현재 항공기, 자동차 교육훈련용 시뮬레이터는 지상에 설치된 시뮬레이터에 가상의 상황을 구현하여 교육생에게 다양한 교육훈련 내용을 제공하고 교관은 다른 공간에서 교육훈련에 대한 내용을 모니터링하고 교육훈련에 필요한 내용은 바로 지시하여 교육훈련의 효과를 극대화하고 있다. 하지만 교육생이 실제 항공기나 자동차를 탑승하여 훈련을 진행 할 경우 관제센터의 교관은 항공기나, 자동차에 대한 내용을 관제센터에서 모니터링 할 수 없고 교육 종료 후 교육훈련 내용에 대한 평가가 쉽지 않아 교육생에게 양질의 교육이 어렵다. 본 논문에서는 항공기, 자동차에 GPS 정보와 항공기 또는 자동차의 각종 정보를 실시간으로 수집하여 3D 영상 시뮬레이션을 구현하며 화면에 현재 항공기 또는 자동차의 영상을 3차원으로 구현하여 관제센터에서 교육훈련 상황을 실시간으로 모니터링 및 교육훈련에 활용하고 3D 영상 파일을 저장하여 교육훈련 종료 후 교육생과 교관이 교육훈련 내용에 대하여 평가와 분석을 할 수 있는 시뮬레이션 시스템을 개발하고자 한다.
현재 항공기, 자동차 교육훈련용 시뮬레이터는 지상에 설치된 시뮬레이터에 가상의 상황을 구현하여 교육생에게 다양한 교육훈련 내용을 제공하고 교관은 다른 공간에서 교육훈련에 대한 내용을 모니터링하고 교육훈련에 필요한 내용은 바로 지시하여 교육훈련의 효과를 극대화하고 있다. 하지만 교육생이 실제 항공기나 자동차를 탑승하여 훈련을 진행 할 경우 관제센터의 교관은 항공기나, 자동차에 대한 내용을 관제센터에서 모니터링 할 수 없고 교육 종료 후 교육훈련 내용에 대한 평가가 쉽지 않아 교육생에게 양질의 교육이 어렵다. 본 논문에서는 항공기, 자동차에 GPS 정보와 항공기 또는 자동차의 각종 정보를 실시간으로 수집하여 3D 영상 시뮬레이션을 구현하며 화면에 현재 항공기 또는 자동차의 영상을 3차원으로 구현하여 관제센터에서 교육훈련 상황을 실시간으로 모니터링 및 교육훈련에 활용하고 3D 영상 파일을 저장하여 교육훈련 종료 후 교육생과 교관이 교육훈련 내용에 대하여 평가와 분석을 할 수 있는 시뮬레이션 시스템을 개발하고자 한다.
Currently, aircraft and automobile simulator for training provides a variety of training by making hypothetical situation on a simulator installed on the ground currently. And the instructor maximizes the effectiveness of the training by monitoring training and instructing the required training. Whe...
Currently, aircraft and automobile simulator for training provides a variety of training by making hypothetical situation on a simulator installed on the ground currently. And the instructor maximizes the effectiveness of the training by monitoring training and instructing the required training. When trainees are boarding the aircraft or automobile. The Instructor in the ground is not able to monitoring aircraft, automobile. The assessment of the training is not easy after the end of the training. Therefore, it is difficult to provide high quality of education to the students. In this paper, simulation system is to develop the following. Collecting GPS and real-time information for aircraft, automobile $\grave{a}$implementing 3D simulation. Implementing current image of the aircraft or automobile in the screen by 3D real-time monitoring of training situation at the control center utilizing for training saving 3D video files analysis, evaluation on training after the end of the training.
Currently, aircraft and automobile simulator for training provides a variety of training by making hypothetical situation on a simulator installed on the ground currently. And the instructor maximizes the effectiveness of the training by monitoring training and instructing the required training. When trainees are boarding the aircraft or automobile. The Instructor in the ground is not able to monitoring aircraft, automobile. The assessment of the training is not easy after the end of the training. Therefore, it is difficult to provide high quality of education to the students. In this paper, simulation system is to develop the following. Collecting GPS and real-time information for aircraft, automobile $\grave{a}$implementing 3D simulation. Implementing current image of the aircraft or automobile in the screen by 3D real-time monitoring of training situation at the control center utilizing for training saving 3D video files analysis, evaluation on training after the end of the training.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문에서는 GPS 정보를 생성하기 위하여 최신의 GPS 칩을 사용하여 위치정보, 고도정보를 1/10초 단위로 생성하여 통신 모듈을 통하여 관제센터의 서버에 전송할 수 있도록 개발 하였다.
본 논문에서는 항공기, 자동차에 장착할 수 있는 GPS 송신 장비를 안드로이드 스마트 폰을 이용하여 개발하여 GPS 정보, 자이로스코프(Gyroscope) 센서의 정보, 사용자 정보 등을 3G, Wibro, LTE를 통해서 여러 대의 GPS 송신 장비로부터 GPS 수신 서버로 데이터를 수신 할 수 있도록 개발 하였다. 수신된 데이터는 3D 영상 파일 포맷으로 여러 대의 GPS 송신 장비로부터 수신한 데이터를 동일한 시간대 별로 분류하여 Linux 운영 체제의 파일시스템에 시간대 별로 구분하여 디렉터리(Directory)로 저장 할 수 있도록 채택하였고, GPS자료의 3D 영상파일 생성 과정은 그림 2와 같다.
본 논문은 앞서 서론에서 거론한 기존 시뮬레이터들의 문제점을 해결하고자 GPS 송신 장비를 탑재한 실제 항공기나 차량의 교육훈련 상황을 3D 시뮬레이션 화면에서 구현하여 관제센터에서 모니터링하고 향후 교육에 활용 할 수 있도록 개발하였다.
본 논문에서는 실제 항공기나 자동차에 GPS와 9-axis sensor를 장착하고 통신시스템을 이용하여 교육생이 탑승한 항공기나 자동차의 상황을 3D 시뮬레이션으로 구현하였다. 이를 통해 관제센터의 화면에 실시간으로 교육 상황을 재현하고 교관과 교육생 간 통신을 통하여 다양한 실전 교육 방법을 제시한다. 또한, 교육생이 교육훈련을 잘 수행하고 있는지 관제하여 교육에 활용하고 교육 종료 후 기록된 3D 영상파일을 통해 다시 3D 시뮬레이션에 영상을 재생하여 교육실에서 교관과 교육생이 교육훈련 내용을 분석할 수 있는 3D 영상 구현 시뮬레이션 시스템을 개발하고자 한다.
제안 방법
3D 영상 파일을 저장하는 방법은 시간대 별로 디렉터리의 트리(Tree)형태로 저장하여 교육생이 교육훈련을 실시한 날짜와 시간을 선택하여 선택한 시간부터 재생할 수 있도록 구성 하였고, 그림 4와 같다.
본 논문의 ‘GPS를 이용한 3D영상 구현 시뮬레이션’(이하 시뮬레이션) 통신, 시뮬레이션 물리엔진, 영상파일 구현, 3D 시뮬레이션 구현, Log 등의 모듈로 구분하여 개발하였다. 각 모듈과의 통신은 이벤트 방식, 메시지 큐 방식과 TCP/IP 통신을 이용한 방법을 통하여 모듈 간 데이터를 교환하고 각 모듈은 독립적으로 작동할 수 있도록 모듈 상호간 독립된 모듈로 작성하였고, 프로세스별 모듈 데이터 흐름은 그림 7과 같다.
이를 통해 관제센터의 화면에 실시간으로 교육 상황을 재현하고 교관과 교육생 간 통신을 통하여 다양한 실전 교육 방법을 제시한다. 또한, 교육생이 교육훈련을 잘 수행하고 있는지 관제하여 교육에 활용하고 교육 종료 후 기록된 3D 영상파일을 통해 다시 3D 시뮬레이션에 영상을 재생하여 교육실에서 교관과 교육생이 교육훈련 내용을 분석할 수 있는 3D 영상 구현 시뮬레이션 시스템을 개발하고자 한다.
본 논문에서 개발하고자 하는 GPS 데이터를 이용한 3D 영상 시뮬레이션은 Linux 운영체제에서 실행 되도록 개발 하였다. Linux는 Open Source의 다양한 3D엔진을 제공하며, OpenGL기반의 SDK와 API를 제공하여 3D 영상 시뮬레이션 구현에 최적의 환경과 다양한 통신 기능 및 추가적인 하드웨어를 손쉽게 사용할 수 있다.
본 논문에서는 3D엔진으로 OpenGL기반의 Ogre3d 엔진을 사용하며, 개발언어는 C/C++, UI 툴은 Qt, 개발 IDE는 Eclipse, 기타 라이브러리는 zlib, jpeg, libpng, ncurses, libtool 등을 사용하여 개발하였다[1-5].
항공기 교육훈련용 시뮬레이터는 그림 1과 같다. 본 논문에서는 실제 항공기나 자동차에 GPS와 9-axis sensor를 장착하고 통신시스템을 이용하여 교육생이 탑승한 항공기나 자동차의 상황을 3D 시뮬레이션으로 구현하였다. 이를 통해 관제센터의 화면에 실시간으로 교육 상황을 재현하고 교관과 교육생 간 통신을 통하여 다양한 실전 교육 방법을 제시한다.
본 논문의 ‘GPS를 이용한 3D영상 구현 시뮬레이션’(이하 시뮬레이션) 통신, 시뮬레이션 물리엔진, 영상파일 구현, 3D 시뮬레이션 구현, Log 등의 모듈로 구분하여 개발하였다.
Linux는 Open Source의 다양한 3D엔진을 제공하며, OpenGL기반의 SDK와 API를 제공하여 3D 영상 시뮬레이션 구현에 최적의 환경과 다양한 통신 기능 및 추가적인 하드웨어를 손쉽게 사용할 수 있다. 본 논문의 3D 영상 시뮬레이션은 GPS와 9-axis sensor 장비로부터 수신한 데이터를 영상 파일로 저장할 수 있도록 다양한 통신 모듈을 사용한다.
본 논문에서는 항공기, 자동차에 장착할 수 있는 GPS 송신 장비를 안드로이드 스마트 폰을 이용하여 개발하여 GPS 정보, 자이로스코프(Gyroscope) 센서의 정보, 사용자 정보 등을 3G, Wibro, LTE를 통해서 여러 대의 GPS 송신 장비로부터 GPS 수신 서버로 데이터를 수신 할 수 있도록 개발 하였다. 수신된 데이터는 3D 영상 파일 포맷으로 여러 대의 GPS 송신 장비로부터 수신한 데이터를 동일한 시간대 별로 분류하여 Linux 운영 체제의 파일시스템에 시간대 별로 구분하여 디렉터리(Directory)로 저장 할 수 있도록 채택하였고, GPS자료의 3D 영상파일 생성 과정은 그림 2와 같다.
대상 데이터
본 논문에서는 9-axis sensor를 사용하여 항공기 및 차량의 방향, 자세 등의 데이터를 생성한다. 9-axis sensor의 기능은 9축 MotionFusion데이터를 rotation maxtrix, quaternion, Euler Angle를 디지털 출력을 지원하고 Tri-Axis angular rate 센서(gyro), 3축 컴파스, 가속도계, 자이로스코프와 컴파스 간 board-level cross-axis alignment 오류를 제거하기 위한 센서인 drift 등의 기능을 수행하는 센서를 사용한다.
후속연구
하지만 이 시뮬레이션은 개선해야 될 부분들이 있다. 먼저 각 장비(항공기, 자동차, 선박, 사람 등)의 특성에 맞도록 GPS의 송신 장비에 각종 장비의 데이터를 구성하여야 하고 만약 항공기의 전술 훈련이나 무장 훈련 시 필요한 데이터를 지상의 관제센터에서 수신하도록 하고 물리엔진을 통하여 시뮬레이션 한다면 현재 훈련 모습을 그대로 재생이 가능 할 것이다. 또한 시뮬레이션 시스템은 알고리즘 변환이 용이하도록 개발되었다.
향후 좀 더 신뢰성 있는 시뮬레이션의 기능 보강이 필요하다. 또한 GPS 송신 장비도 항공기용, 차량용 등 그 용도에 따라 특별하게 제작 되어야하고, 일반적으로 속도가 느린 장비나 사람의 경우는 시중에 나와 있는 스마트 폰을 사용하여 GPS 송신 장비로 사용할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
항공기, 자동차 교육훈련용 시뮬레이터는 어떤 방법으로 교육 효과를 높이고 있는가?
현재 항공기, 자동차 교육훈련용 시뮬레이터는 지상에 설치된 시뮬레이터에 가상의 상황을 구현하여 교육생에게 다양한 교육훈련 내용을 제공하고 교관은 다른 공간에서 교육훈련에 대한 내용을 모니터링하고 교육훈련에 필요한 내용은 바로 지시하여 교육훈련의 효과를 극대화하고 있다. 하지만 교육생이 실제 항공기나 자동차를 탑승하여 훈련을 진행 할 경우 관제센터의 교관은 항공기나, 자동차에 대한 내용을 관제센터에서 모니터링 할 수 없고 교육 종료 후 교육훈련 내용에 대한 평가가 쉽지 않아 교육생에게 양질의 교육이 어렵다.
현재 사용되는 교육훈련용 시뮬레이터는 무엇을 학습할 수 있는가?
현재 사용되는 교육훈련용 시뮬레이터는 대부분 실내 교육장에 설치되어 교육생이 시뮬레이터에 탑승하여 시뮬레이터에서 제공하는 가상의 교육환경 또는 장비(항공기, 자동차 등)의 조작 방법 등을 교육하는 교육용 시뮬레이터로 활용하고 있다. 교관은 내부의 다른 시스템을 통하여 교육생의 교육훈련을 모니터링하고 다양한 교육 환경을 제시하여 교육생이 그 환경에 맞는 교육 상황을 가상의 공간에서 적응 할 수 있도록 교육을 진행 한다.
실제로 항공기, 자동차 교육훈련을 하는 경우의 한계점은?
현재 항공기, 자동차 교육훈련용 시뮬레이터는 지상에 설치된 시뮬레이터에 가상의 상황을 구현하여 교육생에게 다양한 교육훈련 내용을 제공하고 교관은 다른 공간에서 교육훈련에 대한 내용을 모니터링하고 교육훈련에 필요한 내용은 바로 지시하여 교육훈련의 효과를 극대화하고 있다. 하지만 교육생이 실제 항공기나 자동차를 탑승하여 훈련을 진행 할 경우 관제센터의 교관은 항공기나, 자동차에 대한 내용을 관제센터에서 모니터링 할 수 없고 교육 종료 후 교육훈련 내용에 대한 평가가 쉽지 않아 교육생에게 양질의 교육이 어렵다. 본 논문에서는 항공기, 자동차에 GPS 정보와 항공기 또는 자동차의 각종 정보를 실시간으로 수집하여 3D 영상 시뮬레이션을 구현하며 화면에 현재 항공기 또는 자동차의 영상을 3차원으로 구현하여 관제센터에서 교육훈련 상황을 실시간으로 모니터링 및 교육훈련에 활용하고 3D 영상 파일을 저장하여 교육훈련 종료 후 교육생과 교관이 교육훈련 내용에 대하여 평가와 분석을 할 수 있는 시뮬레이션 시스템을 개발하고자 한다.
참고문헌 (5)
S. H. Lee, B. J. Ahn, J. H. Kim, K. H. Kim, J. Y. Yun and J. J. Kim, "A Study on the Method of Producing 3D CAD Space Information to Use in the GIS Engine," International Journal of Architectural Institute, vol. 23, no. 11, pp. 161-168, Nov. 2007.
T. H. Hwang, J. Y. Oh, H. J. Hwang, B. C. Kim and D. H. Moon, "Development of a 3D real-time visualization system for ship handling simulators using an open source 3D graphics engine," International Journal of navigation and port research, vol. 35, no. 3, pp. 187-195, Nov. 2011.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.