Grüße Citizens, Es ist wirklich großartig zu sehen, wie viele von euch ins All gehen, um den ersten Vorgeschmack darauf zu bekommen, was für ein Weltraumkampf in Star Citizen stattfinden wird. Ich, wie der Rest des Teams, habe eifrig die Twitch-Streams von Geldgebern beobachtet, die spielen und die Foren für Ihr Feedback lesen. Zwei der heißesten Diskussionsthemen waren das Flugmodell und der Vor- oder Nachteil verschiedener Eingabegeräte. Also dachte ich, ich würde mir einen Moment Zeit nehmen, um einige Einblicke in die beiden Themen zu teilen.
Flugmodell Die meisten Weltraumspiele (einschließlich meiner früheren) vereinfachen die Simulation erheblich, in der Regel als atmosphärisches Flugmodell ohne Schwerkraft und Luftwiderstand - Schiffe haben vordefinierte Neigungs-, Roll- und Gierraten, lineare Beschleunigung (die auf eine vereinfachte Punktmasse angewendet wird) und eine gedeckelte Höchstgeschwindigkeit. Wenn Sie drehen möchten, wird der Joystick- oder Maus-Eingang direkt auf die angegebene Drehgeschwindigkeit abgebildet, unabhängig vom Trägheitsmoment des Schiffes. Schäden werden in der Regel als Multiplikator für die Wendezahlen und die lineare Beschleunigung behandelt.
Star Citizen macht das nicht. Wir modellieren, was an einem realen Raumschiff benötigt wird, einschließlich der korrekten Anwendung von Schub an den Stellen, an denen die Schubdüsen am Rumpf des Schiffes befestigt sind - in unserem Modell sind Trägheitsmoment, Massenänderungen und Gegenschub SEHR notwendig. Star Citizens physikalische Simulation der Raumfahrt basiert auf dem, was tatsächlich im Weltraum passieren würde.
Es gab eine Reihe von Gründen, warum wir diese Richtung eingeschlagen haben -
1. Weil wir planten, Raumschiffe mit einer Treue zu modellieren und zu simulieren, die noch nie zuvor gesehen worden war, brauchten wir eine Simulation, die dem Spieler ein anderes Flugverhalten ermöglicht, wenn ein Triebwerk beschädigt ist, ein Flügel weggeblasen wird oder ein Pilot sein Schiff mit Waffen und Munition überlastet? Ich wollte ein System, das sich für eine große Vielfalt von Schiffen unterschiedlich anfühlen könnte, mit wild unterschiedlichen Größen und Rollen, denn in Star Citizen kann man von einem einsitzigen Schiff mit einer Länge von 15 Metern zu einem riesigen Hauptschiff mit einer Größe von über 1 km wechseln, das von vielen Spielern besetzt ist. Ich wollte, dass diese Schiffe mit ihrer eigenen Identität kommen und sich wie Autos ähnlicher Größe anfühlen, auch wenn sich ein Äquivalent an Masse radikal anders anfühlen kann. Ich wollte, dass Schiffe ihre eigene Persönlichkeit haben - nicht nur eine langsamere oder schnellere Version des Basisschiffes. 2. Die zweite ist, dass Star Citizen eine beträchtliche Anzahl von Spieler-gegen-Spieler-Kämpfen haben wird. Ich weiß nicht, wie viele Leute Wing Commander Armada gespielt haben (das erste Wing Commander Spiel mit Multiplayer-Funktion), aber es war nicht so lustig im Kampfmodus (der Head-to-Head-Modus). Wenn du ein Einzelspielerspiel entwirfst, kannst du die KI absichtlich dämpfen, damit der Spieler auf den Schwanz steigen und mehrere Feinde abschießen kann, was dem Spieler ein Gefühl der Leistung vermittelt. Es gibt nichts Schöneres, als eine Welle von 10 gegnerischen Kilrathi-Kämpfern mit einer Hand zu räumen. Aber seien wir ehrlich, in Einzelspielerspielen hat die Fähigkeit des Spielers, Wellen von Feinden abzuschiessen, weniger mit der Fähigkeit des Spielers zu tun, da der Spieler normalerweise in Bezug auf die Basisgegner, die er bekämpfen wird, überwältigt ist. Sie können dies nicht in Spieler gegen Spieler tun, und es ist wahrscheinlich, dass mehrere Spieler das gleiche Schiff haben werden. Ohne ein ausgeklügeltes Simulations- und Flugmodell, mit vielen Möglichkeiten für einen Piloten, verschiedene Taktiken fließend auszuprobieren, um die Oberhand zu gewinnen, können die Kämpfe als frustrierende Pattsituation enden, wenn beide Piloten das gleiche Schiff haben, da niemand auf den anderen aufsteigen kann, weil man nicht die gleichen Kräfte hat, die den Luftkampf beeinflussen (nämlich Schwerkraft und Luftwiderstand), um Energie aus den Manövern zu entnehmen. Aus diesen Gründen haben wir uns bemüht, die Physik vollständig zu simulieren, wozu auch die Steuerung und Bewegung eines Schiffes im Weltraum ohne Abkürzungen gehört.
Ebenso simulieren wir auch die Schiffssysteme. Jede Funktion ist an einzelne Elemente gebunden, die an das Schiff "angeschlossen" sind - die Waffen, die Triebwerke, das Kraftwerk, die Kühlkörper, das Radar, der Kraftstofftank, die Batterien, das Zielsystem, die CPU, das HUD und sogar das Intelligent Flight Control System (IFCS) sind alles Elemente, die an verschiedene "Rohre" anknüpfen, die die Systeme verbinden - es gibt ein Rohr für Strom-, Wärme-, Kraftstoff- und CPU-Zyklen. Der Zielrechner benötigt Strom aus dem Kraftwerk und CPU-Zyklen aus dem Schiffscomputer, Positionsinformationen aus dem Radar, um Ziele aufzulösen. Wenn nicht genügend CPU-Zyklen vorhanden sind, um die Ziele zu umgehen, werden die Ziele langsamer aufgelöst, nicht genügend Leistung und der Zielrechner kann zusammen nicht mehr funktionieren. Wenn Sie den Waffen nicht genügend Wärme entziehen, können sie überhitzen, versagen oder sogar beschädigt werden. Wenn einer Ihrer Flügel mit den dazugehörigen Kühlkörpern weggeblasen wird, sollten Sie Ihre Wärmeleistung besser reduzieren.
Durch die vollständige Simulation sowohl der Systeme als auch der Physik der motorisierten Raumfahrt ermöglichen wir eine große Menge an aufkommendem Verhalten und Vielfalt im Endspiel. Die Auslastung von Schiffen wird nicht nur für die Funktionalität, sondern auch für den tatsächlichen Flug und die Reaktionsfähigkeit sehr wichtig. Genau wie im realen militärischen Luftfahrtdesign können Sie sich entscheiden, redundante Systeme für eine bessere Überlebensfähigkeit im Kampf zu haben, oder Sie können Ihre Schlagkraft auf Kosten der Manövrierfähigkeit maximieren.
Klingt ziemlich cool, oder? Also, warum der ganze Aufruhr?
Die richtige Raumfahrtsimulation unterscheidet sich von Natur aus von einem atmosphärischen Flugmodell. Im Weltraum gibt es keine aerodynamische Kraft (Auftrieb oder Widerstand), so dass sowohl die winklige als auch die lineare Trägheit viel wichtiger wird. Wenn Sie nicht mit einer Gegenkraft den Winkel- oder Linearmoment eines Objekts im Raum arretieren, bleibt er unverändert. Wenn ein Spieler am Stick zurückzieht, erzeugen die Triebwerke eine Drehung, die die Winkelgeschwindigkeit des Schiffes beschleunigt. Wenn Sie den Stick auf Null zurückgehen lassen oder ihn andersherum bewegen, muss das IFCS nun einen Gegenschub anwenden, um zuerst die aktuelle Winkelgeschwindigkeit rückgängig zu machen und Sie dann auf die neue gewünschte Winkelgeschwindigkeit zu bewegen. Wenn das Schiff keine stark überwältigten Triebwerke hat, wird dies nicht sofort geschehen. Da das IFCS nicht hellseherisch ist und nicht weiß, wann Sie die Winkelgeschwindigkeit ändern wollen, kann es Ihre Aktionen nicht vorwegnehmen. Wenn der Pilot also nicht selbst in seine gewünschte Ausrichtung nachlässt, ist es wahrscheinlich, dass er sie überschreitet. Betrachten Sie es als ein Anhalten in einem Auto; Sie haben normalerweise ein gutes Gefühl für Ihren Bremsweg und wenn Sie sich einem Stoppschild nähern, beginnen Sie zu verlangsamen. Du erwartest nicht, sofort von 50 mph auf Null zu gehen. Dieses Verhalten unterscheidet sich deutlich von einem Flugzeug, das Steuerflächen verwendet, die den Luftstrom über die Flügel/Heck zum Manöver verändern. In diesem Fall ist die Winkelgeschwindigkeitsänderung in der Regel direkt proportional zur Ruder-/Klappenposition.
Das bedeutet, dass du bis zu einem gewissen Grad voraussehen musst, wo du sein willst und dich in diese Position zurückziehen musst. Wenn Sie an ein atmosphärisches Modell gewöhnt sind, wenn Sie zum ersten Mal in einem Modell fliegen, bei dem das Momentum viel wichtiger ist, ist es ziemlich einfach, Ihren gewünschten Kurs zu überschreiten. Da der Gegenschub nicht sofort erfolgt, können Sie ihn andersherum überkorrigieren. Deshalb kann sich das Schiff beim Versuch, ein Ziel aufzustellen, "zuckend" fühlen.
Da dies anders ist als die Gewohnheiten der Menschen, empfindet ein Teil unserer Community das aktuelle Flugmodell eindeutig als "falsch".
Aber wenn Sie darüber nachdenken, was wir tun, lassen wir tatsächlich viel mehr Variation und Nuancen in Flug und Kampf zu als ein vereinfachtes Flugmodell im Wing Commander/X-Wing-Stil. Wie das Lernen, ein Auto wirklich gut zu fahren.... es erfordert etwas Lernen. Man muss voraussehen, wo man sein will, und dafür planen.
Heißt das, ich denke, das System ist perfekt?
Nein!
Dies ist einer der wichtigsten Gründe, warum wir es in alle Ihre Hände bekommen wollten. Es war toll, dass die Leute das Spiel spielen und ihr Feedback geben konnten. Es war wirklich toll zu sehen, dass einige Leute, die das Flugmodell zuerst gehasst haben, sein Potenzial erkannt haben, nachdem einige andere Mitglieder der Community ihre Erkenntnisse ausgetauscht haben. Das bedeutet nicht, dass jeder verkauft wird, aber es ist immer ermutigend zu sehen, dass die Menschen offen für neue Möglichkeiten sind.
Aber das bedeutet nicht, dass ich mit dem, was wir sind, zufrieden bin. Mein Ziel ist es, alle Nuancen, die ich oben beschrieben habe, für die Spieler zu haben, die tief gehen wollen, aber es auch so zugänglich machen wollen, wie es der Wing Commander für jemanden war, der neu in diesem Spiel (und Genre) ist.
Das Wichtigste ist, dass das intelligente Flugsteuerungssystem nur die Schnittstelle zwischen der physikalischen Simulation der Schiffsbewegung über die Triebwerke und der von ihnen ausgeübten Kraft ist. Es ist nicht das Modell. Ich sehe viele Beiträge, die über den Wunsch nach dem "Newtonschen" Modus sprechen. Die physikalische Simulation ist bereits eine vollständige newtonsche Starrkörpersimulation. Für das, was wir versuchen zu erreichen, wird es immer eine Fly-by-Wire-Schnittstelle zwischen dem Input des Spielers und der tatsächlichen Physik geben müssen, da kein Mensch gleichzeitig acht Triebwerke gleichzeitig steuern kann, die seinen Schub und seine Einstellung angeben, um die gewünschte Bewegung zu erreichen. Innerhalb der Grenzen der physischen Realität kann das IFCS so ziemlich alles tun, was wir wollen. Der Schlüssel ist die Bestimmung, worauf der Input des Spielers abgebildet werden soll.
Der erste Durchlauf verschiedener Modi - Basic IFCS, De-Coupled, G-Safe und Comstab - sind alle verschiedene Modi, die wir zu verschiedenen Zeiten für nützlich hielten. Es bedeutet nicht, dass es das Ende der Modi ist, oder wie sie implementiert werden, ist der einzige Weg, wie sie sein werden. Viele Leute haben nach "echten" 6DOF gefragt, die ständig verfügbar sind - im Grunde genommen mit Strafe, die im normalen IFCS-Flugmodus verfügbar ist, und um Strafe-Additiv zur Schiffsgeschwindigkeit im entkoppelten Modus zu machen. Das sind alles Dinge, mit denen wir experimentieren werden, zusammen mit einigen anderen Optionen, z.B. einem zusätzlichen G-Safe-Modus, der eher begrenzt als geschwindigkeitsbegrenzt ist, und wir werden auch mit Schubkraft spielen, da die Manövriertriebwerke derzeit etwa ein halbes bis ein Drittel der Leistung der Hauptmaschinen sind, die ziemlich überwältigt sind. Seien Sie einfach gewarnt, je schwächer die Manövriertriebwerke sind, desto mehr wird das Schiff mit Geschwindigkeit "rutschen", bevor es in die gewünschte Richtung fährt.
Um Ihnen noch mehr Einblick in die Funktionsweise des IFCS zu geben, hat John Pritchett, der Ingenieur, der die aktuelle Implementierung des IFCS geschrieben hat, einen ausführlichen Artikel geschrieben, der im Detail auf die Funktionsweise des Systems eingeht. Ich hoffe, Sie alle werden den Detailreichtum zu schätzen wissen, den wir bei Star Citizen anstreben. Vergiss nicht, dass das Spiel so viel mehr umfasst als nur Arena Commander - und selbst in Arena Commander gibt es so viel, das noch nicht gewürdigt werden kann, da wir durch ein in Arbeit befindliches HUD und den Mangel an Gegenständen, mit denen du dein Schiff ausrüsten kannst, blockiert werden - beides wird neue Möglichkeiten und Taktiken eröffnen.
Steuergeräte Es gab eine Menge Diskussionen über Maussteuerung vs. Joysticksteuerung und die Sorge eines Teils der Community, dass das Mausschema das Spiel zu "arcadey" macht und HOTAS-Anwender das Gefühl haben, dass ihr bevorzugter Kontrollmechanismus nicht richtig unterstützt wurde.
Zuerst möchte ich sagen, dass das Ziel für Star Citizen darin besteht, dass die Steuerung ignorant ist. Keiner der Kontrollmechanismen sollte einen Vorteil gegenüber den anderen haben. Ich persönlich bin ein Joystick-Pilot (entweder über HOTAS oder Gamepad) im Gegensatz zu einem Mauspiloten. Ich habe einfach das Gefühl, dass ich eine präzisere Flugkontrolle mit einem Joystick habe. In unseren verschiedenen Studios gibt es eine große Vielfalt an Controller-Anwendungen - einige bevorzugen Maus, Joystick, HOTAS und Gamepad. Dies ist die beste Garantie dafür, dass kein einziger Kontrollmodus dominiert.
Allerdings erkennen wir an, dass die Kontrolleingabesysteme in Flexibilität/Anpassung arbeiten müssen, um dieses Ziel zu erreichen.
Eine unserer obersten Prioritäten für Arena Commander ist es, den Benutzern zu ermöglichen, ihre Form der Schlüsselbindungen innerhalb des Spiels anzupassen. Wir arbeiten aktiv daran und hoffen, im nächsten Monat etwas liefern zu können.
Wir werden auch an den verschiedenen HOTAS-Profilen arbeiten, sowie an der Feinabstimmung der Steuerfilterung für Joysticks, um hoffentlich ein knapperes Manövrieren bei kleineren Bewegungen des Stockes zu ermöglichen. Es gibt auch einige zusätzliche Head-Look-Modi, die noch nicht implementiert wurden, die es einem Joystick-Spieler ermöglichen, die Vorteile der kardanischen Waffen so zu nutzen, wie es der Maus-Spieler kann. Und natürlich, wenn Sie das Gefühl haben, dass die Maus mit ihrer höheren Präzision ein besseres Zielen ermöglicht, können Sie das Schiff jederzeit mit einem Joystick fliegen und mit einer Maus aussehen!
Gieren vs. Rollen Es gab auch einige Diskussionen darüber, dass das Gieren Ihren Piloten nicht in Bezug auf negative G-Effekte (d.h. das Schwarz-Rot aus den vertikalen G-Kräften) beeinflusst. Es gibt hier ein paar Dinge zu beachten. Erstens sind reine Gierkurven, ohne jegliche Bank, im Weltraum durchaus möglich, aber das ist nicht die optimale Art zu drehen. Sie können mehr Schub erzeugen, indem Sie Ihre Seiten- und unteren Triebwerke kombinieren, als Sie es mit nur Ihren Seitentriebwerken können. IFCS überbrückt automatisch ein Schiff, um seinen Drehschub zu optimieren, und hier kommen vertikale G-Kräfte ins Spiel (beachten Sie, dass dies anders ist als bei Atmosphärenflügen, bei denen eine Überhöhung für die Kurvenstabilität erforderlich ist). Zweitens hängt die Höhe der Bank in jeder Gierdrehung von der Höhe des Seitenschubs ab, den Ihr Schiff liefern kann, was bedeutet, dass die Höhe der vertikalen G-Kräfte in einer Gierdrehung je nach Situation variiert. Drittens sind Schwarz/Redout und Bewusstseinsverlust die Folgen einer vertikalen g-Kraft-Exposition, bei der das Blut entweder aus dem Kopf des Piloten abgelassen oder in den Kopf gedrückt wird. Richtig eingeschränkte Piloten können sehr hohe horizontale G-Kräfte ohne signifikanten Verlust der kognitiven Fähigkeiten aushalten.
Bei horizontalen g-Kräften ist der begrenzende Faktor die Struktur. Leider ist diese Einschränkung in unserem Modell noch nicht umgesetzt. Sobald dies der Fall ist, wird es Konsequenzen für extreme unbestrahlte Wendungen geben. Anstatt ohnmächtig zu werden, kannst du ein Triebwerk oder einen Flügel aus der schieren Größe der horizontalen Gs herausreißen. Und wenn aktiviert, garantiert der G-Safe-Modus die strukturelle Integrität Ihres Schiffes, indem er die Schubkraft bei jedem Manöver begrenzt.
Revolverkopf Ein Teil der Community hat seine Besorgnis über die Fähigkeit der Spieler zum "Turm" geäußert, indem sie in den entkoppelten Modus wechseln und sich drehen, um auf ihr Ziel zu schießen, was das Gefühl vermittelt, dass dadurch das Qualifikationsniveau des Luftkampfes beeinträchtigt wird. Ich weiß, dass die Leute das denken, aber ich kann dir versichern, dass in unseren internen Multiplayer-Tests so ziemlich niemand ausschließlich entkoppelt und "Geschütztürme", da sie sehr schnell zerstört würden. Der Schlüssel zum Überleben eines Luftkampfes liegt darin, ständig in Bewegung zu sein und nicht mit seinen Bewegungen vorhersehbar zu sein - stillzusitzen oder sich in einem konstanten Vektor zu bewegen (was passiert, wenn man sich entkoppelt), bringt einen um. Der entkoppelte Modus wird am besten verwendet, indem man kurz in einen schnellen Orientierungswechsel geht und dann wieder in den gekoppelten Modus zurückfällt. Während wir die Leistung der Manövriertriebwerke optimieren, um die Bedeutung des Hauptmotors zu erhöhen, indem wir in den entkoppelten Modus wechseln, ist eine schnelle Orientierungsänderung und die Rückkehr in den Normalflug eine großartige Möglichkeit, Ihren verfügbaren Schub für einen schnellen Vektorwechsel zu maximieren. Ich weiß, dass einige Leute denken, dass die Möglichkeit, ihre Orientierung viel schneller zu ändern, als man es in einer atmosphärischen Flugsimulation kann, das Spiel einfach macht, aber dies ist eine Weltraumkampfsimulation NICHT eine atmosphärische Flugsimulation und die Fähigkeit, ihre Orientierung von ihrem Geschwindigkeitsvektor zu entkoppeln, ist absolut etwas, das verwendet werden würde - und vergiss nicht, dass eine riesige Menge der Gemeinschaft verlangt hat, um die Manöver durchführen zu können, die du von Battle Star Galactica geliebt hast!
Kardanische Waffen vs. Fixierte Waffen In Arena Commander V1.0 (und Star Citizen als Ganzes) wird es sowohl feste Waffen als auch kardanische und turmgeschützte Waffen geben. Die festen Waffen haben eine langsame Autokonvergenz von vielleicht -/+ fünf Grad, damit sie sich auf einen Punkt konzentrieren können, der vom Benutzer definierbar ist (Standard ist die halbe maximale Reichweite) oder sich an die Entfernung des aktuellen Ziels anpasst. Wir hatten keine Zeit, dieses Feature zu beenden, also haben wir für v0.8 nur alle festen Waffen kardanisch aufgehängt, um der Hornet keinen großen Vorteil gegenüber der Aurora und 300i zu verschaffen. Dies ist nicht der langfristige Plan.
Feste Waffen haben einen Lead-Indikator (genau wie in einem echten Kampfflugzeug). Wir überlegen auch, wie das Absehen der kardanischen Pistolen funktioniert. Im Moment müssen Sie es nur über Ihrem Ziel platzieren und der Zielcomputer kardanisch mit den Waffen, um diese Schusslösung zu erreichen, wenn die gestrichelten Linien innerhalb des Fadenkreuzes zusammenbrechen, bedeutet das, dass alle Waffen die Lösung erreicht haben. Wir denken darüber nach, es so zu gestalten, dass Sie das Look-Absehen über den Lead-Indikator legen müssen, um die Brennlösung zu erhalten.
Dies wird es einem Piloten, der nicht die volle Kraft seiner kardanischen Geschütze nutzt (es ist nicht immer einfach, zu zielen und in zwei verschiedene Richtungen zu fliegen oder wenn Sie sich in einem kombinierten Look-and-Fly-Modus wie dem "Freelancer"-Mausmodus befinden), ermöglichen, optimaler zu fliegen, um das Ziel zu führen (Sie wollen, wo das Ziel hinfliegt, nicht wo es sich gerade befindet).
Was die Menschen betrifft, die denken, dass kardanische Aufhängungswaffen die "Fähigkeit" im Spiel verderben, so sind kardanische Aufhängungswaffen eine tragende Säule der aktuellen militärischen Ausrüstung und werden dies in Zukunft wahrscheinlich noch mehr sein. Das bedeutet nicht, dass ein Treffer automatisch erfolgt. Die Waffe muss noch auf das Ziel wirken und Sie müssen die Nase Ihres Schiffes so richten, dass die Schusslösung erreicht werden kann. Und das unter der Voraussetzung, dass das Ziel nicht anfängt, den Kurs oder die Geschwindigkeit unregelmäßig zu ändern!
- Chris Roberts
In Star Citizen ist IFCS ein Flugsteuerungssystem, das den Piloten beim Betrieb eines Raumfahrzeugs unterstützen soll. Es übersetzt die Steuereingaben eines Piloten in Triebwerksoperationen, um einen bestimmten Befehl auszuführen, selbst bei einem suboptimalen oder ausgefallenen Antriebssystem. Es ist ein adaptives System, das eine Kombination aus Sensoren und Rückkopplungssteuerung verwendet, um den Fehler zwischen dem Zielzustand und dem tatsächlichen Zustand des Raumfahrzeugs auf Null zu bringen. Es ist fehlertolerant, da es jede beliebige Kombination von Triebwerken und seinem Backup Control Moment Gyro adaptiv nutzen kann, um den Ausfall oder Verlust eines oder mehrerer Triebwerke auszugleichen und das Schiff stabilisiert und, wenn möglich, unter Pilotenkontrolle zu halten. Selbst wenn nur noch ein einziges Triebwerk vorhanden ist, kann ein Pilot sein Raumschiff mit einigen Schwierigkeiten aktiv steuern.
IFCS-Subsysteme IFCS besteht aus vielen Subsystemen, die zusammenwirken, um einem Piloten Stabilität und Kontrolle über Raumfahrzeuge zu geben. Dazu gehören:
Antrieb und Lageregelung (PAC) - PAC beinhaltet typischerweise den kompletten Satz von Triebwerken, die sowohl Translations- als auch Drehbewegungen ermöglichen, und eine Backup Control Moment Gyro (CMG) Einheit, die eine zusätzliche Lageregelung ermöglicht. Es beinhaltet auch die Schaltungs- und Steuerungssoftware, die diese Einheiten antreibt. Primary Control System (PCS) - Das PCS stellt eine Schnittstelle zwischen Pilot und IFCS zur Verfügung. Es übersetzt die Befehle eines Piloten in Steueraktionen, die auf einen virtuellen Steuerrahmen angewendet werden, der die ideale Zielaktion des Piloten darstellt. Der virtuelle Steuerrahmen besteht aus einer Sollgeschwindigkeit entlang einer beliebigen Kombination von Achsen, Solldrehzahlen um eine beliebige Kombination von Achsen sowie einer Referenzhaltung. Dieser virtuelle Rahmen stellt den idealen Zustand des Schiffes unter perfekter Kontrolle dar, und alle Piloteingaben werden in Bezug auf diesen virtuellen Rahmen angewendet, wodurch der Einfluss externer Fehler auf die Pilotenkontrolle begrenzt wird. Reaction Control System (RCS) - Der physikalische Zustand des virtuellen PCS-Rahmens wird durch das vorhergesagte Thruster und den CMG-Ausgang als Reaktion auf die Pilotsteuerung gesteuert. Unter idealen Bedingungen wird die PCS-Rahmenlage perfekt mit der tatsächlichen Lage des Raumfahrzeugs synchronisiert. Faktoren wie suboptimale Reaktion oder Versagen des Triebwerks, externe Kräfte wie Waffenfeuer, Raketenexplosionen usw. können jedoch dazu führen, dass die reale Einstellung des Fahrzeugs von der virtuellen Einstellung abweicht. In diesem Fall ist es Aufgabe des Reaction Control Systems, den Fehler zwischen den beiden Einstellungen auf Null zu bringen. Es versucht dies mit beiden Triebwerken und dem Kontrollmoment Gyros zu tun. Wenn es nicht gelingt, die Lage des realen und des virtuellen Rahmens innerhalb einer angemessenen Zeit zu synchronisieren, kann es die Lage des virtuellen Rahmens auf die Lage des realen Raumfahrzeugs zurücksetzen, um eine Desorientierung des Piloten zu vermeiden. Anti-Schwerkraft-System (AGS) - Das AGS erkennt und kompensiert die Schwerkraft und im Allgemeinen jede andere kontinuierliche äußere Kraft, so dass das Raumschiff seine Position in Bezug auf die Feldquelle beibehalten kann. Turn Control System (TCS) - TCS unterstützt den Piloten dabei, stabile Kurven zu erreichen. Bei hohen Geschwindigkeiten bieten die Triebwerke eines Raumschiffes möglicherweise nicht genügend Kraft, um eine stabile Drehung aufrechtzuerhalten, wodurch das Schiff gleitet, was oft zu einer Kollision führt. Ein Pilot verringert normalerweise seine Geschwindigkeit beim Drehen, aber TCS kann das Gaspedal für Sie steuern, indem es die Vorwärtsgeschwindigkeit automatisch so einstellt, dass sie der gewünschten Drehgeschwindigkeit entspricht, wenn der aktuell verfügbare Drehschub erreicht wird. Das System berücksichtigt den optimalen Bankschub bei der Berechnung der nachhaltigen Drehgeschwindigkeit. G-force Control Mode (GCM) - GCM ist ein Sicherheitsmodus, der versucht, die Belastung des Piloten durch potenziell gefährliche g-Force-Werte zu begrenzen. Die größte Gefahr für einen vollständig eingeschränkten Piloten ist die längere Exposition gegenüber vertikalen g-Kräften, die zu Blackout, Greyout, Redout, Orientierungslosigkeit, Bewusstseinsverlust und, wenn nicht korrigiert, sogar zum Tod führen kann. Horizontale G-Kräfte extremer Natur werden ebenfalls vermieden, da sie sowohl physischen Schaden für einen Piloten als auch strukturelle Schäden an den Raumfahrzeugen verursachen können. Zusätzlich zu diesen Standard-Subsystemen können für fortgeschrittenere Systeme weitere Funktionen implementiert werden.
IFCS-Betrieb IFCS nimmt die Befehle des Piloten als Eingabe, die eine Vielzahl von Operationen beinhalten können, aber letztlich in 3 Translations- und 3 Rotationsgrade übersetzt werden. Zusätzlich können andere Piloteingänge als Parameter in verschiedenen Phasen des IFCS-Steuerungssystems verwendet werden.
Sobald die Eingabewerte durch IFCS-Modi wie Turn Control und G-force Control geändert wurden, werden Geschwindigkeitsbegrenzungen usw. festgelegt, die geänderten Eingaben werden an das Primary Control System weitergeleitet, das sowohl einen Linear- als auch einen Winkelgeschwindigkeits-PID-Regler beinhaltet. Diese Steuerfunktionen berechnen die optimale Kraft und das optimale Drehmoment, die, wenn sie im Schwerpunkt des Schiffes angewendet werden, die vom Lotsen gewünschte Bewegung liefern.
Gleichzeitig werden die Lagemessungen an das Reaktionsregelsystem weitergeleitet, wo ein Positions-PID-Regler verwendet wird, um die tatsächliche Lage des Schiffes in Richtung einer vom PCS vorgegebenen Zielreferenzlage zu steuern. Die Steuerungsfunktion gibt ein Drehmoment aus, das den Einstellfehler im nächsten Zeitschritt optimal verringert.
Schließlich wird ein Messwert von persistenten Kraftfeldern, typischerweise der Schwerkraft, an das Anti-Schwerkraft-System übergeben, das die notwendige Gegenkraft berechnet.
Nach der Berechnung der gewünschten Kräfte und Momente werden ihnen Antriebsressourcen zugewiesen, um von höchster bis niedrigster Priorität zu gelangen. Die AGS-Kraft wird zuerst zugewiesen, da ein unzureichender Gegenantrieb katastrophal sein könnte. Anschließend wird das RCS-Drehmoment zugewiesen, das zuerst vom Primärantrieb bezogen wird und dann auf das CMG-Drehmoment zurückfällt, wenn kein ausreichender Antrieb vorhanden ist. Anschließend wird die PCS-Drehzahlsteuerung zugewiesen, wobei wiederum zuerst der Primärantrieb und dann das CMG-Drehmoment verwendet werden. Und schließlich wird bei der niedrigsten Priorität die translationale Kontrolle zugewiesen.
Nach kurzer Zeit, nachdem das Antriebssystem auf die IFCS-Befehle reagiert hat, lesen Sensoren den Ist-Zustand des Schiffes aus, der aufgrund von Antriebsstörungen, unkompensierten äußeren Kräften usw. vom erwarteten Zustand abweichen kann, leiten die Ergebnisse dann wieder in den IFCS-Regelkreis ein und der Prozess wiederholt sich.
Geschwindigkeits- und Lageregelung Da sich das IFCS nicht darauf verlassen kann, dass das Antriebssystem die gewünschte Steuerung liefert, verwendet es einen PID-Regler, um den Fehler zwischen dem gewünschten Zustand und dem gemessenen Zustand zu minimieren. Solche Steuerungen werden vom Primary Control System verwendet, um die optimale Kraft und das optimale Drehmoment für die Ausführung der Steuerbefehle des Piloten zu berechnen, sowie vom Reaction Control System, um die Stabilität der Haltung aufrechtzuerhalten.
PID-Regler können so eingestellt werden, dass sie eine Reihe von Reaktionseigenschaften bieten. Am Beispiel der Geschwindigkeitssteuerung beschleunigt ein überdämpfter Regler schnell auf die Referenzgeschwindigkeit zu, überschwingt sie und schwingt dann, während er sich in die Endgeschwindigkeit setzt. Ein unterdämpfter Regler beschleunigt langsamer und setzt sich ohne Überschwingen in die Referenzgeschwindigkeit ein. Eine kritisch gedämpfte Steuerung beschleunigt mit der optimalen Geschwindigkeit, um sich in kürzester Zeit ohne Überschwingen zu setzen. Die Steuerungen des Primary Control System, die eine lineare und Winkelgeschwindigkeitsregelung ermöglichen, sind dynamisch abgestimmt. Basierend auf der Größe der Piloteingaben können sie von einem subtilen bis hin zu einem aggressiven Beschleunigungsverhalten reichen. Darüber hinaus können einzelne Piloten ein mehr oder weniger steifes Beschleunigungsverhalten bevorzugen.
Die tatsächliche Ansprechzeit der IFCS-Steuerungen ist nicht nur von den Abstimmparametern, sondern auch von der Ansprechzeit der Antriebskomponenten abhängig.
Antriebssystem Triebwerke Die Hauptkomponente des Antriebs auf den meisten Schiffen wird das Triebwerk sein. Das Star Citizen-Flugmodell bietet ein 100% genaues Thruster-Modell, das die Position jedes Thrusters in Bezug auf den wahren Massenschwerpunkt des Schiffes sowie die maximale Schubkapazität und Reaktionszeit jedes Thrusters berücksichtigt. Unter idealen Bedingungen werden die Triebwerke im Allgemeinen um den vom Schiff vorgesehenen Massenschwerpunkt ausgewuchtet. Dies ermöglicht dem Schiff eine optimale Steuerung des Triebwerks. In diesem Beispielbild sind die oberen hinteren Triebwerke um den Massenschwerpunkt ausgewuchtet und erzeugen ein Nullsummenmoment um die z-Achse.
Nach einem Schaden kann sich der Massenschwerpunkt verschieben und das Triebwerkssystem destabilisieren. Im folgenden Bild sind die Triebwerke nicht mehr um den Massenschwerpunkt herum ausgewuchtet. Beim Zünden der Triebwerke wird das Schiff einem Drehmoment ungleich Null ausgesetzt, was zu einem unbeabsichtigten Gieren führt. IFCS wird versuchen, diesen Drehmomentfehler zu kompensieren, indem es andere Triebwerkspaare verwendet, um Gegenmoment zu erzeugen, und wenn dies nicht möglich ist, wird es versuchen, den Fehler zu begrenzen, indem es die von den Triebwerken erzeugte Schubmenge verringert.
Beschädigungen und andere Bedingungen können auch die verfügbare Schubkraft, die Reaktionszeit und sogar die Genauigkeit jedes einzelnen Triebwerks verändern, oder ein Triebwerk kann völlig außer Funktion geraten oder ganz verloren gehen. Jede dieser Änderungen hat Auswirkungen auf das Gleichgewicht des Thrusters und damit auf das Verhalten des Schiffes unter Pilotenkontrolle.
Kontrollmoment Kreisel Jedes Schiff verfügt über ein kleines Backup-Drehmoment, auch wenn jedes Triebwerk verloren gegangen ist. Dieses Drehmoment wird durch einen Satz interner Steuerungsmomente Gyros bereitgestellt. Solange die CMGs funktionsfähig sind, hat der Pilot immer ein minimales Drehmoment auf jeder Drehachse zur Verfügung. Dieses Drehmoment reicht aus, um die Schiffslage zu stabilisieren, und kann verwendet werden, um unter direkter Pilotenkontrolle langsam auf oder ab zu drehen.
Schlussbemerkungen Dieses Dokument ist keine fiktive Beschreibung des Star Citizen IFCS, es ist eine genaue Beschreibung des echten Flugsteuerungsmodells, das für das Spiel implementiert wurde. Dieses Maß an Realismus war notwendig, um ein Flugsteuerungssystem zu liefern, das vollständig in die Umgebung integriert und von der Umgebung, den Schadenszuständen, der sich ändernden Massenverteilung, der Leistungszuteilung, der Triebwerksposition usw. beeinflusst werden kann. IFCS ist ein emergentes System und kann daher manchmal unvollkommen sein. Aber das imitiert die Realität.
Und schließlich wurden große Anstrengungen unternommen, um die Steuerung von Raumfahrzeugen auf die vom IFCS bereitgestellten Befehlswege zu beschränken. Kein Spieler, keine KI oder gar das IFCS selbst wird jemals die Position, Geschwindigkeit, Drehung oder Rotationsgeschwindigkeit eines Schiffes direkt ändern, mit Ausnahme von Initialisierung und Netzwerkkorrektur. Dies garantiert, dass die gesamte Steuerung der Raumfahrzeuge einheitlich ist und das Spiel nie einen unfairen Vorteil gegenüber einem Spieler hat.
Ich freue mich auf Ihr Feedback, da wir an der Weiterentwicklung und Verfeinerung dieses Systems arbeiten. Schließlich ist dies nur der Anfang. Wir fangen gerade erst an!
John Pritchett Physik-Programmierer bei CIG