CC BY
29А.И. НАГОВИЦИН, Б.Б. МОЛОТКОВА
A.I. NAGOVITSIN,
B.B. MOLOTKOVA
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ
PROMISING TRAINING SYSTEMS
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИНФОРМАЦИОННО-СПРАВОЧНОЙ СИСТЕМЫ «КОМПЕНДИУМ РВИА» ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ РАКЕТНЫХ ВОЙСК И АРТИЛЛЕРИИ, ПРИМЕНЯЮЩИХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
EXPERIENCE IN USING TRAINING SYSTEMS WITH VIRTUAL REALITY ELEMENTS FOR TRAINING SPECIALISTS OF MISSILE FORCES AND ARTILLERY USING ROBOTIC SYSTEMS FOR MILITARY PURPOSES
T
Сведения об авторах: Наговицин Александр Иванович - доцент кафедры автоматизированного управления РВиА Михайловской военной артиллерийской академии, полковник в запасе, кандидат военных наук, доцент (г. Санкт-Петербург. E-mail: alexander@nagovitsin. ru);
Молоткова Баира Борисовна - доцент кафедры автоматизированного управления РВиА Михайловской военной артиллерийской академии, кандидат педагогических наук (г. Санкт-Петербург. E-mail: bbmolotkova@ bk. ru).
Аннотация. Представлены задачи, решаемые перспективными робо-тотехническими комплексами (РТК) военного назначения (ВН) в интересах ракетных войск и артиллерии (РВиА). Сформулирован вывод о том, что проблема подготовки и повышения качества знаний специалистов РВиА,, применяющих робототехнические комплексы военного назначения, остаётся одной из актуальных проблем высшего военно-профессионального образования и приобретает новые аспекты рассмотрения.
Ключевые слова: ракетные войска и артиллерия, компендиум РВиА, робототехнические комплексы военного назначения.
Information about the authors: Alexander Nagovitsin - Associate Professor of the Department of Automated Control of the RVIA of the Mikhailovsky Military Artillery Academy, Colonel in reserve, Candidate of Military Sciences, Associate Professor (St. Petersburg. E-mail: alexander@nagovitsin.ru);
Baira Molotkova - Associate Professor of the Department of Automated Control of the RVIA of the Mikhailovsky Military Artillery Academy, Candidate of Pedagogical Sciences (St. Petersburg. E-mail: bbmolotkova@bk. ru).
Summary. The tasks solved by promising robotic complexes (RTK) for military purposes (VN) in the interests of rocket troops and artillery (RViA) are presented. The conclusion is formulated that the problem of training and improving the quality of knowledge of specialists of the RVIA who use robotic complexes for military purposes remains one of the urgent problems of higher military professional education and acquires new aspects of consideration.
Based on the results of the pedagogical experiment made a reasonable inference that the use of KISS «compendium Rvia» allows to increase learning efficiency, to reduce terms of development of technology that is more efficient use of training time and as a result reduce the cost of training and the number of vehicles.
Keywords: missile troops and artillery, MFA compendium, military robotic systems.
Опыт локальных войн и вооружённых конфликтов последних десятилетий, а также проводимые мероприятия по строительству и развитию Вооружённых Сил Российской Федерации свидетельствуют о возрастающей роли робототехнических комплексов военного назначения различных типов.
В настоящее время на снабжение Вооружённых Сил Российской Федерации приняты робототех-нические комплексы различного назначения, в том числе робототех-нические комплексы с беспилотными летательными аппаратами. За последнее время накоплен достаточно большой опыт применения РТК ВН и в интересах РВиА СВ, в особенности применения комплексов с БПЛА для обслуживания стрельбы артиллерии. Так уже успешно практически отработано выполнение нескольких вариантов огневых задач артиллерийской батареи 152-мм самоходных гаубиц 2С3М с помощью комплекса воздушной разведки (КВР), оснащённого БПЛА «0рлан-10» и «0рлан-30», с адаптированной для облужива-ния стрельбы артиллерии версией специального математического и программного обеспечения. Кроме того отработан вариант проведения пристрелки и осуществления контроля стрельбы на поражение кочующего миномёта с помощью комплекса воздушной разведки и другие. Есть примеры применения БПЛА типа «Форпост» для ведения воздушной разведки в интересах артиллерии.
Вместе с тем анализ, проведённый в ряде источников, подтверждает необходимость разработки и применения различных РТК ВН в интересах конкретных частей и подразделений Сухопутных войск.
За последнее время учёные Михайловской военной артиллерийской академии в ряде научно-исследовательских работ провели обоснование необходимости разработки и внедрения (при-
нятия на вооружение) боевых робототехнических комплексов, предназначенных специально для РВиА. Такие, как РТК артиллерийской разведки (РТК АР), РТК воздушной артиллерийской разведки, РТК уничтожения бронеобъектов и отдельных целей (дистанционный управляемый самоходный противотанковый ракетный комплекс) и РТК огневого поражения (подвижная огневая точка).
При этом были заданы основные тактико-технические требования к ним и обоснованы рекомендации по их созданию и интеграции в систему робототехнических комплексов ВС РФ. Анализ показывает, что задачами, решаемыми перспективными РТК ВН в интересах РВиА, могут быть:
- освещение (вскрытие) наземной, надводной обстановок и выдача целеуказания на применение оружия;
- наблюдение за полем боя (плацдармом высадки морского десанта) в реальном масштабе времени;
- выдача данных целеуказания ракетному (реактивному) оружию наземных комплексов;
- обслуживание применения высокоточных боеприпасов с лазерной системой наведения;
- борьба с танками противника;
- оперативная геодезическая привязка сил и средств (элементов боевых порядков войск (сил), обеспечение получения высокоточной геопространственной информации о местности и решение других задач топогеодезического и навигационного обеспечения;
- доставка (подвоз) боеприпасов и ряд других.
Учитывая сложность и многообразие перечисленных задач, проблема подготовки и повышения качества знаний специалистов РВиА, применяющих робототех-нические комплексы военного назначения, остаётся одной из актуальных проблем высшего военно-профессионального образования и приобретает новые аспекты рассмотрения.
Опыт создания и применения обучающих систем с элементами виртуальной реальности. Одним из наиболее доступных, но чрезвычайно эффективных путей решения проблемы подготовки и повышения качества знаний специалистов РВиА является разработка и внедрение в образовательный процесс компьютерных обучающих систем с элементами виртуальной реальности и 3D визуализации изучаемых образцов техники и вооружения.
Мысль о том, что в повседневном обучении важно использовать самые передовые технологии, не покидает умы не только современных исследователей, но и практически каждого из нас. По данным специалистов в области лингвистики и психологии, самые благоприятные условия для усвоения новых знаний - в детском и юношеском возрасте.
Современная система образования конкурирует с развлекательной сферой и нуждается в механизмах восприятия, которые позволят вовлечь обучающихся в процесс усвоения новых знаний. Ведь эффективным обучением движет интерес, который нужно сначала сформировать, а затем поддержать. Вот только в XXI веке вряд ли можно увлечь обучающихся рисунками, просмотром старых фильмов или чтением стремительно устаревающей литературы. Поэтому сегодня в образовании всё популярнее устройства с поддержкой VR и AR.
В Михайловской военной артиллерийской академии разработана и проходит апробацию в ходе педагогического эксперимента компьютерная информационно-справочная система «Компендиум РВиА» (далее КИСС «Компендиум РВиА»).
Компендиум ракетных войск и артиллерии - это компьютерная информационно-справочная система с элементами виртуальной реальности.
Компендиум (Компендий) -(от лат. compendium - сокращение,
путеводитель, прямой путь) - сокращённое изложение основных положений какой-либо дисциплины.
По сути это электронная интерактивная информационно-справочная тренажёрная система с элементами виртуальной реальности ракетно-артиллерийского вооружения в части наземного оборудования ракетных комплексов Сухопутных войск, противотанковых управляемых ракетных комплексов, реактивных систем залпового огня, наземной артиллерии и миномётов, а также средств управления, разведки и обеспечения стрельбы.
Информационно-справочная система включает четыре раздела:
- общая информация;
- вооружение и военная техника;
- автоматизированный обучающий комплекс;
- тренажёры.
«Компендиум РВиА» позволяет не только быстро получить развёрнутую справочную информацию по отдельным образцам ракетно-артиллерийского вооружения, ознакомиться с внутренним пространством рассматриваемых образцов вооружения в формате 3D (360 градусов) при помощи компьютера, но и с помощью встроенного автоматизированного обучающего комплекса (АОК) (см. фото 1) изучить их назначение, состав и тактико-технические характеристики.
С помощью технологий виртуальной реальности ^гШа1геаШу (VR) создана 3D-визуализация расположения образцов вооружения в местах постоянной дислокации, компоновки приборного состава в образцах вооружения и военной техники (3Б-туры).
Продолжается создание обучающих курсов, позволяющих проводить занятия по изучению назначения, состава, тактико-технических характеристик, порядка подготовки к работе вооружения и военной техники, в том числе робототехнических комплексов
военного назначения, используя персональные компьютеры и шлемы (очки) виртуальной реальности (см. фото 2).
При просмотре внутреннего объёма изучаемых объектов, а также видеоматериалов, снятых 360-градусной камерой, можно смотреть по сторонам, под ноги и над собой, используя курсор мыши или наклоняя и поворачивая голову в очках УИ.
Встроенные в камеру микрофоны создают эффект присутствия при просмотре отснятого видео. Дикторский текст может комментировать изучаемые объекты.
При переводе взгляда на отдельные составные элементы они сопровождаются всплывающими баннерами, содержащими их подробные характеристики (см. фото 3).
Можно приблизить или отдалить (масштабируемость объекта) интересующий объект для детального его изучения и ряд других возможностей, позволяющих самостоятельно изучать образцы вооружения, используя АОК.
Кроме того, входящие в «Компендиум РВиА» тренажёры позволяют самостоятельно изучить и получить определённые навыки по подготовке к работе, включению и настройке основных средств связи командно-штабных машин, орудий, боевых машин и пусковых установок, наземных пунктов дистанци-
онного управления РТК ВН, в том числе беспилотных летательных аппаратов в режиме обучения, тренировки и контроля.
К основным преимуществам компьютерной информационно-справочной системы «Компендиум РВиА» можно отнести:
- быстрый доступ к развёрнутой информации по назначению, составу, тактико-техническим характеристикам основных образцов вооружения в электронном виде;
- возможность «проникнуть» внутрь образца вооружения (с эффектом присутствия) для понимания состава и размещения элементов внутри объекта;
- интерактивность (возможность быстро находить, а при необходимости изменять и дополнять информацию);
- возможность получить определённые навыки по подготовке к работе, включению и настройке основных средств связи командно-штабных машин, орудий, боевых машин и пусковых установок и наземных пунктов дистанционного управления РТК ВН в режиме самостоятельного обучения, тренировки и контроля;
- интуитивно понятное меню.
При подготовке операторов
БПЛА, к примеру, с помощью камеры 360 можно снять видеоролик, построенный на основе фотореалистичных круговых панорам внутри наземного пункта дистанционно-
Фото 2. Самостоятельная работа курсантов с применением автоматизированного обучающего комплекса РВиА с элементами виртуальной реальности
го управления (НПДУ) - внутри КШМ (см. фото 4) или снаружи -в окопе (см. фото 5) и потом, надев очки виртуальной реальности, наблюдать за работой расчёта, как бы присутствуя внутри НПДУ.
Создаётся эффект полного погружения в пространство.
Одним из ответов современной образовательной политики России на вопрос эффективного использования компьютера в образовательном процессе явилось создание современных образовательных технологий с элементами виртуальной реальности. Их внедрение потребовало проведения так называмых педагогических экспериментов, в ходе которых осуществляется диагностика уровней усвоения знания по выбранным показателям и критериям.
Анализ результатов педагогического эксперимента. В настоящее время получены предварительные результаты педагогического эксперимента по применению в образовательном процессе Михайловской военной артиллерийской академии КИСС «Компендиум РВиА».
В ходе педагогического эксперимента проводился военно-экономический сравнительный анализ двух вариантов обучения.
Сравнение при проведении занятий в обычном варианте (без применения «Компендиума РВиА») и с применением КИСС «Компендиум РВиА» проводилось по показателям (Затраты - Время - Эффект).
Затраты оценивались количеством энергоресурсов, необходимых для проведения занятий, - Qэ.
Кроме этого, оценивалось Время, необходимое для освоения учебных вопросов по изучаемой теме - Tуч.
Эффект применения КИСС «Компендиум РВиА» было принято оценивать качеством усвоения изучаемого материала слушателями - Кусв.
Несколько уже проведённых занятий показали, что при проведении занятий без КИСС «Ком-
пендиум РВиА» расходуются и моторесурсы изучаемой техники, и электричество, и горюче-смазочные материалы, а при применении КИСС «Компендиум РВиА» затраты Qэ значительно снижаются.
Кроме того, времени для усвоения учебного материала Туч при применении «Компендиума РВиА» требуется меньше, а качество усвоения материала Кусв выше, чем при проведении занятий в обычном варианте.
Результаты, полученные в ходе педагогического эксперимента, являются предварительными и основаны в большей степени на отзывах и выводах преподавателей, участвующих в педагогическом эксперименте по дисциплинам «Эксплуатация автоматизированных систем специального назначения» и «Устройство и эксплуатация средств связи и радиоэлектронная борьба».
Но даже сейчас, учитывая пусть субъективные, но положительные оценки преподавателей, можно говорить о значительном снижении затрат энергоресурсов и повышении эффективности проводимых занятий с применением «Компендиума РВиА» в целом. Такой результат объясняется ещё и тем, что молодые люди с большим интересом изучают учебный материал при помощи
гаджетов и современных технологий, нежели просто по бумажному учебнику.
Предварительные результаты проводимого педагогического эксперимента с применением «Компендиума РВиА» позволяют утверждать, что основными факторами, повышающими эффективность образовательного процесса, можно считать возможность:
а) самостоятельного изучения назначения, состава, ТТХ образцов вооружения в режиме виртуального тура;
б) создания эффекта присутствия в объекте;
в) одновременного изучения большим количеством обучающихся объекта с ограниченным внутренним пространством;
г) значительной экономии моторесурсов;
д) высокой мотивации молодых людей на изучение и освоение новой техники на основе применения современных технологий и гаджетов.
Таким образом, применение КИСС «Компендиум РВиА» позволяет повысить эффективность обучения, уменьшить сроки освоения техники, то есть более эффективно использовать учебное время и как результат - сократить стоимость подготовки специалистов и количество моторесурсов.
Фото3. Баннер с характеристиками лазерного визира-дальномера
Фото 4. Панорамы 360 внутреннего объёма НПДУ БПЛА <Юрлан-10»
Фото 5. Панорамы 360 выносного (в окопе) НПДУ БПЛА <Юрлан-10»
Высокий уровень оснащения РВиА роботизированными средствами обеспечит им возможность ведения современных сетецен-трических войн, в том числе и на основе группового применения РТК. Следовательно, подготовка высококлассных специалистов РТК в составе артиллерийских (реактивных) и разведывательных подразделений РВиА должна стать одним из основных направлений развития рода войск.
В заключение заметим, что формирование профессиональных компетенций с учётом специализации обучающихся и инструментов современных информационных технологий на основе деятельностного подхода позволяет изменить функции субъектов и объектов образовательного процесса.
То есть переход от простой передачи знаний обучаемым к управлению познавательной деятельностью обучающихся позволяет более эффективно готовить специалистов, способных самостоятельно вести поиск новых идей и способов их применения на практике.
