KR101810834B1 - The skydiving feel simulator system based virtual reality - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항공기에 탑승하여 고공으로 올라간 후, 스카이 다이빙을 실시하는 것을 컴퓨터를 이용한 가상현실 상황에서 모의하는 시뮬레이터 시스템으로 3차원 가상현실, 센서 인터페이스, 자유강하 및 낙하산 강하에 대한 동력학 모델링 기술을 적용한 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality-based skydiving bodily sensation simulator system, and more particularly, to a simulator system simulating a virtual reality using a computer to perform skydiving after boarding an aircraft, , A sensor interface, a virtual reality-based sky diving bodily sensation simulator system using dynamics modeling technology for free fall and parachute descent.
Description
본 발명은 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항공기에 탑승하여 고공으로 올라간 후, 스카이 다이빙을 실시하는 것을 컴퓨터를 이용한 가상현실 상황에서 모의하는 시뮬레이터 시스템으로 3차원 가상현실, 센서 인터페이스, 자유강하 및 낙하산 강하에 대한 동력학 모델링 기술을 적용한 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality-based skydiving bodily sensation simulator system, and more particularly, to a simulator system simulating a virtual reality using a computer to perform skydiving after boarding an aircraft, , A sensor interface, a virtual reality-based sky diving bodily sensation simulator system using dynamics modeling technology for free fall and parachute descent.
고공 공수부대 요원의 경우, 자유낙하 자세를 연습하는 환경이 거의 없는 상황이고, 육지에서의 많은 훈련에도 불구하고 실제 낙하시, 많은 사고로 이어지는 경우가 많다.In the case of high-altitude airborne units, there is almost no environment for practicing free-fall stance, and in spite of many training on land, it often leads to many accidents when falling.
따라서, 시간과 장소에 관계없이 최소한의 비용으로 최대한의 효과를 볼 수 있는 공수 강하 교육훈련 환경을 구축할 필요성이 대두되고 있는 실정이며, 기본 자유낙하 자세 연습에서부터 실제 강하 환경의 간접 체험, 그리고 장비고장 시의 긴급 대처능력까지 종합적으로 훈련을 할 수 있는 기술이 필요하게 되어 실제 낙하 시의 사고 위험을 최소화할 수 있는 기술이 필요하게 되었다.Therefore, there is a need to construct an airborne training and training environment that maximizes the effect of the least amount of time, regardless of time and place. From the basic free - fall posture practice to the indirect experience of the actual drop environment, It is necessary to provide a technique capable of training in a comprehensive manner from the emergency response capability in case of a breakdown, so that a technique capable of minimizing the risk of an accident at the time of actual falling has become necessary.
또한, 전문 스카이다이버나 동호 요원 등이 고공에서 낙하하여 자유 낙하하는 느낌을 체험하면서 실제 낙하 시에 발생하는 여러 가지 사항을 대비하도록 하고 위험요소를 사전에 경험하게 한 후, 어느 정도 수준이 달성된 경우에 실제 스카이다이빙에 투입할 수 있는 사전 연습이 가능한 기술이 필요하게 되며, 이를 통해 비용도 절약하고 안전사고를 예방할 수 있는 시스템이 필요하게 되었다.In addition, a professional skydiver or a Dongho personnel experienced a feeling of falling free from a high altitude and prepared to prepare for various occurrences during actual fall, and experienced risk factors beforehand. In this case, it is necessary to use a technique that can be practiced beforehand to be able to put into an actual sky diving, and a system which can save cost and prevent a safety accident is required.
한편, 최근의 놀이 기구는 가상현실 기술과 체감 전달 기술의 융합을 통한 4D 체감 게임기로 발전해 나가고 있다. On the other hand, recent rides have been developed as a 4D experience game machine through the fusion of virtual reality technology and experience transfer technology.
상기와 같이 가상현실 기반의 낙하 시뮬레이션 시스템이 도입되고 있는 실정이지만, 기존 제품의 경우에 낙하산 조종술 훈련 위주로 기능이 한정적이며, 자유낙하의 원리에 따른 시뮬레이션 기능이 미흡한 실정이며, HMD를 이용하여 가상 공간을 구현하는데 있어 기존 게임 렌더링 기법을 그대로 적용하여 단순히 큰 화면을 보는 효과를 주는 것에 불과하고, 이에 따라 몰입감을 주는데 한계가 있었다.However, in the case of existing products, the function of the parachute control training is mainly limited, and the simulation function according to the principle of the free fall is insufficient. In the case of the virtual reality based drop simulation system, , The existing game rendering technique is applied as it is, and it is merely an effect of viewing a big screen, and there is a limit to give a sense of immersion.
그리고, 시각 자극만을 통한 시뮬레이션으로 인해 낙하 시 속도감을 전달하는데 한계가 있으며, 강하 전 항공기에서 점프하는 단계와 지상에 도달하여 접지하는 단계가 생략되어 있는 경우가 많아서 현실감이 떨어지고, 점프 전 공포심을 유발하는 것이 부족한 실정이다.In addition, there is a limitation in transferring the sense of speed when falling through due to simulation through only visual stimulation, and there are a few limitations in the step of jumping in the aircraft before the descent and the step of reaching the ground and grounding are omitted in many cases. It is not enough.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은 자유낙하 동력학 특성 모델링, 자유낙하 및 낙하산 공력 해석 및 동력학 특성 모델링, 모션 제어, 3D 영상 제공, 낙하산 기능고장 모의 등을 수행하는 시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems occurring in the prior art, and it is a first object of the present invention to provide a method and apparatus for modeling free fall dynamics, free fall and paratroop aerodynamic analysis and dynamic characteristics modeling, And a function failure simulator.
본 발명의 제 2 목적은 훈련자의 능력에 적합하게 훈련 시나리오를 설정(지역, 이탈고도, 비행방향, 시간대, 기능고장 상황, 풍향, 풍속 등)하도록 하며, 훈련결과 디브리핑, 리플레이 기능, 개인별 단체별 평가 결과를 제공하도록 하는데 있다.The second object of the present invention is to set up a training scenario (region, departure altitude, flight direction, time zone, malfunction status, wind direction, wind speed, etc.) suitable for the ability of the trainee, And to provide evaluation results.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided a virtual reality-based skydiving bodily sensation simulator system,
지지프레임(100)과;A support frame (100);
낙하 강하 훈련자가 착용하는 하네스(200)와;A harness (200) worn by a drop descending trainer;
상기 지지프레임에 일측에 연결되고, 타측이 하네스에 연결되어 낙하 강하 훈련자의 모션을 제어하기 위한 모션제어줄(300)과;A
상기 지지프레임에 일측이 연결되어 있으며, 조종줄 센서에 동작 신호를 제공하기 위한 낙하산조종줄(400)과;A
상기 낙하 강하 훈련자가 착용하며, 주간, 야간 및 기후 환경, 그리고 낙하 상황에 따른 강하 영상을 실시간으로 제공하는 HMD(500)와;An HMD 500 which is worn by the drop descending trainer and provides a descent image according to a daytime, nighttime, and climatic environment and a falling state in real time;
낙하 강하 훈련자의 자세 추출을 수행하기 위한 모션센서부(700)와;A
상기 지지프레임의 하측에 설치 구성되어 낙하 강하 훈련자에게 바람을 제공하기 위한 송풍장치(800)와;A blowing
낙하산, 항공기 등의 3D 객체 모델링 정보, 캐릭터 정보, 3D 지형 모델링 정보 등을 포함하고 있는 3D영상정보디비(910)와,A 3D
기상환경, 주야간 환경, 특수효과, 3D 지형 정보 등의 영상을 처리하기 위한 영상엔진부(920)와,An
기상 모델링, 낙하산 비행 모델링, 고고도 기능 고장 모델링, 저고도 기능 고장 모델링 등을 처리하기 위한 다이나믹처리부(930)와,Weather modeling, parachute flight modeling, high altitude function fault modeling, low altitude function fault modeling A
모션센서부에 의해 추출된 자세를 획득하여 자유강하동력학엔진부에서 자세 신 인식을 위한 데이터를 추출하여 전달하기 위한 자세데이터추출부(940)와,An attitude
자유강하 공기역학 데이터를 처리하기 위한 자유강하동력학엔진부(950)와,A free-fall
주간, 야간 및 기후 환경에 따른 강하 영상을 랜더링하여 HMD로 제공하기 위한 HMD랜더링부(960)와,An HMD rendering
자유강하 자세에 대한 정보를 저장하고 있는 특정자세디비(970)와,A
훈련자의 인체 모델을 3D로 형상화하고, 훈련자의 팔과 다리에 장착된 모션센서부를 통해 인체의 관절에 대한 상대적 위치 정보를 획득하여 자세에 대한 공력 데이터 및 인체의 관성 특성 데이터를 디비화하며, 훈련자의 자세 변동에 따른 공력 및 인체의 관성 특성 데이터를 특정자세디비로부터 내삽법을 활용하여 계산한 후, 환경 및 윈드 데이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행하여 훈련자의 위치, 자세, 속도 및 표류거리를 계산하기 위한 훈련자자유강하자세계산부(980)를 포함하여 구성되는 낙하산강하관리서버(900)와;The body model of the trainee is shaped in 3D, and the relative position information about the joints of the human body is obtained through the motion sensor unit mounted on the trainee's arms and legs, and the aerodynamic data of the body and the inertial characteristic data of the body are digitized. And the human body's inertia characteristic data according to the attitude change of the body are calculated from the specific posture database by interpolation and then simulation is performed based on the environment and wind data to calculate the position, posture, speed and drift distance of the trainee A parachute
훈련 시나리오 제작, 훈련생 이력 관리, 사후 강평을 위한 데이터를 처리하며, 상기 훈련자의 낙하산 강하 훈련 시뮬레이션을 제어하기 위한 교관통제단말기(1000);를 포함한다.And an instructor control terminal (1000) for processing data for training scenario production, trainee history management, and post review, and for controlling the trainee's parachute drop training simulation.
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템을 통해, 자유낙하 동특성 모델링, 자유낙하 및 낙하산 공력 해석 및 동특성 모델링, 모션 제어, 3D 영상 제공, 낙하산 기능고장 모의 등을 수행할 수 있어 실제 훈련과 동일한 효과를 발휘하게 된다.The virtual reality-based skydive bodily sensation simulator system according to the present invention has the above-described constitution and operation and performs free fall dynamic characteristic modeling, free fall and paratroop aerodynamic analysis, dynamic characteristic modeling, motion control, 3D image provisioning, parachute function failure simulation This is the same effect as actual training.
또한, 훈련자의 능력에 적합하게 훈련 시나리오를 설정(지역, 이탈고도, 비행방향, 시간대, 기능고장 상황, 풍향, 풍속 등)함으로써, 이에 따른 능력별 훈련이 가능한 효과와 훈련결과 디브리핑, 리플레이 기능, 개인별 단체별 평가 결과를 제공하게 된다.In addition, training scenarios are set in accordance with the ability of the trainee (region, departure altitude, flight direction, time zone, malfunction status, wind direction, wind speed, etc.) , And the result of individual group evaluation.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템의 전체 구성도이며, 도 2는 지지프레임 예시도다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템의 지지프레임 상측에 형성되는 리프트/모션수단을 나타낸 예시도이며, 도 4는 다리 리프트 전용 서보 모터, 왼쪽 어깨 리프트 전용 서보 모터, 오른쪽 어깨 리프트 전용 서보 모터를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템의 낙하산강하관리서버 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템의 교관통제단말기의 통제 예시도이며, 도 7은 사후강평데이터처리부에 의해 표시된 화면 예시도이며, 도 8은 자유강하 자세에 대한 3D 모델링 예시도이며, 도 9는 동력학 엔진 연동을 위한 자세 데이터 추출 예시도이며, 도 10은 사람 관절 모델인 바이패드의 기구학적 모델 예시도이며, 도 11은 정상 산개와 기능 고장시 산개되는 형상을 모델링한 예시도이며, 도 12는 자유강하 자세의 수치 분석 예시도이며, 도 13은 현재 훈련자의 자세에 따른 주요 관절의 상대 위치 예시도이며, 도 14는 윈드모델의 입력변수와 출력변수 예시도이며, 도 15는 낙하산 고장 3D 예시도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템의 교관통제단말기 블록도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템의 하드웨어컨트롤러 블록도이다.FIG. 1 is an overall configuration diagram of a virtual reality-based skydiving bodily sensation simulator system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an example of a support frame.
FIG. 3 is a view showing an example of a lift / motion means formed on the upper side of a support frame of a virtual reality-based skydive bodily sensation simulator system according to an embodiment of the present invention. Motor, and a servo motor dedicated to the right shoulder lift.
5 is a block diagram of a parachute descent management server of a virtual reality-based skydive bodily sensation simulator system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a control of an instructor control terminal of a virtual reality-based skydiving bodily sensation simulator system according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is an exemplary view of a screen displayed by a post critique data processing unit, FIG. 10 is a view showing a kinematic model of a biped, which is a human joint model, and FIG. 11 is a view showing an example of 3D modeling of a biped, FIG. 13 is a diagram illustrating a relative position of a major joint according to a posture of a current trainer, FIG. 14 is a graph showing an input variable and an output variable of a wind model, Fig. 15 is a 3D example of a parachute failure. Fig.
16 is a block diagram of a supervisory control terminal of a virtual reality-based skydive bodily sensation simulator system according to an embodiment of the present invention.
17 is a block diagram of a hardware controller of a virtual reality-based skydive bodily sensation simulator system according to an embodiment of the present invention.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. The following merely illustrates the principles of the invention. Therefore, those skilled in the art will be able to devise various apparatuses which, although not explicitly described or illustrated herein, embody the principles of the invention and are included in the concept and scope of the invention.
또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.Furthermore, all of the conditional terms and embodiments listed herein are, in principle, only intended for the purpose of enabling understanding of the concepts of the present invention, and are not to be construed as limited to such specifically recited embodiments and conditions do.
본 명세서의 블록도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the block diagrams herein represent conceptual aspects of exemplary circuits embodying the principles of the invention. Similarly, all flowcharts, state transition diagrams, pseudo code, and the like are representative of various processes that may be substantially represented on a computer-readable medium and executed by a computer or processor, whether or not the computer or processor is explicitly shown .
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.Also, the explicit use of terms such as processor, control, or similar concepts should not be interpreted exclusively as hardware capable of running software, and may be used without limitation as a digital signal processor (DSP) (ROM), random access memory (RAM), and non-volatile memory. Other hardware may also be included.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단은 하기와 같다.Means for solving the problems of the present invention are as follows.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템은,That is, a virtual reality-based skydiving bodily sensation simulator system according to an embodiment of the present invention includes:
지지프레임(100)과;A support frame (100);
낙하 강하 훈련자가 착용하는 하네스(200)와;A harness (200) worn by a drop descending trainer;
상기 지지프레임에 일측에 연결되고, 타측이 하네스에 연결되어 낙하 강하 훈련자의 모션을 제어하기 위한 모션제어줄(300)과;A
상기 지지프레임에 일측이 연결되어 있으며, 조종줄 센서에 동작 신호를 제공하기 위한 낙하산조종줄(400)과;A
상기 낙하 강하 훈련자가 착용하며, 주간, 야간 및 기후 환경에 따른 강하 영상을 실시간으로 제공하는 HMD(500)와;An HMD 500 that is worn by the drop descent trainer and provides a descent image according to daytime, nighttime, and climatic environments in real time;
낙하 강하 훈련자의 자세 추출을 수행하기 위한 모션센서부(700)와;A
상기 지지프레임의 하측에 설치 구성되어 낙하 강하 훈련자에게 바람을 제공하기 위한 송풍장치(800)와;A blowing
낙하산, 항공기 등의 3D 객체 모델링 정보, 캐릭터 정보, 3D 지형 모델링 정보 등을 포함하고 있는 3D영상정보디비(910)와,A 3D
기상환경, 주야간 환경, 특수효과, 3D 지형 정보 등의 영상을 처리하기 위한 영상엔진부(920)와,An
기상 모델링, 낙하산 비행 모델링, 고고도 기능 고장 모델링, 저고도 기능 고장 모델링 등을 처리하기 위한 다이나믹처리부(930)와,Weather modeling, parachute flight modeling, high altitude function fault modeling, low altitude function fault modeling A
모션센서부에 의해 추출된 자세를 획득하여 자유강하동력학엔진부에서 자세 신 인식을 위한 데이터를 추출하여 전달하기 위한 자세데이터추출부(940)와,An attitude
자유강하 공기역학 데이터를 처리하기 위한 자유강하동력학엔진부(950)와,A free-fall
주간, 야간 및 기후 환경에 따른 강하 영상을 랜더링하여 HMD로 제공하기 위한 HMD랜더링부(960)와,An
자유강하 자세에 대한 정보를 저장하고 있는 특정자세디비(970)와,A
훈련자의 인체 모델을 3D로 형상화하고, 훈련자의 팔과 다리에 장착된 모션센서부를 통해 인체의 관절에 대한 상대적 위치 정보를 획득하여 자세에 대한 공력 데이터 및 인체의 관성 특성 데이터를 디비화하며, 훈련자의 자세 변동에 따른 공력 및 인체의 관성 특성 데이터를 특정자세디비로부터 내삽법을 활용하여 계산한 후, 환경 및 윈드 데이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행하여 훈련자의 위치, 자세, 속도 및 표류거리를 계산하기 위한 훈련자자유강하자세계산부(980)를 포함하여 구성되는 낙하산강하관리서버(900)와;The body model of the trainee is shaped in 3D, and the relative position information about the joints of the human body is obtained through the motion sensor unit mounted on the trainee's arms and legs, and the aerodynamic data of the body and the inertial characteristic data of the body are digitized. And the human body's inertia characteristic data according to the attitude change of the body are calculated from the specific posture database by interpolation and then simulation is performed based on the environment and wind data to calculate the position, posture, speed and drift distance of the trainee A parachute
훈련 시나리오 제작, 훈련생 이력 관리, 사후 강평을 위한 데이터를 처리하며, 상기 훈련자의 낙하산 강하 훈련 시뮬레이션을 제어하기 위한 교관통제단말기(1000);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And an instructor control terminal (1000) for processing data for training scenario production, trainee history management, and post critique, and for controlling the trainee's parachute drop training simulation.
또한, 추가적인 구성에 따라, 개산손잡이 및 분리 뭉치의 입력 접점 신호를 수신하여 낙하산강하관리서버로 전송하기 위한 I/O제어보드(2100)와,In addition, according to a further configuration, an I /
송풍기 팬의 속도를 조절하기 위한 스피드컨트롤부(2200)와,A
조종줄에 대한 엔코더 펄스값을 수신하여 마스터컨트롤부로 전송하기 위한 엔코더컨트롤부(2300)와,An
상기 I/O제어보드, 스피드컨트롤러, 엔코더컨트롤러로부터 수집된 데이터를 낙하산강하관리서버로 송출하기 위한 마스터컨트롤부(2400)를 포함하여 구성되는 하드웨어컨트롤러(2000);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a
이때, 상기 교관통제단말기(1000)는,At this time, the supervisory control terminal (1000)
훈련 실습조건 설정 및 훈련 시나리오를 편집하기 위한 시나리오편집부(1100)와,A
항공기 이탈, 낙하산 개산 및 기능고장과 처치를 통제하기 위한 훈련통제부(1200)와,A
훈련개요, 낙하 궤도, 훈련 디브리핑, 자세 교정에 대한 사후 강평 데이터를 처리하기 위한 사후강평데이터처리부(1300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a post-criterion
이하에서는, 본 발명에 의한 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the virtual reality-based skydiving bodily sensation simulator system according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템의 전체 구성도이며, 도 2는 지지프레임 예시도다.FIG. 1 is an overall configuration diagram of a virtual reality-based skydiving bodily sensation simulator system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an example of a support frame.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명인 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템은 지지프레임(100), 하네스(200), 모션제어줄(300), 낙하산조종줄(400), HMD(500), 포토센서부(600), 모션센서부(700), 송풍장치(800), 낙하산강하관리서버(900), 교관통제단말기(1000)를 포함하여 구성되게 된다.1 and 2, the virtual reality-based skydive bodily sensation simulator system of the present invention includes a
한편, 디스플레이패널(10)을 지지프레임의 어느 일측에 구성하여 실시간으로 영상을 출력하게 된다.On the other hand, the
상기 지지프레임(100)은 200kg 이상의 하중을 지탱하기 위한 장치로서, 하네스, 모션제어줄, 낙하산조종줄 및 송풍장치 등이 설치 구성되는 베이스 프레임이다.The
그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 지지프레임의 상측에는 리프트/모션수단(20)을 구성하게 된다.As shown in Fig. 3, the lift / motion means 20 is formed above the support frame.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 다리 리프트 전용 서보 모터, 왼쪽 어깨 리프트 전용 서보 모터, 오른쪽 어깨 리프트 전용 서보 모터 등을 구성하고 있으며,That is, as shown in Fig. 4, a leg-lift dedicated servomotor, a left shoulder lift dedicated servo motor, and a right shoulder lift dedicated servo motor are configured.
상기 다리 리프트 전용 서보 모터는 피치각이 ±15 이상의 기울기를 처리하게 되며, 왼쪽 어깨 리프트 전용 서보 모터는 롤 각이 ±15 이상의 왼쪽으로 기울기를 처리하게 되며, 오른쪽 어깨 리프트 전용 서보 모터는 ±15 이상의 오른쪽으로 기울기를 처리하게 된다.The servomotor for the leg lift only processes the inclination of the pitch angle of ± 15 or more. The servomotor for the left shoulder lift handles the inclination to the left by ± 15 degrees and the servomotor for the right shoulder lift Tilt to the right.
그리고, 다리 리프트 전용 서보 모터에 다리 리프트 레이어 줄이, 왼쪽 어깨 리프트 전용 서보 모터에 왼쪽 어깨 리프트 레이어 줄이, 오른쪽 어깨 리프트 전용 서보 모터에 오른쪽 어깨 리프트 레이어 줄이 구성되게 된다.In addition, the leg lift only servomotor has a leg lift layer line, a left shoulder lift dedicated servo motor has a left shoulder lift layer line, and a right shoulder lift dedicated servo motor has a right shoulder lift layer line.
또한, 낙하 강하 훈련자는 하네스(200)를 착용하게 되며, 포토센서부(600)는 하네스에 장착되어 낙하산 분리 및 산개를 감지하게 된다.In addition, the drop descending trainer wears the
일반적인 낙하산 시뮬레이터의 경우에는 하네스, 라이자, 캐노피 분리뭉치, 낙하산 개산손잡이, 낙하산 조종줄, 센서 탈부착 등판, 예비낙하산 개산손잡이 등이 구성되게 되므로 상기한 구성에 대한 동작 원리는 생략하도록 하겠다.In the case of a general parachute simulator, a harness, a lizer, a canopy separation bundle, a parachute calculation handle, a parachute control rod, a sensor detachable back plate, a preliminary parachute expansion handle, and the like constitute the operation principle of the above configuration.
또한, 상기 지지프레임에 일측이 연결되어 있는 낙하산조종줄(400)에는 조종줄 센서가 구성되게 된다.In addition, a control line sensor is formed in the
즉, 조종줄 제어신호를 획득하기 위하여 조종줄 센서가 구성되게 된다.That is, the steering sensor is configured to obtain the steering control signal.
한편, 일반적으로 모션제어줄(300)이 지지프레임의 일측에 연결되고, 타측이 하네스에 연결되어 낙하 강하 훈련자의 모션을 제어하게 된다.On the other hand, generally, the
또한, 상기 HMD(500)는 낙하 강하 훈련자가 착용하며, 주간, 야간 및 기후 환경에 따른 강하 영상을 실시간으로 제공하는 기능을 수행하게 된다.In addition, the
그리고, 모션센서부(700)는 낙하 강하 훈련자의 자세 추출을 수행하게 되는데, 자유 강하시, 훈련자의 자세가 실습자의 행동에 따른 인식 방법으로 바람직하게는 4개 이상의 자이로센서를 사용하게 된다.The
상기 모션센서부를 통해 낙하 강하 훈련자의 자세를 추출하게 되는데, 손, 발, 머리, 하체 등에 무선 타입의 센서들을 구성하게 되어 이를 통해 신체 활동 감지로 자세 교정 훈련이 가능하게 되는 것이다.The posture of the drop descending trainee is extracted through the motion sensor unit, and wireless type sensors such as a hand, a foot, a head, and a lower body constitute sensors for attitude correction training.
그리고 ,낙하산 조종과 훈련자의 움직임이 영상으로 연동시킬 수 있게 되어 현재 자세를 훈련자가 확인할 수 있도록 할 수도 있다.The parachute control and the movement of the trainee can be linked to the video so that the trainee can confirm the current posture.
한편, 송풍장치(800)를 지지프레임의 하측에 설치 구성하게 되며, 낙하 강하 훈련자에게 바람을 제공하게 된다.On the other hand, the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템의 낙하산강하관리서버 블록도이다.5 is a block diagram of a parachute descent management server of a virtual reality-based skydive bodily sensation simulator system according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 낙하산강하관리서버(900)는, 3D영상정보디비(910), 영상엔진부(920), 다이나믹처리부(930), 자세데이터추출부(940), 자유강하동력학엔진부(950), HMD랜더링부(960), 특정자세디비(970), 훈련자자유강하자세계산부(980)를 포함하여 구성되게 된다.5, the parachute
상기 3D영상정보디비(910)에는 낙하산, 항공기 등의 3D 객체 모델링 정보, 캐릭터 정보, 3D 지형 모델링 정보 등을 포함하고 있게 되는데, 스카이 다이빙 시뮬레이션 과정에 있어 실제와 같은 가상 세계를 구현하기 위하여 3D 객체 및 낙하 지형 모델링, 기상 환경, 그림자, 물, 강우, 바람 및 안개 등의 효과를 구현하여야 인터랙티브한 가상 현실을 제공하게 된다.The 3D
이를 위하여, HMD를 활용하여 100도 이상의 시야각과 스테레오 랜더링 기법을 적용하여 몰입도를 극대화하게 되는 것이다.To achieve this, HMD is used to maximize the degree of immersion by applying a viewing angle of 100 degrees or more and a stereo rendering technique.
이때, 상기 영상엔진부(920)는 3D영상정보디비를 토대로 기상환경, 주야간 환경, 특수효과(연기 등), 3D 지형 정보 등의 영상을 처리하게 되는 것이다.At this time, the
상기 다이나믹처리부(930)는 기상 모델링, 낙하산 비행 모델링, 고고도 기능 고장 모델링, 저고도 기능 고장 모델링 등을 처리하기 위한 기능을 수행하게 된다.The
상기 다이나믹처리부를 통해 항공기 이탈 기능, 낙하산 개산 및 기능고장/처치 기능, 낙하산 공중기동 기능, 낙하산 착륙 기능 등을 수행할 수 있게 된다.The dynamic processing unit can perform an aircraft departure function, a parachute mountain calculation and a function failure / treatment function, a parachute air launch function, a parachute landing function, and the like.
스카이 다이빙에서 훈련자의 항공기 이탈 시점부터 낙하산 산개까지의 흐름을 강하자의 이탈 초기 조건 및 자세에 따른 공기 저항과 같은 인체의 동적 모델과 중력, 풍향, 풍속 등과 같은 낙하 환경에 대한 동특성을 모델링하게 되는 것이다.In skydiving, it is necessary to model dynamic characteristics of the human body, such as air resistance, and dynamics of falling conditions such as gravity, wind direction, wind speed, etc., will be.
상기 기능 고장 모델링은 도 11에 도시한 바와 같이, 정상 산개와 기능 고장시 산개되는 형상을 모델링하는 것을 의미한다.As shown in Fig. 11, the functional failure modeling means modeling a shape that is opened when the normal failure occurs and the functional failure occurs.
상기 고고도 및 저고도 강하에 따른 모델링은 윈드모델링 기법으로서, 저고도 강하는 지표면과 이탈고도에서의 풍향 및 풍속값을 하나만 입력하는 것이며, 고고도 강하는 지표면에서 이탈고도까지 1,000ft 단위로 풍향 및 풍속값을 입력하는 것이다.The modeling according to the high and low elevation levels is a wind modeling technique. The low elevation input is to input only the wind direction and wind speed values at the surface and exit elevation, and the high elevation is the wind direction and wind speed You enter a value.
즉, 도 14에 도시한 바와 같이, 윈드모델의 입력변수와 출력변수를 이용하여 다이나믹처리부는 윈드모델링을 수행하게 된다.That is, as shown in FIG. 14, the dynamic processing unit performs wind modeling using the input variables and output variables of the wind model.
구체적으로 입력변수에 근거하여 현재 고도에 따른 풍향 및 풍속을 계산하게 되는 것이다.Specifically, the wind direction and the wind speed according to the current altitude are calculated based on the input variables.
상기 자세데이터추출부(940)는 모션센서부에 의해 추출된 자세를 획득하여 자유강하동력학엔진부에서 자세 인식을 위한 데이터를 추출하여 전달하는 기능을 수행하게 된다.The posture
즉, 도 13에 도시한 바와 같이, 현재 훈련자의 자세에 따른 주요 관절의 상대 위치를 입력하게 되며, 기 정의된 강하자세 중 변화 중인 2개의 자세를 찾아낸 후, 변동 위치값을 출력하게 된다.That is, as shown in FIG. 13, the relative position of the main joint according to the attitude of the current trainee is input. After finding the two attitudes changing in the predetermined descending attitude, the variable position value is output.
상기 모션 및 영상 제어를 위한 필터를 설계해야 하는데, 실 강하시 모션을 모션베이스에서 표현하기 위하여 모션필터를 의미한다.A filter for the motion and image control needs to be designed. It means a motion filter for expressing the motion in the motion base at the actual drop.
즉, 모션센서부의 값이 항상 기본자세를 기준으로 추출하도록 하는 것이다.That is, the value of the motion sensor unit is always extracted based on the basic posture.
이때, 상기 자유강하동력학엔진부(950)는 자유강하 공기역학 데이터를 처리하기 위한 기능을 수행하게 되는데, 구체적으로 상기 자유강하동력학엔진부(950)의 공기역학 데이터 처리란 초기속도 모델과 종단속도 모델을 이용하여 자유낙하구간인 점프 후부터 낙하산 산개직전까지의 바람의 변화, 훈련자의 자세를 토대로 낙하산 산개시의 강하자 및 낙하산의 초기 관성속도와 진행방향 그리고 종단속도를 계산하는 것을 의미한다.
In this case, the free-fall
상기 초기속도 모델은 항공기의 고도, 진행 속도 및 방향을 기준으로 강하자 및 낙하산의 초기 관성속도와 진행방향을 계산하게 되며, 종단 속도 모델은 강하자 자세에 따른 공기역학을 고려한 종단속도를 계산하게 된다.The initial velocity model computes the initial inertia velocity and the direction of travel of the rigid object and the parachute based on the altitude, travel speed and direction of the aircraft. The longitudinal velocity model calculates the end velocity considering the aerodynamics according to the stiffness posture do.
상기 초기속도 모델은 항공기의 진행 속도 및 방향을 기반으로 강하자 및 낙하산의 초기 관성속도와 진행방향을 예측하게 되는데, 항공기 방위각을 
그리고, 항공기 속도 및 방향을 기반으로 
또한, 강하자의 투하방향은 항공기의 진행방향과 반대로 가정하게 되는데, 수식으로 표현하면, 
한편, 종단속도 모델은 강하자의 자세에 따른 공기역학을 고려한 종단속도 모델링을 수행하게 되는데, 
상기 HMD랜더링부(960)는 주간, 야간 및 기후 환경에 따른 강하 영상을 랜더링하여 HMD로 제공하기 위한 기능을 수행하는 구성수단이다.The
즉, 강하 영상을 랜더링하여 HMD로 전송하여 3차원 영상을 훈련자에게 제공하기 위한 영상 처리 모듈인 것이다.That is, it is an image processing module for rendering a descending image and transmitting it to an HMD to provide a three-dimensional image to a trainee.
한편, 상기 특정자세디비(970)는 자유강하 자세에 대한 정보를 저장하고 있는데, 도 8에 도시한 바와 같이, 자유강하 자세에 대한 3D 모델링 정보를 저장하게 되는 것이며, 이는 자유강하시 훈련자의 자세를 측정하기 위한 모션센서부의 센싱 정보를 토대로 3차원으로 랜더링하게 되는 것이다.Meanwhile, the
그리고, 상기 자유강하동력학엔진부와의 연동을 위하여 주요 관절의 상대 위치 데이터를 추출하게 되는데, 이는 훈련자자유강하자세계산부(980)에 의해 수행하게 된다.Then, the relative position data of the main joints is extracted for interlocking with the free-falling dynamics engine part, which is performed by the trainer-free-strong-zone-global-
즉, 훈련자의 인체 모델을 3D로 형상화하고, 훈련자의 팔과 다리에 장착된 모션센서부를 통해 인체의 관절에 대한 상대적 위치 정보를 획득하여 자세에 대한 공력 데이터 및 인체의 관성 특성 데이터를 디비화하며, 훈련자의 자세 변동에 따른 공력 및 인체의 관성 특성 데이터를 특정자세디비로부터 내삽법을 활용하여 계산한 후, 환경 및 윈드 데이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행하여 훈련자의 위치, 자세, 속도 및 표류거리를 계산하게 되는 것이다.In other words, the human body model of the trainee is shaped in 3D, and relative position information about the joints of the human body is acquired through the motion sensor unit mounted on the trainee's arms and legs to divide the aerodynamic data on the posture and the inertia characteristic data of the human body , The aerodynamic force and the human body inertial characteristic data according to the posture change of the trainee are calculated from the specific posture database by using the interpolation method and then the simulation based on the environment and wind data is performed to calculate the position, .
즉, 도 9에 동력학 엔진 연동을 위한 자세 데이터 추출 예시를 나타낸 것이다.That is, FIG. 9 shows an example of extracting attitude data for interlocking with a dynamic engine.
구체적으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 사람 관절 모델인 바이패드의 기구학적 모델을 활용하게 되는데, 센서 장착 관절의 화전 정보만으로 역기구학을 통해 3D 모델 데이터를 생성하게 된다.Specifically, as shown in FIG. 10, a kinematic model of a biped, which is a human joint model, is utilized. 3D model data is generated through inverse kinematics using only the information of the sensor mounting joints.
한편, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 자유강하 자세의 수치 분석 및 내삽법에 대하여 설명하자면, 낙하자 모델 데이터(주요관절의 상대위치)를 수신받아 기 정의된 자유강하 자세 위치 벡터를 통해 주요관절의 각도 계산 및 각도 범위를 분석하게 된다.As shown in FIG. 12, numerical analysis and interpolation of the free-falling position will be described. When the dropper model data (relative position of the main joint) is received, The angle of the joint is calculated and the angle range is analyzed.
이후, 팔과 다리의 좌우 대칭관계를 분석하여 기준 자세의 변화를 판단하게 되는 것이다.Then, the symmetrical relation between the arms and legs is analyzed to determine the change of the reference posture.
예를 들어, 수평안정형에서 삼각전진이라는 것을 판단하게 되는 것이다.For example, it is judged to be a triangular advancement in a horizontal stable type.
그리고, 본 발명의 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 훈련 시나리오 제작, 훈련생 이력 관리, 사후 강평을 위한 데이터를 처리하며, 상기 훈련자의 낙하산 강하 훈련 시뮬레이션을 제어하기 위한 교관통제단말기(1000)를 포함하여 구성되게 된다.As shown in FIG. 1, the system of the present invention processes data for training scenario production, trainee history management, and post critique, and has an
즉, 도 6 및 도 16에 도시한 바와 같이, 상기 교관통제단말기(1000)는,6 and 16, the
훈련 실습조건 설정 및 훈련 시나리오를 편집하기 위한 시나리오편집부(1100)와,A
항공기 이탈, 낙하산 개산 및 기능고장과 처치를 통제하기 위한 훈련통제부(1200)와,A
훈련개요, 낙하 궤도, 훈련 디브리핑, 자세 교정에 대한 사후 강평 데이터를 처리하기 위한 사후강평데이터처리부(1300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a post-criterion
즉, 스카이다이빙 훈련 시뮬레이터의 교관통제단말기는 주무교관이 사용하는 응용프로그램으로서 낙하산 선정, 훈련지역, 항공기 기종, 환경 설정(고도, 위치, 기상 제원, 팀훈련 설정) 및 고장상황 부여 등 훈련 실습조건을 설정하는 기능과 훈련 시나리오 편집 기능이 포함된 시나리오편집부를 구성하고 있다.In other words, the instructor-controlled terminal of the skydiving training simulator is an application program used by the instructor, such as a parachute selection, a training area, an aircraft model, an environment setting (altitude, location, weather specification, team training setting) And a scenario editing section that includes a training scenario editing function.
그리고, 항공기 이탈 기능, 낙하산 기능고장 및 처치 기능, 낙하산 공중기동 기능 및 낙하산 착륙 기능 등 훈련을 진행하고 훈련 상황을 저장하는 훈련통제부를 구성하고 있으며, 훈련 평가, 사후강평 및 훈련자 데이터베이스 처리 등 훈련 상황을 다양하게 분석하는 사후강평데이터처리부를 포함하여 구성하게 된다.In addition, the training control section is responsible for training such as flight departure function, parachute function failure and treatment function, parachute air maneuvering function and parachute landing function, and stores the training situation. The training situation such as training evaluation, And a post-criterion data processing unit for analyzing the post-criterion data.
이때, 상기 사후강평데이터처리부는 훈련 평가, 사후강평 및 훈련자 데이터베이스 처리 등 훈련 상황을 다양하게 분석하는 기능으로서 교육생의 훈련 사항을 평가항목별로 체크하여 성적을 분석하고, 그 결과를 인쇄하며, 훈련 단위별로 선택하여 그 내용을 확인하고 인쇄하는 기능을 수행하게 된다.At this time, the post-criterion data processing unit is a function of variously analyzing the training situations such as the training evaluation, the post-criticism and the training of the trainee database, analyzing the trainee's training items by evaluation items, And selects and prints the contents of the document.
즉, 훈련관리, 평가수행, 이력분석, 교육생 관리, 사후강평(디브리핑), 인쇄 등의 기능을 제공하게 된다.That is, it provides functions such as training management, evaluation execution, history analysis, student management, debriefing, and printing.
도 7에 도시한 바와 같이, 사후강평데이터처리부는 훈련 관리, 평가 수행, 이력 분석, 교육생 관리, 디브리핑, 인쇄 등을 제공하는 화면을 제공하게 된다.As shown in FIG. 7, the post-criterion data processing unit provides a screen for providing training management, evaluation execution, history analysis, trainee management, debriefing, printing, and the like.
구체적으로 도 7의 ① 영역에 훈련 관리 즉, 교육 목적에 훈련이 종료되면서 저장된 데이터를 화면상 전시하게 되며, ② 영역에 평가 수행 즉, 훈련 결과를 평가하기 위한 화면을 제공하며, ③ 영역에 이력 분석 즉, 교육생의 학업 성취도를 기간을 설정하여 개인별 또는 그룹별 분석하는 화면을 제공하며, ④ 영역에 교육생 관리 즉, 교육생의 정보를 추가, 삭제, 검색, 수정을 하는 화면을 제공하며, ⑤ 영역에 디브리핑 즉, 훈련시 녹화된 영상을 재생하는 화면을 제공하며, ⑥ 영역에 인쇄 즉, 훈련 정보, 평가 결과, 이력 분석 결과를 인쇄하는 화면을 제공하게 된다.Specifically, the training data is displayed on the screen in the area (1) of FIG. 7 when the training is finished, that is, the data stored on the screen is displayed on the screen. (2) ④ Provide a screen to analyze the performance of the students by establishing a period of time and analyze them by individual or group. ④ Provide a screen to add, delete, search, And provides a screen for printing the training information, the evaluation result, and the history analysis result in the area (6).
한편, 도 17에 도시한 바와 같이, 하드웨어컨트롤러(2000)는, I/O제어보드(2100), 스피드컨트롤부(2200), 엔코더컨트롤부(2300), 마스터컨트롤부(2400)를 포함하여 구성되게 된다.17, the
상기 I/O제어보드(2100)는 개산손잡이 및 분리 뭉치의 입력 접점 신호를 수신하여 낙하산강하관리서버로 전송하게 되는데, 낙하산에 부착된 개산 손잡이를 당김과 동시에 접점 신호를 수신하게 되며, 해당 신호를 낙하산강하관리서버로 전송하게 된다.The I /
이때, 낙하산강하관리서버에서는 개산 손잡이 당김 신호가 획득될 경우에 낙하산 개산 모션 처리하게 된다.At this time, the parachute descent management server performs the parachute-estimated motion processing when the estimated pulling-up signal is obtained.
그리고, 분리 뭉치 손잡이의 경우에도 당김과 동시에 접점 신호를 수신받게 되며, 이후 데이터 처리과정은 개산 손잡이의 처리와 동일하다.Also, in the case of the split bundle handle, the contact signal is received at the same time as pulling, and the data processing process is the same as that of the estimate handle.
그리고, 상기 스피드컨트롤부(2200)는 송풍기 팬의 속도를 조절하도록 구성한 것이다.The
즉, 교관에 의해 송풍기 팬의 속도를 조절하여 풍속을 높이거나 줄이도록 하기 위한 것이다.That is, the speed of the blower fan is controlled by the instructor so as to increase or decrease the wind speed.
상기 엔코더컨트롤부(2300)는 조종줄에 대한 엔코더 펄스값을 수신하여 마스터컨트롤부로 전송하기 위한 기능을 수행하기 위한 구성수단이다.The
즉, 자유낙하 및 낙하산 운용시 발생하는 양력과 저항력등의 공력 해석 및 낙하산 조종줄 작동에 따른 회전 토크를 제어하는 것이며, 조종줄 센서로부터 엔코더 펄스값을 획득하게 되면, 조종줄에 대한 엔코더 펄스값을 마스터컨트롤부에 제공하게 되며, 낙하산강하관리서버에서 제공되는 모터 회전 및 기울기에 대한 모션값을 마스터컨트롤부에서 획득하게 된다.That is, it controls an aerodynamic analysis such as lifting force and resistance force generated when a free fall and a parachute are operated, and a rotation torque according to the operation of a parachute control line. When the encoder pulse value is obtained from the control line sensor, And the master control unit obtains the motion values for the motor rotation and tilt provided by the parachute descent management server.
이때, 상기 마스터컨트롤부(2400)는 상기 I/O제어보드, 스피드컨트롤러, 엔코더컨트롤러로부터 수집된 데이터를 낙하산강하관리서버로 송출하게 되는 것이다.At this time, the
상기와 같은 구성 및 동작을 통해, 자유낙하 동특성 모델링, 자유낙하 및 낙하산 공력 해석 및 동특성 모델링, 모션 제어, 3D 영상 제공, 낙하산 기능고장 모의 등을 수행할 수 있어 실제 훈련과 동일한 효과를 발휘하게 된다.Through the above-described structure and operation, it is possible to perform free-fall dynamic characteristic modeling, free fall and parachute aerodynamic analysis, dynamic modeling, motion control, 3D image provisioning, parachute function malfunction simulation, .
또한, 훈련자의 능력에 적합하게 훈련 시나리오를 설정(지역, 이탈고도, 비행방향, 시간대, 기능고장 상황, 풍향, 풍속 등)함으로써, 이에 따른 능력별 훈련이 가능한 효과와 훈련결과 디브리핑, 리플레이 기능, 개인별 단체별 평가 결과를 제공하게 된다.In addition, training scenarios are set in accordance with the ability of the trainee (region, departure altitude, flight direction, time zone, malfunction status, wind direction, wind speed, etc.) , And the result of individual group evaluation.
한편, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CDROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.Meanwhile, the method according to various embodiments of the present invention may be stored in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may be a ROM, a RAM, CDROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like, as well as carrier waves (e.g., transmission over the Internet).
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
100 : 지지프레임
200 : 하네스
300 : 모션제어줄
400 : 낙하산조종줄
500 : HMD
600 : 포토센서부
700 : 모션센서부
800 : 송풍장치
900 : 낙하산강하관리서버
1000 : 교관통제단말기
2000 : 하드웨어컨트롤러100: Support frame
200: Harness
300: Motion control line
400: Parachute rover
500: HMD
600: photo sensor unit
700: Motion sensor unit
800: blower
900: Parachute descent management server
1000: Instructor control terminal
2000: Hardware controller
Claims (3)
지지프레임(100)과;
낙하 강하 훈련자가 착용하는 하네스(200)와;
상기 지지프레임에 일측에 연결되고, 타측이 하네스에 연결되어 낙하 강하 훈련자의 모션을 제어하기 위한 모션제어줄(300)과;
상기 지지프레임에 일측이 연결되어 있으며, 조종줄 센서에 동작 신호를 제공하기 위한 낙하산조종줄(400)과;
상기 낙하 강하 훈련자가 착용하며, 주간, 야간 및 기후 환경에 따른 강하 영상을 실시간으로 제공하는 HMD(500)와;
낙하 강하 훈련자의 자세 추출을 수행하기 위한 모션센서부(700)와;
상기 지지프레임의 하측에 설치 구성되어 낙하 강하 훈련자에게 바람을 제공하기 위한 송풍장치(800)와;
낙하산, 항공기 등의 3D 객체 모델링 정보, 캐릭터 정보, 3D 지형 모델링 정보 등을 포함하고 있는 3D영상정보디비(910)와,
기상환경, 주야간 환경, 특수효과, 3D 지형 정보 등의 영상을 처리하기 위한 영상엔진부(920)와,
기상 모델링, 낙하산 비행 모델링, 고고도 기능 고장 모델링, 저고도 기능 고장 모델링 등을 처리하기 위한 다이나믹처리부(930)와,
모션센서부에 의해 추출된 자세를 획득하여 자유강하동력학엔진부에서 자세 신 인식을 위한 데이터를 추출하여 전달하기 위한 자세데이터추출부(940)와,
자유강하 공기역학 데이터를 처리하기 위한 자유강하동력학엔진부(950)와,
주간, 야간 및 기후 환경에 따른 강하 영상을 랜더링하여 HMD로 제공하기 위한 HMD랜더링부(960)와,
자유강하 자세에 대한 정보를 저장하고 있는 특정자세디비(970)와,,
훈련자의 인체 모델을 3D로 형상화하고, 훈련자의 팔과 다리에 장착된 모션센서부를 통해 인체의 관절에 대한 상대적 위치 정보를 획득하여 자세에 대한 공력 데이터 및 인체의 관성 특성 데이터를 디비화하며, 훈련자의 자세 변동에 따른 공력 및 인체의 관성 특성 데이터를 특정자세디비로부터 내삽법을 활용하여 계산한 후, 환경 및 윈드 데이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행하여 훈련자의 위치, 자세, 속도 및 표류거리를 계산하기 위한 훈련자자유강하자세계산부(980)를 포함하여 구성되는 낙하산강하관리서버(900)와;
훈련 시나리오 제작, 훈련생 이력 관리, 사후 강평을 위한 데이터를 처리하며, 상기 훈련자의 낙하산 강하 훈련 시뮬레이션을 제어하기 위한 교관통제단말기(1000);를 포함하여 구성되며,
상기 자유강하동력학엔진부(950)의 공기역학 데이터 처리란 자유낙하구간인 점프 후부터 낙하산 산개직전까지의 바람의 변화, 훈련자의 자세를 토대로 낙하산 산개시의 강하자 및 낙하산의 초기 관성속도와 진행방향 그리고 종단속도를 계산하는 것인 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템.A virtual reality-based sky diving experience simulator system,
A support frame (100);
A harness (200) worn by a drop descending trainer;
A motion control line 300 connected to one side of the support frame and connected to the harness on the other side for controlling the motion of the drop descending trainer;
A parachute control rod 400 having one side connected to the support frame and providing an operation signal to the control line sensor;
An HMD 500 that is worn by the drop descent trainer and provides a descent image according to daytime, nighttime, and climatic environments in real time;
A motion sensor unit 700 for performing posture extraction of a drop descending trainer;
A blowing device 800 installed on the lower side of the support frame to provide wind to the drop descending trainee;
A 3D image information database 910 including 3D object modeling information such as a parachute and an aircraft, character information, 3D terrain modeling information,
An image engine unit 920 for processing images such as weather environment, day / night environment, special effects, 3D terrain information,
Weather modeling, parachute flight modeling, high altitude function fault modeling, low altitude function fault modeling A dynamic processing unit 930 for processing the data,
An attitude data extracting unit 940 for acquiring the attitude extracted by the motion sensor unit and extracting and transmitting data for attitude recognition from the free fall dynamics engine unit,
A free-fall dynamics engine section 950 for processing free-fall aerodynamic data,
An HMD rendering unit 960 for rendering a descent image according to the daytime, nighttime, and climatic environments and providing it as an HMD,
A specific position database 970 storing information on the free-fall position,
The body model of the trainee is shaped in 3D, and the relative position information about the joints of the human body is obtained through the motion sensor unit mounted on the trainee's arms and legs, and the aerodynamic data of the body and the inertial characteristic data of the body are digitized. And the human body's inertia characteristic data according to the attitude change of the body are calculated from the specific posture database by interpolation and then simulation is performed based on the environment and wind data to calculate the position, posture, speed and drift distance of the trainee A parachute descent management server 900 comprising a trainee freeride fence world mountain 980;
And an instructor control terminal (1000) for processing data for training scenario production, trainee history management, and post critique, and for controlling the trainee's parachute drop training simulation,
The aerodynamic data processing of the free-fall dynamics engine section 950 is a process in which a change in wind from a jump to a just before the deployment of the parachute to a free fall section, a strong fault of the start of the parachute on the basis of the posture of the trainee, And a virtual reality-based sky diving experience simulator system in which the terminal speed is calculated.
개산손잡이 및 분리 뭉치의 입력 접점 신호를 수신하여 낙하산강하관리서버로 전송하기 위한 I/O제어보드(2100)와,
송풍기 팬의 속도를 조절하기 위한 스피드컨트롤부(2200)와,
조종줄에 대한 엔코더 펄스값을 수신하여 마스터컨트롤부로 전송하기 위한 엔코더컨트롤부(2300)와,
상기 I/O제어보드, 스피드컨트롤러, 엔코더컨트롤러로부터 수집된 데이터를 낙하산강하관리서버로 송출하기 위한 마스터컨트롤부(2400)를 포함하여 구성되는 하드웨어컨트롤러(2000);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템.The method according to claim 1,
An I / O control board 2100 for receiving the input contact signal of the totalization knob and the separation bundle and transmitting the input contact signal to the parachute descent management server,
A speed control unit 2200 for controlling the speed of the blower fan,
An encoder control unit 2300 for receiving the encoder pulse value for the control line and transmitting the value to the master control unit,
And a master controller 2400 for transmitting the data collected from the I / O control board, the speed controller, and the encoder controller to the parachute descent management server. Virtual reality based skydiving experience simulator system.
상기 교관통제단말기(1000)는,
훈련 실습조건 설정 및 훈련 시나리오를 편집하기 위한 시나리오편집부(1100)와,
항공기 이탈, 낙하산 개산 및 기능고장과 처치를 통제하기 위한 훈련통제부(1200)와,
훈련개요, 낙하 궤도, 훈련 디브리핑, 자세 교정에 대한 사후 강평 데이터를 처리하기 위한 사후강평데이터처리부(1300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가상현실기반 스카이다이빙 체감 시뮬레이터 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
The supervisory control terminal (1000)
A scenario editing unit 1100 for editing the training exercise condition setting and training scenarios,
A training control unit 1200 for controlling departure of an aircraft, parachute estimation and malfunction and treatment,
And a post-criterion data processing unit (1300) for processing post-criticism data on training outline, drop trajectory, training debriefing, and posture correction, and a virtual reality-based skydiving bodily sensation simulator system.
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