KR20200058050A

KR20200058050A - X-Plane를 이용한 HMD 기반 공간정위상실 체험 시뮬레이터

Info

Publication number: KR20200058050A
Application number: KR1020180142566A
Authority: KR
Inventors: 김영범; 정광모; 박병하
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2020-05-27
Also published as: KR102383961B1

Abstract

X-Plane를 이용한 HMD(Head mounted Display) 기반 공간정위상실 체험 시뮬레이터가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이션 시스템은 비행 시뮬레이션 소프트웨어를 실행하는 컴퓨팅 장치; 및 컴퓨팅 장치의 실행 결과가 표시되는 HMD(Head mounted Display);를 포함한다.
이에 의해, HMD 기반 공간정위상실 시뮬레이터를 이용하여 낮은 비용으로 Vection illusion을 효과적으로 체험할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 시각착각 기반의 공간정위상실을 체험할 수 있게 된다.

Description

X-Plane를 이용한 HMD 기반 공간정위상실 체험 시뮬레이터{HMD-based Spatial Disorientation Experience Simulator using X-Plane}

본 발명은 비행 체험 시뮬레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공간정위상실을 체험할 수 있는 시뮬레이터에 관한 것이다.

공간정위상실(Spatial Disorientation)로 인한 사고 피해 비용은 연간 수십억 달러로 추산된다.

ETC사, AMST사와 같은 기존의 비행시뮬레이터 제작업체에서는 공간정위상실의 두가지 중요 요인인 시각 착각요인과 전정기관 착각요인을 모두 체험할 수 있도록 모션플랫폼을 포함하는 형태의 고비용 대형 시뮬레이터를 제작하고 있다.

이에 덧붙여 기존의 공간정위상실 체험 시뮬레이터는 대부분 프로젝션 및 모니터 방식의 가시화 시스템을 활용하는데, 실제와 같은 깊이감을 제시하기가 어렵다.

시간적, 금전적 비용을 낮추면서도 실제와 같은 깊이감을 느낄 수 있는 공간정위상실 체험 시뮬레이터의 개발이 요원한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, X-Plane를 이용한 HMD(Head mounted Display) 기반 공간정위상실 체험 시뮬레이터를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간정위상실 체험 시뮬레이션 시스템은 비행 시뮬레이션 소프트웨어를 실행하는 컴퓨팅 장치; 및 컴퓨팅 장치의 실행 결과가 표시되는 HMD(Head mounted Display);를 포함한다.

비행 시뮬레이션 소프트웨어는, Vection-illusion 체험 컨텐츠를 제공하는 것일 수 있다.

비행 시뮬레이션 소프트웨어는, X-Plane인 것일 수 있다.

Vection-illusion 체험 컨텐츠는, X-Plane SDK를 이용하여 제작하는 것일 수 있다.

Vection-illusion 체험 컨텐츠는, 사용자 운전 항공기에 주변 항공기를 추가하여 제작하는 것일 수 있다.

주변 항공기는, 사용자 운전 항공기에 보다 빠른 속도로 이동하는 것일 수 있다.

주변 항공기는, 사용자 운전 항공기와 동일 방향으로 이동하는 것일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간정위상실 체험 시뮬레이션 방법은 컴퓨팅 장치가, 비행 시뮬레이션 소프트웨어를 실행하는 단계; 및 HMD(Head mounted Display)가, 컴퓨팅 장치의 실행 결과를 표시하는 단계;를 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, HMD 기반 공간정위상실 시뮬레이터를 이용하여 낮은 비용으로 Vection illusion을 효과적으로 체험할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 시각착각 기반의 공간정위상실을 체험할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터의 구성요소를 도시한 도면,
도 2는 Vection illusion을 위한 주변항공기의 이동 결과 및 훈련자 체감 상대속도의 설명에 제공되는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터를 실제로 개발하여 사용자가 체험하는 상황을 촬영한 사진,
도 4는 사용자에게 보여지는 화면, 그리고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터의 하드웨어 구성요소를 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예에서는, 시각 착각요소로 인해 발생 될 수 있는 공간정위상실 효과를 체험할 수 있는 데스크탑 기반의 시뮬레이터를 제시한다.

본 발명의 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터는, 비행시뮬레이션 소프트웨어인 X-Plane과 HMD(Head mounted Display)를 이용하여 공간정위상실(Spatial Disorientation)의 유발 요인 중 하나인 Vection-illusion을 체험할 수 있는 컨텐츠를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터는, 가격이 저렴한 비행시뮬레이터 소프트웨어를 활용하여 낮은 비용으로 공간정위상실 체험이 가능하도록 하였다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터는, HMD를 연동하여 Vection-illusion에 있어서 가장 중요한 실제와 유사한 거리감을 느낄 수 있어, 더 높은 훈련효과를 얻을 수 있도록 하였다.

1. 시뮬레이터 소프트웨어 구성

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터의 소프트웨어 구성요소를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상업용 비행 시뮬레이션 소프트웨어인 X-Plane(111)과 X-Plane SDK를 사용하여 생성된 동적 링크 라이브러리(DLL)(112), HMD(120)을 포함하여 구성된다.

X-Plane(111)은 공기 역학 엔진과 HMD(120)을 지원하는 비행 시뮬레이션 소프트웨어이다. X-Plane(111)에서 사용 가능한 동적 연결 라이브러리 파일(112)의 확장명은 .xpl 이며 Visual Studio를 통해 빌드가 가능하다.

2. Vection illusion을 위한 동적 링크 라이브러리

X-Plane SDK를 사용하여 항공기의 현재 위치에 액세스하고, 비행 환경에 대한 정보를 수집하며 다른 항공기와 같은 추가 객체를 그릴 수 있다.

이 기능을 활용하여 사용자가 운전하는 항공기 근처에 4기의 주변 항공기를 제작하고, 사용자 운전 항공기와 주변 항공기의 속도 및 진행 방향을 일치시킨다.

그리고, 교관 신호 시, 주변 항공기가 항공기 간의 위치를 유지하면서 사용자 운전 항공기기의 1.1배 속도를 가지게 한다. 이 상황은 도 2에 도시된 바와 같이 훈련자가 현재 속도 대비 0.1 배의 후진 효과를 받도록 하는 컨텐츠에 해당한다.

3. HMD 및 컨트롤러 연동

X-Plane SDK를 통해 개발된 VR 플랫폼을 통해 HMD(120)를 연결할 수 있고, 항공기 운전을 위한 컨트롤러를 연동할 수 있다.

4. 비행환경 설정

훈련자의 시야를 제한하기 위해 외부 지형이 보이지 않는 상태의 구름 낀 비행 조건을 추가하였다.

5. 시뮬레이터

도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터를 실제로 개발하여 사용자(훈련자)가 체험하는 상황을 촬영한 사진이다. 도 4에는 사용자에게 보여지는 화면을 보여준다.

훈련자는 교관의 신호 이전에는 주변 비행기와 나란하게 날아가다가, 교관의 신호 이후 주변의 비행기가 자신을 앞서 나아가게 되는 화면을 보게 되며, 그에 따라 자신의 비행기가 후진하는 효과를 받게 된다.

6. 시뮬레이터 하드웨어 구성

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터의 하드웨어 구성요소를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터의 하드웨어는, 도 5에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(110), HMD(120) 및 컨트롤러(130)를 포함하여 구축된다.

컴퓨팅 장치(110)는 비행 시뮬레이션 소프트웨어인 X-Plane을 실행하기 위한 장치이다. 컴퓨팅 장치(110)에 의해 실행되는 비행 시뮬레이션 소프트웨어는 X-Plane SDK를 이용하여 제작한 Vection-illusion 체험 컨텐츠를 제공한다.

Vection-illusion 체험 컨텐츠는 사용자 운전 항공기에 주변 항공기를 추가하여, 주변 항공기가 사용자 운전 항공기와 동일 방향으로 이동하되 사용자 운전 항공기 보다 빠른 속도로 이동하도록 한 체험 컨텐츠이다.

HMD(120)는 컴퓨팅 장치(110)에 의한 비행 시뮬레이션 소프트웨어 실행 결과가 표시된다. 컨트롤러(130)는 사용자의 비행 운전을 위한 장치이다.

지금까지, X-Plane를 이용한 HMD 기반 공간정위상실 체험 시뮬레이터에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.

위 실시예에서는, 시각 착각에 기반한 공간정위상실 체험 시나리오를 재현할 수 있도록 하였는데, 항공 시뮬레이터 기술 외에 가상훈련 기술, 재난방지 기술에 확대 적용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공간정위상실 체험 시뮬레이터는, 기존 시뮬레이터의 개발 방향인 시각 및 전정기관 착각 모두를 포함하는 시나리오 구축, 높은 비용의 대형 모션플랫폼 연동 대신, 저렴한 비용의 비행 시뮬레이터인 X-Plane과 비행체험용 컨트롤러, 몰입감을 제공해줄 수 있는 HMD를 이용하여 시각 착각 기반의 공간정위상실을 지원할 수 있도록 하였다.

한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

110 : 컴퓨팅 장치
111 : X-Plane
112 : 동적 링크 라이브러리(DLL)
120 : HMD(Head mounted Display)
130 : 컨트롤러

Claims

비행 시뮬레이션 소프트웨어를 실행하는 컴퓨팅 장치;
컴퓨팅 장치의 실행 결과가 표시되는 HMD(Head mounted Display);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정위상실 체험 시뮬레이션 시스템.
청구항 1에 있어서,
비행 시뮬레이션 소프트웨어는,
Vection-illusion 체험 컨텐츠를 제공하는 것을 특징으로 하는 공간정위상실 체험 시뮬레이션 시스템.
청구항 2에 있어서,
비행 시뮬레이션 소프트웨어는,
X-Plane인 것을 특징으로 하는 공간정위상실 체험 시뮬레이션 시스템.
청구항 3에 있어서,
Vection-illusion 체험 컨텐츠는,
X-Plane SDK를 이용하여 제작하는 것을 특징으로 하는 공간정위상실 체험 시뮬레이션 시스템.
청구항 4에 있어서,
Vection-illusion 체험 컨텐츠는,
사용자 운전 항공기에 주변 항공기를 추가하여 제작하는 것을 특징으로 하는 공간정위상실 체험 시뮬레이션 시스템.
청구항 5에 있어서,
주변 항공기는,
사용자 운전 항공기에 보다 빠른 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 공간정위상실 체험 시뮬레이션 시스템.
청구항 6에 있어서,
주변 항공기는,
사용자 운전 항공기와 동일 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 공간정위상실 체험 시뮬레이션 시스템.
컴퓨팅 장치가, 비행 시뮬레이션 소프트웨어를 실행하는 단계;
HMD(Head mounted Display)가, 컴퓨팅 장치의 실행 결과를 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정위상실 체험 시뮬레이션 방법.