DE2658501C3 - Verfahren zur Simulation eines beweglichen Zieles - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1, wobei dieses Verfahren insbesondere der Ausbildung von Richtschüt- ·*ο zen an Maschinenkanonen bei der Luftzielbekämpfung dient.

Aus der US-PS 28 71 578 ist ein Simulator für das Schießtraining von Flugzeugpiloten bekannt geworden, bei dem auf einer mit einem Fadenkreuz versehenen Kathodenstrahlröhre im Gesichtsfeld des Piloten ein gegnerisches Flugzeug in einer vorgegebenen Umwelt abgebildet wird. Die Abbildung der Gefechtssituation auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre ei folgt, indem mit jeweils einer Aufnahmeröhre das Modell einer Umwelt und das Modtll eines gegnerischen Flugzeuges aufgenommen wird und beide Bilder auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre überlagert werden. Zur Erzeugung verschiedener, der Gefechtssituation angepaßter Silhouetten muß das Modeilflugzeug in einem Kardanrahmen aufgehängt und durch zugeordnete Antriebe vor der Aufnahmeröhre entsprechend bewegt werden. Die simulierte Bekämpfung verschiedener Flugzeugtypen bedingt die Verwendung entsprechender Modelle in dem Käfdänfährnen.

Ausgehend von diesem bekannten Simulator ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem auf die Verwendung eines Zielmodelles und die zugeordnete Aufhängungs-, Antriebs- und Aufnahmevorrichtung verzichtet werden *5 kann. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Aus der US-PS 35 88 237 ist es bereits bekannt, die Flugbahn eines Flugzeuges digital auf der Tonspur eines Filmes zu speichern. Die so gespeicherten Digitalsignale werden benutzt, um einen kardanisch aufgehängten Spiegel zu schwenken und das über ihn von dem Fiim projizierte Bild des Zieles flugbahnabhängig über eine Leinwand zu bewegen. Auf die Leinwand, die das innere einer Kuppel überspannt, wird über einen Panorama-Projektor ebenfalls das Bild einer Umwelt projiziert Es erfolgt somit eine optische Überlagerung von Ziel und Umwelt, was nicht ideal ist, da das Ziel unter Umständen das Bild der Umwelt an der Projektionsstelle nicht i-herdeckt. Ferner muß pro Ziel und Flugbahn jeweils ein Film angefertigt werden. Eine beliebige Zuordnung von Ziel und Flugbahn ist bei der bekannten Anordnung nicht möglich.

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2 eine hinsichtlich der Silhouettendarstellung vorgenommene Raumwinkelrasterung und

Fig.3a und 3b hinsichtlich der Gier- und Nickachse vorgenommene Begr<nzungen des Betrachtungswinkels für die darzustellende Silhouette.

Gemäß F i g. I betrachtet ein Richtschütze 1 an einer Maschinenkanone 2 durch sein Visier 3 einen TV-Monitor 4, auf welchem ihm ein aus Umwelt-, Ziel- und Leuchtspur-Simulation zusammengesetztes Bild angeboten wird. Die gleichzeitige Darstellung mehrerer Ziele ist ebenfalls möglich. Weiterhin können zur Unterstützung adaptiver Lernschritte die Darstellungskomponenten durch Einblendung von Soll- und Ist-Abschußpunkt ergänzt werden.

Kernstück der Anlage ist ein Prozeßrechner 5, der über eine Peripherie-AnpassungseinhHl 6 an Geber 7,8 und 9 für die Schußauslösung, die Elevations- und die Seitenrichtbewegung der Maschinenkanone 2 angeschlossen ist. Die Leuchtspur der ausgelösten Geschoßgarben wird in Echtzeit durch den Prozeßrechner 5 auf Grund der über die Geber erfaßten Schuß-Abgangswinkel und der vorliegenden ballistischen Parameter errechnet, von der Peripherie-Anpassungseinheit 6 in die geometrische Visierposition transformiert und kontinuierlich als Analogergebnis über ein Bildmischsystem 10 einem Umwelt- und Zielbild überlagert. Der Prozeßrechner 5 steht im Nachrichtenaustausch mit einem Plattenspeicher 11 und einem Ausbilderpult 12. Das Ausbilderpult 12 ist zur Erfolgskontrolle des Richtschützen ebenfalls mit einem Monitor ausgestattet und enthält ein Aufzeichnungsgerät, um die registrierten Ergebnisse statistisch zu erfassen. Beispielsweise kann die Schußbahn zum Ist-Positionsverlauf des Zieles in Beziehung gesetzt werden.

Eine Umweltsimulation erfolgt in einem System 13, indem eine in nicht näher dargestellter Weise den Richtbewegungen der Maschinenkanone 2 nachgeführte Fernsehkamera 16 über einen Umlenkspiegel i5 eine Panoramabilddarstellung 14 aufnimmt. Das aufgenommene Bild der Umwelt wird zwecks Darstellung auf dem TV-Monitor 4 dem Bildmischsystem 10 zugeführt. Sofern ein Bild des Zieles in die natürliche Umwelt des Richtschützen eingeblendet werden soll, kann der TV-Monitor 4 um eine zu ihm senkrecht stehende Achse in Richtung des eingezeichneten Pfeiles geschwenkt werden und es kann über einen vor dem Visier

angeordneten, schräg gestellten, halb durchlässigen Spiegel das simulierte Ziel bzw. die Leuchtspur dem natürlichen Hintergrund überlagert werden.

Ein Hardware-Programmiergerät 17, bestehend aus einem ersten in der Horizontalebene verschiebbaren Schlitten und einem zweiten in dem ersten Schlitten in der Vertikalebene verschiebbaren Schlitten, gestattet es einmalig oder wiederholt — bezogen auf einen Betrachtungsstandort — beliebige oder typische Flugzielangriffskurse unmittelbar für den Prozeßrechner zu programmieren. Hierbei kann beispielsweise über mit den Schlitten gekoppelte Winkelcodierer der Flugzielangriffskurs unmittelbar digital erfaßt werden. Der in dem Programmiergerät 17 gegebene Bewegungsraum repräsentiert die für die Simulation der Darstellungsaufgäbe notwendigen Entfernungen. Flugzeugtypspezifisches Kurs- und Fluglageverhalten führt der Rechner bei der Erzeugung der Flugprofildaten und Glättung eines neu programmierten Kurses selbständig ein. Die auf diese Weise erzeugten Flugprofile werden in dem Plattenspeicher Il abgelegt Da das Programmiergerät 17 nur der Vorgabe einzuspeichernder Flugprofile dient, bildet es keinen notwendigen Bestandteil der in Fig. 1 dargestellten Simulationsanlage. Vielmehr kann ein solches Programmiergerät für mehrere solcher Anlagen vorgesehen sein.

Der Flugzieltyp, die Fluglage, der Flugkurs und der Betrachtungswinkel bestimmen die für den Richtschützen sichtbare strukturierte Silhouette. Im Anwendungsfall wird davon ausgegangen, daß sich unter Einbezie- hung normaler Fluglagezustände relativ zum Flugvektor und möglicher Flugprofile relativ zum Richtschützen eine endliche Anzahl möglicher Zielsilhouetten ergibt.

Bezogen auf den Richtschützenstandort wird eine Betrachtungs-Raumwinkelrasterung eingeführt, die gemaß F i g. 2 nach Seite und Höhe 7,5° beträgt.

Weiterhin wird im Anwendungsfall für die Flugzielbekämpfung gemäß den F i g. 3a und 3b eine Begrenzung des Rasterbeniches um die Gier- und Nickachse eingeführt und für die auftretenden Flugprofile für ausreichend gehalten.

Die in einem Linienraster für einen Zieltyp synthetisch erzeugten Zielsilhouetten in der auf vorstehend erwähnte Weise gefundene Anzahl zugehöriger möglicher Betrachtungswinkel werden in digitaler Form beschrieben und auf dem als Hintergrundspeicher fungierenden Plattenspeicher 11 des Prozeßrechnersystems abgelegt. Alle Silhouetten sind, dabei hinsichtlich ihrer Größe in einer festgelegten, vorzugsweise der im Anwendiingsfall vorkommenden kleinsten Betrachtungsentfernung von beispielsweise 250 m beschrieben.

Mit den gesetzten Startbedingungen einer simulierten Flugzieldarstellung wählt der Prozeßrechner aus den gespeicherten Silhouetten jene aus, deren Flugvektor bei dem gegebenen Betrachtungswinkel mit dem Flugprofil übereinstimmt. Im Block 18 wird die Silhouette, ausgehend von ihrer normierten Größe in die der jeweiligen Entfernung entsprechende Größe umgerechnet. Dieser Vorgang wird rr·'* ausreichender Frequenz für eine kontinuierliche Wahrnehmung auf dem TV-Monitor wiederholt, wobei die vektorielle tatsächliche Annäherungsgeschwindigkeit eines realen Zieles zugrundegelegt wird. Sich im Laufe des Fkges durch das Flugprofi! ergebende Änderungen des Betrachtungswinkels veranlassen den Prozeßrechner über den Block 18 die jeweils anzuwendenden Silhouetten einzusetzen. Die einem Flugzieltyp zugeordnete und in dem Plattenspeicher ϊ 1 abgespeicherte Zielsilhouette wird nach entsprechender Transformation gemäß der Flugzielentfernung und dem Flugzielkurs in den Blöcken 18 und 19 dem Bildmischsystem 10 zugeführt und dem bereits erwähnten Bild der Umwelt und der Leuchtspur überlagert. Vom Rechner her können auf die Silhouette einwirkende unterschiedliche Lichteinfallswinkel durch unterschiedliche Grauwerte berücksichtigt werden.

Die ganze Anlage ist mobil ausgeführt und zu diesem Zweck auf dem Chassis 20 eines Lastwagens angeordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Simulation eines beweglichen Zieles, insbesondere eines Flugzeuges, durch Darstellung auf einem TV-Monitor im Visier eines Schützen, wobei das Bild des beweglichen Zieles elektronisch dem aufgenommenen Bild einer Umwelt überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Digitalspeicher gespeicherte auf einen vorgebbaren Abstand normierte Silhouetten von Zielen verwendet werden, deren jeweilige Größe auf den tatsächlichen Abstand des Flugzieles umgerechnet wird, und daß die Änderung der Zielsilhouette in Abhängigkeit von in an sich bekannter Weise ebenfalls digital gespeicherten und wahlweise abrufbaren Flugbahnprofilen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines vorgegebenen Raumwinkelausschiittes die Zielsilhouette unveränderlich ist (F ig. 2).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem simulierten Durchflug die Zielsilhouette eine Veränderung in Schritten erfährt, wobei die Anzahl der Schritte von dem Raumwinkel abhängig ist.

4. Verfahren nach Anspruch· 1, gekennzeichnet durch eine Begrenzung des Betrachtungs-Rasterbereiches sowohl um die Gier- als auch um die Nickachse (Fig. 3a, 3b).

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berücksichtigung unterschiedlicher Lichteinfallsv.'inkel die Zielsilhojette in verschiedenen Grauwerten darstellbar ist.