Volgens promovendus S.K. Advani M.Sc. is het bewegingsdeel van vluchtsimulatoren voor verbetering vatbaar. Met een iets andere geometrie loopt de schijn weer wat in op de werkelijkheid.
Toen het shoot’em up game Doom nog in zwang was, klaagden veel beginnende spelers over toenemende misselijkheid tijdens het bloedvergieten. Geen kwestie van overgevoeligheid voor geweld, overigens. Het deinende beeld, dat een door gangen struinende ik-figuur imiteert, zorgde bij veel mensen blijkbaar voor enige desoriëntatie. Niet zo vreemd, meent Advani.
,,In real life is de relatie tussen wat je ziet en voelt meestal één op één”, weet Advani, directeur van Simona, het International Centre for Research in Simulation, Motion en Navigation Technologies. Afgelopen maandag promoveerde hij op een onderzoek naar een betere geometrie van het bewegingsdeel van vluchtsimulatoren. Installaties waarin de waarneming van de piloot bewust op het verkeerde spoor wordt gezet.
,,Maar stel nu dat je op Rotterdam Centraal in een stilstaande trein zit, en de trein naast je rijdt weg”, vervolgt hij. ,,Dan voelt dat heel even alsof je zelf wegrijdt. Zo kunnen we in een simulator ook trucjes toepassen waardoor het mogelijk wordt je een gevoel van beweging te geven.”
Zelfs op een modale pc ziet een nagebootste lijnvlucht er al aardig uit, maar echte vluchtsimulatoren zitten de werkelijkheid benauwend dicht op de huid. ,,De beelden van moderne zichtsystemen zijn perfect”, constateert Advani. Hij pakt een map met levensechte screen dumps om zijn woorden kracht bij te zetten. ,,Deze worden opgebouwd met een snelheid van zestig frames per seconde. Niet van echt te onderscheiden. Maar daarin schuilt ook het probleem met de huidige flight simulators.”
Om een manoeuvre te simuleren moet het platform in een bepaalde stand gebracht worden. Hier wordt het opstijgen nagebootst. Computer graphics: Erwin Zwart
Zichtsysteem en cockpit zitten bij simulatoren ingebouwd in een cabine, die op een staketsel van zes hydraulische zuigers rust. Door een uitgekiend samenspel van beeld, geluid en beweging krijgt de piloot een natuurgetrouwe indruk van een echte vlucht. Maar niet altijd natuurgetrouw genoeg.
Stunten
De door de computer gegenereerde wereld mag dan bijna volmaakt zijn, aan het bewegende platform kan nog veel verbeterd worden. Advani: ,,Nu zie je niet meer dat je naar een simulatie zit te kijken. Door de hoge beeldkwaliteit mag je dus ook hogere verwachtingen stellen aan de beweging van het platform. Als die niet overeenkomen, vermindert namelijk ook de overdraagbaarheid van beide waarnemingen. En kan je, als het echt niet klopt, ziek worden. Maar de geometrie van simulatorplatforms die nu gebruikt worden stamt al uit 1966. Sindsdien is er weinig aan veranderd. De industrie probeert immers zo veel mogelijk simulatoren te verkopen, terwijl de luchtvaartmaatschappijen hun piloten er zoveel mogelijk trainingsuren in willen laten maken. Dat is hun goed recht, maar dat belemmert de verdere ontwikkeling wel. ”
De mechanica loopt dus enigszins uit de pas met de informatica, waardoor de suggestie van de virtuele wereld lichtelijk verstoord wordt. Advani gaf zichzelf daarom de opdracht om uitgaande van een bepaald vliegtuigtype een beter bewegingssysteem te ontwikkelen.
,,Om de langsversnelling van een manoeuvre te simuleren moet de cabine in een bepaalde stand gebracht worden. Maar als je bij een pitch van 20 graden bijvoorbeeld ook motoruitval wilt simuleren, zit je al aan de grens van wat de huidige bewegingssystemen aankunnen.”
Advani zocht daarom vooral naar een manier om de bewegingsvrijheid van het simulatorplatform tevergroten. Opmerkelijk genoeg voerde hij de metingen om tot randvoorwaarden te komen uit in een simulator van de KLM. ,,Een meting in een echte Boeing was natuurlijk beter geweest, maar met een passagiertoestel kun je nu eenmaal niet zomaar wat gaan stunten. Om het gedrag van een 747-400 te bepalen, heb ik dus alleen gekeken naar het gedrag van het vliegtuigmodel, niet naar de beweging van simulator zelf.”
Uit de metingen bepaalde hij de gewenste uitslag van het platform bij verschillende manoeuvres. Gecombineerd leverde dit enkele zesdimensionale oplossingsruimten op, waarbinnen voor een bepaald optimum gekozen kan worden. Dit levert uiteindelijk de meest geschikte geometrie van het zuiger-platformstelsel op. Om tot dit resultaat te komen koos Advani voor zo veel mogelijk ontwerpvrijheid van het platform.
Struikelblok
,,Je wilt natuurlijk wel dat de beweging binnen een bepaalde range valt, en een links-rechtssymmetrie is ook wel nodig”, verklaart hij. ,,Maar verder geldt: hoe meer ontwerpvrijheid, hoe beter de oplossingen. Als je een typische off-the-shelf simulator volgens deze methode optimaliseert voor het vlieggedrag van een 747, dan kan je toch 50 tot 100 procent van de bewegingen nabootsen. Sommige bewegingen moet je dus downsizen. Perceptie-onderzoek zal moeten uitwijzen of dat aanvaardbaar is.”
Volgens Advani is de menselijke perceptie sowieso het grootste struikelblok bij het vervolmaken van simulatoren. ,,Wat er moet gebeuren om je hersenen exact de indruk te geven dat je naar links beweegt, weten we nog niet helemaal. Dat is wiskundig namelijk zeer moeilijk te bepalen. Eén van mijn stellingen is dan ook dat daar nog veel meer onderzoek naar gedaan moet worden. De TU Delft zou daarbij naar mijn mening een leidende rol kunnen spelen.”
Tijdens zijn onderzoek bedacht Advani en passant een nieuwe constructie om een laagfrequente pitch te simuleren. Het gehele simulatorplatform wordt hierbij in een soort schommel gehangen. Inmiddels heeft hij op dit idee octrooi aangevraagd.
Opmerkelijker echter is dat de Simona-directeur het merendeel van zijn promotie-onderzoek in twee jaar heeft afgerond. Daarover wil Advani alleen kwijt dat het een ‘heel intensieve periode’ is geweest. Zelf vindt hij het belangrijker dat zijn onderzoeksperiode hem in staat heeft gesteld de speurtocht naar de ultieme simulator in een breder kader te plaatsen. ,,Vliegsimulatoren zullen door de toenemende druk op veiligheid en milieu steeds belangrijker worden. Ik vind dat ik als ingenieur een kleine druppel in die emmer heb gegooid. Maar een emmer water zit vol druppels, nietwaar?”
,
Toen het shoot’em up game Doom nog in zwang was, klaagden veel beginnende spelers over toenemende misselijkheid tijdens het bloedvergieten. Geen kwestie van overgevoeligheid voor geweld, overigens. Het deinende beeld, dat een door gangen struinende ik-figuur imiteert, zorgde bij veel mensen blijkbaar voor enige desoriëntatie. Niet zo vreemd, meent Advani.
,,In real life is de relatie tussen wat je ziet en voelt meestal één op één”, weet Advani, directeur van Simona, het International Centre for Research in Simulation, Motion en Navigation Technologies. Afgelopen maandag promoveerde hij op een onderzoek naar een betere geometrie van het bewegingsdeel van vluchtsimulatoren. Installaties waarin de waarneming van de piloot bewust op het verkeerde spoor wordt gezet.
,,Maar stel nu dat je op Rotterdam Centraal in een stilstaande trein zit, en de trein naast je rijdt weg”, vervolgt hij. ,,Dan voelt dat heel even alsof je zelf wegrijdt. Zo kunnen we in een simulator ook trucjes toepassen waardoor het mogelijk wordt je een gevoel van beweging te geven.”
Zelfs op een modale pc ziet een nagebootste lijnvlucht er al aardig uit, maar echte vluchtsimulatoren zitten de werkelijkheid benauwend dicht op de huid. ,,De beelden van moderne zichtsystemen zijn perfect”, constateert Advani. Hij pakt een map met levensechte screen dumps om zijn woorden kracht bij te zetten. ,,Deze worden opgebouwd met een snelheid van zestig frames per seconde. Niet van echt te onderscheiden. Maar daarin schuilt ook het probleem met de huidige flight simulators.”
Om een manoeuvre te simuleren moet het platform in een bepaalde stand gebracht worden. Hier wordt het opstijgen nagebootst. Computer graphics: Erwin Zwart
Zichtsysteem en cockpit zitten bij simulatoren ingebouwd in een cabine, die op een staketsel van zes hydraulische zuigers rust. Door een uitgekiend samenspel van beeld, geluid en beweging krijgt de piloot een natuurgetrouwe indruk van een echte vlucht. Maar niet altijd natuurgetrouw genoeg.
Stunten
De door de computer gegenereerde wereld mag dan bijna volmaakt zijn, aan het bewegende platform kan nog veel verbeterd worden. Advani: ,,Nu zie je niet meer dat je naar een simulatie zit te kijken. Door de hoge beeldkwaliteit mag je dus ook hogere verwachtingen stellen aan de beweging van het platform. Als die niet overeenkomen, vermindert namelijk ook de overdraagbaarheid van beide waarnemingen. En kan je, als het echt niet klopt, ziek worden. Maar de geometrie van simulatorplatforms die nu gebruikt worden stamt al uit 1966. Sindsdien is er weinig aan veranderd. De industrie probeert immers zo veel mogelijk simulatoren te verkopen, terwijl de luchtvaartmaatschappijen hun piloten er zoveel mogelijk trainingsuren in willen laten maken. Dat is hun goed recht, maar dat belemmert de verdere ontwikkeling wel. ”
De mechanica loopt dus enigszins uit de pas met de informatica, waardoor de suggestie van de virtuele wereld lichtelijk verstoord wordt. Advani gaf zichzelf daarom de opdracht om uitgaande van een bepaald vliegtuigtype een beter bewegingssysteem te ontwikkelen.
,,Om de langsversnelling van een manoeuvre te simuleren moet de cabine in een bepaalde stand gebracht worden. Maar als je bij een pitch van 20 graden bijvoorbeeld ook motoruitval wilt simuleren, zit je al aan de grens van wat de huidige bewegingssystemen aankunnen.”
Advani zocht daarom vooral naar een manier om de bewegingsvrijheid van het simulatorplatform tevergroten. Opmerkelijk genoeg voerde hij de metingen om tot randvoorwaarden te komen uit in een simulator van de KLM. ,,Een meting in een echte Boeing was natuurlijk beter geweest, maar met een passagiertoestel kun je nu eenmaal niet zomaar wat gaan stunten. Om het gedrag van een 747-400 te bepalen, heb ik dus alleen gekeken naar het gedrag van het vliegtuigmodel, niet naar de beweging van simulator zelf.”
Uit de metingen bepaalde hij de gewenste uitslag van het platform bij verschillende manoeuvres. Gecombineerd leverde dit enkele zesdimensionale oplossingsruimten op, waarbinnen voor een bepaald optimum gekozen kan worden. Dit levert uiteindelijk de meest geschikte geometrie van het zuiger-platformstelsel op. Om tot dit resultaat te komen koos Advani voor zo veel mogelijk ontwerpvrijheid van het platform.
Struikelblok
,,Je wilt natuurlijk wel dat de beweging binnen een bepaalde range valt, en een links-rechtssymmetrie is ook wel nodig”, verklaart hij. ,,Maar verder geldt: hoe meer ontwerpvrijheid, hoe beter de oplossingen. Als je een typische off-the-shelf simulator volgens deze methode optimaliseert voor het vlieggedrag van een 747, dan kan je toch 50 tot 100 procent van de bewegingen nabootsen. Sommige bewegingen moet je dus downsizen. Perceptie-onderzoek zal moeten uitwijzen of dat aanvaardbaar is.”
Volgens Advani is de menselijke perceptie sowieso het grootste struikelblok bij het vervolmaken van simulatoren. ,,Wat er moet gebeuren om je hersenen exact de indruk te geven dat je naar links beweegt, weten we nog niet helemaal. Dat is wiskundig namelijk zeer moeilijk te bepalen. Eén van mijn stellingen is dan ook dat daar nog veel meer onderzoek naar gedaan moet worden. De TU Delft zou daarbij naar mijn mening een leidende rol kunnen spelen.”
Tijdens zijn onderzoek bedacht Advani en passant een nieuwe constructie om een laagfrequente pitch te simuleren. Het gehele simulatorplatform wordt hierbij in een soort schommel gehangen. Inmiddels heeft hij op dit idee octrooi aangevraagd.
Opmerkelijker echter is dat de Simona-directeur het merendeel van zijn promotie-onderzoek in twee jaar heeft afgerond. Daarover wil Advani alleen kwijt dat het een ‘heel intensieve periode’ is geweest. Zelf vindt hij het belangrijker dat zijn onderzoeksperiode hem in staat heeft gesteld de speurtocht naar de ultieme simulator in een breder kader te plaatsen. ,,Vliegsimulatoren zullen door de toenemende druk op veiligheid en milieu steeds belangrijker worden. Ik vind dat ik als ingenieur een kleine druppel in die emmer heb gegooid. Maar een emmer water zit vol druppels, nietwaar?”
Toen het shoot’em up game Doom nog in zwang was, klaagden veel beginnende spelers over toenemende misselijkheid tijdens het bloedvergieten. Geen kwestie van overgevoeligheid voor geweld, overigens. Het deinende beeld, dat een door gangen struinende ik-figuur imiteert, zorgde bij veel mensen blijkbaar voor enige desoriëntatie. Niet zo vreemd, meent Advani.
,,In real life is de relatie tussen wat je ziet en voelt meestal één op één”, weet Advani, directeur van Simona, het International Centre for Research in Simulation, Motion en Navigation Technologies. Afgelopen maandag promoveerde hij op een onderzoek naar een betere geometrie van het bewegingsdeel van vluchtsimulatoren. Installaties waarin de waarneming van de piloot bewust op het verkeerde spoor wordt gezet.
,,Maar stel nu dat je op Rotterdam Centraal in een stilstaande trein zit, en de trein naast je rijdt weg”, vervolgt hij. ,,Dan voelt dat heel even alsof je zelf wegrijdt. Zo kunnen we in een simulator ook trucjes toepassen waardoor het mogelijk wordt je een gevoel van beweging te geven.”
Zelfs op een modale pc ziet een nagebootste lijnvlucht er al aardig uit, maar echte vluchtsimulatoren zitten de werkelijkheid benauwend dicht op de huid. ,,De beelden van moderne zichtsystemen zijn perfect”, constateert Advani. Hij pakt een map met levensechte screen dumps om zijn woorden kracht bij te zetten. ,,Deze worden opgebouwd met een snelheid van zestig frames per seconde. Niet van echt te onderscheiden. Maar daarin schuilt ook het probleem met de huidige flight simulators.”
Om een manoeuvre te simuleren moet het platform in een bepaalde stand gebracht worden. Hier wordt het opstijgen nagebootst. Computer graphics: Erwin Zwart
Zichtsysteem en cockpit zitten bij simulatoren ingebouwd in een cabine, die op een staketsel van zes hydraulische zuigers rust. Door een uitgekiend samenspel van beeld, geluid en beweging krijgt de piloot een natuurgetrouwe indruk van een echte vlucht. Maar niet altijd natuurgetrouw genoeg.
Stunten
De door de computer gegenereerde wereld mag dan bijna volmaakt zijn, aan het bewegende platform kan nog veel verbeterd worden. Advani: ,,Nu zie je niet meer dat je naar een simulatie zit te kijken. Door de hoge beeldkwaliteit mag je dus ook hogere verwachtingen stellen aan de beweging van het platform. Als die niet overeenkomen, vermindert namelijk ook de overdraagbaarheid van beide waarnemingen. En kan je, als het echt niet klopt, ziek worden. Maar de geometrie van simulatorplatforms die nu gebruikt worden stamt al uit 1966. Sindsdien is er weinig aan veranderd. De industrie probeert immers zo veel mogelijk simulatoren te verkopen, terwijl de luchtvaartmaatschappijen hun piloten er zoveel mogelijk trainingsuren in willen laten maken. Dat is hun goed recht, maar dat belemmert de verdere ontwikkeling wel. ”
De mechanica loopt dus enigszins uit de pas met de informatica, waardoor de suggestie van de virtuele wereld lichtelijk verstoord wordt. Advani gaf zichzelf daarom de opdracht om uitgaande van een bepaald vliegtuigtype een beter bewegingssysteem te ontwikkelen.
,,Om de langsversnelling van een manoeuvre te simuleren moet de cabine in een bepaalde stand gebracht worden. Maar als je bij een pitch van 20 graden bijvoorbeeld ook motoruitval wilt simuleren, zit je al aan de grens van wat de huidige bewegingssystemen aankunnen.”
Advani zocht daarom vooral naar een manier om de bewegingsvrijheid van het simulatorplatform tevergroten. Opmerkelijk genoeg voerde hij de metingen om tot randvoorwaarden te komen uit in een simulator van de KLM. ,,Een meting in een echte Boeing was natuurlijk beter geweest, maar met een passagiertoestel kun je nu eenmaal niet zomaar wat gaan stunten. Om het gedrag van een 747-400 te bepalen, heb ik dus alleen gekeken naar het gedrag van het vliegtuigmodel, niet naar de beweging van simulator zelf.”
Uit de metingen bepaalde hij de gewenste uitslag van het platform bij verschillende manoeuvres. Gecombineerd leverde dit enkele zesdimensionale oplossingsruimten op, waarbinnen voor een bepaald optimum gekozen kan worden. Dit levert uiteindelijk de meest geschikte geometrie van het zuiger-platformstelsel op. Om tot dit resultaat te komen koos Advani voor zo veel mogelijk ontwerpvrijheid van het platform.
Struikelblok
,,Je wilt natuurlijk wel dat de beweging binnen een bepaalde range valt, en een links-rechtssymmetrie is ook wel nodig”, verklaart hij. ,,Maar verder geldt: hoe meer ontwerpvrijheid, hoe beter de oplossingen. Als je een typische off-the-shelf simulator volgens deze methode optimaliseert voor het vlieggedrag van een 747, dan kan je toch 50 tot 100 procent van de bewegingen nabootsen. Sommige bewegingen moet je dus downsizen. Perceptie-onderzoek zal moeten uitwijzen of dat aanvaardbaar is.”
Volgens Advani is de menselijke perceptie sowieso het grootste struikelblok bij het vervolmaken van simulatoren. ,,Wat er moet gebeuren om je hersenen exact de indruk te geven dat je naar links beweegt, weten we nog niet helemaal. Dat is wiskundig namelijk zeer moeilijk te bepalen. Eén van mijn stellingen is dan ook dat daar nog veel meer onderzoek naar gedaan moet worden. De TU Delft zou daarbij naar mijn mening een leidende rol kunnen spelen.”
Tijdens zijn onderzoek bedacht Advani en passant een nieuwe constructie om een laagfrequente pitch te simuleren. Het gehele simulatorplatform wordt hierbij in een soort schommel gehangen. Inmiddels heeft hij op dit idee octrooi aangevraagd.
Opmerkelijker echter is dat de Simona-directeur het merendeel van zijn promotie-onderzoek in twee jaar heeft afgerond. Daarover wil Advani alleen kwijt dat het een ‘heel intensieve periode’ is geweest. Zelf vindt hij het belangrijker dat zijn onderzoeksperiode hem in staat heeft gesteld de speurtocht naar de ultieme simulator in een breder kader te plaatsen. ,,Vliegsimulatoren zullen door de toenemende druk op veiligheid en milieu steeds belangrijker worden. Ik vind dat ik als ingenieur een kleine druppel in die emmer heb gegooid. Maar een emmer water zit vol druppels, nietwaar?”
Do you have a question or comment about this article?
delta@tudelft.nl
Comments are closed.