KR102370320B1

KR102370320B1 - 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템

Info

Publication number: KR102370320B1
Application number: KR1020210081455A
Authority: KR
Inventors: 서상원
Original assignee: (주)아이엠티
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-03-04

Abstract

공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템이 제공된다. 비행 훈련 시스템은, 조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부와, 탑승부의 하부에 배치되어 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼 및 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함한다. 여기서, 모션 플랫폼은, 복수의 구동기 (Actuator), 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트 및 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블을 구비하고, 턴테이블은, 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 공간정위상실 (Spatial disorientation) 을 발현시키기 위해 구동기에 따른 플레이트에 대한 제어 범위를 초과하여 탑승부의 헤딩 각을 제어할 수 있도록 구성된다.

Description

공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템{A FLIGHT TRAINING SYSTEM FOR PROVIDING SPATIAL DISORIENTATION TRAINING}

본 발명은 비행 훈련 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 턴테이블이 구비된 모션 플랫폼을 기반으로 공간정위상실 또는 비행착각에 대한 훈련을 제공할 수 있는 비행 훈련 시스템 및 그에 따른 공간정위상실 훈련 방법에 관한 것이다.

시뮬레이션 (simulation) 이란 소정 대상의 기능을 다른 수단을 활용하여 모의 또는 모사하여 구현하는 것을 의미한다. 예를 들어, 시간 축 상에서 모델을 시행하기 위한 방법으로 시험·분석·훈련을 위한 기술이 존재하고, 시뮬레이션에는 현실 시스템이 포함되기도 하며, 실제 또는 개념적 세계가 모델에 의하여 표현될 수도 있다.

관련하여, 항공기 또는 헬기와 같은 비행체에 대한 시뮬레이터가 가장 선도적으로 발전해오고 있다. 유인비행체 가상훈련 시뮬레이터 (Manned Flight Virtual Training Simulator) 는 유인항공기에서 발생할 수 있는 가상의 환경과 상황을 제공하여 훈련자에게 실제와 유사한 훈련 효과를 제공하는 장비이다. 예를 들어 유인비행체 가상훈련 시뮬레이터와 같은 시뮬레이터는, 시청각적 모사와 함께 시뮬레이터 이용자에게 모의 대상 개체에 탑승한 것과 유사한 움직임을 제공하도록 구성된다. 이와 같은 움직임의 모사를 제공하기 위해 예를 들어 스튜어트 플랫폼 (Stewart-platform) 과 같은 모션 플랫폼이 사용될 수 있다.

보다 구체적으로, 비행체 시뮬레이터의 분류는 훈련의 용도에 따라 다양하게 분류될 수 있으나 비행 시뮬레이터의 인증 기준에 따라 크게 충실도가 높은 순으로 FFS (Full Flight Simulator), FTD (Flight Training Devices), ATD (Advanced Aviation Training Devices, FAA규정) 혹은 FNPT (Flight Navigation and Procedures Trainer, EASA 규정) 으로 분류될 수 있다.

FFS (Full Flight Simulator, 모의 비행 장치) 는 실제 항공기에서 행하는 대부분의 훈련을 수행할 목적으로 제작되므로 조종석 계기, 창밖 시계 영상, 조종 입력에 따른 움직임 등에 의해 비행의 느낌을 충실히 재현해 낼 수 있는 시스템으로 제작된다. FFS는 실제 항공기의 조종석 및 항공 역학적인 데이터가 정확히 반영되어 시뮬레이션 되어야 하며, 다양하고 효율적인 훈련을 진행하기 위한 시나리오와 훈련 결과가 분석 가능한 시스템으로 구성되어야 한다.

FTD (Flight Training Device, 비행훈련장치) 는 창 밖 시계 영상이나 조종입력에 따른 움직임이 없거나 제한된 형태의 시스템으로 구성되며 주로 계기비행절차 등 특화된 일부의 기술을 훈련시키기 위해 사용된다. FTD는 비행의 충실한 재현 보다는 비행 학습 절차 등에 초점을 맞추기 때문에 자가용 비행기 조종사를 주로 양성하는 소규모 비행 학교에서 많이 사용되고 있다.

관련하여, 특히 FFS 급의 비행 훈련 시스템에서는 보다 실제 상황과 유사하게 모사 대상을 재현하기 위해 훈련자의 좌석의 배향 및/또는 운동을 제어하는 모션 시스템과, 가상 현실을 구현하기 위한 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 제공할 수 있다.

한편, 비행체의 조종사는 특정 순간에 조종사가 자신 또는 조종하고 있는 항공기의 자세 (경사도), 위치, 진행방향, 승강, 속도 등을 순간적으로 파악할 수 없게 되는 상태인 공간정위상실 (Spatial disorientation, 이하, 'SD' 라고 지칭될 수 있음) 또는 비행착각 (Vertigo) 을 경험할 수도 있다. 이러한 공간정위상실 또는 비행착각은 비행 중에 여러 가지 외부적 현상이 비행사의 감각 기관에 왜곡되게 반영되어 일어나는 착각을 의미할 수 있으며, 조종사의 건강 상태와 상관없이 일시적으로 조종사가 감각적인 착각을 경험하게 한다.

시뮬레이터를 이용한 비행 훈련 시스템의 사용자에게 위와 같은 공간정위상실 또는 비행착각을 불러일으키도록 함으로써 훈련자가 공간정위상실 또는 비행착각을 미리 경험하고 실제 상황에 대비할 수 있도록 훈련하도록 하는 것이 요구된다.

한국 공개특허공보 제10-2021-0064571호 ("공간정위 상실 가상훈련 시스템을 위한 훈련 관리 시스템", 한국전자기술연구원)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 비행 훈련 시스템이 턴테이블을 구비한 모션 플랫폼을 포함하도록 하고, 공간정위상실이 발생할 수 있는 상황을 보다 현실감을 가지도록 효과적으로 모사하게 함으로써 훈련자로 하여금 공간정위상실 상황을 미리 경험하고 적응함으로써 그에 대한 훈련을 수행하도록 할 수 있는 비행 훈련 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 목적은, 비행 훈련 시스템을 기반으로 예를 들어 전이성 착각, 시각적 경사 착각, 움직임 경사 착각, 신체회전성 착각, 전향성 착각, 안구 회전성 착각, 시각의 자가 운동 중 적어도 하나를 포함하는 공간정위상실 훈련을 수행하도록 하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 (Spatial disorientation) 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부; 상기 탑승부의 하부에 배치되어 상기 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼; 및 상기 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함하고; 상기 모션 플랫폼은, 복수의 구동기 (Actuator); 상기 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트; 및 상기 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블을 구비하고, 상기 턴테이블은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 공간정위상실을 발현시키기 위해 상기 구동기에 따른 플레이트에 대한 제어 범위를 초과하여 상기 탑승부의 헤딩 각 (Yaw) 을 제어하도록 구성될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전이성 착각 (Vection Illusion), 움직임 경사 착각 (Motion Lean Illusion), 신체 회전성 착각 (Somatogyral Illusion), 안구 회전성 착각 (Occulogyral Illusion), 시각의 자가운동 (Autokinesis) 착각, 시각적 경사 착각 (Visual Lean Illusion) 또는 전향성 착각 (Coriolis Illusion) 중 적어도 하나를 제공하도록 구성될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 턴테이블은, 상기 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 비행 중이라는 결정에 응답하여, 상기 모사 대상의 자세 또는 움직임의 모사를 위한 제어와 별도로, 미리 결정된 방향으로 미리 결정된 속도 또는 미리 결정된 가속도로 지속적으로 회전하도록 제어되는 것에 의해, 상기 비행 훈련 시스템 이용자의 전정 기관을 상기 턴테이블의 지속적인 회전 상태에 적응시키도록 구성되고, 상기 모션 플랫폼은 상기 턴테이블의 회전에도 불구하고 상기 탑승부가 상기 모사 대상의 롤 (Roll) 각과 피치 (Pitch) 각에 대한 모사를 유지하도록 상기 턴테이블의 회전 각도를 기반으로 계산된 변환 제어 명령에 의해 구동될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 비행 훈련 시스템 이용자의 전정 기관의 적응은, 상기 비행 훈련 시스템 이용자의 세반고리관 중 적어도 하나의 반고리관이 상기 턴테이블의 지속적인 회전 상태에 적응하는 것일 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전이성 착각 (Vection Illusion) 을 제공하도록 구성되고, 상기 주 제어부는, 상기 영상 표시 장치가, 상기 모사 대상의 정면, 좌측, 또는 우측 중 하나 이상의 위치에서 상기 모사 대상의 진행 방향과 동일 속도 및 동일 방향으로 함께 진행하는 하나 이상의 참조 비행체를 표시하게 하고; 상기 영상 표시 장치가, 상기 하나 이상의 참조 비행체의 표시 이후 미리 결정한 시간이 경과한 이후에 상기 하나 이상의 참조 비행체 중 적어도 하나가 상기 모사 대상의 진행 속도보다 미리 결정한 수치만큼 더 빠른 속도로 진행하거나 상기 모사 대상의 진행 방향과 미리 결정한 각도만큼 상이한 방향으로 진행하는 것을 표시하게 하고; 그리고 상기 비행 훈련 시스템의 이용자가 상기 참조 비행체의 진행에 응답하여 규정 속도를 초과하도록 가속하였다는 결정에 응답하여 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치를 기반으로 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 규정 속도 초과 경고 정보를 전달하게 하도록 구성될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 움직임 경사 착각 (Motion Lean Illusion) 을 제공하도록 구성되고, 상기 주 제어부는, 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치 중 적어도 하나가, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 주의 분산 정보를 제공하도록 하고; 상기 모션 플랫폼이, 미리 결정된 각속도 또는 각가속도 이하로 상기 탑승부의 롤 (Roll) 방향 자세를 미리 결정한 각도까지 변경시키도록 하고; 그리고 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 의한 롤 방향 자세 제어 명령이 입력되지 않아 상기 모션 플랫폼이 상기 미리 결정한 각도까지 롤 방향 자세를 변경하였다는 결정에 응답하여 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치를 기반으로 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 경사 발생 경고 정보를 전달하게 하도록 구성될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 미리 결정된 각속도는 0.07 deg/sec 이고, 상기 미리 결정된 각가속도는 2.5 deg/sec² 이고, 상기 미리 결정된 각도는 3 deg 일 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 주의 분산 정보는, 상기 영상 표시 장치를 통해 상기 모사 대상의 전면, 좌측, 우측 중 적어도 하나 이상의 위치에 표시되어 미리 설정된 비행 경로를 따라 비행하는 제 1 주의 분산 비행체; 상기 영상 표시 장치를 통해 상기 모사 대상의 전면으로부터 미리 설정된 시간 간격을 통해 상기 모사 대상을 향해 비행하여 상기 모사 대상의 후면으로 지나쳐 비행하도록 표시되는 적어도 하나 이상의 제 2 주의 분산 비행체; 및 상기 음향 출력 장치를 통해 출력되는 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 복수의 질의 전달 음성 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 신체 회전성 착각 (Somatogyral Illusion) 을 제공하도록 구성되고, 상기 주 제어부는, 상기 모션 플랫폼의 상기 턴테이블로 하여금, 미리 결정한 신체 회전성 착각 임계값 이상의 등속으로 회전하게 하고; 그리고 상기 등속으로 회전중인 턴테이블의 회전 속도를 변경시키는 것에 의해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 신체 회전성 착각을 제공하게 하도록 구성되고, 상기 신체 회전성 착각을 제공하는 것은, 상기 턴테이블의 등속 회전을 중단시키거나 미리 결정한 감속 임계값 이상의 가속도로 상기 턴테이블의 회전 속도를 감소시키는 것에 의해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 상기 턴테이블의 회전 방향의 반대 방향으로 회전하는 착각을 발생시키는 것; 상기 턴테이블의 회전 속도를 증가시키는 것에 의해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 상승 운동하는 착각을 발생시키는 것; 및 상기 턴테이블의 회전 속도를 감소시키는 것에 의해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 하강 운동하는 착각을 발생시키는 것을 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 안구 회전성 착각 (Occulogyral Illusion) 을 제공하도록 구성되고, 상기 주 제어부는, 상기 영상 표시 장치 및 상기 모션 플랫폼을 기반으로 미리 결정된 시간 구간을 초과하여 선회 비행 상황을 재현하고; 상기 미리 결정된 시간 구간을 초과하여 선회 비행이 수행되었다는 결정에 응답하여 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치를 기반으로 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 계기판 주시 지시 명령을 전달하여, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자가 상기 계기판이 상기 선회 비행 방향의 반대 방향으로 움직이는 착각을 경험하게 할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 시각의 자가운동 (Autokinesis) 착각을 제공하도록 구성되고, 상기 주 제어부는, 상기 영상 표시 장치를 기반으로 상기 모사 대상의 전면에 미리 결정된 크기 및 밝기의 주시점을 표시하고; 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치를 기반으로 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 미리 결정한 시간 구간을 초과하여 상기 주시점을 향해 비행하도록 하는 비행 명령을 전달하여, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 상기 주시점이 고정된 상태에서 상기 주시점이 움직이는 것과 같은 착각을 제공할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간정위상실 (Spatial disorientation) 훈련을 위한 비행 훈련 시스템을 이용한 시각적 경사 착각 (Visual Lean Illusion) 훈련 방법에 있어서, 상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부; 상기 탑승부의 하부에 배치되어 상기 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼; 및 상기 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하는 컴퓨팅 디바이스를 포함하고, 상기 방법은, 상기 컴퓨팅 디바이스가, 상기 비행 훈련 시스템에 따른 모사 공간 내에 제 1 고도로부터 제 2 고도까지 배치되는 제 1 기준 구름 및 상기 제 1 기준 구름과 고도 방향으로 인접하여 배치되고 미리 결정된 제 1 각도로 수평 방향으로부터 기울어진 경사 구름을 생성하는 단계; 및 상기 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 상기 제 1 기준 구름 내부에 위치한 상태에서 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 상기 경사 구름을 향한 고도 변경 명령을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 방법은, 상기 고도 변경 명령에 따라 상기 모사 대상이 상기 제 1 기준 구름에서 이탈하여 상기 경사 구름이 상기 영상 표시 장치에 표시되고 상기 모사 대상의 롤 (Roll) 이 수평 상태를 벗어났다는 결정에 응답하여 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치 중 적어도 하나를 통해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 경사 발생 경고 정보를 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 경사 구름을 생성하는 단계는, 상기 비행 훈련 시스템에 따른 모사 공간 내에 제 3 고도로부터 제 4 고도까지 배치되는 제 2 기준 구름을 더 생성할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 경사 구름의 일 단부는 상기 제 1 기준 구름과 인접하여 배치되고, 상기 경사 구름의 타 단부는 상기 제 2 기준 구름과 인접하여 배치될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 제 2 기준 구름은 상기 제 1 기준 구름보다 더 높은 고도에 배치되고, 상기 제 4 고도는 상기 제 3 고도보다 더 높게 설정되며, 상기 모사 대상의 진행 방향을 따라 상기 제 3 고도는 상기 제 4 고도에 가까워지도록 설정될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 제 2 고도는 상기 제 1 고도보다 더 높게 설정되며, 상기 모사 대상의 진행 방향을 따라 상기 제 2 고도는 상기 제 1 고도에 가까워지도록 설정될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 경사 구름을 향한 고도 변경 명령을 전달하는 단계는, 상기 모사 대상이 롤 (Roll) 방향 경사를 가지도록 상기 모사 대상의 진행 방향으로부터 미리 결정한 각도 만큼 진행 방향을 변경하도록 하는 진행 방향 변경 명령을 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달하는 단계; 및 상기 진행 방향의 변경이 진행 중인 상태에서 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 상기 경사 구름을 향한 고도 변경 명령을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 모사 대상은 상기 진행 방향 변경 명령에 따라 롤 (Roll) 방향 경사를 가진 상태에서 상기 제 1 기준 구름을 이탈하여, 상기 컴퓨팅 디바이스에 의해 상기 모션 플랫폼이 제어되어 상기 탑승부가 롤 (Roll) 방향으로 기울어진 상태에서 상기 영상 표시 장치에 상기 경사 구름이 표시되도록 구성될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 진행 방향 변경 명령의 상기 모사 대상의 진행 방향으로부터의 미리 결정한 각도는, 상기 진행 방향 변경 명령에 따른 상기 모사 대상의 롤 방향 경사가 상기 경사 구름의 수평 방향에 대한 기울어진 각도와 상이하게 되도록 설정될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 경사 구름은, 수평 방향으로부터 15 도 이하의 기울기를 가지도록 형성될 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간정위상실 (Spatial disorientation) 훈련을 위한 비행 훈련 시스템을 이용한 전향성 착각 (Coriolis Illusion) 훈련 방법에 있어서, 상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부; 상기 탑승부의 하부에 배치되어 상기 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되는 모션 플랫폼; 및 상기 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하는 컴퓨팅 디바이스를 포함하고, 상기 방법은, 상기 컴퓨팅 디바이스가, 상기 비행 훈련 시스템의 모사 대상의 자세 또는 움직임의 모사를 위한 제어와 별도로, 상기 모션 플랫폼이 상기 탑승부를 미리 결정된 방향으로 미리 결정된 속도 또는 미리 결정된 가속도로 지속적으로 회전시키도록 제어하는 단계; 및 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치를 이용하여, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자로 하여금 미리 결정된 속도 이상의 속도로 상기 이용자의 고개의 방향을 전환하게 하기 위한 고개 방향 전환 명령을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 모션 플랫폼은, 복수의 구동기 (Actuator); 상기 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트; 및 상기 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블을 구비하고, 상기 회전시키도록 제어하는 단계는, 상기 턴테이블을 회전시키는 것에 의해 상기 탑승부를 회전시키도록 제어하도록 구성될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 고개 방향 전환 명령은, 상기 영상 표시 장치를 통해 상기 모사 대상의 전면으로부터 미리 설정된 속도 이상으로 상기 모사 대상을 향해 비행하여 상기 모사 대상의 후면으로 지나쳐 비행하는 고개 전환용 비행체를 표시하는 것을 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 고개 방향 전환 명령은, 상기 음향 출력 장치를 통해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 고개를 전환할 것을 지시하는 음성 정보를 전달하는 것을 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 음향 출력 장치는, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자 좌석의 좌측 후방에 배치된 좌측 후방 스피커 및 상기 이용자 좌석의 우측 후방에 배치된 우측 후방 스피커 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 고개 방향 전환 명령은, 상기 좌측 후방 스피커 및 우측 후방 스피커 중 적어도 하나를 통해 미리 결정된 음향을 출력하는 것을 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 회전시키도록 제어하는 단계 이전에, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 선회 비행을 지시하는 단계를 더 포함하고, 상기 회전시키도록 제어하는 단계는, 상기 비행 훈련 시스템이 상기 이용자의 제어에 따라 상기 모사 대상의 선회 비행을 모사하고 있다는 결정에 응답하여 상기 탑승부를 회전시키도록 구성될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 고개 방향 전환 명령을 통해 상기 이용자의 고개의 방향이 전환되는 것에 의해, 상기 이용자의 세반고리관 중 상기 탑승부의 회전에 따라 자극되는 반고리관이 변경될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 모션 플랫폼은 상기 턴테이블의 회전에도 불구하고 상기 탑승부가 상기 모사 대상의 롤 (Roll) 각과 피치 (Pitch) 각에 대한 모사를 유지하도록 상기 턴테이블의 회전 각도를 기반으로 계산된 변환 제어 명령에 의해 구동될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 모사 대상의 스핀 상황을 모사하는 단계를 더 포함하고, 상기 스핀 상황을 모사하는 단계는, 상기 영상 표시 장치를 통해 상기 모사 대상의 스핀 상황에 따른 시야 회전 영상을 표시하고; 그리고 상기 턴테이블을 통해 상기 모사 대상의 스핀 상황에 따라 상기 탑승부를 회전시키도록 구성될 수 있다.

일 측면에 따르면, 미리 결정한 시간 구간 동안의 상기 턴테이블을 통한 상기 탑승부의 회전량은, 상기 미리 결정한 시간 구간 동안의 상기 시야 회전 영상의 회전량보다 더 크게 설정될 수 있다.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템에 따르면, 비행 훈련 시스템이 턴테이블을 구비한 모션 플랫폼을 포함하도록 하고, 공간정위상실이 발생할 수 있는 상황을 보다 현실감을 가지도록 효과적으로 모사하게 함으로써 훈련자로 하여금 공간정위상실에 대한 훈련을 수행하도록 할 수 있다.

또한, 이와 같은 비행 훈련 시스템을 기반으로 예를 들어 전이성 착각, 시각적 경사 착각, 움직임 경사 착각, 신체회전성 착각, 전향성 착각, 안구 회전성 착각, 시각의 자가 운동 중 적어도 하나를 포함하는 공간정위상실 훈련을 제공할 수 있다.

따라서, 종래 공간정위상실과 관련하여 조종사의 설문조사 결과를 기반으로 하는 사례분석 중심 연구 및 교육에 더해, 훈련자가 공간정위상실을 직접 체험하고 이를 극복하는 훈련을 수행하도록 할 수 있고, 그에 따라 기술 개발 및 안전 시스템의 발전에도 불구하고 개선되지 못하였던 공간정위상실과 같은 인적 요인에 기한 항공 사고 발생률을 현저하게 감소시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 는 도 1 의 비행 훈련 시스템의 예시적인 구현도이다.
도 3 은 도 1 의 모션 플랫폼의 구성을 나타낸다.
도 4 는 예시적인 모션 플랫폼의 구동 사양을 나타낸다.
도 5 는 인체의 전정기관의 구조를 나타낸다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 전이성 착각 (Vection Illusion) 훈련의 예시적인 흐름도이다.
도 7 은 전이성 착각을 위한 참조 비행체 표시의 예시도이다.
도 8 은 전이성 착각을 위한 참조 비행체 진행의 예시도이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 움직임 경사 착각 (Motion Lean Illusion) 훈련의 예시적인 흐름도이다.
도 10 은 움직임 경사 착각을 위한 훈련 초기 단계의 예시도이다.
도 11 은 움직임 경사 착각을 위한 경사 변경 개시 시점의 예시도이다.
도 12 는 움직임 경사 착각을 위한 경사 변경 완료 시점의 예시도이다.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 신체 회전성 착각 (Somatogyral Illusion) 훈련의 예시적인 흐름도이다.
도 14 는 도 13 의 신체 회전성 착각 발생 단계의 예시적인 상세 흐름도이다.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 안구 회전성 착각 (Occulogyral Illusion) 훈련의 예시적인 흐름도이다.
도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 시각의 자가운동 (Autokinesis) 착각 훈련의 예시적인 흐름도이다.
도 17 은 시각의 자가운동과 관련된 주시점 표시의 예시도이다.
도 18 은 활주로 착륙 개시 시점의 예시도이다.
도 19 는 활주로 근접 시점의 예시도이다.
도 20 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 이용한 시각적 경사 착각 (Visual Lean Illusion) 훈련 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 21 은 도 20 의 고도 변경 명령 전달 단계의 상세 흐름도이다.
도 22 는 시각적 경사 착각을 위한 기준 구름 위치에 대한 예시도이다.
도 23 은 기준 구름 이탈 및 경사 구름 표시에 대한 예시도이다.
도 24 는 경사 구름 기준의 수평 회복 상태에 대한 예시도이다.
도 25 는 상하부 기준 구름 및 경사 구름 생성에 대한 예시도이다.
도 26 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 이용한 전향성 착각 (Coriolis Illusion) 훈련 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 27 은 전향성 착각 훈련에 따른 스핀 상황 모사의 예시적인 흐름도이다.
도 28 은 스핀 개시 이전 상태의 예시도이다.
도 29 는 스핀 상황의 제 1 상태의 예시도이다.
도 30 은 스핀 상황의 제 2 상태의 예시도이다.
도 31 은 스핀 상황의 제 3 상태의 예시도이다.
도 32 는 턴테이블 회전 이전의 모션 플랫폼 구동에 따른 자세 제어의 설명도이다.
도 33 은 도 32 의 모션 플랫폼에 있어서 턴테이블 회전 이후의 모션 플랫폼 구동에 따른 자세 제어의 설명도이다.
도 34 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 명령 변환을 나타내는 수식이다.
도 35 는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 방법을 수행할 수 있는 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

공간정위상실

전술한 바와 같이, 특히 FFS 급의 비행 훈련 시스템에서는 보다 실제 상황과 유사하게 모사 대상을 재현하기 위해 훈련자의 좌석의 배향 및/또는 운동을 제어하는 모션 시스템과, 가상 현실을 구현하기 위한 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 제공할 수 있다.

관련하여, 비행체의 조종사는 특정 순간에 조종사가 자신 또는 조종하고 있는 항공기의 자세 (경사도), 위치, 진행방향, 승강, 속도 등을 순간적으로 파악할 수 없게 되는 상태인 공간정위상실 (Spatial disorientation, 이하, 'SD' 라고 지칭될 수 있음) 을 경험할 수도 있다. 이러한 공간정위상실은 비행 중에 여러 가지 외부적 현상이 비행사의 감각 기관에 왜곡되게 반영되어 일어나는 착각으로서, 조종사의 건강 상태와 상관없이 일시적으로 조종사가 감각적인 착각을 경험하게 한다. 공간정위상실은 비행 중 일어나는 착각 또는 착시 현상 등을 통칭할 수 있다.

시뮬레이터의 사용자에게 위와 같은 공간정위상실 불러일으키도록 함으로써 훈련자가 공간정위상실을 미리 경험하고 실제 상황에 대비할 수 있도록 훈련하도록 하는 것이 요구되지만, 종래 비행 훈련 시뮬레이터는 가상 현실 비행을 통한 비행체 운전 및 비상 상황 대응 훈련 콘텐츠 위주의 가상 훈련을 수행할 뿐이며, 공간정위상실에 대한 훈련은 조종사의 설문 조사 결과를 토대로 진행되는 사례 분석 중심의 연구에 그치고 있다. 공간정위상실과 관련하여, 사고 방지를 위한 인터페이스 (HUD, 경고 메시지 등) 와 관련된 연구나, 항공기 상태 파라미터를 기반으로 공간정위상실을 판별하는 시스템에 대한 연구가 수행되어 왔으며, 공간정위상실 사고방지를 위해 신체 신호 및 비행 상태 (비행기 기울기 유지 시간 등) 를 기반으로 공간정위상실을 예측하는 방식에 대해서 연구된 바 있다. 그러나, 공간정위상실을 가상 훈련 체계에 적용하여 구현하고 훈련자로 하여금 직접 공간정위상실을 체험하고 극복하도록 할 수 있는 공간정위상실을 위한 비행 훈련 시스템 및 이를 이용한 공간정위상실 훈련 방법이 요구된다.

보다 구체적으로, 항공기는 지속적인 기술 개발과 안전 시스템의 비약적인 발전, 또한 항공기의 성능뿐만 아니라 체계적인 안전관리 기법을 통한 교육 및 관리에 기인하여 항공기가 본격적으로 생산되기 시작했던 당시에 비해 비교할 수 없을 정도로 물리적인 안전을 보장받고 있지만, 조종사의 공간정위상실과 같은 인적 요인에 의한 항공기 사고 발생 빈도는 좀처럼 줄어들지 않고 있다.

항공기가 대형화되는 근래의 상황에서 항공기 사고가 발생했을 때의 피해는 그 어떤 교통수단과도 비교가 되지 않을 정도로 크기 때문에, 인적 손실은 물론이고, 경제적 손실과 더불어 사고로 인한 사회적 파장도 매우 크게 일어날 수 있다. 실제로 미 공군 내에서만 1993 내지 2013 년 SD로 인해 101명의 인명 손실, 65기의 기체 손실, 23.2억 달러규모의 재산 피해가 발생하였다는 결과가 보고된 바 있다.

비행 중 조종사에게 발생하는 공간정위상실은 인체의 생리학적 특성으로 누구에게나 나타나는 지극히 자연적인 현상이며, 대부분의 조종사는 이러한 공간정위상실을 예방하고 대처하는 방법을 교육을 통해 알고 있으나, 공간정위상실은 동일한 상황과 주변 환경에서도 조종사의 건강 상태나 신체적, 정신적 상태에 따라 발생 정도와 대처 능력의 차이는 매우 다르게 나타난다.

따라서, 공간정위상실을 예방하기 위해서는 공간정위상실을 유발시키는 요소를 식별하고, 그로 인해 발생 가능한 항공기 사고를 사전에 차단하기 위한 방안 마련이 매우 중요하다.

관련하여, 항공 정책 적으로도, 2018 년 부터는 의무적으로 비정상 자세 회복 등 모의 훈련을 반드시 이수하여야 자격증을 갱신하도록 ICAO, FAA, EASA 국제기구에서 법제화하였으며, 국내에서도 비행 훈련에 돌풍 상황 및 비정상 자세 회복 훈련이 추가되었다. 경비행기 등 민항기의 모의 훈련도 강제화 되어 있으나 모의훈련 기반 부재로 필기 시험으로 대체되고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 공간정위상실 훈련의 중요성 및 훈련 제반 환경 부족에 대한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템은 조종사에게 공간정위상실 (Spatial disorientation) 을 불러일으킬 수 있는 물리적 요소를 인가할 수 있도록 비행 훈련 시스템에 포함되는 모션 시스템 상부에 턴테이블을 구성할 수 있다.

보다 구체적으로, 공간정위상실 (Spatial disorientation) 훈련의 효과를 극대화하기 위해 종래의 예를 들어 6축 모션 플랫폼에 360도 무한 회전이 수행 가능한 턴테이블을 더 부가할 수 있다. 따라서, 모션 플랫폼의 제한적 한계를 극복하고 롤각과 피치각이 제어명령 값으로 유지하여 모사 대상의 상태를 반영하면서도 훈련자로 하여금 공간정위상실을 더욱 현실감 있게 체험하게 할 수 있다.

비행 훈련 시스템 예시 구성

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2 는 도 1 의 비행 훈련 시스템의 예시적인 구현도이다. 이하, 도 1 내지 도 2 를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 예시적인 구성을 보다 상세하게 설명한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 탑승부 (200), 모션 플랫폼 (100), 주 제어부 (300), 유틸리티 (400) 및 교관석 장치 (500) 를 포함할 수 있다.

도 1 을 참조하면, 탑승부 (200) 에는 조종석 장치 (210), 영상 표시 장치 (220) 및 음향 출력 장치 (230) 가 구비될 수 있다.

조종석 장치 (210) 는 조종사에게 필요한 장비들이 갖추어져 있는 모의 조종실 형태로 구비될 수 있으며, 조종석 구조물, 계기판, 조종간, 의자 등을 포함할 수 있다. 조종석 장치 (210) 는 비행 훈련 시스템의 모사 대상인 비행체의 조종석을 모사하는 형태로 구비될 수 있다. 모사 대상인 비행체의 조종석을 실제와 동일하게 구현할 수도 있고, 조종석 시스템의 적어도 일부는 예를 들어 영상 출력이 가능한 터치 스크린을 통해 구현될 수도 있다.

영상 표시 장치 (220) 는 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 되는 비행체의 내부에서 목격할 수 있는 비행체 외부의 풍경을 모사하여 출력함으로써, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 시각적 현실감을 제공할 수 있다. 예를 들어, 영상 표시 장치 (220) 는 영상 시스템으로서 구현될 수 있으며, 훈련 조종사에게 시각적인 정보를 주는 장치로서 영상 발생 컴퓨터, 빔 프로젝터, 영상 발생 소프트웨어로 구성될 수 있다. 일 측면에 따르면, 영상 표시 장치 (220) 는 복수의 프로젝터를 구비하고 곡선형 스크린을 구비함으로써 광 시야각을 제공하고 훈련자로 하여금 실제 비행체에 탑승한 것과 유사한 시각적 경험을 체험하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 영상 표시 장치 (220) 는 3 대의 프로젝터 및 1 개의 곡면형 광시야각 스크린을 포함할 수 있고, 3대의 트로젝터 각각은 곡면형 광시야각 스크린의 서로 상이한 부분에 영상 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 영상 정보는 와핑 처리를 통해 프로젝터로 전달되록 함으로써 곡면형 스크린에 적합하게 표시될 수 있고, 3 대의 프로젝터가 표시하는 영상의 경계가 서로 매칭되어 하나의 화면으로 인식되도록 표시될 수 있다.

음향 출력 장치 (230) 는 예를 들어 엔진음과 같은 모사 대상 비행체의 비행에 따른 모사 음향을 출력하도록 구성될 수 있다. 비행 훈련 시스템의 이용자는 이와 같이 조종석 장치 (210), 영상 표시 장치 (220) 및 음향 출력 장치 (230) 가 구비된 탑승부 (200) 에 탑승하는 것에 의해 모사 대상인 비행체에 탑승하는 것과 유사한 감각을 경험할 수 있다.

한편, 영상 표시 장치 (220) 는 시각 메시지의 형태로 비행 훈련 시스템으로부터의 정보 또는 명령을 훈련자에게 전달하도록 구성될 수 있고, 음향 출력 장치 (230) 는 음성 메시지의 형태로 비행 훈련 시스템으로부터의 정보 또는 명령을 훈련자에게 전달하도록 구성될 수 있다.

다시 도 1 을 참조하면, 모션 플랫폼 (100) 은 예를 들어 탑승부 (200) 의 하부에 배치되어 탑승부 (200) 의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성될 수 있다. 모션 시스템은 훈련 조종사에게 움직임을 느낄 수 있도록 하는 장치로서 예를 들어 6 축 모션 플랫폼, 턴테이블, 모션 제어 장치, 모션 컴퓨터 및 모션 소프트웨어로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 모션 플랫폼 (100) 은 구동기 (110), 플레이트 (120) 및 턴테이블 (130) 을 포함할 수 있으며, 본 명세서에서 이후 도 3 을 참조하여 보다 구체적으로 설명된다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 주 제어부 (300) 는 탑승부 (200) 의 조종석 장치 (210), 영상 표시 장치 (220), 음향 출력 장치 (230) 와, 모션 플랫폼 (100), 유틸리티 (400) 및 교관석 장치 (500) 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함할 수 있다. 주 제어부 (300) 는 컴퓨터 시스템으로서 구현될 수 있으며, 항공기 동역학 소프트웨어가 구동되는 HOST 컴퓨터와 계기 시현 컴퓨터, 네트워크 장비 및 KVM 시스템으로서 구성될 수 있다. 한편, 설명의 편의를 위해 주 제어부 (300) 가 단독으로 기타 구성 요소들을 제어하는 것으로 예시적으로 도시되었으나, 예를 들어 영상 표시 장치의 영상 발생 컴퓨터나 모션 시스템의 모션 컴퓨터 및 소프트웨어와 같이 각각의 구성 요소들은 자체적인 제어를 위한 컴퓨터 또는 프로세서를 구비할 수도 있다. 이하, 본 발명의 주 제어부 (300) 는 이와 같은 기타 구성들의 제어를 위한 구성 요소들로 메인 프로세서가 정보를 송수신하고 명령을 전달하는 형태 역시 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 주 제어부 (300) 는 각 구성들을 제어하는 것에 의해, 본 발명의 비행 훈련 시스템이 모사하고자 하는 모사 대상이 포함되는 모사 공간 내의 환경을 변경 설정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 모사 공간 내의 일기를 변화시켜 강수나 강설 환경을 형성할 수 있고, 강수나 강설의 정도를 조절할 수 있다. 또한, 주간 또는 야간과 같이 외부 모사 환경의 광량을 조절하는 것이 가능하다. 나아가, 예를 들어 안개를 형성하는 것과 같이 시정 상태를 변경 설정할 수 있고, 천둥 번개나 바람과 같은 기타 일기 상태를 구현할 수 있다.

다시 도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템은 교관석 장치 (500) 를 포함할 수도 있다. 교관석 장치 (500) 는 교관석 컴퓨터와 교관석 소프트웨어, 교관석 콘솔 및 콘솔 구성품으로 구성될 수 있다. 비행 훈련 시스템을 통한 훈련자와 별도로, 교관이 훈련 상황을 지시/감독 또는 제어하도록 함으로써 보다 효율적인 공간정위상실의 훈련이 가능할 수 있다. 교관석 장치 (500) 는 교관의 입력에 반응하여 비행 훈련 시스템의 각 구성요소들의 제어 또는 시나리오 진행을 제어하도록 구성될 수 있다.

한편, 유틸리티 (400) 는 시뮬레이터를 구성하는 기타 구성품들을 지칭할 수 있다. 유틸리티 (400) 는 예를 들어 전원 공급 장치 (410), 전원 분배 장치 (420), 통신 장치 (430) 및 CCTV 장치 (440) 를 포함할 수 있다.

이상, 도 1 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 예시적인 구성을 설명하였으나, 본 발명의 비행 훈련 시스템의 구성은 도 1 에 도시된 것에 한정되지 아니하며, 이하 설명되는 기능을 구현하기 위한 임의 구성 요소들의 조합 역시 본 발명의 기술적 사상에 포함될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.

관련하여, 도 2 는 도 1 의 비행 훈련 시스템의 예시적인 구현도이다. 본 발명의 일 측면에 따른 모션 플랫폼은 예를 들어 스튜어트 플랫폼으로 분류될 수 있고, 예를 들어 도 2 에 도시된 바와 같이 모션 플랫폼 (10) 의 상부에 배치되는 탑승부 (20) 의 모사 대상이 되는 객체의 위치나 자세 변화와 같은 움직임을 모사하여 탑승부 (20) 의 사용자에게 제공함으로써, 사용자로 하여금 보다 현실감 있게 시뮬레이션을 체험하도록 할 수 있다.

턴테이블을 구비한 모션 플랫폼

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 플랫폼의 구성을 나타낸다. 이하, 도 3 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 플랫폼에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템에 구비될 수 있는 모션 플랫폼 (Motion-platform) (100) 은, 복수의 구동기 (Actuator) (110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6) 및 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트 (120) 를 포함할 수 있다. 이러한 모션 플랫폼은, 예를 들어 스튜어트 플랫폼 (Stewart-platform) 으로 분류될 수 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 모션 플랫폼은 스튜어트 플랫폼으로 한정되는 것은 아니며, 플레이트 (120) 의 움직임을 제어하는 임의의 모션 플랫폼이 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.

관련하여, 스튜어트 플랫폼은 1965년에 Stewart에 의하여 제안된 병렬 운동기구이며, 비행체운동을 시뮬레이션하기 위하여 병렬로 연결된 6개의 구동 액튜에이터 (Actuator) 를 이용한 병렬 운동기구로서 제안되었다. 이러한 기구는 비행체나 헬리콥터 등과 같이 고도로 숙련된 조종술을 요구하는 조종사의 훈련을 보다 안전하고 효과적으로 수행하기 위하여 개발되어 왔으며, 시뮬레이터로 응용분야가 확대되고 있다.

스튜어트 플랫폼과 관련하여, 기구학 해석과 제어 측면이 고려될 수 있다. 기구학 해석은 각 구동기 (Actuator) 의 길이에 대한 정보를 기반으로 플랫폼의 형상을 계산하는 순기구학 해석과, 플랫폼의 형상을 기반으로 각 구동기의 길이를 계산하는 역기구학 해석을 포함한다. 순기구학의 해를 구하기 위해서는 반복적인 수치해석 방법, 해석적 방법, 그리고 추정기를 이용하는 방법을 포함할 수 있다. 수치해석적 방법으로는 주로 Newton-Raphson 방법이 이용될 수 있다. 추정기를 이용하는 방법은 칼만필터 알고리즘을 이용한 방법과 신경망 (neural network) 을 이용하는 방법이 고려될 수 있다.

스튜어트 플랫폼의 제어와 관련하여, 단일 입출력 제어 및 다변수 제어가 고려될 수 있다. 단일 입출력 제어는 구동기 각각의 길이에 대한 제어기를 설계하는 방식으로 제어기 구성이 간단하고 제어 입력 계산이 간단하지만, 운동 상태에 따라 변화되는 각 액튜에이터의 외부 부하를 고정된 부하로 가정하므로 대용량의 부하를 고속 정밀 제어하기에 어려움이 있다. 다변수 제어에서는 제어 대상이 각 구동기의 길이가 아니라 상부 플레이트의 6자유도 변위를 대상으로 하므로, 제어 출력을 각 구동기에서 작동해야할 힘으로 하고 제어 입력을 운동 재현기의 6자유도 운동변위로 선정한다. 순기구학을 통하여 제어입력으로 사용될 6자유도 운동 변위를 구하고, 출력인 요구되는 구동력을 발생시키기 위한 구동기의 힘 피드백이 필요한 작용력 부제어기가 필요하다.

다시 도 3 을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 모션 플랫폼은 복수의 구동기 (110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6) 및 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트 (120) 를 포함한다. 즉, 복수의 구동기 (110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6) 들 각각의 길이가 조정되는 것에 따라 플레이트 (120) 의 위치 및/또는 각도가 제어될 수 있다. 모션 플랫폼은 롤 (Roll), 피치 (Pitch), 요 (Yaw) 와 서지 (Surge), 스웨이 (Sway) 및 히브 (Heave) 를 포함하는 6 자유도의 움직임을 제어하도록 구성될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템은 조종사에게 공간정위상실 (Spatial disorientation) 을 불러일으킬 수 있는 물리적 요소를 인가할 수 있도록 비행 훈련 시스템에 포함되는 모션 시스템 상부에 턴테이블을 구성할 수 있다.

관련하여, 도 3 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 플랫폼은 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블 (130) 을 더 포함할 수 있다. 복수의 구동기 (110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6) 를 기반으로 하는 플레이트의 움직임 제어는 가동 범위에 제한을 가질 수 있으므로, 플레이트 (120) 와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블 (130) 을 더 구비하는 것에 의해, 모션 플랫폼의 상부에 배치되는 대상에 대해 적어도 헤딩 각 (Yaw) 의 변화 범위를 무제한으로 확장시킬 수 있다. 일 측면에 따르면, 턴테이블 (130) 은, 플레이트 (120) 의 상부에 배치될 수 있다. 턴테이블 (130) 이 플레이트 (120) 상부에 배치될 때, 모션 플랫폼 (100) 의 구동기 (110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6) 들에 대한 제어 명령이 회전 변환될 수 있으며, 본 명세서에서 이후 구체적으로 기술된다.

도 4 는 예시적인 모션 플랫폼의 구동 사양을 나타낸다. 본 발명의 실시예들에 따른 모션 플랫폼으로서, 예를 들어 도 4 에 도시된 바와 같은 사양을 가지는 모션 플랫폼이 적용될 수 있다. 예를 들어, 모션 플랫폼은 주식회사 젠스템에 의해 제작된 7 축 모션으로서 (Z6-600-200), 6축 모션의 상부 플레이트에 턴테이블이 적용될 것일 수 있으며, 가용 하중은 턴테이블 구조물을 포함하여 2 ton 일 수 있고, 스트로크가 최대 600mm 인 Parker 사의 eth80 실린더에 LS 산전 선보모터를 적용한 엑츄에이터를 6 축 스튜어트 플랫폼 형태로 제작된 것일 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예들에 관련된 모션 플랫폼은 이에 한정되지 아니한다.

여기서, 턴테이블 (130) 은, 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 공간정위상실 (Spatial Disorientation) 을 발현시키기 위해 구동기 (110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6) 에 따른 플레이트에 대한 제어 범위를 초과하여 탑승부 (200) 의 헤딩 각 (Yaw) 을 제어하도록 구성될 수 있다.

모션 플랫폼의 턴테이블 회전을 반영한 변환 제어

앞서 살핀 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 탑승부 (200) 는 모션 플랫폼 (100) 에 의해 자세 및/또는 움직임이 제어될 수 있다. 관련하여, 모션 플랫폼 (100) 은 비행 훈련 시스템의 모사 대상의 롤 및/또는 피치를 모사하여 탑승부 (200) 의 탑승자가 모사 대상과 가능한 동일한 롤 및/또는 피치를 경험하도록 탑승부 (200) 를 제어할 수 있다. 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면 모션 플랫폼 (100) 은 턴테이블 (130) 을 더 구비하여 구동기들의 제어에 따른 제어 범위를 초과하여 탑승부 (200) 의 헤딩 각을 제어할 수 있으므로, 턴테이블의 회전을 고려하여 구동기에 대한 제어를 수행하는 것이 요구된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 플랫폼의 제어는, 먼저 플레이트 (120) 의 움직임을 제어하기 위해 복수의 구동기 (110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6) 들 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 제어 명령을 생성할 수 있다. 이후, 턴테이블 (130) 의 회전 각도를 기반으로, 제어 명령을 회전 변환하는 것에 의해 변환 제어 명령을 생성할 수 있다. 여기서, 변환 제어 명령은, 제어 명령에 따른 롤 (Roll) 각과 피치 (Pitch) 각을 유지하는 상태로 턴테이블의 회전에 따른 헤딩 각의 변화를 턴테이블 상의 탑승부 (200) 에 적용하도록 구성될 수 있다. 이어서, 변환 제어 명령을 기반으로 구동기들 중 적어도 하나를 작동시키는 것에 의해 플레이트의 움직임을 제어하도록 할 수 있다.

관련하여, 다시 도 3 를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따르면, 모션 플랫폼은, 플레이트 (120) 에 대한 6 자유도의 움직임을 제어하도록 구성되고, 턴테이블 (130) 은, 플레이트 상부에 배치되는 탑승부의 헤딩 각 (Yaw) 을 제어하도록 구성될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 플랫폼에 있어서 턴테이블 (130) 은, 플레이트 상부에 배치되는 탑승부의 모사 대상의 헤딩 각에 대한 값과 모션 플랫폼의 현재 헤딩 각에 대한 값을 기반으로 생성되는 턴테이블 제어 명령에 의해 회전되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 턴테이블의 회전 지령은 항공기 헤딩값과 모션 초기값의 차를 이용하여 coordination channel 각도 및 속도 명령으로 적용할 수 있으며, 항공기 각가속도

에 대한 체감은 고전 제어에 따라 6축 모션의 상부 플레이트에 대한 high-pass wash-out filter 를 적용하여 각각 분리 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면 항공기 헤딩 각도 변화에 따라 상부 턴테이블이 회전하고 회전 각도를 기반으로 모션 시스템 제어기 구조가 변경될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 32 는 턴테이블 회전 이전의 모션 플랫폼 구동에 따른 자세 제어의 설명도이고, 도 33 은 도 32 의 모션 플랫폼에 있어서 턴테이블 회전 이후의 모션 플랫폼 구동에 따른 자세 제어의 설명도이다. 예를 들어 도 32 에 도시된 바와 같이, 턴테이블 (13) 이 회전되지 않은 상태에서 구동기 (11) 의 작동에 따라 플레이트 (12) 의 움직임이 제어될 수 있다. 여기서, 제어 명령은 모사 대상 (21) 의 피치 (Pitch) 를 재현하는 것일 수 있다. 반면, 도 33 에 도시된 바와 같이, 동일한 제어 명령이 적용되지만 턴테이블 (13) 이 예를 들어 시계방향으로 90 도 회전한 경우를 가정하면, 모사 대상 (21) 의 피치 (Pitch) 를 재현하도록 하는 제어 명령에도 불구하고 실제로는 시뮬레이션 대상의 롤 (Roll) 이 재현되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따라 모션 플랫폼의 상부에 턴테이블이 구현되는 경우, 제어 명령에 대해 턴테이블 (130) 의 회전 각도를 기반으로 회전 변환을 수행함으로써, 변환된 제어 명령을 생성할 수 있다. 변환된 제어 명령에 따르면, 턴테이블 (130) 을 기반으로 대상의 헤딩 각 (Yaw) 변화를 구현하면서도, 롤각과 피치각이 기존의 제어 명령에 따른 값으로 유지될 수 있다.

도 34 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 명령 변환을 나타내는 수식이다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 턴테이블의 회전을 고려하여 제어 명령을 회전 변환 함으로써 변환 제어 명령을 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 플랫폼은 턴테이블 위에 모션 플랫폼을 적용하는 것과는 달리 모션 플랫폼의 상부 플레이트에 턴테이블을 적용할 수 있다. 이 경우, 자세값을 비롯한 모든 명령 값에 도 34 에 도시된 바와 같은 수식을 기반으로 회전 변환을 적용할 수 있다. 모션 고전 제어 (Classical Motion Control) 의 알고리즘에 턴테이블의 회전 결과를 입력으로 각도 명령(Angle_cmd)과 위치 명령(Position_cmd), 그리고 CRP(Command Reference Position)의 위치를 회전 변환할 수 있다.

도 34 에서, 수학식의 term 은 아래와 같이 이해될 수 있다.

전정기관 혼란 유도

도 5 는 인체의 전정기관의 구조를 나타낸다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 인체의 전정기관은 세반고리관 (50) 및 달팽이관 (60) 을 포함한다. 여기서 세반고리관 (50) 은 고리 모양의 관이 3개 (51, 53, 55) 가 각각 3차원적으로 수직인 형태로 놓인 형태로, 몸의 회전 및 가속을 느끼는 청각 기관이다. 이러한 형태 덕분에 3차원 공간의 모든 방향으로의 가속을 느낄 수 있다. 각 반고리관 내부는 림프액으로 가득 차 있으며 그곳에 짧은 섬모가 나 있는데, 몸이 가속되면 관성으로 인해 림프액은 처음에는 정지해 있게 되어 있다가 반고리관만 먼저 움직이게 된다. 이때 적어도 하나의 반고리관 섬모는 림프액이 한쪽으로 흐를 때와 마찬가지로 눕혀진 모양이 되게 된다. 이렇게 섬모가 눕혀지게 되면 섬모가 심어진 모세포에 활동전위가 일어나게 되며 몸의 가속을 감지하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 될 수 있는 비행체의 경우, 일정한 방향으로 매우 빠른 속도로 진행을 하기 때문에, 소정 시간이 경과한 후에는 인체의 반고리관은 비행체의 진행 방향의 이동에 적응하게 되고, 신체가 평온한 감각을 느낄 수 있게 된다. 예를 들어, 일 방향으로의 이동에 대한 인체의 적응은 앞서 살핀 바와 같은 세반고리관 (50) 을 구성하는 3 개의 반고리관 (51, 53, 55) 중 적어도 어느 하나가 소정 방향으로의 이동에 적응한 것일 수 있다.

공간정위상실 항목 중 적어도 하나 이상은 이와 같이 인체가 소정 방향으로의 지속적인 이동에 적응된 상태에서 보다 확실하게 발현될 수 있다. 그러나, 종래의 비행 훈련 시스템은 탑승부 (200) 의 변위에 한계가 있으므로, 예를 들어 워시아웃 필터를 적용하는 것과 같이 가속도나 속도의 제어를 통해 모사 대상의 이동을 제한적으로 모사하고 있었다. 따라서, 소정 방향의 지속적 이동에 따른 전정기관의 적응 또는 혼란을 비행 훈련 시스템의 이용자에게 제공할 수 없었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템은, 전술한 바와 같이 모션 플랫폼 (100) 에 턴테이블 (130) 을 더 구비할 수 있고, 턴테이블 (130) 의 회전을 기반으로 무제한적인 탑승부 (200) 의 헤딩 각 변화를 구현하는 것이 가능하다. 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템은, 공간정위상실을 더욱 효과적으로 발현시키기 위해, 턴테이블 (130) 을 지속적으로 회전시키는 것에 의해 이용자의 전정기관에 혼란을 줄 수 있다.

일 측면에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 플랫폼 (100) 의 턴테이블 (130) 은, 미리 결정된 방향으로 미리 결정된 속도 또는 미리 결정된 가속도로 지속적으로 회전하도록 제어될 수 있다. 따라서, 비행 훈련 시스템 이용자의 전정 기관을 턴테이블의 지속적인 회전 상태에 적응시키도록 할 수 있다. 즉, 평형을 담당하는 전정기관에 턴테이블을 이용하여 일정 속도 및/또는 가속도의 회전을 가하여, 실제 형평 상태를 느끼게 하기보다는 인위적으로 만들어진 정적인 평형 상태를 느끼게 할 수 있다. 비행 훈련 시스템의 이용자는 턴테이블이 회전하고 있는 상태에 적응하여 턴테이블이 회전하는 상태를 평형 상태로 인지할 수 있으며, 전정기관의 혼란 상태로 이해될 수 있다.

여기서, 비행 훈련 시스템 이용자의 전정 기관의 적응은, 비행 훈련 시스템 이용자의 세반고리관 중 적어도 하나의 반고리관이 상기 턴테이블의 지속적인 회전 상태에 적응하는 것일 수 있다. 도 5 에 도시된 반고리관들 (51, 53, 55) 중 예를 들어 반고리관 (51) 이 턴테이블의 회전 상태에 적응하는 것일 수 있다. 다만, 턴테이블의 회전에 따라 적응하는 반고리관은 턴테이블의 회전 방향, 턴테이블과 탑승부의 결합 관계, 탑승부 내부의 좌석의 배치와 같이 다양한 설정 요소들 중 적어도 하나를 달리하는 것에 따라 변화될 수 있다.

한편, 일 측면에 따르면, 전정기관의 혼란을 위한 턴테이블의 회전은 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 비행 중이라는 결정에 응답하여 수행될 수 있다. 즉, 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 비행 중일 때, 비행 중의 상태를 모사하기 위해 턴테이블의 회전이 수행되도록 할 수 있다. 또한, 일 측면에 따르면, 전정기관의 혼란을 위한 턴테이블의 회전은 모사 대상의 자세 또는 움직임의 모사를 위한 제어와 별도로 수행될 수 있다. 예를 들어, 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 비행 중일 때 모사 대상의 자세 변화, 보다 구체적으로 예를 들어 헤딩 각 (Yaw) 의 변화가 있는지 여부과 무관하게, 지속적인 비행 상태의 모사를 위해 턴테이블의 일정 속도 또는 가속도로의 회전이 수행될 수 있다. 이 경우, 비행 훈련 시스템의 영상 표시 장치는 턴테이블의 회전에도 불구하고 영상 표시 장치를 통해 표시되는 시야는 회전하지 않도록 구성될 수 있다.

한편, 모션 플랫폼은 턴테이블의 회전에도 불구하고 탑승부 (200) 가 모사 대상의 롤 (Roll) 각과 피치 (Pitch) 각에 대한 모사를 유지하도록 턴테이블의 회전 각도를 기반으로 계산된 변환 제어 명령에 의해 구동될 수 있음은 전술한 바와 같다. 즉, 전정기관의 혼란을 위해 턴테이블을 회전하는 경우에도 이용자가 모사 대상의 롤 각과 피치 각에 대한 모사를 동일하게 느낄 수 있도록 턴테이블이 회전한 정도를 기반으로 모션 플랫폼의 구동부에 대한 제어 명령을 변환하여 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통해 수행할 수 있는 공간정위상실 훈련의 복수의 항목들 중 적어도 일부는, 이와 같이 턴테이블의 회전을 통해 지속적인 이동 상태에 대한 전정기관의 적응을 재현하는 것과 함께 수행됨으로써 보다 확실하게 비행 훈련 시스템의 사용자로 하여금 공간정위상실에 빠지도록 할 수 있다. 이하, 각각의 공간정위상실 항목에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.

전이성 착각

전이성 착각 (Vection Illusion) 은, 나는 움직이지 않지만 주변 물체의 움직임에 의해 내가 움직이는 듯한 착각을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통해 이를 구현하기 위해, 시각적으로 움직이는 물체를 영상 표시 장치를 통해 위치시키고, 효과적으로 착각에 몰입하기 위해 턴테이블을 통해 전정기관에 혼란을 주도록 할 수 있다.

관련하여, 예를 들어 자동 세차 장비에서 실제 차량이 움직이지 않았음에도 주변 구성의 후방 움직임에 의해 차량이 전방으로 움직인 것 같이 느껴지는 현상을 경험할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템에서 영상 표시 장치를 통해 표시되는 이용자를 둘러싼 영상을 통해 소정 물체가 급격하게 전방에서 후방으로 진행하는 경우, 이용자의 신체가 전방으로 진행하는 것과 같은 착각을 발현시키는 것이 가능하다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 영상 표시 장치를 통해 표시되는 영상에 예를 들어 비행기 3대 (앞, 좌, 우) 를 배치할 수 있고, 비행 훈련 시스템의 이용자의 조종에 따라 움직이는 모사 대상과 영상에 표시되는 비행기가 같은 속도로 움직이도록 예를 들어 주 제어부를 통해 구동되는 소프트웨어로 물리 계산을 수행하여, 동일하게 비행기 3대가 편대 비행하도록 계산하여 영상 표시 장치를 통해 표시할 수 있다. 예를 들어, 교관의 제어를 통해 수행되는 경우, 교관석 장치를 통해 구동되는 교관 소프트웨어에서 “착각 시작” 명령을 주 제어부로 전달하면, 주변 비행기 3 대 중 적어도 일부가 추가적으로 가속하도록 물리 계산하여 영상 표시 장치를 통해 비행기들이 전방을 향해 더 빠른 속도로 모사 대상으로부터 멀어지도록 전방으로 진행할 수 있고, 비행 훈련 시스템의 이용자는 동일 속도로 진행해 왔음에도 주변 비행기가 더 전방으로 진행함으로써 모사 대상인 비행기가 뒤로 밀리는 착각을 하여 규정 속도보다 더 가속하도록 하는 착각을 발생시킬 수 있다.

관련하여, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 전이성 착각 (Vection Illusion) 훈련의 예시적인 흐름도이고, 도 7 은 전이성 착각을 위한 참조 비행체 표시의 예시도이며, 도 8 은 전이성 착각을 위한 참조 비행체 진행의 예시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전이성 착각 (Vection Illusion) 을 제공하도록 구성될 수 있다. 전이성 착각 훈련을 위해, 예를 들어 본 발명의 일 측면에 따른 비행 훈련 시스템의 주 제어부 (300) 가 비행 훈련 시스템의 적어도 하나 이상의 구성들을 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 6 에 도시된 바와 같이, 주 제어부 (300) 는 먼저, 영상 표시 장치 (220) 가, 모사 대상의 정면, 좌측, 또는 우측 중 하나 이상의 위치에서 모사 대상의 진행 방향과 동일 속도 및 동일 방향으로 함께 진행하는 하나 이상의 참조 비행체를 표시하게 할 수 있다 (단계 610). 관련하여, 도 7 에 도시된 바와 같이, 영상 표시 장치 (200) 에는 제 1 참조 비행체 (710), 제 2 참조 비행체 (720) 및 제 3 참조 비행체 (730) 중 적어도 하나 이상이 비행 훈련 시스템의 모사 공간 내에서 모사 대상의 정면, 좌측, 또는 우측 중 하나 이상의 위치에 표시될 수 있다. 다만, 표시되는 참조 비행체의 개수는 도 7 에 예시적으로 도시된 바와 같이 3 대로 한정되지 아니하며, 전이성 착각을 구현할 수 있는 임의 대수의 참조 비행체가 영상 표시 장치 (220) 에 표시될 수 있다.

다시 도 6 을 참조하면, 주 제어부 (300) 는 영상 표시 장치 (220) 가, 하나 이상의 참조 비행체의 표시 이후 미리 결정한 시간이 경과한 이후에 하나 이상의 참조 비행체 중 적어도 하나가 모사 대상의 진행 속도보다 미리 결정한 수치만큼 더 빠른 속도로 진행하거나 모사 대상의 진행 방향과 미리 결정한 각도만큼 상이한 방향으로 진행하는 것을 표시하게 할 수 있다 (단계 620).

일 측면에 따르면, 참조 비행체의 속도 또는 진행 방향의 변경은 비행 훈련 시스템의 구동에 따른 훈련 시나리오의 규정에 의해 참조 비행체의 표시 이후 미리 결정한 시간이 경과한 이후에 개시될 수 있다. 또는 난수 발생을 통해 랜덤으로 소정 시간이 경과한 이후에 개시되거나, 혹은 일 측면에 따라 교관석 장치 (500) 가 구비되는 경우 교관석 장치를 통해 교관이 훈련 개시 명령을 입력하는 것에 응답하여 참조 비행체의 이동이 개시될 수도 있다.

예를 들어 도 8 에 도시된 바와 같이, 복수의 참조 비행체들 중 제 2 참조 비행체 (720) 및 제 3 참조 비행체 (730) 가 진행 속도를 증가시켜 모사 대상에 비해 전방으로 진행하는 것과 같은 광경을 표시할 수 있다. 이 때, 비행 훈련 시스템의 이용자는 규정 속도로 계속하여 진행하고 있음에도 모사 대상이 후방을 향해 이동하는 것과 같은 착각을 느낄 수 있고, 추가적으로 가속하도록 하여 규정 속도를 초과하게 될 수 있다.

참조 비행체의 이동은 도 8 에 도시된 바와 같은 진행 속도 증가 형태에 한정되지 아니하며, 복수 참조 비행체들 중 적어도 하나가 모사 대상의 진행 방향과 미리 결정한 각도만큼 상이한 방향으로 진행하는 형태도 가능하다. 예를 들어 제 2 참조 비행체 (720) 은 고도를 증가시키는 방향으로 방향을 변경하고, 제 3 참조 비행체 (730) 은 고도를 감소시키는 방향으로 방향을 변경하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 방향 변경은 급속도로 구현될 수 있고, 비행 훈련 시스템의 이용자는 해당 상황에 대해 당황하여 모사 대상에 대한 제어에 변화를 주게 될 수도 있다.

다시 도 6 을 참조하면, 주 제어부 (300) 는, 비행 훈련 시스템의 이용자가 참조 비행체의 진행에 응답하여 규정 속도를 초과하도록 가속하였다는 결정에 응답하여 비행 훈련 시스템의 이용자에게 규정 속도 초과 경고 정보를 전달하게 할 수 있다 (단계 630). 즉, 전이성 착각을 경험한 이용자가 모사 대상에 대한 제어에 변화를 주게 되면, 이와 같은 제어 변화가 발생하였다는 정보를 포함하는 경고 정보를 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달할 수 있다. 이용자는 이러한 정보를 기반으로 공간정위상실을 경험하였음을 인지하고, 해당 상황에 반복 훈련을 수행함으로써 적응하고 차기 훈련 또는 실 비행 상황에서 잘못된 제어를 수행하지 않을 수 있게 된다.

일 측면에 따르면, 규정 속도 초과 경고 정보는 영상 표시 장치 (220) 또는 음향 출력 장치 (230) 를 기반으로 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달될 수 있다. 영상 표시 장치를 통해 경고 메시지가 표시되도록 할 수 있으며, 음향 출력 장치를 통해 경고 음성 또는 알림음이 출력되도록 할 수 있다. 일 측면에 따라 교관의 육성 정보가 음향 출력 장치를 통해 출력되도록 구성될 수도 있다.

움직임 경사 착각

움직임 경사 착각 (Motion Lean Illusion) 은, 인간이 느낄 수 없이 천천히 경사가 일어나게 되면 조종사는 경사 자세에 진입하였음에도 수평 비행을 하고 있다고 느끼는 착각을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통해 이를 구현하기 위해, 예를 들어 모션 시스템과 영상 표시 장치를 구비할 수 있으며, 모션 시스템을 통한 각도 변화가 미리 결정한 속도 이하로 천천히 진행되도록 제어하는 기술이 요구된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 비행 훈련 시스템을 통해 이용자가 모사 대상을 수평을 유지한 상태로 비행하는 중에 예를 들어 교관과 대화가 진행되는 것과 같이 주의를 분산하기 위한 정보가 이용자에게 전달될 수 있으며, 예를 들어 교관이 비행기 각도를 소프트웨어적으로 강제 제어할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 예를 들어 롤 (Roll) 방향의 회전 목표가 5 도일 때 교관석 장치를 통해 목표 회전 각도를 입력받고, 예를 들어 소정 시간마다 0.1도 씩 단계적으로 모사 대상의 롤 방향 기울기를 변경시키도록 제어할 수 있다. 인체의 세반고리관은 역치 이하의 속도 또는 가속도도 경사 각도가 변화하면 이를 인지하지 못하는 것을 고려하여, 역치값 이하의 속도 또는 가속도로 모사 대상 및 모션 플랫폼이 움직이도록 하는 것에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 움직임 경사 착각 훈련을 구현할 수 있다. 비행 훈련 시스템의 이용자는 계기판의 경사계가 아닌 다른 곳에 신경 (예를 들어, 교관과의 대화 상황 연출) 을 쓰고 있는 것과 함께, 전정기관의 역치값 이하의 속도 또는 가속도로 각도가 변경되므로 예를 들어 약 1 분 정도 경과 이후에는 이미 예를 들어 5 도 정도의 경사가 발생할 수 있음에도 이를 인지하지 못하는 착각에 빠질 수 있다. 이후, 예를 들어 이미 롤 방향 경사가 기울어진 상태라는 정보를 전달 받게 되면, 비행 훈련 시스템의 이용자는 그제서야 이를 인지하지 못하고 있었음을 깨닫게 될 수 있다.

관련하여, 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 움직임 경사 착각 (Motion Lean Illusion) 훈련의 예시적인 흐름도이고, 도 10 은 움직임 경사 착각을 위한 훈련 초기 단계의 예시도이며, 도 11 은 움직임 경사 착각을 위한 경사 변경 개시 시점의 예시도이고, 도 12 는 움직임 경사 착각을 위한 경사 변경 완료 시점의 예시도이다.

도 10 에 도시된 바와 같이, 움직임 경사 착각을 위한 훈련 초기 단계에서는 모사 대상인 비행기 상태가 수평을 유지하도록 할 수 있다. 따라서, 영상 표시 장치 (220) 에는 수평 방향 비행에 따른 외부 풍경이 표시되고, 자세계 (1010) 역시 수평을 지시하게 된다.

이어서, 도 11 을 참조하면 경사 변경 개시 시점에서 조종사가 인지하지 못하도록 한쪽 방향으로 기울어지는 명령이 실행될 수 있다. 자세계 (1010) 의 끝단을 주시하게 되면 기울기가 발생하는 것을 인지할 수 있으나, 아주 미세한 속도로 경사가 발생하도록 제어될 수 있다. 경사가 진행되는 동안, 조종사가 자세계를 보지 않도록 예를 들어 교관이 대화를 진행하도록 할 수 있고, 도 11 에 도시된 바와 같이 예를 들어 시정이 좋지 않게 설정하거나, 복수의 구름이 존재하도록 표시할 수도 있다. 예를 들어, 초당 0.07도 기울어지도록 40초에 걸쳐 경사가 발생하도록 제어할 수 있다.

도 12 를 참조하면, 예를 들어 3 도의 경사가 발생한 상태를 표시할 수 있다. 모사 대상인 비행기도 일 방향으로 쏠리면서 진행하고 있는 상태가 도시된다.

관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 움직임 경사 착각 (Motion Lean Illusion) 을 제공하도록 구성될 수 있다. 움직임 경사 착각 훈련을 위해, 예를 들어 본 발명의 일 측면에 따른 비행 훈련 시스템의 주 제어부 (300) 가 비행 훈련 시스템의 적어도 하나 이상의 구성들을 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 9 에 도시된 바와 같이, 주 제어부 (300) 는 먼저 비행 훈련 시스템의 이용자에게 주의 분산 정보를 제공하도록 비행 훈련 시스템의 적어도 하나 이상의 구성들을 제어할 수 있다 (단계 910).

주의 분산 정보는, 예를 들어 비행 훈련 시스템의 이용자의 모사 대상의 기울기에 대한 집중력을 저하시키기 위해 제공되는 부가 정보일 수 있고, 이를 인지한 비행 훈련 시스템의 이용자는 계기 장치를 주시하지 않고 부가 정보에 대한 대응을 수행하도록 할 수 있다. 주의 분산 정보는, 예를 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 영상 표시 장치 또는 음향 출력 장치 중 적어도 하나를 통해 비행 훈련 시스템으로부터 이용자에게 전달될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 주의 분산 정보는, 영상 표시 장치를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 모사 대상의 전면, 좌측, 우측 중 적어도 하나 이상의 위치에 표시되어 미리 설정된 비행 경로를 따라 비행하는 제 1 주의 분산 비행체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 주의 분산 비행체는 미리 결정된 시나리오에 따라 모사 대상의 전면, 좌측, 우측이나 후방의 위치를 반복적으로 변경하도록 구성될 수 있고, 모사 대상에 대한 거리나 진행 방향, 속도 중 적어도 하나가 반복적으로 변경되도록 구성될 수도 있다. 따라서, 비행 훈련 시스템의 이용자는 제 1 주의 분산 비행체를 이동을 주시하게 되고 모사 대상의 기울어짐에 대해서 주의를 기울이지 못하게 될 수 있다.

본 발명의 또한 일 측면에 따르면, 주의 분산 정보는, 영상 표시 장치를 통해 모사 대상의 전면으로부터 미리 설정된 시간 간격을 통해 모사 대상을 향해 비행하여 모사 대상의 후면으로 지나쳐 비행하도록 표시되는 적어도 하나 이상의 제 2 주의 분산 비행체를 포함할 수 있다. 복수의 제 2 주의 분산 비행체가 접근하는 시간 간격은 반복적으로 변경될 수 있으며, 따라서 비행 훈련 시스템의 이용자는 제 2 주의 분사 비행체의 차기 접근 여부에 몰두하게 되고 모사 대상의 기울어짐에 대해서 주의를 기울이지 못하게 될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 주의 분산 정보는, 음향 출력 장치를 통해 출력되는 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 복수의 질의 전달 음성 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 교관석 장치가 구비되는 경우 교관이 비행 훈련 시스템의 이용자와 대화를 이어가도록 교관에 의해 발화되는 음성 정보를 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템이 음향 출력 장치를 통해 이용자에게 전달하도록 구성될 수 있다. 또는 미리 저장된 데이터베이스 상의 음성 질의 정보들 중 적어도 하나 이상을 미리 결정된 시간 간격을 통해 음향 출력 장치를 통해 이용자에게 전달할 수 있다. 또한 다른 측면에 따르면, 이용자와의 대화를 수행하도록 복수의 학습 데이터들을 기반으로 훈련된 인공지능 대화 모델이 이용자와 소정 기간 이상 대화를 수행하도록 제공할 수도 있다.

다시 도 9 를 참조하면, 주 제어부 (300) 는 모션 플랫폼 (100) 이, 미리 결정된 각속도 또는 각가속도 이하로 탑승부 (200) 의 롤 (Roll) 방향 자세를 미리 결정한 각도까지 변경시키도록 제어할 수 있다 (단계 920).

한편, 도 9 에 편의를 위해 도시된 바와 달리, 주의 분산 정보의 제공 (단계 910) 과 모션 플랫폼 (100) 의 제어 (단계 920) 는 반드시 선후 관계를 가져야하는 것은 아니며, 주의 분산 정보의 제공과 모션 플렛폼의 제어가 함께, 또는 둘 중 어느 하나가 일시적으로 중단된 상태에서 상호 번갈아가며 진행될 수도 있다. 미리 결정된 각속도 또는 각가속도 이하로의 제어를 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 모션 플랫폼은 저속의 기울기 변경 제어가 가능하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 모션 플랫폼은 종래 공간정위상실 훈련을 고려하지 않은 모션 플랫폼에서 구현 난이도 및 경제성과 같은 고려 항목에 의해 구현되지 않았던 각 가속도 제어 범위 (예를 들어 2.5 deg/sec² 내지 15 deg/sec²) 를 가지도록 설정될 수 있다.

한편, 모션 플랫폼 (100) 이 움직임 경사 착각을 구현하기 위해 롤 방향 자세를 변경시키는 목표 각도 역시 전정기관의 역치에 따라 결정될 수 있다. 실제 항공기의 비행 상황에서 비행사는 대략 20 도 까지의 기울기 변화에도 이를 인지하지 못하는 사례에 대한 결과가 보고된 바 있다. 종래 통상적인 비행 훈련 시스템에서는 실제 비행 상황에 비해 적은 각도 변화에도 비행 훈련 시스템의 이용자가 각도 변화를 인지할 수 있으나, 본 발명의 일 측면에 따른 비행 훈련 시스템은 전술한 바와 같이 턴테이블을 구비하고 미리 결정된 속도 또는 가속도로 지속적으로 회전시켜 이용자가 회전 상태를 평형 상태로 인지하도록 전정기관에 혼란을 주는 것에 의해 턴테이블을 구비하지 않은 경우에 비해 이용자가 인지하지 못하는 롤 방향 경사 변경 한계 각도를 증가시킬 수 있다.

다시 도 9 를 참조하면, 주 제어부 (300) 는, 모션 플랫폼이 미리 결정한 각도까지 롤 방향 자세를 변경하였다는 결정에 응답하여 비행 훈련 시스템의 이용자에게 경사 발생 경고 정보를 전달하게 하도록 할 수 있다 (단계 930).

모션 플랫폼의 경사 변경에도 불구하고 비행 훈련 시스템의 이용자가 이를 인지하지 못하면, 이용자에 의해 롤 방향 자세 제어 명령이 입력되지 않으므로 별도의 모사 대상에 대한 제어 변경없이 모션 플랫폼이 미리 결정한 각도까지 롤 방향 자세를 변경하게 된다. 이를 통해 주 제어부 (300) 는 움직임 경사 착각 상황의 발생 여부를 인지할 수 있고, 이용자에게 이미 모사 대상 및 모션 플랫폼의 기울기가 변경되었으나 이를 인지하고 있지 못하다는 정보를 포함하는 경사 발생 경고 정보를 이용자에게 전달할 수 있다. 여기서 경사 발생 경고 정보는, 영상 표시 장치 (220) 또는 음향 출력 장치 (230) 를 기반으로 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달될 수 있다. 영상 표시 장치를 통해 경고 메시지가 표시되도록 할 수 있으며, 음향 출력 장치를 통해 경고 음성 또는 알림음이 출력되도록 할 수 있다. 일 측면에 따라 교관의 육성 정보가 음향 출력 장치를 통해 출력되도록 구성될 수도 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 경사 발생 경고 정보를 전달하기에 앞서, 주 제어부 (300) 는 모션 플랫폼 (100) 이, 미리 결정한 각도까지 변경되었던 탑승부 (200) 의 롤 방향 자세를 다시 수평 상태로 변경시키도록 제어할 수 있다. 미리 결정한 각도로부터 수평 상태로의 롤 방향 자세 복귀는 앞서 수평 상태에서 미리 결정한 각도까지 롤 방향 자세를 변경시켰던 미리 결정된 각속도 보다 더 빠른 각속도 또는 미리 결정된 각가속도 보다 더 빠른 각가속도로 탑승부의 자세를 수평 상태로 복귀시키도록 제어할 수 있다. 이와 같은 빠른 각속도 또는 각가속도에 따른 롤 방향 자세의 변경에 따라 비행 훈련 시스템의 이용자는 롤 방향 자세 변경을 인지할 수 있고, 수평 상태로 변환된 것임에도 불구하고 오히려 롤 방향 자세가 수평에서 벗어나게 되었다고 착각하게 될 수 있다. 일 측면에 따르면, 주 제어부 (300) 가 경사 발생 경고 정보를 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달하도록 하는 단계 (단계 930) 는, 비행 훈련 시스템의 이용자가 경사 발생 여부를 인지하여 입력부를 통해 주 제어부 (300) 로 경사 발생 여부에 대한 정보를 전달하는 것 또는 비행 훈련 시스템의 이용자가 수평 상태의 모사 대상의 롤 방향 각도를 경사로 착각하여 모사 대상의 롤 방향 각도를 변경시킴으로써 수평 방향을 벗어나는 것에 응답하여 경사 발생 경고 정보를 전달하도록 구성될 수도 있다.

한편, 모션 플랫폼의 기울기 변경을 수행하기 위한 임계 각속도, 임계 각가속도 및 모션 플랫폼의 기울기 변경 최종 목표값은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 주 제어부 (300) 를 통해 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 모션 플랫폼의 각도 변경을 위한 미리 결정된 임계 각속도는 0.07 deg/sec 일 수 있고, 모션 플랫폼의 각도 변경을 위한 미리 결정된 임계 각가속도는 2.5 deg/sec² 일 수 있으며, 모션 플랫폼이 변경하고자 하는 목표인 미리 결정된 각도는 3 deg 일 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 이와 같은 설정값은 예를 들어 비행 훈련 시스템을 이용하는 이용자의 훈련 이력을 기반으로 각각 상이하게 설정될 수도 있다.

신체 회전성 착각

신체 회전성 착각 (Somatogyral Illusion) 은, 지속적인 헤딩 각 방향 (Yaw) 회전을 주다가 회전을 멈추면 반대편으로 선회하는 것과 같은 느낌이 드는 착각을 의미할 수 있다. 나아가, 회전 속도가 빨라지면 상승하는 것과 같은 착각을 느끼게 하고, 회전 속도가 느려지면 하강하는 것과 같은 착각을 느끼게 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 다른 비행 훈련 시스템을 통해 이를 구현하기 위해, 모션 플랫폼에 턴테이블을 구비할 수 있으며, 훈련 시나리오에 맞춘 턴테이블 제어 소프트웨어가 요구될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 역치 이상으로 턴테이블을 등속으로 회전하다가, 감속을 하면서 선회를 멈추면 회전하던 방향의 반대로 회전하는 것과 같은 착각을 발생시킬 수 있다. 회전 속도나, 회전을 중단시키기 위해 감속하는 가속도가 미리 결정될 수 있다. 관련하여, 등속 회전 중에 회전을 멈추면 반대로 회전하는 착각을 구현할 수 있고, 회전 중에 회전 속도를 변경하여, 가속하면 상승하는 것과 같은 착각을, 감속하면 하강하는 것과 같은 착각을 구현할 수 있다.

관련하여, 도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 신체 회전성 착각 (Somatogyral Illusion) 훈련의 예시적인 흐름도이고, 도 14 는 도 13 의 신체 회전성 착각 발생 단계의 예시적인 상세 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 신체 회전성 착각 (Somatogyral Illusion) 을 제공하도록 구성될 수 있다. 신체 회전성 착각 훈련을 위해, 예를 들어 본 발명의 일 측면에 따른 비행 훈련 시스템의 주 제어부 (300) 가 비행 훈련 시스템의 적어도 하나 이상의 구성들을 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 13 에 도시된 바와 같이, 주 제어부 (300) 는 먼저 모션 플랫폼 (100) 의 턴테이블 (130) 로 하여금, 미리 결정한 신체 회전성 착각 임계값 이상의 등속으로 회전하도록 제어할 수 있다 (단계 1310). 신체 회전성 착각 임계값은 미리 설정된 값으로 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 데이터베이스에 저장된 값일 수 있고, 일 측면에 따르면 이용자의 종래 훈련 결과 정보를 기반으로 각각의 이용자별로 서로 상이하게 결정될 수도 있다.

이어서, 주 제어부 (300) 는, 등속으로 회전중인 턴테이블 (130) 의 회전 속도를 변경시키는 것에 의해 비행 훈련 시스템의 이용자에게 신체 회전성 착각을 제공하게 하도록 할 수 있다 (단계 1320).

보다 구체적으로, 도 14 를 참조하면, 신체 회전성 착각을 제공하는 것은, 턴테이블의 등속 회전을 중단시키거나 미리 결정한 감속 임계값 이상의 가속도로 턴테이블의 회전 속도를 감소시키는 것에 의해 비행 훈련 시스템의 이용자에게 턴테이블의 회전 방향의 반대 방향으로 회전하는 착각을 발생시키는 것 (단계 1321) 을 포함할 수 있다. 즉, 일정 방향으로 일정 속도 이상으로 회전하던 턴테이블의 회전이 중단되거나 일정한 가속도 이상으로 턴테이블의 회전 속도가 감소되면, 비행 훈련 시스템의 이용자는 턴테이블은 회전하고 있지 않거나, 속도가 감속되었을 뿐 여전히 기존에 회전하던 방향으로 회전하고 있음에도 불구하고, 기존에 회전하던 방향과 반대의 방향으로 자신이 회전하고 있는 것과 같은 착각을 느끼게 될 수 있다.

다시 도 14 를 참조하면, 신체 회전성 착각을 제공하는 것은, 턴테이블의 회전 속도를 증가시키는 것에 의해 비행 훈련 시스템의 이용자에게 상승 운동하는 착각을 발생시키는 것 (단계 1323) 을 포함할 수 있다. 즉, 턴테이블이 소정 속도로 회전하고 있다가, 회전하고 있는 속도를 증가시키면 비행 훈련 시스템의 이용자는 자신의 신체가 마치 상승하는 것과 같은 착각을 느낄 수 있다. 일 측면에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템은, 모션 플랫폼 (100) 의 구동부 (110) 들의 제어에 따른 플레이트 (130) 의 상승 제어를 대신하거나 병행하여 턴테이블의 회전 속도를 기존 회전 속도로부터 증가시키는 제어를 수행하는 것에 의해, 턴테이블을 구비하지 않고 구동부 (110) 를 통해 플레이트의 상승 제어를 수행하는 것에 비해 모션 플랫폼의 상승 한계를 넘어서는 모사 대상의 상승 운동을 비행 훈련 시스템의 이용자에게 체감하게 할 수 있다. 또한, 구동부 (110) 를 통한 상승 제어의 한계 가속도를 넘어서는 상승 가속도의 감각을 비행 훈련 시스템의 이용자에게 체감하게 할 수 있다. 일 측면에 따르면, 비행 훈련 시스템은 모사 대상의 모사 상황에서 보다 큰 변위의 상승 상황이 발생하거나 보다 빠른 가속도의 상승 상황이 발생하였을 때 턴테이블의 회전 속도를 증가시키는 것에 의해 모사 대상의 움직임을 이용자에게 전달하도록 구성될 수 있다.

다시 도 14 를 참조하면, 신체 회전성 착각을 제공하는 것은, 턴테이블의 회전 속도를 감소시키는 것에 의해 비행 훈련 시스템의 이용자에게 하강 운동하는 착각을 발생시키는 것 (단계 1325) 을 포함할 수 있다. 즉, 턴테이블이 소정 속도로 회전하고 있다가, 회전하고 있는 속도를 감소시키면 비행 훈련 시스템의 이용자는 자신의 신체가 마치 하강하는 것과 같은 착각을 느낄 수 있다. 일 측면에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템은, 모션 플랫폼 (100) 의 구동부 (110) 들의 제어에 따른 플레이트 (130) 의 하강 제어를 대신하거나 병행하여 턴테이블의 회전 속도를 기존 회전 속도로부터 감소시키는 제어를 수행하는 것에 의해, 턴테이블을 구비하지 않고 구동부 (110) 를 통해 플레이트의 하강 제어를 수행하는 것에 비해 모션 플랫폼의 하강 한계를 넘어서는 모사 대상의 하강 운동을 비행 훈련 시스템의 이용자에게 체감하게 할 수 있다. 또한, 구동부 (110) 를 통한 하강 제어의 한계 가속도를 넘어서는 하강 가속도의 감각을 비행 훈련 시스템의 이용자에게 체감하게 할 수 있다. 일 측면에 따르면, 비행 훈련 시스템은 모사 대상의 모사 상황에서 보다 큰 변위의 하강 상황이 발생하거나 보다 빠른 가속도의 하강 상황이 발생하였을 때 턴테이블의 회전 속도를 감소시키는 것에 의해 모사 대상의 움직임을 이용자에게 전달하도록 구성될 수 있다.

안구 회전성 착각

안구 회전성 착각 (Occulogyral Illusion) 은 지속적인 선회 후 선회를 멈추고 계기를 주시하면 계기가 반대편으로 움직이는 감각을 느끼는 것과 같은 공간정위상실을 의미할 수 있다.

관련하여, 도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 안구 회전성 착각 (Occulogyral Illusion) 훈련의 예시적인 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 안구 회전성 착각을 제공하도록 구성될 수 있다. 안구 회전성 착각 훈련을 위해, 예를 들어 본 발명의 일 측면에 따른 비행 훈련 시스템의 주 제어부 (300) 가 비행 훈련 시스템의 적어도 하나 이상의 구성들을 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 15 에 도시된 바와 같이, 주 제어부 (300) 는 먼저, 영상 표시 장치 (220) 및 모션 플랫폼 (100) 을 기반으로 미리 결정된 시간 구간을 초과하여 선회 비행 상황을 재현할 수 있다 (단계 1510). 예를 들어, 주 제어부 (300) 는 영상 표시 장치 또는 음향 출력 장치를 기반으로 비행 훈련 시스템의 이용자에게 선회 비행 지시 명령을 전달할 수 있고, 비행 훈련 시스템의 이용자가 상기 선회 비행 지시 명령에 응답하여 조종석 장치 (210) 를 제어하는 것에 응답하여 영상 표지 장치 (220) 및 모션 플랫폼 (100) 이 선회 비행 상황을 모사하여 구동되도록 제어될 수 있다. 다른 측면에 따르면, 주 제어부 (300) 의 자동 제어에 의해 비행 훈련 시스템이 선회 비행을 모사하도록 하고, 그에 따라 비행 훈련 시스템의 각 구성이 제어되도록 구성될 수도 있다.

다시 도 15 를 참조하면, 주 제어부 (300) 는, 미리 결정된 시간 구간을 초과하여 선회 비행이 수행되었다는 결정에 응답하여 비행 훈련 시스템의 이용자에게 계기판 주시 지시 명령을 전달할 수 있다. 비행 훈련 시스템의 이용자가 계기판 주지 지시 명령에 따라 계기판을 주시하면, 계기판이 앞서 선회 비행 방향의 반대 방향으로 움직이는 착각을 경험하게 될 수 있다.

일 측면에 따르면, 계기판 주시 지시 명령은, 영상 표시 장치 (220) 또는 음향 출력 장치 (230) 를 기반으로 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달될 수 있다. 영상 표시 장치를 통해 지시 메시지가 표시되도록 할 수 있으며, 음향 출력 장치를 통해 지시 음성 또는 알림음이 출력되도록 할 수 있다. 일 측면에 따라 교관의 육성 정보가 음향 출력 장치를 통해 출력되도록 구성될 수도 있다.

시각의 자가운동

시각의 자가운동 (Autokinesis) 착각은, 예를 들어 멀리 보이는 희미한 광원을 소정 시간 구간 이상 지속적으로 응시했을 때, 광원의 움직임이 없음에도 불구하고 일정한 방향 또는 여러 방향으로 광원이 움직이는 것과 같은 착각을 느끼는 것을 의미할 수 있다.

예를 들어, 야간 비행 중 시계 비행 (Visual Flight Rules, VFR) 을 수행해야 하는 상황이 발생할 수 있다. 예를 들어 계기 장치의 고장이나 정밀 계기 장치가 구비되지 않은 경비행기나 산림 구조 헬기의 운항 등의 사유로 계기 비행 (Instrument Flight Rules) 이 불가한 상황이 존재할 수 있다. 특히, 야간의 VFR 상황에서는 예를 들어 해안가의 등대와 같은 참조점을 연결하여 비행하도록 지시될 수 있다. 비행체의 조종사는 등대와 같은 광원을 참조점으로 비행하기 위해 광원을 소정 시간 이상 지속적으로 주시하게 되고, 등대와 같은 광원이 이동하지 않아 움직임이 없음에도 지속적인 광원 주시 이후 광원이 일정한 방향으로 움직이거나, 여러 방향으로 흔들리는 것과 같은 착각을 경함하게 될 수 있다.

일 측면에 따르면, 비행 상황에서 소정의 불빛이 존재하고 이와 같은 불빛을 따라 지행하도록 지시될 수 있다. 이 경우, 특히 조종사는 계기를 잘 보지 않고 불빛을 따라 비행을 수행하게 될 개연성이 높다. 조종사에게는 지평선이 보이는 것 같기도 하고 보이지 않는 것 같기도 한 혼란 또는 착시가 발생할 수 있다. 조종사는 수평으로 비행한다고 생각하고 있음에도 실제로는 비행체는 좌우 이동, 특히 고도의 상승 하강 반복 현상이 많이 발생하게 될 수 있다. 즉, 적어도 하나 이상의 불빛을 포함하는 주시점을 주시하며 소정 시간 이상 비행하는 경우에 조종사로 하여금 상황 인식 오류를 발생시킬 수 있다. 불빛에 집중하여 비행을 수행하게 되어 비행기의 제어가 힘들어지고, 비행체의 자세가 좌우로 흐르던지 고도 변화가 발생하는 문제가 생길 수 있다.

관련하여, 도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 시각의 자가운동 (Autokinesis) 착각 훈련의 예시적인 흐름도이고, 도 17 은 시각의 자가운동 착각과 관련된 주시점 표시의 예시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 시각의 자가운동 (Autokinesis) 착각을 제공하도록 구성될 수 있다. 시각의 자가운동 착각 훈련을 위해, 예를 들어 본 발명의 일 측면에 따른 비행 훈련 시스템의 주 제어부 (300) 가 비행 훈련 시스템의 적어도 하나 이상의 구성들을 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 16 에 도시된 바와 같이, 주 제어부 (300) 는 먼저, 영상 표시 장치 (220) 를 기반으로 모사 대상의 전면에 미리 결정된 크기 및 밝기의 주시점을 표시할 수 있다 (단계 1610). 관련하여 도 17 에 도시된 바와 같이, 영상 표시 장치 (220) 의 모사 대상 외부 표시 영역에는 미리 결정된 크기 및 밝기의 주시점 (1710) 이 표시될 수 있다. 또한 영상 표시 장치 (220) 에 표시되는 외부 환경은 야간 환경일 수 있고, 외부 환경의 조도, 광량 및 날씨는 훈련 시나리오 및/또는 비행 훈련 시스템의 이용자의 훈련 이력에 따른 훈련 레벨을 기반으로 설정될 수도 있다. 주시점 (1710) 의 크기 및/또는 밝기는 시간의 흐름에 따라 변화하도록 구성될 수도 있다. 또한, 훈련 시나리오에 따라 주시점 (1710) 의 개수가 변경될 수도 있고, 주시점의 크기, 밝기 및 색상이 조정될 수도 있다.

다시 도 16 을 참조하면, 주 제어부 (300) 는 비행 훈련 시스템의 이용자에게 미리 결정한 시간 구간을 초과하여 주시점을 향해 비행하도록 하는 비행 명령을 전달할 수 있다 (단계 1620). 이를 통해, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 주시점이 고정된 상태에서도 주시점이 움직이는 것과 같은 착각을 제공할 수 있다.

여기서, 비행 명령은 영상 표시 장치 (220) 또는 음향 출력 장치 (230) 를 기반으로 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달될 수 있다. 영상 표시 장치를 통해 비행 명령 메시지가 표시되도록 할 수 있으며, 음향 출력 장치를 통해 비행 명령 음성 또는 알림음이 출력되도록 할 수 있다. 일 측면에 따라 교관의 육성 정보가 음향 출력 장치를 통해 출력되도록 구성될 수도 있다.

한편, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따르면 주시점은 훈련 시나리오에 따라 개수, 색상, 크기, 조도 및 배치 중 적어도 하나가 조정될 수 있고, 일 측면에 따르면 훈련 시나리오는 활주로 착륙시의 등화에 따른 시각의 자가운동 또는 판단 능력 저하 훈련일 수 있다. 관련하여, 도 18 은 활주로 착륙 개시 시점의 예시도이고, 도 19 는 활주로 근접 시점의 예시도이다. 도 18 에 도시된 바와 같이, 활주로 착륙 개시 시점에는 활주로의 복수의 등화들이 존재하고 조종사는 활주로의 등화를 주시하면서 비행을 하게 되며 도 19 에 도시된 바와 같이 착륙에 가까워지면 특히 활주로의 등화들 중 적어도 하나에 더 집중하여 주시하게 된다. 관련하여, 착륙 시점에는 특히 비행기의 좌우 변위가 발생하지 않고 정확하게 활주로 위치에 착륙할 수 있도록 하는 것이 요구되며, 고도 변화 역시 예를 들어 3 도와 같이 소정의 하강 각도를 유지해야만 지나친 각도로 인해 착륙면에 충돌하거나 부족한 각도로 인해 활주로의 주어진 거리 내에서 착륙이 불가능해지는 문제를 방지할 수 있다. 즉, 착륙 시점에는 특히 정확한 비행체의 좌우 변위 제어 및 고도 변화각 제어가 요구된다. 그러나, 도 18 및 도 19 에 도시된 바와 같이 활주로의 등화 중 적어도 하나를 소정 시간 이상 주시하게 되면서, 조종사는 수평으로 비행한다고 생각하고 있음에도 실제로는 비행체는 좌우 이동, 특히 고도의 상승 하강 반복 현상이 많이 발생하게 되는 것과 같은 상황 인식 오류를 발생시킬 수 있다. 불빛에 집중하여 비행을 수행하다보니 비행기의 제어가 힘들어지고, 비행체의 자세가 좌우로 흐르던지 고도 변화가 발생하는 문제가 생길 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이와 같은 활주로 등화로 인한 상황 인식 오류 상황을 미리 훈련할 수 있도록, 앞서 도 16 을 참조하여 설명한 바와 같은 주시점을 표시하는 단계 (단계 1610) 는 활주로의 복수의 등화를 주시점으로 표시하도록 구성될 수 있고, 비행 명령을 전달하는 단계 (단계 1620) 는 소정 시간동안 활주로에 착륙하는 절차를 수행하도록 하는 명령을 전달하도록 구성될 수 있다. 따라서, 비행 훈련 시스템의 훈련자로 하여금 야간의 활주로 등화로 인한 착륙 절차에서의 상황 인식 오류 발생에 대한 훈련을 수행하도록 제공할 수 있다.

시각적 경사 착각

시각적 경사 착각 (Visual Lean Illusion) 은, 실제 항공기는 수평을 유지하고 있으나 예를 들어 경사진 구름과 같이 경사가 있는 기준 대상을 응시하면서 내 항공기가 기울어졌다고 착각을 느끼고 오히려 수평을 깨고 항공기를 기울이는 것과 같은 착각의 공간정위상실을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통해 이를 구현하기 위해, 비행 훈련 시스템을 통한 모사 공간 내에 다양한 경사 구름과 여러 층의 3차원 구름을 생성하고, 비행 훈련 시스템의 이용자의 제어에 따른 모사 대상의 위치에 따라 영상 표시 장치에 다양한 구름들 중 적절한 구름을 표시되도록 할 수 있고, 효과적으로 착각에 몰입하기 위해 턴테이블을 통해 전정기관에 혼란을 주도록 할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통한 시각적 경사 착각의 훈련에 있어 모사 공간 내의 복수의 구름 생성이 수반될 수 있다. 복수의 구름의 생성은 예를 들어 주 제어부 (300) 에 의해 수행될 수 있고, 주 제어부 (300) 에 의해 직접 수행되거나 주 제어부 (300) 의 지시에 따라 구름 생성을 위한 별도의 영상 발생 장치가 복수의 구름들을 포함하는 영상을 생성하도록 할 수 있다.

일 예시적인 실시 형태에 따르면, 모사 대상인 비행기가 예를 들어 5 km 상공에서 비행하고 있는 상황에서, 예를 들어 2 km 상공과 7 km 상공에 각각 구름을 생성할 수 있다. 즉, 상부 구름 및 하부 구름을 형성할 수 있다. 여기서, 상부 구름 및 하부 구름은 각각 고도 방향으로 두께를 가질 수 있으므로 예를 들어 1.5 내지 2.5 km 상공, 7 내지 8 km 상공에 각각 구름이 존재하도록 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 이용자로 하여금, 하부 구름의 상단 경계 또는 상부 구름의 하단 경계를 뚫고 상부 구름 또는 하부 구름 내부로 진입하도록 지시하고, 상부 구름 또는 하부 구름 내부에서 미리 결정된 소정 시간, 예를 들어 2 내지 3 분 이상 비행하도록 지시할 수 있다. 이용자의 제어에 의해 모사 대상이 상부 또는 하부 구름 내부에서 비행하고 있는 동안, 상부 및 하부 구름 사이에 경사 구름 (예를 들어 수평 방향에 대해 15 도 이하, 예를 들어 10 도 또는 3 도의 경사를 가지는 구름) 을 형성할 수 있으며, 모사 대상은 상부 또는 하부 구름 내부에 존재하고 있었으므로 경사 구름의 생성 과정은 인지하지 못할 수 있다. 비행 훈련 시스템의 이용자에게 다시 상부 구름과 하부 구름 사이로 진입하도록 고도 변화를 지시할 수 있고, 모사 대상이 상부 구름과 하부 구름 사이로 진입하게 되면 이용자는 영상 표시 장치에 표시된 경사 구름을 목격하게 되며, 이러한 경사 구름을 응시한 비행 훈련 시스템의 이용자는 모사 대상인 비행기에 롤 (Roll) 방향의 경사가 발생한 것으로 착각하고 모사 대상의 롤 방향 경사를 조정하게 될 수 있지만, 실제로는 모사 대상이 아닌 경사 구름이 경사진 것일 수 있다. 즉, 실제 모사 대상인 비행기는 수평 상태를 잘 유지하며 롤 방향 경사를 가지지 않은 상태임에도, 시각적으로 보이는 경사진 참조 객체 (예를 들어, 경사진 구름) 을 응시한 이용자가 비행기의 수평 방향 경사를 오인하도록 하는 시각적 경사 착각을 경험하도록 할 수 있다. 여기서, 일 측면에 따르면, 상부 구름 및 하부 구름이 각각 존재하는 경우 경사 구름의 양쪽 끝단이 각각 상부 구름 및 하부 구름에 의해 중첩될 수 있고, 상부 구름 또는 하부 구름 중 어느 하나가 존재하는 경우와 비교해서 비행 훈련 시스템의 이용자가 경사 구름이 경사를 가질 뿐이라는 점을 인지할 가능성을 더 낮출 수 있다.

관련하여, 도 20 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 이용한 시각적 경사 착각 (Visual Lean Illusion) 훈련 방법의 예시적인 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 시각적 경사 착각을 제공하도록 구성될 수 있다. 시각적 경사 착각 훈련을 위해, 예를 들어 본 발명의 일 측면에 따른 비행 훈련 시스템의 주 제어부 (300) 가 비행 훈련 시스템의 적어도 하나 이상의 구성들을 제어할 수 있다. 일 측면에 따르면, 비행 훈련 시스템은 조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부 (200) 와, 탑승부의 하부에 배치되어 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼 (100) 을 구비할 수 있고, 주 제어부 (300) 가 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하도록 할 수 있다. 주 제어부 (300) 는 예를 들어 컴퓨팅 디바이스를 이용하여 구현될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 20 에 도시된 바와 같이, 주 제어부 (300) 는 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 모사 공간 내에 제 1 고도로부터 제 2 고도까지 배치되는 제 1 기준 구름과, 제 1 기준 구름과 고도 방향으로 인접하여 배치되고 미리 결정된 제 1 각도로 수평 방향으로부터 기울어진 경사 구름을 생성할 수 있다 (단계 2010).

본 발명의 일 측면에 따르면, 비행 훈련 시스템에 따른 모사 대상인 비행기가 이동할 수 있는 공간인 모사 공간 내에, 상부 기준 구름 및 하부 기준 구름 중 어느 하나와 경사 구름을 모사 공간 내에 생성하는 것이 가능하다.

예를 들어, 제 1 기준 구름은 하부 기준 구름일 수 있고, 하부 기준 구름은 제 1 고도로부터 제 2 고도까지 배치될 수 있다. 경사 구름은 미리 결정된 제 1 각도 (예를 들어, 15 도 이하, 예를 들어 10 도 또는 3 도) 로 수평 방향으로부터 기울어지게 형성될 수 있으며, 하부 기준 구름의 상부 경계면과 일단이 접하도록 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 하부 기준 구름 내부에서 비행하다가 하부 기준 구름의 상부 경계면을 뚫고 이탈하였을 때, 하부 기준 구름의 상부 경계면과 연결된 경사 구름의 상부 경계면이 탑승부의 영상 표시 장치를 통해 표시되도록 할 수 있다.

또한, 다른 측면에 따르면 제 2 기준 구름은 상부 기준 구름일 수 있고, 상부 기준 구름은 제 1 고도로부터 제 2 고도까지 배치될 수 있다. 경사 구름은 미리 결정된 제 1 각도 (예를 들어, 15 도 이하, 예를 들어 10 도 또는 3 도) 로 수평 방향으로부터 기울어지게 형성될 수 있으며, 상부 기준 구름의 하부 경계면과 일단이 접하도록 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 상부 기준 구름 내부에서 비행하다가 상부 기준 구름의 하부 경계면을 뚫고 이탈하였을 때, 상부 기준 구름의 하부 경계면과 연결된 경사 구름의 하부 경계면이 탑승부의 영상 표시 장치를 통해 표시되도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상부 기준 구름 및 하부 기준 구름이 경사 구름과 함께 표시되도록 구성될 수도 있다. 관련하여, 도 25 는 상하부 기준 구름 및 경사 구름 생성에 대한 예시도이다.

도 25 에 도시된 바와 같이, 도 20 의 경사 구름 생성 단계 (단계 2010) 는, 비행 훈련 시스템에 따른 모사 공간 내에 제 3 고도로부터 제 4 고도까지 배치되는 제 2 기준 구름을 더 생성하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 25 에 도시된 바와 같이, 모사 공간 내에는 예를 들어 제 1 기준 구름으로서 하부 기준 구름 (2510) 이 생성되고, 제 2 기준 구름으로서 상부 기준 구름 (2530) 이 생성될 수 있다. 경사 구름 (2520) 은 고도 방향에서 하부 기준 구름 (2510) 과 상부 기준 구름 (2530) 사이에 배치될 수 있다.

일 측면에 따르면, 도 25 에 도시된 바와 같이, 경사 구름 (2520) 의 일 단부는 제 1 기준 구름 (2510) 과 인접하여 배치되고, 경사 구름 (2520) 의 타 단부는 제 2 기준 구름 (2530)과 인접하여 배치될 수 있다. 따라서, 예를 들어 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 제 1 기준 구름 (2510) 내부에서 비행하다가 고도를 상승시켰을 때, 제 1 기준 구름 (2510) 의 상부 경계면 (2511) 과 경사 구름 (2520) 의 상부 경계면이 영상 표시 장치를 통해 표시되어 비행 훈련 시스템의 이용자에게 보여질 수 있다. 반대로, 모사 대상이 제 2 기준 구름 (2530) 내부에서 비행하다가 고도를 하강하도록 하였을 때, 제 2 기준 구름 (2530) 의 하부 경계면 (2531) 과 경사 구름 (2520) 의 하부 경계면이 영상 표시 장치를 통해 표시되어 비행 훈련 시스템의 이용자에게 보여질 수 있다. 모사 대상이 제 2 기준 구름 (2530) 내부에서 비행하다가 고도를 하강하는 경우, 경사 구름의 수평 방향에 대한 기울기는 도 25 에 도시된 것과 반대 방향을 향해 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 2 기준 구름 (2530) 은 제 1 기준 구름 (2510) 보다 더 높은 고도에 배치되는 것일 수 있고, 전술한 제 2 기준 구름의 제 4 고도는 제 3 고도 (2531) 보다 더 높게 설정될 수 있으며, 모사 대상의 진행 방향을 따라 제 3 고도 (2531) 는 제 4 고도에 가까워지도록 설정될 수도 있다.

또한, 전술한 제 1 기준 구름의 제 2 고도 (2511) 는 제 1 고도보다 더 높게 설정될 수 있으며, 모사 대상의 진행 방향을 따라 제 2 고도 (2511) 는 제 1 고도에 가까워지도록 설정될 수 있다.

따라서, 제 2 고도 (2511) 및/또는 제 3 고도 (2531) 중 어느 하나가 모사 대상의 진행 방향을 따라 동일한 고도로 설정되거나, 또는 기준 구름의 반대 경계면으로부터의 거리가 동일하게 설정되는 경우에 비해, 기준 구름이 도시되지 않는 하늘 영역이 영상 표시 장치에 더 넓게 표시될 수 있고, 하늘 영역 내의 경사 구름 (2520) 이 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 이용자에게 보다 효율적으로 시각적 경사 착각을 발현시키도록 할 수 있다.

다시 도 20 을 참조하면, 주 제어부 (300) 는, 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 제 1 기준 구름 또는 제 2 기준 구름 중 어느 하나의 내부에 위치한 상태에서 비행 훈련 시스템의 이용자에게 경사 구름을 향한 고도 변경 명령을 전달하도록 할 수 있다 (단계 2020). 즉, 예를 들어 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 고도 변경 명령을 전달하는 것에 의해, 모사 대상이 기준 구름을 벗어나도록 함으로써 영상 표시 장치에 기준 구름의 일측 경계면과 경사 구름이 함께 표시되도록 할 수 있다.

여기서, 고도 변경 명령은 예를 들어 영상 표시 장치 (220) 또는 음향 출력 장치 (230) 를 기반으로 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달될 수 있다. 영상 표시 장치를 통해 고도 변경 지시 메시지가 표시되도록 할 수 있으며, 음향 출력 장치를 통해 명령 음성 또는 알림음이 출력되도록 할 수 있다. 일 측면에 따라 교관의 육성 정보가 음향 출력 장치를 통해 출력되도록 구성될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고도 변경 명령은 복합 명령으로 구성되어 모사 대상의 롤 방향 기울기가 수평을 벗어난 상태에서 모사 대상이 기준 구름을 이탈하여 경사 구름이 영상 표시 장치에 표시되도록 제어될 수 있다. 관련하여, 도 21 은 도 20 의 고도 변경 명령 전달 단계의 상세 흐름도이다.

도 21 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 구름을 향한 고도 변경 명령을 전달하는 단계 (단계 2020) 는, 모사 대상이 롤 (Roll) 방향 경사를 가지도록 모사 대상의 진행 방향으로부터 미리 결정한 각도 만큼 진행 방향을 변경하도록 하는 진행 방향 변경 명령을 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달 (단계 2021) 하고, 이어서 진행 방향의 변경이 진행 중인 상태에서 비행 훈련 시스템의 이용자에게 경사 구름을 향한 고도 변경 명령을 전달 (단계 2023) 하도록 구성될 수 있다.

여기서, 모사 대상은 진행 방향 변경 명령에 따라 롤 (Roll) 방향 경사를 가진 상태에서 제 1 기준 구름 또는 제 2 기준 구름을 이탈하여, 주 제어부 (300) 의 제어에 의해 모션 플랫폼 (100) 이 제어되어 탑승부 (200) 가 롤 (Roll) 방향으로 기울어진 상태에서 영상 표시 장치 (220) 에 경사 구름이 표시되도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 기준 구름 내부에서 모사 대상이 비행 중일 때 진행 방향을 변경하게 되면, 모사 대상인 비행기는 진행 방향의 변경을 위해 제어되어 진행 방향 변경의 정도에 대응하는 롤 방향 기울기를 가지게 된다. 이와 같이 롤 방향 기울기를 가지는 상태에서 고도 역시 상승시키게 되면, 롤 방향 기울기를 가진 상태에서 기준 구름을 이탈하게 되고, 롤 방향 기울기를 가진 상태에서 경사 구름이 영상 표시 장치에 표시되기 때문에, 진행 방향의 변경을 종료하고 롤 방향 기울기를 다시 회복시켜 수평 방향으로 유지하고자 할 때 경사 구름을 기준으로 수평 방향을 회복하려고 할 가능성이 높아지게 된다. 따라서 보다 효과적으로 비행 훈련 시스템의 이용자로 하여금 경사 구름에 따른 시각적 경사 착각에 빠지도록 할 수 있다.

한편, 진행 방향 변경 명령의 모사 대상의 진행 방향으로부터의 미리 결정한 각도는, 진행 방향 변경 명령에 따른 모사 대상의 롤 방향 경사가 경사 구름의 수평 방향에 대한 기울어진 각도와 상이하게 되도록 설정될 수 있다. 만약, 진행 방향 변경에 기인하여 발생한 롤 방향 기울기가 경사 구름의 수평 방향에 대한 기울어진 각도와 동일하다면, 비행 훈련 시스템의 이용자는 진행 방향 변경을 위해 이미 모사 대상이 롤 방향 기울기를 가진 것을 인지한 상태에서, 경사 구름을 목격하였을 때 이미 구름이 모사 대상의 기울기와 동일한 방향으로 배치된 것을 목격하게 되므로, 해당 구름은 수평 방향에 대해 소정 기울기를 가진 경사 구름이라는 것을 인지하게 되어 시각적 경사 착각에 빠지지 않을 수도 있다. 따라서, 진행 방향 변경의 정도는 진행 방향 변경에 따른 모사 대상의 롤 방향 기울기와 경사 구름의 수평 방향에 대한 기울기가 서로 상이하게 되도록 결정될 수 있다.

다시 도 20 을 참조하면, 주 제어부 (300) 는, 고도 변경 명령에 따라 모사 대상이 제 1 기준 구름 또는 제 2 기준 구름에서 이탈하여 경사 구름이 영상 표시 장치에 표시되고 모사 대상의 롤 (Roll) 이 수평 상태를 벗어났다는 결정에 응답하여 비행 훈련 시스템의 이용자에게 경사 발생 경고 정보를 전달하게 하도록 할 수 있다 (단계 2030). 여기서, 경사 발생 경고 정보는 영상 표시 장치 (220) 또는 음향 출력 장치 (230) 를 기반으로 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달될 수 있다. 영상 표시 장치를 통해 경고 메시지가 표시되도록 할 수 있으며, 음향 출력 장치를 통해 경고 음성 또는 알림음이 출력되도록 할 수 있다. 일 측면에 따라 교관의 육성 정보가 음향 출력 장치를 통해 출력되도록 구성될 수도 있다.

일 측면에 따라, 고도 변경 명령이 복합 명령인 경우에는, 주 제어부 (300) 는 모사 대상이 기준 구름을 벗어나고 진행 방향 변경을 중단한 이후 미리 결정한 시간 구간이 경과한 후의 모사 대상의 롤 방향 기울기가 수평 상태를 벗어났다는 결정에 응답하여 경사 발생 경고 정보를 전달하게 하도록 구성될 수도 있다.

이와 같은 경사 발생 경고 정보에 따라 비행 훈련 시스템의 이용자는 경사 구름에 의해 본인이 시각적 경사 착각에 빠졌다는 사실을 인지하게 될 수 있고, 훈련의 효과로서 차기 훈련 또는 실제 비행에서는 경사 구름에도 불구하고 시각적 경사 착각에 빠질 확률을 낮출 수 있게 된다.

관련하여, 도 22 내지 도 24 는 일 예시적인 실시 형태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 영상 표시 장치 (220) 의 상태를 도시한다.

먼저, 도 22 는 시각적 경사 착각을 위한 기준 구름 위치에 대한 예시도이다. 도 22 에 도시된 바와 같이, 모사 대상은 기준 구름 내부에서 비행하는 상태일 수 있고, 영상 표시 장치 (220) 에는 기준 구름 내부의 상태가 표시된다. 도 22 는 본 발명의 일 예시 형태에 따라 하부 구름 내부에서 상승 중이고, 예를 들어 초기 180도 방향에서 160 도 방향으로 진행 방향을 변경하도록 지시된 상태로서, 모사 대상의 롤 방향 기울기가 일정 부분 기울어진 상태일 수 있다. 자세계 (1010) 에 모사 대상의 기울기가 표시될 수 있다.

도 23 은 기준 구름 이탈 및 경사 구름 표시에 대한 예시도이다. 도 23 에 도시된 바와 같이, 예를 들어 하부 구름 내부에서 탈출하되, 90 도 방향으로 진행 방향을 전환하도록 한 상태가 구현될 수 있다. 영상 표시 장치 (220) 에는 하늘 영역과 경사 구름이 표시될 수 있고, 진행 방향을 90도 까지 전환 완료하여 구름과 하늘의 경계 (2310) 가 표시되어 계기 (1010) 가 아닌 외부 경관을 응시하게 될 수 있다.

도 24 는 경사 구름 기준의 수평 회복 상태에 대한 예시도이다. 도 24 에 도시된 바와 같이, 비행 훈련 시스템의 이용자는 모사 대상의 수평 방향 기울기를 회복하려고 할 수 있으며, 영상 표시 장치 (220) 에 표시된 경사 구름을 기준으로 수평 방향을 회복하게 되기 때문에, 수평이 아닌 경사 구름의 각도로 기울어진 상태로 회복하게 될 수 있다. 도 24 에서 예시적으로 약 5 도 기울어진 상태로 모사 대상의 롤 방향의 기울기를 회복시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 경사 구름에 의한 시각적 경사 착각의 재현이 가능하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 이용자는 시각적 경사 착각에 대한 훈련을 수행할 수 있게 되어 차기 훈련 또는 실 비행 상황에서 예를 들어 경사 구름과 같은 소정 경사를 가지는 참조 객체가 시야에 인지되는 경우에도 시각적 경사 착각에 빠지지 않고 계기를 활용한 수평 회복을 수행할 가능성을 높이게 된다.

전향성 착각 - 전정기관 적응

전향성 착각 (Coriolis Illusion) 은, 방향의 전환과 관련된 공간정위상실 항목을 의미할 수 있다. 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 기반으로, 예를 들어 전정기관의 적응과 관련된 전향성 착각 훈련이 가능하다.

본 발명의 일 예시적인 실시 형태에서, 구름으로 시정이 나쁜 상황에서 예를 들어 통상 선회율 (2 Min Turn) 로 선회 비행을 수행하도록 하고, 예를 들어 갑자기 반대편에서 항공기가 나타나 비행 훈련 시스템의 모사 대상 가까이 스쳐 지나가는 상황을 연출하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 이용자는 이에 놀라 갑작스럽게 고개를 돌려 해당 항공기를 따라가며 쳐다보게 될 수 있다. 이 때 실제로 모사 대상인 이용자의 항공기는 자세 또는 움직임 중 어느 하나에 있어 급변하지 않은 상황임에도 불구하고, 비행 훈련 시스템의 이용자는 모사 대상인 이용자의 항공기에 대한 움직임의 급변감을 느끼도록 구성될 수 있다. 이는 소정 방향으로의 움직임에 전정기관의 세반고리관 중 어느 하나의 반고리관이 적응된 상태에서, 급격하게 고개의 방향을 변화시키면 적응된 반고리관의 배향 각도가 급작스럽게 변경되고, 또한 다른 반고리관이 전술한 소정 방향으로의 움직임에 급작스럽게 직면하게 되는 것 중 어느 하나에 기인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 통해 이를 구현하기 위해, 예를 들어 하드웨어 턴테이블을 구비할 수 있으며, 훈련 시나리오에 따른 턴테이블 제어 소프트웨어와, 턴테이블을 구비하는 모션 플랫폼의 제어 방법이 요구될 수 있다.

관련하여, 비행기가 비행중에는 매우 빠른 속도로 날아가지만 비행기에 탑승한 신체는 어느새 편안한 느낌을 가질 수 있다. 그 이유는 비행기가 소정 속도로 지속적으로 진행하며, 이러한 지속적인 움직임에 신체의 전정기관이 적응할 수 있기 때문이다. 이와 같은 적응 상황에서 예를 들어 고개를 아래로 0.5 초 사이에 급작스럽게 내리거나 고개를 올리면, 즉 급작스런 고개의 움직임이 생기면 실제로는 비행기가 앞서 살핀 바와 같은 동일한 방향으로 큰 변화 없이 진행하고 있음에도 불구하고, 비행기가 특정 방향으로 급작스럽게 훅 움직인 것과 같은 느낌을 받을 수 있다. 예를 들어, 비행기가 전방을 향해서만 예를 들어 1000 km/h 로 진행하면 신체의 세반고리관은 앞으로 가는 힘만 빠르게 가는 것을 느낄 수 있다. 여기서, 고개의 방향을 급격하게 전환시키게 되면, 세반고리관의 다른 축을 느끼도록 할 수 있고, 예를 들어 머리가 아니라 몸이 움직인 것과 같은 느낌을 받도록 할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 턴테이블을 예를 들어 등속 또는 등가속도로 계속 회전을 시키면 한 축으로는 소정 방향으로의 지속적인 움직임을 느끼다가, 특정 방향으로 고개를 움직이도록 할 수 있다. 예를 들어, 영상 표시 장치에서 갑자기 특정 비행기체가 모사 대상을 스쳐 지나가도록 구현하여 비행 훈련 시스템의 이용자가 자연스럽게 빠른 속도로 고개를 위로 들 수 있도록 할 수 있다. 일 측면에 따라서는, 예를 들어 좌상단으로 급격하게 고개 방향을 변화시키면 세반고리관의 두 축에 변화를 느끼게 되므로 효과적으로 전향석 착각을 발현시킬 수 있다. 여기서, 턴테이블은 모사 대상의 등속 운동의 효과를 주기 위해 사용될 수 있다.

도 26 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 이용한 전향성 착각 (Coriolis Illusion) 훈련 방법의 예시적인 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전향성 착각을 제공하도록 구성될 수 있다. 전향성 착각 훈련을 위해, 예를 들어 본 발명의 일 측면에 따른 비행 훈련 시스템의 주 제어부 (300) 가 비행 훈련 시스템의 적어도 하나 이상의 구성들을 제어할 수 있다. 일 측면에 따르면, 비행 훈련 시스템은 조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부 (200) 와, 탑승부의 하부에 배치되어 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼 (100) 을 구비할 수 있고, 주 제어부 (300) 가 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하도록 할 수 있다. 주 제어부 (300) 는 예를 들어 컴퓨팅 디바이스를 이용하여 구현될 수 있다. 일 측면에 따르면, 모션 플랫폼 (100) 은, 복수의 구동기 (Actuator), 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트 및 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블을 구비하는 것일 수 있다.

보다 구체적으로, 도 26 에 도시된 바와 같이, 주 제어부 (300) 는 먼저, 선택적으로, 비행 훈련 시스템의 이용자에게 선회 비행을 지시할 수 있다 (단계 2610). 턴테이블의 미리 결정된 속도 또는 가속도에 따른 지속적인 회전이, 비행 훈련 시스템이 모사 대상의 선회 비행을 모사하는 상태에서 수행되는 경우 보다 효과적이고 적은 이질감으로 턴테이블의 회전을 수행할 수 있다. 선회 비행 지시는 예를 들어 영상 표시 장치 (220) 또는 음향 출력 장치 (230) 를 기반으로 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달될 수 있다. 영상 표시 장치를 통해 선회 비행 지시 메시지가 표시되도록 할 수 있으며, 음향 출력 장치를 통해 선회 비행 지시 음성 또는 알림음이 출력되도록 할 수 있다. 일 측면에 따라 교관의 육성 정보가 음향 출력 장치를 통해 출력되도록 구성될 수도 있다. 다른 측면에 따르면, 주 제어부 (300) 의 자동 제어에 의해 비행 훈련 시스템이 선회 비행을 모사하도록 하고, 그에 따라 비행 훈련 시스템의 각 구성이 제어되도록 구성될 수도 있다.

다시 도 26 을 참조하면, 주 제어부 (300) 는, 모션 플랫폼 (100) 이 탑승부를 미리 결정된 방향으로 미리 결정된 속도 또는 미리 결정된 가속도로 지속적으로 회전시키도록 제어할 수 있다 (단계 2610). 일 측면에 따르면, 이와 같은 턴테이블의 지속적인 회전은 비행 훈련 시스템의 모사 대상의 자세 또는 움직임의 모사를 위한 제어와는 별도로 수행될 수 있다. 따라서, 턴테이블의 회전에도 불구하고 영상 출력 장치 (220) 에는 모사 대상 외부의 풍경이 회전하지 않도록 출력될 수 있다. 일 측면에 따르면, 주 제어부 (300) 의 제어에 의한 탑승부의 회전은, 모션 플랫폼에 구비되는 턴테이블을 회전시키는 것에 의해 탑승부를 회전시키도록 제어하도록 구성될 수 있다.

여기서, 일 측면에 따르면, 주 제어부 (300) 의 제어에 따른 탑승부의 지속적인 회전을 위한 제어 (단계 2620) 는, 본 명세서에서 앞서 설명된 바와 같은 전정기관의 혼란을 위한 절차에 따른 것일 수 있다. 예를 들어, 턴테이블의 소정 속도 또는 가속도로의 지속적인 회전에 의해 비행 훈련 시스템의 이용자의 세반고리관 중 적어도 하나의 반고리관이 전술한 턴테이블의 회전 상태를 평형 상태로 인식하도록 적응시키는 것일 수 있다.

앞서 살핀 바와 같이, 일 측면에 따라 모사 대상이 선회 비행을 수행하도록 지시되는 경우에는, 탑승부를 회전시키도록 제어하는 단계 (단계 2610) 는, 비행 훈련 시스템이 이용자의 제어 또는 주 제어부 (300) 의 자동 제어에 따라 모사 대상의 선회 비행을 모사하고 있다는 결정에 응답하여 탑승부를 회전시키도록 구성될 수 있다.

한편, 일 측면에 따르면, 모션 플랫폼은 턴테이블의 회전에도 불구하고 탑승부가 모사 대상의 롤 (Roll) 각과 피치 (Pitch) 각에 대한 모사를 유지하도록 턴테이블의 회전 각도를 기반으로 계산된 변환 제어 명령에 의해 구동되는 것일 수 있다. 관련하여, 일 측면에 따르면 본 명세서에서 앞서 설명된 바와 같은 모션 플랫폼의 턴테이블 회전을 반영한 변환 제어의 절차가 적용될 수도 있다.

다시 도 26 을 참조하면, 주 제어부 (300) 는, 비행 훈련 시스템의 이용자로 하여금 미리 결정된 속도 이상의 속도로 이용자의 고개의 방향을 전환하게 하기 위한 고개 방향 전환 명령을 전달할 수 있다 (단계 2630). 일 측면에 따르면, 고개 방향 전환 명령을 통해 비행 훈련 시스템의 이용자의 고개의 방향이 전환되는 것에 의해, 이용자의 세반고리관 중 전술한 탑승부의 회전에 따라 자극되는 반고리관이 변경되는 것일 수 있다. 예를 들어, 턴테이블의 지속적인 회전에 적응하였던 반고리관은 배향이 변경되어 급작스럽게 턴테이블의 지속적인 회전에 따른 움직임이 제거되는 상태가 되고, 다른 반고리관은 존재하지 않았던 턴테이블의 지속적인 회전에 따른 움직임이 가해지는 상태가 될 수 있다.

즉, 주 제어부 (300) 는 소정의 명령 전달을 통해 비행 훈련 시스템의 이용자가 미리 정한 속도 이상의 급격한 속도로 고개 방향을 전환하게 하도록 할 수 있고, 따라서 비행 훈련 시스템의 이용자는 모사 대상의 급격한 자세 또는 움직임의 변화가 존재하지 않음에도 적응된 반고리관에 대한 급격한 자세 변화로 인해 마치 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 자세 또는 움직임에 있어서 급격한 변화를 겪는 것과 같은 전향성 착각의 공간정위상실을 경험하게 할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고개 방향 전환 명령은, 영상 표시 장치 (220) 또는 음향 출력 장치 (230) 를 기반으로 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전달될 수 있다. 영상 표시 장치를 통해 명령 메시지가 표시되도록 할 수 있으며, 음향 출력 장치를 통해 명령 음성 또는 알림음이 출력되도록 할 수 있다. 일 측면에 따라 교관의 육성 정보가 음향 출력 장치를 통해 출력되도록 구성될 수도 있다.

보다 구체적으로는, 본 발명의 일 측면에 따른 고개 방향 전환 명령은, 영상 표시 장치 (220) 를 통해 모사 대상의 전면으로부터 미리 설정된 속도 이상으로 모사 대상을 향해 비행하여 모사 대상의 후면으로 지나쳐 비행하는 고개 전환용 비행체를 표시하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 영상 표시 장치 (220) 상에서 소정의 비행체가 정면에서 빠른 속도로 날아와 모사 대상인 비행체의 가까이에서 스쳐 지나가게 되면, 비행 훈련 시스템의 이용자는 급격한 비행체의 출현에 깜짝 놀라 고개를 들어 비행체가 스쳐 지나간 방향을 향하게 될 수 있다. 또는 정면을 향하던 고개가 움츠러들면서 아래 방향을 향하게 급격하게 고개 방향을 전환하게 될 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 고개 방향 전환 명령은, 음향 출력 장치를 통해 비행 훈련 시스템의 이용자에게 고개를 전환할 것을 지시하는 음성 정보를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 음성 정보는 예를 들어 "좌후방 충돌 경고"와 같은 긴급 경고 정보를 포함할 수 있고, 따라서 이러한 음성 정보를 인지한 비행 훈련 시스템의 이용자는 해당 음성 정보에 대응하는 방향으로 급격하게 고개 방향을 전환하게 될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 음향 출력 장치 (230) 는, 비행 훈련 시스템의 이용자 좌석의 좌측 후방에 배치된 좌측 후방 스피커 및 이용자 좌석의 우측 후방에 배치된 우측 후방 스피커 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 측면에 따른 고개 방향 전환 명령은, 좌측 후방 스피커 및 우측 후방 스피커 중 적어도 하나를 통해 미리 결정된 음향을 출력하는 것을 포함할 수 있다. 좌측 후방 또는 우측 후방 스피커에서 긴급성을 나타내는 음향이 출력되는 경우, 이에 놀란 비행 훈련 시스템의 이용자는 해당 음향이 출력된 스피커 방향을 향해 급격한 속도로 고개 방향을 전환하게 될 수도 있다.

전술한 바와 같은 주 제어부 (300) 의 제어에 따라, 비행 훈련 시스템의 이용자는 소정 방향을 향한 턴테이블의 회전에 의해 전정기관이 적응된 상태에서 급격하게 고개 방향을 틀게 되고 비행 훈련 시스템의 모사 대상의 급격한 움직임이 존재하지 않음에도 모사 대상의 급격한 움직임이 발생하는 것과 같은 전향성 착각을 경험하게 될 수 있다. 반복되는 전향성 착각의 현실감 있는 반복 훈련을 통해, 비행 훈련 시스템의 이용자는 점차 전향성 착각에 적응하고 실 비행에서의 대처 능력을 향상시키고 전향성 착각에 따른 사고 위험을 낮출 수 있다.

전향성 착각 - 실속으로 인한 스핀 모사

전향성 착각 (Coriolis Illusion) 은, 방향의 전환과 관련된 공간정위상실 항목을 의미할 수 있다. 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템을 기반으로, 실속으로 인한 스핀 상황을 모사하고 그에 따른 공간정위상실의 훈련이 가능하다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 비행 훈련 시스템의 적어도 하나 이상의 구성 요소들을 제어하는 것에 의해, 모사 대상인 비행체의 실속으로 인한 스핀 상황을 부여하고, 예를 들어 턴테이블을 이용하여 모사 대상의 헤딩 각 (Yaw) 축 고속 회전이 일어날 때, 비행 훈련 시스템의 이용자는 회복을 위해 요크를 밀고 반대쪽으로 러더를 차는 순간 급격히 모사 대상인 항공기의 스핀이 멈추면서 비행 훈련 시스템의 이용자는 오히려 과도한 조작을 했다고 착각을 느껴 스핀을 멈추는 조작을 풀어버리는 상황을 유도하는 것이 가능하다. 즉, 스핀 상황에 빠진 비행 훈련 시스템의 이용자가 고속의 회전 상황에서 스핀을 중단시키기 위한 제어를 수행하였을 때 해당 제어가 적절하였으며 아직 스핀이 충분히 중단되지 않았음에도 불구하고 종전의 고속 스핀 상태에 신체가 적응한 것에 기인하여 오히려 종전 스핀의 반대 방향으로의 회전감을 느끼는 전향성 착각을 경험하게 하고 이에 대한 훈련을 수행하도록 할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 비행 훈련 시스템을 기반으로 모사 대상인 비행기가 긴급 상황, 예를 들어 빠른 속도로 회전하면서 하강하는 상황을 모사할 수 있다. 비행 훈련 시스템을 통해, 모사 대상인 비행기와 동일 속도로 탑승부가 회전하도록 제어할 수 있다. 비행 훈련 시스템의 이용자는 예를 들어 3 바퀴 정도의 회전 이후 러더를 차게 될 수 있고, 그에 따라 탑승부의 회전 속도가 느려질 수 있다. 여기서, 예를 들어 소정 레벨로 러더를 차서 회전이 중단되거나 회전 속도가 특정 속도 이하로 감소되었을 때, 지속적인 회전에 따라 이루어지던 세반고리관 중 적어도 하나의 반고리관의 림프액의 흐름에 의해, 소정 레벨의 러더 조작이 필요한 레벨을 초과하여 조작한 것과 같은 착각을 경험할 수 있다. 예를 들어, 정상적으로 러더를 찼음에도 불구하고 과하게 조작하였다고 착각해서 러더를 풀게 되어, 모사 대상인 비행체가 계속하여 회전하게 될 수 있다. 앞서 살핀 바와 같은 전정기관의 적응과 관련된 전향성 착각 훈련의 경우와 달리, 스핀 상황 모사에 따른 전향성 착각 훈련의 경우에는 영상 표시 장치 (220) 에 표시되는 모사 대상 외부의 풍경 역시 같이 회전하도록 하는 것이 요구된다. 관련하여, 도 28 은 스핀 개시 이전 상태의 예시도이고, 도 29 는 스핀 상황의 제 1 상태의 예시도이며, 도 30 은 스핀 상황의 제 2 상태의 예시도이고, 도 31 은 스핀 상황의 제 3 상태의 예시도이다. 도 28 내지 도 31 에 예시적으로 도시된 바와 같이, 영상 표시 장치 (220) 에는 턴테이블의 회전에 대응하여 모사 대상이 고속으로 회전하면서 하강하는 장면을 모사하여 회전하는 영상이 표시되도록 할 수 있다.

또한, 일 측면에 따르면, 소정 기준 시간에 따른 턴테이블의 회전 정도와 영상 표시 장치 (220) 에 표시되는 영상의 회전 정도는 서로 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 영상 표시 장치 (220) 에 표시되는 것과 같은 회전의 정도에 비해, 턴테이블을 좀 더 회전시키도록 제어할 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미리 결정한 시간 구간 동안의 턴테이블을 통한 탑승부의 회전량은, 미리 결정한 시간 구간 동안의 시야 회전 영상의 회전량보다 더 크게 설정될 수 있다. 예를 들어, 영상 표시 장치에는 화면이 1 분에 360 도 회전하는 동안, 턴테이블은 예를 들어 480 도 회전하도록 제어함으로써 보다 효과적인 현실감 재현이 가능할 수 있다.

관련하여, 도 27 은 전향성 착각 훈련에 따른 스핀 상황 모사의 예시적인 흐름도이다. 본 발명의 일 측면에 따른 전향성 착각 훈련 방법은 모사 대상의 스핀 상황을 모사하는 단계를 포함할 수 있으며, 도 27 에 도시된 바와 같이, 스핀 상황을 모사하는 것은, 영상 표시 장치를 통해 모사 대상의 스핀 상황에 따른 시야 회전 영상을 표시 (단계 2710) 하는 것과, 턴테이블을 통해 모사 대상의 스핀 상황에 따라 탑승부를 회전시키는 것 (단계 2720) 을 포함할 수 있다. 도 27 은 편의상 소정 단계간의 선후 관계가 표시되었지만, 시야 회전 영상의 표시와 탑승부의 회전은 동시 또는 적어도 일부 시점이 교차되도록 수행될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 전향성 착각 훈련 방법에 따라, 비행 훈련 시스템의 사용자는 실속에 따른 스핀 상황에서의 러더 조작에 따른 공간정위상실에 대한 현실감있는 훈련이 가능하고, 실 비행 상황에서의 대응 능력을 강화시킬 수 있다.

컴퓨팅 시스템

도 35 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 훈련 시스템의 예를 들어 주 제어부 (300) 와 같은 제어 기능을 수행하는 장치로서 활용될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 35 를 참조하면, 컴퓨팅 시스템 (800) 은 플래시 스토리지 (810) , 프로세서 (820), RAM (830), 입출력 장치 (840) 및 전원 장치 (850) 를 포함할 수 있다. 또한, 플래시 스토리지 (810) 는 메모리 장치 (811) 및 메모리 컨트롤러 (812) 를 포함할 수 있다. 한편, 도 8에는 도시되지 않았지만, 컴퓨팅 시스템 (800) 은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트 (port) 들을 더 포함할 수 있다.

컴퓨팅 시스템 (800) 은 퍼스널 컴퓨터로 구현되거나, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA (personal digital assistant) 및 카메라 등과 같은 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다.

프로세서 (820) 는 특정 계산들 또는 태스크 (task) 들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서 (820) 는 마이크로프로세서 (micro-processor), 중앙 처리 장치 (Central Processing Unit, CPU)일 수 있다. 프로세서 (820) 는 어드레스 버스 (address bus), 제어 버스 (control bus) 및 데이터 버스 (data bus) 등과 같은 버스 (860) 를 통하여 RAM (830), 입출력 장치 (840) 및 플래시 스토리지 (810) 와 통신을 수행할 수 있다.

일 실시예에 따라, 프로세서 (820) 는 주변 구성요소 상호연결 (Peripheral Component Interconnect, PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.

RAM (830) 는 컴퓨팅 시스템 (800) 의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 디램 (DRAM), 모바일 디램, 에스램 (SRAM), 피램 (PRAM), 에프램 (FRAM), 엠램 (MRAM), 알램 (RRAM) 을 포함하는 임의의 유형의 랜덤 액세스 메모리가 RAM (830)으로 이용될 수 있다.

입출력 장치 (840) 는 키보드, 키패드, 마우스 등과 같은 입력 수단 및 프린터, 디스플레이 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 전원 장치 (850) 는 컴퓨팅 시스템 (800) 의 동작에 필요한 동작 전압을 공급할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명에 따른 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.

지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가되어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.

전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims

공간정위상실 (Spatial disorientation) 훈련을 위한 비행 훈련 시스템으로서,
조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부;
상기 탑승부의 하부에 배치되어 상기 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼; 및
상기 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함하고;
상기 모션 플랫폼은,
복수의 구동기 (Actuator); 상기 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트; 및 상기 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블을 구비하고,
상기 턴테이블은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 공간정위상실을 발현시키기 위해 상기 구동기에 따른 플레이트에 대한 제어 범위를 초과하여 상기 탑승부의 헤딩 각 (Yaw) 을 제어하도록 구성되고,
상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전이성 착각 (Vection Illusion) 을 제공하도록 구성되고,
상기 주 제어부는,
상기 영상 표시 장치가, 상기 비행 훈련 시스템의 모사 대상의 정면, 좌측, 또는 우측 중 하나 이상의 위치에서 상기 모사 대상의 진행 방향과 동일 속도 및 동일 방향으로 함께 진행하는 하나 이상의 참조 비행체를 표시하게 하고;
상기 영상 표시 장치가, 상기 하나 이상의 참조 비행체의 표시 이후 미리 결정한 시간이 경과한 이후에 상기 하나 이상의 참조 비행체 중 적어도 하나가 상기 모사 대상의 진행 속도보다 미리 결정한 수치만큼 더 빠른 속도로 진행하거나 상기 모사 대상의 진행 방향과 미리 결정한 각도만큼 상이한 방향으로 진행하는 것을 표시하게 하고; 그리고
상기 비행 훈련 시스템의 이용자가 상기 참조 비행체의 진행에 응답하여 규정 속도를 초과하도록 가속하였다는 결정에 응답하여 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치를 기반으로 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 규정 속도 초과 경고 정보를 전달하게 하도록 구성되는, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은,
상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 전이성 착각 (Vection Illusion), 움직임 경사 착각 (Motion Lean Illusion), 신체 회전성 착각 (Somatogyral Illusion), 안구 회전성 착각 (Occulogyral Illusion), 시각의 자가운동 (Autokinesis) 착각, 시각적 경사 착각 (Visual Lean Illusion) 또는 전향성 착각 (Coriolis Illusion) 중 적어도 하나를 제공하도록 구성되는, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 턴테이블은,
상기 비행 훈련 시스템의 모사 대상이 비행 중이라는 결정에 응답하여, 상기 모사 대상의 자세 또는 움직임의 모사를 위한 제어와 별도로, 미리 결정된 방향으로 미리 결정된 속도 또는 미리 결정된 가속도로 지속적으로 회전하도록 제어되는 것에 의해, 상기 비행 훈련 시스템 이용자의 전정 기관을 상기 턴테이블의 지속적인 회전 상태에 적응시키도록 구성되고,
상기 모션 플랫폼은 상기 턴테이블의 회전에도 불구하고 상기 탑승부가 상기 모사 대상의 롤 (Roll) 각과 피치 (Pitch) 각에 대한 모사를 유지하도록 상기 턴테이블의 회전 각도를 기반으로 계산된 변환 제어 명령에 의해 구동되는, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 비행 훈련 시스템 이용자의 전정 기관의 적응은,
상기 비행 훈련 시스템 이용자의 세반고리관 중 적어도 하나의 반고리관이 상기 턴테이블의 지속적인 회전 상태에 적응하는 것인, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.
삭제
공간정위상실 (Spatial disorientation) 훈련을 위한 비행 훈련 시스템으로서,
조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부;
상기 탑승부의 하부에 배치되어 상기 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼; 및
상기 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함하고;
상기 모션 플랫폼은,
복수의 구동기 (Actuator); 상기 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트; 및 상기 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블을 구비하고,
상기 턴테이블은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 공간정위상실을 발현시키기 위해 상기 구동기에 따른 플레이트에 대한 제어 범위를 초과하여 상기 탑승부의 헤딩 각 (Yaw) 을 제어하도록 구성되고,
상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 움직임 경사 착각 (Motion Lean Illusion) 을 제공하도록 구성되고,
상기 주 제어부는,
상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치 중 적어도 하나가, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 주의 분산 정보를 제공하도록 하고;
상기 모션 플랫폼이, 미리 결정된 각속도 또는 각가속도 이하로 상기 탑승부의 롤 (Roll) 방향 자세를 미리 결정한 각도까지 변경시키도록 하고; 그리고
상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 의한 롤 방향 자세 제어 명령이 입력되지 않아 상기 모션 플랫폼이 상기 미리 결정한 각도까지 롤 방향 자세를 변경하였다는 결정에 응답하여 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치를 기반으로 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 경사 발생 경고 정보를 전달하게 하도록 구성되는, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 미리 결정된 각속도는 0.07 deg/sec 이고,
상기 미리 결정된 각가속도는 2.5 deg/sec² 이고,
상기 미리 결정된 각도는 3 deg 인, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 주의 분산 정보는,
상기 영상 표시 장치를 통해 상기 비행 훈련 시스템의 모사 대상의 전면, 좌측, 우측 중 적어도 하나 이상의 위치에 표시되어 미리 설정된 비행 경로를 따라 비행하는 제 1 주의 분산 비행체;
상기 영상 표시 장치를 통해 상기 모사 대상의 전면으로부터 미리 설정된 시간 간격을 통해 상기 모사 대상을 향해 비행하여 상기 모사 대상의 후면으로 지나쳐 비행하도록 표시되는 적어도 하나 이상의 제 2 주의 분산 비행체; 및
상기 음향 출력 장치를 통해 출력되는 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 복수의 질의 전달 음성 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.
공간정위상실 (Spatial disorientation) 훈련을 위한 비행 훈련 시스템으로서,
조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부;
상기 탑승부의 하부에 배치되어 상기 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼; 및
상기 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함하고;
상기 모션 플랫폼은,
복수의 구동기 (Actuator); 상기 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트; 및 상기 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블을 구비하고,
상기 턴테이블은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 공간정위상실을 발현시키기 위해 상기 구동기에 따른 플레이트에 대한 제어 범위를 초과하여 상기 탑승부의 헤딩 각 (Yaw) 을 제어하도록 구성되고,
상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 신체 회전성 착각 (Somatogyral Illusion) 을 제공하도록 구성되고,
상기 주 제어부는,
상기 모션 플랫폼의 상기 턴테이블로 하여금, 미리 결정한 신체 회전성 착각 임계값 이상의 등속으로 회전하게 하고; 그리고
상기 등속으로 회전중인 턴테이블의 회전 속도를 변경시키는 것에 의해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 신체 회전성 착각을 제공하게 하도록 구성되고,
상기 신체 회전성 착각을 제공하는 것은,
상기 턴테이블의 등속 회전을 중단시키거나 미리 결정한 감속 임계값 이상의 가속도로 상기 턴테이블의 회전 속도를 감소시키는 것에 의해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 상기 턴테이블의 회전 방향의 반대 방향으로 회전하는 착각을 발생시키는 것;
상기 턴테이블의 회전 속도를 증가시키는 것에 의해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 상승 운동하는 착각을 발생시키는 것; 및
상기 턴테이블의 회전 속도를 감소시키는 것에 의해 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 하강 운동하는 착각을 발생시키는 것을 포함하는, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.
공간정위상실 (Spatial disorientation) 훈련을 위한 비행 훈련 시스템으로서,
조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부;
상기 탑승부의 하부에 배치되어 상기 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼; 및
상기 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함하고;
상기 모션 플랫폼은,
복수의 구동기 (Actuator); 상기 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트; 및 상기 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블을 구비하고,
상기 턴테이블은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 공간정위상실을 발현시키기 위해 상기 구동기에 따른 플레이트에 대한 제어 범위를 초과하여 상기 탑승부의 헤딩 각 (Yaw) 을 제어하도록 구성되고,
상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 안구 회전성 착각 (Occulogyral Illusion) 을 제공하도록 구성되고,
상기 주 제어부는,
상기 영상 표시 장치 및 상기 모션 플랫폼을 기반으로 미리 결정된 시간 구간을 초과하여 선회 비행 상황을 재현하고;
상기 미리 결정된 시간 구간을 초과하여 선회 비행이 수행되었다는 결정에 응답하여 상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치를 기반으로 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 계기판 주시 지시 명령을 전달하여, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자가 상기 계기판이 상기 선회 비행 방향의 반대 방향으로 움직이는 착각을 경험하게 하는, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.
공간정위상실 (Spatial disorientation) 훈련을 위한 비행 훈련 시스템으로서,
조종석 장치, 영상 표시 장치 및 음향 출력 장치를 구비하는 탑승부;
상기 탑승부의 하부에 배치되어 상기 탑승부의 자세 및 움직임 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 모션 플랫폼; 및
상기 탑승부의 조종석 장치, 영상 표시 장치, 음향 출력 장치 및 모션 플랫폼 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함하고;
상기 모션 플랫폼은,
복수의 구동기 (Actuator); 상기 복수의 구동기에 의해 움직임 (Motion) 이 제어되는 플레이트; 및 상기 플레이트와 평행한 평면 내에서 회전 가능한 턴테이블을 구비하고,
상기 턴테이블은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에 대한 공간정위상실을 발현시키기 위해 상기 구동기에 따른 플레이트에 대한 제어 범위를 초과하여 상기 탑승부의 헤딩 각 (Yaw) 을 제어하도록 구성되고,
상기 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템은, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 시각의 자가운동 (Autokinesis) 착각을 제공하도록 구성되고,
상기 주 제어부는,
상기 영상 표시 장치를 기반으로 상기 비행 훈련 시스템의 모사 대상의 전면에 미리 결정된 크기 및 밝기의 주시점을 표시하고;
상기 영상 표시 장치 또는 상기 음향 출력 장치를 기반으로 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 미리 결정한 시간 구간을 초과하여 상기 주시점을 향해 비행하도록 하는 비행 명령을 전달하여, 상기 비행 훈련 시스템의 이용자에게 상기 주시점이 고정된 상태에서 상기 주시점이 움직이는 것과 같은 착각을 제공하는, 공간정위상실 훈련을 위한 비행 훈련 시스템.