Введение
Система синтетического зрения (SVS) — это компьютерная система, создающая дополненную реальность для воздушных судов, использующая трехмерное изображение для обеспечения пилотов наглядным и интуитивно понятным восприятием окружающей обстановки.
Функциональность
Синтетическое зрение обеспечивает операторам ситуационную осведомленность, используя базы данных о местности, препятствиях, геополитической обстановке, гидрологии и других данных. Типичное приложение синтетического зрения (SVS) использует набор баз данных, хранящихся на борту воздушного судна, компьютер для генерации изображений и дисплей. Навигационное решение обеспечивается за счет использования GPS и инерциальных систем отсчета. Интерфейс "Highway In The Sky" (HITS), или "Path In The Sky", часто применяется для отображения прогнозируемой траектории полета в перспективе. Пилоты мгновенно получают понимание текущего и будущего состояния воздушного судна относительно местности, вышек, зданий и других элементов окружающей среды.
История
Предшественник таких систем существовал в 1960-х годах, с началом эксплуатации среднего ударного самолета Grumman A-6 Intruder в военно-морских силах США. Самолет был разработан с боковым расположением сидений для экипажа и оснащен передовой системой навигации/атаки, известной как Digital Integrated Attack and Navigation Equipment (DIANE), которая объединяла радарные, навигационные и воздушные системы самолета с цифровым компьютером AN/ASQ-61. Информация от DIANE отображалась как пилоту, так и бомбардиру/навигатору (BN) на экранах электронно-лучевых трубок. В частности, один из этих экранов, вертикальный индикатор AN/AVA-1 (VDI), предоставлял пилоту синтетическое изображение местности перед самолетом, а в режиме поиска радиолокационной очистки от местности (SRTC) отображал рельеф, обнаруженный радаром, в виде кодированных линий, соответствующих заданным диапазонам дальности. Эта технология, получившая название "Contact Analog", позволяла A-6 выполнять полеты ночью, в любых погодных условиях, на малых высотах и над пересеченной или гористой местностью без необходимости визуальной ориентации. Синтетическое зрение было разработано NASA и ВВС США в конце 1970-х и 1980-х годах в рамках передовых исследований кабины пилота, а в 1990-х годах – в рамках Программы обеспечения авиационной безопасности. Разработка высокоскоростного гражданского транспорта стимулировала исследования NASA в 1980-х и 1990-х годах. В начале 1980-х годов ВВС США осознали необходимость повышения ситуационной осведомленности в кабине пилота для управления все более сложными самолетами и рассматривали SVS (также известную как пиктографическая авионика) как интегрирующую технологию для пилотируемых и беспилотных систем.
Симуляторы и дистанционно управляемые транспортные средства
В 1979 году FS1 Flight Simulator, разработанный Брюсом Артуиком для микрокомпьютера Apple II, впервые представил возможности использования синтетического зрения в развлекательных целях. NASA использовало синтетическое зрение для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), таких как высокоманевренная воздушная испытательная платформа HiMAT. В 1986 году в симуляторе RC Aerochopper от Ambrosia Microcomputer Products, Inc. было применено синтетическое зрение для помощи начинающим пилотам радиоуправляемых самолетов в обучении полетам. Система включала в себя джойстик управления полетом, который подключался к компьютеру Amiga и дисплею. Программное обеспечение содержало трехмерную базу данных рельефа местности, а также некоторые искусственные объекты. Эта база данных была примитивной, представляя рельеф относительно небольшим количеством полигонов по современным меркам. Программа моделировала динамическое трехмерное положение и ориентацию самолета, используя базу данных рельефа для создания проецируемого 3D-изображения. Реалистичность этого дисплея для тренировки пилотов БПЛА была повышена за счет возможности регулировки пользователем задержек в смоделированной системе управления и других параметров. Аналогичные исследования продолжались в вооруженных силах США и университетах по всему миру. В 1995–1996 годах Университет штата Северная Каролина испытывал БПЛА F-18 в масштабе 17,5%, используя Microsoft Flight Simulator для создания трехмерной проекционной среды рельефа.