Технологии для тренировочных полетов – будущее игровой индустрии?

Разработка и создание технологии, которая окажется действительно полезной окружающему миру, а не горстке ученых, предполагает собой не только стандартные решения и пути развития. Ее успех зависит от взаимосотрудничества инженеров и их мастерства как на этапе зарождения идеи,  так и в момент ее конечной реализации.

Последняя разработка компании Wittenstein стала результатом упорной работы команды специалистов и использования передовых научных технологий. Именно она легла в основу нового творения ученых университета Deakin (Австралия) – универсального симулятора движения (UMS – Universal Motion Simulator).

 Universal Motion Simulator

Универсальный симулятор движения представляет собой динамическую платформу для тренировок и анализа поведения. Он оснащен специальными очками виртуальной реальности и двумя осями вращения. Механизм может создать ускорение, равное нескольким g.

На фото: система управления движением Wittenstein. Вверху: циклический рычаг. Внизу: общий рычаг.

Центр исследования интеллектуальных систем университета Deakin (CISR), расположенный в Джелонге (Австралия), специализируется на внедрении и анализе алгоритмов и методик, которые делают научные решения востребованными в реальном мире. Универсальный симулятор движения (UMS) – один из последних исследовательских проектов команды CISR. Одну из ведущих ролей в его создании сыграла система управления движением компании Wittenstein, полностью имитирующее управление вертолетом. Эта система состоит из циклического рычага, общего рычага и педалей направления движения. Симулятор движения с тактильным управлением предназначен для тренировок пилотов летательных аппаратов. Испытуемый находится в реалистичной тренировочной среде, которая достигается благодаря высококачественной гибкой системе движения, воссоздающей различные тренировочные ситуации.

«Цель этого симулятора – добиться лучшего взаимодействия пилота и летательного аппарата во время внештатных ситуаций в воздухе. Моделирование нагрузок (примерно 6g), испытываемых организмом человека в ситуациях, когда самолет выходит из-под контроля и начинает хаотично двигаться, поможет пилоту выработать навыки стрессоустойчивости для оперативного устранения неполадок», – говорит профессор Саид Нахаванди, директор Центра исследования интеллектуальных систем CISR. «Этот проект является отличной возможностью для нашего центра изучить и разработать ряд инноваций, которые могут принести ощутимую выгоду для общественности через создание базы знаний и возможных путей решения проблем, возникающих во время внештатных ситуаций в воздухе».

Cимулятор предназначен для использования в двух режимах: с возможностью управления пользователем и без таковой. Когда симулятором управляет компьютер, он двигается по заранее запрограммированной траектории; скорость и частота движений увеличиваются от начального уровня тренировок до последнего. Во втором режиме симулятор полностью управляется самым испытуемым с помощью системы управления движением Wittenstein.

Дополнительную помощь в процессе разработки проекта оказали министерство обороны Австралии, государственное исследовательское бюро Австралии и компания Rockwell Collins. И, как уже упоминалось, компания Wittenstein предоставила для проекта свою готовую разработку управления с обратной связью. Эта система с тактильным управлением, оснащенная циклическим рычагом, общим рычагом и педалями направления движения, обеспечивает пользователю симулятора полный «эффект присутствия» в воздухе максимально приближенный к настоящим условиям полета.

«Циклический рычаг, общий рычаг и педали направления движения, используемые в этом симуляторе, являются нашей последней инженерной разработкой и обеспечивают точность взаимодействия механической, моторной, электронной и программной составляющих прибора»,  – говорит Скотт Миткэлф, генеральный директор компании Wittenstein.

Циклический рычаг располагается между ног пилота и обычно называется ручкой управления или просто циклический. На большинстве вертолетов он похож на джойстик, как и в самолетах.

Общий рычаг или рукоятка корректора газа, на реальных вертолетах служит для уравновешивания реактивного момента от несущего винта.

Эта система идеально вписалась в симулятор движения, потому что она сочетает в себе ключевые характеристики, которые связываются с заданиями симулятора: она подвижна, компактна и тактильно управляема. Данная разработка Wittenstein обеспечивает пользователю симулятора максимальную привязку к реальности происходящего. Малейшее движение пользователя, переданное на рычаги управления, сразу же отобразится на поведении всего прибора. К тому же, данные, полученные в максимально реалистичных условиях, являются полем исследования для специалистов CISR.

Применение подобных технологий в разработке приборов, полезных для использования в будущем, хороший пример взаимодействия ученых. Вероятно, в скором времени и индустрия развлечений подхватит тренд развития технологий полной симуляции виртуального пространства.  Визуальная составляющая компьютерных игр уже многие годы справляется с задачей достаточного погружения игрока в виртуальные вселенный, остается только создать доступные технологии имитации физически воздействий на организм человека.

Разрозненность подобных исследований приводит к отсутствию совершенных комплексов для имитации виртуального пространства. У всех встречаются свои недостатки. При использовании  UMS пользователю приходится надевать шлем виртуальной реальности. В бельгийском симуляторе полетов отсутствует система эмуляции движений и следовательно воспроизводимые нагрузки на пользователя практически равны нулю. Из плюсов, бельгийского проекта Top Gun хорошо выполнена визуализация происходящего, об этом мы расскажем ниже.

Симулятор полетов «Небесный свод»

Еще в октябре бельгийская компания представила новейший инструмент для тренировок пилотов боевых истребителей – симулятор полета, обеспечивающий 360-градусный обзор. Он поможет воспроизвести картину тренировки именно так, как ее видит пилот самолета.

Небесный свод (рабочее название симулятора) – это первый симулятор полета, который обеспечивает пилотам полный беспрепятственный обзор на 360 градусов во время прохождения ними виртуальных миссий. Так позиционирует этот продукт компания Barco, создатель дисплеев и проекторов с высоким разрешением.

Это не улучшение существующего, это новое поколение симуляторов, – заявил Джирт Мэттьюз, директор по исследованиям и развитию Barco. «Если из кабины пилота открывается обзор на 360 градусов, то и тренироваться он должен на системах, которые позволяют ему совершать такой обзор. Любое несоблюдение реальных условий во время тренировки может оказаться фатальным, когда придет время настоящего полета».

В режиме «мультиплеера» симулятор может обеспечивать одновременную работу нескольких пилотов, имитируя такие сложные тренировочные процессы, как дозаправка в воздухе.

«В первой версии проекта у нас будет восемь систем, расположенных друг возле друга. А их пользователи смогут тренироваться одновременно», – сказала менеджер проекта Кэти Верледенс.

В режиме одиночных вылетов симулятор тоже работает.

Разработка этого проекта длилась с 2009 года. Сегодня он представляет собой акриловую сферу диаметром 3,40 метра, которую освещают снаружи тринадцать проекторов с высоким разрешением. Пилот находится внутри и наблюдает за картинкой на куполе сферы.

Первый рабочий экземпляр Небесного свода, который может одинаково успешно использоваться для тренировочных программ различных типов истребителей, впервые был продан компании Elbit Systems. Она же, в свою очередь, поставит его конечному потребителю – военно-воздушным силам Израиля. Система должна полностью заработать в 2012 году.

Инженеры из Barco используют лазерную калибровку для состыковки изображений всех 10-мегапиксельных проекторов. Таким образом, картинки с разных проекторов идеально ложатся одна на одну.

Одним из главных технических заданий было воссоздание настоящего контраста, который видит пилот, когда  его взгляд переводится с видимых светлых участков на невидимые темные.

«В обычном использовании Небесного свода та часть его картинки, которую Вы видите, освещена. И это в то время, когда недоступная Вашему глазу часть находится в темноте. Так достигается имитация восприятия света человеческим глазом», – сказал Мэттьюз. «Для нас очень важна правильная реакция пилота на изменения во внешнем освещении. Поэтому мы добились такой картинки с помощью высокого разрешения и регулировки яркости на всей поверхности в 360 градусов. На сегодняшний день это настоящий прорыв в отрасли».

Источники: Wittenstein MOVE magazine, Reuters US edition.