KR20180015344A - 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터 - Google Patents

사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터 Download PDF

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Abstract

항공기 시뮬레이터의 구성을 간소화하도록 한 본 발명에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터는 LRU(Line Repaceable Unit)가 설치된 조종석 시스템, 상기 LRU에 사물인터넷으로 연결되는 호스트 시스템 및 상기 호스트 시스템에 사물인터넷으로 연결되어 상기 호스트 시스템을 통해 상기 LRU와 데이터를 송수신하는 교관석 시스템을 포함하므로, 종래의 복잡한 케이블들을 없애고 입출력 시스템의 구성이 생략이 가능하므로, 장비 개발의 편리성과 이동/설치의 편리성 및 운용의 효율성과 비용 감소의 효과가 있다.

Description

사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터{Aircraft simulator based internet of things}
본 발명은 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항공기 시뮬레이터를 구성하는 조종석시스템, 호스트시스템, 교관석시스템, 영상시스템, 음향시스템 등이 사물인터넷을 통해 데이터 통신을 하는 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터에 관한 것이다.
컴퓨터 및 영상기술 등의 발전으로 가상 훈련 시스템은 산업전반에 걸쳐서 활용도가 점차 높아지는 추세이다. 특히, 방산분야 및 민수분야의 항공기 시뮬레이터는 오래 전부터 발전해온 대표적인 가상훈련 시스템이다.
항공기의 안전한 비행을 위해서는 조종사의 철저한 훈련이 요구되기 때문에, 조종사에게는 실제 비행과 동일한 조건의 조종실 절차 훈련 및 계기 비행 훈련 등과 같은 항공기 시뮬레이션 훈련이 반드시 필요하다.
항공기 시뮬레이터는 이러한 항공기 시뮬레이션 훈련을 수행하기 위하여 구비되는 장치로서, 조종석 시스템, 호스트 시스템, 입출력 시스템, 영상 시스템, 음향 시스템, 교관석 시스템 등으로 구성될 수 있다.
이러한 항공기 시뮬레이터는 조종사의 조종입력이 조종석 시스템으로부터 시작하여 작동신호가 입출력 시스템을 거쳐서 호스트 시스템으로 전달이 되고, 호스트 시스템의 시뮬레이션 결과가 입출력 시스템을 거쳐서 조종석 시스템으로 전달되어 조종석의 탑재장비에서 시뮬레이션 결과가 시현이 된다. 또한 호스트의 시뮬레이션 결과는 영상 시스템으로 전달되어 외부 환경이 구현되고, 음향 시스템으로 전달되어 소음 및 환경음 등이 구현되고, 교관석 시스템으로 전달되어 교관이 시뮬레이션 상태를 모니터링 및 통제할 수 있는 필수 시스템으로 구성이 된다.
도 1은 종래의 항공기 시뮬레이터의 입출력 시스템과 조종석 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 항공기 시뮬레이터의 입출력 시스템(1)은 상술된 데이터 송수신을 위하여, 전원 분배 장치(10), 전원 공급 장치(20), 신호 분배 장치(20), 입출력 컴퓨터(40) 및 모니터링 컴퓨터(50)로 구성된다.
이때, 조종석 시스템(3)과 신호분배 장치(30)는 아날로그 신호 입력라인, 아날로그 신호 출력라인, 디스크리트(discrete) 신호 입력라인, 디스크리트 신호 출력라인, 전원 공급라인, 시리얼 통신 라인이 케이블의 형태로 연결된다. 또한 신호 분배 장치(30)와 입출력 컴퓨터(40)는 입력 신호와 출력 신호를 전달하기 위한 라인이 케이블의 형태로 연결된다. 또한, 신호 분배 장치(30)와 모니터링 컴퓨터(50)는 각 장치들로부터 입출력되는 신호들을 모니터링 하고, 각 장치의 환경을 설정하기 위한 라인이 케이블의 형태로 연결된다.
이와 같이 종래의 항공기 시뮬레이터의 입출력 시스템(1)은 신호 분배 장치(30)를 중심으로 수 많은 케이블이 연결되어 운용되며, 가상훈련을 위해서는 시스템간에 데이터를 반드시 공유해야 하므로, 각 시스템간 데이터 공유를 위해서 공유메모리 기술을 활용하거나, 이더넷을 활용하고 있다.
따라서 종래의 항공기 시뮬레이터는 각 시스템 간의 거리적인 제한이 있고, 다수의 케이블로 인해서 설치에 어려움과 시스템의 복잡성이 있으며, 또한 고가의 공유메모리로 인해서 비용적인 측면의 단점도 있었다.
특히, 가상훈련을 위한 훈련생의 조작이 이루어지는 조종석 시스템(3)은 다수의 LRU(Line Replaceable Unit;라인 대체 가능한 항공 전자 장비)(5)로 구성이 되는데, 이 LRU(5)와 입출력 시스템(1) 간에는 케이블로 연결을 하여 전기신호를 디지털화해서 사용하고 있다. 케이블로 인한 시스템의 복잡성은 조종석 시스템(3)의 LRU(5)의 개수에 따라 증가하고 있으며, 입출력 시스템(1)의 가격상승 요인이다.
또한, 한번 설치된 항공기 시뮬레이터에 별도의 시스템을 추가하거나, LRU(5)를 설치하는 것은 고비용이 발생하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제0584656호 (2006. 05. 30. 공고)
본 발명의 목적은 항공기 시뮬레이터의 구성을 간소화하도록 한 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 항공기 시뮬레이터의 구성의 축소 및 확장이 용이하도록 한 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 항공기 시뮬레이터의 구성의 축소 및 확장이 용이하도록 한 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터는 LRU(Line Repaceable Unit)가 설치된 조종석 시스템, 상기 LRU에 사물인터넷으로 연결되는 호스트 시스템 및 상기 호스트 시스템에 사물인터넷으로 연결되어 상기 호스트 시스템을 통해 상기 LRU와 데이터를 송수신하는 교관석 시스템을 포함할 수 있다.
상기 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터는 상기 호스트 시스템을 통해 상기 LRU와 데이터를 송수신하는 영상 시스템을 더 포함할 수 있다.
상기 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터는 상기 호스트 시스템을 통해 상기 LRU와 데이터를 송수신하는 음향 시스템을 더 포함할 수 있다.
상기 조종석 시스템과 상기 호스트 시스템은 원격지에 복수로 배치되며, 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터는 상기 복수의 상기 호스트 시스템을 연결하는 기지국을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터는 종래의 복잡한 케이블들을 없애고 입출력 시스템의 구성이 생략이 가능하므로, 장비 개발의 편리성과 이동/설치의 편리성 및 운용의 효율성과 비용 감소의 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터는 사물인터넷을 통해 시뮬레이터를 구성하는 각 시스템 간의 데이터 처리가 이루어짐으로써, 향후의 확장성과 케이블로 인한 설치 거리의 제약 및 시스템 복잡성을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터는 시뮬레이터 개발 및 설치 이후에, 추가적인 업그레이드 작업(예를 들어, LRU 추가 및 서브 시스템의 추가)이 편리해지고, 요구도에 따라 시스템 변경이 아주 간편해진다.
또한, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터는 단일 항공기 시뮬레이터 내의 시스템들간의 무선 통신이 가능할 뿐만 아니라, 기지국을 통하여 원격지에 배치된 복수의 항공기 시뮬레이터와의 무선통신이 가능하므로, 항공기 시뮬레이터의 다양한 확장이 가능하고 다양한 모의 훈련이 가능하다.
도 1은 종래의 항공기 시뮬레이터의 입출력 시스템과 조종석 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터를 나타낸 구성도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터를 나타낸 구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 항공기 시뮬레이터에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 실시예에 따른 항공기 시뮬레이터를 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 항공기 시뮬레이터(100)는 조종석 시스템(110), 호스트 시스템(130), 교관석 시스템(150), 영상 시스템(170) 및 음향 시스템(190)을 포함할 수 있다.
조종석 시스템(110)은 모의 조종실 내에 설치되어 실제 항공기의 조종실과 동일한 비행 조종 기기들과 그 제어 장치를 구비하여 조종사가 항공기 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 구성된 시스템이다. 조종석 시스템에는 적어도 하나의 LRU(111)가 설치될 수 있다. LRU(111)는 항공기 시뮬레이션이 수행되는 동안 항공기의 동작(자세, 상태, 위치, 연료 소모 등)이나, 외부 환경 특성(기압, 바람, 무게 등), 타겟 모사 등을 제공한다.
호스트 시스템(130)은 네트웍 연동이 가능한 서버 급의 워크스테이션 단말기를 사양으로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(130)은 조종석 시스템(110)과 연동되어, 항공기 시뮬레이션 관련 데이터를 실시간으로 신속하게 처리 전송하고 모니터링하는 기능을 수행한다. 호스트 시스템(130)은 항공기 시뮬레이션 시에 교관석 시스템(150)으로부터 항공기의 자세 설정 신호, 환경 설정, 오류 함수, 시작 및 정지 신호 등과 같은 제어 값을 입력받고, 조종석 시스템(110)으로부터는 스틱, 페달, 핸들, 레버 및 스위치 상태 등과 같은 각종 조종 값을 입력받아 실시간 처리한 뒤, 조종석 시스템(110) 및 교관석 시스템(150)의 해당 계기 및 지시계로 전송하여 출력할 수 있도록 하고, 그 비행 성능 값을 모니터링할 수 있도록 하는 기능을 수행하도록 한다.
교관석 시스템(150)은 교관실 내에 설치되며, 조종석 시스템(110)에 각종 비행 조건 설정 및 비행 지시를 전달하고 그 비행 과정을 모니터링하기 위한 시스템이다.
영상 시스템(170)은 항공기 시뮬레이션 중의 항공기의 고도, 위치, 기상 조건, 모사된 타켓 등의 영상을 생성하고, 생성된 영상을 호스트 시스템(130)을 통해, 조종석 시스템(110)과 교관석 시스템(150)으로 제공한다.
음향 시스템(190)은 항공기 시뮬레이션에 사용되는 항공기 상황에 따른 효과음과 같은 음향을 생성하고, 생성된 음향을 호스트 시스템(130)을 통해 조종석 시스템(110)과 교관석 시스템(150)으로 제공하거나, 교관석 시스템(150)과 조종석 시스템(110) 간의 교신 내용을 호스트 시스템(130)을 통해 교관석 시스템(150)과 조종석 시스템(110)으로 전달한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 항공기 시뮬레이터(100)는 조종석 시스템(110), 호스트 시스템(130), 교관석 시스템(150), 영상 시스템(170) 및 음향 시스템(190)으로 구성되는데, 조종석 시스템(110)에 설치된 LRU(111)와 호스트 시스템(130), 호스트 시스템(130)과 교관석 시스템, 호스트 시스템(130)과 영상 시스템(170), 호스트 시스템(130)과 음향 시스템(190)은 서로 간에 소정의 데이터를 송수신하기 위하여 네트워크로 서로 연결되어야 한다.
여기서, 조종석 시스템(110)과 호스트 시스템(130)과의 네트워크 연결, 호스트 시스템(130)과 교관석 시스템(150)과의 네트워크 연결, 호스트 시스템(130)과 영상 시스템(170)과의 네트워크 연결, 호스트 시스템(130)과 음향 시스템과()의 네트워크 연결은 사물인터넷(Iota; internet of things)으로 연결될 수 있다. 즉, 조종석 시스템(110)에 설치된 LRU(111), 호스트 시스템(130), 영상 시스템(170), 음향 시스템(190) 및 교관석 시스템(150)에는 각각 센서와 통신 기능이 내장되어 있으며, LRU(111) 및 각 시스템은 타 시스템과의 식별할 수 있도록 고유의 IP 주소를 가질 수 있다.
통상적으로, 사물인터넷은 유/무선 통신 방식을 사용할 수 있지만, 본 실시예에 따른 항공기 시뮬레이터(100)는 사물인터넷용 무선통신(예를 들어, 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), z-웨이브, 3G, 4G, 5G, Sigfox, LoRa network, wireless Mbus, 6lowPAN , Enocean, weightless, DASH 7 등) 방식을 사용할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 항공기 시뮬레이터(100)는 종래의 복잡한 케이블들을 없애고 입출력 시스템의 구성이 생략이 가능하므로, 장비 개발의 편리성과 이동/설치의 편리성 및 운용의 효율성과 비용 감소의 효과를 볼 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 항공기 시뮬레이터(100)는 사물인터넷을 통해 시뮬레이터를 구성하는 각 시스템 간의 데이터 처리가 이루어짐으로써, 향후의 확장성과 케이블로 인한 설치 거리의 제약 및 시스템 복잡성을 제거할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 항공기 시뮬레이터(100)는 시뮬레이터 개발 및 설치 이후에, 추가적인 업그레이드 작업(예를 들어, LRU 추가 및 서브 시스템의 추가)이 편리해지고, 요구도에 따라 시스템 변경이 아주 간편해진다.
상술된 설명에서는, 단일 조종석 시스템이 구성된 항공기 시뮬레이터에 대한 실시예에 대하여 설명하고 있다.
이하에서는 복수의 조종석 시스템이 구성된 다른 실시예에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터에 대해 설명하도록 한다. 이하의 설명에서는 상술된 구성요소와 유사한 구성요소에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 하며 동일한 참조부호를 부여한다. 따라서 이하의 설명에서 상세한 설명이 생략된 구성요소에 대해서는 상술된 설명을 참조하여 이해해야 할 것이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터를 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 편대 모의 훈련과 같이 복수의 조종석 시스템(110)을 구성해야 하는 경우, 단일 공간 내에 복수의 조종석 시스템(110)을 구성할 수 있지만, 원격지에 구성된 다른 항공기 시뮬레이터(100)에 구성된 조종석 시스템(110)을 연결해야하는 경우도 있다.
이때, 원격지에 각각 배치된 각 항공기 시뮬레이터(100)는 상술된 바와 같은 조종석 시스템(110), 호스트 시스템(130), 교관석 시스템(150), 영상 시스템(170), 음향 시스템(190)을 각각 포함할 수 있다.
이와 같이 원격지에 배치된 항공기 시뮬레이터(100)끼리 데이터를 송수신 하기 위해서는 항공기 시뮬레이터(100)의 사이에는 기지국(200)이 설치될 수 있다. 기지국(200)은 각 항공기 시뮬레이터(100)에 구성된 호스트 시스템(130)으로부터 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 각 호스트 시스템(130)은 기지국(200)을 통해 송수신된 데이터를 조종석 시스템(110)의 LRU(111), 교관석 시스템(150), 영상 시스템(170), 음향 시스템(190)으로 사물이터넷을 통하여 데이터를 송수신 할 수 있다.
여기서, 원격지에 복수의 항공기 시뮬레이터(100)가 마련되는 경우, 복수의 항공기 시뮬레이터(100) 중 어느 하나에는 조종석 시스템(110), 호스트 시스템(130), 교관석 시스템(150), 영상 시스템(170), 음향 시스템(190)이 모두 구성되어야 하지만, 나머지 항공기 시뮬레이터(100)에는 교관석 시스템(150)의 구성은 생략해도 좋다.
왜냐하면, 교관석 시스템(150)의 구성이 생략된 나머지 항공기 시뮬레이터(100)는 교관석 시스템(150)이 구성된 항공기 시뮬레이터(100)와 호스트 시스템(130)과 기지국(200)을 통해 교관석 시스템(150)의 데이터를 공유하고 있기 때문이다.
이와 같이 다른 실시예에 따른 항공기 시뮬레이터(100)는 단일 항공기 시뮬레이터(100) 내의 시스템들간의 무선 통신이 가능할 뿐만 아니라, 기지국(200)을 통하여 원격지에 배치된 복수의 항공기 시뮬레이터(100)와의 무선통신이 가능하므로, 항공기 시뮬레이터의 다양한 확장이 가능하고 다양한 모의 훈련이 가능하다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.
100 : 항공기 시뮬레이터 110 : 조종석 시스템
111 : LRU 130 : 호스트 시스템
150 : 교관석 시스템 170 : 영상 시스템
190 : 음향 시스템 200 : 기지국

Claims (4)

  1. LRU(Line Repaceable Unit)가 설치된 조종석 시스템;
    상기 LRU에 사물인터넷으로 연결되는 호스트 시스템;및
    상기 호스트 시스템에 사물인터넷으로 연결되어 상기 호스트 시스템을 통해 상기 LRU와 데이터를 송수신하는 교관석 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 호스트 시스템을 통해 상기 LRU와 데이터를 송수신하는 영상 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 호스트 시스템을 통해 상기 LRU와 데이터를 송수신하는 음향 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 조종석 시스템과 상기 호스트 시스템은 원격지에 복수로 배치되며,
    상기 복수의 상기 호스트 시스템을 연결하는 기지국을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터.

KR1020160098707A 2016-08-03 2016-08-03 사물인터넷 기반 항공기 시뮬레이터 KR20180015344A (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113625595A (zh) * 2021-08-02 2021-11-09 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 一种无人机推演及故障诊断方法、系统

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