(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアルタイム・シミュレータの繰り返し処理プロセスの中で、演算処理部において、第１の３次元海面波模擬計算部が所定の海面波数式モデルにより現在時刻の航空機の運動の模擬に必要な３次元海面波情報を計算するとともに、運動模擬計算部が操縦状態と前記３次元海面波の情報とにより航空機の運動を計算し、模擬視界装置部において、第２の３次元海面波模擬計算部が現在時刻よりも操縦入力による模擬視界表示の応答時間後の時刻の海面波映像表示に必要な３次元海面波情報を前記海面波数式モデルと同一式により計算するとともに、映像発生処理部が前記演算処理部の運動模擬計算部からデータ転送された航空機の運動情報と模擬視界装置部の第２の３次元海面波模擬計算部で計算された前記時間後の時刻の３次元海面波情報とにより現在時刻よりも操縦入力による模擬視界表示の応答時間後の時刻の航空機から見た海面波の模擬視界映像を発生することを特徴とする海面波模擬視界発生方法。
【請求項２】
所定の海面波数式モデルにより現在時刻の航空機の運動の模擬に必要な３次元海面波情報を計算する第１の３次元海面波模擬計算部と、操縦状態と前記第１の３次元海面波模擬計算部の３次元海面波情報とにより航空機の運動を計算する運動模擬計算部とを備える演算処理部と、前記所定の海面波数式モデルと同一式により現在時刻よりも操縦入力による模擬視界表示の応答時間後の時刻の海面波映像表示に必要な３次元海面波情報を計算する第２の３次元海面波模擬計算部と演算処理部からデータ転送された航空機の運動情報と前記第２の３次元海面波模擬計算部の３次元海面波情報とにより現在時刻よりも操縦入力による模擬視界表示の応答時間後の時刻の航空機から見た海面波の模擬視界映像を発生する映像発生処理部とを備える模擬視界発生装置とからなることを特徴とする海面波模擬視界発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、リアルタイム・シミュレータの繰り返し処理プロセスの中で、海面波の映像表示と航空機の運動の模擬計算とのそれぞれで最適な海面情報の処理を同時に行ない、それぞれの同期を図ることにより現実に近い着水の模擬を可能とした海面波模擬視界発生方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば航空機の着水訓練を目的とした操縦訓練装置に用いる海面波模擬視界発生装置は、図３のように構成される。図３において、３０１は演算処理部、３０２は水力／空力計算部、３０３は教官卓、３０４は操縦席、３０５は模擬視界装置部、３０６は模擬視界発生装置、３０７は模擬視界表示装置である。図４は各部のタイミング図、図５は機体と海面（本明細書において、「海面」は、海面、湖面、沼面等の模擬する航空機が着水する水面をいう）及び波の位置関係を説明する図である。
【０００３】
操縦席３０４からは訓練者により操縦された操縦量が出力され、水力／空力計算部３０２に入力される。水力／空力計算部３０２は、模擬視界発生装置３０６からの現在時刻よりも操縦訓練者の操縦入力による模擬視界表示の応答時間前の波の状態と操縦席３０４からの操縦状態すなわち操縦量等により、機体に作用する空気力（空力の模擬）及び着水時に機体に作用する水力抵抗（水力の模擬）を計算し、運動方程式を解くことにより、機体の３次元空間における速度、位置（緯度、経度、高度）及び姿勢等を計算する。教官卓３０３からは風向、風速、海面状況（シー・ステイト）等が設定される。模擬視界発生装置３０６は、これらの設定情報と水力／空力計算部３０２の前記水力、空力の模擬による機体の位置姿勢等の情報を入力し、機体の位置姿勢等に応じてその機体の窓から見える海面を含む模擬視界を生成する。模擬視界表示装置３０７は模擬視界発生装置３０６で生成された模擬視界を表示し、視界情報として操縦席３０４の訓練者に目視できるようにする。訓練者はこの模擬視界を見ながら操縦を行なう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
水力／空力計算部３０２に入力される模擬視界発生装置３０６からの海面情報は、現在時刻よりも操縦訓練者の操縦入力による模擬視界表示の応答時間前の時刻の情報であり、機体の運動をリアルタイムに模擬することが困難であった。また、現在時刻に模擬視界表示装置３０７で表示される海面波の映像は現在時刻よりも訓練者の操縦入力による模擬視界表示の応答時間前の映像であり、着水時に航空機の運動と模擬視界との同期がとれず、訓練者に異和感を感じさせてしまうなどの問題点があった。
【０００５】
模擬視界装置部３０５の模擬視界発生装置３０６から演算処理部３０１の水力／空力計算部３０２に転送する波の状態に関するデータ量には制限があり、水力／空力の模擬を行うのに必要なデータをすべて転送することができないため、着水時の航空機の運動を十分に模擬することができなかった。
【０００６】
この発明の目的は、着水時の航空機の運動をリアルタイムに模擬することにより訓練者に異和感を感じさせない海面波模擬視界発生方法及びその装置を提供するものである。
【０００７】
この発明の目的は、航空機の運動と海面波の模擬視界との同期がとれ、訓練者に異和感を感じさせない海面波模擬視界発生方法及びその装置を提供するものである。
【０００８】
また、この発明の目的は、演算処理部と模擬視界装置部とのデータ転送量を少なくした海面波模擬視界発生方法及びその装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る映像処理方法は、リアルタイム・シミュレータの繰り返し処理プロセスの中で、演算処理部において、第１の３次元海面波模擬計算部が所定の海面波数式モデルにより現在時刻の航空機の運動の模擬に必要な３次元海面波情報を計算するとともに、運動模擬計算部が操縦状態と前記３次元海面波の情報とにより航空機の運動を計算し、模擬視界装置部において、第２の３次元海面波模擬計算部が現在時刻よりも操縦入力による模擬視界表示の応答時間後の時刻の海面波映像表示に必要な３次元海面波情報を前記海面波数式モデルと同一式により計算するとともに、映像発生処理部が前記演算処理部の運動模擬計算部からデータ転送された航空機の運動情報と模擬視界装置部の第２の３次元海面波模擬計算部で計算された前記時間後の時刻の３次元海面波情報とにより現在時刻よりも操縦入力による模擬視界表示の応答時間後の時刻の航空機から見た海面波の模擬視界映像を発生するものである。
【００１０】
また、本発明に係る映像処理装置は、所定の海面波数式モデルにより現在時刻の航空機の運動の模擬に必要な３次元海面波情報を計算する第１の３次元海面波模擬計算部と、操縦状態と前記第１の３次元海面波模擬計算部の３次元海面波情報とにより航空機の運動を計算する運動模擬計算部とを備える演算処理部と、前記所定の海面波数式モデルと同一式により現在時刻よりも操縦入力による模擬視界表示の応答時間後の時刻の海面波映像表示に必要な３次元海面波情報を計算する第２の３次元海面波模擬計算部と演算処理部からデータ転送された航空機の運動情報と前記第２の３次元海面波模擬計算部の３次元海面波情報とにより現在時刻よりも操縦入力による模擬視界表示の応答時間後の時刻の航空機から見た海面波の模擬視界映像を発生する映像発生処理部とを備える模擬視界発生装置とからなるものである。
【００１１】
【作用】
本発明に係る海面波模擬視界発生方法において、次のように作用する。演算処理部において現在時刻ｔの航空機の運動の模擬に必要な３次元海面波情報を計算するとともに、操縦状態と前記３次元海面波の情報とにより航空機の運動を計算する。模擬視界装置部において時刻ｔ＋Δｔ（Δｔ：操縦入力による模擬視界表示の応答時間）の海面波映像表示に必要な３次元海面波情報を計算する。演算処理部からの航空機の運動情報と、模擬視界装置部で計算された時刻ｔ＋Δｔの３次元海面波情報とにより航空機から見た海面波の模擬視界映像が生成される。海面波の模擬視界映像は、時刻ｔ＋Δｔにおいて、同時刻の海面波の映像が表示される。
【００１２】
また、本発明に係る海面波模擬視界発生装置は、次のように作用する。演算処理部内の第１の３次元海面波模擬計算部は、現在時刻ｔの航空機の運動の模擬に必要な３次元海面波情報を計算する。また、運動模擬計算部は、操縦状態と前記第１の３次元海面波模擬計算部の３次元海面波情報とにより航空機の運動を計算する。第２の３次元海面波模擬計算部において時刻ｔ＋Δｔの海面波映像表示に必要な３次元海面波情報を計算する。映像発生処理部は、演算処理部から送られた航空機の運動情報と、第２の３次元海面波模擬計算部で計算された時刻ｔ＋Δｔの３次元海面波情報とにより時刻ｔ＋Δｔの航空機から見た海面波の模擬視界映像を発生する。模擬視界映像は、時刻ｔ＋Δｔにおいて、海面波の映像と航空機の運動情報との同期がとられている。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の実施例を図により説明する。図１は本発明を実施する機能ブロック図である。図２は本発明の各部のタイミング図である。図１において、１０１は演算処理部、１０２は教官卓計算部、１０３は第１の３次元海面波模擬計算部、１０４は機体の運動模擬計算部、１０５は教官卓、１０６は操縦席、１０７は模擬視界装置部、１０８は模擬視界発生装置、１０９は第２の３次元海面波模擬計算部、１１０は映像発生処理部、１１１は模擬視界表示装置である。
【００１４】
教官卓１０５において風向、風速、海面状況（シー・ステイト）等が選択され、この選択により教官卓計算部１０２で所定の状況情報に変換される。第１の３次元海面波模擬計算部１０３は、教官卓計算部１０２からの状況情報に応じて、所定の３次元海面波数式モデル；Ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）を用いて、現在時刻ｔ、航空機の運動の模擬に必要な艇体各部すなわち各座標における３次元の海面波情報を算出する。海面波情報は、波の高さ、波盛り上がり速度、波盛り上がり加速度を含む。第１の３次元海面波模擬計算部１０３は、その海面波情報を機体の運動模擬計算部１０４に送るとともに、その現在時刻ｔ情報を模擬視界装置部１０７の第２の３次元海面波模擬計算部１０９に送る。前記３次元海面波数式モデルＨ（ｘ，ｙ，ｔ）に用いた３次元海面波数式モデルの係数；ａｉ  ，ｋｉ  ，Ｌｘｉ  ，Ｌｙｉ  ，ωｉ  ，φｉ  は、教官卓１０５において選択している風向、風速、海面状況等が変更された時のみ、第２の３次元海面波模擬計算部１０９に送る。操縦席１０６から機体の運動模擬計算部１０４には訓練内容に応じて操縦された操縦量が入力される。機体の運動模擬計算部１０４は、第１の３次元海面波模擬計算部１０３からの海面波情報（波の高さ、波盛り上がり速度、波盛り上がり加速度）と、操縦席１０６からの操縦状態すなわち操縦量等により、機体に作用する空気力及び着水時に機体に作用する水力抵抗を計算し運動方程式を解くことにより、機体の速度、位置、姿勢等を計算する。これら機体に関する位置等の情報は、模擬視界装置部１０７の映像発生処理部１１０に送られる。
【００１５】
第２の３次元海面波模擬計算部１０９は、第１の３次元海面波模擬計算部１０３における所定の数式モデルと同一式の３次元海面波数式モデル；Ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）により、第１の３次元海面波模擬計算部１０３が計算する現在時刻ｔよりも操縦訓練者の操縦入力による模擬視界表示の応答時間後の時刻ｔ＋Δｔの海面波映像表示に必要な点について海面状況（波の状態）をＨ（ｘ，ｙ，ｔ＋Δｔ）により計算し、その海面波情報を映像発生処理部１１０に送る。
【００１６】
機体の運動模擬計算部１０４から映像発生処理部１１０に送られた航空機の運動情報と、第２の３次元海面波模擬計算部１０９で計算された時刻ｔ＋Δｔの３次元海面波情報とにより時刻ｔ＋Δｔの航空機から見た模擬視界映像を発生する。海面波の模擬視界映像は、時刻ｔ＋Δｔにおいて、時刻ｔ＋Δｔの海面波の映像が発生している。このビデオ信号は模擬視界表示装置に送られ、表示される。これを時刻ｔ＋Δｔにおいて操縦席１０６の訓練者が見ることができ、訓練者はこの同時刻ｔ＋Δｔの水面状況を見ながらリアルタイムな航空機の着水訓練をすることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、機体の運動模擬計算と模擬視界装置とにおいて、操縦入力による模擬視界表示の応答時間（Δｔ）分の時間差を考慮した異なる時刻の３次元海面波模擬計算を同時に行なって、機体の運動模擬と模擬視界映像表示とのそれぞれで最適な時刻の海面情報の処理を行なうので、リアルタイムな着水時の航空機の運動を模擬することができ、リアルタイムで表示された海面映像を目視しながらの操縦を可能にし、航空機の運動と模擬視界の同期が図られ、着水訓練時に訓練者が異和感を感じる等の問題を改善することができる。
【００１８】
また、３次元海面波模擬計算において、演算処理部では機体の運動模擬に必要な海面情報を、模擬視界装置部では、海面波映像表示に必要な海面波情報を各々処理していることにより、海面情報に関する転送データ量の大幅な削減を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する機能ブロック図である。
【図２】本発明の動作を説明する各部のタイミング図である。
【図３】従来の映像処理装置の機能ブロック図である。
【図４】従来の映像処理装置の動作を説明する各部のタイミング図である。
【図５】機体と海面及び波の位置関係を説明する図である。
【符号の説明】
１０１…演算処理部、１０２…教官卓計算部、１０３…第１の３次元海面波模擬計算部、１０４…機体の運動模擬計算部、１０５…教官卓、１０６…操縦席、１０７…模擬視界装置部、１０８…模擬視界発生装置、１０９…第２の３次元海面波模擬計算部、１１０…映像発生処理部、１１１…模擬視界表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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