Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для профессионального отбора и начального обучения операторов систем слежения

Изобретение относится к военной технике, точнее к средствам для профессионального отбора и начального обучения операторов комплексов управляемого вооружения (КУВ), например, операторов систем слежения противотанковых ракетных комплексов (ПТРК), наводчиков танковых управляемых ракет (ТУР), операторов зенитных ракетно-пушечных комплексов (ЗРПК) и др., основой деятельности которых является наведение управляемого снаряда на цель с помощью двухкоординатного органа управления и удержание трассера ракеты на цели до окончания полетного времени ракеты.

Профессиональный отбор - система мероприятий, направленных на выявление лиц, по своим психофизиологическим качествам и свойствам личности наиболее пригодных к обучению и выполнению конкретной профессиональной деятельности.

Сложившиеся к настоящему времени методы исследования психомоторики, как правило, используют аппаратные средства для оценки отдельных характеристик опорно-двигательного аппарата и аппарата рабочих движений рук с обратной связью через зрительный анализатор.

Известно, в частности, средство измерения тремора рук. Тремор можно рассматривать как пример самого простого непроизвольного движения. В то же время он неразрывно связан с организацией координированных движений разных уровней, так как совмещает энергетические, регуляторные и информационно-координационные характеристики. При исследовании тремора рук выделяют статический тремор (тремор руки, находящейся в неподвижном положении на весу) и динамический (тремор в процессе движения, например, при отслеживании линейного или нелинейного сигнала). Тремометр Меде представляет собой плато с вмонтированной на верхней панели металлической пластиной. Для измерения статического тремора в этой пластине просверлено 15 отверстий диаметром от 2 до 9 мм, причем диаметр каждого следующего отверстия больше предыдущего на 0,5 мм. Металлическая пластина подключена к единой электрической цепи со специальным карандашом и счетчиком импульсов. Каждое касание карандашом металлической пластины замыкает электрическую цепь и регистрируется счетчиком импульсов. Для измерения динамического тремора на пластине выпилен лабиринт дорожек. Расстояние между стенками дорожек равно 3 мм. Для эксперимента используется секундомер, учитывающий время выполнения заданий. Для выявления влияния физической нагрузки на тремор экспериментатор предлагает испытуемому сделать 20 приседаний в течение 30 с. После этого испытуемый снова садится к тремометру и повторяет все процедуры, связанные с измерением тремора (см., например, Практикум по возрастной психологии / Под ред. Л.А. Головей, Е.Ф. Рыбалко. - СПб.: Речь, 2001).

Там же описаны и другие аппаратные средства для оценки отдельных характеристик аппарата рабочих движений рук.

Их общим недостатком является ограниченность применения (каждое средство измеряет только ту характеристику, для которой оно предназначено).

Известно устройство для исследования координации движения, содержащее датчик тремора, выполненный в виде токопроводящей дорожки, заполненной электролитом. Движение щупа по направляющей дорожке контролируется блоком регистрации (см. патент РФ №2008801).

Недостатками этого устройства являются ограниченность применения (он может использоваться только в лабораторных условиях) и невозможность объективной регистрации и оценки отдельных показателей качества безошибочной работы, например коэффициента управления - одного из основных показателей качества управления, длительности исправления ошибок, способности к перестройке двигательной координации при плавной или резкой смене стереотипного движения, например, при переходе с полуавтоматического режима управления на ручной и др. из-за отсутствия регистрации времени нахождения щупа за пределами зазора, заполненного электролитом.

Решению проблем профессионального отбора в сухопутных войсках никогда не уделялось должного внимания. В частности, в учебных центрах, где проводится профессиональная подготовка операторов КУВ, для этих целей используются штатные тренажеры. Часть учебно-тренировочных задач (по выбору инструктора) из миллионов возможных, обеспечиваемых вычислительными комплексами тренажеров, принятых на снабжение Вооруженных сил РФ (это, например, тренажеры серии 9Ф660 для подготовки операторов ПТРК, тренажеры 9Ф676-1 и 9Ф676-2 для подготовки расчетов ЗРПК «Панцирь-С» и ряд других). Этот выход нельзя признать удачным по двум причинам: первая - это неоправданно высокая стоимость отбора, вторая состоит в том, что профотбор проводится уже после распределения призывников по воинским частям, и, следовательно, эффект такого «отложенного» профессионального отбора невысок. Результаты учитываются только при формировании квазиоднородных (по своим способностям к освоению будущей профессии) групп обучаемых для последующей дифференциации кандидатов в номера расчета в соответствии с уровнем развития их основных профессионально важных качеств (ПВК).

Как показал опыт профессионального отбора, наиболее прогностичным по своим технико-методическим возможностям является координиметр - прибор для оценки сенсомоторных способностей человека-оператора, имеющий высокий коэффициент корреляции результатов тестирования и успешности работы в составе реальных комплексов вооружения, который ввиду своей невысокой стоимости мог бы использоваться, например, в военных комиссариатах при проведении призыва на воинскую службу.

Простейший координиметр представляет собой прибор, активной частью которого являются контактный щуп - указатель и плата, на которой размещен стимульный материал - контактные дорожки, имеющие различные формы (прямая линия, зигзаг, спираль, отверстие). Задача испытуемого состоит в том, чтобы максимально быстро пройти щупом по заданной траектории, не касаясь платы. При этом подсчитывается время, за которое пройден путь (фиксируется как общее время координации движения, так и количество отклонений от заданной траектории движения, которое определяется количеством выходов щупа за пределы рабочей зоны и регистрируется счетчиком (см., например, Ю. Мохов Рефлексометр, координиметр, тремометр. Моделист-конструктор, 1985, №12, с. 22).

Преимуществом данного прибора является его невысокая стоимость. Но он имеет практически те же недостатки, что и вышеописанные его аналоги, применяемые для исследования координации движения, т.е. с его помощью невозможно определить интегральный критерий качества двухкоординатного сопровождения.

Перед авторами стояла задача создать относительно недорогое универсальное устройство для профессионального отбора операторов КУВ, обеспечивающее объективную регистрацию наиболее информативных показателей качества двухкоординатного сопровождения и, в конечном счете, определение интегрального критерия уровня сенсомоторной координации - производительности безошибочной работы, имеющего высокий коэффициент корреляции результатов тестирования и успешности работы в составе реальных КУВ.

Поставленная задача решена за счет того, что в устройство, содержащее формирователь стимульного материала в виде координограммы - имитируемых дорожек - траекторий движения объекта управления и курсора-указателя его положения на траектории, блок регистрации, содержащий счетчики регистрации показателей, характеризующих качество двухкоординатного сопровождения, введен блок определения интегрального критерия качества сопровождения, причем стимульный материал размещен в четырех граничащих друг с другом зонах, каждая из которых представляет собой зеркальное отражение двух соседних зон по одной из осей координат, входы блока регистрации соединены с соответствующими выходами формирователя стимульного материала, а выходы подключены к соответствующим входам блока определения интегрального критерия качества сопровождения, выход которого соединен со входом формирователя стимульного материала. При этом интегральный критерий качества сопровождения определяется по зависимости

,

где Т - время, затраченное на прохождение координограммы;

- суммарное время нахождения курсора-указателя за пределами координограммы;

N - количество выходов курсора-указателя за пределы координограммы.

Формирователь стимульного материала включает датчик команд, представляющий собой имитатор органа управления имитируемого КУВ (танковая колонка, маховички, рычажная рукоятка, кнюппель, трекбол и др.), и мини-ЭВМ, формирующую стимульный материал в виде координограммы - имитируемых дорожек - траекторий движения объекта управления и курсора-указателя его положения на траектории.

Предлагаемое устройство для профессионального отбора и обучения операторов систем слежения обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемое устройство, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. оно явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известно из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется с помощью фигур,

где

- на фиг. 1 представлена структурная схема устройства;

- на фиг. 2 - общий вид устройства.

Предлагаемое устройство (фиг. 1 и 2) содержит формирователь 1 стимульного материала в виде координограммы - имитируемых дорожек - траекторий движения объекта управления и курсора-указателя его положения на траектории, блок 2 регистрации, содержащий счетчики 3, 4, 5 регистрации показателей, характеризующих качество двухкоординатного сопровождения, и дополнительно введенный блок 6 определения интегрального критерия качества сопровождения, причем стимульный материал размещен в четырех граничащих друг с другом зонах А, В, С, D, каждая из которых представляет собой зеркальное отражение двух соседних зон по одной из осей координат (X или Y), входы блока 2 регистрации соединены с соответствующими выходами формирователя 1 стимульного материала, а выходы подключены к соответствующим входам блока 6 определения интегрального критерия качества сопровождения, выход которого подключен к входу формирователя 1 стимульного материала.

Формирователь 1 стимульного материала включает датчик 7 команд, представляющий собой имитатор органа управления имитируемого КУВ (рычажная рукоятка, кнюппель, танковая колонка, трекбол и др.) и мини-ЭВМ 8, формирующую стимульный материал в виде координограммы 9, курсора-указателя 10 и его положения в данный момент времени.

Блок 2 регистрации содержит группу счетчиков, регистрирующих наиболее информативные показатели качества двухкоординатного сопровождения. В пределах выполнения одного задания это: время прохождения координограммы или ее части в выбранной зоне - интегральное время выполнения теста, время нахождения курсора-указателя за пределами координограммы и количество выходов за ее пределы, что соответствует длительности исправления ошибок и их количества.

Блок 2 регистрации содержит счетчик 3, фиксирующий общее время выполнения теста, счетчик 4, фиксирующий суммарное время нахождения курсора-указателя за пределами координограммы и счетчик 5, фиксирующий количество выходов курсора-указателя за ее пределы.

Счетчики 3, 4, 5 могут быть выполнены на базе отечественных микросхем серий ТТЛ и КМОП, например двоично-десятичных счетчиков К555ИЕ6, К555ИЕ9, К176ИЕ9 и др.

Блок определения интегрального критерия качества сопровождения представляет собой мини-ЭВМ, оценивающую производительность выполнения тестового задания по зависимости

,

где Q_cp - производительность безошибочной работы (скорость выполнения задания - прохождения заданной координограммы);

L_К - длина пройденного участка координограммы;

Т - время, затраченное на прохождение координограммы;

K - интегральный критерий качества двухкоординатного сопровождения, который можно выразить следующим соотношением:

,

где K₁ - коэффициент управления, определяемый по зависимости

,

K₂ - коэффициент, зависящий от количества выходов курсора-указателя за пределы координограммы и вычисляемый по зависимости:

,

где Т - время, затраченное на прохождение координограммы;

- суммарное время нахождения курсора-указателя за пределами координограммы;

N - количество выходов курсора-указателя за пределы координограммы.

Таким образом, интегральный критерий качества двухкоординатного сопровождения определен по зависимости

Все вычисленные показатели качества двухкоординатного сопровождения сохраняются в памяти блока 6 определения интегрального критерия качества сопровождения и при необходимости могут быть выведены на экран монитора или печать, например, по форме 11 фиг. 2.

Устройство для профессионального отбора и начального обучения операторов систем слежения с учетом вышеприведенного описания работает следующим образом.

Получив команду на начало работы, обследуемый кандидат в операторы, совместив с помощью датчика 7 команд, имитирующего орган управления конкретного КУВ, курсор-указатель 10 с началом предложенной координограммы 9, выполняет деятельность, адекватную его последующей боевой работе, проводя курсор-указатель 10 от начала до конца координограммы 9. При этом счетчики 3, 4, 5 блока 2 регистрации фиксируют показатели качества прохождения координограммы 9 (или ее части в выбранной зоне): общее время выполнения теста, суммарное время нахождения курсора-указателя 10 за пределами координограммы 9 и количество его выходов за ее пределы и передают измеренные данные на обработку в блок 6 определения интегрального критерия качества сопровождения, где последний и вычисляется по вышеприведенной зависимости. Результаты выводятся на экран монитора или печать, например, по форме 11 фиг. 2.

Размещение стимульного материала в четырех граничащих друг с другом зонах А, В, С, D, каждая из которых представляет зеркальное отражение двух соседних по одной из осей координат (X или Y), позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет изменения условий отслеживания координограммы и реализации тем самым различных законов управления:

- прямого наведения по координатам X и Y;

- обратного наведения по координате X и прямого по координате Y;

- прямого наведения по координате X и обратного по координате Y;

- обратного наведения по координатам X и Y;

Введение таких тестовых задач позволит, по нашему мнению, более объективно оценить уровень сенсомоторной координации испытуемого при реализации различных законов управления и тем самым повысить валидность профессионального отбора. Кроме того, предлагаемое устройство может быть использовано и как функциональный тренажер для целенаправленного развития такого ПВК кандидата в операторы и как сложная сенсомоторная координация, что впоследствии снизит объем специальных тренировок.

Технический результат достигается за счет того, что при выполнении задания, функционально адекватного задаче отслеживания на экране прибора наведения имитируемого КУВ сложно движущейся цели, устройство для профессионального отбора операторов КУВ обеспечивает объективную регистрацию наиболее информативных показателей качества двухкоординатного сопровождения и, в конечном счете, определение интегрального критерия уровня сенсомоторной координации - производительности безошибочной работы, имеющего высокий коэффициент корреляции результатов тестирования и успешности работы в составе реальных КУВ.

Таким образом, за счет введения в состав предлагаемого устройства блока определения интегрального критерия качества сопровождения, вычисляющего интегральный критерий уровня профессиональной пригодности испытуемого - производительность безошибочной работы, и размещения стимульного материала в четырех граничащих друг с другом зонах, каждая из которых представляет собой зеркальное отражение двух соседних зон по одной из осей координат и требует реализации соответствующего закона управления, предлагаемое устройство позволит значительно повысить валидность профессионального отбора, а за счет объективной дифференциации кандидатов в операторы индивидуализировать программу их последующего обучения, что, в конечном счете, сократит общее время их профессиональной подготовки.

Заявляемое устройство может быть осуществлено и применено для проведения профессионального отбора и организации обучения в войсках, военных комиссариатах и высших военных учебных заведениях, что, по мнению заявителя и авторов, может служить доказательством соответствии критерию «промышленная применимость».