Симуляция полета является дополнительной частью летной подготовки с тех пор, как в 1927 году Эдвин Линк выпустил свой первый симулятор. В связи с тем, что поставщики аэромедицинских и авиационных спасательных услуг по всему миру наблюдают рост оперативности, усложнение задач и сокращение бюджетов, неудивительно, что оборонные, правоохранительные и военизированные спасательные службы неуклонно движутся в сторону увеличения количества симуляторов как средства повышения и оптимизации тренировок, безопасности и оперативной готовности.
Проблемы отрасли
Операторы должны поддерживать тренажерные системы в течение более длительного периода времени, так как бюджеты растягиваются, поэтому важно предоставлять тренажерные продукты, которые защитят инвестиции заказчика и поддержат требования к обучению на протяжении всего срока действия программы. Это означает предложение зрелого и стабильного продукта с полным набором функций, использующего передовые технологии рендеринга изображений, а также поддерживающего новейшие технологии, используемые в современных военных, аэромедицинских и ПС-платформах. Кроме того, по мере того, как срок службы тренажеров увеличивается, важно предоставлять решения, которые позволят вставить технологию, чтобы воспользоваться преимуществами обновления аппаратного/программного обеспечения при сохранении первоначальных инвестиций заказчика — это означает, что тренажеры должны быть масштабируемыми и легко модернизируемыми.
Доктор Джеймс Фрей (James Frey) из компании Plexsys Interface Products — отставной пилот вертолета ВМФ США и признанный во всем мире эксперт в области тренировок и имитационного моделирования. Он говорил с AirMed&Rescue о задачах, стоящих перед отраслью технологий имитационного моделирования. «Задача состоит в том, чтобы мы, инновационные специалисты в области имитационного моделирования, доказали, что имитационное моделирование может воспроизводить необходимые задачи и когнитивные стрессовые факторы, необходимые для эффективного обучения. То есть, истинное когнитивное стимулирование с помощью качественного симулятора — такое, при котором учащийся физически и умственно погружается в сценарий — является новой отправной точкой, чтобы учащиеся могли получить правильное представление и убедить их пойти в школу пилотов для дополнительной подготовки, а не на взлетно-посадочную полосу, как происходит в обычных случаях обучения», — говорит Фрей. «Все чаще как правительственные, так и коммерческие заказчики реализуют развитие обучения в программном и аппаратном обеспечении. В то время как закупки тренажеров должны быть сосредоточены на автомобиле или кабине пилота реализм в форме, форме и функции, мы достигаем критической точки, когда индустрия способна обеспечить реализм для обучения с помощью средств, отличных от простого реалистичного управления пальцами». Гибридные решения для кабин пилотов с технологией дополненной реальности или смешанной реальности в окружении визуальных решений с более высоким разрешением, наконец, получают то внимание, которого они заслуживают. Эти технологии способны превратить парк из того, что у нас уже есть, в парк того, что на самом деле необходимо для современного, дорогостоящего, содержательного оперативного обучения».
Решения
Инновации привели к продвижению иммерсивных технологий, таких как живые, виртуальные, конструктивные (LVC) — или настоящие смешанные с синтетическими тренировками — в качестве эволюции к традиционной технологии тренажеров. Еще одним дополнением к симуляторам является эволюция игровых технологий, которые изначально проектировались с целью развлечения, а теперь идеально подходят для оперативного обучения и тренировок. Используя новейшие технологии симуляции и визуализации с соответствующим охватом, студенты или экипажи могут использовать гибкость и скорость игр, чтобы максимизировать пользовательский опыт в сложных и реалистичных условиях.
Д-р Фрей, будучи ведущим Operation Blended Warrior на конференции по межсервисному обучению, моделированию и образованию (I/ITSEC) в 2017 г. смог связать живых игроков с трех континентов. Команда ВМС и Корпуса морской пехоты США, возглавляемая CDR Gay (ВМС США) и д-ром Фреем, использовала многочисленных отраслевых партнеров, включая живые военные симуляторы из Швеции, Франции и Бразилии, а также аппаратное и программное обеспечение Serious Game, по всему выставочному павильону от таких компаний, как Bohemia, CAE, Lockheed Martin, Plexsys и Rockwell Collins. Впервые была предпринята попытка проведения живой демонстрации, которая объединила игроков со всего мира в выставочном зале, чтобы продемонстрировать усилия по исследованиям и разработкам для НАТО в рамках учений «Викинг 2018».
«Игры для тренировок» не заменяют живое обучение игрового поведения. Всегда будет необходимость пачкать свои сапоги, но если делать это хорошо, то именно здесь тренировка становится обучением», — сказал Фрей.
Также об обучении на игровой основе говорил Адам Брид, менеджер инженерных проектов Prepar3D в Lockheed Martin: «В целом, доказано, что игровой симулятор может действительно улучшить обучение. Это повышает вовлеченность учеников и скорость обучения». Кроме того, самообучение доказало свою эффективность в контролируемых экспериментах и ведет к более эффективному использованию учебного времени».
Искусство имитации
Искусство создания иммерсивной моделируемой среды достигается благодаря научно разработанным компонентам, состоящим из передовых систем генератора изображений и баз данных высокой плотности, которые объединяются, формируя то, что кажется пользователям картинкой в реальном времени.
Эндрю Ферни, старший технический сотрудник CAE, поделился своими взглядами на генераторы изображений для тренажеров:
«Пользователи продолжают искать лучшее качество изображения и больше реализма». Каждый человек, оценивающий зрительную систему, сознательно или бессознательно сравнивает ее с тем, что он видит своими глазами в реальном мире, и как бы далеко ни зашла индустрия, нам еще предстоит проделать огромную работу, чтобы сделать синтетическую среду более похожей на реальный мир». Улучшения в разрешении, плотности пикселей, содержания и верности спецэффектов будут способствовать удовлетворению ожиданий и потребуют работы над всеми аспектами визуальной системы: содержанием базы данных, генератором изображений и системой отображения. В то же время, ожидается, что мы сможем сократить расходы, связанные с жизненным циклом визуальной системы».
Традиционно учащиеся взаимодействуют с визуальными эффектами посредством проекции на экраны, однако растущее использование дисплеев на головах (или шлемах) является эффективным способом отображения визуальных эффектов, в которые учащиеся могут погрузиться. Сильными сторонами технологии HMD в обучении являются ее низкая стоимость, меньшая занимаемая площадь и транспортабельность.
В большинстве современных случаев использование HMD в симуляциях ориентировано на обучение начального уровня и обучение индивидуальным навыкам; оно также хорошо подходит для тренажеров специального назначения, где нет необходимости в физической кабине пилота или приборной панели.
«Многие из наших клиентов — военных пилотов — нуждаются в обучении различным навыкам, включающим реализм в визуализации и насыщенность заданиями. Осведомленность о ситуации, тесная воздушная поддержка, отсутствие опасности, контроль параметров, навыки владения тонкими инструментами в таких операциях, как дозаправка топливом или полет в строю. Все это не нуждаются в переключателях и ручках; они нуждаются в управлении полётом и хорошей обратной связи (звук, вибрация, визуализация). Это не требует дорогих полных кабин экипажей», — сказал доктор Фрей в интервью AirMed&Rescue. «Мы часто пытаемся помочь клиентам понять, что они могут сделать больше с меньшими затратами, получить больше тренировок и обучения за меньшие деньги.
Несмотря на то, что это кажется трудным аргументом, технологии HMD могут поместить слушателей в среду, где их глаза видят правильную реакцию самолета и окружающей среды. Д-р Фрей объяснил во время выступления в I/ITSEC, что, если сочетать это с упрощенным, но точным управлением полетом и педалями, то они разработали недорогую, многофункциональную систему обучения, которая «может складываться и укладываться на один поддон, и быть развернута по всему миру». Некоторые утверждают, что более продвинутые приложения будут продолжать полагаться на сложные дисплеи с использованием проекции, в то время как другие рассматривают HMD, использующие смешанную или смешанную реальность, как следующую эволюцию в обучении симуляции.
Делая следующий шаг
Коммерческий рынок делает успехи в VR, AR и MR, однако большая неизвестность заключается в том, достигнет ли производительность того уровня, на котором они могут вытеснить традиционные проекционные системы «за окном».
В MR пользователь (пользователи) находятся в сгенерированных компьютером средах, взаимодействуя со вставленными реальными и / или сгенерированными компьютером объектами, данными и людьми, которые зарегистрированы в сгенерированной компьютером среде. Одним из прототипов решений Lockheed Martin в этой области является Deploy3D, развертываемая 360-градусная визуальная система со смешанной реальностью без проектора, которая реалистично имитирует дисплей за окном и приборную панель управления транспортными средствами. Это экономичное, иммерсивное и легкое платформенное учебное решение.
Deploy3D основан на использовании технологии «зеленого экрана» с геометрической маскировкой, обеспечивающей 360-градусное поле зрения пользователя. Он полностью адаптируется от портативного устройства обучения с HMD, к тренеру репетиции миссии. Он обеспечивает обучение по требованию, сокращая время обучения на больших купольных тренажерах с меньшим жизненным циклом и стоимостью поддержки.
Компания Rockwell Collins разработала запатентованную технологию, которая позволяет проводить обучение в смешанных или комбинированных средах. Используя коммерческую готовую технологию (COTS), компания разработала свою систему Coalescence Mixed Reality (Смешанная Реальность), которая объединяет реальный взгляд обучаемого с синтетической средой. Coalescence позволяет проводить обучение по различным задачам, включая мобильные летные тренажеры. Система позволяет учащемуся видеть и взаимодействовать с реальным оборудованием своими руками, в то же время смешивая его с синтетической средой. С точки зрения дилетанта, это похоже на Google Glass, где виртуальная среда накладывается на реальный мир, а результатом является расширенная реальность. Используя AR HMD, обучаемый может видеть элементы реального мира — включая его руки — в иммерсивном полувиртуальном окружении, а программное обеспечение Rockwell Collins отслеживает их и соответствующим образом реагирует на них с помощью всплывающих меню для интерактивной визуальной обратной связи.
«С Coalescence мы взяли технологию отображения на шлеме COTS и объединили ее с высококлассными вычислительными решениями, которые мы разработали; мы решили некоторые из ключевых проблем, с которыми боролась индустрия, и некоторые проблемы с задержкой».
сказал Ник Скарнато, директор по стратегическому развитию Rockwell Collins. «С нашим решением у нас есть возможность смешивать виртуальный мир с реальными человеческими руками, чтобы у вас было тактильное ощущение и возможность манипулировать объектами, которые реальны на вашей сцене, а все остальное может быть виртуальным». Это позволяет нам погрузить студента как можно ближе к реальному миру».
Негативным аспектом HMD является то, что их нельзя носить длительное время, не вызывая усталости головы и шеи, а также напряжения глаз, вестибулярного аппарата, вызванного близким светом. Эти аспекты постоянно совершенствуются, и не лишним будет поверить, что в будущем ГМД станут такими же безобидными, как и пара очков.
Требования к приобретению платформ редко определяют тип тренажеров, необходимых для обучения. Фактически, чаще всего типы миссий гораздо лучше определяют требования, при этом тренажеры, как правило, образуют один из аспектов комплексной системы обучения. Если подумать о симуляторах, то многие думают о больших купольных симуляторах полноценного полета уровня D, но на самом деле существует множество симуляторов, включая тренажеры по выполнению заданий на отдельные задачи, тренажеры по комплексным процедурам и симуляторы систем, которые воспроизводят бесчисленное множество датчиков, общих для современных самолетов, начиная от электро-оптических и инфракрасных датчиков и заканчивая радарами с синтезированной апертурой.
Существует глобальная тенденция аутсорсинга учебных услуг из-за затрат, связанных с предоставлением надежного учебного решения.
Аэромедицинские операторы, такие как Helijet в Британской Колумбии, отправляют своих пилотов во Флориду для обучения на тренажерах S-76, которыми управляет FlightSafety International.
Еще одним крупным игроком на рынке тренажеров и симуляторов является CAE, глобальный системный интегратор тренажерных систем, который способен предложить правительствам, оборонным, военизированным и производителям оригинального оборудования полный спектр инновационных решений для обучения, разработанных с учетом конкретных требований к обучению.
В 1997 году Великобритания заключила с CAE контракт по частной финансовой инициативе на создание центра подготовки вертолетных экипажей средней грузоподъемности на базе ВВС Великобритании «Бенсон». Это одна из первых в своем роде программ, в рамках которой военный заказчик оплачивает «почасовую» подготовку «под ключ».
В 2018 году авиакомпания CAE была выбрана ВВС Катара «Эмири» в качестве поставщика комплексного решения для обучения по стандарту NH-90, включающего в себя учебный центр, набор тренажеров и учебных устройств, а также услуги по поддержке обучения. После того как в 2021 году CAE поставит учебный центр и учебно-тренажерные приборы NH-90, оно начнет предоставлять услуги по поддержке учебной подготовки, в том числе инструкторов по работе в классах и на тренажерах. Кроме того, ЦАИ разработает и создаст тактический центр управления, который будет использоваться для управления сетевыми учебными учениями в ходе выполнения миссий.
По мнению CAE, такой подход к предоставлению услуг по обучению будет более широко использоваться, поскольку он позволяет высвободить персонал, находящийся на действительной службе, для выполнения операций, использовать капиталовложения, сделанные промышленностью, и часто позволяет заказчикам быстрее и эффективнее приобретать необходимые услуги по обучению.
В Канаде KF Aerospace возглавляет консорциум Allied Wings, который обучает пилотов Королевских канадских военно-воздушных сил (RCAF) по программе подготовки и поддержки полетов подрядчиков (CFTS). В рамках этой программы недавно была поставлена учебно-тренировочная установка Flasca International Bell 206 Level 7, которая оснащена электрической платформой для движения с шестиградусной степенью свободы и генератором изображения FlightSafety International VITAL 1100, поддерживаемым прямым проекционным дисплеем с разрешением 220 x 60 градусов. Устройство также оснащено автоматизированной операционной системой инструктора SimAssist компании Frasca, которая позволяет инструкторам создавать заранее запрограммированные учебные задания. В дополнение к новому Bell 206 FTD, другое оборудование включает настольные и FTD устройства для Grob 120A, Bell 412 и Beech C-90.
«Проведение части основных и наиболее рискованных занятий в безопасной и контролируемой среде позволит быстро повторить последовательности, свободные от случайных и часто неблагоприятных погодных воздействий,» сказал Петер Федак, менеджер по сайтам CFTS в KF Aerospace. «Более 50% этой программы проводится в синтетической среде с использованием одного из двух продвинутых устройств моделирования полета в CFTS — одного сертифицированного компанией Transport Canada симулятора ночного видения уровня D, способного выполнять полный полет, и одного устройства летной подготовки уровня 7 (FTD) с визуальными изображениями». Студенты выпустятся на этой платформе со своими «Крыльями пилота RCAF», выполнив все этапы, необходимые для подготовки их к оперативному летному обучению на любом представителе современного парка RCAF».
Также с AirMed&Rescue выступил Локхид Мартин (Lockheed Martin), который поддерживает инициативу ВВС США «Подготовка пилотов Next/Learning Next», направленную на создание индивидуальной среды обучения для каждого студента с помощью технологии погружения для эффективного, быстрого и глубокого обучения. Инициатива Pilot Training Next использует Lockheed Martin’s Prepar3D в качестве основной имитационной платформы для своих тренировочных устройств. Prepar3D обеспечивает полную учебную среду и может проводить процедурное обучение вплоть до полной репетиции миссии. Используя комплект разработки программного обеспечения Prepar3D, заказчики могут получить доступ, модифицировать и дополнять платформу имитационного моделирования для создания решений по продвинутому обучению. Учебные пакеты могут быть развернуты на любом оборудовании — от планшетов до настольных компьютеров, виртуальной реальности и куполов. «Открытая архитектура Prepar3D — это то, что способствует процветанию ее экосистемы, которая состоит из сотен независимых компаний и отдельных лиц, разрабатывающих дополнительный контент и возможности для того, чтобы сделать программу самой мощной платформой для обучения», — сказал Брид. «С этим продуктом покупатели не привязаны к одному поставщику. Используя Набор для разработки программного обеспечения, разработчики и пользователи могут создавать, интегрировать и включать расширенные базы данных и местность, чтобы дополнить базовую среду. Усовершенствованные инструменты, такие как SimDirector и SimOperator, используются инструкторами для создания и управления многопользовательскими сценариями».
Заключение
Реальность такова, что учебные бюджеты, как правило, привлекают к себе внимание в последнюю очередь, в то время как потребность в обучении никогда не уменьшается. Авиационные тренажеры уровня D, всегда будут занимать достойное место в подготовке авиационного персонала, однако сейчас заказчики начинают понимать, что использование более широкого спектра инструментов симуляции для оптимизации тренировочного процесса принесет свои плоды, особенно с учетом того, что самолеты и инструкторы находятся в дефиците и составляют две самые большие затраты на программу. Поэтому разумно предположить, что симуляция, способная обеспечить качественное обучение без негативной передачи, скорее всего, приведет к росту ее реализации.
Источник: https://www.airmedandrescue.com
