CN110462709B - 交互式计算机模拟系统中的虚拟模拟元素的可视化子系统 - Google Patents

Abstract

一种用于可视化交互式计算机模拟系统中虚拟模拟元素的动态虚拟子系统的方法和系统，其包括计算机生成的环境。一个或多个实体仪器控制计算机生成的环境中的虚拟模拟元素。图形用户界面包括描绘所述虚拟模拟元素的渲染视图的交互式显示部分。在交互式计算机模拟系统中执行虚拟模拟元素的交互式计算机模拟时，存储系统记录与动态虚拟子系统相关联的动态数据。所述虚拟模拟元素的动态虚拟子系统中的至少一个被选择，并且从所述存储系统加载与所选的虚拟子系统相关联的动态数据的子集。所选的虚拟子系统连同相关联的动态数据一起被显示在图形用户界面上。

Description

交互式计算机模拟系统中的虚拟模拟元素的可视化子系统

技术领域

本发明涉及交互式计算机模拟系统，更具体地，涉及来自交互式计算机模拟系统的模拟系统分析。

背景技术

交互式计算机模拟系统用于在复杂和/或有风险的任务上训练人员。交互式计算机模拟允许用户通过控制模拟元素(例如，飞行器，地面车辆，空间站等)在计算机生成的环境中。模拟元素包括各种动态子系统，例如，其与交互式计算机模拟中的用户的动作相关。当前难以理解用户动作对特定动态子系统的影响，并且同样难以理解考虑动态子系统中的波动的用户的反应。

本发明解决了这一缺点。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不是旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不是旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

根据第一方面，提供了一种用于在包括计算机生成环境的交互式计算机模拟系统中可视化虚拟模拟元素的动态虚拟子系统的方法。在交互式计算机模拟系统中提供一个或多个实体仪器，用于控制计算机生成环境中的虚拟模拟元素。该方法包括显示图形用户界面，该图形用户界面包括描绘虚拟模拟元素的渲染视图的交互式显示部分，并且当在交互式计算机模拟系统中执行虚拟模拟元素的交互式计算机模拟时，记录与交互式计算机模拟系统的存储系统中的动态虚拟子系统相关的动态数据。该方法还包括选择虚拟模拟元素的至少一个动态虚拟子系统，从存储系统加载与所选的虚拟子系统相关的动态数据的子集，并将所选的虚拟子系统连同相关联的动态数据一起被显示在图形用户界面上。

在一些实施例中，可以在交互式计算机模拟完成之后执行虚拟子系统的选择，或者可以在交互式计算机模拟正在进行时替代地或另外地执行虚拟子系统的选择。在一些其他实施例中，仅在交互式计算机模拟正在进行时才执行虚拟子系统的选择。在一些实施例中，仅在交互式计算机模拟完成之后才执行虚拟子系统的选择。可选地，动态数据的子集可以与来自与所选的虚拟子系统相关的交互式计算机模拟的模拟事件的时间段相重叠。该方法还可以包括从图形用户界面接收该时间段。

在一些实施例中，在根据选择的虚拟子系统而执行交互式计算机模拟时，还可以在记录与所选的虚拟子系统相关的动态数据的同时执行加载与所选的虚拟子系统相关的动态数据的子集。该方法然后可以进一步包括触发与所选的虚拟子系统有关的故障事件，并且可选地，从存储系统加载用于交互式计算机模拟的模拟计划。可以从用于交互式计算机模拟的模拟计划触发故障事件。该方法还可以包括在触发故障事件之前从图形用户界面接收故障选择中的故障事件。

该方法还可以可选地包括：在将所选的虚拟子系统与相关动态数据一起显示之前，从图形用户界面接收视图类型选择。视图类型选择用于在至少两种视图类型之间选择：真实视图类型，其中虚拟模拟元素和所选的虚拟子系统使用真实渲染来描绘；逻辑视图类型，其中虚拟模拟元素和所选的虚拟子系统使用逻辑渲染来描绘；混合视图类型，其中虚拟模拟元素或所选的虚拟子系统中的一个使用逻辑渲染来描绘，而另一个使用真实渲染来描绘；和多混合视图类型，其中使用逻辑渲染和真实渲染来描绘虚拟模拟元素和所选的虚拟子系统中的至少一个。

可选地，该方法还可以包括接收用于将所选的虚拟子系统与相关动态数据一起显示的视角选择。视角选择用于在一下的至少两个视角之间进行选择：在交互式计算机模拟中发生触发事件时触发的一组预设视角之一；从图形用户界面选择的一组预设视角；和通过图形用户界面动态调整与虚拟模拟元素的相对距离和与虚拟模拟元素的相对位置中的至少一个的浮动视角。

在一些实施例中，选择虚拟子系统还可以包括从图形用户界面接收至少一个动态虚拟子系统的虚拟子系统选择。可以在来自图形用户界面的菜单部分的菜单选择和来自显示虚拟模拟元素的图形用户界面的交互式显示部分的交互式选择之间接收虚拟子系统选择。

该方法可选地还包括：从存储系统加载用于交互式计算机模拟的模拟计划，然后可以通过检测交互式计算机模拟中的触发事件来触发选择虚拟子系统。可以从模拟计划(例如，基于场景或课程计划)和/或从交互式计算机模拟中的另一个虚拟模拟元素(例如，与另一个虚拟模拟系统的交互/冲突)接收触发事件。

在一些实施例中，交互式计算机模拟包括第二虚拟模拟元素，其包括第二组动态虚拟子系统，并且该方法还包括，当在交互式计算机模拟系统中执行交互式计算机模拟时，记录与交互式计算机模拟系统的存储系统中的第二组动态虚拟子系统相关的动态数据。该方法然后可选地还可以包括接收模拟元素选择，用于选择虚拟模拟元素和第二虚拟模拟元素中的一个或多个以供显示。该方法还可以替代地或另外地包括处理来自虚拟模拟元素和第二动态虚拟模拟元素的相应动态数据，以检测其中的趋势。

在一些实施例中，该方法还包括，当在交互式计算机模拟系统中执行虚拟模拟元素的第二交互式计算机模拟时，记录与交互式计算机模拟系统的存储系统中的动态虚拟子系统相关的第二组动态数据，并处理来自交互式计算机模拟的相应动态数据和用于检测其中趋势的第二交互式计算机模拟。

根据第二方面，提供了一种交互式计算机模拟系统，包括计算机生成的环境，该环境包括虚拟模拟元素。交互式计算机模拟系统包括一个或多个实体仪器，图形用户界面，存储系统和处理器模块。

一个或多个实体仪器用于控制计算机生成环境中的虚拟模拟元素，虚拟模拟元素包括多个动态虚拟子系统。图形用户界面显示描绘虚拟模拟元素的渲染视图的交互式显示部分。存储系统用于记录，在交互式计算机模拟系统中执行交互式计算机模拟时，与动态虚拟子系统有关的动态数据。处理器模块选择虚拟模拟元素的至少一个动态虚拟子系统，并从存储系统加载与所选的虚拟子系统相关的动态数据的子集。图形用户界面在其上显示所选的虚拟子系统及其相关的动态数据。

可选地，当在选择虚拟子系统时完成或正在进行交互式计算机模拟时，动态数据的子集与覆盖来自与所选的虚拟子系统相关的交互式计算机模拟的模拟事件的时间段有关。处理器模块还可以加载与所选的虚拟子系统有关的动态数据的子集，同时存储系统记录与所选的虚拟子系统有关的动态数据。处理器模块可以可选地在交互式计算机模拟中触发与所选的虚拟子系统有关的故障事件。

处理器模块可以可选地进一步从存储系统加载用于交互式计算机模拟的模拟计划，并且在一些实施例中，然后可以从模拟计划触发故障事件。图形用户界面还可以替代地或另外地进一步接收故障选择，并且在一些实施例中，然后可以由处理器模块响应于此触发故障事件。

在一些实施例中，交互式计算机模拟包括第二虚拟模拟元素，其包括第二组动态虚拟子系统和存储系统，而交互式计算机模拟在交互式计算机模拟系统中执行，记录与第二组动态虚拟子系统相关的动态数据。可选地，当从图形用户界面接收到模拟元素系统选择时，选择虚拟模拟元素和第二虚拟模拟元素中的至少一个用于显示。处理器模块还可以替代地或另外地进一步处理来自虚拟模拟元素和第二虚拟模拟元素的相应动态数据，以检测其中的趋势。

存储系统可以可选地，在执行虚拟模拟元素的第二交互式计算机模拟时，记录与动态虚拟子系统相关的第二组动态数据，然后处理器模块可以进一步处理来自交互式计算机模拟的相应动态数据，和用于检测其中趋势的第二交互式计算机模拟。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本发明的其他特征和示例性优点将更加清楚，其中：

图1是根据本发明实施例的示例性交互式计算机模拟系统的逻辑模块视图；

图2是根据本发明的实施例的示例性方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的第一示例性图形用户界面(GUI)描绘的逻辑视图；

图4是根据本发明的实施例的第二示例性GUI描绘的逻辑视图；

图5是根据本发明的实施例的第三示例性GUI描绘的逻辑视图；和

图6是根据本发明的实施例的第四示例性GUI描绘的逻辑视图。

具体实施方式

现在参考附图，其中图1示出了根据本发明的教导的示例性交互式计算机模拟系统1000的逻辑模块视图。交互式计算机模拟系统1000执行一个或多个交互式计算机模拟。每个交互式计算机模拟包括一个或多个虚拟模拟元素，每个虚拟模拟元素表示实际系统(例如，多个虚拟飞行器系统，每个代表实际飞行器)。每个交互式计算机模拟提供虚拟环境和各种实体仪器(或控制器)，以允许在操作和/或理解相应的一个或多个实际系统中，使用一个或多个虚拟模拟元素，来制定一个或多个用户(或受训者)的不同场景的训练。虚拟模拟元素或模拟元素在本文中被定义为包括多个模拟动态子系统或动态子系统的模拟系统。模拟元素是在交互式计算机模拟所需的程度上模拟实际系统的行为的虚拟版本。相应地，模拟元素的每个模拟动态子系统是在交互式计算机模拟所需的程度上模拟实际系统的实际子系统的虚拟版本。

在图1所示的实施例中，交互式计算机模拟系统1000包括计算机系统1100，用于使来自在交互式计算机模拟系统1000上执行的计算机模拟中的至少一个虚拟模拟元素可视化动态子系统。交互式计算机模拟系统1000通常包括一个或多个模拟站1200和1300，每个模拟站1200和1300允许一个或多个用户交互以控制交互式计算机模拟系统1000的交互式计算机模拟之一中的虚拟模拟元素。计算机系统1100和模拟站1200、1300可以经由网络1400，经由直接连接或直接和网络连接的组合来连接。在图1所示的示例中，计算机系统1100不同于模拟站1200，1300，而在一些实施例中，计算机系统1000可以集成于一个或多个模拟站1200，1300。在本发明的上下文中可以隐含地或明确地使用各种网络连接。虽然连接可以被描绘为无线连接，但是它也可以体现为使用同轴电缆、光纤、5类电缆等的有线连接。有线或无线接入点(未示出)可以存在于连接中。同样地，连接上可以存在任何数量的路由器和/或交换机(未示出)，这些连接可以进一步通过因特网。

在图1所示的示例中，计算机系统1100包括存储器模块1120，处理器模块1130和网络接口模块1140。处理器模块1130可表示具有一个或多个处理器核的单个处理器或处理器阵列，每个处理器阵列包括一个或多个处理器核。在一些实施例中，处理器模块1130还可以包括专用图形处理单元1132。例如，当交互式计算机模拟系统1000执行沉浸式模拟(例如，飞行员训练认证的飞行模拟器)时，可能需要专用图形处理单元1132，这需要巨大的图像生成能力(即，质量和处理量)来维持这种沉浸式模拟的预期现实性。在一些实施例中，模拟站1200、1300中的每一个包括处理器模块，该处理器模块具有类似于专用图形处理单元1132的专用图形处理单元。存储器模块1120可以包括各种类型的存储器(不同的标准化或种类的随机存取存储器(RAM)模块，存储卡，只读存储器(ROM)模块，可编程ROM等)。网络接口模块1140表示可用于与其他网络节点通信的至少一个物理接口。网络接口模块1140可以通过一个或多个逻辑接口对计算机系统1100的其他模块可见。由网络接口模块1140的物理网络接口和/或逻辑网络接口1142，1144，1146，1148使用的实际协议栈不影响本发明的教导。可用于本发明的处理器模块1130，存储器模块1120和网络接口模块1140的变体对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

总线1170被描绘为用于在计算机系统1100的不同模块之间交换数据的装置的示例。本发明不受不同模块在它们之间交换信息的方式的影响。例如，存储器模块1120和处理器模块1130可以通过并行总线连接，但也可以通过串行连接或者涉及中间模块(未示出)连接，而不会影响本发明的教导。

同样地，即使在各种实施例的描述中没有明确提及存储器模块1120和/或处理器模块1130，本领域技术人员将容易认识到这些模块与计算机的其他模块结合使用。系统1100执行与本发明有关的例行程序和创新步骤。

交互式计算机模拟系统1000包括存储系统1500，用于在执行交互式计算机模拟时记录与动态子系统有关的动态数据。图1示出了存储系统1500的不同示例，为不同的数据库系统1500A，计算机系统1110的不同模块1500B或计算机系统1110的存储器模块1120的子模块1500C。存储系统1500还可以包括模拟站1200、1300上的存储模块(未示出)。存储系统1500可以分布在不同的系统A，B，C和/或模拟站1200，1300上，或者可以在单个系统中。存储系统1500可以包括一个或多个逻辑或物理以及本地或远程硬盘驱动器(HDD)(或其阵列)。存储系统1500还可以包括通过标准化或专有接口或通过网络接口模块1140可由计算机系统1100访问的本地或远程数据库。可用于本发明上下文的存储系统1500的变体对于本领域技术人员来说是显而易见的。

计算机系统1100包括图形用户界面(GUI)模块1150，其最终允许来自虚拟模拟元素的虚拟动态子系统的可视化。GUI模块1150可以包括一个或多个显示屏，诸如有线或无线平板屏幕，有线或无线触敏显示器，平板计算机，便携式计算机或智能电话。

可以提供指导者操作站(IOS)以允许在交互式计算机模拟系统1000中执行各种管理任务(未示出)。与IOS相关联的任务允许控制和/或监视一个或多个正在进行的交互式计算机模拟。例如，IOS可以用于允许教师参与交互式计算机模拟以及可能的附加交互式计算机模拟。在一些实施例中，IOS由计算机系统1100提供。在其他实施例中，IOS可以与计算机系统1100具有相同的位置(例如，在同一房间或模拟外壳内)或不同的位置(例如，在不同房间或不同地点)。技术人员将理解可以在交互式计算机模拟系统1000中同时提供IOS的许多实例。IOS可以提供计算机模拟管理界面，其可以显示在专用IOS显示模块(未示出)或GUI模块1150上。IOS可以位于计算机系统1100附近，但也可以在计算机系统1100的外部提供，与之通信。

当系统1000中存在多个模拟站1200和1300时，IOS可以呈现计算机程序管理界面的不同视图(例如，用于管理其不同方面)，或者它们可以全部呈现其相同的视图。计算机程序管理界面可以永久地显示在IOS显示模块的第一个屏幕上，而IOS显示模块的第二个屏幕显示交互式计算机模拟的视图(即，考虑到第二个屏幕的特征的适应视图)。计算机程序管理界面也可以在IOS上触发，例如通过触摸手势和/或交互式计算机程序中的事件(例如，达到里程碑，来自用户的意外动作，或预期参数之外的动作，特定任务的成功或失败等)。计算机程序管理界面可以提供对交互式计算机模拟和/或模拟站1200和/或1300的设置的访问。还可以在主屏幕，辅助屏幕或专用屏幕上向用户(例如，通过GUI模块1150)提供虚拟化IOS。在一些实施例中，还可以提供简要和汇报系统(BDS)。BDS仅在回放记录数据期间使用的IOS的版本中可见。

例如，当通过计算机系统1100提供IOS和/或BDS功能时，GUI模块1150还可用于监视和控制一个或多个正在进行或记录的交互式计算机模拟(例如，触发/监视事件和/或从中选择视角以查看一个或多个交互式计算机模拟的正在进行或记录的事件链)。

交互式计算机模拟系统1000的用户(例如，模拟站1200和/或1300，和/或计算机系统1100的用户)在交互式计算机模拟中交互以控制交互式计算机模拟系统1000(例如，教练或专家，诸如飞行员和副驾驶的受训者，驾驶员，操作员，外科医生，飞行调查员，训练分析员，飞行分析员等)的计算机生成环境中的虚拟模拟元素。虚拟模拟元素的示例包括模拟飞行器系统，模拟地面车辆系统，模拟航天器或空间站系统，模拟控制室系统，无人驾驶车辆或无人机，模拟人体模型等。虚拟动态子系统的示例根据虚拟模拟元素而变化。在模拟飞行器系统的示例中，典型的虚拟动态子系统可以包括虚拟液压系统，虚拟通信系统，虚拟显示系统，虚拟布线系统，虚拟飞行娱乐系统，虚拟燃料系统，虚拟照明系统，虚拟舵系统，虚拟机翼系统，虚拟起落架系统等。在模拟生命系统的示例中，典型的虚拟动态子系统可以包括血液系统，消化系统，免疫响应系统，淋巴系统，神经系统，诸如温度，血压和其他相关物理数据的生物统计数据等。当涉及受训者或用户时，还可以记录生物测定数据的实际测量值(例如，用于随后与其他记录数据的相关性)。例如，可以记录来自在计算机模拟中与模拟站1200处的一个或多个实体仪器交互的飞行员的生物测量数据(诸如温度，血压和其他相关物理数据)。如技术人员将理解的，大多数虚拟子系统直接或间接地受到用户与允许用户交互(例如，提供不同命令以便控制虚拟模拟元素)的计算机生成环境中的交互式计算机系统的一个或多个实体仪器的交互的影响。一些其他虚拟子系统可能受到交互式计算机系统期间经过的时间的影响，并且可以进一步考虑用户与一个或多个实体仪器的交互。例如，在模拟飞行器系统的示例中，虚拟飞行器结构子系统可包括一个或多个虚拟机械组件。虚拟机械部件的任何一个或虚拟飞机结构子系统整体的失效可以基于考虑使用时间(例如，飞行次数和运行小时数)的累积机械应力，也基于飞行员操纵该一个或多个实体仪器所引起的操纵。

现在同时参考图1和图2，其示出了根据本发明的教导的示例性方法2000的流程图。方法2000允许在交互式计算机模拟系统1000中可视化虚拟模拟元素的虚拟动态子系统。在交互式计算机模拟系统1000中提供一个或多个实体仪器模块1160，1260，1360，用于控制虚拟模拟元素。由仪器模块1160，1260和/或1360提供的实体仪器与被模拟的元件紧密相关。在模拟飞行器系统的示例中，典型的仪器包括用户可访问的各种开关，操纵杆，踏板等，用于在交互式计算机模拟中控制飞行器。取决于模拟的类型(例如，沉浸度水平)，与实际飞行器中可用的实体仪器相比，实体仪器可以或多或少地具有真实性。例如，由模块1160，1260和/或1360提供的实体仪器可以复制实际的飞机驾驶舱，其中在实际飞行器中找到的实际仪器或具有类似物理特性的物理接口被提供给用户(或受训者)。如前所述，用户或受训者通过仪器模块1160，1260和/或1360提供的一个或多个实体仪器采取的动作(修改操纵杆位置，激活/停用开关等)允许用户或受训者在交互式计算机模拟中控制虚拟模拟元素。在交互式计算机模拟系统1000中执行沉浸式模拟的背景下，仪器模块1160，1260和/或1360通常将支持在作为沉浸式模拟的对象的实际系统中找到的实际仪表板的复制品。在这种沉浸式模拟中，通常还需要专用图形处理单元1132。虽然本发明适用于沉浸式模拟(例如，经认证用于商业飞行员训练和/或军事飞行员训练的飞行模拟器)，但技术人员将容易认识到并能够将其教导应用于其他类型的交互式计算机模拟。

在一些实施例中，可选的外部输入/输出(I/O)模块1162和/或可选的内部输入/输出(I/O)模块1164可以与仪器模块1160一起提供。技术人员将理解，仪器模块1160，1260和/或1360中的任何一个可以设置有I/O模块中的一个或两个，诸如为计算机系统1000描绘的I/O模块。仪器模块1160，1260和/或1360的外部输入/输出(I/O)模块1162可以连接穿过其中的一个或多个外部实体仪器(未示出)。例如，可能需要外部I/O模块1162，用于将交互式计算机模拟系统1000与一个或多个实体仪器连接，该实体仪器与不能集成到计算机系统1100和/或模拟站1200，1300中的原始设备制造商(OEM)部件相同(例如，实体仪器与在交互式模拟的实际目标系统中找到的实体仪器完全相同)。仪器模块1160，1260和/或1360的内部输入/输出(I/O)模块1162可以连接与仪器模块1160，1260和/或1360集成的一个或多个实体仪器。I/O 1162可以包括必要的接口以交换数据，设置数据或从这种集成的实体仪器获得数据。例如，可能需要内部I/O模块1162，用于将交互式计算机模拟系统1100与一个或多个与原始设备制造商(OEM)部件相同的集成实体仪器连接(例如，实体仪器与在交互式模拟的实际目标系统中找到的实体仪器完全相同)。I/O 1162可以包括必要的接口以交换数据，设置数据或从这种集成的实体仪器获得数据。

图形用户界面模块1150显示2010描绘虚拟模拟元素的渲染视图的交互式显示部分。虽然在交互式计算机模拟系统1000中执行2020虚拟模拟元素的交互式计算机模拟，但是存储系统1500记录2030与虚拟动态子系统有关的动态数据。然后，处理模块1130选择2040虚拟模拟元素的虚拟动态子系统中的至少一个。然后，从存储系统1500加载2050与所选的子系统相关的虚拟动态数据的子集。然后，经由图形用户界面模块1150将所选的虚拟子系统与相关动态数据一起显示2060。

在一些实施例中，仅在交互式计算机模拟(2032)期间执行动态数据的记录2030，并且当交互式计算机模拟完成时执行显示2060(例如，用户或受训者已完成分配的任务或给定场景的目标，模拟计划和/或培训计划，并准备退出交互式计算机模拟)。在一些实施例中，还可以在交互式计算机模拟正在进行时(例如，在实时处理或实时优先级处理中的交互式计算机模拟的运行时)执行显示2060(2034)。当仍在执行交互式计算机模拟时执行显示2060要求在记录2030与虚拟子系统相关的动态数据的同时，执行虚拟动态子系统的选择2040和与所选的虚拟子系统有关的动态数据的子集的加载2050。这其中可以仅支持一种模式2032或2034，而在其他实施例中两种模式都可以支持。也就是说，在一些实施例中，可以在给定的交互式计算机模拟正在进行的同时执行显示2060，并且在稍后的时间，可以在给定的交互式计算机模拟完成时再次执行显示2060(即，来自2030中记录的相同数据)。

在选择虚拟子系统(2040)时，虚拟动态数据的子集可以与覆盖来自与所选的虚拟子系统相关的交互式计算机模拟的模拟事件的时间段相关。当交互式计算机模拟正在进行或完成时，可以不同地设置该时间段。可选地或另外地，该时间段可以是动态的，例如最后5秒，5分钟或5小时。该时间段也可以从选择2040的时间点确定(选择2040之前的5秒，5分钟或5小时或以选择的时间2040为中心)。该时间段还可以基于作为整体的模拟元素的最后相关时刻或者在2040中选择的虚拟子系统来确定。例如，该时间段可以对应于虚拟子系统最后活动的最后时间段，或者接收到由用户或受训者对实体仪器的动作产生的命令或者已触发事件(例如，特定的或任何事件)。可选地或另外地，该时间段可以是线性的，也可以不是线性的。例如，交互式计算机模拟的“永久机制”时刻(例如，模拟飞行期间的稳定高度和速度)期间的时间段可以使用与“过渡机制”时刻(例如，在模拟飞行中起飞，提升，着陆和下降)相比的不同比例。可替代地或另外地，该时间段可以是或可以不是完全连续的(例如，该时间段可以覆盖完成的交互式计算机模拟的前5分钟和后5分钟)。例如，对于虚拟起落架子系统，该时间段可以对应于模拟起落架在模拟飞行期间已经移动的时间。对于虚拟燃料子系统，可以从初始加油或初始涡轮机点火的时刻到再次加油或涡轮机停机的时刻设定时间段。替代地或另外地，可以针对所有虚拟子系统默认设置时间段，或者可以基于所选的虚拟子系统来设置时间段。也可以替代地或另外地从图形用户界面模块1150接收该时间段(例如，覆盖默认值或动态值)。

在一些实施例中，可以进一步从涉及虚拟模拟元素的交互式计算机模拟的存储系统1500加载(未示出)模拟计划。可以在交互式计算机模拟正在进行或完成时发生显示2060的情况下加载模拟计划。模拟计划可以包括训练计划，课程计划或基于场景的计划(例如，具有要达到的特定或动态目标)。模拟计划也可以替代地或另外地用于设置覆盖来自与所选的虚拟子系统相关的交互式计算机模拟的模拟事件的时间段。

在交互式计算机模拟期间(例如，在实时处理或实时处理优先级中)，处理模块1130可以触发与所选的虚拟子系统有关的故障事件。可以从模拟计划触发故障事件，和/或图形用户界面模块1150可以进一步接收触发故障事件的故障选择。例如，指导者可以通过图形用户界面模块1150决定，在交互式计算机模拟系统1000中执行的交互式计算机模拟期间发起故障事件。可以为了测量一个或多个受训者(例如，处于模拟站1200，1300和/或计算机系统1000中)的反应来完成故障事件的触发。在一些实施例中，两个受训者和指导者存在于计算机系统1100中，而交互式计算机系统在交互式计算机模拟系统1000中执行。当面对特定情况时，可能需要来自指导者的启动的故障事件来评估计算机系统1100中的一个或两个受训者的能力。当面对在特定时刻由基于情景的计划触发的特定情况时，指导者还可以评估计算机系统1100中的一个或两个受训者的能力(例如，与在交互式计算机模拟中该特定时刻的受训者的行为无关)，或作为交互式计算机模拟中来自受训者的动作的反馈，其可能与故障事件有关或可能没有。同样，当面对与故障无关的特定情况(例如，常规程序或预期事件)时，指导者还可以评估计算机系统1100中的一个或两个受训者的能力。然后，计算机系统1100和方法2000可以专门用于在交互式计算机模拟(2034)期间或在交互式计算机模拟(2032)之后汇报计算机系统1100的受训者的一个或多个反应。

现在同时参考图1至图6。图1至图6中的每一个示出了根据本发明实施例的示例性图形用户界面(GUI)描绘3000，4000，5000，6000的逻辑视图。描绘3000，4000，5000和6000呈现通常由图形用户界面模块1150在GUI的一部分中提供的图像，允许图形用户界面模块1150提供附加菜单和交互式选择选项(未示出)给具有描述3000，400，5000，6000的计算机系统1100的用户，受训者或指导者。技术人员还将认识到，附加地或替代地，还可以在可选择的全屏模式中提供描述3000，400，5000，6000。

描述3000，400，5000，6000可以与在一些实施例中由图形用户界面模块1150提供的视图类型选择有关。视图类型模式的示例包括真实视图类型模式，其中虚拟模拟元素和所选的虚拟子系统使用真实渲染；和逻辑视图类型模式来描绘，其中虚拟模拟元素和所选的虚拟子模式系统使用逻辑渲染来描绘。在一些实施例中，还可以提供混合视图类型模式，其中虚拟模拟元素或所选的虚拟子系统中的一个使用逻辑渲染来描绘，而另一个使用真实渲染来描绘。还可以提供多混合视图类型模式，其中使用逻辑渲染和真实渲染来描绘虚拟模拟元素和所选的虚拟子系统中的至少一个。

例如，当虚拟子系统涉及铰接部件(例如，飞机机翼)时，可以以真实渲染示出，而相关数据(例如，机翼角度)可以替代地或另外地以逻辑渲染示出。对于涉及流体的虚拟子系统，可以提供多普勒流体显示器，其中以不同的颜色或阴影描绘运动。颜色或阴影指示符也可用于有效地显示与虚拟子系统相关联的当前值与预期值相比的相对接近度(例如，来自机翼子系统的机翼与距离预期位置的距离增加时，显示为颜色较深的红色，而当与预期位置匹配时，而显示为绿色或没有颜色)。图形用户界面1150还可以允许在不同视图类型模式之间切换。

在图3至6中，为了说明由图形用户界面模块1150提供的可选视图类型选择的一些实施例，描绘了不同的选项。图3示出了描绘3000，其包括作为示例性虚拟模拟元素3100的飞机的真实渲染。飞机3100展示在2010。描绘3000还示出了作为示例性虚拟动态子系统3200的燃料分配系统的逻辑渲染。燃料分配系统3200的逻辑渲染将在选择2040时显示(例如，点击飞机3100或在菜单(未示出)等中选择)。燃料分配系统3200的逻辑渲染包括燃料泵3210和燃料分配管3212的逻辑视图。在对于燃料分配系统3200的交互式计算机模拟(2020)期间先前记录的动态数据(2030)，逻辑燃料分配管道3212的部分3310被加载(2050)并且图形用户界面模块1150突出显示(例如，用不同纹理，不同颜色等)并且显示与逻辑燃料分配管3212的突出显示部分3310的与加载的动态数据有关的警告图标3320。突出显示部分3310和警告图标3320表示显示(2060)与燃料分配系统3200的逻辑渲染有关的动态数据的一种方式。在一些实施例中，可以替代地或另外地提供数值和/或附加视觉表示(未示出)以表示动态数据(例如，当光标被带到虚拟动态子系统3200，突出显示的部分3310和/或警告图标3320时，作为浮动文本框添加数值)。

在一些实施例中，在图形用户界面模块1150中点击或以其他方式选择2040动态虚拟子系统3200还可以提供其特写描述4000。在其他实施例中，图形用户界面模块1150可以提供界面以输入固定的缩放视图值(例如，100％，150％，600％等)，和/或动态平移视图和/或缩放视图工具。特写描绘5000还可以在交互式计算机模拟期间(例如，实时地2034)或者在完成交互式计算机模拟之后(例如，在重新执行事后检查期间的2032)中自动触发，例如，一个或多个虚拟子系统的状态，故障，相关阈值水平(例如，空罐)，受训者采取或预期的行动等。

图5示出了描绘5000，其包括作为示例性虚拟模拟元素5100的飞行器的逻辑渲染。飞机5100在2010示出。描绘5000还示出了作为示例性虚拟动态子系统5200的燃料分配系统的逻辑渲染。燃料分配系统5200的逻辑渲染将在选择2020时显示(例如，点击飞机5100或在菜单(未示出)等中选择)。燃料分配系统5200的逻辑渲染包括燃料泵5210和燃料分配管5212的逻辑视图。基于先前关于燃料分配系统5200的滞后(2050)的动态数据，相对于逻辑燃料分配管5212的突出显示部分5310提供警告图标5320。警告图标5320表示显示(2060)与燃料分配系统5200的逻辑渲染有关的动态数据的一种方式。在一些实施例中，可以替代地或另外地提供数值(未示出)以表示动态数据(例如，当光标被带到虚拟动态子系统5200，和/或警告图标5320时，作为浮动文本框添加数值)。还可以提供与描绘5000有关的特写描绘6000。例如，在2040中选择虚拟起落架子系统的飞行相关的交互式计算机模拟的背景下，可以通过GUI模块1150使用真实渲染描绘起落架组件本身(例如，车轮，悬架和臂)，而逻辑渲染用于显示起落架子系统的液压元件中的油压(例如，当起落架缩回时压力的颜色方案)。在其中的流动中断(例如，流动停止)之后，在2040中选择虚拟燃料子系统的飞行相关的交互式计算机模拟的背景下，可以渲染相关电气系统的逻辑视图和相关泵的真实视图。

在一些实施例中，可以考虑视角选择，而由图形用户界面模块1150提供描绘4000和6000。然后可以将所选的虚拟子系统与来自所选的视角选择的相关动态数据一起显示2060。透视的示例包括一组预设透视图(例如，每个透视图与在2040中选择的一个或多个虚拟子系统相关联，如4000，6000中所示)，其可以在交互式计算机模拟中发生触发事件时自动选择或触发。还可以从图形用户界面模块1150中明确地选择预设透视图之一。还可以选择浮动透视图，其中通过图形用户界面模块1150动态调整离虚拟模拟元素的相对距离和虚拟模拟元素的相对位置中的至少一个。

在一些实施例中，可以从图形用户界面模块1150执行选择虚拟子系统2040。用户界面虚拟子系统选择的示例包括来自图形用户界面的菜单部分的菜单选择和来自显示虚拟模拟元素的图形用户界面的交互式显示部分的交互式选择。还可以通过检测交互式计算机模拟中的触发事件来触发选择虚拟子系统2040。例如，模拟计划可以提供一个或多个特定虚拟子系统更感兴趣的不同事件。触发事件的其他示例包括虚拟模拟元素在交互式计算机模拟中的特定交互(例如，处于目标速度范围之外的起落架可以选择起落架子系统)，虚拟模拟元素与交互式计算机模拟中的另一虚拟模拟元素的特定交互(例如，在作为虚拟模拟元素的飞行器和作为第二虚拟模拟元素的控制塔之间，其中相应通信子系统的设置是关键的)。

当交互式计算机模拟包括第二虚拟模拟元素，其包括第二组动态虚拟子系统时，与第二组动态虚拟子系统相关的动态数据也可以记录在存储系统1500中。图形用户界面1500可以允许选择虚拟模拟元素和第二虚拟模拟元素中的一个或多个用于显示。在一些实施例中，处理器模块1130进一步处理来自虚拟模拟元素和第二虚拟模拟元素的对应动态数据，用于检测其中的趋势(例如，匹配在类似条件下对类似飞机进行的类似操纵错误，以增强在不同的操纵下的飞机的训练或匹配类似行为，以提高模拟模型的质量或检测实际元素的潜在问题)。同样地，可以在同一虚拟模拟元素上处理来自不同交互式计算机模拟的动态数据(例如，相同受训者的相同场景)以检测趋势。

通常认为方法是导致期望结果的自洽步骤序列。这些步骤需要物理量的物理操纵。通常，尽管不是必须的，这些量采用能够被存储，传输，组合，比较和以其他方式操纵的电或磁/电磁信号的形式。有时，主要出于通用的原因，将这些信号称为比特，值，参数，项目，元素，对象，符号，字符，术语，数字等是方便的。然而，应该注意，所有这些术语和类似术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。已经出于说明的目的给出了对本发明的描述，但是并不旨在穷举或限制于所公开的实施例。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。选择的实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，并使本领域普通技术人员能够理解本发明，以便实现具有可能适合于其他预期用途的各种修改的各种实施例。

Claims (21)

1.一种用于在交互式计算机模拟系统中可视化至少一个虚拟模拟元素的动态虚拟子系统的方法，所述模拟系统包括计算机生成环境，其中所述虚拟模拟元素是模拟的飞行器系统，并且其中提供一个或多个实体仪器，用于使用户能够控制计算机生成环境中的虚拟模拟元素，该方法包括：

-提供图形用户界面以供显示，该图形用户界面包括描绘所述虚拟模拟元素的渲染视图的交互式显示部分；

-当用户在交互式计算机模拟期间使用所述一个或多个实体仪器中的至少一个在交互式计算机模拟系统中控制所述虚拟模拟元素时，实时记录在交互式计算机模拟期间响应于使用所述一个或多个实体仪器中的至少一个的所述用户产生的虚拟模拟元素的动态数据，所述动态数据定义动态虚拟子系统的操作状态并且被与所述交互式计算机模拟系统的存储系统中的动态虚拟子系统相关地记录；

-选择所述虚拟模拟元素的动态虚拟子系统以供显示；

-从所述存储系统加载与所选的虚拟子系统相关地记录的动态数据；和

-提供在图形用户界面上将所选的虚拟子系统与基于所加载的动态数据的相关的动态数据以供一起显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在完成所述交互式计算机模拟之后执行选择虚拟子系统的步骤，并且所加载的与所选的虚拟子系统相关地记录的所述动态数据与覆盖来自交互式计算机模拟的模拟事件的时间段相关，所述模拟事件与所选的虚拟子系统相关。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括从图形用户界面接收该时间段。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述交互式计算机模拟期间，发生选择虚拟子系统的步骤，并且记录与所选的虚拟子系统相关的动态数据与加载与所选的虚拟子系统相关地记录的动态数据的步骤同时执行。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括触发与所选的虚拟子系统有关的故障事件的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：从所述存储系统加载用于交互式计算机模拟的模拟计划的步骤，其中，从用于交互式计算机模拟的模拟计划触发所述故障事件。

7.根据权利要求5所述的方法，还包括在所述触发故障事件之前从所述图形用户界面接收故障选择中的故障事件的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：在将所选的虚拟子系统与相关动态数据一起显示之前，从所述图形用户界面接收视图类型选择的步骤，所述视图类型选择用于在以下中的至少两种中进行选择：

-真实视图类型，其中所述虚拟模拟元素和所选的虚拟子系统使用真实渲染来描绘；

-逻辑视图类型，其中所述虚拟模拟元素和所选的虚拟子系统使用逻辑渲染来描绘；

-混合视图类型，其中所述虚拟模拟元素或所选的虚拟子系统之一使用逻辑渲染描绘，而另一个使用真实渲染描绘；和

-多混合视图类型，其中使用逻辑渲染和真实渲染来描绘虚拟模拟元素和所选的虚拟子系统中的至少一个，其中根据选择的视图类型执行显示的步骤。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：从所述图形用户界面接收所选的虚拟子系统以及相关动态数据的视角选择以供显示的步骤，所述视角选择在以下中的至少两个中进行选择：

-当交互式计算机模拟中发生触发事件时触发的一组预设视角之一；

-从所述图形用户界面中选择的一组预设视角；和

-浮动视角，其中通过所述图形用户界面动态调整与所述虚拟模拟元素的相对距离和与所述虚拟模拟元素的相对位置中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述虚拟子系统的步骤包括：从所述图形用户界面接收所述动态虚拟子系统中的至少一个的虚拟子系统选择，所述虚拟子系统选择在如下之间接收：

-来自所述图形用户界面的菜单部分的菜单选择；和

-来自显示所述虚拟模拟元素的所述图形用户界面的交互式显示部分的交互式选择。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交互式计算机模拟包括第二虚拟模拟元素，所述第二虚拟模拟元素包括第二组动态虚拟子系统，所述方法还包括在所述交互式计算机模拟系统中执行所述交互式计算机模拟时，记录与所述存储系统中的第二组动态虚拟子系统有关的动态数据的步骤，并且还包括接收用于选择所述虚拟模拟元素和所述第二虚拟模拟元素中的一个或多个以供显示的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括处理与所述虚拟模拟元素相关的相应动态数据和与所述第二虚拟模拟元素相关的相应动态数据，以检测其中的趋势。

13.根据权利要求1所述的方法，其中为两个模拟执行记录的步骤，并且还包括处理所记录的数据，用于检测其中趋势。

14.一种交互式计算机模拟系统，包括计算机生成环境，其包括虚拟模拟元素，交互式计算机模拟系统包括：

-一个或多个实体仪器，用于控制计算机生成环境中的虚拟模拟元素，其中所述虚拟模拟元素是模拟的飞行器系统，并且所述虚拟模拟元素包括多个动态虚拟子系统；

-存储系统，用于实时记录在交互式计算机模拟系统中执行交互式计算机模拟时，响应于使用所述一个或多个控制虚拟模拟元素的实体仪器中的至少一个的用户产生的虚拟模拟元素的动态数据，所述动态数据定义动态虚拟子系统的操作状态并且被与动态虚拟子系统相关地记录；

-处理器模块，其配置为选择虚拟模拟元素的动态虚拟子系统以供显示，并从所述存储系统加载与所选的虚拟子系统相关地记录的动态数据；和

-图形用户界面，其配置为显示描绘所述虚拟模拟元素的渲染视图的交互式显示部分并且配置为显示所选的虚拟子系统及基于所加载的动态数据的相关的动态数据。

15.根据权利要求14所述的交互式计算机模拟系统，其中：

当选择虚拟子系统时仍然正在执行交互式计算机模拟时，处理器模块配置为加载与所选的虚拟子系统相关地记录的动态数据，同时所述存储系统记录与所选的虚拟子系统相关的动态数据。

16.根据权利要求14所述的交互式计算机模拟系统，其中，当选择所述虚拟子系统时仍然正在执行所述交互式计算机模拟时，所述处理器模块配置为在所述交互式计算机模拟中触发与所选的虚拟子系统相关的故障事件。

17.根据权利要求16所述的交互式计算机模拟系统，其中：

当处理器模块还从存储系统加载用于所述交互式计算机模拟的模拟计划时，从所述模拟计划触发故障事件。

18.根据权利要求14所述的交互式计算机模拟系统，其中，所述交互式计算机模拟包括第二虚拟模拟元素，所述第二虚拟模拟元素包括第二组动态虚拟子系统，所述存储系统还配置为在所述交互式计算机模拟系统中执行交互式计算机模拟时，记录与第二组动态虚拟子系统相关的动态数据。

19.根据权利要求18所述的交互式计算机模拟系统，其中，所述处理器模块还配置为处理所记录的动态数据，以检测其中的趋势。

20.根据权利要求14所述的交互式计算机模拟系统，其中，在执行所述虚拟模拟元素的第二交互式计算机模拟时，所述存储系统配置为记录与所述动态虚拟子系统相关的第二组动态数据，并且其中，所述处理器模块还配置为处理所记录的动态数据，用于检测其中趋势。

21.根据权利要求16所述的交互式计算机模拟系统，其中，当所述图形用户界面还接收故障选择时，由所述处理器模块响应于此触发故障事件。

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