и испытания авиационно-космической техники».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлено теоретическое и практическое решение актуальной научной задачи разработки моделей и методов визуализации и синтеза информации в тренажерно-обучающих системах подготовки персонала. Предлагаемые модели и методы могут быть применены, в том числе для задач дистанционного и открытого образования. Использование предлагаемой концептуальной модели построения тренажерно-обучающих систем наиболее эффективно в случаях, когда проведение тренировок и обучения в реальной обстановке невозможно, либо сопряжено с существенными материальными затратами, либо функционирование происходит в опасных и агрессивных средах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ЛИЧНО

АВТОРОМ

- Создан метод визуализации разнородной учебной информации, позволяющий объединять аудиовизуальную информацию в едином виртуальном окружении с учетом требований к TOC;

- Создана графическая трехмерная модель «универсального окружения» методами полигонального моделирования и методами моделирования с использованием модификаторов;

- Разработана концептуальная модель построения программно-аппаратного обеспечения тренажерно-обучающей системы;

- Создана архитектура программного обеспечения, позволяющего использовать любые разнородные аудиовизуальные материалы, представленные в различных стандартах в едином виртуальном окружении;

- Разработана архитектура программного обеспечения для реализации интерактивности тренировочных процессов на базе соответствующего программно-аппаратного комплекса, позволяющего использовать метод цветовой электронной рирпроекции.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мамросенко К.А. Имитационно-тренажерные и обучающие распределенные системы // Программные продукты и системы. - 2008. -№ 3. - С. 32-35. - Тверь: НИИ «Центрпрограммсистем».

2. Гиацинтов А.М., Маркианова Н.С. Мамросенко К.А. Тренажерно-имитационные и обучающие распределенные системы // Труды Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения». - М.: ИЦ МАТИ, 2008. - С. 168-170.

3. K.A.Mamrosenko, V.N.Reshetnikov Algorithms and methods in allocated training systems // Proceedings International conference on scientific research in open and distance education. - Hanoi, Vietnam: The Gioi, 2008 - P. 31-36.

4. K.A. Mamrosenko, V.N.Reshetnikov, M.A. Torgashev Technologies of multimedia instructions preparation in computer training systems // Proceedings International conference on scientific research in open and distance education. - Hanoi, Vietnam: HOU, 2007. - P. 157-163.

5. Мамросенко К.А. Виртуальная студия в тренажерных системах // Труды Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения». - М.: ИЦ МАТИ, 2007. - С. 142-143.

6. Мамросенко К.А., Решетников В.Н., Торгашев М.А. Архитектура программно-методического обеспечения на основе мультимедийных технологий // Пилотируемые полеты в космос. - М.О., Звездный городок: РИО РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина, 2007. - С.135-138.

7. Афанасьев А.П., Гугуев М.В., Мамросенко К.А. Синтез изображений в тренажерно-обучающих распределенных системах // Труды Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения». - М.: ИЦ МАТИ, 2008,- С. 82-83.

Подписано в печать « 2в » 05- 2009 Формат 60x90/16

Объем 1 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ №

Отдел печати МГГУ, Москва, Ленинский проспект, 6

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИМИТАЦИОННО-ТЕРНАЖЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА.

1.1. Компьютерное обеспечение тренажерных систем.

1.2. Состав тренажерной системы.

1.3. Характеристики устройств тренажера.

1.4. Классификация тренажерных систем.

1.5. Тренажерные системы подготовки к полету.

1.5.1. Тренажер сближения и стыковки.

1.5.2. Проект МКС.

1.6. Общие принципы обучения на тренажерах.

1.7. Условия тренировок.

1.8. Контроль и управление.

ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕНАЖЕРНО-ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ.

2.1. Тренажеры с открытыми связями.

2.2. Унифицированные учебно-исследовательские лабораторные стенды.

2.3. Моделирование внешней визуальной обстановки в тренажерных системах с использованием систем визуализации.

2.4. Применение технологий виртуальной реальности.

2.5. Виртуальные интерьеры в тренажерных комплексах.

2.6. Подсистема синхронизации видеоканалов.

2.7. Информационные технологии в тренажерно-обучающем комплексе.

2.7.1. Возможности информационных технологий в тренажерно-обучающем комплексе.

2.7.2. Общая характеристика информационных технологий обучения и технические средства обучения.

2.7.3. Использование мультимедийных технологий в образовании.

2.7.4. Использование и развитие технологий дистанционного обучения

2.8. Метод визуализации разнородной учебной информации.

ГЛАВА 3. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕНАЖЕРНО-ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ.

3.1. Архитектура модуля подготовки структуры курса.

3.2. Технология совмещения объектов «реального» и «виртуального» пространства.

3.3. Метод цветовой электронной рирпроекции.

3.4. Ограничения использования метода цветовой электронной рирпроекции.

3.5. Спецификация оборудования для цветовой электронной рирпроекции

3.6. Архитектура программно-аппаратного комплекса для подготовки персонала.

3.7. Графическая трехмерная модель «универсального окружения».

3.8. Архитектура модуля структурированной демонстрации мультимедийного материала.

3.9. Подсистема вывода информации на базе комплекса средств отображения коллективного пользования.

3.10. Организация удаленного доступа к тренажерно-обучающей системе

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ВЫВОДЫ.

Тренировки операторов сложных промышленных технических систем на реальных установках и в реальных условиях слишком опасны и дороги, а часто и не реализуемы. Альтернативой являются компьютерные имитационно-тренажерные комплексы, которые в максимально возможной степени моделируют реальные установки, порождают виртуальные объекты и позволяют тренирующимся приобрести правильные и устойчивые навыки. Управление сложными техническими системами (промышленными предприятиями, АЭС, сборочным цехом и т.д.) представляет сложный процесс, требующий длительного обучения и соответствующих тренировок. Подготовка операторов таких систем включает как теоретическую часть (изучение соответствующих математических моделей, теории игр, дифференциальных систем, критериев надежности и т.д.), так и практическую, без которой невозможно получение устойчивых навыков управления.

История создания тренажерных комплексов длится долгий период. В связи с отсутствием необходимых знаний по влиянию технического обеспечения на жизнедеятельность человека разработка тренажеров требовала повышенной обстоятельности. И прежде чем ввести в эксплуатацию сложные тренажерные системы учеными активно проводились различные исследования, в том числе и на животных. Приматологический центр ставил эксперименты на обезьянах для выявления особенностей влияния искусственно созданных условий на биологические функции организма.

При подготовке к полетам человека в Космос были проведены исследования на обезьянах. В полетах биологических спутников Земли были разработаны и созданы системы жизнеобеспечения, методы отбора и тренировки животных к условиям автономного эксперимента, созданы наземные тренажерные комплексы для выработки инструментальных рефлексов и методы регистрации физиологической информации в автоматическом режиме во время космического полета. Разработанные специалистами ГНЦ РФ - ИМБП РАН, и в первую очередь специалистами приматологического центра, система комплексной подготовки животных, инженерно-технический комплекс обеспечения жизнедеятельности в условиях космического полета, а также программы клинико-физиологического обследования до и после космического полета, позволили успешно провести исследования в автономных полетах 6 российских биоспутников с 12 обезьянами на борту длительностью до 14 суток.

Первые тренажеры для человека были стационарными — все движения в машинах происходили только на экране. Сам же участник тренинга, сидя за штурвалом, не ощущал тряски и наклонов аппарата, поскольку кабина, пол и кресло тренажера оставались неподвижными. Но недостатки с имитацией действительности были исправлены довольно быстро: учебную кабину самолета стали устанавливать на специальную платформу, которая могла раскачиваться в различных направлениях, имитируя взлет, воздушные ямы, посадку и другие ситуации.

Первые отечественные тренажерные комплексы по своей сложности едва ли уступали самим изделиям. Еще не имея возможности имитировать визуальную обстановку ученые инженеры создавали первые тренажеры на основе оптико-механических средств визуализации, когда модели авиакосмических аппаратов на самом деле двигались (по рельсам шахты) навстречу друг другу, а иллюзию обстановки полета создавали сложные оптические системы.

Сегодня подобных динамических платформ, предназначенных для различных видов техники, существует много: от подвижной копии кресла пилота до макета кабин многоместной лётной и наземной техники. В основном динамические платформы различаются по количеству плоскостей, в которых может перемещаться тренажер. Простые платформы могут двигаться только в одной плоскости, более сложные имеют до шести степеней свободы. В последнем случае обучаемые (тренирующиеся) перемещаются во всех трех координатных плоскостях. Для приведения динамических платформ в действие используются гидравлические, пневматические, электромеханические и электромагнитные двигатели. Но далеко не все нюансы движения реальной техники можно сымитировать, даже имея платформу с шестью степенями свободы. Поэтому системе проведения тренировки приходится корректировать воздействие на вестибулярный аппарат человека, используя не только динамические воздействия, но и «наклоны» тренажера. Например, создавая эффект езды по кругу, длительного торможения машины или, напротив, разгона, кабина тренажера наклоняется в нужную сторону на заданный угол.

Имитируя движение, разработчики сталкиваются с жесткими физическими ограничениями, но за счет усовершенствования конструкции тренажеров, например, создания большого свободного хода и использования мощного привода, они создают нужный диапазон механических нагрузок для экипажа. И тогда во время тренингов возникают правдоподобные ощущения езды по кочкам или же прохождения крутого виража. Главная задача изготовителей тренажеров на динамических платформах состоит в том, чтобы человек реально ощущал перегрузки и небольшие перемещения в пространстве, поскольку подобные эффекты существенно повышают результативность тренировок.

Но прежде чем приступить к тренировкам на тренажере, обучаемый должен пройти теоретический курс обучения, успешно его освоить и сдать контрольные проверки — экзамены.

Особо значимым при разработке и изготовлении тренажеров на этом этапе является видеоряд. С появлением первых учебных комплексов он стал основой обучающего процесса. Ведь человеку эпохи кинематографа было привычным вживаться в события, запечатленные на кинопленке, и принимать их как реальность. Так, кадры военной хроники на экране учебной машины стимулировали обучающегося быстро реагировать на изменяющуюся обстановку, правильно использовать имеющиеся приборы и привыкать к нестандартным ситуациям. Однако количество отрабатываемых на тренировках ситуаций было небольшим, к тому же взаимосвязь между ними и действиями обучаемого отсутствовала. Иными словами, отображаемая информация на экране не зависела от его решений, и это было очень большим недостатком тренировки. Лишь с развитием компьютерных технологий программное обеспечение тренажера позволило скоординировать видеоряд с действиями обучающегося. Тренажерная система в свою очередь стала имитировать довольно сложные ситуации, например, пробуксовку или прокол одного из колес автомобиля, обледенение фюзеляжа или отказ рулей высоты у самолета.

Реалистичность видеоряда, которую человек видит через окуляры приборов или лобовое стекло, является сегодня одним из основных показателей качества тренажерных комплексов. Чем выше адекватность воспроизводимой ситуации, тем легче соотнести тренажер с реальностью, тем проще вжиться в управление сложными системами и полностью погрузится в создаваемую реальность.

Рис. В1 Тренажер подготовки водителей транспорта

В любом моделируемом комплексе имеется достаточно много приборов, по которым оператор следит за состоянием комплекса, параметрами происходящих процессов, проводит ориентировку в пространстве и во времени и т.д. (рис. В1) В тренажерных комплексах многие из этих приборов моделируются физически на рабочем месте оператора и управляются от моделирующего комплекса. Например, это могут быть спидометры, показатели высоты полета, датчики давления и т.д.

Основной проблемой для разработчиков является интерактивность, поскольку заранее подготовить и предугадать все нужные ракурсы, направления движений, ландшафты и пейзажи рассматриваемых ситуаций очень сложно. Вычислительной системе приходится синтезировать виртуальное окружение, то есть создавать на основе информации, находящейся в базе данных, то изображение, которое должен видеть обучаемый с той точки, где он находится с учетом перемещения в пространстве его самого и его товарищей по учебному тренажерному классу.

Основными требованиями к виртуальной среде являются следующие: достаточно подробная виртуальная модель объектов, а также окружающей среды (звезды, водная и земная поверхность и т.д.); хорошее качество визуализации, без ступенек на границах объектов, без исчезновения или мигания мелких деталей (антиалиасинг); работа в реальном режиме времени, т.е. визуализация сцены со скоростью не менее 25 кадров в секунду; имитация внешних условий исследуемого процесса или объекта; имитация приборов и специальных средств наблюдения, а также реальных условий работы, включающих помехи, засветки, блики от оптических приборов и т.д.; синхронизация каналов, если их несколько, то есть качественная сшивка соседних изображений.

При создании виртуального пространства в качестве исходных данных для каркасной модели используются элементы проектной документации, аэрофотоснимки и снимки, сделанные из космоса, данные радарных установок и градостроительные планы или киносъемки реальных объектов или синтезированные изображения (если объекты в реальности еще не созданы) и др. В задачах обучения должны использоваться все вышеперечисленные визуальные средства. [12], [17].

Сегодня при разработке и изготовлении тренажеров используются собственные специализированные многопроцессорные компьютеры и специальные проблемно-ориентированные операционные системы.

Развитие микропроцессорных вычислительных систем предоставило возможность создания нового класса тренажеров - распределенных компьютерных тренажерно-обучающих систем на основе персональных компьютеров и массовых операционных систем. Подобные системы позволяют проводить обучение персонала с использованием синтезированного окружения, максимально приближенного к реальным условиям, с внедрением в виртуальное пространство изображения инструктора. Таким образом, создается возможность проведения подготовки и тренировки обучаемого персонала с сохранением накопленного ранее опыта с возможностью создания и воссоздания нештатных ситуаций. Также появляется возможность отображения рассматриваемых объектов, в недоступном для визуального наблюдения в реальной обстановке виде, с целью изучения внутренних механизмов и процессов.

Комплекс может работать как с непосредственным участием инструктора, так и использовать заранее подготовленную тренировочную базу, что позволяет, используя глобальные телекоммуникационные сети, использовать его в задачах удаленной подготовки персонала, а также в дистанционном и открытом образовании.

Цель исследования диссертационной работы - разработка моделей и методов решения задач визуализации и синтеза информации в тренажерно-обучающих системах подготовки персонала, которые в максимально возможной степени приближены к реальным установкам, обеспечивают объединение разнородной аудиовизуальной информации, позволяют тренирующимся приобрести правильные и устойчивые навыки.

В ходе исследования проанализирован ряд работ в области систем подготовки персонала. Исследования К.С.Строгалова, Е.Вашика посвящено моделированию процессов обучения, созданию и использованию экспертных систем при подготовке специалистов. В работах Б.С.Долговесова отражены алгоритмы и методы создания компьютерных систем визуализации, предложены алгоритмы рирпроекции. А.И.Башмаков предложил методику разработки компьютерных учебников и обучающих систем. В исследованиях А.А.Самарского изложены универсальные методологические подходы, позволяющие строить адекватные математические модели изучаемых объектов. В работах Г.В.Лаврентьева описаны методы разработки электронного учебно-методического комплекса. М.Ю.Земенкова разработала методы решения задач управления сложными техническими системами. В исследованиях М.В.Михайлюк разработаны новые методы имитации визуальной обстановки в тренажерных системах. Рассмотрены тренажерные системы ЗАО "ТРАНЗАС", ООО "НПП "ЭМС", ЗАО "Р.Е.Т. Кронштадт", ГП "ЦНИИТОЧМАШ", РГНИИ цгж.

Результаты анализа показывают, что вопросы создания моделей и методов визуализации и синтеза разнородной информации в тренажёрно-обучающих системах раскрыты недостаточно.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- Исследование основных характеристик ТОС, влияющих на степень адекватности представления происходящих процессов в системе;

- Создание метода визуализации разнородной учебной информации;

- Создание графической трехмерной модели «универсального окружения» методами полигонального моделирования и методами моделирования с использованием модификаторов;

- Разработка концептуальной модели построения программно-аппаратного обеспечения тренажерно-обучающей системы;

- Создание архитектуры программного обеспечения, позволяющего использовать любые разнородные аудиовизуальные материалы, представленные в различных стандартах, в едином виртуальном окружении;

- Разработка архитектуры программного обеспечения для реализации интерактивности тренировочных процессов на базе соответствующего программно-аппаратного комплекса, позволяющего использовать метод цветовой электронной рирпроекции.

Материалы исследований докладывались на следующих конференциях:

- Международная конференция «Гагаринские чтения» в 2007, 2008 годах;

- Седьмая международная научно-практическая конференция в РГНИИ -Центре подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина;

- Международная конференция «Научные исследования по проблемам открытого и дистанционного образования», проводимая Комитетом министров образования стран АСЕАН в 2007, 2008 годах;

- Международная научная конференция, посвященная 80-летию со дня рождения академика В.А.Мельникова, г.Москва, 2009 год;

- Семинар в ЦВСИТНИИСИ РАН в 2008, 2009 годах.

В 2007 году работе присуждена премия «Кристалл знаний», учрежденная Комитетом министров образования стран АСЕАН, в 2009 году присуждена золотая медаль Российской академии наук за лучшую научную работу 2008 года молодых ученых России.

Выводы

- Создан метод визуализации разнородной учебной информации, позволяющий при разнородных входных параметрах получать, с учетом требований к ТОС, однородную информацию;

- Разработана графическая трехмерная модель «универсального окружения», позволяющая оперативно создавать и модифицировать структуры и мультимедийное наполнение процесса подготовки персонала различных проблемных направлений;

- Создана концептуальная модель построения программно-аппаратного обеспечения тренажерно-обучающей системы. ПАО ТОС позволяет оперативно объединять аудиовизуальную информацию в единое проблемно-ориентированное виртуальное окружение, отображать информацию в моно- или стереорежиме. Модель ПАО ТОС предусматривает проведение предтренажерной подготовки и тренировки в едином виртуальном окружении за счет использования общего информационного пространства ТОС, а также решение задач удаленной подготовки персонала, дистанционного и открытого образования.

- Предложена архитектура программного обеспечения, позволяющего использовать любые разнородные аудиовизуальные материалы, представленные в различных стандартах в едином виртуальном окружении;

- Разработана архитектура программного обеспечения для реализации интерактивности тренировочных процессов на базе соответствующего программно-аппаратного комплекса, позволяющего использовать методы цветовой электронной рирпроекции.

Предлагаемые модели и методы могут быть применены, в том числе для задач дистанционного и открытого образования. Использование предлагаемой концептуальной модели построения тренажерно-обучающих систем наиболее эффективно в случаях, когда проведение тренировок и обучения в реальной обстановке невозможно, либо сопряжено с существенными материальными затратами, либо функционирование происходит в опасных и агрессивных средах.

Апробация результатов работы осуществлена при создании в МАТИ-РГТУ им. К.Э.Циолковского TOC для подготовки, специалистов по дисциплине «Космические телекоммуникации», читаемой в 2007, 2008 годах.

Модели и методы, предложенные в работе, апробированы в НП «РУНИКАП» и используются при создании TOC для подготовки специалистов предприятий авиакосмической промышленности по направлению «Эксплуатация и испытания авиационно-космической техники».

113

1. В.Н. Решетников, М.А. Торгашев, И.А. Хураськин Технологии подготовки мультимедийных инструкций в компьютерных тренажерных системах М.: Сборник трудов ЦВиСИТ, НИИСИ РАН, 2007 г., 108 с.

2. М. Мошкович Виртуальные студии. Техника и технологии. г. Жуковский: Издательство «ЭРА», 2001 г., 215 с.

3. Мальцев A.B., Михайлюк М.В. Реализация теней для всенаправленных источников света в реальном режиме времени -Программные продукты и системы Тверь: НИИ «Центрпрограммсистем», 2008 г., № 3.

4. В.А.Трайнев, И.В.Трайнев Информационные коммуникационные педагогические технологии М.: «Дашков и Ко», 2005 г., 279 с.

5. В.Н. Решетников, М.А. Торгашев, И.А. Хураськин. Система создания и просмотра мультимедийных инструкций, Программные продукты и системы Тверь: НИИ «Центрпрограммсистем», 2007, № 2.

6. Б.О.Любимов, Г.А.Михальков, В.Н.Решетников Система отображение ситуационного центра, Труды Научной конференции посвященной 75-летию со дня рождения академика В.А.Мельникова -М.: Типография Президиума РАН, 2004 г.

7. М.В.Михайлюк, В.Н.Решетников Имитационно-тренажерные и обучающие распределенные системы, Сборник трудов ЦВиСИТ М.: НИИСИ РАН, 2007 г., 108 с.

8. В.Н.Решетников Космические телекоммуникации (Начала) М: Цифровичек, 2008, 136 с.

9. О.Михеев, М.Шевченко Тренажер с открытыми связями -Пилотируемые полеты в космос: Сборник тезисов М.О., Звездный городок: Редакционно-издательский отдел РГНИИЦГЖ им. Ю.А.Гагарина, 2005 г.

10. Любимов Б.О., Никитский Ю.И., Решетников В.Н. Ситуационный центр принятия решений и анализа информации, Программные продукты и системы Тверь: НИИ «Центрпрограммсистем», 1999 г., №3.

11. Мамросенко К. А. Имитационно-тренажерные и обучающие распределенные системы // Программные продукты и системы. -2008. № 3. - С. 32-35. - Тверь: НИИ «Центрпрограммсистем».

12. Гиацинтов A.M., Маркианова Н.С. Мамросенко К. А. Тренажерно-имитационные и обучающие распределенные системы // Труды Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения». М.: ИЦ МАТИ, 2008. - С. 168-170.

13. K.A.Mamrosenko, V.N.Reshetnikov Algorithms and methods in allocated training systems // Proceedings International conference on scientific research in open and distance education. Hanoi, Vietnam: The Gioi, 2008.-P. 31-36.

14. K.A. Mamrosenko, V.N.Reshetnikov, M.A. Torgashev Technologies of multimedia instructions preparation in computer training systems //

15. Proceedings International conference on scientific research in open and distance education. Hanoi, Vietnam: HOU, 2007. - P. 157-163.

16. Михайлюк M.B. Основы компьютерной графики. Учебное пособие М, МИРЭА, 2002 г.

17. Михайлюк М.В., Решетников В.Н. Системы визуализации в тренажерных комплексах, Сб.Трудов 52 научно-технической конференции М.:, МГИРЭА, 2003, стр. 10-15.

18. Решетников В.Н., Михайлюк М.В. Технология создания мультимедийных инструкций. Ученые записки ИИО РАО, вып. 16, М., 2005, стр. 221-226

19. Решетников В.Н. Система спутниковой связи для образования и науки, Тезисы докладов 2 Межд. конф. Инф. технологии и телекоммуникации в образовании. Москва, 2000

20. Любимов Б.О., Никитский Ю.И, Решетников В.Н. Вопросы построения комплексов средств отображения информации коллективного пользования, Сб. докладов научной конф., поев. 70-летию ак. В.А.Мельникова, Москва, 1999, с.74 78,

21. Любимов Е. Б., Решетников В.Н. Система подготовки и отображения информации на экранах коллективного пользования, Программные продукты и системы Тверь: НИИ «Центрпрограммсистем», №4, 1997, с.27 - 34.

22. Ю. Тихомиров Программирование трехмерной графики. Санкт Петербург.: BHV. - 1998.

23. С.Д. Бодрунов Авиационное тренажеростроение в России, история, современное состояние, перспективы развития // Материалы научно-технической конференции Тренажерные технологии и симуляторы. — С.-П.: Издательство СПбГБУ. 2002.

24. Егоров А.Н. Пилотируемые полеты в космос: Сборник тезисов — М.О., Звездный городок: Редакционно-издательский отдел РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина, 2005 г., 353 с.

25. Мамросенко К.А. Виртуальная студия в тренажерных системах // Труды Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения». М.: ИЦ МАТИ, 2007. - С. 142-143.

26. Мамросенко К.А., Решетников В.Н., Торгашев М.А. Архитектура программно-методического обеспечения на основе мультимедийных технологий // Пилотируемые полеты в космос. — М.О., Звездный городок: РИО РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина, 2007. С.135-138.

27. Афанасьев А.П., Гугуев М.В:, Мамросенко К.А. Синтез изображений в тренажерно-обучающих распределенных системах // Труды Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения». М.: ИЦ МАТИ, 2008.- С. 82-83.

28. Душенко А.Г., Груздев В.А. Унифицированные учебно-исследовательские лабораторные стенды Пилотируемые полеты в космос: Сборник тезисов - М.О., Звездный городок: Редакционно-издательский отдел РГНИИЦПК им*. Ю.А.Гагарина, 2005 г. '

29. Бондарь Е.М., Сединко A.M. применение технологий виртуальной реальности в учебном процессе Пилотируемые полетыIв космос: Сборник тезисов М.О., Звездный городок: Редакционно-издательский отдел РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина, 2005 г.

30. Хураськин И.А., Михайлюк М.В., Моделирование объемного видения в системах виртуального окружения // Сборник трудовI1. НИИСИ РАН. 2007.

31. R. I. Hartley Self-Calibration from Multiple Views with a Rotating Camera // ECCV. 1994. - pp. 471-478.

32. Neurok Optics LCC. White Paper: Building 3D Applications and 3D Product Solutions in Real Time 2003.

33. Михайлюк M.B., Решетников B.H., Торгашев М.А. Технология работы с модельно-видовыми матрицами в видеотренажерах, Сб. трудов, посвященный академику С.А.Лебедеву: Москва, 2002г.

34. РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина Тренажерная база, Проект МКС http://www.gctc.ru

35. Александр Трубицын Космические тренажеры http://www.pcweek.ru

36. Береговой Г.Т., Григоренко В.Н. Богдашевский Р.Б., Почкаев И.Н. Космическая академия http://www.astronaut.ru

37. Решетников В.Н, Михайлюк М.В;,., Хураськин И.А. Технология взаимодействия человека с виртуальной средой. Программные продукты и системы Тверь: НИИ «Центрпрограммсистем», № 2, 2004, с. 16-19.

38. Общее техническое описание системы VS2000, Новосибирск, 2007

39. Самарский A.A., Михайлов А.П. Математическое • моделирование: Идеи. Методы. Примеры. 2-е изд. испр.-М.:Физматлит, 2001. - 320 е.

40. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. — М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2003. 616 с.

41. Г.В.Лаврентьев, Н.Б.Лаврентьева, Н.А.Неудахина Инновационные обучающие технологии в профессиональной подготовке специалистов. Барнаул: Издательство Алтайского государственного университета, 2002.

42. Ковальков« М.А., Рухлинский A.B., Таранцев И.Г. Разработка и реализация алгоритмов рирпроекции на базе современного графического акселератора // Труды 16-й Междунар. конф. по компьютерной графике и ее приложениям "Графикон-2006"

43. Новосибирск, Россия, 1-5 июля 2006). Новосибирск, ИВММГ СО РАН, 2006. С. 360-362.

44. Paul Bourke, Peter Morse Stereoscopy: Theory and Practice // http://local.wasp.uwa.edu.au/~pbourke/miscellaneous/stereographics/

45. В.Б.Кудрявцев, П.А.Алисейчик, К.Вашик, Ж.Кнап, А.С.Строгалов, С.Г.Шеховцов Моделирование процесса обучения // "Интеллектуальные системы". 2006. - т. 10, вып. 1-4. - 189-270 стр.