EP2920779A2 - Method and device for the combined simulation and control of remote-controlled vehicles - Google Patents

Method and device for the combined simulation and control of remote-controlled vehicles

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Publication number
EP2920779A2
EP2920779A2 EP13828764.4A EP13828764A EP2920779A2 EP 2920779 A2 EP2920779 A2 EP 2920779A2 EP 13828764 A EP13828764 A EP 13828764A EP 2920779 A2 EP2920779 A2 EP 2920779A2
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EP
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vehicle
simulator
data
user
controlled
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Application number
EP13828764.4A
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German (de)
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Inventor
Olaf GÜHRING
Holger Schmidt
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Grenzebach Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Grenzebach Maschinenbau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Grenzebach Maschinenbau GmbH filed Critical Grenzebach Maschinenbau GmbH
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G05D1/0011—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement
    • G05D1/0038—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement by providing the operator with simple or augmented images from one or more cameras located onboard the vehicle, e.g. tele-operation
    • G—PHYSICS
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    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G09B9/48—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer a model being viewed and manoeuvred from a remote point
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for combined
  • Flight simulators or vehicle simulators increase safety and reduce the cost of training for a real flight.
  • the safety aspects are improved when inexperienced students learn to fly or when less experienced pilots are instructed in operations related to new vehicles or new techniques.
  • the device described there, or the corresponding method is based on the object of presenting a device and a method with which the operation of a simulator with a special realism impression for mastering the control of a vehicle moving in three-dimensional reality, in particular of an aircraft, can be achieved.
  • teachers should also be able to objectively supervise the learning progress and the level of stress of the student accompanying the learning process.
  • a device for operating a simulator with a special realism - appearance to learn the mastery of a moving in the three-dimensional reality vehicle claimed, wherein the simulated aircraft to be simulated
  • a support device which may be designed as a chassis connected to the ground, and wherein for the transmission of a simulated exterior view of the contours of the vehicle cabin replicated display is used.
  • This device is characterized by having the following features: a) the vehicle cabin (4) is in addition to the connection with the 6 - axis industrial robot (1) via a device (6) for translational transverse movement, which is mounted on a device (5) for translational longitudinal movement movable at right angles, with connected to the ground, allowing combined accelerated movements of the two devices (6,5), regardless of the movements of the
  • An autonomous safety system for the use of vehicle simulators or flight simulators in the form of a simulation pulpit (3) actuated by means of a 6 - axis robot comprising the following features: a) one, open only to authorized persons, multiple at all
  • a rescue unit (13) movable on a running track (14) to any location in the operating area of the vehicle simulator, comprising a rescue platform (25), a railing (24) and a safety platform
  • the operating data transmitted to the vehicle cabin for the respective simulation operation are different from the operating data even in the case of a very realistic appearance, as occurs in the case of a real operation of a vehicle.
  • a real pilot with his human senses consciously or unconsciously detects far more than is normally simulated in a vehicle cabin. This becomes particularly clear in cases in which autonomous missiles, known as drones, are controlled by pilots who actually cause real maneuvers.
  • the present invention is therefore based on the object of presenting an apparatus and a method for simulating vehicle movements, with which the degree of the reality impression clearly increases, especially in the case of actually occurring vehicle movements, for the respective pilot.
  • remotely controlled vehicles in a simulator with one to
  • Ground is connected, and wherein to transmit a simulated
  • a sensor unit installed in the head area of the user for detecting the head position, the data of which is the viewing direction and / or the image perspective displayed on the display
  • control can be used for vehicles on land, sea and in the air.
  • a receiving unit for receiving olfactory and / or flavor-specific data. or a corresponding method according to claim 4
  • remotely controlled vehicles in a simulator with one to
  • Ground is connected, and wherein to transmit a simulated
  • the user of the simulator is to be controlled by the user
  • Vehicle current determined by sensors, data from the
  • the mode of the reaction of the user of the simulator is converted into mechanically removed signals, processed by mathematical models, transmitted to the vehicle to be controlled and converted into real control operations
  • d) installed in the head of the user sensor unit is to detect the head position provided, the data of which influence the display direction and / or the image perspective displayed on the display.
  • control can be used for vehicles on land, sea and in the air.
  • taste-specific data from the vehicle is provided.
  • the invention is based on the idea to enable the user of the simulator by transmitting important data from a real moving vehicle in a position to feel as if he were actually the pilot of the respective vehicle.
  • Simulator arranged transmitting station quasi bidirectional way to the missile to be sent.
  • Such movement-relevant data are generated by means of mechanical signals which the user of the simulator generates by means of conventionally actuated pedals or sidesticks, and which are sent to the control organs of the respective vehicle by means of suitable mathematical models or operations, prepared.
  • the timely and correct generation of these signals reflects the
  • the data sent by the vehicle to be controlled which have the optical, acoustic or situational character, only need a bidirectional one As this way, this type of data may be requested at certain intervals or consistently.
  • a sensor unit installed in the head area of the user is provided for detecting the head position, the data of which on the display or the
  • Projection screen displayed viewing direction and / or the picture perspective

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Abstract

The invention relates to a device and a method for the combined simulation and control of remote-controlled vehicles in a simulator. A driver's/pilot's compartment comprising real operating elements and emulating the vehicle to be controlled is provided with a six-axis industrial robot connected to ground via a support system that can be designed as an undercarriage. A display emulating the contours of the driver's/pilot's compartment serves to convey a simulated view of the exterior. The invention is characterized by the following: a) a receiving unit for receiving optical data of the vehicle to be controlled, b) a receiving unit for receiving acoustic data of the vehicle to be controlled, c) a transmitting and receiving unit for the bidirectional transmission of motion-relevant data, d) a control unit which uses mathematical models to process any signals that are mechanically produced by the user of the simulator, and transmits them to the controls of the vehicle, and e) a sensor unit mounted in the head region of the user for detecting the position of the head, the data thereof influencing the gaze direction and/or the image perspective shown on the display.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum kombinierten Simulieren und Steuern ferngesteuerter Fahrzeuge.  Method and apparatus for combined simulation and control of remotely controlled vehicles.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kombinierten The invention relates to a method and a device for combined
Simulieren und Steuern ferngesteuerter Fahrzeuge. Simulate and control remote-controlled vehicles.
Flugsimulatoren oder Fahrzeugsimulatoren erhöhen die Sicherheit und verringern die Kosten der Ausbildung für einen echten Flug. Die Sicherheitsaspekte werden verbessert wenn unerfahrene Flugschüler fliegen lernen oder wenig erfahrene Piloten in Betriebsabläufe im Zusammenhang mit neuen Fahrzeugen oder neuen Techniken eingewiesen werden. Flight simulators or vehicle simulators increase safety and reduce the cost of training for a real flight. The safety aspects are improved when inexperienced students learn to fly or when less experienced pilots are instructed in operations related to new vehicles or new techniques.
Aus der, auf die Anmelderin selbst zurückgehenden, DE 10 2010 035 814 B3 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines Flugsimulators mit besonderer Realitäts - Anmutung bekannt. DE 10 2010 035 814 B3, which is based on the applicant himself, discloses a device and a method for operating a flight simulator with a special appearance of reality.
Der dort beschriebenen Vorrichtung, bzw. dem entsprechenden Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzustellen, mit dem der Betrieb eines Simulators mit besonderer Realitäts - Anmutung zum Erlernen der Beherrschung eines sich in der dreidimensionalen Realität bewegenden Fahrzeugs, insbesondere eines Fluggeräts, erreicht werden kann. Zudem soll auch für den, den Lernvorgang begleitenden, Lehrer die Möglichkeit bestehen, die Lernfortschritte und den Belastungsgrad seines Schülers objektiv überwachen zu können.  The device described there, or the corresponding method, is based on the object of presenting a device and a method with which the operation of a simulator with a special realism impression for mastering the control of a vehicle moving in three-dimensional reality, in particular of an aircraft, can be achieved. In addition, teachers should also be able to objectively supervise the learning progress and the level of stress of the student accompanying the learning process.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß dem Patentanspruch 1 eine Vorrichtung zum Betrieb eines Simulators mit besonderer Realitäts - Anmutung zum Erlernen der Beherrschung eines sich in der dreidimensionalen Realität bewegenden Fahrzeugs, beansprucht, wobei eine dem zu simulierenden Fluggerät nachgebildete To achieve this object, according to claim 1, a device for operating a simulator with a special realism - appearance to learn the mastery of a moving in the three-dimensional reality vehicle, claimed, wherein the simulated aircraft to be simulated
Fahrzeugkabine mit realen Bedienelementen mit einem 6 - achsigen Vehicle cabin with real controls with a 6 - axle
Industrieroboter, der über eine Tragvorrichtung, die als Fahrwerk ausgebildet sein kann, mit dem Boden verbunden ist, und wobei zur Übermittlung einer simulierten Außenansicht ein den Konturen der Fahrzeugkabine nachgebildetes Display dient. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden Merkmale aufweist: a) die Fahrzeugkabine ( 4 ) ist zusätzlich zu der Verbindung mit dem 6 - achsigen - Industrieroboter ( 1 ) über eine Einrichtung ( 6 ) für translatorische Querbewegung, die auf einer Einrichtung ( 5 ) für translatorische Längsbewegung im rechten Winkel verfahrbar montiert ist, mit dem Boden verbunden, wobei kombinierte beschleunigte Bewegungen der beiden Einrichtungen ( 6,5 ) ermöglicht werden, unabhängig von den Bewegungen des Industrial robot, which is connected via a support device, which may be designed as a chassis connected to the ground, and wherein for the transmission of a simulated exterior view of the contours of the vehicle cabin replicated display is used. This device is characterized by having the following features: a) the vehicle cabin (4) is in addition to the connection with the 6 - axis industrial robot (1) via a device (6) for translational transverse movement, which is mounted on a device (5) for translational longitudinal movement movable at right angles, with connected to the ground, allowing combined accelerated movements of the two devices (6,5), regardless of the movements of the
Industrieroboters ( 1 ),  Industrial robot (1),
b) das den Konturen der Fahrzeugkabine ( 4 ) nachgebildete Display ist auf der Basis der OLED - Technologie gefertigt, c) zur Simulation von in der Praxis vorkommender Gefahrensituationen sind steuerbare Anlagen zur künstlichen Raucherzeugung ( 12 ), Rüttelbewegungen, Schallerzeugung und Lichterscheinungen ( 14 ) vorgesehen,  b) the display modeled after the contours of the vehicle cabin (4) is manufactured on the basis of OLED technology, c) controllable systems for artificial smoke generation (12), shaking motions, sound generation and light phenomena (14) are used to simulate dangerous situations occurring in practice intended,
d) zur Erfassung von menschlichen Stressreaktionen sind steuerbare Anlagen zur Erfassung des Hautwiderstandes ( 10 ) und der  (d) for the detection of human stress reactions are controllable systems for measuring skin resistance (10) and
Detektion von Personenbewegungen und der Physiognomie ( 16 ) vorgesehen,  Detection of Person Movements and Physiognomy (16) Provided
e) einen Sensor (17 ) zur Erfassung der tatsächlichen Bewegungen der Fahrzeugkabine,  e) a sensor (17) for detecting the actual movements of the vehicle cabin,
f) eine Anlage zur externen Bedienung und Steuerung des Simulators, die auch die Reaktionen eines Flugschülers registriert.  f) a system for external operation and control of the simulator, which also registers the reactions of a pupil.
Weiter sind, ebenfalls aus dem Bestand der Anmelderin, aus der DE 10 2010 053 686 B3 ein autonomes Sicherheitssystem für die Benutzer von Fahrzeugsimulatoren oder Flugsimulatoren und ein Verfahren zur gefahrlosen Benutzung solcher Furthermore, from DE 10 2010 053 686 B3, also from the applicant's inventory, an autonomous security system for the users of vehicle simulators or flight simulators and a method for the safe use of such are known
Simulatoren bekannt. Diesen liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzustellen, mit denen, neben der Vermittlung betriebstechnischer Kenntnisse von Fahrzeugen oder Flugzeugen, auch die Sicherheit des Benutzers eines Fahrzeugsimulators bei einer technischen Störung oder einem Unfall im Simulators known. This is the object to present a device and a method with which, in addition to the mediation of operational knowledge of vehicles or aircraft, the safety of the user of a vehicle simulator in a technical disorder or accident in
Vordergrund steht. Foreground is.
Im Patentanspruch 1 wird diesbezüglich beansprucht Eine Autonomes Sicherheitssystem für die Benutzung von Fahrzeugsimulatoren oder Flugsimulatoren in der Form einer, mittels eines 6 - Achs - Roboters betätigten Simulations - Kanzel ( 3 ), mit den folgenden Merkmalen: a) einem, nur für Zugangsberechtigte geöffneten, mehrfach an allen In claim 1 is claimed in this regard An autonomous safety system for the use of vehicle simulators or flight simulators in the form of a simulation pulpit (3) actuated by means of a 6 - axis robot, comprising the following features: a) one, open only to authorized persons, multiple at all
Ecken einer Sicherheitsabgrenzung ( 9 ) mittels  Corners of a safety boundary (9) by means of
Überwachungssensoren ( 11 ) abgesicherten, Zugangsbereich, b) einer, auf einer Laufschiene ( 14 ) an jeden Ort des Operationsbereichs des Fahrzeugsimulators verfahrbaren Rettungseinheit ( 13 ), wobei diese eine Rettungsplattform ( 25 ), eine Reling ( 24 ) und eine  B) a rescue unit (13) movable on a running track (14) to any location in the operating area of the vehicle simulator, comprising a rescue platform (25), a railing (24) and a safety platform
Rettungsrutsche ( 26 ) aufweist,  Rescue chute (26),
c) einer im gesamten Operationsbereich installierten stoßabsorbierenden Oberfläche, wobei sich diese über den gesamten Operationsbereich der Kanzel ( 3 ) erstreckt,  c) a shock-absorbing surface installed throughout the operating area, extending over the entire operating range of the pulpit (3),
d) einer aus mehreren Ebenen zusammengesetzten Projektionsfläche ( 33, 34 )  d) a projection surface (33, 34) composed of several levels
Dennoch sind die, für den jeweiligen Simulationsbetrieb in die Fahrzeugkabine übermittelten, Betriebsdaten auch bei sehr realistischer Anmutung verschieden von den Betriebsdaten wie sie bei einem realen Betrieb eines Fahrzeugs auftreten. Denn ein realer Pilot erfasst mit seinen menschlichen Sinnen bewusst oder unbewusst weit mehr als normalerweise in einer Fahrzeugkabine simuliert wird. Besonders deutlich wird dies in den Fällen in denen autonome Flugkörper, so genannte Drohnen, von Piloten gesteuert werden, die tatsächlich echte Flugmanöver bewirken. Nevertheless, the operating data transmitted to the vehicle cabin for the respective simulation operation are different from the operating data even in the case of a very realistic appearance, as occurs in the case of a real operation of a vehicle. For a real pilot with his human senses consciously or unconsciously detects far more than is normally simulated in a vehicle cabin. This becomes particularly clear in cases in which autonomous missiles, known as drones, are controlled by pilots who actually cause real maneuvers.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Simulation von Fahrzeugenbewegungen vorzustellen, mit denen sich, vor allem bei tatsächlich stattfindenden Fahrzeugbewegungen, für den jeweiligen Piloten der Grad der Realitäts - Anmutung deutlich erhöht. The present invention is therefore based on the object of presenting an apparatus and a method for simulating vehicle movements, with which the degree of the reality impression clearly increases, especially in the case of actually occurring vehicle movements, for the respective pilot.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , This object is achieved with the features of claim 1,
Vorrichtung zum kombinierten Simulieren und Steuern  Device for combined simulation and control
ferngesteuerter Fahrzeuge in einem Simulator, wobei eine dem zu  remotely controlled vehicles in a simulator, with one to
steuernden Fahrzeug nachgebildete Fahrzeugkabine mit realen Bedienelementen mit einem 6 - achsigen Industrieroboter, der über eine Tragvorrichtung, die als Fahrwerk ausgebildet sein kann, mit dem controlling vehicle modeled vehicle cabin with real Operating elements with a 6 - axis industrial robot, which can be designed as a running gear via a supporting device with the
Boden verbunden ist, und wobei zur Übermittlung einer simulierten  Ground is connected, and wherein to transmit a simulated
Außenansicht ein den Konturen der Fahrzeugkabine nachgebildetes  Exterior view of the contours of the vehicle cabin modeled
Display dient,  Display serves,
dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden Merkmale aufweist, a) eine Empfangseinheit zum Empfang optischer Daten des zu  characterized in that it comprises the following features: a) a receiving unit for receiving optical data of
steuernden Fahrzeugs  controlling vehicle
b) eine Empfangseinheit zum Empfang akustischer Daten des zu  b) a receiving unit for receiving acoustic data of
steuernden Fahrzeugs,  controlling vehicle,
c) eine Sende - und Empfangseinheit zum bidirektionalen Übermitteln von bewegungsrelevanten Daten,  c) a transmitting and receiving unit for the bidirectional transmission of motion-relevant data,
d) eine Steuerungseinheit, die vom Benutzer des Simulators  d) a control unit provided by the user of the simulator
mechanisch erzeugte Signale, mittels mathematischer Modelle aufbereitet, an die Steuerungs - Organe des Fahrzeugs übermittelt, e) eine im Kopfbereich des Benutzers installierte Sensoreinheit zur Erfassung der Kopfposition, wobei deren Daten die auf dem Display angezeigte Blickrichtung und / oder die Bildperspektive  mechanically generated signals, processed by means of mathematical models, transmitted to the control organs of the vehicle; e) a sensor unit installed in the head area of the user for detecting the head position, the data of which is the viewing direction and / or the image perspective displayed on the display
beeinflussen.  influence.
Anspruch 2: Claim 2:
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,  Device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Steuerung für Fahrzeuge zu Land, zur See und in der Luft verwendet werden kann.  that the control can be used for vehicles on land, sea and in the air.
Anspruch 3: Claim 3:
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,2, oder 3,  Apparatus according to claim 1, 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass eine Empfangseinheit zum Empfang olfaktorischer und / oder geschmacksspezifischer Daten vorgesehen ist. bzw. einem entsprechenden Verfahren nach Anspruch 4 a receiving unit is provided for receiving olfactory and / or flavor-specific data. or a corresponding method according to claim 4
Verfahren zum kombinierten Simulieren und Steuern  Method for combined simulation and control
ferngesteuerter Fahrzeuge in einem Simulator, wobei eine dem zu  remotely controlled vehicles in a simulator, with one to
steuernden Fahrzeug nachgebildete Fahrzeugkabine mit realen  controlling vehicle modeled vehicle cabin with real
Bedienelementen mit einem 6 - achsigen Industrieroboter, der über eine Tragvorrichtung, die als Fahrwerk ausgebildet sein kann, mit dem  Operating elements with a 6 - axis industrial robot, which can be designed as a running gear via a supporting device with the
Boden verbunden ist, und wobei zur Übermittlung einer simulierten  Ground is connected, and wherein to transmit a simulated
Außenansicht ein den Konturen der Fahrzeugkabine nachgebildetes  Exterior view of the contours of the vehicle cabin modeled
Display dient,  Display serves,
dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden Merkmale aufweist, a) dem Benutzer des Simulators werden von dem zu steuernden  characterized in that it has the following features: a) the user of the simulator is to be controlled by the user
Fahrzeug aktuelle, von Sensoren ermittelte, Daten aus den  Vehicle current, determined by sensors, data from the
Bereichen der Optik, der Kinematik der Bewegung und der Akustik übermittelt,  Areas of optics, kinematics of motion and acoustics,
b) der Benutzer des Simulators erhält somit nahezu den selben  b) the user of the simulator thus receives almost the same
Eindruck von dem Bewegungsvorgang des Fahrzeugs wie ein real existierender Pilot und kann auf eine aktuelle Situation gemäß seiner Erfahrung und / oder Intuition reagieren,  Impression of the movement of the vehicle as a real existing pilot and can respond to a current situation according to his experience and / or intuition,
c) die Art und Weise der Reaktion des Benutzers des Simulators wird in mechanisch abgenommene Signale umgesetzt, mittels mathematischer Modelle aufbereitet, dem zu steuernden Fahrzeug übermittelt und dort in reale Steuerungsvorgänge umgesetzt, d) eine im Kopfbereich des Benutzers installierte Sensoreinheit ist zur Erfassung der Kopfposition vorgesehen, wobei deren Daten die auf dem Display angezeigte Blickrichtung und / oder die Bild Perspektive beeinflussen.  c) the mode of the reaction of the user of the simulator is converted into mechanically removed signals, processed by mathematical models, transmitted to the vehicle to be controlled and converted into real control operations, d) installed in the head of the user sensor unit is to detect the head position provided, the data of which influence the display direction and / or the image perspective displayed on the display.
Anspruch 5; Claim 5;
Verfahren nach Anspruch 4,  Method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für Fahrzeuge zu Land, zur See und in der Luft verwendet werden kann. characterized, that the control can be used for vehicles on land, sea and in the air.
Anspruch 6: Claim 6:
Verfahren nach einem der Fahrzeuge 4 oder 5,  Method according to one of the vehicles 4 or 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Übermittlung olfaktorischer und / oder  that the transmission of olfactory and / or
geschmacksspezifischer Daten aus dem Fahrzeug vorgesehen ist.  taste-specific data from the vehicle is provided.
Anspruch 7: Claim 7:
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.  Computer program with a program code for carrying out the method steps according to one of claims 4 to 7, when the program is executed in a computer.
Anspruch 8: Claim 8:
Maschinenlesbarer Träger mit dem Programmcode eines Computerprogramms zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird. gelöst.  A machine-readable medium having the program code of a computer program for carrying out the method according to one of claims 4 to 7, when the program is executed in a computer. solved.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Benutzer des Simulators durch die Übermittlung von wichtigen Daten aus einem real sich bewegenden Fahrzeug in die Lage zu versetzen sich so zu fühlen als wäre er tatsächlich der Pilot des jeweiligen Fahrzeugs. Als Fahrzeuge im Sinne der vorliegenden Erfindung gelten alle The invention is based on the idea to enable the user of the simulator by transmitting important data from a real moving vehicle in a position to feel as if he were actually the pilot of the respective vehicle. As vehicles in the context of the present invention, all apply
Fahrzeuge die an Land, auf See und in der Luft gebräuchlich sind. Vehicles in use on land, at sea and in the air.
Im Folgenden wird die Erfindung näher beschrieben. The invention will be described in more detail below.
Da Luftfahrzeuge ersichtlich am schwierigsten zu steuern und in der Luft zu halten sind, wird die Erfindung am Beispiel von Luftfahrzeugen beschrieben. Since aircraft are evidently the most difficult to control and to keep in the air, the invention will be described using the example of aircraft.
In zunehmendem Maß erobern unbemannte Luftfahrzeugssystem auch im zivilen Bereich den Luftraum. So sind solche Flugkörper sogar in der Endfassung des neuen Luftverkehrsgesetzes für Deutschland erwähnt. Diese, im militärischen Bereich meist Drohnen genannten Flugkörper, können Orte anfliegen, die der Mensch nur schwer erreicht und sind meist billiger und sicherer als Hubschrauber. Gegenüber Satelliten haben sie den Vorteil dass sie nicht nur bestimmte Orte direkt und näher anfliegen und untersuchen können, sondern dies auch mehrfach solange tun können bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist. Increasingly, unmanned aircraft systems are also conquering the airspace in the civilian area. Thus, such missiles are even in the final version of the new Air Traffic Act for Germany mentioned. These missiles, which are usually called drones in the military sector, can approach places that are difficult to reach and are usually cheaper and safer than helicopters. Compared to satellites, they have the advantage that not only can they approach and investigate specific locations directly and closer, but they can also do this several times until the desired result is achieved.
Die Traglast für gebräuchliche derartige Flugkörper ist jedoch beschränkt und deshalb deren Einsatzbereich noch etwas eingeschränkt.  However, the payload for conventional such missiles is limited and therefore their scope is still somewhat limited.
Größere derartige unbemannte Luftfahrzeugsysteme würden jedoch derzeit noch einen Piloten erfordern dessen Gewicht jedoch wiederum negativ zu Buche schlägt. Abgesehen davon gibt es auch im zivilen Bereich Einsätze die den Verlust von Menschenleben zur Folge haben können. However, larger such unmanned aerial vehicle systems would still require a pilot whose weight, however, again negatively impacts. Apart from that, there are also civilian missions that can result in the loss of life.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass schon vorhandene Flugsimulatoren, wie die in der Beschreibungseinleitung genannten, zusätzlich mit Einheiten versehen werden, die für den Empfang von Daten aus zu steuernden Fahrzeugen, beispielsweise von unbemannten Luftfahrzeugsystemen, ausgerüstet sind. Hierdurch wird der Benutzer eines solchen Simulators in die Lage versetzt, in nahezu Echtzeit, für die Steuerung eines Fahrzeugs in realer Bewegung benötigte Flugdaten zu erhalten. Um für eine solche aktive Steuerung jedoch notwendige Korrekturdaten an den zu steuernden Flugkörper zu senden ist zusätzlich This problem is inventively solved in that already existing flight simulators, such as those mentioned in the introduction, are additionally provided with units that are equipped for receiving data from vehicles to be controlled, for example, unmanned aerial vehicle systems. This enables the user of such a simulator to obtain, in near real-time, flight data needed for real-time vehicle control. However, in order to send necessary correction data to the missile to be controlled for such an active control is additional
vorgesehen, dass bewegungsrelevante Daten mittels einer im Bereich des provided that motion-related data by means of a in the field of
Simulators angeordneten Sendestation quasi auf bidirektionalem Weg zu dem Flugkörper gesendet werden. Simulator arranged transmitting station quasi bidirectional way to the missile to be sent.
Solche bewegungsrelevante Daten werden mittels mechanischer Signale erzeugt die der Benutzer des Simulators mittels konventionell betätigter Pedale oder Sidesticks erzeugt, und die mittels geeigneter mathematischer Modelle, bzw. Operationen, aufbereitet an die Steuerungs - Organe des jeweiligen Fahrzeugs gesendet werden. In der rechtzeitigen und richtigen Erzeugung dieser Signale spiegelt sich die  Such movement-relevant data are generated by means of mechanical signals which the user of the simulator generates by means of conventionally actuated pedals or sidesticks, and which are sent to the control organs of the respective vehicle by means of suitable mathematical models or operations, prepared. The timely and correct generation of these signals reflects the
Erfahrung eines Simulator - Piloten ebenso wie eine gewisse, aus Erfahrung gewonnene, Intuition. Experience of a simulator - pilot as well as a certain, gained experience, intuition.
Die vom zu steuernden Fahrzeug gesendeten Daten die optischen, akustischen oder situationsbedingten Charakter haben, benötigen nur insofern eine bidirektionale Ausprägung als auf diesem Weg diese Art Daten in gewissen Abständen oder beständig angefordert werden. The data sent by the vehicle to be controlled, which have the optical, acoustic or situational character, only need a bidirectional one As this way, this type of data may be requested at certain intervals or consistently.
Eine im Kopfbereich des Benutzers installierte Sensoreinheit ist zur Erfassung der Kopfposition vorgesehen, wobei deren Daten die auf dem Display oder der A sensor unit installed in the head area of the user is provided for detecting the head position, the data of which on the display or the
Projektionswand angezeigte Blickrichtung und / oder die Bildperspektive Projection screen displayed viewing direction and / or the picture perspective
beeinflussen. influence.
Die Steuerung der komplexen Bewegungsvorgänge und die Signalverarbeitung der verwendeten Sensoren erfordern ein spezielles Steuerungsprogramm The control of the complex motion processes and the signal processing of the sensors used require a special control program

Claims

Patentansprüche claims
Anspruch 1 : Claim 1:
Vorrichtung zum kombinierten Simulieren und Steuern  Device for combined simulation and control
ferngesteuerter Fahrzeuge in einem Simulator, wobei eine dem zu steuernden Fahrzeug nachgebildete Fahrzeugkabine mit realen  remotely controlled vehicles in a simulator, wherein a the vehicle to be controlled modeled vehicle cabin with real
Bedienelementen mit einem 6 - achsigen Industrieroboter, der über eine Tragvorrichtung, die als Fahrwerk ausgebildet sein kann, mit dem Boden verbunden ist, und wobei zur Übermittlung einer simulierten Außenansicht ein den Konturen der Fahrzeugkabine nachgebildetes Display dient,  Operating elements with a 6-axis industrial robot, which is connected to the ground via a carrying device, which can be designed as a running gear, and where a simulated exterior view is used to emulate a contour of the vehicle cabin,
dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden Merkmale aufweist, f) eine Empfangseinheit zum Empfang optischer Daten des zu  characterized in that it comprises the following features, f) a receiving unit for receiving optical data of
steuernden Fahrzeugs  controlling vehicle
g) eine Empfangseinheit zum Empfang akustischer Daten des zu  g) a receiving unit for receiving acoustic data of
steuernden Fahrzeugs,  controlling vehicle,
h) eine Sende - und Empfangseinheit zum bidirektionalen Übermitteln von bewegungsrelevanten Daten,  h) a transmitting and receiving unit for the bidirectional transmission of motion-relevant data,
i) eine Steuerungseinheit, die vom Benutzer des Simulators  i) a control unit provided by the user of the simulator
mechanisch erzeugte Signale, mittels mathematischer Modelle aufbereitet, an die Steuerungs - Organe des Fahrzeugs übermittelt, j) eine im Kopfbereich des Benutzers installierte Sensoreinheit zur Erfassung der Kopfposition, wobei deren Daten die auf dem Display angezeigte Blickrichtung und / oder die Bildperspektive  mechanically generated signals, processed by means of mathematical models, transmitted to the control organs of the vehicle; j) a sensor unit installed in the head area of the user for detecting the head position, the data of which is the viewing direction and / or the image perspective displayed on the display
beeinflussen.  influence.
Anspruch 2: Claim 2:
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,  Device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Steuerung für Fahrzeuge zu Land, zur See und in der Luft verwendet werden kann. Anspruch 3: that the control can be used for vehicles on land, sea and in the air. Claim 3:
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,2, oder 3,  Apparatus according to claim 1, 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass eine Empfangseinheit zum Empfang olfaktorischer und / oder geschmacksspezifischer Daten vorgesehen ist.  a receiving unit is provided for receiving olfactory and / or flavor-specific data.
Anspruch 4: Claim 4:
Verfahren zum kombinierten Simulieren und Steuern  Method for combined simulation and control
ferngesteuerter Fahrzeuge in einem Simulator, wobei eine dem zu steuernden Fahrzeug nachgebildete Fahrzeugkabine mit realen Bedienelementen mit einem 6 - achsigen Industrieroboter, der über eine Tragvorrichtung, die als Fahrwerk ausgebildet sein kann, mit dem Boden verbunden ist, und wobei zur Übermittlung einer simulierten Außenansicht ein den Konturen der Fahrzeugkabine nachgebildetes Display dient,  remotely controlled vehicles in a simulator, wherein a vehicle cabin simulated with the vehicle to be controlled is connected to real controls with a 6 - axis industrial robot connected to the ground via a supporting device which can be designed as a landing gear, and for transmitting a simulated external view serves the contour of the vehicle cabin replicated display,
dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden Merkmale aufweist, e) dem Benutzer des Simulators werden von dem zu steuernden  characterized in that it has the following features: e) the user of the simulator is to be controlled by the user
Fahrzeug aktuelle, von Sensoren ermittelte, Daten aus den  Vehicle current, determined by sensors, data from the
Bereichen der Optik, der Kinematik der Bewegung und der Akustik übermittelt,  Areas of optics, kinematics of motion and acoustics,
f) der Benutzer des Simulators erhält somit nahezu den selben  f) the user of the simulator thus receives almost the same
Eindruck von dem Bewegungsvorgang des Fahrzeugs wie ein real existierender Pilot und kann auf eine aktuelle Situation gemäß seiner Erfahrung und / oder Intuition reagieren,  Impression of the movement of the vehicle as a real existing pilot and can respond to a current situation according to his experience and / or intuition,
g) die Art und Weise der Reaktion des Benutzers des Simulators wird in mechanisch abgenommene Signale umgesetzt, mittels mathematischer Modelle aufbereitet, dem zu steuernden Fahrzeug übermittelt und dort in reale Steuerungsvorgänge umgesetzt, h) eine im Kopfbereich des Benutzers installierte Sensoreinheit ist zur Erfassung der Kopfposition vorgesehen, wobei deren Daten die auf dem Display angezeigte Blickrichtung und / oder die Bildperspektive beeinflussen. Anspruch 5; g) the mode of the reaction of the user of the simulator is converted into mechanically removed signals, processed by mathematical models, transmitted to the vehicle to be controlled and converted into real control operations, h) a sensor unit installed in the head of the user to detect the head position whose data influence the viewing direction and / or the image perspective displayed on the display. Claim 5;
Verfahren nach Anspruch 4,  Method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Steuerung für Fahrzeuge zu Land, zur See und in der Luft verwendet werden kann.  that the control can be used for vehicles on land, sea and in the air.
Anspruch 6: Claim 6:
Verfahren nach einem der Fahrzeuge 4 oder 5,  Method according to one of the vehicles 4 or 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Übermittlung olfaktorischer und / oder  that the transmission of olfactory and / or
geschmacksspezifischer Daten aus dem Fahrzeug vorgesehen ist.  taste-specific data from the vehicle is provided.
Anspruch 7: Claim 7:
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.  Computer program with a program code for carrying out the method steps according to one of claims 4 to 7, when the program is executed in a computer.
Anspruch 8: Claim 8:
Maschinenlesbarer Träger mit dem Programmcode eines Computerprogramms zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.  A machine-readable medium having the program code of a computer program for carrying out the method according to one of claims 4 to 7, when the program is executed in a computer.
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