Desarrollo y Evaluación de una Herramienta de Simulación de Vuelo en Realidad Virtual Mejorada para Dirigibles
Autores: Rostami, Mohsen; Kamoonpuri, Jafer; Pradhan, Pratik; Chung, Joon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Desarrollo y Evaluación de una Herramienta de Simulación de Vuelo en Realidad Virtual Mejorada para Dirigibles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Simulación de vuelo
Realidad virtual
Dirigibles
Aerodinámica
HMD de VR
Simulador de vuelo FlightGear
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Se propone una herramienta de simulación de vuelo en tiempo real utilizando un visor de realidad virtual montado en la cabeza (VR-HMD) para dirigibles pilotados de forma remota que operan en condiciones más allá de la línea de visión (BLOS). En particular, el VR-HMD fue desarrollado para dirigibles estratosféricos que vuelan a altitudes bajas/altas. La herramienta de simulación de vuelo propuesta utiliza las características aerodinámicas correspondientes del dirigible, el efecto de flotabilidad, el equilibrio de masa, la masa añadida, las contribuciones de propulsión y las reacciones en el suelo en el simulador de vuelo FlightGear (FGFS). El visor VR estaba conectado al FGFS junto con el controlador de radio que contiene la orientación/estado en tiempo real de cada botón, que también se simula para proporcionar una mejor conciencia situacional, y un display de cabeza (HUD) que fue desarrollado para proporcionar los datos de vuelo requeridos. En este trabajo, se desarrolló un sistema para conectar el FGFS y el motor gráfico Unity compatible con VR a una PC y un VR-HMD inalámbrico en tiempo real con un retraso mínimo entre la transmisión de datos. Se encontró un equilibrio para que el FGFS escribiera en un archivo CSV a un período de 0.01 s. Para Unity, el archivo se leía en cada fotograma, lo que se traduce en alrededor de 0.0167 s (60 Hz). También se llevó a cabo un procedimiento de prueba con una técnica de calificación similar basada en el cuestionario NASA TLX, que identifica la capacidad mental disponible del piloto al completar una tarea asignada para asegurar la comodidad del VR-HMD propuesto. En consecuencia, se realizó una comparación del control de la aeronave utilizando el simulador de escritorio y la herramienta VR-HMD. Los resultados mostraron que la iteración actual del sistema es ideal para entrenar a los pilotos en el uso de sistemas similares en un entorno seguro e inmersivo. Además, un sistema portátil tan avanzado puede incluso aumentar la conciencia situacional de los pilotos y permitirles completar una parte considerable de pruebas de vuelo reales con los mismos procedimientos de transmisión de datos en simulación. El simulador de vuelo VR-HMD también fue concebido para expresar el concepto de estación de control en tierra (GCS) y transmitir información de vuelo, así como las visuales del punto de vista (POV) en tiempo real utilizando la transmisión del entorno real a través de una cámara a bordo.
Descripción
Se propone una herramienta de simulación de vuelo en tiempo real utilizando un visor de realidad virtual montado en la cabeza (VR-HMD) para dirigibles pilotados de forma remota que operan en condiciones más allá de la línea de visión (BLOS). En particular, el VR-HMD fue desarrollado para dirigibles estratosféricos que vuelan a altitudes bajas/altas. La herramienta de simulación de vuelo propuesta utiliza las características aerodinámicas correspondientes del dirigible, el efecto de flotabilidad, el equilibrio de masa, la masa añadida, las contribuciones de propulsión y las reacciones en el suelo en el simulador de vuelo FlightGear (FGFS). El visor VR estaba conectado al FGFS junto con el controlador de radio que contiene la orientación/estado en tiempo real de cada botón, que también se simula para proporcionar una mejor conciencia situacional, y un display de cabeza (HUD) que fue desarrollado para proporcionar los datos de vuelo requeridos. En este trabajo, se desarrolló un sistema para conectar el FGFS y el motor gráfico Unity compatible con VR a una PC y un VR-HMD inalámbrico en tiempo real con un retraso mínimo entre la transmisión de datos. Se encontró un equilibrio para que el FGFS escribiera en un archivo CSV a un período de 0.01 s. Para Unity, el archivo se leía en cada fotograma, lo que se traduce en alrededor de 0.0167 s (60 Hz). También se llevó a cabo un procedimiento de prueba con una técnica de calificación similar basada en el cuestionario NASA TLX, que identifica la capacidad mental disponible del piloto al completar una tarea asignada para asegurar la comodidad del VR-HMD propuesto. En consecuencia, se realizó una comparación del control de la aeronave utilizando el simulador de escritorio y la herramienta VR-HMD. Los resultados mostraron que la iteración actual del sistema es ideal para entrenar a los pilotos en el uso de sistemas similares en un entorno seguro e inmersivo. Además, un sistema portátil tan avanzado puede incluso aumentar la conciencia situacional de los pilotos y permitirles completar una parte considerable de pruebas de vuelo reales con los mismos procedimientos de transmisión de datos en simulación. El simulador de vuelo VR-HMD también fue concebido para expresar el concepto de estación de control en tierra (GCS) y transmitir información de vuelo, así como las visuales del punto de vista (POV) en tiempo real utilizando la transmisión del entorno real a través de una cámara a bordo.