KR102622511B1 - 터렛 시뮬레이션 방법 및 디바이스 - Google Patents
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Abstract
발명은 터렛 시뮬레이션 방법 및 디바이스에 관련된다. 발명은 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법을 제시한다. 터렛은 제어 컴퓨터 뿐만 아니라, 획득 인터페이스들 및 렌더링 인터페이스들을 포함한다. 컴퓨터 및 인터페이스들은 컴퓨터 버스에 의해 서로 접속된다. 방법에 따르면, 제어 컴퓨터는 시뮬레이션 컴퓨터에 접속되어, 시뮬레이션 컴퓨터로 터렛의 상태를 통신하며; 시뮬레이션 컴퓨터는 렌더링 인터페이스들에 의해 승무원에게 적어도 부분적으로 제시되는 가상 환경을 생성하며; 터렛의 하나 이상의 전동 디바이스들은 동작 상태에 있으며; 그리고 승무원에 의해 획득 인터페이스들을 통해서 동작 상태의 전동 디바이스들을 향해 입력된 지령들은 시뮬레이션 컴퓨터에 입력되어, 상기 지령들에 의해 초래되는 이들 디바이스들의 이동들이 승무원에 대한 광학적 또는 청각적 성질, 및/또는 가속도 감각들을 발생한다.
Description
일반적으로, 본 발명은 장갑 차량 터렛 (turret) 의 사용 시에 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 방법의 구현을 위해 구성된 터렛에 관한 것이다.
장갑 차량들 상에 탑재된 터렛들의 사용 시에 군인을 코칭하고 훈련시키기 위해, 사용자가 다양한 시나리오들에 직면되는 개인용 컴퓨터 상에서 시뮬레이터들을 이용하는 것은 잘 알려져 있는 관행이다.
또한, 예컨대, 시뮬레이션 공간으로서 차량을 이용하는 것은 잘 알려져 있는 관행이다. "내장된" 시뮬레이션들로서 지칭되는 이들 시뮬레이션들은 지면에 대한 실제 조건들에 가능한 한 가깝게 따르는 능력을 제공한다. 더 큰 현실감에 대한 이들의 잠재성에 더해서, 내장된 시뮬레이션들은 이들이 예비 재료 자원들의 사용을 가능하게 하는 이점을 갖는다. 장갑 차량들과 관련하여, 평화의 시대에는, 차량들의 집단 (fleet) 중 단지 작은 부분만이 동작하며 지상에서의 기동훈련에 주로 사용되며, 차량들의 나머지는 격납고들 및 차고들에 주차되는 것이 사실이다. 내장된 시뮬레이션들 덕분에, 실제 시스템들에 가능한 가깝게 현실감의 정도를 제공하는 하드웨어-기반의 시뮬레이터들의 집단의 획득 및 유지관리에 의해 초래되는 것들보다 휠씬 더 타당한 비용들로 코칭하고 훈련시키려는 목적을 위해, 이들 비활성 자원들을 활용하는 것이 가능하다.
문헌 FR 2 420 737 은 차량이 시뮬레이터로서 사용되는 장갑 차량의 사수의 훈련용 디바이스를 기술한다. 이 디바이스에서는, 표적을 나타내는 이미지가 사수의 광학 조준 시스템에 투사된다. 조준 조이스틱을 조작함으로써, 사용자는 그 표시된 표적을 조준하고 추적할 수 있다. 실제 조건들을 최적으로 재현하기 위해, 디바이스에는 차량의 소리들을 시뮬레이션하기 위해 라우드스피커들이 장착될 수 있다. 더욱이, 이 디바이스는 다소 거친 지형 상에서의 차량의 독립적인 이동을 시뮬레이션하는 조준 시스템에서 표적의 이동들을 중첩시키는데 적합하다.
그후, 장갑 차량들에 대한 보다 발전된 훈련 방법이 문헌 EP 0 947 797 A2 에 개시되었다. 이 문헌에서, 시뮬레이션 컴퓨터는 차량의 중앙 컴퓨터에 접속되며, 시뮬레이션 모드에서, 차량의 스크린들은 훈련생에 의해 활성화되는 기능들에 관련한 데이터 뿐만 아니라, 중앙 컴퓨터 및 시뮬레이션 컴퓨터에 의해 프로세싱되는 시뮬레이션 데이터를 나타낸다. 시뮬레이션 모드에서, 엔진, 방향, 무장들 등의 기능들과 같은, 차량의 모든 동작 및 이동 관련 기능들은 차단되는 반면, 차량의 모든 획득 인터페이스들은 동작 상태를 유지한다. 이 디바이스에서는, 훈련생에 의해 작성된 항목들에 기초한 시스템의 새로운 상태의 계산을 담당하는 것이 단지 시뮬레이션 컴퓨터에게만 의무로 지워진다. 이것은 모든 동작 기능들이 시뮬레이션 컴퓨터에서 복제되는 것을 필요로 하는 단점을 갖는다.
이 단점을 비판하는, 문헌 EP 1 715 285 A1 은, 시뮬레이션 컴퓨터가 시뮬레이션 데이터를 중앙 컴퓨터로 전송하고 중앙 컴퓨터가 시스템의 새로운 상태를 계산하는 해결책을 제안한다.
그러나, 문헌 EP 1 715 285 A1 에서의 디바이스 뿐만 아니라 문헌 EP 0 947 797 A2 에서 설명된 디바이스 양자의 경우에, 시뮬레이션의 현실감이 미흡한 점이 많다는 단점이 여전히 남아있다.
문헌 EP 2 418 635 는 구형 장갑 차량들, 특히 컴퓨터 버스 시스템이 장착되지 않은 장갑 차량들에 더 적합한 문헌 EP 0 947 797 A2 에 기술된 시스템에 대한 대안을 교시한다.
문헌 US 4,789,339 는 장갑 차량이 시뮬레이션과 승무원 사이의 인터페이스로서 기능하도록 장갑 차량에 접속될 수 있는 휴대형 훈련 장비 유닛을 기술한다.
본 발명의 일 양태의 목적은 장갑 차량의 터렛의 몰입형 시뮬레이션의 현실감의 잠재성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 제 1 양태는 여러 유형들의 인간 감각의 지각들에 대한 자극들을 생성하는 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법에 관한 것이다. 터렛이 제어 컴퓨터 뿐만 아니라, 터렛의 장비 유닛들을 지령하기 위한 획득 인터페이스들 및 승무원에게의 데이터의 제시 (presentation) 를 위한 렌더링 인터페이스들을 포함하며, 제어 컴퓨터 뿐만 아니라 획득 인터페이스들 및 렌더링 인터페이스들은 컴퓨터 버스 (또는, 디지털 버스) 에 의해 서로 접속된다고 가정된다. 본 방법은 다음 액션들:
o 제어 컴퓨터가 시뮬레이션 컴퓨터로 접속되며, 그 시뮬레이션 컴퓨터로 제어 컴퓨터가 터렛의 상태를 통신하며;
o 시뮬레이션 컴퓨터가 렌더링 인터페이스들에 의해 승무원에게 적어도 부분적으로 제시되는 가상 환경을 생성하며;
o 터렛의 하나 이상의 전동 장비 유닛들이 동작 중이며; 그리고
o 승무원에 의해 획득 인터페이스들을 통해서 동작 중인 전동 장비 유닛들에 입력된 지령들이, 이들 지령들에 의해 초래되는 이들 장비 유닛들의 이동들이 광학적 또는 청각적 성질, 및/또는 가속도의 승무원 감각들을 유도하도록, 시뮬레이션 컴퓨터로 송신되는 것
을 포함한다.
본 문헌의 문맥에서, 용어 "획득 인터페이스" 는 승무원 (또는, 단지 승무원의 일부만) 이 지령 또는 데이터를 터렛의 장비 유닛에 입력가능하게 하는 임의의 디바이스, 예를 들어, 버튼, 휠, 조이스틱, 키보드, 모션 센서, 음성 인식 마이크로폰, 등을 지칭하기 위해 사용된다. 용어 "렌더링 인터페이스" 는 터렛 (또는, 그의 컴포넌트들 중 하나) 이 역 방향으로, 즉, 승무원에게 통신할 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하기 위해 사용된다. 렌더링 인터페이스들의 예들은 스크린들, 표시 등들, 시스템 상태 신호들, 라우드스피커들, 음향 신호기들, 등이다. "결합된 인터페이스들"인, 어떤 인터페이스들이, 이 문헌의 의미 내 렌더링 인터페이스들 뿐만 아니라 획득 인터페이스들 양쪽, 예를 들어, 터치 스크린들, 힘-피드백 조이스틱들, 등 이라는 점에 유의해야 한다.
용어 "접속된" 은, 이 문헌의 문맥에서, "통신가능하게 링크된" 것을 의미한다. 접속은 문맥에서 달리 언급되지 않는 한, 유선 또는 무선 모드에서 이루어질 수도 있다.
용어 "장비 유닛" 은 어떤 기능 및 경우에 따라서, 관련된 기능들을 수행하는, 터렛의 부분인 임의의 디바이스 또는 디바이스들의 어셈블리를 지칭하기 위해 사용된다. "전동 장비 유닛" 은 모터에 의해 작동되는 장비 유닛이다. 모터는 전동 장비 유닛의 부분을 형성하거나 또는 분리될 수도 있다. 특별히 언급하지 않는 한, 용어 "장비 유닛" 은 전동 또는 비-전동 장비 유닛을 지칭할 수도 있다.
본 발명 덕분에, 오늘날에는, 지상에서의 기동들 외에는 이전에 달성될 수 없었던 매우 높은 레벨의 현실감을 갖는 시뮬레이션들을 터렛 승무원들에게 받게 하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 기동들은 엄청난 양의 시간, 사람, 장비, 및 공간을 필요로 하며, 훈련에 사용되는 장비의 수명 또는 환경에 영향을 미친다. 따라서, 본 발명은 승무원 당 또는 사람 당 훈련의 비용들을 현저하게 감소시킬 뿐만 아니라, 무기의 제어의 레벨을 현저하게 향상시키는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 추가적인 이점은 터렛이 정상 동작 모드에 대한 시뮬레이션 모드의 임의의 영향을 피하는 (시뮬레이션 이외) 정상 동작에 필요한 그의 세팅들의 임의의 변경을 겪을 필요가 없다는 사실에 있다.
문헌들 EP 0 947 797 A2 및 EP 1 715 285 A1 의 교시와는 아주 반대로, 터렛의 적어도 하나의 전동 장비 유닛, 바람직하게는 몇 개, 더욱 더 바람직하게는 모든 전동 장비 유닛들이 시뮬레이션 동안 동작 중이며, 따라서, 승무원에 의해 입력된 지령들과 관련된 지령들에 대한 이동들을 통해서 응답한다는 것을 알 수 있을 것이다. 이동들은, 차례로, 승무원의 멤버들에 관련된 감각들 뿐만 아니라, 광학적 (시각적) 효과들, 음향적 (청각적) 효과들 및/또는 가속도 효과들을 발생시킨다. 시뮬레이션의 현실감이 현저하게 향상된다. 바람직하게는, 유도된 효과들은 위에서 언급된 효과들 중 몇가지의 조합, 예를 들어, 광학 효과와 청각 효과의 조합, 청각 효과와 가속도 효과의 조합, 광학 효과, 음향 효과, 및 가속도 효과의 조합이다. 가속도 효과들은 특히, 진동들을 포함한다.
바람직하게는, 시뮬레이션 모드에서 동작중인 터렛의 전동 장비 유닛들 중 하나 또는 복수의 전동 장비 유닛들은, 대포 승강 메커니즘, 조준 시스템, 탄약 랙, 터렛 회전 시스템, 터렛 안정화 시스템, 및 연기 배출 시스템 중 하나 이상을 포함한다.
이것은 시뮬레이션의 현실감을 향상시키기 위해서는 바람직하지만, 터렛의 전동 장비 유닛들이 시뮬레이션 동안 반드시 모두 동작하고 있는 것은 아니다. 예를 들어, 터렛에 대한 방위각 회전 메커니즘은 (공간, 보안, 또는 다른 인자들에 관련된 이유들로) 차단될 수 있다. 시뮬레이션 모드에서, 터렛은 따라서 비활성화된 (전동 또는 비-전동) 장비 유닛들을 포함할 수도 있다. 그러나, 비활성화된 장비 유닛들은 바람직하게는 (장비 유닛의 고장을 시뮬레이션할 때를 제외하고는) 승무원에게 조작가능한 것으로서 제시된다. 시뮬레이션의 특히 실제적인 실시형태에 따르면, 터렛은 완전히 동작가능하다, 즉, 모든 장비 유닛들 (전동이든 아니든) 이 동작하고 있다.
시뮬레이션 방법의 일 실시형태에 따르면, 승무원에 의해 획득 인터페이스들을 통해서, 동작 중인 것처럼 보이지만 실제로는 비활성화된 장비 유닛들에 입력된 지령들이 이들 지령들에 대한 장비 유닛들의 시뮬레이트된 반응을 발생시키는 시뮬레이션 컴퓨터로 송신된다. 시뮬레이트된 반응이 렌더링 인터페이스들에 의해 승무원에게 제시된다.
터렛은 터렛의 정상 동작의 경우에 터렛의 외부에 관련된 데이터를 제공하는 센서들 (예를 들어, 카메라, 라이더, 레이더, 온도계, 대기 센서들, 위성 측위 시스템, 등) 을 포함할 수도 있다. 터렛이 시뮬레이션 모드에서 사용될 때, 시뮬레이션 컴퓨터는 이러한 센서들로부터의 데이터를 대체하는 가상 환경에 관련된 데이터를 제공한다. 이것은 이들 센서들이 시뮬레이션 모드에서 반드시 턴오프된다는 것을 의미하지는 않는다. 예를 들어, 시뮬레이션 모드에서, 제어 컴퓨터 및/또는 시뮬레이션 컴퓨터는 턴오프되지 않은 센서들로부터 유래하는 데이터를 무시하거나 또는 덮어쓰도록 구성될 수도 있다.
터렛은 또한 시뮬레이션 모드에서 정상적으로 동작하는 센서들을 포함할 수도 있으며 그의 데이터는 터렛의 정상 동작에 비교하여 불규칙적이 아니다. 시뮬레이션 모드에서, 정상적으로 동작하는 센서들로부터의 데이터는 시뮬레이션 컴퓨터가 시뮬레이션에 대해 고려할 수 있도록 터렛의 상태의 통신의 상황에서 시뮬레이션 컴퓨터로 송신될 수도 있다.
바람직하게는, 시뮬레이션 모드에서, 하나 이상의 장비 유닛들의 비활성화로 인해 에러들 또는 불규칙적인 데이터를 발생시키는 센서들이 있으면, 시뮬레이션 컴퓨터는 이들 센서들로부터의 에러들 또는 불규칙적인 데이터를 대체하는 시뮬레이트된 데이터를 제공한다.
시뮬레이션 방법의 일 실시형태에 따르면, 가상 환경에서 터렛을 지탱하는 장갑 차량의 이동들이 장갑 차량의 운전수 스테이션을 위한 시뮬레이터에 의해 시뮬레이트되며, 운전수 스테이션을 위한 시뮬레이터가 시뮬레이션 컴퓨터에 접속된다. 바람직하게는, 운전수 스테이션을 위한 시뮬레이터는 장갑 차량과 분리된다. 운전수 스테이션을 위한 시뮬레이터는, 장갑 차량의 운전수 스테이션의 (다소 현실적인) 복제본이거나, 또는 더 간단한 구현예에서는, 장갑 차량의 진행을 모니터링하는 능력을 제공하는 단순화된 인터페이스 또는 PC (개인용 컴퓨터) 일 수도 있다. 이 구성에서, 시뮬레이션 방법은 한편으로는, 터렛의 승무원을 위한 내장된 시뮬레이션 컴포넌트, 그리고, 다른 한편으로는, 시뮬레이션 스테이션 상의 시뮬레이션 컴포넌트를 포함한다.
본 방법의 유리한 실시형태에 따르면, 시뮬레이션 컴퓨터에 의해 발생된 가상 환경은 시뮬레이션 동안 터렛 및/또는 장갑 차량의 승무원에 의해 조종되는 터렛 및/또는 장갑 차량의 아바타를 포함한다.
시뮬레이션 컴퓨터는 시뮬레이션 컴퓨터들의 네트워크를 포함하거나 또는 이에 접속될 수도 있다.
시뮬레이션 방법의 일 실시형태에 따르면, 시뮬레이션 컴퓨터는 적어도 다른 터렛의 제어 컴퓨터에 접속된다. 바람직하게는, 모든 접속된 터렛들은 동일한 가상 환경 및 동일한 시나리오를 공유한다. 따라서, 다수의 장갑 차량들 및 이들의 터렛들과 관련된 연습들을 시뮬레이션하는 것이 가능하다. 따라서, 승무원들이 정보를 실행하도록 훈련할 수 있다.
시뮬레이션 컴퓨터는 터렛의 활동들이 모니터링되며 시뮬레이션의 과정이 생성되거나, 지배되거나, 및/또는 리코딩될 수도 있는 하나 이상의 교관 스테이션들에 접속될 수도 있다. 네트워크화된 시뮬레이션의 경우, 각각의 터렛 또는 장갑 차량은 자체 전용 교관을 가질 수도 있다. 필요한 경우, 시뮬레이션의 리코딩은 승무원의 디브리핑 (debriefing) 동안 사용될 수도 있다. 하나의 이러한 디브리핑의 상황에서, 시뮬레이션의 리코딩 ("필름") 이 승무원의 전면에 재현될 수도 있다. 터렛의 아바타는 이 상황에서, 승무원에 의해 수행된 액션들을 표시하면서 (보이면서), 교관이 그에 대해서 코멘트할 수 있게 한다.
시뮬레이션 방법의 바람직한 실시형태에 따르면, 렌더링 인터페이스들은, 터렛의 정상 동작의 경우에, 조준 (sight) 카메라들로부터의 이미지들을 디스플레이하고, 그러나 시뮬레이션 방법에서는, 가상 환경에서 조준 카메라들의 위치 및 방위를 고려하여 발생되는 가상 환경의 이미지들을 디스플레이하는 스크린들을 포함한다.
시뮬레이션 컴퓨터에 의해 발생되는 가상 환경은 지리적 환경, 기상 조건들 및, 어쩌면, 자기편, 적 또는 중립적 존재들 (예를 들어, 다른 장갑 차량들) 을 나타내는 엔터티들 또는 아바타들을 포함할 수도 있다. 아바타들은 네트워크화된 연습에서의 다른 참가자들 또는 시뮬레이션 컴퓨터에 의해 조종될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태는 위에서 설명된 시뮬레이션 방법에서 사용되기에 적합한 장갑 차량 터렛에 관한 것이다. 하나의 이러한 터렛은 제어 컴퓨터, 하나 이상이 전동인 장비 유닛들 뿐만 아니라, 장비 유닛들을 지령하기 위한 획득 인터페이스들 및 적어도 승무원에게의 데이터의 제시를 위한 렌더링 인터페이스를 포함한다. 제어 컴퓨터는 트리거링 이벤트에 뒤이어서, 다음 시뮬레이션 모드에, 터렛을 배치하도록 구성된다: 시뮬레이션 모드에서,
o 제어 컴퓨터가 시뮬레이션 컴퓨터에 접속하고, 접속이 성공적으로 확립되면, 터렛의 상태를 시뮬레이션 컴퓨터로 통신하며;
o 렌더링 인터페이스들이 가상 환경에 관련된 데이터를 나타내며;
o 터렛의 하나 이상의 전동 장비 유닛들이 동작 중이며; 그리고
o 획득 인터페이스들을 통해서 동작 중인 전동 장비 유닛들에 입력된 지령들이, 이들 지령들에 의해 초래되는 이들 장비 유닛들의 이동들이 광학적 또는 청각적 성질, 및/또는 가속도의 효과들을 발생하도록, 시뮬레이션 컴퓨터로 송신된다.
시뮬레이션 모드에서 동작중인 장비 유닛들의 일부 예들이 위에서 인용되었다.
시뮬레이션 모드를 활성화하는 트리거링 이벤트는 제어 컴퓨터와 인터페이스 박스 사이 또는 제어 컴퓨터와 시뮬레이션 컴퓨터 사이의 접속의 검출일 수도 있다. 바람직하게는, 제어 컴퓨터는 시뮬레이션 모드에 터렛을 배치하기 전에 시뮬레이션 컴퓨터의 인터페이스 박스의 진정성을 검증한다. 제어 컴퓨터는 인터페이스 박스 또는 시뮬레이션 컴퓨터의 분리의 검출에 뒤이어서, 터렛을 그의 정상 동작 모드로 복귀시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제 3 양태는 위에서 설명한 바와 같은 장갑 차량 터렛, 가상 환경을 생성하는 시뮬레이션 컴퓨터, 및 가상 환경에서 터렛을 지탱하는 장갑 차량의 운전수 스테이션을 위한 시뮬레이터를 포함하며, 운전수 스테이션을 위한 시뮬레이터가 장갑 차량 (및 터렛) 으로부터 떨어져 위치되며 시뮬레이션 컴퓨터에 접속되는, 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 상세한 사항들 및 특징들은 단지 예시로서, 첨부 도면들을 참조하여, 아래에 제시되는 일부 유리한 실시형태들의 상세한 설명으로부터 드러날 것이다:
도 1 은 시뮬레이션 컴퓨터에 접속된 터렛의 통신 시스템을 예시하는 다이어그램이다.
도 2 는 네트워크 접속된, 여러 터렛들, 운전 (driving) 스테이션 시뮬레이터들 및 교관 스테이션 시뮬레이터들을 나타내는 매우 단순화된 다이어그램이다.
도 3 은 도 2 에 나타낸 네트워크의 일 예의 좀더 상세한 다이어그램이다.
도 1 은 시뮬레이션 컴퓨터에 접속된 터렛의 통신 시스템을 예시하는 다이어그램이다.
도 2 는 네트워크 접속된, 여러 터렛들, 운전 (driving) 스테이션 시뮬레이터들 및 교관 스테이션 시뮬레이터들을 나타내는 매우 단순화된 다이어그램이다.
도 3 은 도 2 에 나타낸 네트워크의 일 예의 좀더 상세한 다이어그램이다.
최첨단으로 알려져 있는 터렛 시뮬레이터들은 모두, 훈련의 시나리오에서의 승무원의 몰입이 완전하지 않기 때문에, 어떤 단점들을 갖고 있다. PC 상의 시뮬레이터들은, 승무원의 멤버들이 터렛 내 우세한 조건들에서 유효하게 동작하지 않으며 따라서 터렛의 장비의 실제 취급에 관련된 상세한 사항들에 따른 시뮬레이션 시에 자신을 친숙하게 할 수 없다는 단점을 갖는다. 다른 한편으로는, 기존 내장된 시뮬레이터들은, 미흡한 점이 많은 현실감의 레벨을 제공한다. 따라서, 승무원들은, 현재의 시뮬레이션들의 불충분함들이 상상에 대한 너무 많은 여지를 남긴다는 점을 고려해 볼 때, 실제 충돌의 경우에 조우되는 좁은 갇힘 및 스트레스의 조건들에서 자신을 완전히 몰입할 수 없다.
후술되는 본 발명의 실시형태는 장갑 차량 상에 탑재된 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 시뮬레이션 시스템 및 방법에 관한 것이다.
비활성 재료 자원들을 활용하고 오늘날까지 타의 추종을 불허하는 현실감의 레벨을 얻기 위해서는, 동작 중이며 복제본이 아닌 실제 터렛의 사용이 이루어진다. 터렛은 시뮬레이션 컴퓨터에 접속되며, 이 시뮬레이션 컴퓨터는 연습이 발생하며 승무원이 그의 터렛으로 장갑 차량의 아바타를 조종하는 가상 현실을 제공한다. 터렛이 터렛의 승무원 (일반적으로는, 지령자 및 사수) 을 위한 이 가상 현실과의 인터페이스가 되는 동안, 터렛을 지탱하는 장갑 차량의 운전수는, 별개의 시뮬레이션 스테이션 상에서 위치를 차지하고 거기로부터 그는 차량에 특정한 기능들을 지령하며, 또한 터렛의 승무원들과 상호작용함으로써 시뮬레이션 연습에서 행위자이다. 시뮬레이션 동안, 승무원은 터렛 내에 갇힌 자신을 발견하며, 한편으로는, 가상 환경의 제시로부터 초래되며, 다른 한편으로는, 가장 바람직하게는 일부, 어쩌면 모두가 동작중인, 터렛에서의 실제 장비 유닛들과의 상호작용으로부터 초래되는 자극들에 노출된다. 이러한 본 발명의 예시의 상황에서는, 동작중인 전동 장비 유닛들이 특히, 대포 승강 메커니즘, 조준 시스템, 탄약 랙, 및 연기 배출 시스템을 포함하는 것으로 가정될 것이다. 이들이 동작중이기 때문에, 이들 장비 유닛들의 조작은 승무원에게는 터렛의 정상 동작에 비해 차이가 없다. 특히, 이들 장비 유닛들은, 승무원이 느낄 수 있고 연습의 현실감에 기여할 수 있는 통상의 잡음들 및 진동들을 발생시킨다.
도 1 은 터렛 (10) 이 어떻게 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 에 접속되는지를 도식적으로 나타낸다. 정상 동작 모드로부터 "시뮬레이터" 모드로의 터렛 (10) 의 진행이, 터렛 (10) 의 공유 통신 시스템 (16) 에 (컴퓨터 버스에) 접속되며 공유 통신 시스템 (16) 을 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 에 링크하는 인터페이스 박스 (14) 에 의해 이루어진다.
도 1 에 예시된 예에서, 인터페이스 박스 (14), 또는 SEI ("시뮬레이터 내장 인터페이스") 는, 터렛 (10) 의 회전 수집기 (20) 를 통해서 제어 컴퓨터 (18) (TNC, "터렛 네트워크 제어기") 에 접속된다. 따라서, 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 는 공유 통신 시스템 (16) 상에서 교환되는 모든 메시지들을 "리스닝하고" 제어 컴퓨터 (18) 를 통해서 그안에 그의 자신의 메시지들을 주입할 수 있다. 인터페이스 박스 (14) 는 또한 비디오 멀티플렉서 (24) (VMC, "비디오 매트릭스 제어기") 에 의해 터렛 (10) 의 비디오 버스 (22) 에 접속된다. 이 광대역 비디오 접속이, 터렛 (10) 의 카메라들 (26, 28, 30) 에 의해 제공되는 이미지들을 대체하도록 의도된, 가상 환경의 이미지들을 주입하기 위해, 시뮬레이션 컴퓨터에 의해 사용된다.
터렛 (10) 은 제어 컴퓨터 (18), 획득 인터페이스들 및 렌더링 인터페이스들에 의해 제어되거나 또는 모니터링되는 다양한 장비 유닛들을 포함한다. 획득 인터페이스들은 도 1 에 나타낸 예에서, 터렛 (36 및 38) 에 대한 개별 제어 조이스틱들을 포함하여, 지령자 스테이션 (32) (CDR, "지령자") 및 사수 스테이션 (34) (GNR, "사수") 의 모든 버튼들, 휠들, 등을 포함한다. 렌더링 인터페이스들은 이 예에서, 특히 지령자 및 사수의 스테이션들 (32, 34) 각각에서의 스크린들 (40, 42) 을 포함한다. 터렛 (10) 의 장비 유닛들은 나타낸 예에서, 대포에 대한 고도 메커니즘 (44) (ED, "고도 구동"), 대포에 대한 방위각 회전 메커니즘 (46) (AD, "방위각 구동"), 이들 양자에 커플링된 전력 제어 시스템 (45) (PCS, "전력 제어 시스템"), 탄약 랙 제어기 시스템 (48) (아크, "탄약 랙 제어"), 미사일 유도 시스템 (50) (MGU, "미사일 유도 유닛"), 전력 분배 시스템 (52) (PDS, "전력 분배 시스템"), 고객에 의해 제공되는 하나 이상의 장비 유닛들 (54) (CFE, "고객 제공 장비") 뿐만 아니라, 컴퓨터 버스 (16) 에 또는 제어 컴퓨터 (18) 에 직접 접속될 수도 있는 다양한 센서들 (56, 58, 60, 26, 28, 30) 을 포함한다.
터렛 (10) 의 정상 동작에서, 스크린들 (40, 42) 은 지령자의 조준 시스템의 카메라 (28) (CSS, "지령자 조준 시스템"), 사수의 조준 시스템의 카메라 (30) (GSS, "사수 조준 시스템") 및 근접 관찰용 하나 이상의 카메라들 (26) (COS, "근접 관찰 시스템") 을 포함하는 상이한 카메라들에 의해 제공되는 이미지들을 디스플레이하기 위해 사용된다. 비디오 데이터는 터렛 (10) 의 제어 컴퓨터 (18) 에 의해 자체 제어되는 비디오 멀티플렉서 (24) 의 제어 하에서 비디오 버스 (22) 를 통해서 흐른다.
터렛 (10) 의 정상 동작의 경우 터렛의 외부 환경에 관련된 데이터를 제공하는 센서들은, 특히, 카메라들 (26, 28, 30) 을 포함한다. 터렛 (10) 이 시뮬레이션 모드에서 사용될 때, 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 는 이들 카메라들 (26, 28, 30) 로부터의 이미지들을 대체하는 가상 환경의 이미지들을 제공한다. 이를 위해서, 시뮬레이션 컴퓨터는, 시뮬레이션 지형 상에서의 터렛 (10) 의 위치 및 방위 및 터렛 (10) 의 참조의 프레임에서의 카메라들의 위치 및 방위를 고려함과 동시에, 가상 환경의 컴퓨터 - 생성된 이미지들을 발생시킨다. 이렇게 획득된 비디오들은 터렛에 의해 사용되는 비디오 포맷으로 인코딩되어, 비디오 멀티플렉서 (24) 를 통해서 터렛의 비디오 버스 (22) 상에 놓이게 된다. 시뮬레이션 모드에서, 제어 컴퓨터 (18) 는, 카메라들 (26, 28, 30) 에 의해 제공되는 비디오들을 대체하기 위해, 비디오 멀티플렉서 (24) 를 사용함으로써, 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 에 의해 제공되는 상이한 비디오들을 상이한 스크린들 (40, 42) 및 조준 시스템들 CSS/GSS 에 의해 "리스닝되는" 채널들 상으로 스위칭한다. 카메라들 (26, 28, 30) 은 시뮬레이션 모드에서 제어 컴퓨터 (18) 에 의해 턴오프될 수 있다. 그러나, 이들이 활성 상태로 유지되면, 이들이 발생하는 비디오들은 무시된다.
터렛 (10) 의 외부에 관련된 데이터를 제공하는 다른 센서들과 관련하여, 이들의 데이터는 또한 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 에 의해 발생되는 가상 환경에 관련된 데이터로 대체된다. 카메라들 (26, 28, 30) 과 마찬가지로, 이들 센서들은 시뮬레이션 모드에서 스위치오프될 수 있다. 이들 중 일부가 시뮬레이션 모드에서 활성상태로 유지되면, 제어 컴퓨터 (18) 는 이들 센서들로부터 유래하는 데이터가 터렛의 장비 유닛에 의해 고려되는 것을 방지하고, 그들을 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 로부터의 개별 데이터로 대체한다.
터렛 (10) 은 시뮬레이션 모드에서 정상적으로 동작하는 다른 센서들을 포함하는데, 이들이 모니터링하는 물리량들이 외부 환경에 의존하지 않기 때문이다. 특히, 이러한 센서들은 예를 들어, 이동 부분의 위치, 특정 장소에서의 온도, 유체의 레벨, 등을 결정하는, 어떤 장비 유닛들 (전동이든 아니든) 에서, 및 획득 인터페이스들에서 발견될 수도 있다. 시뮬레이션 모드에서, 이들 센서들로부터의 데이터는 시뮬레이션에 대해 고려하는 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 로 송신된다. 예를 들어, 이러한 데이터 덕분에, 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 는 터렛 (10) 의 위치 및 방위, 대포 (62) 의 고도 뿐만 아니라 카메라들 (26, 28, 30) 의 위치 및 방위를 포함하여, 터렛 (10) 의 상태를 통지받는다.
제어 컴퓨터 (18) 에 의해, 인터페이스 박스 (14) 가 접속된다고 검출할 때, 시뮬레이션 모드가 자동적으로 트리거된다. 따라서, 정상 동작 모드로부터 시뮬레이터 모드로의 스위칭, 및 반대의 경우도, 인터페이스 박스 (14) 를 접속하거나 또는 분리하는 것에 의해 아주 빨리 이루어진다. 시뮬레이션 모드로의 스위칭 시, 제어 컴퓨터는 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 에 접속하려고 시도한다. 일단 접속이 확립되면, 접속이 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 와 동기화된다. 또한, 시뮬레이션 모드에서 동작하고 있지 않을 모든 장비 유닛들을 비활성화한다. 특히, 안전상의 이유들로, 제어 컴퓨터 (18) 는 사격을 금지한다. 그러나, 위에서 설명한 바와 같이, 일부 전동 장비 유닛들, 특히, 대포 승강 메커니즘, 조준 시스템, 탄약 랙, 및 연기 배출 시스템은, 제어 컴퓨터 (18) 에 의해 동작 상태로 유지되거나 또는 배치된다. 어떤 장비 유닛들의 비활성화 또는 활성화가 터렛의 무장의 유형에 의존할 수도 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 대구경 대포는 일반적으로 전동 랙에 의해 로드되지만, 중구경 대포는 수동 (비전동) 랙을 포함한다. 바람직하게는, 전동 탄약 랙은 심지어 임의의 탄약을 운반하지 않더라도 (또한 모의 탄으로도 시뮬레이션 사용이 이루어질 수 있기 때문에), 시뮬레이션 동안 동작중이다. 중구경 대포는 시뮬레이션 동안 빈채로 사이클링될 수 있다. 마지막으로, 제어 컴퓨터 (18) 는, 비활성화된 장비 유닛들로부터 또는 그들로의 통신을 제어하고 그 통신을 시뮬레이션 컴퓨터 (12) 로 각각 전환시키도록, 터렛의 구성 세팅들을 수정한다.
그 결과, 터렛의 승무원들은 대기/기상 상태들 (가시성, 바람, 비,...) 뿐만 아니라 지면 상의 실제적인 외부 조건들을 포함하는 가상 현실에 직면하게 된다. 게다가, 터렛은 그의 동작 상태에서 승무원에게 제시된다. 장비 유닛들은 터렛이 실제로 가상 지형 상에 있는 것처럼 승무원의 액션들에 반응하거나 또는 반응하는 것 처럼 보인다. 특히, 동작 중인 전동 장비 유닛들은 자극들, 특히 이들 장비 유닛들을 구동할 때에 승무원에 의해 예상되는 잡음들, 진동들, 및 시각적 인상들을 발생시킨다. 예를 들어, 일단 조준 시스템이 (가상) 표적을 락온 (lock on) 하면, 대포의 방위 시스템이 표적을 추적하게 할 것이다. 터렛을 지탱하는 차량이 (사실상) 이동중이면, 대포의 방위 시스템은 차량의 (가상) 이동을 승무원에 의해 인지가능한 실제 이동으로 보상할 것이다.
더욱 큰 현실감을 위해, 터렛의 장비 유닛들에 포함되지 않는 추가적인 렌더링 인터페이스들을 이용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 터렛을, 가상 환경에서 터렛의 이동을 시뮬레이션하는 진동들, 또는 가상 기상 상태들, 등으로부터 초래되는 진동들을 발생시키는 테이블 상에 탑재하는 것이 가능할 것이다.
도 2 및 도 3 은 네트워크 접속된, 여러 터렛들 (10a, 10b, 10c, 10d); 운전수 스테이션 시뮬레이터들 (64a, 64b, 64c, 64d); 및 교관 스테이션들 (66a, 66b, 66c, 66d) 을 나타낸다. 시뮬레이션 컴퓨터 또는 시뮬레이션 컴퓨터 네트워크는 도 2 에 도시되지 않지만, 시스템에 대한 가능한 아키텍처가 도 3 에 예시된다. 각각의 터렛은 운전수 스테이션 시뮬레이터와 연관되며, 이 운전수 스테이션 시뮬레이트로부터, 장갑 차량의 아바타가 시뮬레이션 컴퓨터(들) 에 의해 생성된 가상 현실에서 조종된다. 각각의 장갑 차량의 승무원, 즉, 나타낸 예에서, 터렛에 설치된 지령자 및 사수 및 연관된 시뮬레이터에 설치된 운전수 (DRV, "운전수") 의 액션들이, 개별 교관 스테이션으로부터 교관 (INST, "교관") 에 의해 모니터링될 수 있다. 교관은 또한 예를 들어, 승무원에게 명령들을 내리거나, 적의 액션들을 트리거링하고, 고장들 (failures) 을 일으키거나, 등을 행함으로써, 시뮬레이션의 과정에 영향을 줄 기회를 갖는다.
모든 터렛들, 시뮬레이터들 및 교관 스테이션들은 동일한 가상 환경 및 동일한 시나리오를 공유할 수 있다. 이러한 방법으로, 매우 높은 레벨의 현실감을 가지는 가상 기동들을 수행하는 것이 가능하다. 가상 환경은 (그 안에 관련된 야생동물, 식물 및 가능한 건설된 구조들을 포함하는) 지형, 기상 조건들 (바람, 강수량, 가시성, 등), 장갑 차량들의 아바타들 및 어쩌면 인공 지능에 의해 제어되는 다른 아바타들을 포함한다.
도 3 은 가능한 네트워크 아키텍처를 나타낸다. 마스터 시뮬레이션 컴퓨터, 예를 들어, 수석 교관 INST 1 에 의해 사용되는 마스터 시뮬레이션 컴퓨터는, 네트워크의 모든 멤버들에 의해 공유되는 가상 환경을 정의하는 파라미터들을 발생시킨다. 시뮬레이션-관련 계산들이 서로 동기화된 여러 컴퓨터들로 분산된다. 따라서, 각각의 운전수 스테이션 시뮬레이터는 전용 컴퓨터를 포함한다. 예시된 네트워크에서, 또한 각각의 지령자 스테이션을 위한 그리고 각각의 사수 스테이션을 위한 시뮬레이션 컴퓨터가 있다. 이와 같이, 특히 승무원의 각각의 멤버가 보는 가상 환경의 부분을 렌더링하기 위한 계산들이 효율적인 방법으로 분산될 수 있으며, 시각적 현실감의 레벨이 얻어질 수 있다. 그러나, 하나의 단일 컴퓨터에서, 컴퓨팅 전력이 충분하면, 다수의 컴퓨터들의 태스크들을 통합하는 것이 가능하다는 점에 유의해야 한다.
특정의 실시형태들이 자세하게 설명되었지만, 당업자는 이러한 본 발명의 본 개시물에 의해 제공되는 전반적인 교시를 감안하여 이들 실시형태들에 대한 다양한 변경들 및 대안들이 개발되는 것이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그 결과, 본원에서 설명된 특정의 방법들 및/또는 배열들은 단지 예시로서 주어지며, 관련된 청구항들의 범위에 의해 결정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니다.
Claims (16)
- 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법에 있어서,
상기 터렛이 제어 컴퓨터 뿐만 아니라, 상기 터렛의 장비 유닛들을 지령하기 위한 획득 인터페이스들 및 상기 승무원에게의 데이터의 제시를 위한 렌더링 인터페이스들을 포함하며, 상기 제어 컴퓨터 뿐만 아니라 상기 획득 인터페이스들 및 상기 렌더링 인터페이스들이 컴퓨터 버스에 의해 서로 접속되고;
상기 방법은 다음:
상기 제어 컴퓨터는 시뮬레이션 컴퓨터에 접속되며, 이 시뮬레이션 컴퓨터로 상기 제어 컴퓨터가 상기 터렛의 상태를 통신하며;
상기 시뮬레이션 컴퓨터는 상기 렌더링 인터페이스들에 의해 상기 승무원에게 적어도 부분적으로 제시되는 가상 환경을 생성하며;
상기 터렛의 하나 이상의 전동 장비 유닛들은 동작중이며; 그리고
상기 승무원에 의해 상기 획득 인터페이스들을 통해서, 동작 중인 상기 전동 장비 유닛들에 입력된 지령들은 상기 시뮬레이션 컴퓨터로 송신되며, 이들 지령들에 의해 초래되는 이들 장비 유닛들의 이동들은 광학적 성질, 청각적 성질, 및 가속도 중 적어도 하나의 승무원 감각들을 유도하는 것을 포함하며,
상기 방법은, 장갑 차량의 운전수 스테이션을 위한 시뮬레이터에 의해 상기 가상 환경에서 상기 터렛을 지탱하는 상기 장갑 차량의 이동들의 시뮬레이션을 더 포함하며, 상기 운전수 스테이션을 위한 상기 시뮬레이터는 상기 장갑 차량으로부터 떨어져서 위치되며 상기 시뮬레이션 컴퓨터에 접속되는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 승무원에 의해 상기 획득 인터페이스들을 통해서, 동작중인 것처럼 보이지만 실제로는 비활성화된 상기 장비 유닛들에 입력된 상기 지령들은 이들 지령들에 대한 상기 장비 유닛들의 시뮬레이트된 반응을 발생시키는 상기 시뮬레이션 컴퓨터로 송신되며; 그리고
상기 시뮬레이트된 반응이 상기 렌더링 인터페이스들에 의해 상기 승무원에게 제시되는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨터는, 상기 터렛이 정상적으로 기능하면 상기 터렛의 외부에 관련된 데이터를 제공하는 센서들로부터의 데이터를 대체하는 상기 가상 환경에 관련된 데이터를 제공하는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서,
정상적으로 동작하는 센서들로부터의 데이터는 상기 터렛의 상태의 통신의 상황에서 상기 시뮬레이션 컴퓨터로 송신되는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨터는, 하나 이상의 장비 유닛들의 비활성화로 인한 에러들 또는 불규칙적인 데이터를 발생시키는 센서들로부터의 데이터를 대체하는 시뮬레이트된 데이터를 제공하는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨터는 시뮬레이션 컴퓨터들의 네트워크를 포함하거나 또는 이에 접속되는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨터는 적어도 다른 터렛의 제어 컴퓨터에 접속되며,
모든 상기 터렛들은 동일한 가상 환경을 공유하는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨터는 상기 터렛의 활동들이 모니터링되고 상기 시뮬레이션의 과정이 영향을 받을 수도 있는 적어도 하나의 교관 스테이션에 접속되는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 렌더링 인터페이스들은, 상기 터렛의 정상 동작의 경우에, 조준 카메라들로부터의 이미지들을 디스플레이하지만, 시뮬레이션 방법에서는, 상기 가상 환경에서 상기 조준 카메라들의 위치 및 방위를 고려하여 발생되는 상기 가상 환경의 이미지들을 디스플레이하는, 스크린들을 포함하는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨터에 의해 발생된 상기 가상 환경은, 지리적 지형 및 기상 조건들을 포함하는, 장갑 차량 터렛의 사용 시 승무원을 코칭하고 훈련시키는 몰입형 시뮬레이션 방법. - 시뮬레이션 시스템으로서,
a) 제어 컴퓨터, 하나 이상이 전동인 장비 유닛들 뿐만 아니라, 상기 장비 유닛들을 지령하기 위한 획득 인터페이스들 및 승무원에게의 데이터의 제시를 위한 렌더링 인터페이스들을 포함하는 장갑 차량 터렛으로서,
상기 제어 컴퓨터 뿐만 아니라 상기 획득 인터페이스들 및 상기 렌더링 인터페이스들은 컴퓨터 버스에 의해 서로 접속되며, 상기 제어 컴퓨터는 트리거링 이벤트에 뒤이어서, 상기 터렛을 시뮬레이션 모드에 배치하도록 구성되며,
상기 시뮬레이션 모드에서,
상기 제어 컴퓨터가 시뮬레이션 컴퓨터에 접속하며, 상기 접속이 성공적으로 확립되면, 상기 터렛의 상태를 상기 시뮬레이션 컴퓨터로 통신하며;
상기 렌더링 인터페이스들이 가상 환경에 관련된 데이터를 제시하며;
상기 터렛의 하나 이상의 전동 장비 유닛들이 동작 중이며; 그리고
상기 획득 인터페이스들을 통해서, 동작 중인 상기 전동 장비 유닛들에 입력된 지령들은, 이들 지령들에 의해 초래되는 이들 장비 유닛들의 이동들이 광학적 성질, 청각적 성질, 및 가속도 중 적어도 하나의 효과들을 발생하도록, 상기 시뮬레이션 컴퓨터로 송신되는, 상기 장갑 차량 터렛;
b) 상기 가상 환경을 생성하도록 구성된 시뮬레이션 컴퓨터; 및
c) 상기 가상 환경에서 상기 터렛을 지탱하는 장갑 차량의 운전수 스테이션을 위한 시뮬레이터로서, 상기 운전수 스테이션을 위한 상기 시뮬레이터는 상기 장갑 차량으로부터 떨어져서 위치되며 상기 시뮬레이션 컴퓨터에 접속되는, 상기 운전수 스테이션을 위한 상기 시뮬레이터를 포함하는, 시뮬레이션 시스템. - 제 11 항에 있어서,
시뮬레이션 모드에서 동작중인 상기 터렛의 상기 전동 장비 유닛들 중 하나 또는 복수의 전동 장비 유닛들은, 대포 승강 메커니즘, 조준 시스템, 탄약 랙, 터렛 회전 시스템, 터렛 안정화 시스템, 및 연기 배출 시스템 중 하나 이상을 포함하는, 시뮬레이션 시스템. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 시뮬레이션 모드의 상기 트리거링 이벤트는 상기 제어 컴퓨터와 인터페이스 박스 사이 또는 상기 제어 컴퓨터와 시뮬레이션 컴퓨터 사이의 접속의 검출인, 시뮬레이션 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 제어 컴퓨터는 상기 인터페이스 박스 또는 상기 시뮬레이션 컴퓨터의 분리의 검출에 뒤이어서, 상기 터렛을 정상 동작 모드로 복귀시키도록 구성되는, 시뮬레이션 시스템. - 삭제
- 삭제
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