JP7158876B2 - 没入型シミュレータのためのシステム及び方法 - Google Patents

没入型シミュレータのためのシステム及び方法 Download PDF

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Description

現在、ビークル(乗り物)操作の学生への訓練及びビークル操作の評価を行うためにシミュレータが使用されている。例えば、航空機シミュレータは、訓練及びパフォーマンス評価のための、コックピットなどの航空機のシミュレートされた環境を提供する。しかしながら、現在のシミュレータはビークルの動作をシミュレートするに留まっている。したがって、ビークルの乗客との相互作用を含む、完全な現実世界の環境を提供するシミュレータが必要とされている。
本開示の態様は、航空機シミュレータにおける等身大の仮想乗務員の、視覚的、聴覚的、及び他の感覚的な描写を生成することを含む方法に関する。仮想乗務員は、航空機の乗務員の業務上の動作並びに行動的及び生理的応答をシミュレートする。方法はまた、航空機シミュレータを用いて、シミュレートされている航空機の状態を表すデータ及び操作者の一又は複数の応答を収集することを含む。一又は複数の応答は、操作者に関連するバイオフィードバックデータを含む。さらに、方法は、航空機の状態を表すデータ及び一又は複数の応答のうち少なくとも1つに応じて、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を生成することを含む。さらに、方法は、シミュレートされている航空機の新たな状態を表す追加のデータ及び操作者の一又は複数の追加の応答を収集することを含む。一又は複数の追加の応答は、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答との相互作用に対応する、操作者の追加のバイオフィードバックデータを含む。方法はまた、一又は複数の応答及び一又は複数の追加の応答を、航空機シミュレータの操作者の使用のログとして記憶することを含む。
本開示の追加の態様は、クラフト(航空機、宇宙船等)又はビークルの動作をシミュレートするように構成されたシミュレータを含むシステムに関する。シミュレータは、一又は複数の制御装置及び表示装置、一又は複数のバイオフィードバックセンサー、及び、クラフト又はビークルの乗客又は乗務員をシミュレートするように構成された乗務員シミュレータを含む。システムはまた、シミュレータに連結された一又は複数のプロセッサを含む。一又は複数のプロセッサは、一又は複数のメモリデバイスに記憶された指示を実行して、方法を実施するように構成される。方法は、乗務員シミュレータを用いて、シミュレータにおける等身大の仮想乗務員の、視覚的、聴覚的、及び他の感覚的な描写を生成することを含む。仮想乗務員は、クラフト又はビークルの乗客又は乗務員の行動的及び生理的応答、並びに業務上の動作をシミュレートする。方法はまた、シミュレータを用いて、一又は複数の制御装置及び表示装置、並びに一又は複数のバイオフィードバックセンサーから、シミュレートされているクラフト又はビークルの状態を表すデータ及び操作者の一又は複数の応答を収集することを含む。一又は複数の応答は、操作者に関連するバイオフィードバックデータを含む。さらに、方法は、乗務員シミュレータを用いて、クラフト又はビークルの状態を表すデータ及び一又は複数の応答のうち少なくとも1つに応じて、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を生成することを含む。方法はまた、一又は複数の制御装置及び表示装置、並びに一又は複数のバイオフィードバックセンサーから、シミュレートされているクラフト又はビークルの新たな状態を表す追加のデータ及び操作者の一又は複数の追加の応答を収集することを含む。一又は複数の追加の応答は、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答との相互作用に対応する、操作者の追加のバイオフィードバックデータを含む。さらに、方法は、一又は複数の応答及び一又は複数の追加の応答を、シミュレータの操作者の使用のログとして記憶することを含む。
本開示の追加の態様は、一又は複数のプロセッサに方法を実施させるための指示を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。方法は、航空機シミュレータにおける等身大の仮想乗務員の、視覚的、聴覚的、及び他の感覚的な描写を生成することを含む。仮想乗務員は、航空機の乗務員の業務上の動作、並びに行動的及び生理的応答をシミュレートする。方法はまた、航空機シミュレータを用いて、シミュレートされている航空機の状態を表すデータ及び操作者の一又は複数の応答を収集することを含む。一又は複数の応答は、操作者に関連するバイオフィードバックデータを含む。さらに、方法は、航空機の状態を表すデータ及び一又は複数の応答のうち少なくとも1つに応じて、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を生成することを含む。さらに、方法は、シミュレートされている航空機の新たな状態を表す追加のデータ及び操作者の一又は複数の追加の応答を収集することを含む。一又は複数の追加の応答は、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答との相互作用に対応する、操作者の追加のバイオフィードバックデータを含む。方法はまた、一又は複数の応答及び一又は複数の追加の応答を、航空機シミュレータの操作者の使用のログとして記憶することを含む。
本開示の様々な態様による没入型シミュレータの一実施例を示す。 本開示の様々な態様による没入型航空機シミュレータの一実施例を示す。 本開示の様々な態様による、没入型シミュレータを操作するためのプロセスの一実施例を示す。 本開示の様々な態様による、没入型シミュレータにより生成されたデータを使用するためのプロセスの一実施例を示す。 本開示の様々な態様による、コンピュータデバイスのハードウェア構成の一実施例を示す。
簡潔化及び説明の目的で、本教示の原理を、主にその様々な実装形態の例に言及して記載する。しかしながら、当業者であれば、当該原理が全ての種類の情報及びシステムにおいて等しく適用可能且つ実装可能であること、及び、こうした変更例の全てが本教示の真の趣旨及び範囲から逸脱しないことを容易に認識するであろう。さらに、以下の詳細な説明では添付の図面を参照するが、これらの図面は様々な実装形態の具体例を示すものである。様々な実装形態の例は、本教示の趣旨及び範囲から逸脱することなく論理的及び構造的に変更することができる。したがって、以下の詳細な説明を限定的に解釈するべきではなく、本教示の範囲は添付の請求項及びその均等物により規定される。
図1は、本開示の態様による、訓練用に乗務員の現実世界の相互作用をシミュレートし、当該相互作用を記録する没入型シミュレータシステム100を示す。図1は没入型シミュレータシステム100に含まれる様々なコンポーネントを示しているが、シミュレータシステムの一実施例を示すものであり、さらなるコンポーネントを追加してもよく、既存のコンポーネントを除外してもよい。
図1に示すように、没入型シミュレータシステム100はシミュレータ102を含む。シミュレータ102は、訓練及び操作者104による操作のための、ビークルのシミュレートされた没入型の環境を提供するように構成される。ビークルは、クラフト、航空機、自動車、船舶、機関車、宇宙船でありうる。例えば、シミュレータ102は、航空機シミュレータ、自動車シミュレータ、船舶シミュレータ、機関車シミュレータ、宇宙船シミュレータなどでありうる。以下に記載するように、シミュレータ102は、物理的制御装置及び表示装置、仮想制御装置及び表示装置、及びこれらの組み合わせを含み、クラフト又はビークルの動作及び環境をシミュレートしうる。
シミュレータ102は制御装置及び表示装置106を含む。制御装置及び表示装置106により、シミュレータ102を操作するための、及びシミュレータ102の応答及び動作を操作者104に出力するためのユーザーインターフェースが実現する。いくつかの実施例では、制御装置及び表示装置106は物理的制御装置及び表示装置、仮想制御装置及び表示装置、及びこれらの組み合わせを含み、シミュレータ102によりシミュレートされるクラフト又はビークルの動作をシミュレートしうる。例えば、シミュレータ102が自動車シミュレータである場合、制御装置及び表示装置106は、ハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル、ギア制御装置、速度ディスプレイ、燃料レベルディスプレイ、エンジン温度ディスプレイ、オーディオ制御装置などの物理的制御装置及び表示装置を含みうる。また、例えば、シミュレータ102が自動車シミュレータである場合、制御装置及び表示装置106は、自動車が動作している仮想リアルタイム環境を表示するフロントガラスディスプレイなどの仮想制御装置及び表示装置を含みうる。
シミュレータ102は乗務員シミュレータ108を含む。乗務員シミュレータ108は、シミュレータ102によりシミュレートされるクラフト又はビークルの乗務員、乗客、又は他の生存している乗員(例えば、人)をシミュレートするように構成されうる。乗務員シミュレータ108は、シミュレートされた乗務員の業務上の動作をシミュレートするように構成されうる。また、乗務員シミュレータ108は、シミュレートされた乗務員の物理的、行動的、生理的、及び感情的な動作及び応答をシミュレートするように構成されうる。乗務員シミュレータ108は、物理的デバイス又はシステム、仮想デバイス又はシステム、及びこれらの組み合わせでありうる。例えば、乗務員シミュレータ108は、乗務員をシミュレートする、アニマトロニクスロボットなどの物理的デバイス又はシステムでありうる。また、例えば、乗務員シミュレータ108は、操作者104が視認するための、シミュレートされた乗務員の画像を投影する仮想現実ディスプレイ、ホログラム生成器又はホログラムディスプレイなどの仮想システムでありうる。
例えば、シミュレータが自動車シミュレータであり、操作者104がシミュレートされた自動車の運転手である場合、乗務員シミュレータ108は、自動車の乗務員又は乗客をシミュレートしうる。本実施例では、乗務員シミュレータ108は、シミュレートされた乗客の物理的動作及び応答、例えば、ラジオをつけること、環境制御装置を変更すること、操作者104と会話することなどをシミュレートしうる。また、本実施例では、乗務員シミュレータ108は、乗務員又は乗客の感情的動作又は応答、例えば、シミュレートされた事故に対する驚き又はショックの応答、シミュレートされた口論(argument)に対する怒りなどをシミュレートしうる。このように、操作者104は、自動車の乗客との現実世界の相互作用を含む、自動車操作の完全な現実世界のシミュレーションを体験することができる。一実施例では、乗務員シミュレータ108は、乗務員の感情的動作及び応答のみをシミュレートしてもよく、代替的には、シミュレートされた乗務員の物理的動作及び応答のみをシミュレートしてもよい。
シミュレータ102はバイオフィードバックセンサー110を含む。バイオフィードバックセンサー110は、操作者104の意識的及び潜在意識的な反応、感情、応答、音声パターンなどを表す信号を取得しうる。反応、感情、応答などは、シミュレータ102の動作に対するものであってよく、乗務員シミュレータ108によりシミュレートされた乗務員との相互作用に対するものであってもよい。バイオフィードバックセンサー110は、操作者104の動作、反応、インプット、感情などを検知又は検出することができる任意のタイプのデバイスでありうる。例えば、バイオフィードバックセンサー110は、発言及び音データ、香りデータ、脳波データ(例えば、脳波図(EEG)データ)、眼球運動追跡データ、顔面の微表情データ、ボディランゲージ、バイタルサインデータ(心拍数、血圧、呼吸数など)、筋肉運動データ、毛細血管拡張データ、皮膚導電性データなどを含むバイオフィードバックデータを取得するように構成されうる。
シミュレータ102はまた、指示者ステーション114を介して指示者112を収容しうる。指示者ステーション114により、指示者112はシミュレータ102の動作を開始し制御することができる。例えば、指示者ステーション114により、シミュレータ102の種々のシナリオを選択及び構成すること、シミュレートされた乗務員を選択及び構成すること、シミュレータ102を制御及び操作すること、操作者104のパフォーマンスを監視及び評価すること、操作者104のパフォーマンスについてのフィードバックを提供することなどを指示者が行うことができるユーザーインターフェースが実現する。例えば、パフォーマンス格付けを提供することにより行う。別の実施例では、指示者ステーション114により、指示者112は乗務員シミュレータ108を制御及び操作して、操作者104と通信すること及びシミュレートされた乗務員の業務上の動作並びに物理的、行動的、生理的、及び感情的動作を直接制御することが可能となりうる。
没入型シミュレータシステム100はまた、シミュレータ制御システム116を含む。シミュレータ制御システム116は、シミュレータ102の動作と、乗務員シミュレータ108による、シミュレートされた乗務員の生成とを制御するように構成されうる。例えば、シミュレータ制御システム116は、シミュレータ102の対象であるクラフト又はビークルの環境及び動作をシミュレートするように制御装置及び表示装置106と通信するハードウェア、ソフトウェア、及びこれらの組み合わせを含みうる。また、例えば、シミュレータ制御システム116は、操作者104のバイオフィードバックデータを取得及び分析するようにバイオフィードバックセンサー110と通信するハードウェア、ソフトウェア、及びこれらの組み合わせを含みうる。また、例えば、シミュレータ制御システム116は、乗務員モデルに従い、且つ操作者104からの業務上の動作及びバイオフィードバックデータに応じて、シミュレートされた乗務員を生成し操作するように乗務員シミュレータ108と通信するハードウェア、ソフトウェア、及びこれらの組み合わせを含みうる。さらに、例えば、シミュレータ制御システム116は、指示者112がシミュレータ102を制御及び操作することを可能にするように指示者ステーション114と通信するハードウェア、ソフトウェア、及びこれらの組み合わせを含みうる。
上述したように、シミュレータ制御システム116は、ハードウェア、ソフトウェア、及びこれらの組み合わせとして実装されうる。例えば、シミュレータ制御システム116は、一又は複数のコンピュータシステム上で実行されるシミュレータソフトウェアプログラムとして実装されうる。コンピュータシステムは、没入型シミュレータシステム100で動作する又は没入型シミュレータシステム100をサポートする任意のタイプの従来のコンピュータシステムでありうる。例えば、コンピュータシステムは、ファイルサーバ、ウェブサーバ、アプリケーションサーバ、データベースサーバ、Eメールサーバなどの、没入型シミュレータシステム100内でサービスを提供する様々なタイプのサーバを含みうる。また、例えば、コンピュータシステム102は、ノート型コンピュータ、デスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話を含みうる。いくつかの実施例では、シミュレータ制御システム116の一又は複数のコンポーネントを専用のハードウェアに実装してもよい。
さらに、例えば、没入型シミュレータシステム100は、没入型シミュレータシステム100をサポートする他のハードウェア及びコンピュータシステムを含みうる。例えば、没入型シミュレータシステム100は、任意のタイプの通信ネットワークをサポートして、没入型シミュレータシステム100のコンピューティングシステムが通信を行えるようにする、ゲートウェイ、ルーター、無線アクセスポイント、ファイアウォールなどを含みうる。実施例のいずれにおいても、没入型シミュレータシステム100のコンピュータシステムは、プロセッサ、メモリ、ネットワークハードウェア、記憶デバイスなどのハードウェアリソース、及びオペレーティングシステム(OS)、アプリケーションプログラムなどのソフトウェアリソースを含む。
一実施例では、シミュレータ制御システム116は、シミュレータ102の動作、及び乗務員シミュレータ108の動作を制御する一又は複数のシミュレーションソフトウェアプログラムを含みうる。シミュレーションソフトウェアプログラムは、多種多様なオペレーティングシステム、コンピューティングシステムアーキテクチャなどに適合するように、JAVA、C++、Pythonコード、ヴィジュアルベーシック、ハイパーテキストマークアップ言語(HTML)、拡張可能マークアップ言語(XML)などの多種多様なプログラミング言語で記述されうる。本実施例では、シミュレータソフトウェアプログラムは、シミュレータ102の動作を制御しうる。例えば、シミュレータソフトウェアプログラムは、シミュレータ102の制御装置及び表示装置106とインターフェース接続して、操作者104による操作に応じて、シミュレータ102のシミュレーションシナリオを実行する、シミュレートされたクラフト又はビークルの動作ステータスを表示及び更新する、シミュレートされた環境を表示及び更新するなど、操作者のためにクラフト又はビークルをシミュレートしうる。
また、例えば、シミュレータソフトウェアプログラムは乗務員シミュレータ108を生成及び制御しうる。シミュレータソフトウェアプログラムは、シミュレートされた乗務員を乗務員シミュレータ108上で生成、表示、及び制御しうる。シミュレータソフトウェアプログラムは、乗務員の行動及び動作の一又は複数のモデル、指示者からの入力、及びこれらの組み合わせに基づいて、シミュレートされた乗務員を乗務員シミュレータ108上で自律的に生成、表示、及び制御しうる。例えば、シミュレータソフトウェアプログラムは、異なる年齢、性別、文化、人種、身体的外見などを反映した、種々のタイプ及び構成のシミュレートされた乗務員を生成しうる。また、例えば、シミュレータソフトウェアプログラムは、シミュレートされた乗務員が操作者104に対して反応する、シミュレーションシナリオに対して反応する、指示者112からの入力に従う、及びこれらの組み合わせのうちいずれか一つを行うように、シミュレートされた乗務員を乗務員シミュレータ108上で制御及び改変しうる。さらに、例えば、シミュレータソフトウェアプログラムは、シミュレートされた乗務員が操作者104のバイオフィードバックデータに対して反応するように、シミュレートされた乗務員を乗務員シミュレータ108上で制御及び改変しうる。例えば、シミュレータソフトウェアは、操作者104の音声の抑揚、操作者104の発言の言い回し、操作者104において検出されたストレスに対する反応などに応答するように、シミュレートされた乗務員を制御及び改変しうる。
没入型シミュレータシステム100はリポジトリ(記憶部)118を含む。リポジトリ118は、シミュレータ102及びシミュレータ制御システム116により使用されるデータを記憶するように構成されうる。例えば、リポジトリ118は、クラフト又はビークルのシミュレーションを可能にするシミュレータのための動作パラメータ及びデータを記憶しうる。また、リポジトリ118は、シミュレータ102により生成されたデータを記憶しうる。例えば、リポジトリ118は、バイオフィードバックセンサー110により取得されたバイオフィードバックデータ、制御装置及び表示装置106上で操作者104により行われた動作、シミュレートされた乗務員により行われた動作、及び指示者ステーション114での指示者112からの入力を記憶しうる。
没入型シミュレータシステム100は一又は複数のリポジトリ122を含む。コンピュータシステム102は、一又は複数のネットワーク120を介して一又は複数のリポジトリ122に連結されうる。例えば、リポジトリ122は、没入型シミュレータシステム100及び/又は他のエンティティにより操作又は維持されうる。ネットワーク120は、公的又は私的な任意のタイプのネットワークでありうる。リポジトリ122は、シミュレータ102及びシミュレータ制御システム116により使用されるデータを記憶するように構成されうる。例えば、リポジトリ122は、クラフト又はビークルのシミュレーションを可能にするシミュレータの動作パラメータ及びデータを記憶しうる。また、リポジトリ122は、シミュレータ102により生成されるデータを記憶しうる。例えば、リポジトリ122は、バイオフィードバックセンサー110により取得されたバイオフィードバックデータ、制御装置及び表示装置106上で操作者104により行われた動作、シミュレートされた乗務員により行われた動作、指示者ステーション114での指示者112からの入力を記憶しうる。
没入型シミュレータシステム100は訓練システム124を含む。訓練システム124は、リポジトリ118(及び/又はリポジトリ122)に連結されて、操作者104のために取得されたデータを検索しうる。訓練システム124は当該データを操作者104に提供しうる。例えば、訓練システム124は、シミュレータ102の操作のパフォーマンス評価又は格付け、及びシミュレートされた乗務員との相互作用を含む訓練サマリ(訓練の概要)を操作者104に提供しうる。
上述のコンポーネントを用いて、没入型シミュレータシステム100は、さえぎって指示する言葉の差し挟み、コミュニケーションのシミュレーション及び指示、クルー・リソース・マネジメント(crew resource management)、及び相互作用型のスキル学習を可能にする、自立型及び/又は指示者影響型の学習システムを実現する。乗務員シミュレータ 108は、シミュレータ102内の操作者104に対し、感情及び対立(例えば、権限の軽視、協力の欠如、叱責、困惑など)を喚起する相互作用シミュレーションを提供し、言語的な発言、及び顔面の表情を含むボディランゲージを通じたコミュニケーション及び他のクルー・リソース・マネジメント(crew resource management)コンピテンシーに重点を置く。このように、没入型シミュレータシステム100は、対処メカニズムの実践を教示又は可能にすることができ、且つ、操作の訓練及び評価に加え、個人のスキル上達を可能にしうる。さらに、没入型シミュレータシステム100は、学習のポイントを強調するアフターアクションレビュー(after action review)を提供する。
上述したように、没入型シミュレータシステム100は、クラフト又はビークルのシミュレートされた没入型の環境を提供しうる。図2は、本開示の態様による、没入型シミュレータシステム100、訓練用に航空機乗務員の現実世界の相互作用をシミュレートし、当該相互作用を記録しうる没入型航空機シミュレータシステム200の一実施例を示す。図2は没入型航空機シミュレータシステム200に含まれる様々なコンポーネントを示しているが、航空機シミュレータの一実施例を示すものであり、さらなるコンポーネントを追加してもよく、既存のコンポーネントを除外してもよい。
没入型航空機シミュレータシステム200は操縦室202を含む。操縦室202は、航空機の操縦室の環境をシミュレートするように構成されうる。操縦室202は、航空機の操縦室に見られるシステム、ハードウェア、制御装置、表示装置などを含みうる。実施例では、操縦室202は、飛行訓練デバイス及び/又はフルフライトシミュレーターでありうる。操縦室202は、商業上入手可能な任意の操縦室シミュレータを用いて、本明細書に記載する態様による変形例を伴って実装されうる。いくつかの実施例では、操縦室202は、CAE社、及び/又はThales社より入手可能な操縦室シミュレータを用いて実装されうる。
操縦室202はパイロットステーション204を含む。パイロットステーション204は、シミュレートされた航空機のパイロットによる制御及び操作をシミュレートするシステム、ハードウェア、制御装置、表示装置などを含みうる。例えば、パイロットステーション204は、座席、操縦桿又はヨーク、制御装置、フラップ及びエレベータ制御装置、電子フライトバッグ(electronic flight bag)などを含みうる。さらに、例えば、パイロットステーション204は、プライマリフライトディスプレイ、多機能ディスプレイ、ナビゲーションディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、及びエンジン計器・乗務員警告システム(EICAS)ディスプレイなどの表示装置を含みうる。プライマリフライトディスプレイは、例えば、対気速度、高度、機首方位、姿勢、垂直速度、及び滑空角などの情報を提供しうる。多機能ディスプレイは、例えば、通信、補助動力装置(APU)、燃料、及び電気システムなどの航空機システムについてのステータス情報を提供しうる。ナビゲーションディスプレイは、機首方位/航跡、飛行計画経路、ウェイポイント、空港、航路標識及び気候情報などを提示しうる。ヘッドアップディスプレイ(HUD)はフロントガラスの真向かいに取り付けられたHUDコンバイナー上で、投影された飛行機の飛行データを提供しうる。EICASディスプレイは、推進、警告、飛行制御装置、燃料、及びエアシステムを含む航空機システムについての情報を提示しうる。
操縦室202は、バイオフィードバックデータを取得するための一又は複数のデバイス及びシステムを含む。バイオフィードバックセンサーは、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを含み、操作者104の動作、反応、入力、感情などを検知又は検出することができる任意のタイプのシステムでありうる。例えば、バイオフィードバックセンサーは、発言及び音データ、香りデータ、脳波データ(例えば、脳波図(EEG)データ)、眼球運動追跡データ、顔面の微表情データ、ボディランゲージ、バイタルサインデータ(心拍数、血圧、呼吸数など)、筋肉運動データ、毛細血管拡張データ,皮膚導電性データなどを含むバイオフィードバックデータを取得するように構成されうる。
例えば、バイオフィードバックデバイス及びシステムは、顔面及びジェスチャー取得システム206、音声認識システム208、及び生理的測定システム210を含みうる。顔面及びジェスチャー取得システム206は、操作者の感情及び認知状態を判定することができるように、操作者の顔面のジェスチャー(意思表示、感情表現)及び身体の動きを検出、取得、及び分析するためのハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを含む任意のタイプのシステムでありうる。音声認識システム208は、操作者又は学生が発した発言及び音を検出、取得、及び分析するためのハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを含む任意のタイプのシステムでありうる。例えば、音声認識システム208は、シミュレーションシナリオに対する発言を識別し、且つ動作可能な指令と動作不可能な指令とを区別するために、操作者又は学生の発言及び音を分析して、操作者又は学生の発した単語及び構文を検出しうる。また、例えば、音声認識システム208は、操作者又は学生の発言及び音を分析して、感情的側面(例えば、抑揚、トーンなど)を検出し、操作者及び学生の感情状態を補間しうる。生理的測定システム210は、操作者又は学生の生理的状態(例えば、脳波、バイタルサイン、毛細血管の拡張、皮膚導電性など)を検出、取得、及び分析するための、任意のハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを含む任意のタイプのシステムでありうる。
操縦室202は副パイロットシミュレータ212を含む。副パイロットシミュレータ212は、シミュレータ102によりシミュレートされる航空機の副パイロットをシミュレートするように構成されうる。副パイロットシミュレータ212は、シミュレートされた副パイロットの業務上の動作をシミュレートするように構成されうる。また、副パイロットシミュレータ212は、シミュレートされた副パイロットの物理的、行動的、生理的、及び感情的動作及び応答をシミュレートするように構成されうる。副パイロットシミュレータ212は、物理的デバイス又はシステム、仮想デバイス又はシステム、及びこれらの組み合わせでありうる。例えば、副パイロットシミュレータ212は、アニマトロニクスロボットなどの、副パイロットをシミュレートする物理的デバイス又はシステムでありうる。また、副パイロットシミュレータ212は、仮想現実ディスプレイ、拡張現実ディスプレイ、ホログラム生成器などの、シミュレートされた乗務員の画像を操作者104のために投影する仮想システムでありうる。副パイロットシミュレータ212は副パイロットをシミュレートするものとして記載するが、副パイロットシミュレータ212は、航空機の任意の乗務員、乗客、又は他の生存している乗員(例えば、人)をシミュレートするように構成されうる。
一実施例では、副パイロットシミュレータ212は、香り生成器214、表示システム216、及びオーディオシステム218を含みうる。香り生成器214は、種々のシミュレートされたシナリオにおいて操縦室で知覚される、及び/又は種々のシミュレートされたシナリオにおいて乗務員から発される香り及びにおいの種類を生成するためのハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを含む任意のタイプのシステムでありうる。表示システム216は、シミュレートされた乗務員の画像又はアバターを表示するためのハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを含む任意のタイプのシステムでありうる。例えば、表示システム216は、仮想現実ディスプレイ(例えば、HololensTM、OcculusTM、HTC ViveTMなど)、従来のディスプレイ又はモニター(例えば、ブラウン管(cathode ray tube)ディスプレイ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、発光ダイオードディスプレイなど)、ホログラムエミッターなどでありうる。オーディオシステム218は、種々のシミュレートされたシナリオにおいて操縦室で知覚される、及び/又は種々のシミュレートされたシナリオにおいて乗務員から発される音を生成するためのハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを含む任意のタイプのシステムでありうる。例えば、オーディオシステム218はスピーカーシステム、ヘッドセット(例えば、パイロットコミュニケーションヘッドセット)などでありうる。
操縦室202は指示者ステーション226を含む。指示者ステーション226により、指示者は操縦室202の動作を開始及び制御することができる。例えば、指示者ステーション226により、操縦室202の種々のシナリオを選択及び構成すること、シミュレートされた副パイロットを選択及び構成すること、操縦室202を制御及び操作すること、操作者又は学生パフォーマンスを監視及び評価すること、操作者又は学生のパフォーマンスについてのフィードバックを提供することなどを指示者が行うことができるユーザーインターフェースが実現する。別の実施例では、指示者ステーション226により、指示者は、副パイロットシミュレータ212を制御及び操作して、操作者と通信を行い、シミュレートされた副パイロットの業務上の動作、及び物理的、行動的、生理的、及び感情的動作の一部又は全てを直接制御することができる。
副パイロットシミュレータ212、及び操縦室202の他のシステム、デバイス、及び制御装置は、副パイロット制御システム220に連結される。副パイロット制御システム220は、乗務員シナリオに従い、且つ操作者又は学生からの業務上の動作及びバイオフィードバックデータに応じて、シミュレートされた乗務員を生成し操作するように副パイロットシミュレータ212と通信するハードウェア、ソフトウェア、及びこれらの組み合わせを含みうる。副パイロット制御システム220は、副パイロットシミュレータ212を用いて、乗務員の行動及び動作の一又は複数のモデル、指示者からの入力、及びこれらの組み合わせに基づいて、シミュレートされた副パイロットを自律的に生成、表示、及び制御しうる。例えば、副パイロット制御システム220は、異なる年齢、性別、文化、人種、物理的属性などを反映する種々のタイプ及び構成のシミュレートされた副パイロットを生成しうる。また、例えば、副パイロット制御システム220はシミュレートされた副パイロットを、シミュレートされた乗務員が操作者又は学生に反応するよう、シミュレーションシナリオに反応するよう、指示者からの入力に従うよう、及びこれらの組み合わせを行うように、副パイロットシミュレータ212を用いて制御及び改変しうる。さらに、例えば、副パイロット制御システム220はシミュレートされた副パイロットを、操作者又は学生のバイオフィードバックデータに反応するように、副パイロットシミュレータ212を用いて制御及び改変しうる。例えば、副パイロット制御システム220はシミュレートされた副パイロットを、操作者又は学生の音声の抑揚、操作者又は学生の発言の言い回し、操作者又は学生において検出されたストレスに対する反応に応答するように、制御及び改変しうる。
副パイロット制御システム220は、アバター物理的モデル222及びアバター知能行動モデル224を含みうる。アバター物理的モデル222は、副パイロットシミュレータ212により生成され表示される、シミュレートされた副パイロットの物理的レンダリングをサポートするためのロジック及びデータを定義する。副パイロット制御システム220は、異なる年齢、性別、文化、人種、物理的属性などを反映する種々のバージョンのアバター物理的モデル222を維持、記憶、及び使用しうる。アバター物理的モデル222はまた、操縦室202と相互作用しているシミュレートされた副パイロットを知覚できるようにするモータの動き、発言、頭の動き、顔面での応答などを定義する。アバター物理的モデル222はまた、操作者又は学生と相互作用しているシミュレートされた副パイロットのリアルな発言をもたらすモータの動き、発言、頭の動き、顔面での応答などを定義する。アバター物理的モデル222はまた、シミュレートされた副パイロットにおいて感情を知覚できるようにするモータの動き、発言、頭の動き、顔面での応答などを定義する。
アバター知能行動モデル224は、シミュレートされた副パイロットの認知状態をシミュレートし、リアルな動作(例えば、会話、感情、物理的作業など)を生成して、シナリオにおける副パイロットをシミュレートするために、行動及び応答をサポートするためのロジック及びデータを定義する。例えば、アバター知能行動モデル224は、エキスパートパイロット又は副パイロットの操縦室202での手順及びコミュニケーションの認知及び理解をシミュレートするように行動及び応答を定義しうる。また、例えば、アバター知能行動モデル224は、シミュレーションシナリオ及びパフォーマンス測定チェックポイントに従って動作をシミュレートする行動及び応答を定義しうる。また、例えば、アバター知能行動モデル224は、操縦室202の状況(例えば、操縦室の不具合、設備の故障、乗務員のコミュニケーション上の問題など)を喚起して、操作者又は学生の行動特性を測定することを可能にするための分岐ロジックを定義しうる。さらに、例えば、アバター知能行動モデル224は、操作者又は学生の認知及び感情状態を認識し、操作者又は学生の認知及び感情状態に応答するためのロジックを定義しうる。
アバター知能行動モデル224(及び/又はアバター物理的モデル222)はまた、没入型航空機シミュレータシステム200の動作をサポートするためのデータ出力を定義する。例えば、アバター知能行動モデル224(及び/又はアバター物理的モデル222)は、言語コミュニケーション、例えば、構文(syntax)及び発話された単語並びに音声の抑揚に対して応答し、且つ言語コミュニケーションを生成してリアルな行動及び感情を示すため、副パイロットシミュレータ212にデータを出力する。また、例えば、アバター知能行動モデル224(及び/又はアバター物理的モデル222)は、非言語コミュニケーション(例えば、顔面の表情、ジェスチャーなど)に応答するため及び非言語コミュニケーションを生成するために、副パイロットシミュレータ212にデータを出力する。さらに、例えば、アバター知能行動モデル224(及び/又はアバター物理的モデル222)は、嗅覚刺激(例えば、衛生状態の変化、身体機能など)を生成するため及び物理的な動きを生成するために副パイロットシミュレータ212にデータを出力する。また、アバター知能行動モデル224(及び/又はアバター物理的モデル222)は、現実世界の相互作用をシミュレートするために入力を受信する。例えば、アバター知能行動モデル224(及び/又はアバター物理的モデル222)は、顔面及びジェスチャー取得システム206からデータを受信する、音声認識システム208からデータを受信する、生理的測定システム210からデータを受信する、シミュレーションシナリオを制御するシステムからデータを受信する、指示者又は他のユーザーからデータを受信する、及びこれらの組み合わせなどのうちのいずれか1つを行いうる。
没入型航空機シミュレータシステム200はまた、乗務員ステーションシミュレーションシステム228を含みうる。乗務員ステーションシミュレーションシステム228は、パイロットステーション204及び指示者ステーション226に連結されうる。乗務員ステーションシミュレーションシステム228は、パイロットステーション204へのデータの入出力を管理及び制御して操縦室202の状態をシミュレートするように構成されうる。
没入型航空機シミュレータシステム200はシナリオマネージャー230も含む。シナリオマネージャー230は、副パイロット制御システム220、乗務員ステーションシミュレーションシステム228、独立型操作者コンソール232、及びパフォーマンス測定システム234に連結されうる。シナリオマネージャー230は、没入型航空機シミュレータシステム200のコンポーネントに提供されたシナリオデータ、ビークルシミュレーションイベント、及び状態データを提供及び管理するためのロジック、指令、指示などを含む。例えば、シナリオマネージャー230は、シミュレーションデータの読み出しや書き込み、及びシナリオプロファイルの読み込みを行うための、乗務員ステーションシミュレーションシステム228のデータデーモン(data daemon)を有するインターフェースを提供しうる。また、例えば、シナリオマネージャー230は、副パイロット制御システム220へのインターフェースを提供し、シミュレーション及びシナリオデータ、並びにフィードバックシミュレーショントリガイベントを乗務員ステーションシミュレーションシステム228に提供しうる。さらに、例えば、シナリオマネージャー230は、パフォーマンス測定システム234へのインターフェースを提供し、シミュレーションデータ、操作者又は学生の動作、指示者の入力などを提供しうる。また、例えば、シナリオマネージャー230は、独立型操作者コンソール232へのインターフェースを提供して、シミュレーションからのデータを表示し且つ知的エージェントの動作の無効化をトリガしうる。
独立型操作者コンソール232は、指示者又は他のユーザーが没入型航空機シミュレータシステム200のコンポーネントを開始、構成、及び操作するためのインターフェースを提供しうる。独立型操作者コンソール232は、当該インターフェースを指示者又は他のユーザーに提供するためのハードウェア、ソフトウェア、及びこれらの組み合わせを含みうる。
パフォーマンス測定システム234は、没入型航空機シミュレータシステム200により生成されたデータを収集し、操作者又は学生のパフォーマンスを測定する。パフォーマンス測定システム234は、学生のパフォーマンスの客観的測定を作成するためのユーザーインターフェースを提供しうる。例えば、パフォーマンス測定システム234は、既定の基準に対する操作者又は学生のパフォーマンスを評価するシミュレータデータを用いるアルゴリズムを指定するためのユーザーインターフェースを提供しうる。例えば、基準は、航空機シミュレータの操作及びバイオフィードバック、並びに仮想乗務員との相互作用の組み合わせでの、パフォーマンスの所定のレベルでありうる。また、例えば、パフォーマンス測定システム234は、操作者又は学生について指標を評価すべきときを定義するためのユーザー定義トリガイベントを提供しうる。パフォーマンス測定システム234は、シミュレーションデータを用いてパフォーマンスの既定の測定の評価を行うためのロジックを含む。例えば、パフォーマンス測定システム234は、パフォーマンス特性(例えば、速度、高度など)の所有を含むように、没入型航空機シミュレータシステム200からデータを収集し当該データにアノテーション付与するためのロジックを含みうる。例えば、パフォーマンス測定システム234は、操作者又は学生の操縦室202との相互作用(例えば、ボタンを押すこと、スロットルの制御)及びシミュレートされた副パイロットとの相互作用を収集、評価し、且つ当該相互作用にアノテーション付与するためのロジックを含みうる。パフォーマンス測定システム234は、フィードバック及びロギングシステム236、独立型操作者コンソール232などの他のシステムにパフォーマンス測定を送信するためのロジックを含む。
没入型航空機シミュレータシステム200はまた、フィードバック及びロギングシステム236を含む。フィードバック及びロギングシステム236は、副パイロット制御システム220、パフォーマンス測定システム234、及び訓練システム238に連結されうる。フィードバック及びロギングシステム236は、例えば訓練システム238を介して、操作者又は学生にパフォーマンスフィードバックを提供する。フィードバック及びロギングシステム236は、パフォーマンス及び進捗の言語的又は視覚的な表示を自動的に提供すること、パフォーマンスを改善するように言語的又は視覚的な動作の推奨を自動的に提供することなどを行いうる。また、例えば、フィードバック及びロギングシステム236は、操作者又は学生を操縦室202の器械又は他の部分に集中させてパフォーマンスを修正するために、シミュレーションにおけるある領域(例えば、高度計)を自動的に強調しうる。また、例えば、フィードバック及びロギングシステム236は、操作者又は学生のパフォーマンスの評価に基づいて自動的にシミュレータを調節(例えば、速度又は高度を調節)しうる。また、例えば、フィードバック及びロギングシステム236は、操作者又は学生のパフォーマンスをグラフィック、表、数値により表示したものであり、パフォーマンス測定結果を含む訓練サマリを生成し、提供しうる。フィードバック及びロギングシステム236はまた、航空機シミュレータ200からの任意のデータ、訓練サマリ、及び測定パフォーマンスを記憶する。
図3は、本開示の態様による、没入型シミュレータを提供し操作するためのプロセスの一実施例を示す。図3は実施されうる様々な段階を示しているが、段階は除外してもよく、さらなる段階を追加してもよい。また、図示の段階は任意の順序で実施することができる。
プロセスの開始後、302においてシミュレーションパラメータが決定される。シミュレーションパラメータは、没入型シミュレータシステム100又は没入型航空機シミュレータシステム200を開始し操作するための任意のデータを含みうる。例えば、シミュレーションパラメータは、シミュレーションシナリオ、シミュレーションの構成パラメータ、乗務員シミュレータのモデル、乗務員シミュレータの構成パラメータなどを含みうる。実施例では、シミュレーションパラメータの一又は複数は、指示者112(又は他のユーザー)により入力されうる。実施例では、シミュレーションパラメータの一又は複数は、没入型シミュレータシステム100又は没入型航空機シミュレータシステム200において予め定義されうる。
304において、シミュレートされた乗務員又は仮想乗務員を含むシミュレーションが開始される。シミュレーションパラメータが決定されると、シミュレータ制御システム116がシミュレータ102を開始しうる。例えば、シミュレータ制御システム116は、シミュレーションシナリオに基づく初期ステータス情報を用いて制御装置及び表示装置106を開始し、操作者104からの入力の受信を開始しうる。さらに、例えば、シミュレータ制御システム116は、バイオフィードバックセンサー110を初期化し、操作者104からのバイオフィードバックデータの受信を開始しうる。さらに、例えば、シミュレータ制御システム116は、乗務員モデルに基づいて乗務員シミュレータ108を初期化し、操作者104との相互作用のためのシミュレートされた乗務員の生成を開始しうる。さらに、例えば、シミュレータ制御システム116は、指示者ステーション114を初期化し、指示者112からの入力の受信を開始しうる。さらに、例えば、シミュレータ制御システム116は、シミュレータ102からのデータのリポジトリ118及び/又はリポジトリ122への記憶を開始しうる。
306において、没入型シミュレータシステムは、仮想乗務員のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を生成する。例えば、シミュレーションシナリオに基づいて、シミュレーション制御システム116は、シミュレータ102の動作に適合するように外見及び業務上の動作を生成及び改変する。例えば、没入型航空機シミュレータシステム200のシミュレーションでは、副パイロット制御システム220が、外見、及び業務上の動作、例えば、飛行前チェックにおける操作者又は学生との相互作用、制御装置の移動又は操作、操作者又は学生との会話などを生成及び改変する。さらに、例えば、没入型航空機シミュレータシステム200のシミュレーションでは、副パイロット制御システム220が、仮想乗務員のシミュレートされた行動的及び生理的応答、例えば、乗務員の額に増加した視認可能な汗、及び顔面の表情を生成し改変する。
308において、没入型シミュレータシステムは、バイオフィードバックデータを含む操作者の応答を収集する。310において、没入型シミュレータシステムは、操作者の応答、仮想乗務員のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答、及びシミュレーションのデータを記憶する。例えば、シミュレータ制御システム116は、操作者104からの入力、例えば、制御装置及び表示装置106との相互作用を取得しうる。さらに、例えば、シミュレータ制御システム116はバイオフィードバックセンサー110から、操作者104からのバイオフィードバックデータを受信しうる。さらに、例えば、シミュレータ制御システム116は、仮想乗務員のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を記録しうる。さらに、例えば、シミュレータ制御システム116は、指示者112からの入力を受信しうる。さらに、例えば、シミュレータ制御システム116は、シミュレータ102からのデータをリポジトリ118及び/又はリポジトリ122に記憶しうる。
312において、没入型シミュレータシステムは、シミュレーションを継続するか否かを決定する。例えば、シミュレーションは、シミュレーションシナリオが完了するまで、イベントにより終了されるまで(例えば、クラフト又はビークルの衝突)、指示者又は他のユーザーにより終了されるまでなど、所定の時間継続されうる。シミュレーションが完了した場合、没入型シミュレータシステムはシミュレーションの訓練サマリを生成しうる。訓練サマリは、操作者104の動作、シミュレートされた乗務員との相互作用、動作パラメータ及びシミュレーションパラメータ、シミュレーションの映像及びオーディオ記録などの、シミュレーションからのデータを含みうる。訓練サマリは、一又は複数のパフォーマンス指標も含みうる。パフォーマンス指標は、シミュレータ102の操作、シミュレートされた乗務員との相互作用などに関連するパフォーマンス指標でありうる。パフォーマンス指標は、没入型シミュレータシステム100又は没入型航空機シミュレータシステム200により自動的に生成されうるパフォーマンス指標、少なくとも部分的に指示者又は他のユーザーからの入力に基づくパフォーマンス指標などでありうる。その後、方法300は終了しうる。
シミュレーションが継続する場合、314において、没入型シミュレータシステムは任意で指示者からの入力を受信してもよい。例えば、指示者112は、操作者104のパフォーマンス、シミュレーション中に発生するイベント、シミュレートされた乗務員の行動及び動作などに関する入力を提供することができる。
316において、没入型シミュレータシステムは、任意で仮想乗務員を改変してもよい。例えば、外見、感情状態、動作などが改変されうる。仮想乗務員は操作者104からのバイオフィードバックデータ、指示者112からの入力、シミュレーションシナリオのイベントなどに基づいて改変されうる。その後、方法300は306に戻り、繰り返される。
図4は、本開示の態様による、没入型シミュレータにより生成されるデータを使用するためのプロセスの一実施例を示す。図4は実施されうる様々な段階を示しているが、段階は除外してもよく、さらなる段階を追加してもよい。また、図示の段階は任意の順序で実施することができる。
プロセスの開始後、402において、操作者の応答と、仮想乗務員のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答と、シミュレーションのデータとを含むデータが受信される。一実施例では、シミュレータ制御システム116が当該データを受信しうる。別の実施例では、パフォーマンス測定システム、及び/又はフィードバック及びロギングシステム236が当該データを受信しうる。
404において、任意に、指示者からの入力が受信されうる。入力は、シミュレータ102又は操縦室202の動作中の操作者又は学生のパフォーマンス評価、シミュレートされた乗務員又はシミュレートされた副パイロットとの相互作用などを含みうる。例えば、指示者112は、操作者104のパフォーマンス、シミュレーション中に発生するイベント、シミュレートされた乗務員の行動及び動作などに関する入力を提供しうる。
406において、操作者の応答、仮想乗務員のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答、及びシミュレーションのデータが、シミュレーションに関連する動作基準と比較される。408において、当該比較、指示者からの入力、又はその両方に少なくとも部分的に基づいて、パフォーマンス指標が決定される。
例えば、シミュレータ制御システム116(又はパフォーマンス測定システム234)は、没入型シミュレータシステム100(没入型航空機シミュレータシステム200)により生成されたデータを収集し、操作者又は学生のパフォーマンスを測定する。シミュレータ制御システム116(又はパフォーマンス測定システム234)は、学生のパフォーマンスの客観的測定を使用しうる。例えば、シミュレータ制御システム116(又はパフォーマンス測定システム234)は、既定の基準、指示入力、及びこれらの組み合わせに対する操作者又は学生のパフォーマンスを評価するシミュレータデータを用いるアルゴリズムを使用しうる。また、例えば、シミュレータ制御システム116(又はパフォーマンス測定システム234)は、操作者又は学生のための指標を評価するべきときを定義するためのトリガイベントを使用しうる。例えば、シミュレータ制御システム116(又はパフォーマンス測定システム234)は、パフォーマンス特性(例えば、速度、高度など)の所有、操縦室202との操作者又は学生の相互作用(例えば、ボタンを押すこと、スロットルの制御)、及びシミュレートされた副パイロットとの相互作用を含むように、没入型航空機シミュレーションシステム200からデータを収集し当該データにアノテーション付与しうる。
例えば、フィードバック及びロギングシステム236は、パフォーマンス及び進捗の言語的又は視覚的な表示を自動的に提供すること、パフォーマンスを改善するように言語的又は視覚的な動作の推奨を自動的に提供することなどを行いうる。また、例えば、フィードバック及びロギングシステム236は、操作者又は学生を操縦室202の器械又は他の部分に集中させてパフォーマンスを修正するために、シミュレーションにおけるある領域(例えば、高度計)を自動的に強調しうる。また、例えば、フィードバック及びロギングシステム236は、操作者又は学生のパフォーマンスの評価に基づいて自動的にシミュレータを調節(例えば、速度又は高度を調節)しうる。
410において、パフォーマンス指標を含む訓練サマリが生成される。訓練サマリは、操作者104の動作、シミュレートされた乗務員との相互作用、動作パラメータ及びシミュレーションパラメータ、シミュレーションの映像及びオーディオ記録などの、シミュレーションからのデータを含みうる。訓練サマリはまた、一又は複数のパフォーマンス指標を含みうる。実施例では、シミュレーションの映像及びオーディオ記録は、パフォーマンス及び進捗の言語的又は視覚的な表示、操作者又は学生を操縦室の器械又は他の部分に集中させてパフォーマンスを修正するためにシミュレーションにおいて強調された領域などを含みうる。
412において、仮想乗務員は、少なくとも部分的に訓練サマリに基づいて将来のシミュレーション用に更新される。例えば、シミュレートされた乗務員のモデルは、シミュレートされた乗務員との操作者の相互作用に基づいて、シミュレートされた乗務員の現実世界の外見及び相互作用を改善するために更新されうる。
414において、訓練サマリは操作者に提供される。一実施例では、訓練サマリは訓練システム124を介して提供されうる。別の実施例では、訓練サマリは訓練システム238を介して提供されうる。
上述の説明は例示であり、当業者は構成及び実装形態の変更も想定しうる。例えば、本明細書で開示した実施形態に関連して記載した様々な例示的なロジック、論理ブロック、モジュール、及び回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特殊用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)若しくは他のプログラマブル論理デバイス、個別のゲート若しくはトランジスタロジック、個別のハードウェアコンポーネント、又は本明細書に記載した機能を実施するように設計されたこれらの任意の組み合わせを用いて実装又は実施されうる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサでありうるが、代替的に、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又は状態機械であってよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、一又は複数のマイクロプロセッサとDSPコアとの併用、又は上記のような他の任意の構成として実装されうる。
一又は複数の例示的な実施形態では、記載した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせにおいて実装されうる。ソフトウェアにおける実装形態では、本明細書に記載の技術は、本明細書に記載した機能を実施するモジュール(例えばプロシージャ、ファンクション、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラスなど)を用いて実装されうる。モジュールは、情報、データ、引数、パラメータ又はメモリコンテンツをパッシングする及び/又は受信することによって別のモジュール又はハードウェア回路に連結されうる。情報、引数、パラメータ、データなどは、メモリ共有、メッセージパッシング、トークンパッシング、ネットワーク送信などを含む任意の好適な手段を用いて、パッシング、転送、又は伝送されうる。ソフトウェアのコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサにより実行されうる。メモリユニットはプロセッサの内部又は外部に実装することができ、この場合、メモリユニットは、当技術分野で周知の様々な手段を介してプロセッサに通信可能に連結されうる。
例えば、図5は、没入型シミュレータシステム100又は没入型シミュレータシステム200のコンポーネントのいずれかにおいて使用されうるコンピュータシステムのハードウェア構成の一実施例を示す。図5はコンピュータデバイス500に含まれる様々なコンポーネントを示しているが、コンピュータデバイスの一実施例を示すものであり、さらなるコンポーネントを追加してもよく、既存のコンポーネントを除外してもよい。
コンピュータデバイス500は、任意のタイプのコンピュータデバイスでありうる。図5に示すコンピュータデバイス500は、多様なコア構成及びクロック周波数を有する一又は複数のプロセッサ502を含みうる。コンピュータデバイス500はまた、コンピュータデバイス500の動作中にメインメモリとして機能する一又は複数のメモリデバイス504を含みうる。例えば、動作中、シミュレーションをサポートするソフトウェアのコピーが一又は複数のメモリデバイス504に記憶されうる。コンピュータデバイス500はまた、コンピュータデバイス500の人との交信及び操作を可能にするための、キーボード、マウス、タッチパッド、コンピュータスクリーン、タッチスクリーンなどの一又は複数の周辺インターフェース506を含みうる。
コンピュータデバイス500はまた、プロトコルを使用して有線又は無線媒体を介して通信するために、ネットワーク120などの一又は複数のネットワークを介して通信するための一又は複数のネットワークインターフェース508、例えば、イーサネットアダプタ、無線トランシーバー、又はシリアルネットワークコンポーネントを含みうる。コンピュータデバイス500はまた、例えば画像、ファイル、及び一又は複数のプロセッサ502によって実行するためのプログラム命令といったデータを記憶するための、多様な物理的寸法及び記憶容量を有する一又は複数の記憶デバイス510、例えばフラッシュドライブ、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリなどを含みうる。
更に、コンピュータデバイス500は、上述したシミュレーション環境の機能を実現する一又は複数のソフトウェアプログラム512を含みうる。一又は複数のソフトウェアプログラム512は、本明細書に記載したプロセスを一又は複数のプロセッサ502に実施させる命令を含みうる。一又は複数のソフトウェアプログラム512のコピーが、一又は複数のメモリデバイス504、及び/又は一又は複数の記憶デバイス510に記憶されうる。また、一又は複数のソフトウェアプログラム512により使用されるデータが、一又は複数のメモリデバイス504、及び/又は一又は複数の記憶デバイス510に記憶されうる。
コンピュータデバイス500は、上述のように、様々なデータ記憶手段及び他のメモリ及び記憶媒体を含みうる。これらは、例えば一又は複数のコンピュータの周辺にある(及び/又はコンピュータ内に存在する)記憶媒体、又はネットワーク上の任意の又は全てのコンピュータから離れた記憶媒体など、様々な場所に存在しうる。幾つかの実装態様では、情報は、当業者によく知られたストレージエリアネットワーク(「SAN」)に存在しうる。また、コンピュータ、サーバ、又はその他のネットワークデバイスによる機能を実施するために必要な全てのファイルは、必要に応じて周辺及び/又は遠隔において記憶されうる。
実装態様では、上述のコンピュータデバイス500のコンポーネントは、単一の筐体内に入れる必要はなく、互いに近接するように位置決めする必要もない。当業者であれば、上述したコンポーネントは単なる例示であり、コンピュータデバイス500が、開示された実装態様を実施するために必要な全ての付随のファームウェア又はソフトウェアを含む任意のタイプのハードウェアコンポーネントを含みうることを理解するであろう。コンピュータデバイス500は、部分的に又は全体的に、特定用途向け集積回路(ASIC)又はフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などの電子回路コンポーネント又はプロセッサによっても実装されうる。
ソフトウェアにおいて実装される場合、機能は一又は複数の命令又はコードとしてコンピュータ可読媒体に記憶されうるか、又はコンピュータ可読媒体を介して送信されうる。コンピュータ可読媒体は、1つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする全ての媒体を含む、有形の非一時的なコンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによりアクセス可能な全ての利用可能な有形の非一時的な媒体でありうる。非限定的な例として、このような有形の非一時的なコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、フラッシュメモリ、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(EEPROM)、コンパクトディスク読み取り専用メモリ(CD-ROM)若しくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ若しくは他の磁気記憶デバイス、又は、指示又はデータ構造として所望のプログラムコードを保持又は記憶するために使用可能で、且つコンピュータによりアクセス可能な任意の他の媒体を含みうる。本明細書で記載したディスク(disk及びdisc)とは、CD、レーザーディスク、光ディスク、DVD,フロッピーディスク、及びブルーレイディスクを含み、ディスク(disk)は通常データを磁気的に再生し、一方ディスク(disc)はレーザーを用いて光学的にデータを再生する。また、全ての接続は、コンピュータ可読媒体と適切に称される。例えば、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(DSL)、又は、赤外線、電波、及びマイクロ波などの無線技術を使用してソフトウェアがウェブサイト、サーバ、又は他の遠隔ソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、DSL、又は、赤外線、ラジオ、及びマイクロ波などの無線技術が媒体の定義に含まれる。上記の組み合わせは、コンピュータ可読媒体の範囲にも含まれるべきである。
更に、本開示は下記の条項による実施形態を含む。
条項1.航空機シミュレータにおける等身大の仮想乗務員の、視覚的、聴覚的、及び他の感覚的な描写を生成すること(304)であって、仮想乗務員は、航空機の乗務員の業務上の動作、並びに行動的及び生理的応答をシミュレートする、生成すること(304)、航空機シミュレータの動作中の、シミュレートされている航空機の状態を表すデータ及び操作者の一又は複数の応答を収集すること(308)であって、一又は複数の応答は、操作者に関連するバイオフィードバックデータを含む、収集すること(308)、航空機の状態を表すデータ及び一又は複数の応答のうち少なくとも一つに応じて、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を生成すること(306)、シミュレートされている航空機の新たな状態を表す追加のデータ及び操作者の一又は複数の追加の応答を収集すること(308)であって、前記一又は複数の追加の応答は、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答との相互作用に対応する、収集すること(308)、及び、一又は複数の応答及び一又は複数の追加の応答を、航空機シミュレータの操作者の操作のログとして記憶すること(310)を含む方法(300)。
条項2.航空機シミュレータの操作者の操作のログに少なくとも部分的に基づいて、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を更新すること(316)をさらに含む、条項1に記載の方法(300)。
条項3.方法は、航空機シミュレータを監督する人又はコンピュータを含む指示者からの入力を受信すること(314)をさらに含み、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答は、少なくとも部分的に指示者からの入力に基づく、条項1又は2に記載の方法(300)。
条項4.航空機シミュレータの操作者の操作のログに少なくとも部分的に基づいて訓練サマリを生成すること(318)をさらに含む、条項1~3のいずれか一項に記載の方法(300)。
条項5.一又は複数の応答及び一又は複数の追加の応答を航空機シミュレータの動作基準と比較すること(406)、当該比較に少なくとも部分的に基づいて、航空機シミュレータの操作者の操作のパフォーマンス格付けを決定すること(408)、及び訓練サマリの一部としてパフォーマンス格付けを提供すること(414)をさらに含む、条項4に記載の方法(300、400)。
条項6.パフォーマンス格付けは、人又はコンピュータを含む指示者からの入力に少なくとも部分的に基づく、条項5に記載の方法。
条項7.バイオフィードバックデータ及び追加のバイオフィードバックデータは、収集した操作者の顔面ジェスチャー、取得した操作者の発言、及び取得した操作者の行動的及び生理的応答を含む、条項1~6のいずれか一項に記載の方法。
条項8.一又は複数の制御装置及び表示装置(106)と、一又は複数のバイオフィードバックセンサー(110)と、クラフト又はビークルの乗客又は乗務員をシミュレートするように構成された乗務員シミュレータ(108)とを含む、クラフト又はビークルの動作をシミュレートするように構成されたシミュレータ(102)、及びシミュレータ(102)に連結され、一又は複数のメモリデバイス(504)に記憶された指示を実行して方法(300)を実施するように構成された一又は複数のプロセッサ(502)を含むシステム(100)であって、前記方法(300)は:乗務員シミュレータ(108)を用いて、シミュレータ(102)における等身大の仮想乗務員の、視覚的、聴覚的、及び他の感覚的な描写を生成すること(304)であって、仮想乗務員は、クラフト又はビークルの乗客又は乗務員の行動的及び生理的応答、並びに業務上の動作をシミュレートする、生成すること(304);シミュレータ(102)を用いて、一又は複数の制御装置及び表示装置(106)、並びに一又は複数のバイオフィードバックセンサー(110)から、シミュレートされているクラフト又はビークルの状態を表すデータ及び操作者(104)の一又は複数の応答を収集すること(308)であって、一又は複数の応答は操作者(104)に関連するバイオフィードバックデータを含む、収集すること(308);乗務員シミュレータ(108)を用いて、クラフト又はビークルの状態を表すデータ及び一又は複数の応答に少なくとも部分的に基づいて、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を生成すること(306);一又は複数の制御装置及び表示装置(106)、並びに一又は複数のバイオフィードバックセンサー(110)から、シミュレートされているクラフト又はビークルの新たな状態を表す追加のデータ及び操作者(104)の一又は複数の追加の応答を収集すること(308)であって、一又は複数の追加の応答は、仮想乗務員一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答との相互作用に対応する操作者(104)の追加のバイオフィードバックデータを含む、収集すること(308);及び一又は複数の応答及び一又は複数の追加の応答をシミュレータ(102)の操作者の操作のログとして記憶すること(310)を含む、システム(100)。
条項9.方法は、操作者によるシミュレータ(102)の操作のログに少なくとも部分的に基づいて、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を更新すること(316)をさらに含む、条項8に記載のシステム(100)。
条項10.シミュレータ(102)は指示者ステーション(114)を更に含み、方法は、指示者ステーション(114)を介して指示者(112)からの入力を受信すること(314)をさらに含み、指示者(112)は、シミュレータ(102)を監督する人又はコンピュータを含み、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答は、指示者(112)からの入力に少なくとも部分的に基づく、条項8又は9に記載のシステム(100)。
条項11.方法は、操作者によるシミュレータ(102)の操作のログに少なくとも部分的に基づいて、操作者に対して訓練サマリを生成することをさらに含む、条項8~10のいずれか一項に記載のシステム(100)。
条項12.方法(300、400)は、一又は複数の応答及び一又は複数の追加の応答をシミュレータ(102)の動作基準と比較すること(406)、当該比較に少なくとも部分的に基づいて、操作者によるシミュレータ(102)の操作のパフォーマンス格付けを決定すること(408)、及び訓練サマリの一部としてパフォーマンス格付けを提供すること(414)をさらに含む、条項11に記載のシステム(100)。
条項13.乗務員シミュレータ(108)は、アニマトロニクスロボット、仮想現実ディスプレイ、及びホログラムディスプレイのうち少なくとも1つを含む、条項8~12のいずれか一項に記載のシステム(100)。
条項14.バイオフィードバックデータ及び追加のバイオフィードバックデータは、取得した操作者(104)の顔面ジェスチャー、取得した操作者(104)の発言、及び取得した操作者(104)の行動的及び生理的応答を含む、条項8~13のいずれか一項に記載のシステム(100)。
条項15.一又は複数のプロセッサに方法(300)を実施させるための指示を記憶する、非一時的なコンピュータ可読媒体(510)であって、方法(300)は:航空機シミュレータにおける等身大の仮想乗務員の、視覚的、聴覚的、及び他の感覚的な描写を生成すること(304)であって、仮想乗務員は、航空機の乗務員の業務上の動作、並びに行動的及び生理的応答をシミュレートする、生成すること(304);航空機シミュレータを用いて、シミュレートされている航空機の状態を表すデータ及び操作者の一又は複数の応答を収集すること(308)であって、一又は複数の応答は操作者に関連するバイオフィードバックデータを含む、収集すること(308);航空機の状態を表すデータ及び一又は複数の応答のうち少なくとも一つに応じて、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を生成すること(306);シミュレートされている航空機の新たな状態を表す追加のデータ及び操作者の一又は複数の追加の応答を収集すること(308)であって、一又は複数の追加の応答は、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答との相互作用に対応する、操作者の追加のバイオフィードバックデータを含む、収集すること(308);及び一又は複数の応答及び一又は複数の追加の応答を航空機シミュレータの操作者の操作のログとして記憶すること(310)を含む、非一時的なコンピュータ可読媒体(510)。
条項16.方法は、航空機シミュレータの操作者の操作のログに少なくとも部分的に基づいて、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を更新すること(316)をさらに含む、条項15に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体(510)。
条項17.方法は、航空機シミュレータを監督する人又はコンピュータを含む指示者からの入力を受信すること(314)をさらに含み、仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答は、指示者からの入力に少なくとも部分的に基づく、条項15又は16に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体(510)。
条項18.方法は、航空機シミュレータの操作者の操作のログに少なくとも部分的に基づいて、操作者に対して訓練サマリを提供することをさらに含む、条項15~17のいずれか一項に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体(510)。
条項19.方法(300, 400)は、一又は複数の応答及び一又は複数の追加の応答を航空機シミュレータの動作基準と比較すること(406)、当該比較に少なくとも部分的に基づいて、航空機シミュレータの操作者のパフォーマンス格付けを決定すること(408)、及び、訓練サマリの一部としてパフォーマンス格付けを提供すること(414)をさらに含む、条項18に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体(510)。
条項20.バイオフィードバックデータ及び追加のバイオフィードバックデータは、取得した操作者の顔面のジェスチャー、取得した操作者の発言、及び取得した操作者の行動的及び生理的応答を含む、条項15~19のいずれか一項に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体(510)。
本教示の内容を、その実装形態の例を参照して記載してきたが、当業者は、真の趣旨と範囲から逸脱することなく、記載した実装形態に様々な変更を加えることができるだろう。本明細書で使用されている用語及び説明は、例示のみを目的としており、限定を意図したものではない。特に、プロセスを実施例により記載したが、プロセスの段階は例示したものとは異なる順序で実施してもよく、又は同時に実施してもよい。更に、「含んでいる」、「含む」、「有している」、「有する」、「共に(with)」という用語、又はこれらに変更を加えた用語を詳細な説明において使用する限りでは、当該用語が、「含む、備える(comprising)」と同様に包含的であることを意図している。例えば、A及びBなどの項目の列挙に関して本明細書で記載する「一又は複数の」及び「少なくとも一つの」という用語は、Aのみ、Bのみ、又はA及びBを意味する。更に、特に定めのない限り、用語「組(set)」は「一又は複数」として解釈すべきである。また、「連結」という用語は、間接的又は直接的接続のいずれかを意味することを意図している。従って、第1のデバイスが第2のデバイスに連結される場合、その接続は直接的接続でありうるか、又は、他のデバイス、コンポーネント、及び接続を介した間接的接続でありうる。

Claims (11)

  1. 航空機シミュレータにおける等身大の仮想乗務員の、視覚的、聴覚的、及び他の感覚的な描写を生成すること(304)であって、前記仮想乗務員は、航空機の乗務員の業務上の動作、並びに行動的及び生理的応答をシミュレートする、生成すること(304)、
    前記航空機シミュレータの動作中の、シミュレートされている前記航空機の状態を表すデータ及び操作者の一又は複数の応答を収集すること(308)であって、前記一又は複数の応答は、前記操作者に関連するバイオフィードバックデータを含む、収集すること(308)、
    前記航空機の前記状態を表す前記データ及び前記一又は複数の応答のうち少なくとも1つに応じて、前記仮想乗務員の一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を生成すること(306)、
    シミュレートされている前記航空機の新たな状態を表す追加のデータ及び前記操作者の一又は複数の追加の応答を収集すること(308)であって、前記一又は複数の追加の応答は、前記仮想乗務員の前記一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答との相互作用に対応する、前記操作者の追加のバイオフィードバックデータを含む、収集すること(308)、及び
    前記一又は複数の応答及び前記一又は複数の追加の応答を、前記航空機シミュレータの前記操作者の操作のログとして記憶すること(310)
    を含み、
    前記バイオフィードバックデータ及び前記追加のバイオフィードバックデータは、収集した前記操作者の顔面のジェスチャー、取得した前記操作者の発言、及び取得した前記操作者の行動的及び生理的応答のうち1つ以上を含む、方法(300)。
  2. 前記航空機シミュレータの前記操作者の操作の前記ログに少なくとも部分的に基づいて、前記仮想乗務員の前記一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答を更新すること(316)をさらに含む、請求項1に記載の方法(300)。
  3. 前記航空機シミュレータを監督する人又はコンピュータを含む指示者からの入力を受信すること(314)をさらに含み、前記仮想乗務員の前記一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答は、前記指示者からの前記入力に少なくとも部分的に基づく、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記航空機シミュレータの前記操作者の操作の前記ログに少なくとも部分的に基づいて、訓練サマリを生成すること(318)をさらに含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法(300)。
  5. 前記一又は複数の応答及び前記一又は複数の追加の応答を前記航空機シミュレータの動作基準と比較すること(406)、
    前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記航空機シミュレータの前記操作者の操作のパフォーマンス格付けを決定すること(408)、及び
    前記訓練サマリの一部として前記パフォーマンス格付けを提供すること(414)
    をさらに含む、請求項4に記載の方法(300、400)。
  6. 前記パフォーマンス格付けは、人又はコンピュータを含む指示者からの入力に少なくとも部分的に基づく、請求項5に記載の方法。
  7. 一又は複数の制御装置及び表示装置(106)と、
    一又は複数のバイオフィードバックセンサー(110)と、
    クラフト又はビークルの乗客又は乗務員をシミュレートするように構成された乗務員シミュレータ(108)と
    を備える、クラフト又はビークルの動作をシミュレートするように構成されたシミュレータ(102)、及び
    前記シミュレータ(102)に連結され、一又は複数のメモリデバイス(504)に記憶された指示を実行して、請求項1~の何れか一項を含む方法(300)を実施するように構成された一又は複数のプロセッサ(502)
    を備えるシステム(100)。
  8. 前記シミュレータ(102)は指示者ステーション(114)をさらに備え、前記方法は、
    前記指示者ステーション(114)を介して、前記シミュレータ(102)を監督する人又はコンピュータを含む指示者(112)から入力を受信すること(314)をさらに含み、前記仮想乗務員の前記一又は複数のシミュレートされた業務上の動作又はシミュレートされた行動的及び生理的応答は、前記指示者(112)からの前記入力に少なくとも部分的に基づく、請求項に記載のシステム(100)。
  9. 前記乗務員シミュレータ(108)は、アニマトロニクスロボット、仮想現実ディスプレイ、及びホログラムディスプレイのうち少なくとも1つを含む、請求項又はに記載のシステム(100)。
  10. 前記バイオフィードバックデータ及び前記追加のバイオフィードバックデータは、取得した前記操作者(104)の顔面のジェスチャー、取得した前記操作者(104)の発言、及び取得した前記操作者(104)の行動的及び生理的応答を含む、請求項のいずれか一項に記載のシステム(100)。
  11. 一又は複数のプロセッサに、請求項1~のいずれか一項に記載の前記方法(300)を実施させるための指示を記憶する、非一時的なコンピュータ可読媒体(510)。
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