CC BY
42
P = m- P + 1- |QRS - QRSij.
После пересчета проверяют Р на граничные условия: он не должен падать до 0, и вместе с тем его величина не должна «съедать» малоамплитудные QRS.
Обобщенно описанные алгоритмы коррекции интервалов и порогов можно представить себе как инерционные звенья с постоянными времени 20-60 секунд и нелинейностью в виде двухстороннего ограничения.
Описанная выше процедура адаптивной фильтрации применена в программном обеспечении холтеровского монитора «Кармин-холтер».
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дабровски А., Дабровски Б., Пиотрович Р. Суточное мониторирование ЭКГ. - М.: Медпрактика, 2000.
2. Новиков Л. Адаптивный вейвлет-анализ сигналов // Научное приборостроение. 1998. Т. 9. № 2. С. 35.
3. Anant K., Dowla F., Rodrigue G. Vector Quantization of ECG Wavelet Coefficients. -IEEE Signal Proceedings Letters, 1999.
4. Lemire D. Wavelet Time Entropy, T Wave Morphology and Myocardial Ischemia. — IEEE Transactions in Biomedical Engineering. Vol. 47 (2000). № 7.
5. Morev S., Ososkov G., Shitov A. Applying Wavelet Analysis Methods to Processing of Electrocardiographical Data. - Proceedings of Ratmino Summer School. Dubna. 2001. P. 34-43.
В.Г.Ли, В.Н.Сапрунов, И.М.Луночкина, А.А.Улядуров
ЗАДАЧИ ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ В ВИРТУАЛЬНОЙ СРЕДЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНЕКОРАБЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТА-ОПЕРАТОРА
Участниками сеансов тренировок внекорабельной деятельности (ВКД) с использованием робото-технических средств (РТС) (механических и электромеханических манипуляторов), расположенных на поверхности космической станции (КС), на тренажно-моделирующих комплексах (ТМК) являются космонавт-оператор и руководитель тренировок - инструктор. Тренировки проводятся по заранее разработанным сценариям, содержащим задания по отдельным миссиям и операциям ВКД. Визуальное сопровождение работы участников сеанса представляет собой совокупность динамических виртуальных сцен, а также статических информационных рабочих окон, предоставляющих пользователям необходимую справочную информацию (временные параметры состояния, параметры положения и ориентации наблюдателей и объектов наблюдения, сигнальная информация и т.п.).
Обеспечение динамической реалистичности виртуальных объектов, таких, как робототехнические системы (РТС), является одним из основных требований при использовании этих моделей в тренажно-моделирующих комплексах подготовки космонавтов-операторов. Поскольку указанные устройства являются сложными кинематическими механизмами больших размеров, то при решении задачи обеспечения динамической реалистичности необходимо осуществлять предварительное математическое моделирование кинематики и динамики объектов. Используемая среда математического моделирования Euler 4 обеспечивает широкие возможности при решении подобных задач. Важным моментом является также разработка технологии позиционирования механизма в пространстве для решения задач целеуказания.
Итогом работы является виртуальная модель исследуемого механизма, обладающая динамической реалистичностью как по точности метрического и углового позиционирования, так и по ускорениям при отображении различных видов колебательных движений. Последнее является важнейшим для обеспечения безопасности ВКД космонавтов на КС, поскольку возникновение ситуаций коллизий манипулятора и поверхности станции недопустимы.
Схема позиционирования на поверхности КС
Позиционирование в реальной обстановке на поверхности КС может быть осуществлено одним из следующих способов:
- в случае нахождения космонавта в корзине передвижного рабочего места - по текущим значениям углов поворота шаговых двигателей всех шарнирных механизмов электромеханического манипулятора ERA;
- в случае нахождения космонавта в произвольном месте поверхности КС - визуальным анализом изображений с 3-х или 4-х телекамер, расположенных на манипуляторе ERA, или анализом изображений комплекса мини-телекамер, расположенных на скафандре космонавта;
- с использованием специальных технических средств, таких как лазерные дальномеры, оптические и стереоустройства. При этом на поверхности КС необходимо установить комплект специальных отражающих устройств, повышающих точность выполнения операции. Дистанция установки отражателей должна быть постоянной и не превышать метрически величины, при которой космонавт одновременно может наблюдать не менее трех отражателей;
- при невысоких требованиях к точности позиционирования возможно применение конического светового пучка. В этом случае информация о положении космонавта может быть оценена по размерам (диаметру) светового пятна на поверхности КС.
Наиболее технологичным способом позиционирования является переход космонавта к предварительному моделированию ВКД в виртуальном пространстве. В этом случае на стереомониторы космонавта (очки шлема виртуальной реальности) выводится виртуальная сцена, видимая из произвольной (интерактивно управляемой) внешней точки пространства.
Технология целеуказания при ВКД в виртуальном пространстве КС
Одной из важнейших задач ВКД космонавта-оператора является определение в трехмерном пространстве расположения точки, являющейся целью перемещения РТС.
Уровень развития современных аппаратных средств и программных технологий компьютерной графики (и, в частности, графические библиотеки OpenGL) позволяет обеспечить достаточно высокую реалистичность при создании и регенерации динамической имитационной интерактивной виртуальной среды. Поэтому для контроля и информационной поддержки ВКД космонавтов-операторов можно использовать виртуальную модель среды оперативной деятельности космонавта.
Использование виртуальной модели помогает охватить всю картину оперативной среды ВКД в целом, позволяет проанализировать возможные нештатные ситуации и избежать нежелательных последствий, просмотреть среду ВКД с любых точек обзора, используя максимально простой и наглядный интерфейс.
Виртуальное пространство ВКД синтезируется из динамических виртуальных объектов. Для рассмотрения принципов работы интерактивной системы целеуказаний необходимы виртуальная модель МКС, виртуальная модель РТС (например, ERA) и виртуальная модель космонавта-оператора, который принимает решение о перемещении РТС в трехмерном виртуальном пространстве ВКД и должен
иметь средства задания в трехмерном виртуальном пространстве с определенной точностью пространственных координат.
Технология целеуказания в общем виде представляет собой последовательность перемещений условного изображения точки (в форме куба) в произвольную точку пространства в окрестности виртуальной модели КС. Библиотека OpenGL располагает командами, позволяющими реализовать необходимые операции при работе с виртуальным пространством. Предпочтительнее выбор объекта или его элемента выполнять соотнося перемещение указателя (например, курсора мыши) с перемещениями в виртуальном пространстве ВКД.
В случае если под курсором не пусто, т. е. находится виртуальный объект, то с помощью процедур графической библиотеки OpenGL можно перевести оконные координаты курсора в пространственные трехмерные координаты однозначно. В качестве третьей координаты можно использовать значения буфера глубины соответствующего пикселя экрана. При этом определяется значение координаты самого ближнего к наблюдателю элемента объекта. Возможность поворота виртуального пространства ВКД позволяет работать с любым элементом виртуального объекта. Но если под курсором находится пустое место виртуального пространства, то значение буфера глубины будет максимально. Поэтому заполним пространство ВКД объемной решеткой. Шаг этой решетки может быть переменным по заданию космонавта-оператора. Чтобы уменьшить ошибку дискретизации пространства, введем переменный масштаб выбранного участка виртуального пространства. Подведя маркер к междоузлию решетки, можно задать трехмерные координаты точки виртуального пространства. На рис. 1 показан примерный вид пространства ВКД, заполненного координирующей решеткой.
Рис. 1. Пространство ВКД, заполненное 3-мерной координатной решеткой
С достаточной степенью точности пространство, в котором перемещаются конструктивные элементы манипулятора, можно аппроксимировать комбинацией из трех соприкасающихся сфер, радиусы первых двух из которых определяются длиной фаланг «А» и «В», а диаметр третьей сферы определяется габаритами полез -ного груза, закрепляемого в захвате манипулятора. В частном случае, в качестве
полезного груза может быть принято передвижное рабочее место с закрепленным в нем космонавтом (рис. 2).
Пространство движений фаланги «В»
Траектория движения шарнира «колено»
Пространство движений фаланги «А» ■ ”*• .Д. Траектория движения рабочей точки
/ V.
III» А
Ш
Рис. 2. Схема геометрического моделирования рабочего пространства манипулятора ERA в процессе перемещения полезного груза
Теоретическая траектория перемещения рабочей точки манипулятора в конечную точку-цель может представлять собой прямую, однако добиться такой траектории даже в автоматическом (программном) режиме управления невозможно, поскольку одновременное управление работой более чем двух шарниров физически и психологически невозможно. Вследствие этого траектории движения контрольных точек манипулятора есть некоторые кривые, лежащие на поверхностях соответствующих соприкасающихся траекторных сфер.
Динамическая реалистичность виртуальных моделей, наряду с фотореалистичностью, является важнейшим свойством, обеспечивающим эффективность подготовки персонала при решении задач целеуказания на тренажно-моделирующих стендах. Дальнейшее повышение «глубины погружения» человека в виртуальное пространство может быть достигнуто только при помощи индивидуальных средств виртуальной реальности и стабилоплатформ, имитирующих ускорения и позиционирование в шестипараметрической системе координат.
В.Б. Резников, В.Ф. Гузик, Е.В. Ляпунцова
ПРИМЕНЕНИЕ МНОГОУРОВНЕВЫХ СТРУКТУРНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
В настоящее время моделирование приобретает все большую актуальность. Особенно это вызвано не только обязательными условиями поддержки развития науки, но и возросшей потребностью к решению задач моделирования в промышленности для ускорения и снижения стоимости разработки новых технических систем (объектов). Однако за последнее время значительно возросла интеграция технических систем, что, соответственно, привело к резкому росту требований к
бо
