Семейство электронных стрелковых тренажёров «СТрИж»: уровни реализации и структура свободного программного обеспечения

Разработка стрелковых электронных тренажёров (т. е. для ручного оружия и не использующих боеприпасы) является важной задачей, т. к. производство любого вида стрелкового вооружения, согласно нормативным документам, требует и производства тренажёра для привития навыков прицеливания и стрельбы. Описано семейство электронных стрелковых тренажёров «СТрИж» четырёх уровней реализации: начального, базового, профессионального и специального. Приведены структурные схемы различных конфигураций, показано функциональное назначение и возможности каждого из уровней тренажёров. Начальный уровень позволяет самостоятельно собирать тренажёр из общедоступных элементов (ноутбук, веб-камера, макеты оружия, ИК-светодиоды), что может способствовать широкому применению как в школах, так и дома, но отличается низкой точностью и технологичностью (требует ежедневной тарировки). Базовый уровень также позволяет самостоятельно собирать тренажёр, но уже из менее общедоступных элементов (ноутбук, проектор, макет оружия, лазерные излучатели, FHD-камера), что позволяет применять его как в школах, так и в структурах ДОСААФ, имеет приемлемую точность и технологичность (достаточно еженедельной тарировки, но сборка макета оружия с лазерными излучателями требует юстировки). Специальный уровень рекомендуется ограничить тренажёрами виртуальной реальности, включающие шлем со смартфоном и макет оружия со своим смартфоном, что также способствует его общедоступности и широкому использованию. Алгоритм работы программного обеспечения тренажёра должен полностью поддерживать все уровни реализации с различными конфигурациями и включать мультимедийную систему обучения стрельбе. Подробно описаны математические модели внешней баллистики метаемого снаряжения для автомата Калашникова, пистолета Макарова, ручного противотанкового гранатомёта 7, учитывающие изменение атмосферных факторов (температуры, давления воздуха, силы ветра) и рассеивание различных типов боеприпасов. Приведённый обзор стрелковых тренажёров и опыта их эксплуатации выявил основные тенденции совершенствования – использование виртуальной реальности и тренировка не только навыков непосредственно стрельбы, но и обучение правомочности применения оружия, безопасного обращения с ним и даже тактическому взаимодействию в группе.

1. Веркиенко Ю.В., Казаков В.С., Коробейников В.В., Егоров С.Ф., Казаков С.В. Тренажер оптико-электронный для стрелкового оружия // Вестник академии военных наук. 2008. № 4. С. 84–89.

2. Казаков В.С., Коробейников В.В., Егоров С.Ф., Корнилов И.Г. Перспективы развития электронных стрелковых тренажеров // Интеллектуальные системы в производстве. 2010. № 2(16). С. 138–142.

3. Егоров С.Ф., Казаков В.С., Коробейников В.В. Стрелковый тренажер на общедоступных компонентах // Интеллектуальные системы в производстве. 2011. № 1(17). С. 182–190.

4. Егоров С.Ф., Казаков В.С., Коробейников В.В. Регистратор точки прицеливания на базе видеокамеры // Интеллектуальные системы в производстве. 2011. № 1(17). С. 177–182.

5. Егоров С.Ф., Коробейников В.В., Казаков В.С., Корнилов И.Г. Разработка методики испытания и исследование критериев отбора видеокамер для использования в стрелковых тренажерах // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2014, № 3. С. 118– 122.

6. Шелковников Ю.К., Осипов Н.И., Кизнерцев С.Р. Стрелковый тренажер на основе телевизионного сканистора // Интеллектуальные системы в производстве. 2015. № 1(25). С. 128–132.

7. Егоров С.Ф., Шелковников Ю.К., Осипов Н.И., Кизнерцев С.Р., Метелева А.А. Исследование оптикоэлектронных регистраторов точки прицеливания стрелковых тренажеров // Проблемы механики и материаловедения. Труды Института механики УрО РАН. Ижевск. 2017. С. 227–248.

8. Gudzbeler G., Struniawski J. Methodology of shooting training using modern IT techniques // Conference on Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments (Wilga, Poland). 2017. Vol. 10445, no. UNSP 104456L. DOI: 10.1117/12.2281618

9. Gudzbeler G., Struniawski J. Functional assumptions of "Virtual system to improve shooting training and intervention tactics of services responsible for security" (VirtPol) // Conference on Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments (Wilga, Poland). 2017. Vol. 10445, no. UNSP 104456M. DOI: 10.1117/12.2281622

10. Lábr M., Hagara L. Using open source on multiparametric measuring system of shooting // ICMT 2019 – 7th International Conference on Military Technologies. DOI: 10.1109/MILTECHS.2019.8870093

11. Jedrasiak K., Daniec K., Sobel D. The Concept of Development and Test Results of the Multimedia Shooting Detection System // Future Technologies Conference (FTC) San Francisco. 2016. Pp. 1057–1064.

12. Bogatinov D., Lameski P., Trajkovik V. Firearms training simulator based on low cost motion tracking sensor // Multimedia tools and applications. 2017. Vol. 76, no. 1. Pp. 1403–1418. DOI: 10.1007/s11042-015-3118-z

13. Liu Yu., Wei P., Ke J. Algorithm Design For A Gun Simulator Based On Image Processing // International Conference on Optical Instruments and Technology – Optoelectronic Imaging and Processing Technology. 2015. Vol. 9622, no. 96220O.

14. Borja-Benitez M.A., Tirado-Mendez J.A., Vasquez-Toledo L.A. Shooting impact detection system on a fixed target using a dynamic video frame reference // IEEE International Autumn Meeting on Power Electronics and Computing. 2019. Pp. 1–6.

15. Kingkangwan K., Chalainanont N., Kumsap C. Gun Identification using Image Synchronization for DTI's Virtual Shooting Range // 2nd Asian Conference on Defence Technology (ACDT) Chiang Mai, Thailand. 2016. Pp. 32–35.

16. Taylor P. Dispatch Priming and the Police Decision to Use Deadly Force // Police Quarterly. 2020. Vol. 23, no. 3. Pp. 311–332. DOI: 10.1177/1098611119896653

17. Fedaravičius A., Pilkauskas K., Slizys E., Survila A. Research and development of training pistols for laser shooting simulation system // Defence Technology. 2019. Vol. 16, no. 3. Pp. 530–534. DOI: 10.1016/j.dt.2019.06.018

18. Muñoz J.E., Pope A.T., Velez L.E. Integrating Biocybernetic Adaptation in Virtual Reality Training Concentration and Calmness in Target Shooting // Physiological Computing Systems. Lecture Notes in Computer Science. 2019. Vol 10057. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-030-27950-9_12

19. De Armas C., Tori R., Netto A.V. Use of virtual reality simulators for training programs in the areas of security and defense: a systematic review // Multimed Tools Appl. 2019. DOI: 10.1007/s11042-019-08141-8

20. Fan Y.C., Wen C.Y. A Virtual Reality Soldier Simulator with Body Area Networks for Team Training // Sensors. 2019. Vol. 19, no. 451. DOI: 10.3390/s19030451

21. Maciejewski M., Piszczek M., Pomianek M., Palka N. Optoelectronic tracking system for shooting simulator – tests in a virtual reality application // Photonics letters of Poland. 2020. Vol. 12, no. 2. Pp. 61–63. DOI: 10.4302/plp.v12i2.1025

22. Maciejewski M., Piszczek M., Pomianek M., Palka N. Design and Evaluation of a SteamVR Tracker for Training Applications – Simulations and Measurements // Metrology and Measurement systems. 2020. Vol. 27, no. 4. Pp. 601–614. DOI: 10.24425/mms.2020.134841

23. Казаков В.С., Веркиенко Ю.В., Коробейников В.В., Афанасьева Н.Ю. Оптико-электронные стрелковые тренажеры. Теория и практика. Ижевск: ИПМ УрО РАН, 2007. 260 с.

24. Егоров С.Ф. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: функциональная схема программного обеспечения // Интеллектуальные системы в производстве. 2019. Т. 17, № 2. С. 19–29. DOI: 10.22213/2410-9304-2019-2-19-29

25. Егоров С.Ф., Корнилов И.Г., Шелковников Ю.К., Кизнерцев С.Р., Коробейникова И.В., Марков Е.М. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: программное обеспечение регистратора точки прицеливания // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. Т. 18. № 2. С. 71–84. DOI: 10.22213/2410-9304-2020-2-71-84

26. Егоров С.Ф., Осипов Н.И., Кизнерцев С.Р. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: программное обеспечение изучения оружия // Интеллектуальные системы в производстве. 2019. Т. 17. № 3. С. 55–66. DOI: 10.22213/2410-9304-2019-3-55-66

27. Егоров С.Ф., Коробейникова И.В. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: формат файлов сценариев учебных упражнений // Интеллектуальные системы в производстве. 2019. Т. 17, № 4. С. 18–31. DOI: 10.22213/2410-9304-2019-4-18-31

28. Коновалов А.А., Николаев Ю.В. Внешняя баллистика. Ижевск. 2003. 192 с.

29. Егоров С.Ф., Вдовин А.Ю., Шелковников Ю.К. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: программное обеспечение баллистики оружия калибра 5,45 // Интеллектуальные систе-мы в производстве. 2021. Т. 19. № 2. С. 50–61. DOI: 10.22213/2410-9304-2021-2-50-61

30. Егоров С.Ф., Вдовин А.Ю., Коробейникова И.В., Петухов К.Ю., Сяктерев В.Н. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: математическое обеспечение баллистики оружия калибра 7,62 // Интеллектуальные системы в производстве. 2021. Т. 19. № 3. С. 121–133. DOI: 10.22213/2410-9304-2021-3-121-133

31. Егоров С.Ф. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: математическое обеспечение баллистики дозвукового оружия // Интеллектуальные системы в производстве. 2021. Т. 19. № 4. С. 76–87. DOI: 10.22213/2410-9304-2021-4-76-87

32. Егоров С.Ф., Вдовин А.Ю., Шелковников Ю.К., Корнилов И.Г., Петухов К.Ю., Афанасьев В.А. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: математическое обеспечение баллистики реактивного оружия // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20. № 1. С. 56–68. DOI: 10.22213/2410-9304-2022-1-56-68

33. Егоров С.Ф., Шелковников Ю.К. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: программное обеспечение баллистической «задачи встречи» // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20, № 2. С. 114– 127. DOI: 10.22213/2410-9304-2022-2-114-127

34. Егоров С.Ф., Вдовин А.Ю. Исследование необходимости использования переменного значения баллистического коэффициента при моделировании траектории пули в стрелковом тренажере // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2023. Т. 23. № 2. С. 253–263. DOI: 10.18500/1816-9791-2023-23-2-253-263