DE102020205898B3

DE102020205898B3 - Training device for training a pilot of an aircraft

Info

Publication number: DE102020205898B3
Application number: DE102020205898.9A
Authority: DE
Inventors: Gero Finke
Original assignee: Adams Consult & Co GmbH KG; Adams Consult & Co Kg GmbH
Current assignee: Adams Consult & Co GmbH KG; Adams Consult & Co Kg GmbH
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2040-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät zum Trainieren eines Piloten eines Luftfahrzeugs, aufweisend eine Anzeigeeinrichtung, die zum Anzeigen eines durch den Piloten wahrnehmbaren Effektsignals eingerichtet ist, wobei das Effektsignal eine durch flugmanöverbedingte Beschleunigungskräfte bewirkte körperliche Beeinträchtigung des Piloten repräsentiert, eine Erfassungseinrichtung, die zum Erfassen einer Muskelaktivität wenigstens eines Muskels des Piloten und zum Erzeugen eines Aktivitätssignals eingerichtet ist, wobei das Aktivitätssignal die erfasste Muskelaktivität repräsentiert, und aufweisend eine Ermittlungseinrichtung, die zum Ermitteln des anzuzeigenden Effektsignals wenigstens in Abhängigkeit des erzeugten Aktivitätssignals und eines vorgegebenen Beschleunigungssignals eingerichtet ist, wobei das vorgegebene Beschleunigungssignal die flugmanöverbedingten Beschleunigungskräfte repräsentiert.
Einsatz bei der Ausbildung eines Piloten eines Luftfahrzeugs.

The invention relates to a training device for training a pilot of an aircraft, having a display device which is set up to display an effect signal perceptible by the pilot, the effect signal representing a physical impairment of the pilot caused by maneuver-related acceleration forces, a detection device which is used to detect muscle activity at least one muscle of the pilot and is set up to generate an activity signal, the activity signal representing the detected muscle activity, and having a determination device which is set up to determine the effect signal to be displayed at least as a function of the activity signal generated and a predetermined acceleration signal, the predetermined acceleration signal being the acceleration forces caused by flight maneuvers.
Used in the training of an aircraft pilot.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät zum Trainieren eines Piloten eines Luftfahrzeugs.The invention relates to a training device for training a pilot of an aircraft.

In der Luftfahrtmedizin beschreibt der Begriff g-LOC (g-Force Induced Loss of Consciousness) einen durch flugmanöverbedingte Beschleunigungskräfte hervorgerufenen Bewusstseinsverlust des Piloten. Dieser Effekt ist insbesondere bei Piloten von Hochleitungskampfflugzeugen zu beobachten, die beim Ausführen bestimmter Luftkampfmanöver regelmäßig Beschleunigungskräften ausgesetzt sind, die das Acht- bis Zehnfache der Erdbeschleunigung betragen können. Infolge solch hoher g-Kräfte kann es zu einem übermäßigen Abfließen von Blut aus der oberen in die untere Körperhälfte des Piloten und dadurch zu einer zerebralen Hypoxie kommen. Dies kann zu einer Ohnmacht des Piloten und letztlich zu tödlichen Unfällen führen.In aviation medicine, the term g-LOC (g-Force Induced Loss of Consciousness) describes a loss of consciousness in the pilot caused by acceleration forces caused by flight maneuvers. This effect can be observed in particular in pilots of high-performance combat aircraft, who are regularly exposed to acceleration forces when performing certain aerial combat maneuvers, which can be eight to ten times the acceleration due to gravity. Such high g-forces can lead to excessive drainage of blood from the upper to the lower half of the pilot's body, leading to cerebral hypoxia. This can lead to fainting of the pilot and ultimately to fatal accidents.

Die Gefahr solcher Ohnmachtszustände wird im Realflug durch Anzugsysteme, die auch als Anti-g-Schutzanzüge bezeichnet werden, und durch spezielle Muskelanspannungsverfahren des Piloten verringert. Diese speziellen Muskelanspannungsverfahren sind auch unter der Abkürzung AGSM (Anti-G Straining Maneuver) bekannt. Durch AGSM soll dem besagten Abfließen des Bluts körperlich entgegengewirkt werden.The risk of such fainting is reduced in real flight by suit systems, which are also known as anti-g protective suits, and by special muscle-tensing procedures by the pilot. These special muscle tensing procedures are also known under the abbreviation AGSM (Anti-G Straining Maneuver). AGSM is intended to physically counteract the aforementioned drainage of blood.

Zudem durchlaufen die Piloten solcher Hochleistungskampfflugzeuge üblicherweise ein Training in einer Humanzentrifuge. In der Humanzentrifuge wird der Pilot hohen Zentrifugalbeschleunigungen ausgesetzt. Dabei kann er die genannten Muskelanspannungsverfahren anwenden und trainieren.In addition, the pilots of such high-performance combat aircraft usually undergo training in a human centrifuge. In the human centrifuge, the pilot is exposed to high centrifugal accelerations. In doing so, he can use and train the aforementioned muscle tensioning methods.

Aus der wissenschaftlichen Veröffentlichung Choi, B. et al.: „Detection of G-Induced Loss of Consciousness (G-LOC) Prognosis through EMG Monitoring on Gastrocnemius Muscle in Flight“, 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), Milan, 2015, S. 7007-7010 , ist eine Art Trainingsgerät zum Trainieren eines Piloten bekannt. Das bekannte Trainingsgerät umfasst eine Humanzentrifuge und weist eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Muskelaktivität des Piloten auf. Zudem ist eine Ermittlungseinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit der erfassten Muskelaktivität und eines Beschleunigungssignals einen Vorhersagewert ermittelt. Anhand des Vorhersagewerts kann ein möglicherweise bevorstehender g-LOC des Piloten prognostiziert und gegebenenfalls ein Warnsignal ausgegeben werden.From the scientific publication Choi, B. et al .: "Detection of G-Induced Loss of Consciousness (G-LOC) Prognosis through EMG Monitoring on Gastrocnemius Muscle in Flight", 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), Milan, 2015, pp. 7007-7010 , a kind of training device for training a pilot is known. The known training device comprises a human centrifuge and has a detection device for detecting the muscle activity of the pilot. In addition, a determination device is provided which determines a prediction value as a function of the recorded muscle activity and an acceleration signal. On the basis of the forecast value, a possibly imminent g-LOC of the pilot can be forecast and, if necessary, a warning signal can be output.

Aus der US 2014/0073931 A1 ist ein Trainingssystem für Piloten bekannt, welches eine Sensoreinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung umfasst. Die Sensoreinrichtung ist zum Erfassen einer Blutmenge in einem peripheren Gefäßsystem des Piloten eingerichtet. Die Anzeigeeinrichtung ist zum Anzeigen eines sog. AGSM-Index eingerichtet, der in Abhängigkeit der erfassten Blutmenge ermittelbar ist und einen Rückschluss auf die Qualität eines durchgeführten AGSM-Trainings zulassen soll.From the US 2014/0073931 A1 a training system for pilots is known which comprises a sensor device and a display device. The sensor device is designed to detect an amount of blood in a peripheral vascular system of the pilot. The display device is set up to display what is known as an AGSM index, which can be determined as a function of the amount of blood recorded and is intended to allow conclusions to be drawn about the quality of AGSM training that has been carried out.

Aus der US 2012/0302925 A1 ist ein therapeutisches Trainingssystem in Form eines Biofeedback-Geräts zur Gestenerkennung bekannt. Das bekannte Gerät weist eine Eingabe- und eine Anzeigeeinrichtung auf und dient zur Verbesserung der Feinmotorik bei Personen mit Hirnverletzungen.From the US 2012/0302925 A1 a therapeutic training system in the form of a biofeedback device for gesture recognition is known. The known device has an input device and a display device and is used to improve fine motor skills in people with brain injuries.

Weiterhin sind Flugsimulatoren für Trainingszwecke bekannt.Flight simulators for training purposes are also known.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Trainingsgerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, das einen einfachen Aufbau aufweist und gleichzeitig ein realitätsnahes Training des Piloten im Hinblick auf die Vermeidung eines g-LOC ermöglicht.The object of the invention is to provide a training device of the type mentioned at the beginning, which has a simple structure and at the same time enables realistic training of the pilot with regard to avoiding a g-LOC.

Diese Aufgabe wird durch ein Trainingsgerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a training device with the features of claim 1.

Das erfindungsgemäße Trainingsgerät weist auf: eine Anzeigeeinrichtung, die zum Anzeigen eines durch den Piloten wahrnehmbaren Effektsignals eingerichtet ist, wobei das Effektsignal eine durch flugmanöverbedingte Beschleunigungskräfte bewirkte körperliche Beeinträchtigung des Piloten repräsentiert; eine Erfassungseinrichtung, die zum Erfassen einer Muskelaktivität wenigstens eines Muskels des Piloten und zum Erzeugen eines Aktivitätssignals eingerichtet ist, wobei das Aktivitätssignal die erfasste Muskelaktivität repräsentiert; und eine Ermittlungseinrichtung, die zum Ermitteln des anzuzeigenden Effektsignals wenigstens in Abhängigkeit des erzeugten Aktivitätssignals und eines vorgegebenen Beschleunigungssignals eingerichtet ist, wobei das vorgegebene Beschleunigungssignal die flugmanöverbedingten Beschleunigungskräfte repräsentiert. Zum Anzeigen des Effektsignals weist die Anzeigeeinrichtung vorzugsweise einen Bildschirm, eine Projektionseinrichtung mit einem Projektionsgerät und einer Projektionsfläche, eine VR-Brille oder dergleichen auf. Das Effektsignal repräsentiert die durch g-Kräfte bewirkte körperliche Beeinträchtigung des Piloten. Mit anderen Worten ausgedrückt, simuliert das Effektsignal diese Beeinträchtigung. Das Effektsignal ist ein durch den Piloten visuell wahrnehmbares Signal in bildlicher, schriftbildlicher und/oder farblicher Gestalt. Das Effektsignal ist veränderlich in Abhängigkeit der zu simulierenden körperlichen Beeinträchtigung. Soll eine starke Beeinträchtigung simuliert werden, ist das Effektsignal nach Art und/oder Umfang vergleichsweise deutlich ausgeprägt. Soll eine schwache Beeinträchtigung simuliert werden, ist das Effektsignal dementsprechend vergleichsweise schwächer ausgeprägt. Die Erfassungseinrichtung ist zum Erfassen der Muskelaktivität auf Grundlage eines mechanischen, elektrischen, elektromagnetischen oder sonstigen hierfür geeigneten Messprinzips eingerichtet. Vorzugsweise ist die Erfassungseinrichtung zum Ausführen eines elektromyografischen Messverfahrens eingerichtet. Die Muskelaktivität kann auch als Muskelanspannung oder Muskeltonus bezeichnet werden. Das mittels der Erfassungseinrichtung erzeugte Aktivitätssignal repräsentiert die Muskelaktivität und ist insoweit zeitlich veränderlich, je nachdem, wie stark und/oder in welchem Intervall der Pilot den Muskel aktiviert bzw. anspannt. Die Ermittlungseinrichtung dient der Ermittlung des mittels der Anzeigeeinrichtung anzuzeigenden Effektsignals. Die Ermittlungseinrichtung kann zu diesem Zweck eine Recheneinrichtung, einen Computer und/oder einen Prozessor oder dergleichen aufweisen. Das Ermitteln des anzuzeigenden Effektsignals erfolgt in Abhängigkeit des mittels der Erfassungseinrichtung erzeugten Aktivitätssignals und in Abhängigkeit des vorgegebenen Beschleunigungssignals. Letzteres repräsentiert die flugmanöverbedingten Beschleunigungskräfte. Das Beschleunigungssignal ist vorgegeben und kann hierzu beispielsweise in einer Speichereinheit der Ermittlungseinrichtung gespeichert sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Beschleunigungssignal mittels der Ermittlungseinrichtung oder einer mit der Ermittlungseinrichtung verbundenen Einrichtung erzeugt werden, beispielsweise auf Grundlage von Simulationsdaten einer computergestützten Simulation einer Flugbewegung des Luftfahrzeugs. Das Ermitteln des Effektsignals umfasst vorzugsweise eine Differenzbildung zwischen dem Beschleunigungssignal und dem Aktivitätssignal. Die Ermittlungseinrichtung ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass das Effektsignal bei konstant vorgegebenem Beschleunigungssignal und einem ansteigenden Aktivitätssignal abnimmt und bei konstant vorgegebenem Beschleunigungssignal und abnehmenden Aktivitätssignal ansteigt. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann der Pilot auf einfache und vergleichsweise realistische Weise in der Anwendung von AGSM trainiert werden. Bildlich gesprochen arbeitet der Pilot unter Verwendung des Trainingsgeräts mit seiner Muskelaktivität gegen die simulierten flugmanöverbedingten Beschleunigungskräfte an. Ist die hierbei verrichtete Muskelarbeit nach Art und Umfang ausreichend, wird die simulierte körperliche Beeinträchtigung durch die g-Kräfte verringert oder gar vollständig „zurückgedrängt“.The training device according to the invention has: a display device which is set up to display an effect signal that can be perceived by the pilot, the effect signal representing a physical impairment of the pilot caused by acceleration forces caused by flight maneuvers; a detection device which is set up to detect a muscle activity of at least one muscle of the pilot and to generate an activity signal, the activity signal representing the detected muscle activity; and a determination device which is set up to determine the effect signal to be displayed at least as a function of the generated activity signal and a predetermined acceleration signal, the predetermined acceleration signal representing the acceleration forces caused by the flight maneuver. To display the effect signal, the display device preferably has a screen, a projection device with a projection device and a projection surface, VR glasses or the like. The effect signal represents the physical impairment of the pilot caused by g-forces. In other words, the effect signal simulates this impairment. The effect signal is a signal that can be visually perceived by the pilot in visual, visual and / or color form. The effect signal is variable depending on the physical impairment to be simulated. If a strong impairment is to be simulated, the type and / or extent of the effect signal is comparatively clearly pronounced. If a weak impairment is to be simulated, the effect signal is accordingly comparatively less pronounced. The detection device is set up to detect the muscle activity on the basis of a mechanical, electrical, electromagnetic or other measuring principle suitable for this. The detection device is preferably set up to carry out an electromyographic measuring method. Muscle activity can also be referred to as muscle tension or muscle tone. The activity signal generated by means of the detection device represents the muscle activity and to this extent is variable over time, depending on how strongly and / or at what interval the pilot activates or tenses the muscle. The determination device serves to determine the effect signal to be displayed by means of the display device. For this purpose, the determination device can have a computing device, a computer and / or a processor or the like. The effect signal to be displayed is determined as a function of the activity signal generated by the detection device and as a function of the predetermined acceleration signal. The latter represents the acceleration forces caused by the flight maneuver. The acceleration signal is specified and for this purpose can be stored, for example, in a memory unit of the determination device. Alternatively or additionally, the acceleration signal can be generated by means of the determination device or a device connected to the determination device, for example on the basis of simulation data from a computer-aided simulation of a flight movement of the aircraft. The determination of the effect signal preferably includes forming the difference between the acceleration signal and the activity signal. The determination device is preferably set up in such a way that the effect signal decreases given a constant predetermined acceleration signal and an increasing activity signal and increases given a constant predetermined acceleration signal and decreasing activity signal. The solution according to the invention enables the pilot to be trained in the use of AGSM in a simple and comparatively realistic manner. Figuratively speaking, the pilot works with his muscular activity against the simulated acceleration forces caused by flight maneuvers using the training device. If the type and extent of the muscle work performed is sufficient, the simulated physical impairment caused by the g-forces is reduced or even completely “pushed back”.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zum Trainieren eines Kampfpiloten eines Hochleistungskampfflugzeugs.The solution according to the invention is particularly advantageously suitable for training a fighter pilot of a high-performance fighter aircraft.

Weiter gemäß der Erfindung ist das Trainingsgerät dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Simulationsdaten eingerichtet ist, die eine simulierte Flugbewegung des Luftfahrzeugs repräsentieren, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die zum Steuern der simulierten Flugbewegung durch den Piloten eingerichtet ist, und dass die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Beschleunigungssignals in Abhängigkeit der simulierten Flugbewegung eingerichtet ist. Das erfindungsgemäße Trainingsgerät bildet demnach einen Flugsimulator, der neben der eigentlichen Flugsimulation ein in die Flugsimulation eingebundenes Training von AGSM gestattet. Die Steuereinrichtung dient der manuellen Steuerung der simulierten Flugbewegung. Hierzu kann die Steuereinrichtung im einfachsten Fall beispielsweise einen Joystick, eine Tastatur oder dergleichen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung ein wirklichkeitsgetreu nachempfundenes Cockpit des Luftfahrzeugs aufweisen. Die Flugsimulation als solche erfolgt auf grundsätzlich bekannte Weise. Vorzugsweise ist die Ermittlungseinrichtung zum Ausführen eines Computerprogrammprodukts eingerichtet, das beim Ausführen die Flugbewegung des Luftfahrzeugs simuliert. Auch das Anzeigen der Simulationsdaten erfolgt vorzugsweise auf grundsätzlich bekannte Weise, beispielsweise in Gestalt einer virtuellen Cockpitansicht aus dem Blickwinkel des Piloten, einer Außenansicht des Luftfahrzeugs oder dergleichen. Das Beschleunigungssignal wird in Abhängigkeit der simulierten Flugbewegung ermittelt und repräsentiert somit die infolge der simulierten Flugbewegung auf den Piloten einwirkenden (simulierten) g-Kräfte. Hierdurch kann ein nochmals realitätsnäheres Training erreicht werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß ein Feedback-Loop zwischen der Flugsimulation und der muskulären Anstrengung des Piloten hergestellt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der zu trainierende Pilot auch während der simulierten Flugbewegung, d.h. während des Simulatorflugs, seine üblicherweise im Realflug antrainierten muskulären Reflexe für das AGSM einsetzt und weiter trainiert. Weiter wird sichergestellt, dass der Pilot bei simulierten Luftkampfmanövern mit hohen g-Werten eine entsprechend hohe körperliche Arbeit für das AGSM verrichten muss. Die Simulation und das Training des Piloten insgesamt werden hierdurch erheblich realistischer.Further according to the invention, the training device is characterized in that the display device is set up to display simulation data representing a simulated flight movement of the aircraft, that a control device is provided that is set up to control the simulated flight movement by the pilot, and that the determination device is set up to determine the acceleration signal as a function of the simulated flight movement. The training device according to the invention accordingly forms a flight simulator which, in addition to the actual flight simulation, allows AGSM training to be integrated into the flight simulation. The control device is used to manually control the simulated flight movement. For this purpose, in the simplest case, the control device can have, for example, a joystick, a keyboard or the like. Alternatively or additionally, the control device can have a realistically modeled cockpit of the aircraft. The flight simulation as such takes place in a basically known manner. The determination device is preferably set up to execute a computer program product which, when executed, simulates the flight movement of the aircraft. The simulation data are also preferably displayed in a generally known manner, for example in the form of a virtual cockpit view from the pilot's point of view, an external view of the aircraft or the like. The acceleration signal is determined as a function of the simulated flight movement and thus represents the (simulated) g-forces acting on the pilot as a result of the simulated flight movement. In this way, training that is even more realistic can be achieved. In other words, according to the invention, a feedback loop is established between the flight simulation and the muscular effort of the pilot. This ensures that the pilot to be trained also uses his muscular reflexes, which are usually trained in real flight, for the AGSM and continues to train during the simulated flight movement, i.e. during the simulator flight. It is also ensured that the pilot has to do a correspondingly high level of physical work for the AGSM in simulated air combat maneuvers with high g-values. This makes the simulation and training of the pilot as a whole considerably more realistic.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Erfassungseinrichtung wenigstens einen Sensor auf, der - während des Trainings - im Bereich einer Beinmuskulatur und/oder einer Bauchmuskulatur des Piloten angeordnet und zum Erfassen der dortigen Bauch- und/oder Beinmuskelaktivität eingerichtet ist. Vorzugsweise weist die Erfassungseinrichtung mehrere solcher Sensoren auf. Der wenigstens eine Sensor ist zur Erfassung der elektrischen Muskelaktivität, der Muskelanspannung und/oder des Muskeltonus eingerichtet. Der wenigstens eine Sensor kann hierfür insbesondere ein mechanisches, elektrisches und/oder elektromagnetisches Messprinzip aufweisen. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Sensor zum Erzeugen des Aktivitätssignals eingerichtet.In an embodiment of the invention, the detection device has at least one sensor which - during training - is arranged in the area of leg muscles and / or abdominal muscles of the pilot and is set up to detect the abdominal and / or leg muscle activity there. The detection device preferably has a plurality of such sensors. The at least one sensor is set up to detect the electrical muscle activity, the muscle tension and / or the muscle tone. For this purpose, the at least one sensor can in particular use a mechanical, electrical and / or electromagnetic measuring principle exhibit. The at least one sensor is preferably set up to generate the activity signal.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Sensor eine EMG-Elektrode, die zum Applizieren auf eine Hautoberfläche des Piloten und/oder zum Applizieren in den wenigstens einen Muskel des Piloten eingerichtet ist. Die EMG-Elektrode kann somit als Oberflächenelektrode oder als Nadelelektrode gestaltet sein. Im erstgenannten Fall kann eine besonders einfache und für den Piloten komfortable Applizierung erreicht werden. Im zweitgenannten Fall kann die Muskelaktivität örtlich besonders genau erfasst werden. „EMG“ steht für Elektromyografie. EMG-Elektroden sind jedenfalls im Bereich der neurologischen Diagnostik prinzipiell bekannt.In a further embodiment of the invention, the at least one sensor is an EMG electrode which is set up for application to a skin surface of the pilot and / or for application into the at least one muscle of the pilot. The EMG electrode can thus be designed as a surface electrode or as a needle electrode. In the first-mentioned case, an application that is particularly simple and comfortable for the pilot can be achieved. In the second case, the muscle activity can be recorded particularly precisely locally. "EMG" stands for electromyography. In any case, EMG electrodes are known in principle in the field of neurological diagnostics.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Atemaktivität des Piloten und zum Erzeugen wenigstens eines weiteren Aktivitätssignals eingerichtet, wobei das weitere Aktivitätssignal die erfasste Atemaktivität repräsentiert, und die Ermittlungseinrichtung ist zum Ermitteln des anzuzeigenden Effektsignals in Abhängigkeit des erzeugten weiteren Aktivitätssignals eingerichtet. Die Erfinder haben erkannt, dass durch diese Ausgestaltung der Erfindung ein nochmals realitätsnäheres Training erreicht werden kann. Hierzu wird zusätzlich zu der Muskelaktivität auch die Atemaktivität des Piloten erfasst und der Ermittlung des Effektsignals zugrunde gelegt. Dies vor dem Hintergrund der Überlegung, dass die Piloten im Realflug oftmals auch spezielle Atemtechniken zur Vermeidung eines g-LOC anwenden. Durch das Erfassen der Atemaktivität mittels der Erfassungseinrichtung kann überprüft werden, ob der Pilot dies auch während des Trainings umsetzt. Zum Erfassen der Atemaktivität weist die Erfassungseinrichtung wenigstens einen hierfür geeigneten Sensor auf. Der wenigstens eine Sensor ist zum Erfassen eines Intervalls und/oder einer Intensität der Atmung des Piloten eingerichtet. Hierfür grundsätzlich geeignete Sensoren sind jedenfalls im Bereich der Fluidmesstechnik prinzipiell bekannt.In a further embodiment of the invention, the detection device is set up to detect a breathing activity of the pilot and to generate at least one further activity signal, the further activity signal representing the detected respiratory activity, and the detection device is set up to determine the effect signal to be displayed as a function of the further activity signal generated. The inventors have recognized that this embodiment of the invention enables training that is even more realistic to be achieved. For this purpose, in addition to the muscle activity, the pilot's breathing activity is also recorded and used as the basis for determining the effect signal. This against the background of the consideration that the pilots in real flight often also use special breathing techniques to avoid a g-LOC. By recording the breathing activity by means of the recording device, it can be checked whether the pilot is also doing this during training. In order to record the respiratory activity, the recording device has at least one sensor suitable for this. The at least one sensor is set up to detect an interval and / or an intensity of the pilot's breathing. In any case, sensors that are fundamentally suitable for this are known in principle in the field of fluid measurement technology.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Erfassungseinrichtung eine Sendeeinheit auf, die zur drahtlosen Übertragung des Aktivitätssignals und/oder des weiteren Aktivitätssignals an eine der Ermittlungseinrichtung zugeordnete Empfangseinheit eingerichtet ist. Hierdurch kann die Erfassungseinrichtung auf besonders komfortable Weise am Körper des Piloten positioniert und zur Signalübertragung mit der Ermittlungseinrichtung verbunden werden. Zur drahtlosen Übertragung kann insbesondere eine Bluetooth-Verbindung, W-LAN oder dergleichen verwendet werden. Die Sende- und die Empfangseinheit sind dementsprechend eingerichtet. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann die Erfassungseinrichtung vorteilhaft wenigstens in einen Ausrüstungs- oder Bekleidungsgegenstand des Piloten integriert werden, welchen der Pilot während des Trainings üblicherweise am Körper trägt. Infrage kommen insbesondere Komponenten eines Anti-g-Schutzanzugs, beispielsweise dessen Hose, Weste und/oder Atemmaske.In a further embodiment of the invention, the detection device has a transmission unit which is set up for the wireless transmission of the activity signal and / or the further activity signal to a receiving unit assigned to the determination device. As a result, the detection device can be positioned on the pilot's body in a particularly convenient manner and connected to the detection device for signal transmission. In particular, a Bluetooth connection, W-LAN or the like can be used for wireless transmission. The transmitting and receiving units are set up accordingly. With this embodiment of the invention, the detection device can advantageously be integrated into at least one piece of equipment or clothing for the pilot, which the pilot usually wears on his body during training. Components of an anti-g protective suit, for example its pants, vest and / or breathing mask, are particularly suitable.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Anzeigeeinrichtung eine VR-Brille auf. Dies ermöglicht eine besonders realitätsnahe Immersion des Piloten.In a further embodiment of the invention, the display device has VR glasses. This enables a particularly realistic immersion of the pilot.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Effektsignals in Gestalt einer virtuellen Beeinträchtigung einer Farbwahrnehmung des Piloten, einer virtuellen Gesichtsfeldverengung des Piloten und/oder eines virtuellen g-LOC des Piloten eingerichtet. Hierdurch kann die durch die g-Kräfte bewirkte körperliche Beeinträchtigung des Piloten in besonders realistischer Weise simuliert werden. In der Realität äußert sich eine solche Beeinträchtigung mit ansteigenden g-Kräften üblicherweise zunächst in einer Verringerung oder einem Verlust der Farbwahrnehmung („Grey-out“), gefolgt von einer Gesichtsfeldverengung, die auch als Tunnelblick bezeichnet wird. Darüber hinaus kann mit ansteigenden g-Kräften ein vollständiger Verlust der visuellen Wahrnehmung („Black-out“) und schließlich der besagte g-LOC auftreten. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung werden all diese Effekte in Form des entsprechend gestalteten Effektsignals simuliert.In a further embodiment of the invention, the display device is set up to display the effect signal in the form of a virtual impairment of a color perception of the pilot, a virtual narrowing of the field of view of the pilot and / or a virtual g-LOC of the pilot. In this way, the physical impairment of the pilot caused by the g-forces can be simulated in a particularly realistic manner. In reality, such an impairment with increasing g-forces is usually initially expressed in a reduction or loss of color perception (“gray-out”), followed by a narrowing of the field of vision, which is also known as tunnel vision. In addition, with increasing g-forces, a complete loss of visual perception (“black-out”) and finally the said g-LOC can occur. With this embodiment of the invention, all these effects are simulated in the form of the correspondingly designed effect signal.

Die eingangs genannte Aufgabe wird zudem durch ein Trainingsgerät gelöst, das die oberbegrifflichen Merkmale des Anspruchs 1 in Kombination mit den zusätzlichen Merkmalen des Anspruchs 7 aufweist.The object mentioned at the beginning is also achieved by a training device which has the generic features of claim 1 in combination with the additional features of claim 7.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

1 zeigt in schematisch stark vereinfachter Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsgeräts mit einer Anzeigeeinrichtung, einer Erfassungseinrichtung und einer Ermittlungseinrichtung,
2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsgeräts, bei welcher die Anzeigeeinrichtung eine VR-Brille aufweist,
3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsgeräts, bei welcher eine drahtlose Signalübertragung zwischen der Erfassungseinrichtung und der Ermittlungseinrichtung vorgesehen ist,
4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trainingsgeräts, welche zusätzlich zur Flugsimulation eingerichtet ist, und
5 ein schematisch stark vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Trainieren eines Piloten.

Further advantages and features of the invention emerge from the claims and from the following description of preferred exemplary embodiments of the invention, which are illustrated with reference to the drawings.

1 shows in a greatly simplified schematic representation an embodiment of a training device according to the invention with a display device, a detection device and a determination device,
2 a further embodiment of a training device according to the invention, in which the display device has VR glasses,
3 a further embodiment of a training device according to the invention, in which a wireless signal transmission is provided between the detection device and the determination device,
4th a further embodiment of a training device according to the invention, which is also set up for flight simulation, and
5 a schematically greatly simplified flowchart of an embodiment of a method for training a pilot.

Gemäß 1 ist ein Trainingsgerät 1 zum Trainieren eines Piloten P eines Luftfahrzeugs vorgesehen. Bei dem zu trainierenden Piloten P handelt es sich vorliegend um einen Kampfpiloten eines Hochleistungskampfflugzeugs. Beim Ausführen bestimmter Luftkampfmanöver ist der Pilot P im Realflug regelmäßig Beschleunigungskräften ausgesetzt, die das Acht- bis Zehnfache der Erdbeschleunigung betragen können. Solch hohe g-Kräfte können zu einem übermäßigen Abfließen von Blut aus der oberen in die untere Körperhälfte des Piloten P, einer hierdurch bedingten zerebralen Hypoxie und letztlich zu einer Ohnmacht des Piloten P führen. Dieses unerwünschte Phänomen ist in der Luftfahrtmedizin und der Pilotenausbildung weithin als g-LOC (g-Force Induced Loss of Consciousness) bekannt.According to 1 is a training device 1 provided for training a pilot P of an aircraft. The pilot P to be trained is in the present case a fighter pilot of a high-performance fighter aircraft. When performing certain aerial combat maneuvers, the pilot P is regularly exposed to acceleration forces in real flight which can be eight to ten times the acceleration due to gravity. Such high g-forces can lead to an excessive drainage of blood from the upper to the lower half of the body of the pilot P, resulting in cerebral hypoxia and ultimately to fainting of the pilot P. This undesirable phenomenon is widely known in aviation medicine and pilot training as g-LOC (g-Force Induced Loss of Consciousness).

Im Realflug wird das Risiko eines g-LOC durch das Tragen eines Anti-g-Schutzanzugs und spezielle Muskelanspannungsverfahren des Piloten P verringert. Diese Muskelanspannungsverfahren sind unter dem Begriff AGSM (Anti-G Straining Maneuver) bekannt.In real flight, the risk of a g-LOC is reduced by wearing an anti-g protective suit and special muscle-tensing procedures by the pilot P. These muscle tensing procedures are known under the term AGSM (Anti-G Straining Maneuver).

Das Trainingsgerät 1 weist einen noch näher beschriebenen einfachen Aufbau auf und gestattet ein realitätsnahes Training des Piloten P zur Vermeidung eines g-LOC.The training device 1 has a simple structure, which will be described in more detail, and allows a realistic training of the pilot P to avoid a g-LOC.

Das Trainingsgerät 1 weist eine Anzeigeeinrichtung 2, eine Erfassungseinrichtung 3 und eine Ermittlungseinrichtung 4 auf.The training device 1 has a display device 2 , a detection device 3 and a determination device 4th on.

Die Anzeigeeinrichtung 2 ist zum Anzeigen eines durch den Piloten P wahrnehmbaren Effektsignals E eingerichtet. Zu diesem Zweck weist die Anzeigeeinrichtung 2 vorliegend einen Bildschirm 5 auf, auf welchem das Effektsignal E zur Anzeige gebracht wird. Das Effektsignal E repräsentiert eine durch flugmanöverbedingte Beschleunigungskräfte bewirkte körperliche Beeinträchtigung des Piloten P. Mit anderen Worten ausgedrückt, simuliert das Effektsignal E eine solche Beeinträchtigung. Die flugmanöverbedingten Beschleunigungskräfte können auch als g-Kräfte bezeichnet werden. Das Effektsignal E wird dem Piloten P in einer visuell wahrnehmbaren Form zur Anzeige gebracht, beispielsweise bildlich, schriftbildlich mittels Ziffern und/oder Buchstaben, farblich oder auf sonstige geeignete Weise.The display device 2 is set up to display an effect signal E perceptible by the pilot P. For this purpose, the display device 2 in the present case a screen 5 on which the effect signal E is displayed. The effect signal E represents a physical impairment of the pilot P caused by acceleration forces caused by flight maneuvers. In other words, the effect signal E simulates such an impairment. The acceleration forces caused by the flight maneuver can also be referred to as g-forces. The effect signal E is displayed to the pilot P in a visually perceptible form, for example visually, visually by means of numbers and / or letters, in color or in some other suitable manner.

Die Erfassungseinrichtung 3 ist zum Erfassen wenigstens einer Muskelaktivität A1 des Piloten P eingerichtet. Die Muskelaktivität A1 kann auch als Muskelanspannung oder Muskeltonus bezeichnet werden. Die Muskelaktivität A1 wird bei der gezeigten Ausführungsform im Bereich einer Beinmuskulatur M1 des Piloten P erfasst und kann insoweit auch als Beinmuskelaktivität A1 bezeichnet werden. Zum Erfassen der Muskelaktivität A1 weist die Erfassungseinrichtung einen Sensor 6 auf, der - anders als dies die schematisch stark vereinfachte Darstellung der 1 vermuten lässt - während des Trainings im Bereich der Beinmuskulatur M1 angeordnet ist.The detection device 3 is for detecting at least one muscle activity A1 of the pilot P set up. The muscle activity A1 can also be referred to as muscle tension or muscle tone. The muscle activity A1 is in the embodiment shown in the area of a leg muscles M1 of the pilot P recorded and can in this respect also as leg muscle activity A1 are designated. For recording muscle activity A1 the detection device has a sensor 6th on, which - unlike this is the greatly simplified schematic representation of the 1 suggests - during training in the area of the leg muscles M1 is arranged.

Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Sensor 6 eine EMG-Elektrode 8 auf, die zum Applizieren auf eine Hautoberfläche eingerichtet ist. EMG-Elektroden sind jedenfalls im Bereich der neurologischen Diagnostik prinzipiell bekannt, so dass von einer weiteren diesbezüglichen Beschreibung abgesehen werden kann.In the embodiment shown, the sensor 6th an EMG electrode 8th which is set up for application to a skin surface. In any case, EMG electrodes are known in principle in the field of neurological diagnostics, so that a further description in this regard can be dispensed with.

Die Erfassungseinrichtung 3 ist zudem zum Erzeugen eines Aktivitätssignals S1 eingerichtet, das die mittels des Sensors 6 erfasste Muskelaktivität A1 repräsentiert. Je nach Gestaltung des Sensors 6 kann das Aktivitätssignal S1 mittels des Sensors 6 oder einer dem Sensor 6 nachgelagerten Einheit der Erfassungseinrichtung 3 erzeugt werden.The detection device 3 is also used to generate an activity signal S1 set up the means of the sensor 6th recorded muscle activity A1 represents. Depending on the design of the sensor 6th can be the activity signal S1 by means of the sensor 6th or one of the sensor 6th downstream unit of the detection device 3 be generated.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung 3 zudem zum Erfassen einer weiteren Muskelaktivität A2 und zum Erzeugen eines weiteren Aktivitätssignals S2 eingerichtet. Das weitere Aktivitätssignal S2 repräsentiert die weitere Muskelaktivität A2. Die weitere Muskelaktivität A2 wird vorliegend im Bereich einer Bauchmuskulatur M2 des Piloten P erfasst und kann insoweit auch als Bauchmuskelaktivität A2 bezeichnet werden. Die messtechnische Erfassung der Bauchmuskelaktivität A2 erfolgt in einer zur Erfassung der Beinmuskelaktivität A1 entsprechenden Weise. Demgemäß weist die Erfassungseinrichtung 3 einen weiteren Sensor 7 auf, der während des Trainings im Bereich der Bauchmuskulatur M2 angeordnet ist, um die dortige Baumuskelaktivität A2 zu erfassen. Der weitere Sensor 7 weist hierfür eine EMG-Elektrode 9 auf, die - anders als 1 vermuten lässt - auf eine Hautoberfläche des Piloten P im Bereich der Bauchmuskulatur M2 appliziert ist. Das weitere Aktivitätssignal S2 wird in einer zu dem Aktivitätssignal S1 entsprechenden Weise erzeugt, nämlich mittels des weiteren Sensors 7 oder einer demselben nachgelagerten Einheit der Erfassungseinrichtung 3.In the embodiment shown, the detection device is 3 also for recording additional muscle activity A2 and for generating a further activity signal S2 set up. The further activity signal S2 represents further muscle activity A2 . The further muscle activity A2 is present in the area of the abdominal muscles M2 of the pilot P recorded and can in this respect also as abdominal muscle activity A2 are designated. The measurement of abdominal muscle activity A2 takes place in one to record the leg muscle activity A1 appropriate way. Accordingly, the detection device 3 another sensor 7th on that during exercise in the area of the abdominal muscles M2 is arranged to the local building muscle activity A2 capture. The other sensor 7th has an EMG electrode for this purpose 9 on that - other than 1 suggests - on a skin surface of the pilot P in the area of the abdominal muscles M2 is applied. The further activity signal S2 becomes the activity signal in one S1 generated in a corresponding manner, namely by means of the further sensor 7th or a downstream unit of the detection device 3 .

Es versteht sich, dass eine kombinierte Erfassung der Beinmuskelaktivität A1 und der Bauchmuskelaktivität A2 nicht zwingend ist. Dementsprechend wird bei einer nicht gezeigten Ausführungsform ausschließlich die Beinmuskelaktivität erfasst. Bei einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform wird ausschließlich die Bauchmuskelaktivität erfasst. Zudem versteht sich, dass die Beinmuskelaktivität an einem oder an beiden Beinen des Piloten P erfasst werden kann.It goes without saying that a combined measurement of leg muscle activity A1 and abdominal muscle activity A2 is not mandatory. Accordingly, in an embodiment not shown, only the leg muscle activity is recorded. In a further embodiment, not shown, only the abdominal muscle activity is recorded. In addition, it goes without saying that the leg muscle activity on a or can be detected on both legs of the pilot P.

Die Erfassungseinrichtung 3 ist zur Signalübertragung mit der Ermittlungseinrichtung 4 verbunden. Vorliegend ist eine drahtgebundene Verbindung zur Übertragung des Aktivitätssignals S1 und des weiteren Aktivitätssignals S2 vorgesehen, was anhand der zwischen der Erfassungseinrichtung 3 und der Ermittlungseinrichtung 4 erstreckten Pfeile schematisch verdeutlicht ist.The detection device 3 is for signal transmission with the detection device 4th tied together. The present case is a wired connection for transmitting the activity signal S1 and the further activity signal S2 provided what based on the between the detection device 3 and the investigation device 4th extended arrows is illustrated schematically.

Die Ermittlungseinrichtung 4 ist zum Ermitteln des anzuzeigenden Effektsignals E in Abhängigkeit wenigstens des erzeugten Aktivitätssignals S1 und eines vorgegebenen Beschleunigungssignals B eingerichtet. Das vorgegebene Beschleunigungssignal B repräsentiert die zu simulierenden flugmanöverbedingten Beschleunigungskräfte. Das Beschleunigungssignal B kann als Signal mit konstantem oder zeitlich veränderlichem Signalwert vorgegeben werden. Die Vorgabe erfolgt bei der gezeigten Ausführungsform von extern, beispielsweise mittels einer an der Ermittlungseinrichtung 4 vorgesehenen Eingabeeinheit. Alternativ kann das Beschleunigungssignal B mittels eines Signalgenerators oder unter Rückgriff auf eine Speichereinheit, in welcher eine Abfolge von Signalwerten des Beschleunigungssignals B gespeichert ist, vorgegeben werden. Der Signalgenerator und/oder die Speichereinheit können Bestandteil der Ermittlungseinrichtung 4 sein, was jedoch nicht zwingend ist.The investigative facility 4th is for determining the effect signal E to be displayed as a function of at least the generated activity signal S1 and a predetermined acceleration signal B set up. The specified acceleration signal B represents the acceleration forces due to the flight maneuver to be simulated. The acceleration signal B can be specified as a signal with a constant or a time-varying signal value. In the embodiment shown, the specification is made externally, for example by means of one on the determination device 4th provided input unit. Alternatively, the acceleration signal B can be specified by means of a signal generator or with recourse to a memory unit in which a sequence of signal values of the acceleration signal B is stored. The signal generator and / or the memory unit can be part of the determination device 4th be, but this is not mandatory.

Das Effektsignal E wird mittels der Ermittlungseinrichtung 4 auf Grundlage einer Verarbeitung des Aktivitätssignals S1 und des Beschleunigungssignals B ermittelt. Diese Verarbeitung kann insbesondere eine Differenzbildung umfassen. Vereinfacht ausgedrückt kann das Effektsignal E als Differenz zwischen dem Aktivitätssignal S1 und dem Beschleunigungssignal B ermittelt werden. Vorliegend wird zur Ermittlung des Effektsignals E zusätzlich das weitere Aktivitätssignal S2 berücksichtigt, was vorteilhaft, aber nicht zwingend notwendig ist.The effect signal E is determined by means of the determination device 4th based on processing the activity signal S1 and the acceleration signal B is determined. This processing can in particular include a difference formation. In simple terms, the effect signal E can be expressed as the difference between the activity signal S1 and the acceleration signal B can be determined. In the present case, the further activity signal is additionally used to determine the effect signal E S2 takes into account what is advantageous but not absolutely necessary.

Das Effektsignal E wird an die Anzeigeeinrichtung 2 übertragen und von dieser in visuell wahrnehmbarer Gestalt zur Anzeige gebracht. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Anzeigeeinrichtung 2 zum Anzeigen des Effektsignals E in Gestalt einer virtuellen Beeinträchtigung einer Farbwahrnehmung E1 des Piloten P, einer virtuellen Gesichtsfeldverengung E2 und eines virtuellen g-LOC E3 eingerichtet. Die virtuelle Beeinträchtigung der Farbwahrnehmung E1 kann auch als „Grey-out“ bezeichnet werden. Die virtuelle Gesichtsfeldverengung E2 kann auch als Tunnelblick bezeichnet werden. Der virtuelle g-LOC kann auf einfache Weise durch einen „Black-out“ des Bildschirms 5 zum Ausdruck gebracht werden. Die Anzeigeeinrichtung 2 ist zu einem graduellen Wechsel zwischen den Gestaltungen E1, E2, E3 des Effektsignals E eingerichtet.The effect signal E is sent to the display device 2 transferred and displayed by this in a visually perceptible form. In the embodiment shown, the display device is 2 for displaying the effect signal E in the form of a virtual impairment of color perception E1 of the pilot P, a virtual narrowing of the field of view E2 and a virtual g-LOC E3 set up. The virtual impairment of color perception E1 can also be referred to as "gray-out". The virtual narrowing of the field of view E2 can also be referred to as tunnel vision. The virtual g-LOC can easily be "blacked out" of the screen 5 to be expressed. The display device 2 is to a gradual change between the designs E1 , E2 , E3 of the effect signal E set up.

Die Funktion des Trainingsgeräts 1 wird nachfolgend weiter erläutert. Hierzu wird von einem Anfangszustand ausgegangen, in welchem keine oder jedenfalls keine wesentlichen Aktivitätssignale A1, A2 anliegen. Das heißt der Pilot P spannt in diesem Anfangszustand weder seine Beinmuskulatur M1 noch seine Bauchmuskulatur M2 in maßgeblichem Umfang an.The function of the training device 1 is explained further below. For this purpose, an initial state is assumed in which no or at least no essential activity signals A1 , A2 issue. This means that the pilot P does not tense his leg muscles in this initial state M1 nor his abdominal muscles M2 to a significant extent.

Das Beschleunigungssignal B wird vorgegeben. Je nach Höhe des Beschleunigungssignals B und der hierdurch simulierten flugmanöverbedingten g-Kräfte wird das Effektsignal E in unterschiedlich starker Ausprägung angezeigt. Zur weiteren Erläuterung wird davon ausgegangen, dass die simulierten g-Kräfte eine körperliche Beeinträchtigung des Piloten P in Gestalt einer beeinträchtigten Farbwahrnehmung bewirken, so dass das Effektsignal E in der Gestalt E1 angezeigt wird. Der Pilot P arbeitet nun mit körperlicher Anstrengung, nämlich den Muskelaktivitäten A1, A2, gegen diese Beeinträchtigung an. Die Muskelaktivitäten A1, A2 werden mittels der Erfassungseinrichtung 3 erfasst und in das Aktivitätssignal S1 und das weitere Aktivitätssignal S2 umgesetzt. Die Ermittlungseinrichtung 4 verarbeitet die Aktivitätssignale S1, S2 derart, dass bei einer nach Intervall und/oder Intensität ausreichenden Muskelaktivität A1, A2 eine Verringerung des Effektsignals E erfolgt. Vereinfacht ausgedrückt arbeitet der Pilot P mit seiner Muskelaktivität bzw. mit den hieraus erzeugten Aktivitätssignalen S1, S2 gegen die simulierten g-Kräfte in Form des vorgegebenen Beschleunigungssignals B an. Das Effektsignal E wird hierdurch verringert, so dass die virtuelle Beeinträchtigung der Farbwahrnehmung E1 „zurückgedrängt“ wird.The acceleration signal B is specified. Depending on the level of the acceleration signal B and the simulated flight maneuver-related g-forces, the effect signal E is displayed in varying degrees. For further explanation it is assumed that the simulated g-forces cause a physical impairment of the pilot P in the form of an impaired color perception, so that the effect signal E in the form E1 is shown. The pilot P now works with physical exertion, namely the muscle activities A1 , A2 to combat this impairment. The muscle activities A1 , A2 are by means of the detection device 3 detected and included in the activity signal S1 and the further activity signal S2 implemented. The investigative facility 4th processes the activity signals S1 , S2 in such a way that with sufficient muscle activity in terms of interval and / or intensity A1 , A2 the effect signal E is reduced. In simple terms, the pilot P works with his muscle activity or with the activity signals generated therefrom S1 , S2 against the simulated g-forces in the form of the specified acceleration signal B. The effect signal E is thereby reduced, so that the virtual impairment of color perception E1 Is "pushed back".

Während des Trainings kann das vorgegebene Beschleunigungssignal B zeitlich variiert werden, so dass der Pilot P seine Muskelaktivität A1, A2 dementsprechend variieren muss.During the training, the predetermined acceleration signal B can be varied over time, so that the pilot P can exercise his muscle activity A1 , A2 must vary accordingly.

Anhand der 2, 3 und 4 sind weitere erfindungsgemäß ausgestaltete Trainingsgeräte 1a, 1b, 1c gezeigt. Deren Funktionsweise und Aufbau sind in weiten Teilen übereinstimmend mit dem Trainingsgerät 1 nach 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen ausdrücklich auf die Beschreibung des Trainingsgeräts 1 Bezug genommen wird. Das dort Offenbarte gilt sinngemäß für die Trainingsgeräte 1a, 1b und 1c. Identische Bauteile und/oder Abschnitte sind mit identischen Bezugszeichen versehen und werden nicht bei jeder Ausführungsform gesondert erläutert. Alternative Ausgestaltungen werden durch Hinzufügung von Kleinbuchstaben zu den Bezugszeichenziffern kenntlich gemacht. Nachfolgend wird lediglich auf die wesentlichen Unterschiede zwischen den Ausführungsformen eingegangen.Based on 2 , 3 and 4th are further training devices designed according to the invention 1a , 1b , 1c shown. Their functionality and structure are largely identical to the training device 1 after 1 so that to avoid repetitions explicitly refer to the description of the training device 1 Is referred to. What is disclosed there applies mutatis mutandis to the training equipment 1a , 1b and 1c . Identical components and / or sections are provided with identical reference symbols and are not explained separately for each embodiment. Alternative configurations are identified by adding lowercase letters to the reference numerals. Only the essentials are discussed below Differences between the embodiments received.

Das Trainingsgerät 1a nach 2 unterscheidet sich dadurch, dass die Anzeigeeinrichtung 2a eine VR-Brille 5a zum Anzeigen des Effektsignals E aufweist. Hierdurch kann eine verbesserte Immersion des Piloten P in das Training bzw. die Simulation erreicht werden. Die VR-Brille 5a ist, wie das übrige Trainingsgerät 1a, schematisch stark vereinfacht dargestellt.The training device 1a after 2 differs in that the display device 2a VR glasses 5a for displaying the effect signal E. In this way, an improved immersion of the pilot P in the training or the simulation can be achieved. The VR glasses 5a is like the rest of the training device 1a , shown schematically very simplified.

Zudem ist eine unterschiedlich gestaltete Erfassungseinrichtung 3a vorgesehen, die zusätzlich zum Erfassen einer Atemaktivität A3 des Piloten P und zum Erzeugen eines weiteren Aktivitätssignals S3 eingerichtet ist. Das weitere Aktivitätssignal S3 repräsentiert die erfasste Atemaktivität A3. Zu diesem Zweck weist die Erfassungseinrichtung 3a einen weiteren Sensor 10 auf. Die Atemaktivität A3 wird bei der gezeigten Ausführungsform schematisch vereinfacht im Bereich der Lunge L des Piloten P erfasst, was als rein exemplarisch zu verstehen ist. Zum Erfassen der Atemaktivität A3 kann der Sensor 10 beispielsweise als ein in eine von dem Piloten P während des Trainings zu tragende Atemmaske integrierter Durchflusssensor gestaltet sein.In addition, there is a differently designed detection device 3a provided, in addition to recording a breathing activity A3 of the pilot P and for generating a further activity signal S3 is set up. The further activity signal S3 represents the recorded respiratory activity A3 . For this purpose, the detection device 3a another sensor 10 on. The breath activity A3 is recorded in the embodiment shown in a schematically simplified manner in the region of the lungs L of the pilot P, which is to be understood as purely exemplary. For recording breathing activity A3 can the sensor 10 be designed, for example, as a flow sensor integrated into a breathing mask to be worn by the pilot P during training.

Die Aktivitätssignale S1, S2, S3 können in diesem Zusammenhang auch als erstes Aktivitätssignal S1, zweites Aktivitätssignal S2 und drittes Aktivitätssignal S3 bezeichnet werden.The activity signals S1 , S2 , S3 can also be used as the first activity signal in this context S1 , second activity signal S2 and third activity signal S3 are designated.

Die Ermittlungseinrichtung 4a ist zum Ermitteln des Effektsignals E in Abhängigkeit des vorgegebenen Beschleunigungssignals B und des ersten Aktivitätssignals S1, des zweiten Aktivitätssignals S2 und des dritten Aktivitätssignals S3 eingerichtet. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird beim Trainieren mittels des Trainingsgeräts 1a auch die Atemaktivität A3 des Piloten P erfasst und zur Ermittlung des anzuzeigenden Effektsignals E berücksichtigt. Hierdurch kann ein noch realistischeres Training des Piloten P erreicht werden. Dies vor dem Hintergrund, dass der Pilot P im Realflug zur Vermeidung eines g-LOC auch spezielle Atemtechniken verwenden kann.The investigative facility 4a is for determining the effect signal E as a function of the predetermined acceleration signal B and the first activity signal S1 , the second activity signal S2 and the third activity signal S3 set up. In other words, when exercising by means of the training device 1a also the breathing activity A3 of the pilot P detected and taken into account for determining the effect signal E to be displayed. In this way, an even more realistic training of the pilot P can be achieved. This against the background that the pilot P can also use special breathing techniques in real flight to avoid a g-LOC.

Das Trainingsgerät 1b nach 3 ist in weiten Teilen identisch zu dem Trainingsgerät 1a nach 2. Wesentlicher Unterschied ist die Ausgestaltung der Signalübertragung zwischen der Erfassungseinrichtung 3b und der Ermittlungseinrichtung 4b. Vorliegend ist eine drahtlose Signalübertragung der Aktivitätssignale S1, S2, S3 vorgesehen. Zu diesem Zweck weist die Erfassungseinrichtung 3b eine Sendeeinheit 11 auf, die zur drahtlosen Übertragung der Aktivitätssignale S1, S2, S3 an eine der Ermittlungseinrichtung 4b zugeordnete Empfangseinheit 12 eingerichtet ist. Die Signalübertragung zwischen der Sendeeinheit 11 und der Empfangseinheit 12 kann beispielsweise mittels Bluetooth, W-LAN oder einem sonstigen hierfür geeigneten Übertragungsprotokoll erfolgen. Die drahtlose Signalübertragung gestattet insbesondere eine besonders vorteilhafte Integration der Erfassungseinrichtung 3b in Ausrüstungs- und/oder Bekleidungsgegenstände des Piloten P.The training device 1b after 3 is largely identical to the training device 1a after 2 . The main difference is the design of the signal transmission between the detection device 3b and the investigation device 4b . The present case is a wireless signal transmission of the activity signals S1 , S2 , S3 intended. For this purpose, the detection device 3b a transmitter unit 11 on, the wireless transmission of activity signals S1 , S2 , S3 to one of the investigation facilities 4b assigned receiving unit 12th is set up. The signal transmission between the transmitter unit 11 and the receiving unit 12th can be done for example by means of Bluetooth, W-LAN or any other suitable transmission protocol. The wireless signal transmission allows, in particular, a particularly advantageous integration of the detection device 3b in the pilot's equipment and / or clothing P.

Das Trainingsgerät 1c nach 4 gestattet - vereinfacht ausgedrückt - ein kombiniertes AGSM-Flugsimulator-Training des Piloten P. Hierfür ist die Anzeigeeinrichtung 2c zum Anzeigen von Simulationsdaten F eingerichtet, die eine simulierte Flugbewegung des Luftfahrzeugs repräsentieren. Die Simulationsdaten F werden auf eine im Bereich des Pilotentrainings grundsätzlich bekannte Weise zur Anzeige gebracht. Dies beispielsweise in Gestalt einer virtuellen Cockpitansicht aus dem Blickwinkel des Piloten P oder dergleichen. Bei der gezeigten Ausführungsform werden die Simulationsdaten F mittels der Ermittlungseinrichtung 4c ermittelt, die zu diesem Zweck eine Prozessoreinheit 14 aufweist. Diese führt zur Ermittlung der Simulationsdaten F ein prinzipiell und für sich allein genommen bekanntes Flugsimulationsprogramm aus. Zum Steuern der simulierten Flugbewegung durch den Piloten P ist eine Steuereinrichtung 13 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 13 dient einer insbesondere manuellen Eingabe von Steuerbefehlen SB durch den Piloten P. Die Steuerbefehle SB werden mittels der Steuereinrichtung 13 in Steuersignale S4 umgesetzt, die wiederum der Ermittlung der Simulationsdaten F mittels der Ermittlungseinrichtung 4c zugrunde gelegt werden. Im einfachsten Fall kann die Steuereinrichtung 13 beispielsweise als Tastatur, Joystick oder dergleichen gestaltet sein. Alternativ kann die Steuereinrichtung 13 ein realitätsgetreues Cockpit des Luftfahrzeugs aufweisen, in welchem der Pilot P während des Trainings Platz nimmt und die Steuerbefehle SB abgibt.The training device 1c after 4th allows - in simple terms - a combined AGSM flight simulator training of the pilot P. The display device is for this 2c set up for displaying simulation data F which represent a simulated flight movement of the aircraft. The simulation data F are displayed in a manner known in principle in the field of pilot training. This, for example, in the form of a virtual cockpit view from the perspective of the pilot P or the like. In the embodiment shown, the simulation data F are obtained by means of the determination device 4c determined for this purpose a processor unit 14th having. In order to determine the simulation data F, this executes a flight simulation program which is known in principle and in itself. To control the simulated flight movement by the pilot P is a control device 13th intended. The control device 13th is used, in particular, for manual input of control commands SB by the pilot P. The control commands SB are transmitted by means of the control device 13th in control signals S4 implemented, which in turn is the determination of the simulation data F by means of the determination device 4c be taken as a basis. In the simplest case, the control device 13th be designed for example as a keyboard, joystick or the like. Alternatively, the control device 13th have a realistic cockpit of the aircraft, in which the pilot P takes a seat during the training and issues the control commands SB.

Bei der gezeigten Ausführungsform wird das Beschleunigungssignal B in Abhängigkeit der simulierten Flugbewegung ermittelt. Dementsprechend repräsentiert das Beschleunigungssignal B die bei der simulierten Flugbewegung auf den Piloten P einwirkenden g-Kräfte. Entsprechendes gilt demzufolge für das Effektsignal E, das somit die durch das simulierte Flugmanöver bewirkte körperliche Beeinträchtigung des Piloten P repräsentiert.In the embodiment shown, the acceleration signal B is determined as a function of the simulated flight movement. Accordingly, the acceleration signal B represents the g-forces acting on the pilot P during the simulated flight movement. The same applies accordingly to the effect signal E, which thus represents the physical impairment of the pilot P caused by the simulated flight maneuver.

Die Simulationsdaten F und das Effektsignal E werden überblendet zur Anzeige gebracht. Hierzu wird beispielsweise die virtuelle Beeinträchtigung der Farbwahrnehmung E1 in die mittels der Simulationsdaten F simulierte Cockpitansicht eingeblendet. Der Pilot P wirkt dieser Beeinträchtigung wiederum mittels einer entsprechenden Muskelaktivität A1 entgegen.The simulation data F and the effect signal E are superimposed on the display. For this purpose, for example, the virtual impairment of color perception E1 faded into the cockpit view simulated by means of the simulation data F. The pilot P acts on this impairment in turn by means of a corresponding muscle activity A1 opposite.

Die Erfassungseinrichtung 3c ist bei der gezeigten Ausführungsform lediglich zur Erfassung der Muskelaktivität A1 im Bereich der Beinmuskulatur M1 eingerichtet. Dies ist als rein exemplarisch zu verstehen. Alternativ kann eine Erfassung der Muskel- und/oder Atemaktivität gemäß der vorbeschriebenen Ausführungsformen erfolgen.The detection device 3c is in the embodiment shown only for the detection of the muscle activity A1 in the area of the leg muscles M1 set up. This is to be understood as purely exemplary. Alternatively, the muscular and / or respiratory activity can be recorded in accordance with the embodiments described above.

Im Übrigen sind die gegenständlichen und funktionellen Merkmale der Trainingsgeräte 1, 1a, 1b und 1c zu weiteren Ausgestaltungen miteinander kombinierbar. Beispielsweise können die Trainingsgeräte 1, 1a und 1c ohne weiteres mit einer Sendeeinheit 11 und einer Empfangseinheit 12 gemäß der Ausführungsform nach 3 ausgestattet werden.Incidentally, the physical and functional features of the training equipment 1 , 1a , 1b and 1c can be combined with one another for further configurations. For example, the exercise equipment 1 , 1a and 1c easily with a transmitter unit 11 and a receiving unit 12th according to the embodiment according to 3 be equipped.

Die Trainingsgeräte 1, 1a, 1b und 1c sind jeweils zum Ausführen eines Verfahrens nach 5 eingerichtet. Das dort schematisch stark vereinfacht verdeutlichte Verfahren umfasst die Schritte a), b) und c). Der Schritt a) umfasst das Anzeigen des durch den Piloten P wahrnehmbaren Effektsignals E. Der Schritt b) umfasst das Erfassen wenigstens der Muskelaktivität A1 und das Erzeugen wenigstens des Aktivitätssignals S1. Der Schritt c) umfasst das Ermitteln des anzuzeigenden Effektsignals E wenigstens in Abhängigkeit des erzeugten Aktivitätssignals S1 und des vorgegebenen Beschleunigungssignals B.The training equipment 1 , 1a , 1b and 1c are each used to perform a procedure according to 5 set up. The method, which is illustrated there in a greatly simplified schematic, comprises steps a), b) and c). Step a) comprises displaying the effect signal E perceptible by the pilot P. Step b) comprises recording at least the muscle activity A1 and generating at least the activity signal S1 . Step c) comprises determining the effect signal E to be displayed at least as a function of the generated activity signal S1 and the predetermined acceleration signal B.

Claims

Training device (1, 1a, 1b, 1c) for training a pilot (P) of an aircraft, comprising - a display device (2, 2a, 2c) which is set up to display an effect signal (E) perceptible by the pilot (P), wherein the effect signal (E) represents a physical impairment of the pilot (P) caused by acceleration forces caused by flight maneuvers, - a detection device (3, 3a, 3b, 3c) which is used to detect a muscle activity (A1, A2) of at least one muscle of the pilot (P ) and is set up to generate an activity signal (S1, S2), the activity signal (S1, S2) representing the detected muscle activity (A1, A2), - and having a determination device (4, 4a, 4b, 4c) which is used to determine of the effect signal (E) to be displayed is set up at least as a function of the generated activity signal (S1, S2) and a predetermined acceleration signal (B), the predetermined acceleration signal (B) being the flight maneuver-related Besc represents acceleration forces, characterized in that - that the display device (2c) is set up to display simulation data (F) representing a simulated flight movement of the aircraft, - that a control device (13) is provided which is used to control the simulated flight movement by the pilot (P) is set up, and that the determination device (4c) is set up to determine the acceleration signal (B) as a function of the simulated flight movement.

Training device (1, 1a, 1b, 1c) Claim 1 , characterized in that the detection device (3, 3a, 3b, 3c) has at least one sensor (6, 7) which - during training - in the area of a leg muscles (M1) and / or an abdominal muscles (M2) of the pilot ( P) is arranged and set up to detect the abdominal and / or leg muscle activity there.

Training device (1, 1a, 1b, 1c) Claim 2 , characterized in that the at least one sensor (6, 7) has an EMG electrode (8, 9) which is used for application to a skin surface of the pilot (P) and / or for application into the at least one muscle of the pilot (P ) is set up.

Training device (1b) according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device (3b) is set up to detect a breathing activity (A3) of the pilot (P) and to generate at least one further activity signal (S3), the further activity signal (S3 ) represents the recorded respiratory activity (A3), and that the determination device (4b) is set up to determine the effect signal (E) to be displayed as a function of the further activity signal (A3) generated.

Training device (1b) according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device (3b) has a transmission unit (11) which is used for wireless transmission of the activity signal (S1, S2) and / or the further activity signal (S3) to one of the determination device (4b) assigned receiving unit (12) is set up.

Training device (1a, 1b) according to one of the preceding claims, characterized in that the display device (2a) has VR glasses (5a).

Training device (1, 1a, 1b, 1c) according to one of the preceding claims or according to the preamble of Claim 1 , characterized in that the display device (2, 2a, 2c) for displaying the effect signal (E) in the form of a virtual impairment of a color perception (E1) of the pilot (P), a virtual narrowing of the field of view (E2) of the pilot (P) and / or a virtual g-LOC (E3) of the pilot (P) is set up.