Modellierung der menschlichen Beschleunigungswahrnehmung Teil II: Die Erfassung von Translationsbeschleunigungen

Abstract

Forschungssimulatoren mit Bewegungssystemen werden vermehrt in der Forschung, Entwicklung und zu Trainingszwecken von neuen Flugzeugen eingesetzt. Die Simulationsqualität ist ein wesentlicher Faktor bei der Weiterentwicklung von Simulatoren und Verbesserung der Trainingseffektivität. Dem Piloten müssen sämtliche in Realität erfassbaren Eindrücke zur Verfügung stehen um das Flugzeug in der virtuellen Umbgebung ebenso wie in der Realität zu steuern. Die Eindrücke lassen sich in optische, akustische und gefühlte unterteilen. Um die Trainingsqualität zu verbessern, muss ein Verständnis über die Wahrnehmung von Beschleunigungen des Menschen vorliegen. Nicht alle messtechnisch erfassbaren Beschleungigungen müssen in eine Bewegungssimulation eingebunden werden. Besonders wenn sich diese unterhalb der Wahrnehmungsschwelle des Menschen befinden, führt eine Implementierung zu keiner Steigerung der Simulationsgüte. Die vorliegende Arbeit liefert zunächst einen umfassenden Überblick über den Stand der Forschung auf dem Gebiet der Wahrnehmung von Translationsbeschleunigungen des Menschen. Die zuständigen Sinnesorgane werden in der Anatomie erläutert und die medizinischen Vorgänge bei der Wahrnehmung beschrieben. Diese Grundlagen werden zur Erstellung eines Modells der Sinnesorgane verwendet. Das grundlegende Problem der Bewegungserfassung führt zu der Annahme einer Gesamtübertragungsfunktion der Wahrnehmung von Translationsbeschleunigungen. Mittels dieser Gesamtübertragungsfunktion wird ein Algorithmus zur Erfassung von Translationsbeschleunigungen erstellt. Dieser berechnet anhand des Verhaltens der Gesamtübertragungsfunktion und eines rekursiven Filters diejenigen Beschleunigungen, welche der Mensch wahrnehmen kann. Die Validierung des Programms geschieht durch Versuchsdaten aus vorhergehenden Studien.