JP2007034163A - シミュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】シミュレータの応答時間の更なる短縮を図る。
【解決手段】演算処理装置６は、視界表示装置３、モーション模擬装置２、及び操縦装置４が接続されかつ、これらの装置の間の信号の入出力処理を行うリンケージ部６１と、リンケージ部６１を介して得られた各種の信号に基づいて各種の模擬演算を行う模擬演算部６２と、模擬演算部６２の演算結果に基づいて視界表示装置３及びモーション模擬装置２を駆動するための出力処理を行う出力処理部６３と、リンケージ部６１、模擬演算部６２及び出力処理部６３のそれぞれによって、データが随時書き込み及び読み出しされる共有メモリ部６４と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機等の移動体のシミュレータに関するものである。

従来より、例えば特許文献１に開示されているように、航空機のシミュレータ（フライトシミュレータ）は、操縦者に対して模擬視界を表示する視界表示装置と、模擬操縦席を動かすモーション模擬装置と、上記模擬操縦席に設けられて操縦者が操縦を行う操縦装置と、各種の模擬演算を行う模擬演算装置と、を備えている。

ここで、上記模擬演算装置は、機体の運動を計算する飛行運動計算等を行う装置であり、フライトシミュレータは、この模擬演算装置とは別に、上記視界表示装置によって模擬視界（映像）を表示するための装置である視界映像描画装置と、上記モーション模擬装置や操縦装置が接続されて、これらの装置の間での信号の入出力処理を行うリンケージ装置と、をさらに備えている。

そして、こうしたフライトシミュレータでは、上記リンケージ装置と模擬演算装置とがデータ伝送線で互いに接続されると共に、上記模擬演算装置と視界映像描画装置とが別のデータ伝送線で互いに接続されており、各装置を同期させながら各装置間でのデータの送受信を行うように構成されている。
特公平５−８２９４７号公報

このように上記従来のフライトシミュレータは、リンケージ装置、模擬演算装置及び視界映像描画装置がそれぞれ別の装置で構成され、それらの装置間のデータ伝送を同期させて行っているため、データ伝送において遅れ時間が発生し、操縦装置の操作からその操作に応答する模擬視界が表示されるまでの時間（応答時間）が、その分長くなってしまう（遅れてしまう）という不都合がある。また、データ伝送線を用いることによってノイズの影響を受け易いという問題もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シミュレータの応答時間を更に短縮させることにある。

本発明のシミュレータは、模擬操縦席に着座する操縦者に対して模擬視界を表示する視界表示装置と、上記模擬操縦席を動かすモーション模擬装置と、上記模擬操縦席に設けられかつ、上記操縦者が操縦を行う操縦装置と、演算処理装置と、を備え、上記演算処理装置は、上記視界表示装置、モーション模擬装置、及び操縦装置が接続されかつ、これらの装置との間の信号の入出力処理を行うリンケージ部と、上記リンケージ部を介して得られた各種の信号に基づいて各種の模擬演算を行う模擬演算部と、上記模擬演算部の演算結果に基づいて上記視界表示装置及びモーション模擬装置を駆動するための出力処理を行う出力処理部と、上記リンケージ部、上記模擬演算部及び出力処理部のそれぞれによって、データが随時書き込み及び読み出しされる共有メモリ部と、を有する。

この構成によると、上記演算処理装置は、リンケージ部、模擬演算部及び出力処理部を有しており、従来のシミュレータにおいては、それぞれ別の装置であったリンケージ装置、演算処理装置及び視界映像描画装置の各処理を、一つの装置によって行う。

そして、上記演算処理装置は、リンケージ部、上記模擬演算部及び出力処理部のそれぞれによって、データが随時書き込み及び読み出しされる共有メモリ部と、を有しており、リンケージ部と模擬演算部との間でのデータの受け渡し、摸擬摸擬演算部と出力処理部との間のデータの受け渡し、及び出力処理部とリンケージ部との間のデータの受け渡しに、各部を同期させる必要がない。その結果、データ伝送による遅れ時間が発生しないため、その分シミュレータの応答時間が短縮される。

また、上記の構成ではデータ伝送線が不要になるため、ノイズの影響を受けることがなく、さらに、従来は互いに伝送線により接続されていた複数の装置を、一つの装置にまとめることによって、故障に対する信頼性の向上が図られる。

尚、共有メモリ部とは、複数のプログラム間での共通領域を意味し、例えばCOMMON文によって定義される記憶領域を意味する。

ここで、上記摸擬演算部は少なくとも、飛行艇の運動を計算する飛行運動計算、水面の波を３次元で計算する３次元波計算、上記飛行艇が着水する際の反力を計算する艇底反力計算、及び上記飛行艇が着地する際の反力を計算する脚計算を実行し、上記出力処理部は少なくとも、上記視界表示装置のための視界映像描画及び３次元波映像描画、並びに上記モーション模擬装置のためのモーション駆動出力の各処理を実行する、としてもよい。つまり、上記シミュレータは、飛行艇のフライトシミュレータとしてもよい。

また、上記演算処理装置は、上記リンケージ部、模擬演算部及び出力処理部それぞれにおける各処理をマルチタスクで実行する、とすることが望ましい。

こうすることで、演算処理装置で実行される各処理を、その処理に最適な周波数で繰り返し行いつつ、演算処理装置全体の処理時間の短縮が図られる。

以上説明したように、本発明のシミュレータによると、従来のシミュレータにおいては、それぞれ別の装置で構成されていたリンケージ装置、演算処理装置及び視界映像描画装置が一つの演算処理装置にまとめられ、その演算処理装置においては、共有メモリ部を介してリンケージ部、模擬演算部及び出力処理部の間のデータの受け渡しが行われるため、データ伝送の遅れ時間が発生せず、シミュレータの応答時間を短縮することができると共に、ノイズの影響をなくし、さらには故障に対する信頼性の向上をも図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るシミュレータの構成を示しており、このシミュレータは飛行艇のシミュレータである。

同図において、符号１は操縦者が入る模擬操縦室（模擬操縦席）であり、この模擬操縦室１はモーション模擬装置２上に載置されていて、このモーション模擬装置２が駆動することによって、操縦者に対して飛行艇の運動（動き）を体感させるようになっている。

上記模擬操縦室１の前方にはスクリーン３１が配設されている一方、模擬操縦室１の上方にはプロジェクタ３２が配設されており、このプロジェクタ３２からスクリーン３１に向かって視界映像が照射されることによって、模擬操縦室１内の操縦者に対して模擬視界を表示するようになっている。上記スクリーン３１及びプロジェクタ３２によって視界表示装置３が構成される。

また、詳細な図示は省略するが、上記模擬操縦室１内は本シミュレータの模擬対象である飛行艇の模擬操縦室１と同じ構成にされており、上記模擬操縦室１内には操縦者が操作する操縦桿やスイッチ等を含む操縦装置４と、計器表示装置５と、が設けられている。

そうして、上記シミュレータは、各種の演算処理を実行する演算処理装置６を備えている。この演算処理装置６は、少なくともＣＰＵ及びメモリを備えたディジタル計算機であって、予め準備されているプログラムを読み込んでそのプログラムを実行することにより、後述する各部６１，６２，６３，６４が構成されると共に、その各部６１，６２，６３，６４における各処理が実行される。

上記演算処理装置６は、上記視界表示装置３、モーション模擬装置２、操縦装置４及び計器表示装置５がそれぞれ接続されるハードウエアを有しかつ、これらの装置２，３，４，５との間の信号の入出力処理を行うリンケージ部６１と、リンケージ部６１を介して得られた各種の信号に基づいて各種運動の模擬演算を行う模擬演算部６２と、模擬演算部６２にの演算結果に基づいて上記視界表示装置３、モーション模擬装置２、計器表示装置５を駆動するための出力処理を行う出力処理部６３と、を備えている。尚、モーション模擬装置２及び計器表示装置５はハブ（ＨＵＢ）７を介してリンケージ部６１に接続される。

ここで、上記模擬演算部６２は、少なくとも、操縦装置４の操縦に対する飛行艇の運動を計算する飛行運動計算、水面の波を３次元で計算する３次元波計算、上記飛行艇が着水する際の艇底反力を計算する艇底反力計算、及び上記飛行艇が着地する際のランディングギヤの反力を計算する脚計算を、それぞれ予め設定された計算式に従って行う。

また、出力処理部６３は、少なくとも、上記視界表示装置３で表示する画像を演算する視界映像描画及び水面の３次元波の画像を出力する３次元波映像描画、上記モーション模擬装置２を駆動するためのモーション駆動出力、並びに上記計器表示装置５の計器表示のための計器信号出力を実行する。

そうして、上記演算処理装置６は、上記リンケージ部６１、上記模擬演算部６２及び上記出力処理部６３のそれぞれによって、データが随時書き込み及び読み出しされる（図１の矢印参照）共有メモリ部６４をさらに有する。つまり、上記リンケージ部６１は、操縦装置４から入力された信号を共有メモリ部６４に随時書き込むと共に、必要なデータを共有メモリ部６４から随時読み込んで、上記視界表示装置３、モーション模擬装置２、及び計器表示装置５に出力する。また、上記模擬演算部６２は演算に必要なデータを共有メモリ部６４から随時読み込むと共に、演算結果を共有メモリ部６４に随時書き込む。さらに、出力処理部６３は処理に必要なデータを共有メモリ部６４から随時読み込むと共に、処理結果を共有メモリ部６４に随時書き込む。

上記演算処理装置６はまた、上記リンケージ部６１、模擬演算部６２及び出力処理部６３における各処理をマルチタスクで実行するように構成されており、リンケージ部６１は、例えば２００Ｈｚの周波数でその処理を繰り返し実行させる一方、摸擬演算部６２及び出力処理部６３における飛行運動計算、３次元波計算、艇底反力計算、モーション駆動出力、視界映像描画等は、例えば６０Ｈｚの周波数で演算や描画処理を繰り返すようになっている。

このように、本実施形態に係るシミュレータは、従来のシミュレータにおいては別の装置によって構成されていた、リンケージ装置、模擬演算装置、及び視界映像描画装置を、一つの演算処理装置６にまとめると共に、その演算処理装置６に含まれるリンケージ部６１、模擬演算部６２、及び出力処理部６３間のデータの授受を、共有メモリ部６４を介して行うようにしたから、各部６１，６２，６３間のデータの授受を同期させて行う必要がなくなり、データ伝送に伴う遅れ時間が発生せず、シミュレータの応答時間をその分短縮することができる。また、データ伝送線が不要であるため、ノイズの影響を受けることがなく、さらに複数の装置を一つにまとめることで、故障に対する信頼性の向上を図ることができる。

また、上記演算処理装置６は、上記リンケージ部６１、模擬演算部６２及び出力処理部６３における各処理をマルチタスクで実行するため、演算処理装置６で実行される各処理を、その処理に最適な周波数で繰り返し行いつつ、演算処理装置６全体の処理時間の短縮を図ることができる。

尚、本実施形態では飛行艇のフライトシミュレータを例に本発明を説明したが、本発明は、飛行艇のシミュレータに限らず、その他の航空機のシミュレータに適用することが可能であることは言うまでもない。また、本発明のシミュレータは、航空機に限らず、例えば自動車や鉄道等の各種の移動体のシミュレータに適用することも可能である。

以上説明したように、本発明は、シミュレータの応答時間を短縮することができると共に、ノイズの影響をなくしかつ、故障に対する信頼性の向上を図ることができるため、航空機を始めとして、各種移動体のシミュレータとして有用である。

本発明の実施形態に係るフライトシミュレータの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 模擬操縦席
２ モーション模擬装置
３ 視界表示装置
４ 操縦装置
６ 演算処理装置
６１ リンケージ部
６２ 模擬演算部
６３ 出力処理部
６４ 共有メモリ部

Claims (3)

1. 模擬操縦席に着座する操縦者に対して模擬視界を表示する視界表示装置と、
   上記模擬操縦席を動かすモーション模擬装置と、
   上記模擬操縦席に設けられかつ、上記操縦者が操縦を行う操縦装置と、
   演算処理装置と、を備え、
   上記演算処理装置は、
   上記視界表示装置、モーション模擬装置、及び操縦装置が接続されかつ、これらの装置との間の信号の入出力処理を行うリンケージ部と、
   上記リンケージ部を介して得られた各種の信号に基づいて各種の模擬演算を行う模擬演算部と、
   上記模擬演算部の演算結果に基づいて上記視界表示装置及びモーション模擬装置を駆動するための出力処理を行う出力処理部と、
   上記リンケージ部、上記模擬演算部及び出力処理部のそれぞれによって、データが随時書き込み及び読み出しされる共有メモリ部と、を有するシミュレータ。
2. 請求項１に記載のシミュレータにおいて、
   上記摸擬演算部は少なくとも、飛行艇の運動を計算する飛行運動計算、水面の波を３次元で計算する３次元波計算、上記飛行艇が着水する際の反力を計算する艇底反力計算、及び上記飛行艇が着地する際の反力を計算する脚計算を実行し、
   上記出力処理部は少なくとも、上記視界表示装置のための視界映像描画及び３次元波映像描画、並びに上記モーション模擬装置のためのモーション駆動出力の各処理を実行するシミュレータ。
3. 請求項１又は２に記載のシミュレータにおいて、
   上記演算処理装置は、上記リンケージ部、模擬演算部及び出力処理部における各処理をマルチタスクで実行するシミュレータ。

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