合成視覚システム

合成視覚システム(SVS)は、航空機用のコンピューター介在型現実システムであり、 3D を使用してパイロットに飛行環境を明確かつ直感的に理解する手段を提供します。

機能性

合成視覚は、地形、障害物、地政学、水文学などのデータベースを使用して、オペレーターに状況認識を提供します。一般的な SVS アプリケーションでは、航空機に保存されている一連のデータベース、画像生成コンピューター、およびディスプレイを使用します。ナビゲーションソリューションは、 GPSと慣性基準システムを使用して取得されます。

Highway In The Sky (HITS) または Path-In-The-Sky は、航空機の予測経路を遠近法で表すためによく使用されます。パイロットは、地形、塔、建物、その他の環境特性に関して、航空機の現在の状態と将来の状態を瞬時に把握できます。

歴史

こうしたシステムの先駆けは、1960年代にアメリカ海軍に導入されたグラマンA-6 イントルーダー空母搭載型中型攻撃機に遡る。乗組員が隣り合った座席配置で設計されたイントルーダーは、デジタル統合攻撃航法装置 (DIANE) と呼ばれる高度な航法/攻撃システムを備えていた。これは、航空機のレーダー、航法、および航空データシステムを AN/ASQ-61 と呼ばれるデジタルコンピュータにリンクするものであった。DIANE からの情報は、ブラウン管ディスプレイ画面を通じてパイロットと爆撃手/航法士 (BN) の両方に表示された。特に、それらの画面の 1 つである AN/AVA-1 垂直表示指示器 (VDI) は、航空機の前方の世界の合成画像をパイロットに表示し、捜索レーダー地形クリアランスモード (SRTC) では、レーダーによって検出された地形を描写し、事前に設定された距離増分を表すコード化された線として表示した。「コンタクトアナログ」と呼ばれるこの技術により、A-6は夜間、あらゆる気象条件、低高度、険しい地形や山岳地帯でも視覚的な参照を必要とせずに飛行することが可能になった。^[1]

合成視覚は、 1970年代後半^{[2]と1980年代に}NASAと米国空軍によって、高度なコックピット研究を支援するために開発され、1990年代には航空安全プログラムの一環として開発されました。高速民間輸送の開発は、1980年代と1990年代のNASAの研究を刺激しました。1980年代初頭、USAFは、ますます複雑化する航空機の操縦を支援するためにコックピット状況認識を改善する必要性を認識し、有人システムと遠隔操縦システムの両方を統合する技術としてSVS（ピクトリアルフォーマットアビオニクスとも呼ばれる）を追求しました。^[3]

シミュレーションと遠隔操縦車両

1979年、ブルース・アートウィックがApple IIマイクロコンピュータ用に開発したFS1フライトシミュレーターは、合成視覚の娯楽的利用を導入した。^[4]

NASAは、高機動性空中テストベッド（ HiMAT）などの遠隔操縦車両（RPV）に合成視覚を使用しました。^[5] NASAの報告書によると、航空機は遠隔コックピットのパイロットによって操縦され、制御信号は地上の遠隔コックピットの飛行制御装置から航空機にアップリンクされ、航空機のテレメトリは遠隔コックピットディスプレイにダウンリンクされました（写真を参照）。遠隔コックピットは、ノーズカメラビデオまたは3D合成視覚ディスプレイのいずれかで構成できます。SVはHiMATのシミュレーションにも使用されました。サラフィアンは、テストパイロットが視覚ディスプレイがRPVに搭載されたカメラの出力に匹敵することを確認したと報告しています。^[5]

1986 年の Ambrosia Microcomputer Products, Inc. による RC Aerochopper シミュレーションでは、RC 航空機パイロットを目指す人の飛行学習を支援するために合成視覚が使用されました。このシステムには、Amiga コンピューターとディスプレイに接続するジョイスティック飛行制御が含まれていました。^[6]このソフトウェアには、地面といくつかの人工物の 3 次元地形データベースが含まれていました。このデータベースは基本的なもので、今日の基準では比較的少ない数のポリゴンで地形を表しています。このプログラムは、地形データベースを使用して航空機の動的な 3 次元位置と姿勢をシミュレートし、投影された 3D パースペクティブディスプレイを作成しました。この RPV パイロットトレーニングディスプレイのリアリティは、シミュレートされた制御システムの遅延やその他のパラメーターをユーザーが調整できるようにすることで強化されました。

同様の研究は、米国軍や世界中の大学でも続けられました。1995年から1996年にかけて、ノースカロライナ州立大学は、Microsoft Flight Simulatorを使用して17.5%スケールのF-18 RPVを飛行させ、3次元投影地形環境を作成しました。^[7]

飛行中

2005年、NASAの「目標を現実に変える」プログラムの一環として、合成視覚システムがガルフストリームV試験機に搭載されました。^[8]このプログラムで得られた経験の多くは、将来の航空機への認定SVSの導入に直接つながりました。NASAは2000年初頭に主要な航空電子機器メーカーと連携して業界の関与を開始しました。

オランダのデルフト工科大学の研究者であるエリック・テュニセンは、SVS技術の開発に貢献しました。^[9]

2007年末から2008年初頭にかけて、FAAはG350/G450およびG500/G550ビジネスジェット機向けに、ハネウェル EGPWSデータからの3Dカラー地形画像をPFDシンボルに重ねて表示するガルフストリーム合成視覚プライマリフライトディスプレイ（SV-PFD）システムを認証しました。^[10] これは、従来の青と茶色の人工地平線に代わるものです。

2017年、Avidyne Corporationは、航空ナビゲーションアビオニクスの合成視覚機能を認定しました。^[11]Garmin G1000やRockwell Collins Pro Line Fusion などの他のグラスコックピットシステムも合成地形を提供しています。

低価格で非認証の航空電子機器は、ForeFlight ^[12]、Garmin ^[13] 、 Air Navigation Pro ^[14]、Hilton Software ^{[15]などのAndroidまたはiPad}タブレットコンピューター向けの合成視覚のようなアプリを提供しています。

規制と基準

「RTCA DO-315B」。IEEE。2011-06-21 。強化視覚システム、合成視覚システム、複合視覚システム、強化飛行視覚システムの航空システムの最小性能基準。
「ED-179B - 拡張ビジョンシステム、合成ビジョンシステム、複合ビジョンシステム、拡張フライトビジョンシステム用の MASP」。EuroCAE。2011年9 月。

参照

参考文献

^ アンドリュース、ハル。「侵入者の生涯」。海軍航空ニュース、第79巻、第6号、1997年9月-10月、pp 8-16。 {{cite magazine}}: Cite マガジンには|magazine=(ヘルプ)が必要です
^ Knox 他 (1977 年 10 月)。「Path-In-The-Sky Contact Analog Piloting Display の説明」(PDF)。技術覚書 74057。NASA。
^ Way; et al. (1984 年 5 月). 「Pictorial Format Display Evaluation」(PDF) . AFWAL-TR-34-3036 . USAF.
^ Jos Grupping (2001). 「はじめに」.フライトシミュレータの歴史.^{[自費出版元? ]}
^ ab Sarrafian, S (1984 年 8 月)。「視覚ディスプレイを使用した遠隔操縦車両の横方向着陸タスクのシミュレータ評価」( PDF)。技術覚書 85903。NASA。doi : 10.2514/6.1984-2095。hdl : 2060/19840021816。
^ スターン、D：「RC エアロチョッパーオーナーズマニュアル」、Ambrosia Microcomputer Products、Inc.、1986 年
^ 「Flight Research (The F18 Project)」。ノースカロライナ州立大学。2008年1月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ 「目標を現実に変える 2005 年度賞受賞者」NASA 航空研究ミッション局。
^ Theunissen; et al. (2005 年 8 月)。「SVS+EVS によるガイダンス、状況認識、整合性監視」。AIAA GNC 会議議事録。doi : 10.2514/ 6.2005-6441。ISBN 978-1-62410-056-7。
^ 「ガルフストリーム、連邦航空局のEVS IIおよび合成視覚プライマリフライトディスプレイの認証で2つの初号機を獲得」（プレスリリース）。ガルフストリーム。2008年1月28日。2024年1月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年1月2日閲覧。
^ 「AvidyneがFMSラインの合成ビジョンを認証」General Aviation News . 2017-03-13.
^ 「グローバル合成ビジョン」。ForeFlight。
^ 「Garmin Pilot アプリが 3D 合成視覚機能を追加」(プレスリリース)。Garmin。2014 年 2 月 20 日。
^ 「3Dビューを含むAir Navigation In Flightの機能」。Air Navigation。2024年2月26日。
^ 「ヒルトンソフトウェア」。

外部リンク

「合成視覚によりパイロットは常に晴天を観測できる」NASA、2004 年 11 月 21 日。
Stephen Pope (2006 年 6 月)。「合成ビジョンの可能性: アイデアを (仮想) 現実に変える」(PDF)。AINオンライン。

[1] アンドリュース、ハル。「侵入者の生涯」。海軍航空ニュース、第79巻、第6号、1997年9月-10月、pp 8-16。 {{cite magazine}}: Cite マガジンには|magazine=(ヘルプ)が必要です

[2] Knox 他 (1977 年 10 月)。「Path-In-The-Sky Contact Analog Piloting Display の説明」(PDF)。技術覚書 74057。NASA。

[3] Way; et al. (1984 年 5 月). 「Pictorial Format Display Evaluation」(PDF) . AFWAL-TR-34-3036 . USAF.

[4] Jos Grupping (2001). 「はじめに」.フライトシミュレータの歴史.^{[自費出版元? ]}

[Sarrafian1984-5] Sarrafian, S (1984 年 8 月)。「視覚ディスプレイを使用した遠隔操縦車両の横方向着陸タスクのシミュレータ評価」( PDF)。技術覚書 85903。NASA。doi : 10.2514/6.1984-2095。hdl : 2060/19840021816。

[6] スターン、D：「RC エアロチョッパーオーナーズマニュアル」、Ambrosia Microcomputer Products、Inc.、1986 年

[7] 「Flight Research (The F18 Project)」。ノースカロライナ州立大学。2008年1月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[8] 「目標を現実に変える 2005 年度賞受賞者」NASA 航空研究ミッション局。

[9] Theunissen; et al. (2005 年 8 月)。「SVS+EVS によるガイダンス、状況認識、整合性監視」。AIAA GNC 会議議事録。doi : 10.2514/ 6.2005-6441。ISBN 978-1-62410-056-7。

[EVS_II-10] 「ガルフストリーム、連邦航空局のEVS IIおよび合成視覚プライマリフライトディスプレイの認証で2つの初号機を獲得」（プレスリリース）。ガルフストリーム。2008年1月28日。2024年1月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年1月2日閲覧。

[11] 「AvidyneがFMSラインの合成ビジョンを認証」General Aviation News . 2017-03-13.

[12] 「グローバル合成ビジョン」。ForeFlight。

[13] 「Garmin Pilot アプリが 3D 合成視覚機能を追加」(プレスリリース)。Garmin。2014 年 2 月 20 日。

[14] 「3Dビューを含むAir Navigation In Flightの機能」。Air Navigation。2024年2月26日。

[15] 「ヒルトンソフトウェア」。