JP3665058B2 - Simulator scenario production support program and simulator device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗り物の操縦を仮想的に体験することを可能にするシミュレータ装置に関する。本発明は特に、乗り物を運転した際に体感する加速度を再現するシミュレータ装置と、そうしたシミュレータ装置に適したシミュレータシナリオの製作を支援するプログラムとに関する。
【0002】
【従来の技術】
航空機、車両に例示される乗り物の操縦を仮想的に体験するために、搭乗者から見られる視界あるいは搭乗者によって感覚される加速度を模擬的に再現するシミュレータ装置が用いられている。シミュレータ装置による現実感を高めるために、運行経路、速度、加速度あるいは気象条件に例示される条件からなるシナリオを自由に設定することが可能なシミュレータ装置が望まれている。更に、そうしたシナリオの製作を簡易にすることが望まれている。
【0003】
航空機の操縦において、気象条件によって視覚、平衡感覚あるいは体性感覚に狂いが生じることによって、搭乗者が航空機の姿勢を正しく把握できなくなる空間識失調と呼ばれる現象が知られている。実際の航空機による飛行の安全性を高めるために、空間識失調に対する訓練を行うことが有効である。しかし、実際の航空機を用いた訓練では、空間識失調を誘発する気象条件を望む通りに用意することは困難である。空間識失調を誘発する条件を再現することができるシミュレータ装置が望まれている。空間識失調を誘発する条件を模擬的に再現するシミュレータ装置用のシナリオの製作を簡易にするシステムが望まれている。
【0004】
シナリオ制御ロジックについては全て制御プログラムに組込み、シナリオ実行に供されるシナリオデータについては制御プログラムとは独立させることによって、シナリオ制御プログラムを変更せずにデータの追加・変更を行うだけで自在にシナリオが構築できるシミュレータのシナリオ製作支援装置が知られている(特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−312149号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、シナリオの設定が簡易に行われるシミュレータシナリオ製作支援プログラム及びシミュレータ装置を提供することである。
【0007】
本発明の他の目的は、多様な気象条件あるいは乗り物の運動状態を簡易に設定することができるシミュレータシナリオ製作プログラムと、多様な気象条件あるいは乗り物の運動状態を視覚的あるいは体感的に再現するシミュレータ装置を提供することである。
【0008】
本発明の更に他の目的は、空間識失調を誘発する状況を含むシナリオを簡易に作成するシミュレータシナリオ製作支援プログラムと、空間識失調を誘発する状況を再現するシミュレータ装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以下に、[発明の実施の形態]で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0010】
本発明におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)は、仮想空間(31)を表示するステップ(ステップS2)と、シナリオ情報(102)を収集するステップ(ステップS8〜ステップS18)と、シナリオ情報(102)は仮想の乗り物(32)が仮想空間(31)の中を移動する経路(33)を示す経路情報(121)を含み、経路(33)に含まれる任意の点において乗り物(32)の搭乗者から見た視界を仮想的に表現する画像を作成するステップ(ステップS19)と、画像を経路(33)に沿って時系列的に再生する再生ステップ(ステップS21)とを具備する方法をコンピュータに実行させる。
【0011】
本発明におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)は更に、経路情報(121)によって示される経路(33)が複数の不連続な通過点(38)を含むとき、通過点(38)の間を自動的に補間して経路情報(121)を修正するステップ(ステップS15)を含む方法をコンピュータに実行させる。
【0012】
本発明におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)において、シナリオ情報(102)は更に、仮想空間(31)における位置に対応する環境情報(125)を含み、更に、環境情報(125)を用いて画像を加工するステップ(ステップS17)を具備する方法をコンピュータに実行させる。
【0013】
本発明におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)において、環境情報(125)は気象条件に関する情報を含んでいることが好ましい。環境情報(125)は、昼間(41)、夜間(42)、雲(43)、雲の切れ目から差し込む太陽光(44)、傾斜面を有する雲(45)、雨(46)、雪(47)、星空(48)、漁火(49)、先導する乗り物(50)、他の乗り物(51)のうちの少なくとも1つを含む。
【0014】
本発明におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)は更に、太陽光が差し込む角度、雨が降る角度、雪が降る角度、傾斜面を有する雲の傾斜面の角度のうちの少なくとも1つを設定するステップ(ステップS18)を具備する方法をコンピュータに実行させる。
【0015】
本発明におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)において、シナリオ情報(102)は更に、経路(33)の各々の位置における乗り物(32)の姿勢を示す姿勢情報(122)を含み、更に、画像(60)を姿勢情報を用いて加工するステップ(ステップS16)を具備する方法をコンピュータに実行させる。
【0016】
本発明におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)において、乗り物(32)は航空機であり、仮想空間(31)は三次元である。
【0017】
本発明におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)において、シナリオ情報(102)は更に、仮想空間(31)における傾斜面を有する雲(45)の位置と、傾斜面の角度と、角度が変化する速さの情報とを含み、再生ステップ(ステップS21)において、傾斜面を有する雲(45)は、傾斜面の角度が連続的に変化するように再生される。
【0018】
本発明におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)は更に、経路(33)のうちからユーザによって任意に選択される点において搭乗者から見た視界を仮想的に表現する画像(60)を表示するステップ(ステップS20)を具備する方法をコンピュータに実行させる。
【0019】
本発明によるシミュレーション装置(201)は、シミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)を用いて前記シナリオ情報(102)を生成するシナリオ生成部(246)と、被験者が配置される座席(221)と、座席(221)を貫通していないせん回軸(216)と、せん回軸(216)と異なる複数のジンバル軸(225、227、229)と、シナリオ情報(102)を用いて仮想の乗り物(32)の加速度を算出するシミュレーション部(242)と、加速度に基づいて座席(221)がせん回軸(216)を中心に回転する角速度を算出するせん回軸角速度算出部(244)と、加速度に基づいて、せん回軸(216)と複数のジンバル軸(225、227、229)とが回転する角度を算出する操縦席姿勢算出部(245)とを具備している。
【0020】
本発明によるシミュレーション装置(201)は更に、シナリオ情報(102)を用いて乗り物(32)の搭乗者から見た仮想的な視界を被験者に表示する表示部(図示せず)を具備している。
【0021】
本発明によるシミュレーション装置(201)は、シミュレータシナリオ製作支援プログラム(101)を用いてシナリオ情報(102)を生成するシナリオ生成部(246)と、被験者が配置される座席(221)と、座席(221)を貫通していないせん回軸(216)と、せん回軸(216)と異なる複数のジンバル軸(225、227、229)と、仮想の乗り物(32)の加速度を算出するシミュレーション部(242)と、加速度に基づいて座席(221)がせん回軸(216)を中心に回転する角速度を算出するせん回軸角速度算出部(244)と、加速度に基づいて、せん回軸(216)と複数のジンバル軸(225、227、229)とが回転する角度を算出する操縦席姿勢算出部(245)と、乗り物(32)の搭乗者から見た仮想的な視界を被験者に表示する表示部(図示せず)と、視界にはシナリオ情報(102)に従って移動して乗り物(32)を先導する移動体(50)が表示され、座席(221)に着席する被験者により操作盤に入力される操作内容を収集する操作内容収集部(241)とを具備し、シミュレーション部(242)は、操作内容に基づいて加速度を算出する。
【0022】
本発明によるシミュレータ装置(201)において、ジンバル軸(225、227、229)は、それぞれ1つの点を通ることが好ましい。
【0023】
本発明によるシミュレータ装置(201)において、ジンバル軸(225、227、229)は、せん回軸(216)と平行なヨー軸(225)と、ヨー軸(225)と平行ではないピッチ軸(227)と、ピッチ軸(227)と平行ではないロール軸(229)とを含み、操縦席姿勢算出部(245)は、前記シミュレーション部(242)が算出する加速度に基づいて、座席(221)がヨー軸(225)を中心に回転するヨー角度と座席(221)がピッチ軸(227)を中心に回転するピッチ角度と座席(221)がロール軸(229)を中心に回転するロール角度とを算出することが好ましい。
【0024】
本発明によるシミュレータ装置(201)において、ヨー軸(225)は、せん回軸(216)と平行であることが好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】
[実施の第1形態]
以下、図面を参照しながら、本発明によるシミュレータシナリオ製作支援プログラム及びシミュレータシナリオ製作支援装置の実施の第1形態について説明する。本実施の形態におけるシミュレータシナリオ製作支援プログラムは、航空機のフライトをシミュレートするシミュレータ用のシナリオを製作するために用いられる。
【0026】
図1は、シミュレータシナリオ製作支援装置1の構成を示している。シミュレータシナリオ製作支援装置1は、表示部2と、入力部3と、演算部4と、記憶部5と、転送部6とを具備している。シミュレータシナリオ製作支援装置1は、パーソナルコンピュータあるいはワークステーションに例示されるコンピュータシステムによって実現される。
【0027】
入力部3は、キーボードと、マウスに例示されるポインティング・デバイスとを具備している。転送部6は、記憶部4に格納されているデータを加速度シミュレータ装置201に転送する。シミュレータ装置201がその記憶媒体の読み取り装置を具備している場合、転送部101に代えて、CD−ROMに例示される記憶媒体の書き込み装置を具備している構成のシミュレータシナリオ製作装置も好適に用いられる。
【0028】
図2を参照して、記憶部5は、シミュレータシナリオ製作支援プログラム101と、シナリオ情報102と、経路雛型情報103と、画像雛型情報104とを格納している。シミュレータシナリオ製作支援プログラム101は、演算部4によって実行可能なコンピュータプログラムである。
【0029】
図3を参照して、シミュレータシナリオ製作支援プログラム101は、仮想空間表示部110と、シナリオ情報収集部111と、シナリオ補間部112と、画像作成部113と、シナリオ再生部114とを具備している。
【0030】
図4を参照して、シナリオ情報102は、経路情報121と、姿勢情報122と、速度情報123と、加速度情報124と、情景情報125とを含んでいる。
【0031】
図5は、表示部2が表示する画面30の例を示している。画面30には、三次元の仮想空間31が表示されている。仮想空間31の中には、地面34が表示されている。仮想空間31の中には、経路33が表示されている。経路33は、飛行場35を一部として含む閉曲線をなしている。仮想空間31には二次元経路36が表示されている。二次元経路36は、経路33が仮想空間31における鉛直方向に地面に投影されたものである。経路33の上には航空機32が表示されている。仮想空間31の内部には、他機52が表示されている。画面30の内部には、仮想空間31と並列してシナリオ確認画面60が表示されている。
【0032】
画面30の内部には、入力部3が備えている図示しないポインティング・デバイスによって操作され画面30における位置を指し示すポインタ37が表示されている。
【0033】
画面30には、複数の情景アイコン40が表示されている。情景アイコン40は、昼間41と、夜間42と、雲43と、雲の切れ目から差し込む光である斜光44と、雲傾斜45と、雨46と、雪47と、星空48と、漁火49と、先導機50と、他機51とを含んでいる。情景アイコン40の各々は、画像雛型情報104に記憶されている画像の情報に対応づけられている。
【0034】
図6は、シミュレータシナリオ製作支援装置1が表示する画面30の他の例を示している。経路33の上には、雲傾斜45を表す貼付アイコン71が置かれている。画面30には更に、貼付アイコン71に対応して、情景設定入力画面72が表示されている。
【0035】
以上の構成を備えたシミュレータシナリオ製作支援プログラム及びシミュレータシナリオ製作支援装置の動作を、図7に示すフローチャートに従って説明する。
【0036】
ただし、以下の説明においてシミュレータシナリオ製作支援プログラムあるいはその一部分が行う動作として記載されている動作は、演算部4が記憶部5に格納されている該シミュレータシナリオ製作支援プログラムあるいはその一部分を読み取って実行する動作を示している。
【0037】
入力部3からシミュレータシナリオ製作支援プログラム101を起動するための操作がなされると、仮想空間表示部110は画面30に仮想空間31を表示する。仮想空間表示部110は更に、仮想空間31の内部に地面34を表示する。地面34には、経路33の設定がしやすいように座標を示す格子が描かれていることが好ましい(ステップS2)。
【0038】
シナリオ情報収集部111は、情景アイコン40を画面30に表示する(ステップS4)。
【0039】
シナリオ情報収集部111は、ユーザが経路33を作成するために経路雛型情報103を使用するか否かを示す情報を、図示しない入力画面を用いてユーザから収集する(ステップS6)。
【0040】
ユーザが経路雛型情報103を使用しないことを選択したとき(ステップS6No)、シナリオ情報収集部111は、二次元経路36を示す情報を入力部3から収集する。ユーザは、入力部3を用いてポインタ37を操作し、地面34に描かれた二次元の曲線である二次元経路36を作成する。あるいは、ユーザがポインタ37を操作して地面34の上に不連続な複数の点を設定すると、シナリオ補間部112はそれらの点の間を自動的に補間して、連続的な二次元経路36を作成する。作成された二次元経路36は、経路情報121として格納される(ステップS8)。
【0041】
シナリオ情報収集部111は、二次元経路36に含まれる点に対して、地面34に垂直な方向の高さを示す情報を収集する。ユーザは、二次元経路36に含まれる点の中から適当な点を決め、決められた点において高さを設定する。シナリオ補間部112は、二次元経路36とユーザが設定した高さとを用いて、連続的な経路33を作成する。作成された経路33は、経路情報121として格納される(ステップS10)。
【0042】
ステップS6においてユーザが経路雛型情報103を使用することを選択したとき(ステップS6Yes)、シナリオ情報収集部111は、経路雛型情報103が含んでいる図示しない経路雛型の複数の候補の中からユーザがどの経路雛型を選択したかを示す情報を入力部3から収集する。仮想空間表示部110は、選択された経路雛型を用いて仮想空間31に経路33を表示する(ステップS12)。
【0043】
シナリオ情報収集部111は、入力部3から経路33を修正するための情報を収集する。ユーザは、二次元経路36に含まれる点をポインタ37でドラッグ&ドロップすることによって地面34の中で移動し、二次元経路36の変形を行う。ユーザは更に、経路33に含まれる点をポインタ37でドラッグ&ドロップすることによって高さを変更する。あるいはユーザは、経路33に含まれる点をポインタ37で指示し数値を入力することによって高さを修正する。修正された経路33の情報は、経路情報21として格納される(ステップS14)。
【0044】
シナリオ補間部112は、経路33が不連続な複数の通過点38を含むとき、所定の補間方法を用いて、通過点38をなめらかにつなぎ合わせて、経路33を作成し表示する。作成された経路33の情報は、経路情報121として保存される(ステップS15)。経路33の補間は、経路情報121が追加、変更あるいは削除される毎に自動的に行われることが望ましい。
【0045】
シナリオ情報収集部111は、ポインタ37が経路33に含まれる点を指しているときに入力部3からマウスの右クリックに例示される所定の操作がなされると、画面30に出力される図示しない入力画面から、姿勢情報122、速度情報123あるいは加速度情報124を収集する。シナリオ補間部112は、入力された姿勢情報122、速度情報123あるいは加速度情報124の経路33に沿った変化が連続的になるように自動的に補間する(ステップS16)。
【0046】
姿勢情報122、速度情報123あるいは加速度情報124を自在に設定したシナリオが簡易に製作されることによって、現実感が高いシミュレーションが可能になる。更に、姿勢情報122、速度情報123あるいは加速度情報124を自在に設定したシナリオが、航空機の姿勢、速度あるいは加速度に基づく体感を再現することを可能にするシミュレータ装置201に用いられると、現実に近いシミュレーションが可能となり、訓練の効果が高くなる。
【0047】
シナリオ情報収集部111は、入力部3から情景の情報を収集する。ユーザは、ポインタ37を用いて情景アイコン40の内からアイコンを選択して経路33の上または側にドラッグ&ドロップする。この設定によって、例えば、昼間41の情景を飛行していた航空機32が、飛行場35に着陸するために接近する頃には夜間42となって雨46が降り始める、といった設定がなされる。ドラッグ&ドロップされた情景アイコン40は、経路33の上または側に貼付アイコン71として表示される。選択された情景アイコン40とその情景アイコン40がドラッグ&ドロップされた経路33の上の位置とは、情景情報125として格納される。貼付アイコン71の上で図示しないマウスを右クリックして表示されるメニューから削除を選択することによって、設定された情景は削除される(ステップS17)。
【0048】
このように情景が設定されることで、情景の設定あるいは修正が簡易に行われる。設定された情景が貼付アイコン71として表示されることによって、情景の設定がひと目で確認され、更に修正が簡易に行われる。
【0049】
情景アイコン40の中から斜光44、雲傾斜45、雨46あるいは雪47が選ばれ経路33の上に設定されたとき、シナリオ情報収集部111は更に、情景設定入力画面72を表示して、斜光が差し込む角度、平らな面を有する雲においてその平らな面が水平に対して傾いている角度、雨が降る角度あるいは雪が降る角度を示す情報を入力部3から収集する。収集された情報は情景情報125として格納される。情景設定入力画面72は更に、それらの角度が変化するときに、どれだけの時間をかけて変化するかを入力する入力欄を有している。その入力欄から入力された時間は、情景情報125として格納される(ステップS18)。
【0050】
画像作成部113は、ステップS6〜ステップS18において設定された経路情報121、姿勢情報122あるいは情景情報125を用いて、経路33の中からユーザが任意に選択した点における航空機32の操縦者の視界を仮想的に再現する静止画像を作成する。例として経路33の中から選択された点において貼付アイコン71として斜光44が設定されていたとき、画像作成部113は斜光44に対応する画像雛型情報104を取り出し、斜光44の角度を示す情報を情景情報25から取り出して画像雛型情報104を加工して、ステップS18において設定された角度に斜光が差し込む画像を作成する(ステップS19)。
【0051】
表示部2は、画像作成部113が作成した画像をシナリオ確認画面60に表示する。ユーザは、シナリオ確認画面60を見て必要ならば設定に修正を加える(ステップS20)。
【0052】
シナリオ確認部15は、設定された経路33の最初から最後まで、あるいは設定された経路33のうちの指定された部分に関して、画像作成部113が作成した画像を連続的に再生することによって、経路33の上を速度情報123に示される速度と加速度情報124に示される加速度で飛行する航空機32の操縦者の視界を仮想的に再現する動画をシナリオ確認画面60に再生する(ステップS21)。
【0053】
シナリオ確認画面60によって、シナリオの製作者はシナリオを作成しあるいは修正するたびにシナリオを確認することができ、シナリオの製作者がイメージする通りのシナリオが簡易に短時間で製作される。
【0054】
ユーザからシナリオ情報102の修正が求められると、シミュレータシナリオ製作支援プログラム101は、ステップS14に戻る(ステップS22Yes)。修正が求められないと、ステップS2〜ステップS22によって製作されたシナリオはハードディスク、フレキシブルディスクあるいは光磁気ディスクに例示される記録媒体に保存される(ステップS24)。
【0055】
ステップS24において保存されたシナリオは、転送部6によって加速度シミュレータ装置201に転送される。加速度シミュレータ装置201は、転送されたシナリオに従って、搭乗者に視覚的かつ体感的な模擬的飛行体験を提供する。
【0056】
本発明によるシナリオシミュレータ製作支援プログラム及びシナリオシミュレータ製作支援装置を用いて製作されたシナリオは、多様な気象条件あるいは航空機の多様な運動条件を簡易に設定することを可能にする。こうしたシナリオは、多様な体感を再現することを可能にするシミュレーション装置101に用いられることで、多様な状況を仮想的に体験することが可能になり、訓練の効果が上がる。
【0057】
空間識失調は、平らな部分を有する雲が数分間かけて平らな部分の傾きを変える場合、雪が斜めに降る場合、雲の切れ間から斜めに光が差し込む場合などに誘発されて発生することがある。本発明におけるシナリオシミュレータ製作支援プログラム及びシナリオシミュレータ製作支援装置を用いて製作されたシナリオは、こうした空間識失調を誘発する状況を組み込んだシナリオを簡易に製作することを可能にする。こうしたシナリオは、こうした空間識失調を誘発する状況の画像を再現するシミュレータ装置に用いられることによって訓練の効果を上げる。
【0058】
空間識失調は更に、直進状態において加速若しくは減速をする場合に重力と慣性力の合力の方向(鉛直方向からずれている)を鉛直方向と錯覚することによって発生することがある。空間識失調は更に、安定したせん回運動を行っている場合に、せん回運動による遠心力と重力との合力の方向(鉛直方向からずれている)を鉛直方向と錯覚することによって発生することがある。本発明におけるシナリオシミュレータ製作支援プログラム及びシナリオシミュレータ製作支援装置を用いて製作されたシナリオは、こうした空間識失調を誘発する状況を組み込んだシナリオを簡易に製作することを可能にする。こうしたシナリオは、こうした空間識失調を誘発するような加速度を被験者に体験させることを可能にするシミュレータ装置に用いられることによって訓練の効果を上げる。
【0059】
[実施の第2形態]
図面を参照して、本発明の実施の第2形態を説明する。図8は、本発明によるシミュレータ装置201を示している。シミュレータ装置201は、加速度シミュレータ202が加速度シミュレータ制御装置203とともに互いに情報が伝達可能に接続されて設けられている。シミュレータ装置201は、飛行機、自動車に例示される乗り物を操縦するパイロットが体感する加速度と視界とを模擬的に生成する。
【0060】
図9は、加速度シミュレータ202を詳細に示している。加速度シミュレータ202は、加速度スカラー制御装置211と、加速度ベクトル制御装置212とから形成されている。加速度スカラー制御装置211は、せん回装置213とせん回アーム214とを備えている。せん回装置213は、図示されていないせん回軸受けとサーボモータとから形成されている。そのせん回軸受けは、せん回アーム214の一端に同体に接合され、地面215に対してせん回軸216を中心にせん回アーム214を回転可能に支持している。せん回軸216は、鉛直方向に平行である。そのサーボモータは、加速度シミュレータ制御装置203から出力される電気信号に応答して、せん回軸216を中心にせん回アーム214を回転させる。
【0061】
加速度ベクトル制御装置212は、せん回アーム214のせん回装置213と接合されている一端と反対側の他端に設けられている。加速度ベクトル制御装置212は、コクピット221と複数のフレームとを備えている。そのフレームは、ヨーフレーム222と、ピッチフレーム223とから形成されている。
【0062】
せん回アーム214とヨーフレーム222との間には、ヨー軸回転装置224が設けられている。ヨー軸回転装置224は、図示されていない軸受けとサーボモータとから形成されている。その軸受けは、ヨー軸225を中心に回転可能にせん回アーム214にヨーフレーム222を支持している。ヨー軸225は、常に、点Pを通り、せん回軸216に平行である。そのサーボモータは、加速度シミュレータ制御装置203から出力される電気信号に応答して、ヨー軸225を中心にヨーフレーム222を回転させる。
【0063】
ヨーフレーム222とピッチフレーム223との間には、ピッチ軸回転装置226が設けられている。ピッチ軸回転装置226は、図示されていない軸受けとサーボモータとから形成されている。その軸受けは、ピッチ軸227を中心に回転可能にヨーフレーム222にピッチフレーム223を支持している。ピッチ軸227は、常に、点Pを通り、ヨー軸225に垂直である。そのサーボモータは、加速度シミュレータ制御装置203から出力される電気信号に応答して、ピッチ軸227を中心にピッチフレーム223を回転させる。
【0064】
ピッチフレーム223とコクピット221との間には、図10に示されているように、ロール軸回転装置228が設けられている。ロール軸回転装置228は、図示されていない軸受けとサーボモータとから形成されている。その軸受けは、ロール軸229を中心に回転可能にピッチフレーム223にコクピット221を支持している。ロール軸229は、常に、点Pを通り、ピッチ軸227に垂直である。そのサーボモータは、加速度シミュレータ制御装置203から出力される電気信号に応答して、ロール軸27を中心にコクピット221を回転させる。
【0065】
コクピット221は、その内部に被験者が配置される。コクピット221は、図示されていない表示装置、座席および操縦盤を備えている。その表示装置は、加速度シミュレータ制御装置203により作成される映像を表示する。その座席は、着席する被験者の頭部が点Pと重なるように設置されている。その被験者は、その操縦盤は、その被験者により操作される操作内容を示す電気信号を加速度シミュレータ制御装置203に出力する。
【0066】
図11は、加速度シミュレータ制御装置203を詳細に示している。加速度シミュレータ制御装置203は、ワークステーションに例示される情報処理装置(コンピュータ)であり、コンピュータプログラムである操縦内容収集部241、シミュレーション部242、映像作成部243、せん回軸角速度算出部244、操縦席姿勢算出部245およびシナリオ生成部246を備えている。シナリオ生成部246は、シミュレータシナリオ製作支援装置1を具備している。
【0067】
操縦内容収集部241は、コクピット221に備えられている座席に着席している被験者がコクピット221に備えられている操縦盤に操作した操縦内容を加速度シミュレータ202から収集する。シミュレーション部242は、その操縦内容に基づいて、仮想の乗り物の運動を算出する。すなわち、シミュレーション部242は、その操縦内容に基づいて、仮想の乗り物の位置と姿勢とを算出し、仮想の乗り物の加速度の大きさと向きとを算出する。映像作成部243は、その乗り物の位置と姿勢とに基づいて仮想の乗り物の操縦席から見える映像を作成する。このような操縦内容収集部241、シミュレーション部242および映像作成部243は、公知である。
【0068】
せん回軸角速度算出部244は、仮想の乗り物の加速度の大きさが点Pの加速度の大きさと一致するせん回アーム214の角速度を算出して、その角速度を示す電気信号を加速度シミュレータ202に出力する。操縦席姿勢算出部245は、仮想の乗り物のコクピットに対するその乗り物の加速度の向きがコクピット221に対する点Pの加速度の向きと一致するコックピット21のせん回アーム214に対する姿勢を算出する。その姿勢は、せん回アーム214とヨーフレーム222とのヨー角度、ヨーフレーム222とピッチフレーム223とのピッチ角度、および、ピッチフレーム223とコクピット221とのロール角度から表現される。操縦席姿勢算出部245は、さらに、コクピット221をある1つの姿勢から他の姿勢に変化させるときに、そのヨー角度の変化量、ピッチ角度の変化量およびロール角度の変化量の最大値が最小になるような、そのヨー角度、ピッチ角度およびロール角度が算出される。操縦席姿勢算出部245は、さらに、そのヨー角度、ピッチ角度およびロール角度を示す電気信号を加速度シミュレータ202に出力する。シナリオ生成部246は、仮想の乗り物を先導する他の乗り物である図示しない先導機のシナリオを収集する。そのシナリオは、シミュレータシナリオ製作支援装置1を用いて製作されたシナリオが好適に用いられる。
【0069】
図12は、地面215に対して固定される座標系(XE,YE,ZE)と被験者に感覚される加速度を表現する座標系(Xr,Yr,Zr)との関係を示している。地面215に対して固定される座標系は、3つの単位ベクトルXE、YEおよびZEにより表現される。ZEは、鉛直方向に平行である。XEは、ZEに垂直である。YEは、ZEに垂直であり、かつ、XEに垂直である。
【0070】
被験者に感覚される加速度を表現する座標系は、3つの単位ベクトルXr、YrおよびZrにより表現される。Zrは、鉛直方向に平行である。Yrは、Zrに垂直であり、点Pからせん回軸216上の点P0とを結ぶ線分に平行である。Xrは、Zrに垂直であり、かつ、Yrに垂直である。すなわち、Xr、Yrは、点Pの位置により向きが変化する。Xrは、点P0を中心に回転する点Pの接線方向に平行であり、Yrは、点P0を中心に回転する点Pの半径方向と平行である。
【0071】
このとき、点Pの加速度d2P/dt2は、重力加速度g、点Pから点P0までの距離Rおよび点Pの角速度ωrを用いて、次式:
【0072】
【数3】
により表現される。
【0073】
点Pの加速度d2P/dt2の大きさ|d2P/dt2|は、次式:
【0074】
【数4】
により表現される。
【0075】
点Pを目標加速度d2PC/dt2で運動させるとき、点Pの目標加速度の大きさ|d2PC/dt2|に関して、次式:
【0076】
【数5】
が成立する。変数xの関数sign(x):
【0077】
【数6】
を用いて、数5の式を角速度ωrについて解くと、次式:
【0078】
【数7】
が導出される。
【0079】
せん回軸角速度算出部244は、シミュレーション部242により算出された仮想の乗り物の目標加速度d2PC/dt2から、数7の式を用いて点Pの角加速度dωr/dtを算出する。
【0080】
ベクトルは、一般に、2軸を中心とする回転変換させることにより任意の方向に向けることができる。加速度シミュレータ202は、コクピット221をある1つの姿勢から他の姿勢に変化させるために、3軸を有している。このため、ヨー角度の変化量の絶対値とピッチ角度の変化量の絶対値とロール角度の変化量の絶対値とのうちの最大値は、コクピット221がヨー軸225とピッチ軸227とロール軸229とから選択される2軸のみを中心に回転するときのヨー角度の絶対値とピッチ角度の絶対値とロール角度の絶対値との最大値より小さくすることができる。
【0081】
操縦席姿勢算出部245は、ヨー角度の変化量の絶対値とピッチ角度の変化量の絶対値とロール角度の変化量の絶対値とのうちの最大値が最小になるような、ヨー角度とピッチ角度とロール角度とを算出する。このとき、被験者は、ヨー軸225、ピッチ軸227またはロール軸229を中心に回転するときの遠心力を受け難い。
【0082】
図13は、加速度シミュレータ制御装置203の動作を示している。シナリオ生成部246は、シナリオ製作支援装置1を用いてシナリオ情報102を生成する(ステップS101)。コクピット221の表示装置に表示される画面に、シナリオ生成部246が生成したシナリオ情報に従って先導機が表示される(ステップS102)。
【0083】
被験者は、コクピット221の座席に着席して、コクピット221の表示装置に表示される画面を閲覧して、先導機を追従するようにコクピット221の操縦盤を操作する。加速度シミュレータ制御装置203は、被験者がその操作盤を操作した操作内容を収集する(ステップS103)。加速度シミュレータ制御装置203は、その操作内容に基づいて、仮想の乗り物の運動を算出する(ステップS104)。すなわち、加速度シミュレータ制御装置203は、仮想の乗り物の位置と姿勢と加速度とを算出する。
【0084】
加速度シミュレータ制御装置203は、その乗り物の位置と姿勢とに基づいて、仮想の操縦者から見える映像をコンピュータグラフィックにより作成し(ステップS105)、コクピット221の表示装置に出力する。あるいは加速度シミュレータ装置203は、ステップS101において生成されたシナリオ情報102を用いて画像生成部113が作成した画像をコクピット221の表示装置に出力する。その表示装置は、その映像を表示する。
【0085】
加速度シミュレータ制御装置203は、さらに、その乗り物の加速度の大きさに基づいて、せん回軸216の角加速度を算出して(ステップS106)、その角加速度を示す電気信号をせん回装置213に出力する。せん回装置213は、その電気信号に基づいてせん回アーム214を回転させる。加速度シミュレータ制御装置203は、その乗り物の加速度の向きに基づいて、ヨー角度、ピッチ角度およびロール角度を算出する(ステップS107)。加速度シミュレータ制御装置203は、さらに、そのヨー角度を示す電気信号をヨー軸回転装置224に出力し、そのピッチ角度を示す電気信号をピッチ軸回転装置226に出力し、そのロール角度を示す電気信号をロール軸回転装置228に出力する。
【0086】
ヨー軸回転装置224は、せん回アーム214に対してヨーフレーム222がそのヨー角度を形成するように回転させる。ピッチ軸回転装置226は、ヨーフレーム222に対してピッチフレーム223がそのピッチ角度を形成するように回転させる。ロール軸回転装置228は、ピッチフレーム223に対してコクピット221がそのロール角を形成するように回転させる。
【0087】
ステップS102〜ステップS107とは、ループを形成している。そのループのサンプリング周期は、仮想の乗り物の性能により決定される。
【0088】
本実施の形態の変形例として、操縦内容収集部241が、加速度シミュレータ202から収集した操縦内容に代えて、シナリオ生成部246が生成したシナリオを収集して用いることが考えられる。この場合、被験者はシナリオ通りに変化する画面と加速度とを自動操縦のように体験することができる。
【0089】
加速度による空間識失調を再現するためには、シミュレータ装置201は4自由度の運動を可能にする機械系を備えていることが望ましい。本発明におけるシミュレータ装置201は、こうした空間識失調を再現することを可能にし、訓練の効果を上げる。更にシミュレータ装置201は、加速度の体験を再現するとともに表示装置を用いて画像による視界の再現も行うために、視覚による空間識失調の誘発要因もあわせて再現することが可能であり、訓練の効果が更に上がる。
【0090】
更にこうしたシミュレータ装置201は、シミュレータシナリオ製作支援装置1によって製作されたシナリオを用いることによって、空間識失調の誘発要因となる加速度、速度、姿勢、気象条件を含む多様なシナリオを自在に設定することが容易であり、訓練の効果が更に上がる。
【0091】
【発明の効果】
本発明によれば、シナリオの設定が簡易に行われるシミュレータシナリオ製作支援プログラム及びシミュレータ装置が提供される。
更に本発明によれば、多様な気象条件あるいは乗り物の運動状態を簡易に設定することができるシミュレータシナリオ製作支援プログラムと、多様な気象条件あるいは乗り物の運動状態を視覚的あるいは体感的に再現するシミュレータ装置とが提供される。
更に本発明によれば、空間識失調を誘発する状況を含むシナリオを簡易に作成するシミュレータシナリオ製作支援プログラムと、空間識失調を誘発する状況を再現するシミュレータ装置とが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、シミュレータシナリオ製作支援装置の構成を示す。
【図2】図2は、記憶部を示す。
【図3】図3は、コンピュータシナリオ製作支援プログラムの構成を示す。
【図4】図4は、シナリオ情報を示す。
【図5】図5は、画面を示す。
【図6】図6は、画面を示す。
【図7】図7は、シミュレータシナリオ製作支援プログラムのフローチャートを示す。
【図8】図8は、シミュレータ装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図9】図9は、本発明による加速度シミュレータの実施の形態を示す立面図である。
【図10】図10は、本発明による加速度シミュレータの実施の形態を示す平面図である。
【図11】図11は、本発明による加速度シミュレータ制御装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図12】図12は、被験者により感覚される加速度を示す図である。
【図13】図13は、本発明による加速度シミュレータ制御装置の動作の実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 …シミュレータシナリオ製作支援装置
2 …表示部
3 …入力部
4 …演算部
5 …記憶部
6 …転送部
30…画面
31…仮想空間
32…航空機
33…経路
34…地面
35…飛行場
36…二次元経路
37…ポインタ
38…通過点
40…情景アイコン
41…昼間
42…夜間
43…雲
44…斜光
45…雲傾斜
46…雨
47…雪
48…星空
49…漁火
50…先導機
51…他機
52…他機
60…シナリオ確認画面
61…先導機
71…貼付アイコン
72…情景設定入力画面
101…シミュレータシナリオ製作支援プログラム
102…シナリオ情報
103…経路雛型情報
104…画像雛型情報
110…仮想空間表示部
111…シナリオ情報収集部
112…シナリオ補間部
113…画像作成部
114…シナリオ再生部
201:シミュレータ装置
202:加速度シミュレータ
203:加速度シミュレータ制御装置
211:加速度スカラー制御装置
212:加速度ベクトル制御装置
213:せん回装置
214:せん回アーム
215:地面
216:せん回軸
221:コクピット
222:ヨーフレーム
223:ピッチフレーム
224:ヨー軸回転装置
225:ヨー軸
226:ピッチ軸回転装置
227:ピッチ軸
228:ロール軸回転装置
229:ロール軸
241:操縦内容収集部
242:シミュレーション部
243:映像作成部
244:せん回軸角速度算出部
245:操縦席姿勢算出部
246:シナリオ生成部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a simulator device that makes it possible to virtually experience the operation of a vehicle. In particular, the present invention relates to a simulator device that reproduces acceleration experienced when a vehicle is driven, and a program that supports production of a simulator scenario suitable for such a simulator device.
[0002]
[Prior art]
In order to virtually experience the operation of a vehicle exemplified by an aircraft and a vehicle, a simulator device that simulates the field of view seen by the passenger or the acceleration sensed by the passenger is used. In order to enhance the realism of the simulator device, there is a demand for a simulator device that can freely set a scenario including conditions exemplified by an operation route, speed, acceleration, or weather conditions. Furthermore, it is desirable to simplify the production of such scenarios.
[0003]
In aircraft operation, there is a known phenomenon called spatial incompatibility that makes it impossible for a passenger to correctly grasp the attitude of an aircraft due to a deviation in visual sense, equilibrium sensation, or somatic sensation caused by weather conditions. In order to increase the safety of flight by actual aircraft, it is effective to conduct training for spatial illness. However, in training using an actual aircraft, it is difficult to prepare weather conditions that induce spatial illusion as desired. There is a demand for a simulator device that can reproduce conditions that induce spatial illusion. There is a demand for a system that simplifies the production of a scenario for a simulator device that simulates a condition that induces spatial illusion.
[0004]
All scenario control logic is embedded in the control program, and the scenario data used for scenario execution is independent of the control program. By simply adding or changing data without changing the scenario control program, the scenario can be freely controlled. There is known a simulator scenario production support apparatus that can be constructed (see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 10-31149 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a simulator scenario production support program and a simulator apparatus in which scenario setting is easily performed.
[0007]
Another object of the present invention is a simulator scenario production program that can easily set various weather conditions or vehicle motion states, and a simulator that visually or physically reproduces various weather conditions or vehicle motion states. Is to provide a device.
[0008]
Still another object of the present invention is to provide a simulator scenario production support program that easily creates a scenario including a situation that induces spatial illness and a simulator device that reproduces a situation that induces spatial dysfunction.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, means for solving the problems will be described using the numbers used in [Embodiments of the Invention] in parentheses. These numbers are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Embodiments of the Invention]. However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in [Claims].
[0010]
The simulator scenario production support program (101) in the present invention includes a step (step S2) for displaying the virtual space (31), a step (step S8 to step S18) for collecting scenario information (102), and a scenario information (102). ) Includes route information (121) indicating a route (33) along which the virtual vehicle (32) moves in the virtual space (31), and the vehicle (32) is boarded at any point included in the route (33). A computer comprising: a step of creating an image that virtually represents the field of view seen by a person (step S19); and a reproduction step of reproducing the image in time series along the path (33) (step S21). To run.
[0011]
The simulator scenario production support program (101) according to the present invention further automatically selects between the passage points (38) when the route (33) indicated by the route information (121) includes a plurality of discontinuous passage points (38). The computer is caused to execute a method including a step (step S15) of correcting the route information (121) by performing interpolation.
[0012]
In the simulator scenario production support program (101) according to the present invention, the scenario information (102) further includes environment information (125) corresponding to the position in the virtual space (31), and the environment information (125) is used to generate an image. The computer is caused to execute a method including the step of processing (step S17).
[0013]
In the simulator scenario production support program (101) according to the present invention, the environment information (125) preferably includes information on weather conditions. The environmental information (125) includes daytime (41), nighttime (42), clouds (43), sunlight (44) inserted through the cuts of clouds, clouds with inclined surfaces (45), rain (46), snow (47 ), Starry sky (48), fishing fire (49), leading vehicle (50), and other vehicles (51).
[0014]
The simulator scenario production support program (101) according to the present invention further sets at least one of an angle at which sunlight is inserted, an angle at which rain falls, an angle at which snow falls, and an angle of an inclined surface of a cloud having an inclined surface ( Causing the computer to execute the method comprising step S18).
[0015]
In the simulator scenario production support program (101) in the present invention, the scenario information (102) further includes posture information (122) indicating the posture of the vehicle (32) at each position on the route (33), and further includes an image ( 60) causes the computer to execute a method including a step (step S16) of processing using the posture information.
[0016]
In the simulator scenario production support program (101) in the present invention, the vehicle (32) is an aircraft and the virtual space (31) is three-dimensional.
[0017]
In the simulator scenario production support program (101) in the present invention, the scenario information (102) further includes the position of the cloud (45) having the inclined surface in the virtual space (31), the angle of the inclined surface, and the speed at which the angle changes. In the reproduction step (step S21), the cloud (45) having the inclined surface is reproduced so that the angle of the inclined surface continuously changes.
[0018]
The simulator scenario production support program (101) of the present invention further displays an image (60) that virtually represents the field of view seen by the passenger at a point arbitrarily selected by the user from the route (33). A computer is caused to execute the method comprising (step S20).
[0019]
A simulation apparatus (201) according to the present invention includes a scenario generation unit (246) that generates the scenario information (102) using a simulator scenario production support program (101), a seat (221) where a subject is placed, a seat A virtual vehicle (32) using a spiral axis (216) that does not penetrate (221), a plurality of gimbal axes (225, 227, 229) different from the spiral axis (216), and scenario information (102). ), A spiral axis angular velocity calculator (244) for calculating an angular velocity at which the seat (221) rotates about the spiral axis (216) based on the acceleration, Based on the cockpit attitude calculation unit (calculating the angle at which the spiral axis (216) and the plurality of gimbal axes (225, 227, 229) rotate) 45) are and a.
[0020]
The simulation apparatus (201) according to the present invention further includes a display unit (not shown) that displays a virtual field of view viewed from the passenger of the vehicle (32) to the subject using the scenario information (102). .
[0021]
A simulation apparatus (201) according to the present invention includes a scenario generation unit (246) that generates scenario information (102) using a simulator scenario production support program (101), a seat (221) where a subject is placed, a seat ( 221) a simulation unit that calculates accelerations of a spiral axis (216) that does not pass through, a plurality of gimbal axes (225, 227, 229) different from the spiral axis (216), and a virtual vehicle (32) ( 242), a spiral axis angular velocity calculation unit (244) for calculating an angular velocity at which the seat (221) rotates about the spiral axis (216) based on the acceleration, and a spiral axis (216) based on the acceleration. And the driver's seat posture calculation unit (245) for calculating the angle at which the gimbal shaft (225, 227, 229) rotates, and the rider of the vehicle (32) A display unit (not shown) that displays the virtual field of view seen from the subject, and a mobile body (50) that moves according to the scenario information (102) and leads the vehicle (32) is displayed in the field of view. An operation content collection unit (241) that collects the operation content input to the operation panel by the subject seated at (221), and the simulation unit (242) calculates acceleration based on the operation content.
[0022]
In the simulator device (201) according to the present invention, each of the gimbal axes (225, 227, 229) preferably passes through one point.
[0023]
In the simulator device (201) according to the present invention, the gimbal axis (225, 227, 229) includes a yaw axis (225) parallel to the spiral axis (216) and a pitch axis (227 not parallel to the yaw axis (225). ) And a roll axis (229) that is not parallel to the pitch axis (227), and the cockpit attitude calculation unit (245) is configured so that the seat (221) is based on the acceleration calculated by the simulation unit (242). The yaw angle that rotates about the yaw axis (225), the pitch angle that the seat (221) rotates about the pitch axis (227), and the roll angle that the seat (221) rotates about the roll axis (229). It is preferable to calculate.
[0024]
In the simulator device (201) according to the present invention, the yaw axis (225) is preferably parallel to the spiral axis (216).
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a simulator scenario production support program and a simulator scenario production support apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The simulator scenario production support program in the present embodiment is used to produce a scenario for a simulator that simulates an aircraft flight.
[0026]
FIG. 1 shows the configuration of the simulator scenario
[0027]
The
[0028]
Referring to FIG. 2,
[0029]
Referring to FIG. 3, simulator scenario
[0030]
Referring to FIG. 4,
[0031]
FIG. 5 shows an example of a screen 30 displayed on the
[0032]
Inside the screen 30, a
[0033]
A plurality of scene icons 40 are displayed on the screen 30. The scene icon 40 includes a daytime 41, a nighttime 42, a cloud 43, an oblique light 44, a cloud slope 45, rain 46, snow 47, a starry sky 48, a fishing fire 49, The leading machine 50 and the other machine 51 are included. Each of the scene icons 40 is associated with image information stored in the
[0034]
FIG. 6 shows another example of the screen 30 displayed by the simulator scenario
[0035]
The operation of the simulator scenario production support program and the simulator scenario production support apparatus having the above configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0036]
However, in the following description, the operation described as the operation performed by the simulator scenario production support program or a part thereof is executed by the calculation unit 4 reading the simulator scenario production support program stored in the
[0037]
When an operation for starting the simulator scenario
[0038]
The scenario
[0039]
The scenario
[0040]
When the user selects not to use the route template information 103 (No in step S6), the scenario
[0041]
The scenario
[0042]
When the user selects to use the
[0043]
The scenario
[0044]
When the path 33 includes a plurality of discontinuous passing points 38, the
[0045]
The scenario
[0046]
A scenario in which
[0047]
The scenario
[0048]
By setting the scene in this way, setting or correction of the scene is easily performed. By displaying the set scene as the pasting icon 71, the setting of the scene can be confirmed at a glance, and further correction can be easily performed.
[0049]
When oblique light 44, cloud inclination 45, rain 46 or snow 47 is selected from the scene icon 40 and set on the route 33, the scenario
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
The
[0053]
The scenario confirmation screen 60 allows the scenario producer to confirm the scenario every time the scenario is created or modified, and the scenario as imagined by the scenario producer is produced in a short time.
[0054]
When the
[0055]
The scenario stored in step S24 is transferred to the
[0056]
The scenario produced using the scenario simulator production support program and the scenario simulator production support device according to the present invention makes it possible to easily set various weather conditions or various motion conditions of the aircraft. Such a scenario is used in the
[0057]
Spatial illusion can be triggered when a cloud with a flat part changes the inclination of the flat part over several minutes, when snow falls diagonally, or when light enters diagonally through the clouds. is there. The scenario produced by using the scenario simulator production support program and the scenario simulator production support apparatus in the present invention makes it possible to easily produce a scenario incorporating a situation that induces such spatial illness. Such a scenario increases the effectiveness of training by being used in a simulator device that reproduces an image of a situation that induces such spatial disorientation.
[0058]
Spatial illusion may further occur by illusioning the direction of the resultant force of gravity and inertial force (deviation from the vertical direction) from the vertical direction when accelerating or decelerating in a straight-ahead state. Spatial illusion is also caused by the illusion of the direction of the resultant force (displacement from the vertical direction) of the centrifugal force and gravity due to the spiraling motion in the case of a stable spiraling motion. There is. The scenario produced using the scenario simulator production support program and the scenario simulator production support apparatus according to the present invention makes it possible to easily produce a scenario incorporating a situation that induces such spatial illness. Such a scenario increases the effectiveness of training by being used in a simulator device that allows the subject to experience acceleration that induces such spatial dysfunction.
[0059]
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 shows a
[0060]
FIG. 9 shows the
[0061]
The acceleration
[0062]
A yaw axis
[0063]
A pitch
[0064]
A roll shaft
[0065]
The subject is placed in the
[0066]
FIG. 11 shows the acceleration
[0067]
The maneuvering
[0068]
The spiral axis angular
[0069]
FIG. 12 shows a coordinate system (X E , Y E , Z E ) And the coordinate system (X r , Y r , Z r ). The coordinate system fixed with respect to the
[0070]
The coordinate system expressing acceleration sensed by the subject is composed of three unit vectors X r , Y r And Z r It is expressed by Z r Is parallel to the vertical direction. Y r Is Z r Point P on the
[0071]
At this time, the acceleration d of the point P 2 P / dt 2 Is the gravitational acceleration g, point P to point P 0 Distance R and angular velocity ω of point P r Using the following formula:
[0072]
[Equation 3]
It is expressed by
[0073]
Acceleration d at point P 2 P / dt 2 Size | d 2 P / dt 2 | Is the following formula:
[0074]
[Expression 4]
It is expressed by
[0075]
Point P is the target acceleration d 2 P C / Dt 2 Magnitude of target acceleration at point P 2 P C / Dt 2 For |, the following formula:
[0076]
[Equation 5]
Is established. Function sign (x) of variable x:
[0077]
[Formula 6]
Use the
[0078]
[Expression 7]
Is derived.
[0079]
The spiral axis angular
[0080]
In general, a vector can be directed in an arbitrary direction by rotationally transforming about two axes. The
[0081]
The cockpit
[0082]
FIG. 13 shows the operation of the acceleration
[0083]
The subject sits on the seat of the
[0084]
Based on the position and posture of the vehicle, the acceleration
[0085]
Further, the acceleration
[0086]
The yaw axis
[0087]
Steps S102 to S107 form a loop. The sampling period of the loop is determined by the performance of the virtual vehicle.
[0088]
As a modification of the present embodiment, it is conceivable that the operation
[0089]
In order to reproduce the spatial illness due to acceleration, it is desirable that the
[0090]
Furthermore, such a
[0091]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the simulator scenario production assistance program and simulator apparatus with which a scenario setting is performed easily are provided.
Furthermore, according to the present invention, a simulator scenario production support program that can easily set various weather conditions or vehicle motion states, and a simulator that visually or physically reproduces various weather conditions or vehicle motion states A device is provided.
Furthermore, according to the present invention, there are provided a simulator scenario production support program that easily creates a scenario including a situation that induces spatial illness, and a simulator device that reproduces a situation that induces spatial illusion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a configuration of a simulator scenario production support apparatus.
FIG. 2 shows a storage unit.
FIG. 3 shows a configuration of a computer scenario production support program.
FIG. 4 shows scenario information.
FIG. 5 shows a screen.
FIG. 6 shows a screen.
FIG. 7 shows a flowchart of a simulator scenario production support program.
FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of a simulator device.
FIG. 9 is an elevation view showing an embodiment of an acceleration simulator according to the present invention.
FIG. 10 is a plan view showing an embodiment of an acceleration simulator according to the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing an embodiment of an acceleration simulator control apparatus according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating acceleration sensed by a subject.
FIG. 13 is a flowchart showing an embodiment of the operation of the acceleration simulator control apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Simulator scenario production support device
2 ... Display section
3 ... Input section
4 ... Calculation unit
5 ... Memory part
6: Transfer section
30 ... Screen
31 ... Virtual space
32 ... Aircraft
33 ... Route
34 ... ground
35 ... Airfield
36 ... Two-dimensional path
37 ... Pointer
38 ... Passing point
40 ... Scene icon
41 ... Daytime
42 ... Night
43 ... clouds
44 ... oblique light
45 ... Cloud slope
46 ... Rain
47 ... Snow
48 ... Starry sky
49 ... Fishing fire
50 ... Leading machine
51. Other machines
52. Other machines
60 ... Scenario confirmation screen
61 ... Leading machine
71 ... Paste icon
72 ... Scene setting input screen
101 ... Simulator scenario production support program
102 ... Scenario information
103 ... Route template information
104 ... Image template information
110: Virtual space display section
111 ... Scenario information collection part
112 ... Scenario interpolation unit
113 ... Image creation section
114 ... scenario playback section
201: Simulator device
202: Acceleration simulator
203: Acceleration simulator control device
211: Acceleration scalar control device
212: Acceleration vector control device
213: Spinning device
214: Rotating arm
215: Ground
216: Spiral axis
221: Cockpit
222: Yaw frame
223: Pitch frame
224: Yaw axis rotation device
225: Yaw axis
226: Pitch axis rotation device
227: Pitch axis
228: Roll shaft rotating device
229: Roll axis
241: Maneuvering content collection unit
242: Simulation unit
243: Video creation unit
244: Spiral axis angular velocity calculation unit
245: Pilot seat posture calculation unit
246: Scenario generator
Claims (5)
加速度シミュレータ制御装置
とを具備し、
前記加速度シミュレータ制御装置は、
前記被験者に着席される座席を備えるコクピットと、
互いに一致しない複数の軸を中心に前記コクピットをそれぞれ回転させる複数の回転装置とを備え、
前記軸のうちのジンバル軸は、複数であり、
前記軸のうちの前記ジンバル軸と異なるせん回軸は、前記座席を貫通していない加速度シミュレータ装置を制御する加速度シミュレータ制御装置であり、
前記被験者に感覚させる加速度に基づいて前記コクピットが前記せん回軸を中心に回転する角速度を算出するせん回軸角速度算出部と、
前記加速度に基づいて、前記コクピットが前記ヨー軸を中心に回転するヨー角度と前記コクピットが前記ピッチ軸を中心に回転するピッチ角度と前記コクピットが前記ロール軸を中心に回転するロール角度とを算出する操縦席姿勢算出部とを備え、
前記角速度は、
重力加速度と
前記角速度により生成される遠心加速度と、
前記コクピットが前記せん回軸を中心に回転する角加速度により生成される接線加速度とが合成された合成加速度の大きさと前記加速度の大きさとが一致するように、算出される
加速度シミュレータ制御システム。A simulator scenario production section that sets acceleration to be sensed by the subject;
An acceleration simulator control device,
The acceleration simulator control device includes:
A cockpit comprising a seat to be seated by the subject;
A plurality of rotating devices that respectively rotate the cockpit around a plurality of axes that do not coincide with each other;
The gimbal axis among the axes is plural,
A spiral axis different from the gimbal axis among the axes is an acceleration simulator control apparatus that controls an acceleration simulator apparatus that does not penetrate the seat,
A spiral axis angular velocity calculation unit that calculates an angular velocity at which the cockpit rotates around the spiral axis based on acceleration to be felt by the subject;
Based on the acceleration, a yaw angle at which the cockpit rotates about the yaw axis, a pitch angle at which the cockpit rotates about the pitch axis, and a roll angle at which the cockpit rotates about the roll axis are calculated. A pilot seat posture calculation unit that
The angular velocity is
Gravity acceleration and centrifugal acceleration generated by the angular velocity;
An acceleration simulator control system that is calculated so that a magnitude of a synthesized acceleration obtained by synthesizing a tangential acceleration generated by an angular acceleration that the cockpit rotates about the spiral axis coincides with the magnitude of the acceleration.
前記角速度ωrは、
変数xの関数sign(x)を次式:
前記重力加速度gと前記せん回軸から前記コクピットまでの距離Rと前記加速度d2PC/dt2とを用いて、
加速度シミュレータ制御システム。In claim 1,
The angular velocity ω r is
The function sign (x) of the variable x is expressed by the following formula:
Using the gravitational acceleration g, the distance R from the spiral axis to the cockpit, and the acceleration d 2 P C / dt 2 ,
前記ジンバル軸は、
ヨー軸と、
前記ヨー軸と平行ではないピッチ軸と、
前記ピッチ軸と平行ではないロール軸とを含む
加速度シミュレータ制御システム。In either claim 1 or claim 2,
The gimbal axis is
The yaw axis,
A pitch axis that is not parallel to the yaw axis;
An acceleration simulator control system including a roll axis that is not parallel to the pitch axis.
前記操縦席姿勢算出部は、前記ヨー角度の変化量の絶対値と前記ピッチ角度の変化量の絶対値と前記ロール角度の変化量の絶対値とのうちの最大値が最小になるように、前記ヨー角度と前記ピッチ角度と前記ロール角度とを算出する
加速度シミュレータ制御システム。In claim 3,
The cockpit attitude calculation unit is configured to minimize the maximum value among the absolute value of the change amount of the yaw angle, the absolute value of the change amount of the pitch angle, and the absolute value of the change amount of the roll angle. An acceleration simulator control system that calculates the yaw angle, the pitch angle, and the roll angle.
前記シミュレータシナリオ製作部は、
記憶装置に格納された情報に基づいて仮想空間を表示する表示装置と、
前記仮想空間の中を飛行する仮想の飛行機の飛行経路と飛行速度とを指定する飛行経路情報との入力を受け付ける入力装置と、
前記飛行経路情報を用いて前記加速度を算出する演算装置
とを備える
加速度シミュレータ制御システム。In any one of Claims 1-4,
The simulator scenario production department
A display device that displays a virtual space based on information stored in a storage device;
An input device that receives input of flight path information that specifies a flight path and a flight speed of a virtual airplane that flies in the virtual space;
An acceleration simulator control system comprising: an arithmetic device that calculates the acceleration using the flight path information.
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