Mogućnosti projektovanja trenažera sastavljenog od elemenata personalnog računara Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Krsta Brčić,

dipl. inž.

Tchnitki opitni oeour KoV.

Beograd

MOGUĆNOSTI PROJEKTOVANJA TRENAŽERA SASTAVUENOG OD ELEMENATA PERSONALNOG RAČUNARA

UDC: 355.235.693:681.322

Retime:

Univerzalnost, pristupačnost, cene hardvera i softvera za personalne računare čine da se komponente personalnih raiunara koriste za razne konstrukcije. Na taj način moguće je konstruisati trenaier sa moćnom hardverskom i softverskom podrikom na bazi personalnog raiunara. U ovom ilanku obavljena je sistematizacija posiupka i relevantnih informacija za projektovanje trenaiera koji bi se koristio u kabinetskim uslovima, posebnoj prostoriji Hi platformi koja simulira borbeno vozilo (ili plovilo). Izloieni pristup projektovanju zasnovan je na mogućnostima realizacije, interesovanju za ovoj problem i rasprostranjenosii primene personalnih raiunara.

Kljuine reii: projektovanje, trenaier, personalni raiunar.

POSSIBILITIES TO DESIGN A TRAINING DEVICE USING PERSONAL COMPUTER PARTS

Summary:

Universality, accessibility and low price of hardware and software are priorities which determine using PCs as much as possible. According to that, there is a way to construct a training device with powerful configuration. This article systematizes procedures and data for designing a training device. The device can be used in offices, special rooms or platforms which simulate battle vehicles or battleships. The represented preliminary of constructing is based on realization possibilities, interest for this problem and personal computers availability. Key words: design, training device, personal computer.

Uvod

Obuka posade za rad na savremenim borbenim sistemima složena je i skupa, a u nckim fazama i veoma rizična. Da bi se smanjili troškovi deo obukc mora se izvoditi na simulatorima oružja i raznim pomoćnim sredstvima postavljenim na orude i metu, tako da se gadanje simulira a rezuitat elektronski beleži. Za složenije omžne sisteme često se koriste simulator-

ski sistemi, tj. trenažeri, gde računari simuliraju ulazne podatke i funkcije oruž-nih sistema, registruju tok obuke i daju podatke za ocenu stepena osposobljenosti posluge (operatora). Upotreba takvih sistema ne isključuje obuku na realnim borbenim sistemima, ali se posade cfika-sno pripremaju za rad uz manji utrošak resursa neophodnih za upotrebu borbe-nog sistema. Trenažeri su vremenom po-kazaii svoju efikasnost, ali zbog visoke

VOJNOTEHNlCKJ GLASNIK 2/2000.

209

cene prevashodno su se primenjivali u slučajevima kada je obuka na sredstvu složena, rizična i veoma skupa (vožnja aviona, broda. borbcnog sredstva). Danas se mogu konstruisati i trenažeri čije su cene niže, a da je njihova efikasnost na nivou uređaja čija je cena vrlo visoka. To su trenažeri sa značajnom softverskom podrškom koja obezbeduje da obuka budc ekonomična, efikasna, fleksibilna, a programski prostomo i vremenski inte-grisana. Ako se pode od toga da je osnovni princip obuke njeno približava-nje realnim uslovima, to znači da proces obuke treba što višc da se približi uslovima kakvi vladaju pri obavljanju borbe-nih zadataka. Programom obuke i taktič-kim vežbama na terenu mogu se stvoriti uslovi bliski stvamoj situaciji. Zavisno od namene trenažera. kao nastavnog sredstva sa kompleksnom didaktičkom fun-kcijom (sa pogodnim i prilagodenim programing obuke i taktičkim vežbama), obezbeduje se simulacija svih funkcija realnog sredstva ili samo odredenih funkcija. Mogu se koristiti za početnu ili kompletnu obuku pojedinaca i komplet-nih posluga borbenih sistema.

Za uspešnu obuku operatora trena-žer treba da obezbedi odgovarajuću simu-laciju funkcija sredstva (vozilo, avion, komunikacioni centar, komandni centar ili drugo), opreme na tom sredstvu (npr. za navigaciju, osmatranje, praćenje cilje-va, komunikaciju i dr.) i situacije na terenu (bojište, dejstvo protivničkih snaga i si.).

Da bi trenažer zadovoljio zahteve savremene obuke on mora da poseduje ne samo odgovarajući oblik (izgled) ko-mandnog pulta, kabine i opreme već i pogodnu hardversku i softversku podr-šku. Pri tome se mogu koristiti hardverski i softverski moduli koji su identični mo*

dulima u realnom sistemu, ili zamene (cmuiacije) kod kojih se namenski koristi komercijalni hardver sa softverima koji koristi stvarni hardver. Simutacijom se mogu obuhvatiti sve oČekivane situacije, što se realizuje tako da se stvarne funkcije sistema softverski modeliraju na osnovu matematičkog opisa (modcla) procesa koji se simulira. Opisivanje nekog procesa odgovarajućim matematičkim relaci-jama, odnosno modelom, obezbeduje da se taj proces može reprodukovati, odnosno simulirati [6]. Zahvaljujući pristupač-noj ceni i univerzalnosti hardvera za per-sonalne računare, moguće je njihovo ko-rišćenje za konstrukciju računarske podr-ške trenažera. Pri tome, ako se trenažer koristi u kabinetskim uslovima, upotreb-Ijenc komponcntc nc moraju biti vojne verzije.

Definisanje problems

Za konstrukciju uredaja namenjenih za obuku i održavanje obučenosti operatora. moguće je koristiti komponente za personalne računare. Da bi se konstrui-sao kvalitetan uredaj takve vrste neop-hodno je uraditi odgovarajuće analize, izabrati rešenje i izraditi odgovarajuću dokumentaciju. U ovom radu razmatran je aspekt korišćenja elemenata personal-nog računara za konstrukciju trenažera.

Trenažer koji se konstruiše treba da obezbedi:

- izbor kandidata, kompletnu pri-premu, savremenu i kvalitetnu obuku za operatore na složenim borbenim siste-mima,

- bezbednu obuku,

- jeftinu, odnosno ekonomičnu obuku (u pogledu amortizacije, troškova održavanja, utroška energije, matcrijala i dr.),

210

vojnotehniCki GLASNIK 2/2000.

- kraće vreme obuke (brzo usvaja-nje znanja i savladavanje veština),

- fleksibilnu obuku (prilagodljivu sposobnostima kandidata i novim meto-dama obuke).

Da bi se to ostvarilo neophodno je da uslovi obuke na trenažeru budu isti kao na realnom sredstvu, i da trenažcr ima efikasnu računarsku podršku. Efika-snost računara određena je njegovim ka* rakteristikama u pogiedu hardvera i sof-tvera. Za sastavljanje računarske konfi-guracije moguće je koristiti elemente per-sonalnog računara, koji su veoma dostup-ni, kako u pogledu troškova i mogućnosti nabavke na tržištu, tako i u poglcdu korišćenja. Opredeljujući se za konstruk-ciju trenažera sa moćnom softverskom podrškom. može se objektivno objediniti nastavno trenažno sredstvo sa planom i programom nastave i obuke.

Primenom ovakvog reSenja kons-trukcije trenažera ne samo da se može dobiti jeftino i efikasno tehničko rešenje, već se mogu ostvariti i značajni efekti u procesu obuke i eksploatacije. Program obuke odvija se u viSe faza, počev od osnovnog upoznavanja borbenog sredstva pa do završne faze kada treba da pred-stavlja objektivizaciju elemenata i celina borbenih dejstava t situacije na bojištu. Prva faza obuke ujedno je najlakša i najjeftinija. Međutim, kasnije faze, uko-iiko se izvode na realnom sredstvu slože-nije su, teže, rizičnije i skuplje. Kako se kreće cena obuke po fazama može se pokazati na jednom hipotetičnom pri-meru.

Ukupni troškovi obuke na realnom sredstvu (bez korišćenja trenažera) ($(1)), odnosno na trenažeru (S(2)) mogu se izra-ziti kao:

Sd) = £q»T| + £a,; (1)

.-I |«1

sm-EcPT.+ tai; T, = t,—ti_i (2)

••I j-i

gde je:

qi} - troškovi obuke po fazama na realnom sredstvu,

q2> - troškovi obuke po fazama na trenažeru,

Tj - trajanje pojedinih faza,

aj - troškovi nezavisni od načina obuke,

n - ukupan broj faza obuke,

m - ukupan broj troškova nezavi-snih od načina obuke.

Očigledno je da je q2) < q*\ pa je sasvim izvesno da je i S(2) < S(l)

Takođe, moguće je ostvariti smanje-

m

nje troškova iskazanih Članom Xaj rela-

j-i

cije (2), po osnovu skraćenja ukupnog trajanja obuke, što se može postići koriš-ćenjem trenažera. Za bilo koji konkretan slučaj, dobijena razlika $<l) - S(2) može se efikasno koristiti kao parametar za planiranje ulaganja u nabavku i razvoj trenažera.

Važan efekat korišćenja trenažera sa mo<Jnom softverskom podrškom jeste kvalitet obuke. Naime, standardni pro* gram obuke moguće je lako prilagođavati i dopunjavati na osnovu stečenog iskustva instruktora i praćenja stepena osposoblje* nosti kandidata za operatore nakon svake faze obuke. Praćenjem uspeha kandidata u toku obuke, kao i ocenom stepena osposobljenosti na kraju obuke, moguća je efikasna selekcija kandidata za opera-tore. Na trenažeru je moguća i mnogo intenzivnija obuka, posebno u početnoni periodu, a može se efikasno koristiti i za

VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2/2000.

211

praćcnje i održavanje stepena osposoblje-nosti operatora [1].

Nakon dobro sprovedene obuke na trenažeru, odabrani kandidati za opera-tore čine manji broj grešaka pri radu i proveri osposobljenosti na realnom sred-stvu, i postižu bolje rezultate gađanja (2). Smanjenjem broja mogućih grešaka pri rukovanju smanjuje se i rizik od nastanka vanrcdnih događaja (mogućnost nastanka materijalne štete i povrcda). Kvantifika-cijom navedenih faktora može se dobiti dovoljno informacija neophodnih za pot-punu ocenu potrcbe i mogućnosti nabav-ke, uvodenja i razvoja trenažera za odre-denu vrstu obuke.

Izbor rešenja

Polazeći od opšte postavke mogu se specificirati sledeće faze projekta:

- formulacija zadatka i definisanje skupa zahteva i ograničenja za ispunjenjc potrebnih uslova za egzistenciju rešenja;

- razvoj postupaka i metoda za dobi-janje reSenja;

- formiranje kriterijuma za proveru valjanosti dobijenih rešenja, odnosno, za proveru njegove prihvatljivosti u odnosu na postavljene zahtcve i ograničenja;

- izrada potrebne dokumentacije;

* fizička realizacija projekta i testi-ranje.

Od iniciranja pa do realizacije projekta sve aktivnosti koje se odvijaju po fazama mogu se predstaviti uprošćenim dijagramom toka kao na slid 1. Danas se za personalne računare raspoiaže moćnim hardverom, operativnim sistemima i kori-sničkim programima, pa se relativno lako može doći do željenog rešenja tehničkih problema korišćenjem elemenata perso-nalnog računara. Traženje zadovoljavaju-ćeg rešenja R može se smatrati zadatkom

optimizadje raspoloživih resursa H (teh-nička sredstva) i S (postupaka, matema-tičkih mctoda, softverskih rešenja). Ako se raspoloživi resursi predstave tabelar-no, odnosno matrično. rezultat optimiza-cije može se izraziti kao:

R = opt {Rm} = opt {HXS}, (3) K K

gdc je:

S - skup predviđenih i raspoloživih softverskih modula;

H - skup raspoloživih hardverskih modula - uređaja;

X - operator kombinovanja softverskih modula Sj € S (j=l, m) i hardverskih modula £ H (k-1, n) radi simulacije funkcija sistema koji se mode-lira;

Rm - skup mogućih kombinacija elemenata H i S;

K - kriterijum optimalnosti (min. cena, rokovi rcalizacije, mogućnost na-bavkc komponenata i materijala na do-maćem tržištu, ...)•

Ovakva formulacija omogućava da se ceo postupak analize napiše u sažetom obliku. Kombinacija elemenata H i S, odnosno korišćenje hardverskih modula H za dobijanje funkcija koje su matema-tički opisane i modelirane softverskim modulima S. može biti ostvarljiva sa odre-denim stepenom efikasnosti ili neostvar-Ijiva. Svaka kombinacija, tj. svaki element rw £ R ima svojstvo q (rpq) koje je određeno cenom efikasnosti posmatranog rešenja, odnosno odnosom troškova i vrednosti tog rešenja. Pri tome vrednost rešenja čine neposredno ostvareni efekti (brzina rada, kapacitet memorije za sme-štaj programa i podataka, tačnost, itd.)-Kriterijum optimalnosti K unapred je poznat, odnosno, izabran. Na osnovu toga bira se rešenje i kasnije ocenjuje

212

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2^000.

St. I - UproŠćeni dijagram toko projekta

VOJNOTEHNIČKI GLASN1K 2/2000.

213

uspeh realizacije projekta. Ograničenja nisu posebno istaknuta, all ona mogu biti rezultat raspolaganja resursima (raspolo-živim vremenom i finansijskim sredstvi-ma).

Izabrano je rešenje R čiji element! Tpq daju, prema definisanom kriterijumu i ograničenjima, optimalnu vrednost:

J = min O (Rm) (4)

K

Radi jednostavnijeg prikaza ovog po* stupka poslužiće sledeći primer. Naime, neka je:

H = (H„ H2, H3, H4) (5)

gde je:

H| - posebno projektovan računar za profesionalnu namenu;

H2 - računar sastavljen od blokova za simulaciju svake modelirane funkcije posebno;

H3 - hardver sastavljen na bazi standardnih industrijskih kontrolera;

H4 - personalni računar.

Saglasno postavljenom cilju po* trebno je obezbediti funkcionisanje slede-ćih softverskih modula:

S = (Sj, $2, S3, S4, S5, $&) (6)

gde je:

S| - model komandnog pulta borbe-nog sredstva;

52 - model vidnog polja operatora;

53 - model borbenog sredstva i pra-teće opreme;

54 - model podataka o cilju (puta-nja cilja);

55 - model simulacije siluete cilja;

56 - program obuke i praćenje toka obuke.

Kada su specificirani element! S i H mogu se formirati njihove kombinacije, odnosno matrica Rm.

HiSiH&HiSsHtSiHiSsH'S* Rm-UYC-H2S1H2S2H2S3H2S4H2S5H2S$

[l)

H4S1H4S2 H4S3 H4S4 HjS j

Imajući matricu Rm može se pristu-piti odredivanju vrednosti njenih eleme-nata, tj.:

qu qn qi3 q<4 qis q«

Q (Rm) = q21 q22 q23 q24 qw q* (8)

q.u q32 q33 q« q35 q36

q41 q42 q43 q44 q<5 q46

Poznato je da su odnosi cena sledeli:

C(H4) < C(H3) < C(H2) < C(H|) (9)

Na osnovu izraza (9) može se zaključiti da je koriSćenje personalnog računara (resurs H4) najjeftinije. Medutim, ako je postavljeno ograničenje da nije prihvat-ljivo rešenje simulacije pulta trenažera pomoću tastature personalnog računara, tj. da nije prihvatljiva kombinacija H4S1, razmatraće se ono najpovoljnije rešenje koje zadovoljava navedeno ograničenje. Ako je utvrdeno da je prihvatljivo re$e» nje hardvera pulta element iz skupa H2, onda je:

J = optQ(Rm) = [q2,q42q43q44q45q«] (10) K

Odatle sledi da je:

R=opt(Rm)=[H2Si

(U)

Za razmatrani primer relacija (11) predstavlja optimalnu kombinaciju

214

VOJNOTEHN1ĆKI GLASNIK 2/2000.

R = opt (Rm), u smislu relacije (3) uz navedeno ograničenje, u odnosu na clement rešenja koji predstavlja kombinacija H4S1. Očigledno je da se element! raspo-loživih resursa mogu dalje razložiti tako što će se svako Hk (k=l,...,n) rastaviti na funkcionalne celine (Hk = [hu, hk2, hjc3, ...] i svako S, (j=l, ...» m) rešiti na više načina (Sj = [s,i, Sj2, $j3, ...], upotre-bom različitih matematičkih mctoda, pro-gramskih rešenja, itd.)

Karakteristike, odnosno efikasnost svake od kombinacija prema relaciji (4), mogu se veoma dobro odrediti analitički. Međutim, nekc kombinacije mogu se lakše i brže odrediti simulacijom i prove-rom na računaru. Ukoliko primena ana-litičkih metoda za odredivanjc vrednosti nekog elementa zahteva mnogo vremena, onda se može osloniti na stečena iskustva i pristupiti rcšenju heuristički, uz visok stepen modularnosti i fleksibilnosti reše-nja koje obezbeduje kasnije dogradnje i usavršavanja kako softvera tako i hardve-ra. Prikazana dckompozicija resursa sa-svim je slobodna, ali dovoljna da ukaže da je neophodan multidisciplinaran pri-stup. Na primeru trenažera za obuku operatora za PA top sa sistemom za upravljanje vatrom predstavljcn je glo-batni model relevantnih elemenata si-sterna koje čini jedan trenažer.

Za potrebe projektovanja trenažera, saglasno odabranoj koncepciji, modcli-raju se sklopovi i funkcije sistema koji čini trenažer: borbeno sredstvo (Bs), cilj (C), okruženje (Ok, tj.: teren, borbeni poredak, borbena dejstva, elektronska dejstva i protivdejstva, itd.), postupak obuke (Po), evidencija i kriterijumi za ocenu stepena osposobijenosti operatora (Ev). Dakle, formiraju se potrebni matc-matički modeli, tj. opisi process i dogada-ja, izrađuju fizički modeli, odgovarajući

grafički prikazi i stvarni prikazi. Modeli-ranje, tj. izrada simulacionih modela, predstavlja veoma važnu fazu u konstruk-ciji trenažera, jer od kvaliteta izvodenja ove faze projekta zavisi i kvalitet njegove realizacije, odnosno konstrukcije trenaže-ra. Pri tome treba voditi računa da se simulacioni modeli pojednostavljuju prema stvarnoj potrebi i problemu koji taj model opisuje [5].

Model borbenog sredstva

Trenažer predstavlja fizički i fun-kcionalni model kompletnog sredstva ili njegovih elemenata. Ono što mora da sadrži svaki trenažer jeste radno mesto operators, koje je opremljeno koman-dnim, signalnim, osmatračkim i nišan-skim uredajima. Delove sistema sa ko-jima operator dolazi u fizički kontakt treba i fizički reprodukovati (komandna tabla, komandna palica, sile otpora koje se javljaju pri radu nišandžije, sedište, itd.). Delove sistema sa kojima i preko kojih operator ostvaruje vizuelni kontakt sa okruženjem, najpogodnije je reprodukovati vizuelno, odnosno, generisati vi-zuelne prikaze u vidnom poiju operatora.

Za fizičku reprodukeiju delova sistema mogu se koristiti originalni delovi sistema, kopije ili imitaeije bez stvarnih funkeija. Pri tome je bitno da radno mesto operatora na trenažeru ima ergo-nomske karakteristike koje odgovaraju ergonomskim karakteristikama stvarnog sredstva. U ergonomskom smislu stepen fizičke reprodukeije radnog mesta operatora treba da zadovolji postavljene za-hteve obuke - bez suvišnih detalja koji nisu bitni za obuku.

Vidno polje operatora, izuzimajući ono što je već obuhvaćeno fizićkim mode-lom, može se softverski generisati i pri-

vojnothhniCki glasnik 2^000.

215

kazati na televizijskom ekranu ili moni-toru personalnog računara. Pri tome is-pređ ekrana može biti postavljen adapter za imitaciju okulara - vizira operatora. Drugo rešenje jeste da se katodna cev (na ćijem bi se ekranu prikazalo vidno polje) ugradi u okular operatora. U oba slučaja važno je da se vodi računa o rezoluciji slike, tako da jedna grafička jedinica (GDU), odnosno tačka - pixel, odgovara uglu pod kojim se vide elemcnti slike u vidnom polju (npr. za debljinu končanice iznosi 0,1 mrad.)

Navedeni element! mogu se uslovno nazvati poijem operatora. Iz njega potiču komande za funkeionisanje celog sistema i dolaze informaeije od senzora sistema prikazujući se u vidnom polju operatora. Preostali deo strukture sistema na trena-žeru simulira se softverski (servosistem, senzori, računar, itd.). tako da odziv na zadatc komande odgovara odzivu realnog sistema. Radi toga se modcliraju, odnosno emuliraju senzori, servosistem, raču-nar i drugi elementi sistema. Formiranje diskretnog modela sistema može biti re-šeno na više načina, s tim da matematičke relacije ispunjavaju slcdeće uslove:

- rešenje jednačine koja opisuje pro-ces mora biti konvergentno,

- rešenje mora biti jednoznačno.

Matcmatičke relacije, kojima sc izra-

žavaju modeli funkeija sistema, treba do* voijno verno da reprodukuju stvame fun* keije sistema, a izabrani hardver i softver treba da obezbede odgovarajući korak diskretizaeije i vreme izvršavanja tih funkeija kako ne bi doSlo do degradaeije matcmatički dobijenc vernosti reproduk-cije.

Jedan od načina da se ovi uslovi ispune sastoji se u sledećem (4):

- blok servosistema predstavljati step-invarijantnom metodom;

• blokove integratora predstavljati Eulerovim integratorom;

- trigonometrijske funkeije očitavati iz tabela (look-up).

Odgovarajući matematićki opisi de-lova sistema, u tom smislu, bili bi:

- servosistem Xk = A • Xu + uj

- senzori za merenje koordinatacilja Yjt = H • Xk

- integrator Xk+^Xk + T-Xk'C,

- upravljanjepopozicijiUk = -Cl-Xk

- kontrola po brzini uk = -C2 • >Ck

Korišćeni simboli imaju sledeće zna-

čenje:

k - indeks trenutka tk koji se po-smatra:

T - period diskretizaeije T=tk-tk.i (vreme izmedu dva posmatranja - mere-nja ugla, daljine, brzine);

Xk - koordinate stanja (zauzeta da-Ijina, ugao pravea i ugao elevaeije u trenutku k);

A - matrica koja opisuje karakteri-stike sistema za pokretanje (servosistem);

H - matrica karakteristika senzora (merna matrica daljine, pravea, elevaeije);

Yk - izmerene vrednosti koordinata cilja u trenutku k pomoću senzora;

C, - integraciona konstanta;

Cl - konstanta upravljanja po polo-žaju;

C2 - konstanta upravljanja po brzi* ni.

Na isti način mogu se predstavljati i drugi blokovi i delovi sistema koji se odnose na izračunavanje elemenata za gadanje i dr.

Model cilja

Za cilj koji se gada bitno je da se zna putanja po kojoj se kreće i njegova siiueta (geometrija), pa to treba i mode-

216

VOJNOTEHNIĆKI GLASN1K 2/2000.

lirati. Putanja cilja u odnosu na top (ili drugu tačku iz koje se prati cilj) može se izraziti kao hodograf vektora položaja cilja r = r (t).

Odgovarajuća diskretna verzija ove relacije je:

rk = rk_, + vTk = 1,2,3,... (12)

gde je:

v - vektor brzine cilja,

T - period diskretizacijeT=tfc-tk_1.

Prema tome se mogu koristiti, zavi-sno od taktičko-tehničkih karakteristika cilja, neke od sledećih pretpostavki.

- cilj se kreće pravolinijski konstan-tnom brzinom, pri čemu vertikalna kom-ponenta brzine može biti nula ili različita od nule;

- cilj se kreće po kružnoj putanji, pri čemu kretanje može biti u horizontal-noj ili kosoj ravni;

- cilj izvodi manevar.

Zavisno od izabranog programa obu-ke, formira se model putanje cilja tako da su moguće promene parametara putanje, i to na početku programa, u toku programa sa unapred poznatim parame-trima ili slučajno.

Geometrijski oblik cilja daje u vid-nom polju siluetu koju operator - niSan-džija vidi, a ona zavisi od simulirane daljine do cilja t kursa, odnosno putanje. Odgovarajući vizuelni, odnosno grafički prikaz, može se izraziti kao:

S = S (So, D, q, X) (13)

gde je:

So - trodimenzionalni grafički prikaz cilja za daljinu nula, kurs nula i poniranje nula;

D - simulirana daljina do cilja;

q - ugao kursa kretanja cilja;

X - ugao poniranja cilja.

Geometrijski oblik cilja može se do-biti skeniranjem slike ili njenim skicira-njem u sve tri dimenzije.

Model lets projektila i tačka susreta

Rešenje zadatka sastoji se u odredi-vanju koordinata tačke u prostoru u kojoj dolazi do susreta projektila i cilja. Pri tome se polazi od toga da je putanja projektila poznata, izuzimajud neodrede-nosti koje su u realnom slučaju posledica spoljnih uticaja koje nije moguće uvek tačno izmeriti i ispravno uzeti u obzir. Trenutni položaj projektila u prostoru odreden je vektorom daljine projektila od oruda Du (t), a položaj cilja vektorom daljine od oruda do cilja Dc (t). ReSenje zadatka susreta svodi se na rešavanje preseka putanje cilja i putanje projektila. Ako je u trenutku ispaljivanja projektila daljina do cilja Dc (to), onda je u trenutku susreta (kada se cilj i projekti! nalaze u istoj tački):

Dc (to) + s(Tp) = Du (Tp) (14)

gde je:

*o = 0;

s (t) - put koji cilj prede za vreme t;

Tp - vreme leta projektila od tre-nutka njegovog ispaljenja (i merenja daljine Dc (to)) do trenutka susreta (t = Tp).

Vektorska veličina s (Tp) odreduje se kao integral vektora brzine cilja ve, i iznosi:

s = /vc • dt (15)

o

Diskretni oblik izraza za vektor pu-ta je:

VOJNOTEHNICK! GLASN1K 2/2000.

217

Sk = Sic_i + vwT k = 1 *2,3,...,Tp/T (16) gde je:

Sk - pređeni put do trcnutka k;

vk - brzina cilja u trenutku k;

T - vreme izmedu dva uzastopna merenja T * t* - tk.i, odnosno period diskretizacije.

Ukoiiko je putanja cilja poznata i ako su početna brzina, aerodinamičke karakteristike projektila i meteorološki uslovi stalni, može se napisati da je Tp = f(Du).

U realnim uslovima zadatak susreta za nevodene projektile mora biti rešen do trenutka opaljenja, pa se mora vršiti predikcija putanje cilja nakon ispaljivanja projektila, odnosno, odrcditi njegov po-iožaj u trenutku Tp. Rekonstrukcija za* konitosti kretanja cilja obavlja se na osnovu praćenja cilja i uvedenih pretpo-stavki saglasno taktičko-tehničkim karak-teristikama cilja. Međutim, na trenažeru se putanja cilja simulira, pa se može neposredno uvrstiti u račun predikcije ili se poslužiti nekim jednostavnijim postup-kom (npr. očitavanjem tabele). Za koje će se rešenje opredeliti zavisi od unapred usvojene koncepcije, odnosno cene re-Senja.

Model okmženja

Borbeni sistem ili sredstvo nalazi se na terenu odredene konfiguracije, pri odredenim atmosferskim uslovima u bor-benom poretku izloženo borbenim dej-stvima. Sve to Čini okružcnje koje karak-teri$e slika. zvuk* vizuelni i zvučni efekti koji prate odredene borbene situacije i dogadaje u realnim uslovima na terenu, a koji se moraju prikazati u vidnom poiju posade borbenog sistema, odnosno na trenažeru.

Za uvežbavanje na poligonu koriste se razne metode označavanja - markira-nja borbenog poretka, po osmišljenoj taktičkoj pretpostavci stvorenoj na osnovu očekivanog dejstva, namera i mo-gućnosti suprotstavljene strane. Za te potrebe koriste se makete borbenih sred-stava, lutke, siluete, mete i si. Markiranje dogadaja izvodi se raznim vizuelnim efek-tima (projekcije lika, svetlosni blesak, itd.) i zvučnim efektima (imitacija pucnja, buka motora, razgovor, itd.). To je način da se na poligonu simulira borbena situa-cija i borbena dejstva. Sa trenažerom sve to može biti prikazano na ekranu i lako uočljivo za operatora sa njegovog mesta u borbenom sredstvu. Ukoiiko se koristi personalni računar ekran bi predstavljao monitor računara, a slike i dogadaji koji se žele prikazati mogu se nalaziti u memo-riji računara i njima programski upravlja-ti. Slike, pojedini kadrovi, delovi slika, grafičke i vizuelne oznake mogu biti gene-risane softverski, dobijene skeniranjem slika ili sa video kamere.

Program obukc

Na borbenom sredstvu operator obavlja nadzor ili je direktno u „petlji“ borbenog sistema od početka do za-vršetka misije, odnosno borbenog zadat-ka. Obučavanjem operator stiče potrebno znanje i prilagodava se dinamici aktivno-sti i radu u borbenim uslovima, sličnim onima koji će biti u realnoj situaeiji. Pri tome operator razvija odredene sposob-nosti (čulne, perceptivne, psihomotome) i stiče potrebno znanje za donošenje od-luka.

Instruktor pokreće program obuke, upravlja njime, kontroliše postupke i rad operatora. Instruktor pomaže operatoru objašnjenjima i savetima a radi ukaziva-

218

VOJNOTEHNIĆK! GLASNIK 2^000.

nja na propuste u radu instruktor može, po potrebi, preuzeti komande. Obukom, tj. uvežbavanjem, operator se navikava, prilagodava na sredstvo i njegove statičke i dinamičke karakteristike. Za efikasnu obuku važno je da trenažer što potpunije podražava (simulira) stvarno borbeno sredstvo, kako bi se operator priprcmio za rad na realnom sredstvu.

Obuka je proces koji se odvija po unapred odredenom programu. Sadržaj obuke prevodi se u odgovarajud računar-ski program, tj. projektuje se deo softvcr-ske podrške obuke koja bi činila sastavni deo trcnažera. Pri tome mogu se koristiti već postojeći programi za obuku ili razvi-jati novi sadržaji i metode obuke.

Dinamika obuke, tj. postupnost u njenom izvodenju, podrazumeva da je ona podeijena u više delova - faza kojc se sukcesivno izvršavaju. Prvi deo obuke je, po praviiu, najlakši i sadrži upoznava-nje sa deiovima i funkcionisanjem sred-stva za koje se operator obučava. U ovom dclu obuke savladavaju se tehnikc rukovanja i upravljanja sredstvom, odno-sno, borbenim sistemom. Pri tome se daje dovoljno vrcmena za postepeno iz-vodenje svih neophodnih radnji i dovoljno vremena za donošenje odluke o postupcima koje operator trcba da izve-de. Drugi deo obuke, kao i svaki sledeći, složeniji je od prethodnog. Zahteva od kandidata za operatora da pamti više informacija i da viSe vežba, i omogućava proveru ispravnosti izvodenja potrebnih radnji pri rukovanju sredstvom. Treći deo obuke može sadržati i kritcrijum za kvalitetnu selekciju, tj. izbor najboljih kandidata za operatora. Praktično, ako kandidat nije savladno prethodne faze obuke, on neće moći da izvršava potrcbne radnje koje su predvidene po programu za treću fazu. U ovoj fazi treba da dode

do definitivnog navikavanja kandidata na radnje koje treba da izvodi u toku rada. Na koliko će delova. faza ili nivoa program obuke biti podeljen zavisi, prven-stveno, od njcne složenosti i procene nadležnih za obuku:

P = U Pi (17)

Ovim izrazom program obuke je pred-stavljen kao unija pojedinih delova pro-grama Pi. Pri tome završni deo obuke treba da predstavlja objcktivizaciju ele-mcnata i celina realnih situacija, tj. situa-cija borbenih dcjstava i uslova na bojištu, kao i da obezbcdi ocenu osposobljenosti operatora.

Program obuke izraduju iskusni ins-truktori, a odobrava ga nadležna institu-cija. Medutim, on mora da bude razum-Ijiv i za programera koji treba da ga prevede u odgovarajući oblik primenljiv za računar. Trenažer može biti softverski i hardverski izveden tako da instruktor upravlja programom obuke sa posebnog pulta ili sa pulta operatora.

Evidencija rada i ocena

osposobljenosti operatora - nišandžije

Cilj obuke je da se kandidat za operatora što bolje osposobi za zadatke koji mu predstoje. Da bi se sticao uvid u savladivanjc programa obuke. kao i ste-pen obučenosti nakon zavrSene obuke. neophodno je pratiti njen tok. U toku obuke vodi se evidencija ličnih podataka kandidata za operatora. ocena spremno-sti za prelazak na sledeću fazu obuke i ocena stepena osposobljenosti po za-vršetku obuke. Lični podaci mogu se unositi u računar trenažera i formirati

VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2^000.

219

lični dosije - karton operators, sa tasta-ture ili sa diskete sa ličnim podacima. Ostali podaci mogu se formirati i smeštati automatski na hard disk iii disketu (npr. rezuitati koje je kandidat postigao u toku obuke, po fazama i na kraju obuke).

Najjednostavnijc je da se ocena ste-pena obučenosti, ili koliko jc savtadana određena faza obuke. izvede na osnovu grešaka kojc kandidat čini u toku izvrša-vanja potrebnih radnji. Naime, greške koje operator Čini u toku rada najbolji su pokazatelj stcpena obučenosti [3], odno-sno njegove osposobljenosti. Sve greške mogu se svrstati u tri grupe, i to:

- nepravilno (netačno) izvršavanje neke radnje,

- propuštanje radnje,

- kasno ili prerano izvršavanje neke radnje.

Kvantifikacija i kvalifikacija stepena obučenosti može se izvršiti na osnovu evidencije grešaka i primenom već posto-jećih praviia, ili uz određene modifikacije pravila za ocenjivanje obučenosti. Ocena može biti izražena numerički, brojevima od 1 do 5, iii brojem bodova od 0 do 100. Dakle, ocena sc može odrediti na osnovu tabele grešaka i određenog pravila. Uko-liko se usvoji da je najveći mogući broj bodova nbmax - 100 i da sa brojem gre-šaka opada broj bodova, onda se ostva-reni broj bodova može izraziti kao:

nb = lOO-Ippi, n,jj (18)

gde je:

n - ukupan broj delova programs obuke;

mi - broj tipova greški po delovima programa;

njj - broj grešaka iz i-tog dela programa vrste j;

pq - težina svakc greškc iz pojedinih delova programa obuke.

Prikazani obrazac samo je jedno od mogućih rešenja koje se može prevesti u radunarski program trenažera. Registro-vani podaci mogu se u toku obuke, nepo-sredno nakon obuke ili kasnije, prikaziva* ti, analizirati i štampati, odnosno formirati dosije operatora. Na osnovu opisa sadržaja i postupka evidencije i ocenjiva-nja može se sačiniti odgovarajući softver, odnosno računarski program koji se pri-družuje programskoj podrici trenažera. Ovaj deo radunarskog programa ima veoma male zahteve u pogledu potrebne memorije i brzine rada. tako da nema potrebe za posebnim proračunom tih po-treba jer se već raspolaže sa dovoljno velikom rezervom koja je uzeta zbog rada sa grafikom visoke rezolueije u real-nom vremenu.

Trenažer R1/L70

Preduzeće MC COMPANY iz Ze-muna proizvelo jc trcnažcr za obuku nišandžija na PA topu 40 mm L/70 BO-FORS. Konstrukcija ovog trenažera rea-lizovana je korišćenjem hardvera i sof-tvera za personalne računare. Radi ilu-straeije mogudnosti i pogodnosti ovakvog pristupa ukratko ćc biti opisan ovaj tre-nažer.

Opšti podaci

Trenažer RI-L/70 namenjen je za obuku i proveru stepena obučenosti ni-šandžija na PA topu 40 mm L/70 BO-FORS. Koristi se u kabinetskim uslovima i ima tri radna mesta za nišandžije. Pro-gramski se može izabrati položaj oruda u bateriji, simulirati pravolinijska putanja cilja sa mogućnošću izbora brzine cilja

220

VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2^000.

(100, 200 i 300 m/s), kao i zaokreta (manevra) cilja. Ugradeni delovi i sk!o-povi trenažera (elementi komandne table, upravljačka palica, papuča za okida-nje) predstavljaju kopije i imitacije delova uredaja (bez funkcije). Oni nisu predvi-deni da funkcionišu na trenažeru (kao što je testiranje sistema za upravljanje va-trom, unos meteoroloških i balističkih podataka.

Računarski deo trenažera čini personal™ računar. Matična ploča je sa PENTIUM I procesorom na 133 MHz, memo-rija 8 MB RAM, hard disk 1,3 GB, flopi disk 3,5, „minotor 14", štampač i tastatu-ra. Simulirano vidno polje niSanske sprave prikazuje se na monitoru personal-nog računara (slika 2).

Korisnički softver izraden je na osnovu modela kretanja cilja, uprošćenog modela funkcija PA topa 40 mm L/70 BOFORS, definisanog programa obuke i kriterijuma za ocenu osposobljenosti nišandžije.

■ ■ ■ rf

SI. 2 - Vidno polje niSandiije na PA topu 40 mm BOFORS

Konstrukcija

Komandna tabla i komandna palica odgovaraju izgledu na PA topu 40 mm L/70 BOFORS za sva tri uređaja (slika 3). Oblik, raspored i položaj clemenata komandne table, upravljačke palice i pe-dalc za otvaranje vatre, ergonomski odgovaraju realnim uslovima, s tim što su realizovane samo bitne funkcije topa koje su veoma značajne za obuku nišandžije u navodenju topa na cilj, praćenju cilja i otvaranju vatre. Postupci, rad i položaj tela nišandžije na trenažeru odgovaraju svim clementima koji su bitni za obuku. Izvcdeni prikaz vidnog polja na ekranu monitora odgovara realnoj slici koju ni-šandžija ima u vidnom polju nišanske sprave: končanice, cilja i signalizaeije. Na trenažeru nije izvedena simulacija reiima pripreme topa (testiranje sistema za upravljanje vatrom, unos meteoroloških i balističkih podataka). Postupak pri-premc sredstva za rad relativno se lako i brzo nauči, pa je proizvodač smatrao da za ovaj nivo realizaeije nije neophodno da se taj postupak ugradi u funkcije trenažera. Dinamičke karakteristike ser-vosistema topa nisu uzete u obzir, ali je dinamika procesiranja podataka takva da se može imati utisak dinamike pokretanja topa po pravcu i elevaeiji.

Funkcionisanje

Trenažer je spreman za rad 30 se-kundi nakon uključenja. Simulacija uklju-čenja agregata, uključivanja motora pumpe i uktjučivanja glavnog motora pra-ćena je zvučnim efektima koji su slični onima na topu. Nakon inieijalizaeije tre-nažera na ekranu se pojavljuje osnovni spisak funkcija, tj. meni, iz koga se ulazi

VOJNOTEHNlCKI GLASNIK 2^000.

221

u ostale menije (izbor vrste rada). Izbor vrste rada, tj. program obuke, obrade i ocene rezuitata koji jc operator postigao obavlja se postavljanjem oznake - markers, koja se pomera, pomoću palice, na željenu funkeiju ispisanu na ekranu i pritiskom na malu polugu koja u toku pradenja cilja služi za prelazak iz brzin-skog u regenerativni (poluautomatski) nadin pradenja cilja.

Nakon izbora programs obuke simu-lirani sistem za upravljanje vatrom nalazi se u režimu PRIPREMA i trenažer je spreman za dalji rad koji je u svemu isti kao i na sistemu za upravljanje vatrom PA topa 40 mm 1770. Obezbedena je simulacija slededih funkeija:

- režim PRIPREMA,

- najava cilja (INDIKACUA CILJA),

- navodenje topa na cilj (NAVO-ĐENJE),

- pradenje cilja po brzini (PRAĆE-NJE I),

- pradenje cilja po ubrzanju (PRA-ĆENJE II),

- otvaranje vatre, dejstvo na cilj i efekat na cilju,

- vraćanje u režim PRIPREMA.

Iz režima PRIPREMA može se na-staviti sa programom obuke, prekinuti dalji rad ili predi na štampanje zapamde-nih podataka o toku obuke. Trenažer RI-1770 obezbeduje simulaciju velikog broja situaeija i uslova koji znatnim delom odgovaraju realnim uslovima i omogu-

222

vojnotehniCki GLASNIK 2/2000.

ćava simulaciju složenih uslova kretanja ciija (ciljevi se mogu naiaziti na raznim daljinama, kretati se različitim parame-trima i brzinama, izvoditi manevre -zauzimati položaj za izvođenje napada). Generišu se vizuelni i akustički efekti dejstva cilja na vatreni položaj i na obje-kat PVO. Automatski se registruje tok obuke i memorišu rezultati koje je posti-gao nišandžija. Podaci se kasnije mogu prikazati, analizirati i štampati radi ocene stepena osposobljenosti kandidata za operatora.

Zaključak

Personaini računari su u mogućnosti da obrade veće koiičine informacija do-voljno velikom brzinom. Rad sa veoma zahtevnim softverom i fleksibilnost u po-gledu hardvera čini ih univerzalnim za primenu u najrazličitije svrhe. Zahvalju-jući tome može se konstruisati trenažer čiji je računarski deo sastavljen od perso-nalnog računara ili većeg broja kompone-nata za personalne računare. Imajući u vidu složenost i troSkove obuke za rad na savremenim borbenim sistemima, trena-žerima se posvećuje posebna pažnja. Tre-nažeri sa moćnom računarskom konfigu-racijom znatno su efikasniji, ali i skupiji. Međutim, zahvaljujući korišćenju hardvera i softvera za personalne računare može se realizovati projekat veoma kva-litetne konstrukcije po povoljnijoj ceni i za relativno kratko vreme. Naravno, har-dver za personalne računare nije predvi-đen za rad u terenskim uslovima. Među-tim, mogu se izvesti određene zaštite od mehaničkih i drugih uticaja, tako da se ovakav trenažer može koristiti i u strožim uslovima eksploatacije.

U članku su specificirani i istaknuti neophodni element! za efikasno rešenje trenažera za kabinetske usiove, ali ovako konstruisan trenažer može se koristiti i kao razvojna stanica (za usavršavanje obuke i nastavnih sredstava, za razvoj borbenog sredstva, itd.).

Trenažer R1 L/70 samo je jedan od domaćih proizvoda projektovan na bazi personalnog računara.

U ovom radu nisu date stroge defini-cije i procedure već je izložena globalna analiza i procedure koje mogu doprincti realizaciji projekta u pogledu izbora reše-nja, formiranja radnog tima i rukovode-nja izvođenjem projekta, a može pomoći i potencijalnom korisniku sredstva da se opredeli za izloženo rešenje. Ukazano je na mogućnost da se pod veoma povoljnim uslovima dobije trenažni uređaj za obu-ku, uvežbavanje neposrednih borbenih radnji, posrednu i neposrednu kontrolu pripreme i izvrSenja vežbe, uz automat-sko registrovanje rezultata vežbe, kao i za održavanje i proveru stepena obučeno-sti posadc borbenog sredstva.

Literatura:

[JJ Radulovtć, N.: Znaćaj i osnovae procedure pnmene ergodiC-kih vojnih crgomata. NTP. Vol XXXVII 1987. br. 10.

[2} Brožtt. A,: Uticaj obućcnosti niianđbje na tatnost pđanja PA topovjroa 40 mm L/70. Vojni glasnik 1/87, deo 2.

[3| Savtfek. J.: Posiupak pri analžzi npitno<Skohkih gadanja ciljeva u vazdtdnom prostoru. Vojni glssnik 1/87, sir. 16.

[4] Adrinek, S.: Digililni simulator u rcalnom vremenu za sistcm za upravljanjc vatrotn na prouvavtonskora topu, VTC 2AO.

(5) Innis. G.. Rcxstand. E.: Simulatioa model simplifikatton techniques, Jumal of Statistical Compulation and Simulation. July 1983. 7-15.

|6) Nikulin. K.: Matematifeskoc obctpeteiue irenažerov, Mor skii sbomik No 8/1989.

|7| Uputstvo: Target Simulator A8 Bofors 40 mm Gun L/70,

[8) Simulator! za obuku u gadanju iz tenkovskog lopa. VTG 1/91. str. 88-95.

[9] Kocmar, R.: Aurora softwer maintenance, Canada Forces Polaris. Voi. 9. >982.

|10| Radomir. I.: Obuka niland&jana PAT40mm L-TOpotnoću simulator*. Vojni glasnik 6/80.

VOJNOTEHN1ČK1 GLASNIK 2/2000.

223