Тренажёр стрельбы по мишеням с использованием игровых контроллеров¶

В этом примере рассматривается моделирование в Engee тренажёра для стрельбы по мишеням. При помощи пакета поддержки внешнего оборудования в Engee положение мушки наведения и скорость наведения задаётся при помощи игровых элементов управления HOTAS (hands on throttle-and-stick) - ручки управления самолётом и рычага управления двигателем. Координаты целей формируются в модели Engee при помощи генераторов случайных чисел, а нацеливание на мишень визуально наблюдается в графике Engee. Также реализован счётчик успешных поражений целей.

Введение¶

Игровые контроллеры HOTAS - джойстик в качестве ручки управления самолётом, (РУС) и манипулятор в качестве рычага управления двигателем самолёта (РУД). К пользовательскому компьютеру они подключаются по USB, а идентифицируются как устройства human interface device (HID).

При помощи специализированных блоков и инструментария для работы с внешним оборудованием из Engee есть возможность получать в модели данные от конкретных устройств HID - Thrustmaster Hotas Warthog. Это позволяет, например, реализовать и отладить на реальных управляющих воздействиях комплексную систему управления (КСУ) самолёта. В данном примере мы реализуем алгоритм обработки воздействий оператора для реализации тренажёра наведения прицела в стрельбе по мишеням.

Подготовка к работе¶

Перед запуском модели в Engee необходимо выполнить несколько подготавливающих действий, как это описано в руководстве.

Кроме того, аналогичные шаги для подготовки можно найти в примере работы с COM-портом. После успешного подключения к Engee можно перейти к подключению оборудования.

Подключение оборудования¶

Контроллеры HOTAS подключается напрямую к компьютеру и идентифицируется системой. Для большинства современных операционных систем контроллеры определяются и устанавливаются автоматически. В диспетчере устройств Windows 11, например, они отображаются следующим образом:

Если устройства успешно подключены, можно перейти к запуску модели примера.

Модель примера¶

Модель примера - hotas_target_practice.engee.

В модели два интерфейсных блока для подключения внешнего оборудования Thrustmaster HOTAS:

• Thrustmaster HOTAS Throttle (РУД): в модель поступают сигналы положения дроссельной заслонки, и используются для задания скорости перемещения прицела по координатной плоскости.

• Thrustmaster HOTAS Joystick (РУС): в модель поступают сигналы крена и тангажа (используются для перемещения прицела целеуказателя по координатной плоскости), а также сигналы нажатия на кнопку выпуска оружия и спусковой крючок.

Сигналы крена и тангажа (положения курсора по X и Y) передаются в подсистему "прицел", где с помощью двух синусоидальных сигналов генерируются координаты вращающегося прицела.

Скорость перемещения прицела по осям регулируется сигналами throttle_left и throttle_right при помощи блоков Discrete Variable Time Delay "Запаздывание". Сигнал тангажа дополнительно инвертируется, чтобы положительный тангаж соответствовал отрицательной половине оси Y координатной плоскости.

Координаты цели формируются блоками равномерных случайных чисел в диапазоне $[-1.0\dots1.0]$ с периодом 5 секунд (подсистема "Координаты цели").

В подсистеме "определение_попадания" сравниваются координаты мишени и координаты прицела. В случае, если мишень попадает в зону прицела и при этом нажата одна из кнопок выстрела на джойстике, засчитывается попадание по цели - сигнал попадание принимает значение "true".

Подсистема "счётчик_попаданий" активируется положительным фронтом сигнала попадание и инкрементирует переменную счёт.

Моделирование стрельбы по мишеням¶

После настройки подключения внешнего оборудования и обзора модели перейдём к моделированию работы тренажёра. Текущий счёт попаданий, а также координаты цели и прицела можно вывести на графики модели. Тонкая настройка периода дискретизации модели и блоков внешнего оборудования позволяют отрегулировать отклик оборудования и настроить качество визуализации тренажёра.

Следующая видеозапись демонстрирует работу тренажёра.

Возможности Engee в визуализации на графиках модели позволяют построить расположение мишени, её перемещение и отображение прицела.

Заключение¶

В этом примере мы рассмотрели модель тренажёра стрельбы по мишеням в Engee. На рассматриваемой модели можно проверить подключение, откалибровать и отладить подключение к Engee устройств HID - игровых контроллеров HOTAS перед их применением в более сложных моделях, например, КСУ летательных аппаратов. Кроме того, она позволяет повысить навыки оператора в управлении HOTAS.