Anwendungsbeispiele für Simulatoren (3)
Ausbildung
Gefechtssimulation
Wartungstrainer
Systemtrainer
Eignungsfeststellung
Welche Wahrnehmungskanäle werden angesprochen
Hören
Sehen
taktil über Steuerkraft
Gleichgewicht über Motion System
Geruch
Welche Teilsysteme umfasst ein Fahrzeugsimulator?
Sichtsystem
Audiosystem
Steuerkraftsystem
Motion-System
Cockpit-System
Seat-Shaker
Skizzieren Sie die Struktur des Gesamtsystems „Simulator/Pilot“.
Wie verändert sich die Beleuchtungsstärke, wenn der Abstand zwischen Projektor und Projektionsfläche verdoppelt wird?
Es wird geviertelt, da die Beleuchtungsstärke ~ 1/r^2
Wie funktioniert die Entfernungswahrnehmung?
< 9m -> stereoskopisch über Konvergenzwinkel à unterschiedliche Winkelwahrnehmung erzeugt räumlichen Eindruck
> 9m -> per Erfahrungswissen
Welches Erfahrungswissen kann zur Entfernungseinschätzung herangezogen werden?
weiter entfernte Objekte bekannter Größe wirken kleiner
nähere Objekte bewegen sich bei eigener Bewegung schneller durchs Sichtfeld
weiter entfernte Objekte werden verdeckt von näheren
Größenverhältnis zwischen den Objekten
Ab welcher Entfernung können Entfernungen über den Konvergenzwinkel nicht mehr unterschieden werden?
> 9m
Welcher Winkelbereich (horizontal/vertikal) wird von einer Bildprojektion mit 1400 x 1050 Pixeln bei einer geforderten Auflösung von 3 arcmin/Pixel dargestellt?
horizontal: 1400 pixel * 3 arcmin/Pixel / 60 arcmin/deg = 70° horizontal
vertical: 1050 pxl * 3 armcin/pxl /60 arcmin/deg = 52.5° vertikal
Wie wird die Sehschärfe definiert?
die kleinste Winkelauflösung, die man wahrnehmen kann
bei 1 arcmin Sehschärfe, kann man Objekte unterhalb 1/60° im Sichtfeld nicht mehr genauer auflösen
Was wird als nominale Sehschärfe angenommen?
1 arcmin
Erklären Sie den Begriff Kontrast!
Kontrast ist der Helligkeitsunterschied
1:1000 bedeutet, dass das die größte Helligkeit 1000 mal höher ist, als die dunkelste
Michelson-Kontrast
Erklären Sie das Prinzip der Kollimation.
Projektor kann das Projektionsbild so darstellen, dass die Strahlen nahezu parallel sind und der Pilot somit in das Unendliche fokussieren kann
so wird Sichtsystem realistischer
Welchen Vorteil bieten Cross-Cockpit-kollimierte Displays?
Augpunkte sind auf die Piloten eingestellt -> fehlerfreie Darstellung für beide
paralleler Strahlengang für große Entfernungen und korrekte Darstellung für beide
Welche stereoskopischen Displaytechniken kennen Sie?
aktive:
Shutter-Brillen
Head-Mounted-Displays
passive:
Rot-Grün-Filter (nicht relevant)
Infitec-System
Polarisierungs-Filter
Welche Projektortechnologien kennen Sie?
Röhrenprojektor
DLP
LED
Laser
Laser-Phosphor
LCD
LCoS
Welche Informationen enthält eine Sichtsystem-Datenbank?
Topografie der Landschaft
Textur des Terrains
Objekte
Umgebungseffekte
Lichtquellen
Erklären Sie den Begriff „Level-Of-Detail“.
LOD gibt an, wie detailliert ein Objekt dargestellt wird
bei großen Entfernungen reicht oft ein geringes LOD, z.B. Darstellung eines Baums über eine Ebene Textur
bei geringen Entfernungen benötigt man für eine realistische Darstellung ein hohes LOD, z.B. eine 3D-Grafik und einzelne Blätter für einen Baum
// Bsp. Waldgebiet auch möglich
Wozu werden in einer Sichtsystemanwendung Schnitte berechnet?
zur Berechnung von Entfernungen bei der Landung für z.B. Bodeneffekt -> Bsp.: Fahrwerk-Boden; Radarhöhenmesser-Boden
zur Entfernungsbestimmung zu Wolken für den Turbulenzgrad
zur Bestimmung des Wolkentyps -> evtl. Regen Simulieren
Welche Informationen erhält das dynamische Simulationsmodell von der Sichtsystem-Datenbank?
Entfernung zum Boden
Beschaffenheit des Bodens
Welche Anforderung ergibt sich an das Sichtsystem für vernetzte Simulatoranwendungen?
-> Es muss die gleichen Informationen für alle beinhalten, d.h. gemeinsame Datenbasis, z.B. über eine „Common Database“
Auf welchen Strukturelementen beruht das Konzept der Common Database?
Ebenen (z.B. IR und sichtbares Licht)
Kacheln (geographische Einteilung)
Detaillierungsgrad -> LOD
Mit welcher Maßeinheit wird der Schalldruckpegel gemessen?
dB -> Dezibel
Wodurch wird der Zusammenhang zwischen Schalldruckpegel und subjektiver Lautstärke beeinflusst?
-> Durch die Frequenz
Wie entsteht räumliches Hören?
über die Zeitverzögerung bei der Wahrnehmung der verschiedenen Ohren à zugewandtes Ohr nimmt Reiz früher war à daraus Richtung ableitbar à bildet Latenz
über die Lautstärkedifferenz/Schalldruckdifferenz von einem Ohr zum anderen à weniger Schalldruck verzögert Weg vom Ohr ins Gehirn à zusätzliche Latenz
Nennen Sie Beispiele für kontinuierliche akustische Geräuschquellen in der Flugsimulation.
Triebwerk
Propeller
Fahrtwind
Flugzeugbelüftung
Nennen Sie Beispiele für nicht kontinuierliche akustische Geräuschquellen in der Flugsimulation.
Schüsse
Warnsignale
Funksprüche
Ausfahren von Klappen, Fahrwerk, usw.
Aktuatoren
Relees
Welche Konsequenzen hat eine zunehmende Entfernung einer Schallquelle auf das Frequenzspektrum des empfangenen Geräusches?
hohe FRQ werden schneller leiser -> stärker gedämpft
niedrige FRQ werden langsamer leiser -> schwächer gedämpft
das FRQ-Spektrum des Geräusches verschiebt sich zu niedrigeren FRQ
Wie werden kontinuierliche Geräusche mit veränderlichem Frequenz-Spektrum erzeugt?
per Interpolation über das Volume zwischen aufgezeichneten Proben
Shift der FRQ für verwendetes FRQ-Spektrum
Welche Bewegungsgrößen können vom Gleichgewichtsorgan erfasst werden?
lineare Beschleunigungen
Drehratenänderungen/Winkelbeschleunigungen
-> keine konstanten Drehraten, weil Lymphflussügkeit im Bogengang wegen Reibung aufhört sich zu bewegen à keine Auslenkung der Härchen
Welche Maßeinheit besitzt die „spezifische Kraft“?
-> [m/s^2] = [(kg*m/s^2)/kg]
-> Kraft durch Masse
Was ist der Unterschied zwischen spezifischer Kraft und kinematischer Beschleunigung?
f = a - g
-> spezifische Kraft = kinematische Beschleunigung minus Erdbeschleunigung
In welche Richtung misst G-Meter im LFZ?
z_B -> also am Boden 1g, d.h. es misst die spezifische Kraft
(Körperfestes Koordinatensystem)
Was versteht man unter einer synergistischen bzw. einer kaskadierten Bewegungsplattform?
kaskadiert -> für jeden Bewegungs-Freiheitsgrad gibt es ein kinematischer Freiheitsgrad
-> 9-DOF: Bewegungsfreiheitsgrad = Rotation um z-Achse; hat 2 kinematische Freiheitsgrade, weil 2 Rotatoren angebracht
synergetisch -> alle 6 Aktuatoren in Stewart-Plattform werden benötigt
-> ein Bewegungsfreiheitsgrad hat mehrere kinematische Freiheitsgrade
Skizzieren Sie den prinzipiellen Aufbau einer Stewart-Plattform.
Welches lineare Übertragungsfilter ist für die Darstellung einer translatorischen Bewegung (Beschleunigung) auf einen Hexapod erforderlich, um eine stationäre Beschleunigung des Flugzeuges auf der Bewegungsplattform vollständig auszufiltern?
Hochpassfilter 3. Ordnung
-> lässt nur hohe FRQ durch
-> Beschleunigung nur kurz angedeutet
-> Position geht wieder auf null zurück
Welches lineare Übertragungsfilter ist für die Darstellung einer rotatorischen Bewegung (Winkelgeschwindigkeit) auf einen Hexapod, erforderlich um eine stationäre Winkelgeschwindigkeit des Flugzeuges auf der Bewegungsplattform vollständig auszufiltern?
Hochpassfilter 2. Ordnung
-> Geschwindigkeit statt Beschleunigung
-> soll Rollgeschwindigkeit andeuten und danach zurückgehen
Aus welchen Übertragungswegen setzt sich beim klassischen Washout-Filter eines Hexapods der Vektor der Lagewinkel des Simulators zusammen?
ein Weg kommt von der Darstellung der Drehraten
-> rotatorischer Kanal (Lage des Simulators)
ein andere kommt von der Darstellung konstanter Beschleunigungen
-> translatorischer Kanal (Position des Simulators)
mit Tiefpassfilter wird der Simulator gekippt um lang-wirkende Kräfte zu simulieren.
Was beschreibt das Steuerkraftmodell?
beschreibt Übertragungsverhalten von Scharniermomenten der Ruder zur Kraft am Stick
-> Übertragungsverhalten ist dynamisch wegen Feder- und Dämpfungseinflüssen
Woher bekommt man den Ruderausschlag aus der Simulation?
-> Aus den Steuerkraftmodell/-system
Welche Größen müssen für die Steuerkraftsimulation am Stick gemessen werden?
Position des Sticks über Integration der Beschleunigung des Sticks
-> resultierende Kraft = Kraft des Piloten am Stick – Kraft der Scharniermomente
Welche Größen werden für das Steuerkraftmodell vom Flugmodell benötigt?
Staudruck
Auslenkungswinkel der Steuerflächen
Schaniermomente
In welchem Bereich liegt die Abtastfrequenz (=1/Simulationsschrittweite) der Steuerkraftsimulation?
ca. 2500Hz / 3000Hz
Welche Industriestandards für Bussysteme werden zur Ansteuerung von Avionik-Einheiten verwendet?
ARINC 429
CAN Aerospace BUS
MIL 1553 BUS
Welche Eigenheit eines Simulators muss beachtet werden, wenn Avionik-Systeme sowohl für Flugzeuge als auch für Simulatoren eingesetzt werden sollen?
-> Im Simulator werden Systeme nicht immer vom Boden mit ausgeschalteten Triebwerk aus initialisiert, da es auch möglich wäre die Simulation in der Luft zu starten
-> in kurz: Unterschiede bei Initialisierung
LFZ: immer vom Boden aus mit ausgeschalteten Triebwerk
SIM: auch in der Luft mit geladenen Daten möglich
Womit befasst sich der ARINC 610-Standard?
Avionik-Systeme können sowohl im LFZ als auch im Simulator verbaut werden können
-> System kann Eigenheiten des Simulators und des LFZ verarbeiten
Welche Funktionen sind in einem Simulatorleitstand integriert?
Einstellung der Umgebungsbedingungen, wie Wetter, Tageszeit, etc.
Überwachung der Instrumente
Überwachung der Navigation über 3D God’s Eye View oder 2D Ansicht für Glide Slope
Funk-/Videoüberwachung
Aufzeichnung der Daten für Debriefing
Wofür stehen die Abkürzungen IOS, OTW, CLS?
IOS -> Instructor Operating Station
OTW -> Out of the Window view
CLS -> Control loading System
Welche Dienststellen sind für die Zertifizierung ziviler und militärischer Flugsimulatoren verantwortlich?
zivil: Luftfahrtbundesamt (LBA)
militärisch: Luftfahrtamt der Bundeswehr (LufaBw)
Welchen Sinn hat die Pflicht zur Zertifizierung von Flugsimulatoren, die für die zivile und militärische Pilotenausbildung genutzt werden?
Qualitätssicherung
Simulationsflug muss dem Realflug sehr ähneln, um Flugstunden anrechnen zu können.
Welche Kategorien von Flight Simulation Training Devices unterscheidet die EASA?
BITD -> Basic Intrument Training Device
FNPT -> Flight Navigation Procedure Trainer
FTD -> Flight Training Device
FFS -> Full Flight Simulator
OTD -> Other Training Devices
Welche Kategorien von Flight Simulation Training Devices unterscheidet die FAA?
ATD -> Aviation Training Device
Was versteht man unter einem Qualification Test Guide?
-> Im QTG sind alle Anforderungen an die Tests für die Zertifizierung des Simulators hinterlegt.
Was versteht man unter einem Master Qualification Test Guide?
-> Das MQTG ist das QTG, was bei der ersten Zertifizierung verwendet wurde.
Welche Daten beinhaltet ein Qualification Test Guide?
Daten des simulierten LFZs/LFZ-Klasse + Quellennachweis dazu
Tests und Anforderungen des Simulators
Vergleich Simulator-Verhalten zu Verhalten des simulierten LFZ/LFZ-Klasse
Wozu dienen Certification Specifications?
Das sind Vorlagen, an die sich der Hersteller bzw. Betreiber halten muss
Sie geben z.B. vor wie bestimmte Simulatoren ausgestattet werden müssen
In welchem Zeitraum muss die Qualifikation eines Full Flight Simulators verlängert werden?
12 Monate
Wofür stehen die Abkürzungen CS, QTG, ATO?
CS -> Certification Specifications
QTG -> Qualification Test Guide
ATO -> Approved Training Organization
Wofür stehen die Abkürzungen FFS, FTD, FNPT, BITD?
BITD -> Basic Instrument Training Device
Was muss eine Approved Training Organization (ATO) gegenüber der zuständigen Behörde nachweisen, um Ausbildungen in einem Flight Simulation Training Device durchführen zu dürfen?
Simulator muss zu Ausbildung passen
Simulator muss zertifiziert sein
dargestelltes LFZ/LFZ-Klasse muss der Ausbildung entsprechen
Änderungen müssen überwacht werden und dürfen die Ausbildung nicht beeinträchtigen
Welche Änderungen an einem qualifizierten FSTD müssen der zuständigen Behörde gemeldet werden?
Verlegung
Modifikation
Außerbetriebnahme
Welche Kategorien eines Flight Simulation Training Device erfordern nach den Certification Specifications für Flächenflugzeuge eine Bewegungsplattform?
Alle Full Flight Simulatoren (FFS)
Welche Kategorien eines Flight Simulation Training Device erfordern nach den Certification Specifications für Flächenflugzeuge ein “cross-cockpit collimated visual system”?
FSS C-D
Für welche Kategorie(n) eines Flight Simulation Training Device ist nach den Certification Specifications für Flächenflugzeuge kein Sichtsystem erforderlich?
FNPT I
BITD
FTD
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