KR102350576B1

KR102350576B1 - 비행 중 조종사의 공간감각상실 시뮬레이션 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102350576B1
Application number: KR1020210039495A
Authority: KR
Inventors: 강요한; 김성호; 최종철
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-01-17

Abstract

비행 중 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법이 개시된다, 즉, (a) 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 및 모션 플랫폼과 연동하여 동작하는 컴퓨팅 시스템이, 제1 내지 제N1베이스시나리오 - N1은 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K1베이스시나리오 - K1은 1 이상 N1 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_1베이스시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_2베이스시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K1전정감각피드백을 제공하는 프로세스를 수행함으로써 상기 조종사에게 일반비행경험을 제공하는 단계; 및 (b) 상기 컴퓨팅 시스템이, 제1 내지 제N2액션시나리오 - N2는 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K2액션시나리오 - K2는 1 이상 N2 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_1액션시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K2시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_2액션시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K2전정감각피드백을 제공하는 프로세스 중 적어도 일부를 수행함으로써 상기 조종사에게 SD비행경험을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

Description

비행 중 조종사의 공간감각상실 시뮬레이션 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR SIMULATING SPATIAL DISORIENTATION OF PILOT DURING FLIGHT}

본 발명은 비행 중 조종사의 공간감각상실(Spatial Disorientation, SD) 시뮬레이션 방법 및 장치에 관한 것이다.

SD란 비행 중 조종사가 겪는 감각기관의 오류로 인한 착각 현상으로, 널리 알려진 예로 항공기가 실제로는 기울어져 있으나 몸은 인지하지 못하는 경우 또는 항공기가 실제로 기울어지지 않았으나 몸은 항공기가 기울어진 것으로 인지하는 경우 등이 있다.

이와 같은 SD는 조종사에게 매우 큰 위협을 끼치는 것으로, 공군항공사고 통계자료에 따르면, 2000년 이후 SD로 인한 항공사고가 13건에 달하고, 해당 사고의 조종사들은 모두 순직하였으며, 이에 따른 손실이 막대한 것으로 추정된다. SD로 인한 항공사고를 막기 위해, 공군은 종래 기술에 따른 SD 비행 훈련 시뮬레이터를 사용하여, 조종사가 SD를 경험하더라도 안전하게 비행할 수 있도록 조종사를 훈련하고 있다.

하지만, 현재 사용 중인 SD 비행 훈련 시뮬레이터는, 지면 수직 방향 축으로부터 일정 거리의 반경을 가지는 암에 장착된 콕핏을 회전시킴으로써 조종사에게 SD의 느낌을 주는 일종의 Centrifuge의 형태로 제작된 것인데, 이는 여러 단점, 즉 (i) 시뮬레이터가 특정 시설 내에 설치되어야 한다는 점, (ii) 콕핏의 회전 반경만큼의 큰 공간이 필요하다는 점, (iii) 프로젝터나 시각 모니터를 활용하므로 조종사의 몰입감이 다소 떨어진다는 점 및 (iv) 조종사의 실제 조작을 반영한 시뮬레이션이 아니라, 단순히 조종사가 SD 현상을 체험할 수 있도록만 구현된 것이라는 점 등의 단점이 있다.

본 발명은 비행 중 조종사의 SD를 시뮬레이션함으로써 조종사가 비행 중 SD상황에 잘 대처할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 종래 기술에 따른 SD 시뮬레이션 장치에 비해 접근성이 높고, 사용 비용이 저렴하며, 효율적인 공간 활용이 가능한 시뮬레이션 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 HMD에서 시현되는 비행 환경과 6축 모션플랫폼에서 구현될 수 있는 모션의 조합에 따라 다양한 SD유형을 시뮬레이션할 수 있고, 항공기 기종에 따른 콕핏 변경 및 비행훈련 프로필 수정이 용이하여 조종사별 개인화가 용이한 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 SD 이벤트 로그 관리, 조종사 개인별 평가 결과 시각화 등의 저장 및 평가 기능을 통해 조종사의 SD극복훈련 결과를 체계적으로 관리하고 이에 대한 피드백을 정량적 및 정성적으로 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 비행 중 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법에 있어서, (a) 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 및 모션 플랫폼과 연동하여 동작하는 컴퓨팅 시스템이, 제1 내지 제N1베이스시나리오 - N1은 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K1베이스시나리오 - K1은 1 이상 N1 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_1베이스시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_2베이스시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K1전정감각피드백을 제공하는 프로세스를 수행함으로써 상기 조종사에게 일반비행경험을 제공하는 단계; 및 (b) 상기 컴퓨팅 시스템이, 제1 내지 제N2액션시나리오 - N2는 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K2액션시나리오 - K2는 1 이상 N2 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_1액션시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K2시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_2액션시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K2전정감각피드백을 제공하는 프로세스 중 적어도 일부를 수행함으로써 상기 조종사에게 SD비행경험을 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 (a) 단계는, 상기 컴퓨팅 시스템이, (i) 상기 제K1_1베이스시나리오를 참조하여, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 조종사의 시선위치에 따라 상기 HMD에 디스플레이하되, 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 상기 가상항공기의 동작 및 상기 시선위치의 변경에 따라 상기 HMD에 디스플레이할 상기 가상훈련공간의 적어도 일부를 선택함으로써 상기 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K1_2베이스시나리오를 참조하여, 상기 가상항공기의 초기 자세에 대응하는 모션을 상기 모션플랫폼에 적용하되, 상기 조종사가 상기 제어입력장치를 통해 입력한 상기 제어신호에 따라 상기 가상항공기가 동작함에 따른 상기 자세의 변경에 따라 상기 모션플랫폼에 적용할 모션의 적어도 일부를 선택함으로써 상기 제K1전정기관피드백을 제공하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 (b) 단계는, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 (b) 단계는, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 False Horizon에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 Head-Up Display(HUD) 정보 중 적어도 일부를 시현하지 않은 상태에서 상기 가상항공기의 전방에 지면과의 각도가 제1임계치인 구름층을 시현한 상기 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이함으로써 상기 제K2시각피드백을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 (b) 단계는, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 Black Hole Illusion에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라, (i) 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변 환경을 야간 상태로 설정하고, 상기 가상항공기의 전방에 활주로를 시현하되, 상기 활주로의 폭을 제1_1임계치를 참조로 설정하고, 상기 활주로등의 밝기를 제1_2임계치를 참조로 설정한 상기 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이함으로써 상기 제K2시각피드백을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 전정감각SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 조정모션을, 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 상기 모션플랫폼에 적용하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 컴퓨팅 시스템이, (i) 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 조정모션을 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 상기 모션플랫폼에 적용하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 (b) 단계는, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Pitch-Up Illusion에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 HMD(200) 상에서 상기 조종사의 시야를 차폐하고, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 상기 모션플랫폼에 제2_1임계치의 피칭 모션 및 제2_2임계치의 서지 모션을 가하여 상기 SD비행경험을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 (b) 단계는, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Leans에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 상기 조종사의 시야를 차폐하고, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 상기 모션플랫폼에 상기 조종사의 제어신호에 대응하는 제3임계치로 롤링 모션을 가하여 상기 SD비행경험을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, (c) 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 조종사가 상기 SD비행경험에 대한 대응조종을 수행한 결과의 적합도를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 (c) 단계는, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 조종사가 상기 대응조종을 수행하는 동안의 상기 가상항공기의 진행방향, 고도, 속도, 피치 및 뱅크 값 중 적어도 일부를 참조로 상기 적합도를 출력하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 컴퓨팅 시스템이, 적어도 여섯 개의 축을 가지며, 적어도 피칭, 롤링, 요잉, 스웨이, 서지 및 히브 동작을 수행할 수 있는 상기 모션플랫폼을 통해 상기 제K1 및 제K2전정감각피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

일례로서, 상기 컴퓨팅 시스템이, 소정 편집부를 통해 상기 제K1베이스시나리오를 입력받고, 소정 제어부를 통해 상기 제K2액션시나리오를 입력받는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 비행 중 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법을 수행하는 컴퓨팅 시스템에 있어서, 상기 컴퓨팅 시스템은 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 및 모션 플랫폼과 연동하여 동작하고, 인스트럭션들을 저장하는 하나 이상의 메모리; 및 상기 인스트럭션들을 수행하도록 설정된 하나 이상의 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, (I) 제1 내지 제N1베이스시나리오 - N1은 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K1베이스시나리오 - K1은 1 이상 N1 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_1베이스시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_2베이스시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K1전정감각피드백을 제공하는 프로세스를 수행함으로써 상기 조종사에게 일반비행경험을 제공하는 프로세스; 및 (II) 제1 내지 제N2액션시나리오 - N2는 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K2액션시나리오 - K2는 1 이상 N2 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_1액션시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K2시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_2액션시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K2전정감각피드백을 제공하는 프로세스 중 적어도 일부를 수행함으로써 상기 조종사에게 SD비행경험을 제공하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 (I) 프로세스는, 상기 프로세서가, (i) 상기 제K1_1베이스시나리오를 참조하여, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 조종사의 시선위치에 따라 상기 HMD에 디스플레이하되, 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 상기 가상항공기의 동작 및 상기 시선위치의 변경에 따라 상기 HMD에 디스플레이할 상기 가상훈련공간의 적어도 일부를 선택함으로써 상기 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K1_2베이스시나리오를 참조하여, 상기 가상항공기의 초기 자세에 대응하는 모션을 상기 모션플랫폼에 적용하되, 상기 조종사가 상기 제어입력장치를 통해 입력한 상기 제어신호에 따라 상기 가상항공기가 동작함에 따른 상기 자세의 변경에 따라 상기 모션플랫폼에 적용할 모션의 적어도 일부를 선택함으로써 상기 제K1전정기관피드백을 제공하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 (II) 프로세스는, 상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 (II) 프로세스는, 상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 False Horizon에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 Head-Up Display(HUD) 정보 중 적어도 일부를 시현하지 않은 상태에서 상기 가상항공기의 전방에 지면과의 각도가 제1임계치인 구름층을 시현한 상기 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이함으로써 상기 제K2시각피드백을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 (II) 프로세스는, 상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 Black Hole Illusion에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라, (i) 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변 환경을 야간 상태로 설정하고, 상기 가상항공기의 전방에 활주로를 시현하되, 상기 활주로의 폭을 제1_1임계치를 참조로 설정하고, 상기 활주로등의 밝기를 제1_2임계치를 참조로 설정한 상기 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이함으로써 상기 제K2시각피드백을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 전정감각SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 조정모션을, 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 상기 모션플랫폼에 적용하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 프로세서가, (i) 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 조정모션을 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 상기 모션플랫폼에 적용하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 (II) 프로세스는, 상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Pitch-Up Illusion에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 HMD(200) 상에서 상기 조종사의 시야를 차폐하고, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 상기 모션플랫폼에 제2_1임계치의 피칭 모션 및 제2_2임계치의 서지 모션을 가하여 상기 SD비행경험을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 (II) 프로세스는, 상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Leans에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 상기 조종사의 시야를 차폐하고, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 상기 모션플랫폼에 상기 조종사의 제어신호에 대응하는 제3임계치로 롤링 모션을 가하여 상기 SD비행경험을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 프로세서가, (III) 상기 조종사가 상기 SD비행경험에 대한 대응조종을 수행한 결과의 적합도를 출력하는 프로세스를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 (III) 프로세스는, 상기 프로세서가, 상기 조종사가 상기 대응조종을 수행하는 동안의 상기 가상항공기의 진행방향, 고도, 속도, 피치 및 뱅크 값 중 적어도 일부를 참조로 상기 적합도를 출력하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 프로세서가, 적어도 여섯 개의 축을 가지며, 적어도 피칭, 롤링, 요잉, 스웨이, 서지 및 히브 동작을 수행할 수 있는 상기 모션플랫폼을 통해 상기 제K1 및 제K2전정감각피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

일례로서, 상기 프로세서가, 소정 편집부를 통해 상기 제K1베이스시나리오를 입력받고, 소정 제어부를 통해 상기 제K2액션시나리오를 입력받는 것을 특징으로 하는 시스템이 개시된다.

본 발명은 비행 중 조종사의 SD를 시뮬레이션함으로써 조종사가 SD에 잘 대처할 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 종래 기술에 따른 SD 시뮬레이션 장치에 비해 접근성이 높고, 사용 비용이 저렴하며, 효율적인 공간 활용이 가능한 시뮬레이션 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 HMD에서 시현되는 비행 환경과 6축 모션플랫폼에서 구현될 수 있는 모션의 조합에 따라 다양한 SD유형을 시뮬레이션할 수 있고, 항공기 기종에 따른 콕핏 변경 및 비행훈련 프로필 수정이 용이하여 조종사별 개인화가 용이한 시뮬레이션 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 SD 이벤트 로그 관리, 조종사 개인별 평가 결과 시각화 등의 저장 및 평가 기능을 통해 조종사의 SD적응훈련 결과를 체계적으로 관리하고 이에 대한 피드백을 정량적 및 정성적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 중 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법을 수행하는 컴퓨팅 시스템의 구성 및 이의 연동 관계를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법을 수행하기 위해 사용되는 HMD에 시현되는 화면의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법을 수행하면서 도출되는 조종사에 대한 평가 자료를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 토대로 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 중 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법을 수행하는 컴퓨팅 시스템의 구성 및 이의 연동 관계를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(100)은, 편집부(130), 제어부(140) 및 저장평가부(150)를 포함할 수 있다. 이 때, 편집부(130), 제어부(140) 및 저장평가부(150)의 입출력 및 연산 과정은 각각 통신부(110) 및 프로세서(120)에 의해 이루어질 수 있다. 다만, 도 1에서는 통신부(110) 및 프로세서(120)의 구체적인 연결 관계를 생략하였다. 또한, 메모리(115)는 후술할 여러 가지 인스트럭션들을 저장한 상태일 수 있고, 프로세서(120)는 메모리(115)에 저장된 인스트럭션들을 수행하도록 됨으로써 추후 설명할 프로세스들을 수행하여 본 발명을 수행할 수 있다. 이와 같이 컴퓨팅 시스템(100)이 묘사되었다고 하여, 컴퓨팅 시스템(100)이 본 발명을 실시하기 위한 미디엄, 프로세서 및 메모리가 통합된 형태인 통합 프로세서를 포함하는 경우를 배제하는 것은 아니다. 여기서 편집부(130)는, 추후 설명하겠지만, 제1 내지 제N1베이스시나리오를 설정하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 제어부(140)는, 추후 설명할 제1 내지 제N2액션시나리오를 설정하는 데에 사용될 수 있다. 그리고, 저장평가부(150)는, 역시 추후 설명할 조종사의 SD비행경험에 대한 대응조종의 적합도를 평가하는 데에 사용될 수 있다.

이와 같은 컴퓨팅 시스템(100)은, Head Mounted Display(HMD)(200) 및 모션플랫폼(300)과 연동하여 동작할 수 있다. 여기서 HMD(200)는, 컴퓨팅 시스템(100)으로부터 영상을 입력받아 시현할 수 있는 것이라면 어떤 것이라도 가능하며, 일례로 양안에 서로 연동된 영상을 시현하여 이를 착용한 조종사가 3D 영상을 시청할 수 있도록 하는 것일 수 있다. 이에 대해 설명하기 위해 잠시 도 2를 참조하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법을 수행하기 위해 사용되는 HMD에 시현되는 화면의 일 예시를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 조종사는 가상항공기에 탑승하고 있는 것과 같은 시각적 정보를 HMD(200)를 통해 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, HMD(200)을 착용한 조종사가 고개를 왼쪽으로 돌리면 가상항공기의 좌측 풍경이 보일 수 있고, 오른쪽으로 돌리면 우측 풍경이 보일 수 있다. 또한, HMD(200) 상의 콕핏 및 HUD에 표시되는 정보 역시 실제 항공기와 같이 가상항공기의 상태 정보를 나타낼 수 있다. 이를 이용해, HMD(200)는 추후 설명할 제K1 및 제K2 시각피드백을 조종사에게 제공할 수 있다.

다시 이어 설명하면, 모션플랫폼(300)은, 컴퓨팅 시스템(100) 및 제어입력장치(미도시)로부터 제어신호를 입력받아 이에 탑승한 조종사가 여러 물리적 운동을 경험할 수 있도록 하는 장치일 수 있는데, 일 예로, 도면과 같은 의자의 형태로 구현되고, 적어도 여섯 개의 축을 가져, 적어도 피칭, 롤링, 요잉, 스웨이, 서지 및 히브 동작을 수행할 수 있는 장치일 수 있다. 또한, 제어입력장치(미도시)는, 일반적인 항공기의 조종장치와 유사하게 적어도 스틱, 스로틀, 러더를 포함할 수 있다. 이를 이용해, 모션플랫폼(300)은 추후 설명할 제K1 및 제K2전정감각피드백을 조종사에게 제공할 수 있다.

이상 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(100), HMD(200) 및 모션플랫폼(300)에 대해 설명한 바, 이하 이들을 사용한 본 발명의 일 실시예에 따른 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법에 대해 도 3을 참조로 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 먼저, 컴퓨팅 시스템(100)은, 제1 내지 제N1베이스시나리오(N1은 1 이상의 정수임)중 하나인 제K1베이스시나리오(K1은 1 이상 N1 이하의 정수임)가 선택되면(S01), 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_1베이스시나리오를 참조하여 HMD(200)를 통해 조종사에게 적어도 하나의 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스(S02-1) 및 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_2베이스시나리오를 참조하여 모션플랫폼(300)을 통해 조종사에게 제K1전정감각피드백을 제공하는 프로세스(S02-2)를 수행할 수 있다. 여기서 S02-1 및 S02-2 프로세스는 병렬적으로 수행될 수 있다. 이후, 제1 내지 제N2액션시나리오(N2는 1 이상의 정수임)중 하나인 제K2액션시나리오(K2는 1 이상 N2 이하의 정수임)가 선택되면(S03), 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_1액션시나리오를 참조하여 HMD(200)를 통해 조종사에게 적어도 하나의 제K2시각피드백을 제공하는 프로세스(S04-1) 및 (ii) 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_2액션시나리오를 참조하여 모션플랫폼(300)을 통해 조종사에게 제K2전정감각피드백을 제공하는 프로세스(S04-2)를 수행할 수 있다. 이후, 컴퓨팅 시스템(100)은, 조종사가 SD비행경험에 대한 대응조종을 수행한 결과의 적합도를 출력할 수 있다(S05). 이하 프로세스에 대해 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 방법을 실시하기 위해, 제1 내지 제N1베이스시나리오 중 하나인 제K1베이스시나리오가 선택될 수 있는데, 여기서 베이스시나리오란 조종사에게 SD비행경험을 주기 위한 기본적인 환경설정 및 이에 따른 일반비행 시나리오에 대응할 수 있다. 예를 들어, 조종사가 탑승할 항공기의 기종 및 가상비행을 수행할 위치에 대한 정보를 포함하고, 이에 따라 조종사가 항공기의 운항을 수행하는 일련의 과정에 대한 정보를 포함할 수 있다. 간단한 예로, 베이스시나리오들 중 하나는 조종사가 대구비행장에서 F-15 전투기를 운항하는 것이고, 다른 하나는 조종사가 청주비행장에서 F-35 전투기를 운항하는 것일 수 있다.

또한, 각 베이스시나리오들의 하위 시나리오, 즉 제K1베이스시나리오의 경우 제K1_1베이스시나리오 및 제K1_2베이스시나리오는, 각각 해당 비행 과정의 시각 환경설정 및 모션 환경설정에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제K1베이스시나리오가 조종사가 대구비행장에서 F-15 전투기를 운항하는 경우에 대응하는 것이라면, 제K1_1베이스시나리오는 대구비행장 주변의 운항 경로에 대한 시각적 정보를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 컴퓨팅 시스템(100)은, 제K1_1베이스시나리오를 참조하여 HMD(200)를 통해 조종사가 대구비행장 주변을 비행하고 있는 것과 같은 시각적 자극, 즉 제K1시각피드백을 제공할 수 있다. 또한, 제K1_2베이스시나리오는, 대구비행장 주변을 비행함에 따라 발생하는 전투기의 움직임에 따른 물리적 정보를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 컴퓨팅 시스템(100)은, 제K1_2베이스시나리오는, 조종사가 대구비행장 주변을 비행하고 있는 것과 같은 물리적 자극, 즉 제K1전정감각피드백을 제공할 수 있다. 이외에도, 제K1베이스시나리오가 비가 오고 바람이 많이 부는 날씨를 상정한 것이라면, 제K1_1베이스시나리오에는 배경에 비가 오는 시각적 정보가 포함되어 있을 수 있고, 제K1_2베이스시나리오에는 항공기가 다소 많이 흔들리는 물리적 정보가 포함되어 있을 수 있다.

더욱 구체적으로, 컴퓨팅 시스템(100)은, 제K1_1베이스시나리오를 참조하여, 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 가상훈련공간 중 적어도 일부를 조종사의 시선위치에 따라 HMD(200)에 디스플레이하되, 조종사가 제어입력장치(310)를 통해 입력한 제어신호에 따른 가상항공기의 동작 및 시선위치의 변경에 따라 HMD(200)에 디스플레이하는 가상훈련공간의 적어도 일부를 선택함으로써 제K1시각피드백을 제공할 수 있다. 즉, 조종사가 가상항공기를 실제로 운항하고 있는 것과 같은 경험을 주기 위하여, 조종사가 가상항공기를 운항함에 따라 생기는 배경의 변화를 HMD(200)에 시현되는 화면에 반영하고, 조종사가 보는 시선 방향에 따른 위치의 배경을 HMD(200)에 시현할 수 있다는 것이다. 또한, 위 프로세스와 병렬적으로, 컴퓨팅 시스템(100)은, 제K1_2베이스시나리오를 참조하여, 가상항공기의 초기 자세에 대응하는 모션을 모션플랫폼에 적용하되, 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따라 가상항공기가 동작함에 따른 자세의 변경에 따라 모션플랫폼에 적용하는 모션의 적어도 일부를 변경함으로써 제K1전정기관피드백을 제공할 수 있다. 즉, 조종사가 가상항공기를 운항함에 따라 생기는 물리적 변화, 즉 예를 들어 좌측으로 선회하면 우측으로 원심력을 받아 몸이 쏠리고, 기수를 올림에 따라 몸이 땅 방향으로 밀리는 현상 등을 모션플랫폼(300)을 통해 재현할 수 있다는 것이다.

이상 설명한 과정에 따라, 컴퓨팅 시스템(100)은 제K1베이스시나리오를 통해 조종사에게 일반비행경험을 제공할 수 있다. 즉, 일반적인 비행 상황에 대한 경험을 제공할 수 있다는 것이다. 이 때, 조종사의 SD에 대한 대응 능력을 훈련할 수 있도록, 컴퓨팅 장치(100)는, 제1 내지 제N2액션시나리오 중 하나인 제K2액션시나리오를 통해 조종사에게 SD비행경험을 제공할 수 있다. 여기서 제1 내지 제N2액션시나리오는 제1 내지 제N1베이스시나리오와 유사하게, 조종사에게 SD비행경험을 제공하기 위한 시각적 및 물리적 환경 설정에 대응할 수 있는데, 구분을 위해 다르게 명명된 것일 수 있다.

이상의 제1 내지 제N2액션시나리오는, 크게 시각SD, 전정감각SD 및 복합SD의 세 가지 카테고리로 구분될 수 있다. 이들 중 시각SD는 시각적 정보에 의해 조종사의 감각 왜곡이 일어나는 경우를 의미하는데, 예로 False Horizon 및 Black Hole Illusion을 들 수 있다. False Horizon이란, 시각의 범위를 넘어 광범위하게 이어진 경사진 구름층으로 인해 조종사가 항공기의 수평 여부를 실제와 다르게 판단하게 되는 현상이고, Black Hole Illusion이란 활주로 등화의 밝기 및 크기 등의 요인으로 인해 조종사가 항공기의 고도 및 위치를 실제와 다르게 판단하는 현상이다. 이와 갈은 시각SD 경험을 조종사에게 제공하기 위해, 컴퓨팅 시스템(100)은, 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함될 경우, 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 HMD(200)에 디스플레이할 수 있다.

더욱 구체적으로, 컴퓨팅 시스템(100)은, 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 False Horizon에 대응할 경우, 제K2_1액션시나리오에 따라, 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 Head-Up Display(HUD) 정보 중 적어도 일부를 시현하지 않은 상태에서 가상항공기의 전방에 지면과의 각도가 제1임계치인 구름층을 시현한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 HMD(200)에 디스플레이함으로써 제K2시각피드백을 조종사에게 제공할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이는 조종사가 가상항공기의 수평 여부를 정확히 판단할 수 없는 현상을 일으키기 위함이다.

또한, 컴퓨팅 시스템(100)이, 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 Black Hole Illusion에 대응할 경우, 제K2_1액션시나리오에 따라, (i) 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변 환경을 야간 상태로 설정하고, 가상항공기의 전방에 활주로를 시현하되, 활주로의 폭을 제1_1임계치를 참조로 설정하고, 활주로등의 밝기를 제1_2임계치를 참조로 설정한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 HMD(200)에 디스플레이할 수 있다. 여기서, 조종사의 착각을 일으키기 위해, 활주로의 폭 및 활주로등의 밝기가 평소와는 다르게 설정될 수 있다. 즉, 제1_1임계치 및 제1_2임계치는 관리자에 의해 전술한 평소의 폭 및 평소의 밝기와 다른 값으로 입력될 수 있다. 또한, 같은 위치에서부터의 착륙 프로세스를 여러 번 반복하되, 제1_1임계치 및 제1_2임계치를 바꾸어 가면서 반복함으로써 조종사가 활주로의 폭 및 활주로등의 밝기의 변화에도 고도를 정확하게 판단할 수 있도록 훈련할 수 있다.

이와 달리, 전정감각SD는 주로 전정감각 정보에 의해 조종사의 감각 왜곡이 일어나는 경우를 말하는데, 예로 Pitch-Up Illusion 및 Leans를 들 수 있다. Pitch-Up Illusion이란 항공기의 이륙 단계에서 속력을 증가시키기 위해 추력을 높일 때 조종사가 허위의 상승감을 느끼게 되는 착각을 말하고, Leans는 조종사가 반고리관의 자극 역치 이하의 선회를 계속하다가 자극 역치 이상으로 급격히 수평 자세로 조작하면 반대로 다시 선회하는 것처럼 느끼게 되는 착각을 말한다. 이와 같은 전정기관SD 경험을 조종사에게 제공하기 위해, 컴퓨팅 시스템(100)은, 제K2액션시나리오가 전정감각SD 카테고리에 포함될 경우, 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 동작에 따른 모션을, 조종사가 제어입력장치(310)를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 모션플랫폼(300)에 적용함으로써 제K2전정기관피드백을 조종사에게 제공할 수 있다.

다만, 상기와 같은 Pitch-Up Illusion 및 Leans의 경우, 모션플랫폼(300)만으로도 조종사에게 충분히 유사한 경험을 제공할 수 있으나, HMD(200)를 함께 사용하여 시각피드백을 함께 주면 더욱 더 효과적이므로, 이와 함께 설명하도록 한다. 즉, 전술한 전정감각SD를 복합SD, 즉 전정감각과 시각적 정보 모두에 의한 감각 왜곡으로서 조종사에게 제공하기 위해, 컴퓨팅 시스템(100)이, (i) 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함될 경우, 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 HMD(200)에 디스플레이하는 프로세스 및 (ii) 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 동작에 따른 조정모션을 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 모션플랫폼(300)에 적용할 수 있다.

더욱 구체적으로, 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Pitch-Up Illusion에 대응할 경우, 컴퓨팅 장치(100)는, 제K2_1액션시나리오에 따라 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 HMD(200) 상에서 조종사의 시야를 차폐하고, 제K2_2액션시나리오에 따라 모션플랫폼(300)에 제2_1임계치의 피칭 모션 및 제2_2임계치의 서지모션을 가하여 SD비행경험을 조종사에게 제공할 수 있다. 여기서, 제2_1임계치의 피칭 모션은, 조종사가 상승감을 느낄 수 있도록, 이륙 자세와 비교하였을 때 피치 축의 각도가 제2_1임계치만큼 증가하도록 하는 모션일 수 있다. 일 예로, 제2_1임계치는, 피칭 모션의 가능 각도가 -20도부터 20도일 때 15도 정도일 수 있으나, 이에 한정될 것은 아니며, 조종사가 상승감을 느낄 수 있도록 하는 각도라면 어떠한 각도라도 사용 가능할 것이다. 또한, 서지 모션은, 조종사가 가상항공기의 추력 상승을 느낄 수 있도록, 서지 축을 후방에서 전방으로 이동하는 모션일 수 있다. 일 예로, 제2_2임계치는, 서지 모션의 가능 범위가 -25mm부터 25mm라면, 서지 축을 최소치인 -25mm에서 최대치인 25mm로 이동하기 위해 50mm로 설정될 수 있다. 이 역시, 이에 한정될 것이 아니며, 조종사가 추력을 느낄 수 있도록 할 수 있는 수치라면 어떠한 수치라도 사용 가능할 것이다.

이와 달리, 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Leans에 대응할 경우, 컴퓨팅 시스템(100)은, 제K2_1액션시나리오에 따라 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 조종사의 시야를 차폐하고, 제K2_2액션시나리오에 따라 모션플랫폼에 조종사의 제어신호에 대응하는 제3임계치로 롤링 모션을 가하여 SD비행경험을 조종사에게 제공할 수 있다. 여기서, Leans는 전술한 바와 같이 조종사가 선회 조작을 할 때 발생할 수 있는 SD이므로, 가상항공기에 대한 선회 조작이 입력되면, 컴퓨팅 장치가, 해당 선회 방향의 반대방향으로, 즉 조종사의 제어신호에 대응하는 제3임계치로 롤링 모션을 가할 수 있다. 일 예로, 롤링 모션의 가능 범위가 -20도부터 20도일 때, 선회 방향의 반대방향으로 20도만큼, 초당 0.8도의 속도로 롤링 모션을 가할 수 있다. 이 경우에도, 롤링 모션의 크기 및 속도, 즉 제3임계치는 상술한 값과 다를 수 있고, 특히 롤링 모션의 속도가 충분히 느리다면 어떤 값이라도 가능하다.

이상의 과정을 통해, 조종사는 SD 현상을 경험할 수 있게 되고, 이에 대응하기 위한 연습을 할 수 있게 된다. 여기서, 조종사가 SD 현상에 얼마나 잘 대응하는지 평가할 수 있는 방법에 대해 설명하도록 한다. 즉, 평가자는 조종사를 시험할 환경, 즉 제K1베이스시나리오를 선택한 후 이를 이용해 HMD(200) 및 모션플랫폼(300)을 설정할 수 있다. 이후, 평가자는 조종사에게 제K1베이스시나리오에 따른 환경 상에서 정해진 비행 프로파일에 따라 비행을 실시하도록 지시할 수 있다. 그리고, 평가자는 제K2액션시나리오를 선택한 후, 이를 이용해 HMD(200) 및 모션플랫폼(300)을 설정함으로써 조종사가 SD 현상을 겪도록 할 수 있다. 위 설명에서는 제K2액션시나리오 하나만을 언급하였으나, 조종사가 비행 프로파일에 따라 비행을 실시하는 동안 순서대로 여러 개의 액션시나리오에 따른 SD 현상을 겪도록 할 수 있다. 조종사가 비행을 완료한 이후, 컴퓨팅 시스템(100)은, 조종사가 SD비행경험에 대해 대응조종을 수행한 결과의 적합도를 출력할 수 있다.

여기서 대응조종의 적합도는, 컴퓨팅 시스템(100)이, 조종사가 대응조종을 수행하는 동안의 진행방향, 고도, 속도, 피치 및 뱅크 값 중 적어도 일부를 참조로 적합도를 출력할 수 있다. 즉, 조종사는 정해진 비행 프로파일대로 비행을 수행하여야 하는데, SD 현상을 겪을 경우, 조종사는 정해진 비행 프로파일대로 비행을 하기가 어려울 것이다. 전술한 진행방향, 고도, 속도, 피치 및 뱅크 값은, 조종사가 비행 프로파일대로 비행을 하고 있는지 여부를 판단할 수 있는 표지 값들로서, 컴퓨팅 시스템(100)은 가상항공기의 진행방향, 고도, 속도, 피치 및 뱅크 값이 기준치로부터 얼마나 벗어나는지를 계산하여, 기준치로부터 덜 벗어날수록 더 높은 점수를 주는 방식으로 적합도를 계산할 수 있다. 이와 같은 프로세스는 저장평가부(150)에 의해 수행될 수 있다. 이에 대한 일 예시를 살피기 위해 도 4를 참조하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조종사의 SD를 시뮬레이션하는 방법을 수행하면서 도출되는 조종사에 대한 평가 자료를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(100)과 연동하여 동작하는 소정 디스플레이의 좌측 상단에 조종사의 정보가 시현되고, 우측에 여러 부가 기능을 선택할 수 있는 탭이 시현됨을 알 수 있다. 또한, 중단 좌측의 비행 프로파일은 조종사가 어떤 비행 프로파일에 따라 비행했는지를 나타내는데, 붉은색이 정해진 경로를 나타내고, 파란색이 실제로 조종사가 비행한 경로를 나타낸다. 중단 우측은 전술한 적합도를 다섯 개의 카테고리로 보여 준 것이고, 좌측 하단은 비행 영상, 우측 하단은 조종사의 생체 신호를 보여 주는 탭일 수 있다.

이와 같은 방식을 통해, 조종사가 SD 현상에 익숙해지고, 결과적으로 이에 더 잘 대응할 수 있게 된다. 위 설명에서는 예시적으로 False Horizon, Black Hole Illusion, Pitch-Up Illusion 및 Leans 등의 SD 유형에 대하여만 자세히 설명하였는데, 이외의 SD 유형, 즉 Coriolis, Graveyard Spin, Graveyard Spiral, Somatogravic, Oculogyral, Elevation, G-excess, Hovering Illusion, Blending of Earth and Sky, Confusing Lights, Vection, Autokinesis, Blown Out, Moth, Glare At High Altitudes, Flicker, NVG Illusion, Head-Down Display Illusion, HUD Illusion, HMD Illusion, FLIR & Targeting Pod Illusion, Malfunction, Giant-hand Illusion, Loss of Situation Awareness 및 Chocking Illusion에 대해서도 조종사에게 유사한 경험을 제공할 수 있을 것이다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

비행 중 조종사가 경험할 수 있는 현상인 SD를 시뮬레이션하는 방법에 있어서,
(a) 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 및 모션 플랫폼과 연동하여 동작하는 컴퓨팅 시스템이, 제1 내지 제N1베이스시나리오 - N1은 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K1베이스시나리오 - K1은 1 이상 N1 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_1베이스시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_2베이스시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K1전정감각피드백을 제공하는 프로세스를 수행함으로써 상기 조종사에게 일반비행경험을 제공하는 단계; 및
(b) 상기 컴퓨팅 시스템이, 제1 내지 제N2액션시나리오 - N2는 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K2액션시나리오 - K2는 1 이상 N2 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_1액션시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K2시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_2액션시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K2전정감각피드백을 제공하는 프로세스 중 적어도 일부를 수행함으로써 상기 조종사에게 SD비행경험을 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,상기 (a) 단계는,상기 컴퓨팅 시스템이, (i) 상기 제K1_1베이스시나리오를 참조하여, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 조종사의 시선위치에 따라 상기 HMD에 디스플레이하되, 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 상기 가상항공기의 동작 및 상기 시선위치의 변경에 따라 상기 HMD에 디스플레이할 상기 가상훈련공간의 적어도 일부를 선택함으로써 상기 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K1_2베이스시나리오를 참조하여, 상기 가상항공기의 초기 자세에 대응하는 모션을 상기 모션플랫폼에 적용하되, 상기 조종사가 상기 제어입력장치를 통해 입력한 상기 제어신호에 따라 상기 가상항공기가 동작함에 따른 상기 자세의 변경에 따라 상기 모션플랫폼에 적용할 모션의 적어도 일부를 선택함으로써 상기 제K1전정감각피드백을 제공하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 False Horizon에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 Head-Up Display(HUD) 정보 중 적어도 일부를 시현하지 않은 상태에서 상기 가상항공기의 전방에 지면과의 각도가 제1임계치인 구름층을 시현한 상기 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이함으로써 상기 제K2시각피드백을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서,상기 (b) 단계는,상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 Black Hole Illusion에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라, (i) 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변 환경을 야간 상태로 설정하고, 상기 가상항공기의 전방에 활주로를 시현하되, 상기 활주로의 폭을 제1_1임계치를 참조로 설정하고, 활주로등의 밝기를 제1_2임계치를 참조로 설정한 상기 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이함으로써 상기 제K2시각피드백을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 전정감각SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 조정모션을, 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 상기 모션플랫폼에 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 컴퓨팅 시스템이, (i) 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 조정모션을 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 상기 모션플랫폼에 적용하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Pitch-Up Illusion에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 HMD(200) 상에서 상기 조종사의 시야를 차폐하고, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 상기 모션플랫폼에 제2_1임계치의 피칭 모션 및 제2_2임계치의 서지 모션을 가하여 상기 SD비행경험을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Leans에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 상기 조종사의 시야를 차폐하고, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 상기 모션플랫폼에 상기 조종사의 제어신호에 대응하는 제3임계치로 롤링 모션을 가하여 상기 SD비행경험을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
(c) 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 조종사가 상기 SD비행경험에 대한 대응조종을 수행한 결과의 적합도를 출력하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 조종사가 상기 대응조종을 수행하는 동안의 상기 가상항공기의 진행방향, 고도, 속도, 피치 및 뱅크 값 중 적어도 일부를 참조로 상기 적합도를 출력하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 컴퓨팅 시스템이, 적어도 여섯 개의 축을 가지며, 적어도 피칭, 롤링, 요잉, 스웨이, 서지 및 히브 동작을 수행할 수 있는 상기 모션플랫폼을 통해 상기 제K1 및 제K2전정감각피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 컴퓨팅 시스템이, 소정 편집부를 통해 상기 제K1베이스시나리오를 입력받고, 소정 제어부를 통해 상기 제K2액션시나리오를 입력받는 것을 특징으로 하는 방법.
비행 중 조종사가 경험할 수 있는 현상인 SD를 시뮬레이션하는 방법을 수행하는 컴퓨팅 시스템에 있어서,
상기 컴퓨팅 시스템은 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 및 모션 플랫폼과 연동하여 동작하고,
인스트럭션들을 저장하는 하나 이상의 메모리; 및
상기 인스트럭션들을 수행하도록 설정된 하나 이상의 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, (I) 제1 내지 제N1베이스시나리오 - N1은 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K1베이스시나리오 - K1은 1 이상 N1 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_1베이스시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K1베이스시나리오 중 적어도 일부인 제K1_2베이스시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K1전정감각피드백을 제공하는 프로세스를 수행함으로써 상기 조종사에게 일반비행경험을 제공하는 프로세스; 및 (II) 제1 내지 제N2액션시나리오 - N2는 1 이상의 정수임 - 중 하나인 제K2액션시나리오 - K2는 1 이상 N2 이하의 정수임 - 가 선택되면, (i) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_1액션시나리오를 참조하여 상기 HMD를 통해 상기 조종사에게 적어도 하나의 제K2시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K2액션시나리오 중 적어도 일부인 제K2_2액션시나리오를 참조하여 상기 모션플랫폼을 통해 상기 조종사에게 제K2전정감각피드백을 제공하는 프로세스 중 적어도 일부를 수행함으로써 상기 조종사에게 SD비행경험을 제공하는 프로세스
를 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서,상기 (I) 프로세스는,상기 프로세서가, (i) 상기 제K1_1베이스시나리오를 참조하여, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 조종사의 시선위치에 따라 상기 HMD에 디스플레이하되, 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 상기 가상항공기의 동작 및 상기 시선위치의 변경에 따라 상기 HMD에 디스플레이할 상기 가상훈련공간의 적어도 일부를 선택함으로써 상기 제K1시각피드백을 제공하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K1_2베이스시나리오를 참조하여, 상기 가상항공기의 초기 자세에 대응하는 모션을 상기 모션플랫폼에 적용하되, 상기 조종사가 상기 제어입력장치를 통해 입력한 상기 제어신호에 따라 상기 가상항공기가 동작함에 따른 상기 자세의 변경에 따라 상기 모션플랫폼에 적용할 모션의 적어도 일부를 선택함으로써 상기 제K1전정감각피드백을 제공하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서,
상기 (II) 프로세스는,
상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제16항에 있어서,
상기 (II) 프로세스는,
상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 False Horizon에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 Head-Up Display(HUD) 정보 중 적어도 일부를 시현하지 않은 상태에서 상기 가상항공기의 전방에 지면과의 각도가 제1임계치인 구름층을 시현한 상기 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이함으로써 상기 제K2시각피드백을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제16항에 있어서,상기 (II) 프로세스는,상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 시각SD 카테고리에 포함된 Black Hole Illusion에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라, (i) 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변 환경을 야간 상태로 설정하고, 상기 가상항공기의 전방에 활주로를 시현하되, 상기 활주로의 폭을 제1_1임계치를 참조로 설정하고, 활주로등의 밝기를 제1_2임계치를 참조로 설정한 상기 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이함으로써 상기 제K2시각피드백을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서,
상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 전정감각SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 조정모션을, 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 상기 모션플랫폼에 적용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서,
상기 프로세서가, (i) 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함될 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기를 중심으로 한 조정가상훈련공간 중 적어도 일부를 상기 HMD에 디스플레이하는 프로세스 및 (ii) 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 설정된, 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 조정모션을 상기 조종사가 제어입력장치를 통해 입력한 제어신호에 따른 모션과 함께 상기 모션플랫폼에 적용하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제20항에 있어서,
상기 (II) 프로세스는,
상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Pitch-Up Illusion에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 HMD(200) 상에서 상기 조종사의 시야를 차폐하고, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 상기 모션플랫폼에 제2_1임계치의 피칭 모션 및 제2_2임계치의 서지 모션을 가하여 상기 SD비행경험을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제20항에 있어서,
상기 (II) 프로세스는,
상기 프로세서가, 상기 제K2액션시나리오가 복합SD 카테고리에 포함된 Leans에 대응할 경우, 상기 제K2_1액션시나리오에 따라 상기 조종사가 가상으로 탑승한 가상항공기의 주변에 가상구름층을 시현하여 상기 조종사의 시야를 차폐하고, 상기 제K2_2액션시나리오에 따라 상기 모션플랫폼에 상기 조종사의 제어신호에 대응하는 제3임계치로 롤링 모션을 가하여 상기 SD비행경험을 상기 조종사에게 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서,
상기 프로세서가,
(III) 상기 조종사가 상기 SD비행경험에 대한 대응조종을 수행한 결과의 적합도를 출력하는 프로세스
를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제23항에 있어서,상기 (III) 프로세스는,상기 프로세서가, 상기 조종사가 상기 대응조종을 수행하는 동안의 가상항공기의 진행방향, 고도, 속도, 피치 및 뱅크 값 중 적어도 일부를 참조로 상기 적합도를 출력하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서,
상기 프로세서가, 적어도 여섯 개의 축을 가지며, 적어도 피칭, 롤링, 요잉, 스웨이, 서지 및 히브 동작을 수행할 수 있는 상기 모션플랫폼을 통해 상기 제K1 및 제K2전정감각피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서,
상기 프로세서가, 소정 편집부를 통해 상기 제K1베이스시나리오를 입력받고, 소정 제어부를 통해 상기 제K2액션시나리오를 입력받는 것을 특징으로 하는 시스템.