DE102021132351A1

DE102021132351A1 - Bilderzeugender Simulator, Vorrichtung, System und Simulationsverfahren für ein Training an einem Führungssystem

Info

Publication number: DE102021132351A1
Application number: DE102021132351.7A
Authority: DE
Inventors: Karen Rippert; Sven Andresen
Original assignee: Rheinmetall Electronics GmbH
Current assignee: Rheinmetall Electronics GmbH
Priority date: 2021-12-08
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2023-06-15
Also published as: NL2033680B1; NL2033680A

Abstract

Es wird ein bilderzeugender Simulator für ein Training an einem Führungssystem vorgeschlagen. Der Simulator umfasst eine Plattform-Simulationseinheit zur Simulation von Betriebsarten, Funktionen und/oder dynamischen Eigenschaften des Systems und zur Bereitstellung einer Status-Information hierzu, eine Schnittstelleneinheit zum Empfangen von Objekt-Daten zu in der Umgebung des Systems befindlichen Objekten, welche eine Objekt-Art, eine Objekt-Position und/oder eine Objekt-Dynamik umfassen, eine Empfangseinheit zum Empfangen von aktuellen Umwelt-Parametern der Umgebung des Systems und/oder von Topologie-Parametern der Topologie der Umgebung, eine Speichereinheit zum Speichern von Objekt-Modellen für unterschiedliche Objekte, eine Szenario-Generatoreinheit zum Generieren von für einen Bildgenerator geeigneten Szenario-Daten basierend auf den empfangenen Objekt-Daten, auf den den Objekten der Umgebung zugeordneten und aus der Speichereinheit ausgelesenen Objekt-Modellen und auf einer die empfangenen Umgebungs-Parameter und/oder die empfangenen Topologie-Parameter verwendenden Simulation eines elektro-optischen Sensors, und einen Bildgenerator zum Erzeugen von durch eine Ausgabe-Vorrichtung ausgebbaren Bildern unter Verwendung der generierten Szenario-Daten und der bereitgestellten Status-Information

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen bilderzeugenden Simulator für ein Training zumindest einer Einsatzkraft an einem Führungssystem zum Führen eines Systems, beispielsweise eines Schiffes. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine den bilderzeugenden Simulator implementierende Vorrichtung zur Datenverarbeitung, ein System mit einem Führungssystem zum Führen des Systems und mit einem solchen bildgebenden Simulator sowie ein Simulationsverfahren für ein Training zumindest einer Einsatzkraft an dem Führungssystem zum Führen des Systems.
Beispielsweise an Bord militärischer Schiffe finden regelmäßig Ausbildungen an Geräten und Anlagen des Führungs- und Waffeneinsatzsystems in simulierten Szenarien statt. Ziel der regelmäßigen Ausbildung an Bord ist es, die Bedienung der verschiedenen Anlagen und die die Anlagen übergreifenden Prozessabläufe zu trainieren. Von diesen Trainings sind allerdings Systeme mit integrierten bildgebenden elektro-optischen Sensoren, beispielsweise Kameras, ausgenommen.
Beim realen Betrieb interagiert die Bedienung dieser Systeme direkt mit dem vom System erzeugten Videobild. Die im simulierten Szenario an Bord herkömmlicherweise zur Verfügung gestellten Daten sind allerdings nicht ausreichend, um daraus direkt ein Videobild des Szenarios zu erzeugen.
Im Realsystem wirken die Bedingungen der Umwelt und des Szenarios auf die Sensoren des Systems, beispielsweise des Systems Schiff. Dies beinhaltet im Wesentlichen die geographische Position im Einsatzgebiet, die das Schiff umgebenden Objekte, wie andere Schiffe, Tonnen oder Infrastruktur, die das Schiff umgebende Topologie (Wasser, Küste, Objekte) und die Tageszeit abhängigen Wetterbedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Transmission). Diese das Schiff umgebenden Umwelteigenschaften und Szenario-Eigenschaften bilden sich im Sensorverhalten und in den Sensordaten ab. Aktuelle, im Führungs- und Waffeneinsatzsystem integrierte Szenario-Simulatoren sind für die Simulation taktischer Szenarien ausgelegt. Sie beinhalten insbesondere nur Daten über das Einsatzgebiet und Objekte, die für die taktische Simulation relevant sind, wie beispielsweise andere Schiffe, Flugzeuge oder Infrastrukturen.
Allerdings ist bei den herkömmlichen Szenario-Simulatoren nur ein Training des Führungssystems ohne simulierte elektro-optische Sensoren möglich.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das Training zumindest einer Einsatzkraft an einem Führungssystem zum Führen eines Systems zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein bilderzeugender Simulator für ein Training zumindest einer Einsatzkraft an einem Führungssystem zum Führen eines Systems, beispielsweise eines Schiffes, vorgeschlagen. Der bilderzeugende Simulator umfasst:

eine Plattform-Simulationseinheit zur Simulation von Betriebsarten, Funktionen und/oder dynamischen Eigenschaften des Systems und zur Bereitstellung einer Status-Information, welche zumindest eine aktuelle Betriebsart, zumindest eine aktuelle Funktion und/oder zumindest eine aktuelle dynamische Eigenschaft des Systems angibt,
eine Schnittstelleneinheit zum Empfangen von Objekt-Daten zu einer Anzahl in der Umgebung des Systems befindlichen Objekten, welche eine Objekt-Art, eine Objekt-Position und/oder eine Objekt-Dynamik des jeweiligen Objektes umfassen,
eine Empfangseinheit zum Empfangen einer Anzahl von aktuellen Umwelt-Parametern der Umgebung des Systems und/oder einer Anzahl von Topologie-Parametern der Topologie der Umgebung,
eine Speichereinheit zum Speichern einer Mehrzahl von Objekt-Modellen für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Objekten,
eine Szenario-Generatoreinheit zum Generieren von für einen Bildgenerator geeigneten Szenario-Daten basierend auf den empfangenen Objekt-Daten, auf den den Objekten der Umgebung zugeordneten und aus der Speichereinheit ausgelesenen Objekt-Modellen und auf einer die empfangenen Umgebungs-Parameter und/oder die empfangenen Topologie-Parameter verwendenden Simulation zumindest eines elektro-optischen Sensors, und
einen Bildgenerator zum Erzeugen von durch eine Ausgabe-Vorrichtung ausgebbaren Bildern unter Verwendung der generierten Szenario-Daten und der bereitgestellten Status-Information.

Für den Bildgenerator geeignet bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass der Bildgenerator die bereitgestellten Szenario-Daten zu ausgebbaren Bildern, beispielsweise Videobildern, verarbeiten kann. Ausgebbare Bilder bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass diese durch die Ausgabe-Vorrichtung, zum Beispiel einen Monitor oder Bildschirm, an einen Nutzer oder eine Gruppe von Nutzern ausgebbar sind.
Der vorliegende bilderzeugende Simulator ermöglicht eine Simulation auch umfassend zumindest einen simulierten elektro-optischen Sensor. Durch die Integration der simulierten elektro-optischen Sensoren wird die Simulation für die Einsatzkräfte und damit das Training an dem Führungssystem deutlich verbessert. Die Empfangseinheit stellt dabei die Eingangsdaten für die Simulation des zumindest einen elektro-optischen Sensors bereit, nämlich die Umgebungs-Parameter und/oder die Topologie-Parameter. Die Empfangseinheit umfasst insbesondere eine Anzahl von Sensoren zur Aufnahme der Umgebungs-Parameter und/oder der Topologie-Parameter und/oder eine Übertragungseinheit (Transceiver), welche dazu eingerichtet ist, die Umgebungs-Parameter und/oder die Topologie-Parameter von einer externen Einrichtung, beispielsweise von einem Server, zu empfangen. Die Szenario-Generatoreinheit führt damit die Simulation des zumindest einen elektro-optischen Sensors basierend auf den empfangenen Umgebungs-Parametern und/oder den empfangenen Topologie-Parametern durch. Im Anschluss generiert die Szenario-Generatoreinheit die für den Bildgenerator geeigneten Szenario-Daten basierend auf den empfangenen Objektdaten der Objekte der Umgebung, auf den den Objekten der Umgebung zugeordneten und aus der Speichereinheit ausgelesenen Objektmodellen und der durchgeführten Simulation des zumindest einen elektro-optischen Sensors.
Die Plattform-Simulationseinheit kann auch als Plattform-Simulation bezeichnet werden und bildet insbesondere die Betriebsarten, Funktionen und dynamischen Eigenschaften des zu simulierenden Systems, beispielsweise eines Schiffes, nach.
Der Bildgenerator kann auch als Image-Generator bezeichnet werden. Der Bildgenerator erzeugt vorzugsweise ein Videobild unter Berücksichtigung des Status der Plattform-Simulation, bereitgestellt durch die Status-Information, sowie des Szenarios und der Umwelt in der Simulation, bereitgestellt durch die Szenario-Daten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Simulator eine Bedienschnittstelle, welche zur Kopplung der Plattform-Simulationseinheit und/oder des Bildgenerators mit zumindest einer Datenschnittstelle des Führungssystems eingerichtet ist.
Die Bedienschnittstelle kann auch als Bedieninterface bezeichnet werden. Die Bedienschnittstelle adaptiert vorzugweise die Datenschnittstellen des Führungssystems auf die Plattform-Simulationseinheit und auf den Bildgenerator des bildgebenden Simulators.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Szenario-Generatoreinheit in einem Umwelt- und Szenario-Simulator eingebettet. Der Umwelt- und Szenario-Simulator ist vorzugsweise mit der Plattform-Simulationseinheit und der Schnittstelleneinheit gekoppelt und zur Simulation der Umwelt des Systems unter Verwendung der empfangenen Umgebungs-Parameter und der empfangenen Topologie-Parameter eingerichtet.
Der Umwelt- und Szenario-Simulator bildet dabei eine interne (relativ zu dem vorliegenden bilderzeugenden Simulator) Simulation der Umwelt des Systems.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Bildgenerator dazu eingerichtet, die von der Ausgabe-Vorrichtung ausgebbaren Bilder unter Verwendung der generierten Szenario-Daten, der von der Plattform-Simulationseinheit bereitgestellten Status-Information und der Simulation der Umwelt des Systems durch den Umwelt- und Szenario-Simulator zu erzeugen. Die ausgebbaren Bilder sind vorzugsweise Video-Bilder.
Die Ausgabe-Vorrichtung umfasst insbesondere einen oder mehrere Bildschirme oder Monitore. Die Ausgabe-Vorrichtung kann auch als Sichtmittel oder als Teil eines Sichtmittels ausgebildet sein. Insbesondere ist die Ausgabe-Vorrichtung Teil einer GUI (GUI; Graphical User Interface).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schnittstelleneinheit dazu eingerichtet, die Objekt-Daten als Teil eines von einem taktischen Szenario-Generators des Systems bereitgestellten taktischen Szenarios zu empfangen.
Die Szenario-Generatoreinheit ist durch die Einbettung in den Umwelt- und Szenario-Simulator vorzugsweise dazu befähigt, mit den potentiell unvollständigen Objektdaten, empfangen insbesondere als Teil eines von einem taktischen Szenario-Generator des Systems bereitgestellten taktischen Szenarios, ein bildbehaftetes Szenario zu erzeugen.
In Ausführungsformen ist die Szenario-Generatoreinheit dazu eingerichtet, das von dem taktischen Szenario-Generator bereitgestellte taktische Szenario mit der internen Simulation der Umwelt des Umwelt- und Szenario-Simulators zu synchronisieren.
Dabei bildet die Szenario-Generatoreinheit insbesondere eine Schnittstelle zur On-Board-Simulation des Führungssystems, insbesondere ausgebildet durch den taktischen Szenario-Generator. Diese Schnittstelle ermöglicht eine flexible Anbindung an verschiedene Schnittstellenformate oder auch verteilte Systeme innerhalb des Führungssystems, um die verfügbaren Informationen aus verschiedenen Datenquellen in einer Simulation zusammenzuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schnittstelleneinheit dazu eingerichtet, das taktische Szenario als eine zweidimensionale Karte der Umgebung des Systems von dem taktischen Szenario-Generator zu empfangen. Der taktische Szenario-Generator nutzt vorzugsweise einen Radar-Simulator und/oder Sonar- Simulator.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Szenario-Generatoreinheit dazu eingerichtet, die Szenario-Daten derart bereitzustellen, dass aus diesen dreidimensionale Bilder, insbesondere Video-Bilder, der Umgebung des Systems durch den Bildgenerator erzeugbar sind. Hierbei bilden die ausgegebenen dreidimensionalen Bilder insbesondere eine synthetische Darstellung der Umwelt des Systems.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das System als ein Schiff, vorzugsweise ein Kriegsschiff oder ein Feuerlöschboot, oder als eine Flotte aus einer Mehrzahl von Schiffen oder als eine Hafenanlage oder als ein Fluggerät, vorzugsweise ein Flugzeug oder eine Drohne, oder als eine Flotte aus einer Mehrzahl von Fluggeräten ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Führungssystem ein Führungs- und Waffensystem, beispielsweise eines Kriegsschiffes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der simulierte elektro-optische Sensor eine simulierte Kamera, insbesondere eine simulierte Videokamera, beispielsweise eine simulierte Tagsichtkamera oder eine simulierte Wärmebildkamera.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Objekte Fahrzeuge, vorzugsweise Landfahrzeuge, insbesondere militärische Landfahrzeuge, beispielsweise Panzer, und/oder Seefahrzeuge, insbesondere militärische Seefahrzeuge, beispielsweise Kriegsschiffe, und/oder Fluggeräte, insbesondere Flugzeuge oder Drohnen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die in der Speichereinheit gespeicherten Objekt-Modelle Fahrzeuge-Modelle, vorzugsweise Landfahrzeug-Modelle, insbesondere militärische Landfahrzeug-Modelle, beispielsweise Panzer-Modelle, und/oder Seefahrzeug-Modelle, insbesondere militärische Seefahrzeug-Modelle, beispielsweise Kriegsschiff-Modelle, und/oder Fluggerät-Modelle, insbesondere Flugzeug-Modelle oder Drohnen-Modelle.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die Szenario-Generatoreinheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung vorgeschlagen, welche Mittel umfasst, die einen bildgebenden Simulator gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts implementieren.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein System mit einem Führungssystem zum Führen des Systems und mit einem bildgebenden Simulator gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts vorgeschlagen.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das System die Ausgabe-Vorrichtung. Die Ausgabe-Vorrichtung hat insbesondere eine Anzahl von Bildschirmen und/oder Monitoren und ist dazu eingerichtet, eine simulierte aktuelle Sichtdarstellung des simulierten elektro-optischen Sensors auszugeben.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Simulationsverfahren für ein Training zumindest einer Einsatzkraft an einem Führungssystem zum Führen eines Systems, beispielsweise eines Schiffes, vorgeschlagen. Das Simulationsverfahren umfasst die Schritte:

Bereitstellen einer Status-Information des Systems, welche zumindest eine aktuelle Betriebsart, zumindest eine aktuelle Funktion und/oder zumindest eine aktuelle dynamische Eigenschaft des Systems angibt,
Empfangen von Objekt-Daten zu einer Anzahl in der Umgebung des Systems befindlichen Objekten, welche eine Objekt-Art, eine Objekt-Position und/oder eine Objekt-Dynamik des jeweiligen Objektes umfassen,
Empfangen einer Anzahl von aktuellen Umwelt-Parametern der Umgebung des Systems (1) und/oder einer Anzahl von Topologie-Parametern der Topologie der Umgebung,
Auslesen einer Mehrzahl von Objekt-Modellen für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Objekten aus einer Speichereinheit,
Generieren von für einen Bildgenerator geeigneten Szenario-Daten basierend auf den empfangenen Objekt-Daten, auf den den Objekten der Umgebung zugeordneten und aus der Speichereinheit ausgelesenen Objekt-Modellen und auf einer die empfangenen Umgebungs-Parameter und/oder die empfangenen Topologie-Parameter verwendenden Simulation eines elektro-optischen Sensors, und
Erzeugen von durch eine Ausgabe-Vorrichtung ausgebbaren Bildern durch den Bildgenerator unter Verwendung der generierten Szenario-Daten und der bereitgestellten Status-Information.

Die für den vorgeschlagenen Simulator beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Simulationsverfahren entsprechend.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Systems mit einem Führungssystem zum Führen des Systems und mit einem bildgebenden Simulator,
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Systems mit einem Führungssystem zum Führen des Systems und mit einem bildgebenden Simulator,
3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines bildgebenden Simulators, und
4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Simulationsverfahren für ein Training einer Einsatzkraft an einem Führungssystem zum Führen eines Systems.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Systems 1 mit einem bildgebenden Simulator 10 und einem Führungssystem 20 zum Führen des Systems 1 dargestellt. Der Simulator 10 kann auch als System-Trainer oder als Simulationssystem bezeichnet werden.
Das System 1 ist beispielsweise ein Schiff, vorzugsweise ein Kriegsschiff oder ein Feuerlöschboot. Alternativ kann das System 1 auch als eine Flotte aus einer Mehrzahl von Schiffen oder als eine Hafenanlage oder als ein Fluggerät oder als eine Flotte aus einer Mehrzahl von Fluggeräten ausgebildet sein. Beispiele für Fluggeräte umfassen Drohnen und Flugzeuge.
Das Führungssystem 20 ist vorzugsweise ein Führungs- und Waffensystem, beispielsweise eines Kriegsschiffes 1.
Der bilderzeugende Simulator 10 nach 1 ist über eine Benutzerschnittstelle 17 mit dem Führungssystem 10 koppelbar.
Der Simulator 10 umfasst eine Plattform-Simulationseinheit 11, eine Schnittstelleneinheit 12, eine Empfangseinheit 13, eine Speichereinheit 14, eine Szenario-Generatoreinheit 15 und einen Bildgenerator 16.
Die Plattform-Simulationseinheit 11 ist zur Simulation von Betriebsarten, Funktionen und/oder dynamischen Eigenschaften des Systems 1 und zur Bereitstellung einer Status-Information SI eingerichtet. Die Status-Information SI gibt zumindest eine aktuelle Betriebsart, zumindest eine aktuelle Funktion und/oder zumindest eine aktuelle dynamische Eigenschaft des Systems 1 an.
Die Schnittstelleneinheit 12 des Simulators 10 ist zum Empfangen von Objekt-Daten OD zu einer Anzahl in der Umgebung des Systems 1 befindlichen Objekten eingerichtet. Die Objekt-Daten OD umfassen vorzugsweise eine Objekt-Art, eine Objekt-Position und/oder eine Objekt-Dynamik des jeweiligen Objektes. Objekte können beispielsweise sein: Fahrzeuge, vorzugsweise Landfahrzeuge, insbesondere militärische Landfahrzeuge, beispielsweise Panzer, und/oder Seefahrzeuge, insbesondere militärische Seefahrzeuge, beispielsweise Kriegsschiffe, und/oder Fluggeräte, insbesondere Flugzeuge oder Drohnen. Die Objekte können aber auch auf See befindliche Tonnen oder auf See oder an Land befindliche Infrastrukturen oder Teile von Infrastrukturen, beispielsweise Hafenanlagen, umfassen.
Ist beispielsweise eines der Objekte, zu denen die Schnittstelleneinheit 12 Objekt-Daten OD empfängt, ein anderes Kriegsschiff, so gibt die Objekt-Art Kriegsschiff an, die Objekt-Position gibt die Ortsposition des Kriegsschiffes in Längen- und Breitenkoordinaten an, und die Objekt-Dynamik beschreibt insbesondere die Geschwindigkeit und den Kurs des Kriegsschiffes.
Des Weiteren ist die Empfangseinheit 13 dazu eingerichtet, eine Anzahl von aktuellen Umwelt-Parametern UP der Umgebung des Systems 1 und/oder eine Anzahl von Topologie-Parametern der Topologie der Umgebung zu empfangen. Die Anzahl von aktuellen Umwelt-Parametern UP umfasst beispielsweise Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und dergleichen. Die Topologie-Parameter TP der Topologie der Umgebung beschreiben insbesondere die Form, Größe und Lage der verschiedenen Objekte in der Umgebung und ihre topologischen Beziehungen zueinander.
Die Speichereinheit 14 ist dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von Objekt-Modellen OM für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Objekten zu speichern. Beispielsweise kann die Speichereinheit 14 verschiedene Objekt-Modelle für verschiedene andere Kriegsschiffe oder Kriegsschifftypen, für zivile Schiffe oder zivile Schiffstypen, für Drohnen und Flugzeuge und dergleichen speichern. Die Objekt-Modelle OM umfassen insbesondere eine visuelle Darstellung der Objekte, beispielsweise eine dreidimensionale Darstellung der Objekte.
In Ausführungsformen umfassen die in der Speichereinheit 14 gespeicherten Objekt-Modelle OM Fahrzeug-Modelle, vorzugsweise Landfahrzeug-Modelle, insbesondere militärische Landfahrzeug-Modelle, beispielsweise Panzer-Modelle, und/oder Seefahrzeug-Modelle, insbesondere militärische Seefahrzeug-Modelle, beispielsweise Kriegsschiff-Modelle, und/oder Fluggerät-Modelle, insbesondere Flugzeug-Modelle, oder Drohnen-Modelle.
Die Szenario-Generatoreinheit 15 ist zum Generieren von für den Bildgenerator 16 geeigneten Szenario-Daten SD eingerichtet. Dabei generiert die Szenario-Generatoreinheit 15 die Szenario-Daten SD basierend auf den empfangenen Objekt-Daten OD, welche die in der Umgebung des Systems 1 befindlichen Objekte repräsentieren, auf den diesen Objekten der Umgebung zugeordneten und von der Speichereinheit 14 ausgelesenen Objekt-Modellen OM und auf einer die empfangenen Umgebungs-Parameter UP und/oder die empfangenen Topologie-Parameter TP verwendenden Simulation EO zumindest eines elektro-optischen Sensors.
Die diesen Objekten der Umgebung zugeordneten Objekt-Modelle OM werden aus der Speichereinheit 14 ausgelesen. Weiter wird eine Simulation EO zumindest eines elektro-optischen Sensors, z. B. einer Kamera, basierend auf den empfangenen Umgebungs-Parametern UP und/oder den empfangenen Topologie-Parametern TP ausgeführt. Zumindest auf diesen drei Datensätzen (empfangene Objekt-Daten OD, ausgelesene Objekt-Modelle OM und durchgeführte Simulation EO) generiert die Szenario-Generatoreinheit 15 die für den Bildgenerator 16 geeigneten Szenario-Daten SD und stellt diese dem Bildgenerator 16 ausgangsseitig bereit. Der Bildgenerator 16 erzeugt durch eine Ausgabe-Vorrichtung 23 ausgebbare Bilder B unter Verwendung der generierten Szenario-Daten SD, bereitgestellt von der Szenario-Generatoreinheit 15, und der bereitgestellten Status-Information SI, bereitgestellt von der Plattform-Simulationseinheit 11.
Wie die 1 zeigt, ist die Szenario-Generatoreinheit 15 vorzugsweise in einem Umwelt- und Szenario-Simulator 18 eingebettet. Der Umwelt- und Szenario-Simulator 18 ist zumindest mit der Plattform-Simulationseinheit 11 und der Schnittstelleneinheit 12 gekoppelt und zur Simulation der Umwelt des Systems 1 unter Verwendung der empfangenen Umgebungs-Parameter UP und der empfangenen Topologie-Parameter TP eingerichtet.
In Ausführungsformen ist der Bildgenerator 16 dann dazu eingerichtet, die von der Ausgabe-Vorrichtung 23 ausgebbaren Bilder B unter Verwendung der generierten Szenario-Daten SD, der von der Plattform-Simulationseinheit 11 bereitgestellte Status-Information SI und der Simulation der Umwelt des Systems 1 durch den Umwelt- und Szenario-Simulator 18 zu erzeugen. Insbesondere ist die Szenario-Generatoreinheit 15 dabei dazu eingerichtet, die Szenario-Daten SD derart bereitzustellen, dass aus diesen dreidimensionale Bilder B, insbesondere Videobilder, der Umgebung des Systems 1 durch den Bildgenerator 16 erzeugbar sind.
Ferner zeigt 2 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Systems 1 mit einem Führungssystem 20 zum Führen des Systems 1 mit einem bildgebenden Simulator 10. Die zweite Ausführungsform nach 2 basiert auf der ersten Ausführungsform nach 1 und umfasst alle Merkmale der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus zeigt die 2 die Kopplung des bildgebenden Simulators 10 mit einem taktischen Szenario-Generator 30. Wie die 2 zeigt, ist die Schnittstelleneinheit 12 des Simulators 10 dazu eingerichtet, die Objektdaten OD als Teil eines von dem taktischen Szenario-Generator 30 bereitgestellten taktischen Szenarios zu empfangen.
Des Weiteren zeigt die 3 ein schematisches Blockschaltbild der Ausführungsform des bildgebenden Simulators 10 in Alleinstellung, welcher in dem System 1 nach 1 und in dem System 1 nach 2 Verwendung findet.
Darüber hinaus zeigt die 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Simulationsverfahrens für ein Training einer Einsatzkraft an einem Führungssystem 20 zum Führen eines Systems 1.
Zur Durchführung der Schritte S10 - S60 wird insbesondere ein bildgebender Simulator 10 gemäß einer der Ausführungsformen der 1 bis 3 verwendet. Das Verfahren der 4 umfasst die Schritte S10 - S60:

In Schritt S10 wird eine Status-Information SI des Systems 1 bereitgestellt. Die bereitgestellte Status-Information SI gibt zumindest eine aktuelle Betriebsart, zumindest eine aktuelle Funktion und/oder zumindest eine aktuelle dynamische Eigenschaft des Systems 1 an.

In Schritt S20 werden Objekt-Daten OD zu einer Anzahl in der Umgebung des Systems 1 befindlichen Objekten empfangen. Die dem jeweiligen Objekt zugeordneten Objekt-Daten OD umfassen vorzugsweise eine Objekt-Art, eine Objekt-Position und/oder eine Objekt-Dynamik des Objektes.
In Schritt S30 wird eine Anzahl von aktuellen Umwelt-Parametern UP der Umgebung des Systems 1 und/oder eine Anzahl von Topologie-Parametern TP der Topologie der Umgebung empfangen.
In Schritt S40 wird eine Mehrzahl von Objekt-Modellen OM für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Objekten aus einer Speichereinheit 14 ausgelesen, und zwar insbesondere diejenigen Objekt-Modelle OM, die den Objekten in der Umgebung des Systems 1 zuordenbar sind.
In Schritt S50 werden Szenario-Daten SD basierend auf den empfangenen Objekt-Daten OD, auf den den Objekten der Umgebung zugeordneten und von der Speichereinheit 14 ausgelesenen Objekt-Modellen OM und auf einer die empfangenen Umgebungs-Parameter UP und/oder die empfangenen Topologie-Parameter TP verwendenden Simulation EO eines elektro-optischen Sensors derart generiert, dass sie für den Bildgenerator 16 geeignet sind. Für den Bildgenerator 16 geeignet bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass der Bildgenerator 16 die bereitgestellten Szenario-Daten SD zu ausgebbaren Bildern, beispielsweise Videobildern, verarbeiten kann. Ausgebbare Bilder bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass diese durch eine Ausgabe-Vorrichtung, zum Beispiel einen Monitor oder Bildschirm, an einen Nutzer oder eine Gruppe von Nutzern ausgebbar sind.
In Schritt S60 werden dann die durch die Ausgabe-Vorrichtung 23 ausgebbaren Bilder B durch den Bildgenerator 16 erzeugt, und zwar unter Verwendung der generierten Szenario-Daten SD und der bereitgestellten Status-Information SI.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: System
10: bilderzeugender Simulator
11: Plattform-Simulationseinheit
12: Schnittstelleneinheit
13: Empfangseinheit
14: Speichereinheit
15: Szenario-Generatoreinheit
16: Bildgenerator
17: Bedienschnittstelle
18: Umwelt- und Szenario-Simulator
20: Führungssystem
21: Datenschnittstelle
22: Datenschnittstelle
23: Ausgabe-Vorrichtung
30: Szenario-Generator
B: Bilder
EO: Simulation eines elektro-optischen Sensors
OD: Objekt-Daten
OM: Objekt-Modell
S10: Verfahrensschritt
S20: Verfahrensschritt
S30: Verfahrensschritt
S40: Verfahrensschritt
S50: Verfahrensschritt
S60: Verfahrensschritt
SD: Szenario-Daten
SI: Status-Information
TP: Topologie-Parameter
UP: Umgebungs-Parameter

Claims

Bilderzeugender Simulator (10) für ein Training zumindest einer Einsatzkraft an einem Führungssystem (20) zum Führen eines Systems (1), beispielsweise eines Schiffes, mit: einer Plattform-Simulationseinheit (11) zur Simulation von Betriebsarten, Funktionen und/oder dynamischen Eigenschaften des Systems (1) und zur Bereitstellung einer Status-Information (SI), welche zumindest eine aktuelle Betriebsart, zumindest eine aktuelle Funktion und/oder zumindest eine aktuelle dynamische Eigenschaft des Systems (1) angibt, einer Schnittstelleneinheit (12) zum Empfangen von Objekt-Daten (OD) zu einer Anzahl in der Umgebung des Systems (1) befindlichen Objekten, welche eine Objekt-Art, eine Objekt-Position und/oder eine Objekt-Dynamik des jeweiligen Objektes umfassen, einer Empfangseinheit (13) zum Empfangen einer Anzahl von aktuellen Umwelt-Parametern (UP) der Umgebung des Systems (1) und/oder einer Anzahl von Topologie-Parametern (TP) der Topologie der Umgebung, einer Speichereinheit (14) zum Speichern einer Mehrzahl von Objekt-Modellen (OM) für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Objekten, einer Szenario-Generatoreinheit (15) zum Generieren von für einen Bildgenerator (16) geeigneten Szenario-Daten (SD) basierend auf den empfangenen Objekt-Daten (OD), auf den den Objekten der Umgebung zugeordneten und aus der Speichereinheit (14) ausgelesenen Objekt-Modellen (OM) und auf einer die empfangenen Umgebungs-Parameter (UP) und/oder die empfangenen Topologie-Parameter (TP) verwendenden Simulation (EO) zumindest eines elektro-optischen Sensors, und einem Bildgenerator (16) zum Erzeugen von durch eine Ausgabe-Vorrichtung (23) ausgebbaren Bildern (B) unter Verwendung der generierten Szenario-Daten (SD) und der bereitgestellten Status-Information (SI).
Simulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bedienschnittstelle (17), welche zur Kopplung der Plattform-Simulatoreinheit (11) und/oder des Bildgenerators (16) mit zumindest einer Datenschnittstelle (21, 22) des Führungssystems (20) eingerichtet ist.
Simulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Szenario-Generatoreinheit (15) in einem Umwelt- und Szenario-Simulator (18) eingebettet ist, welcher mit der Plattform-Simulationseinheit (11) und der Schnittstelleneinheit (12) gekoppelt ist und zur Simulation der Umwelt des Systems (1) unter Verwendung der empfangenen Umgebungs-Parameter (UP) und der empfangenen Topologie-Parameter (TP) eingerichtet ist.
Simulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildgenerator (16) dazu eingerichtet ist, die von der Ausgabe-Vorrichtung (23) ausgebbaren Bilder (B), vorzugsweise Video-Bilder, unter Verwendung der generierten Szenario-Daten (SD), der von der Plattform-Simulationseinheit (11) bereitgestellten Status-Information (SI) und der Simulation der Umwelt des Systems (1) durch den Umwelt- und Szenario-Simulator (18) zu erzeugen.
Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheit (12) dazu eingerichtet ist, die Objekt-Daten (OD) als Teil eines von einem taktischen Szenario-Generators (30) des Systems (1) bereitgestellten taktischen Szenarios zu empfangen.
Simulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheit (12) dazu eingerichtet ist, das taktische Szenario als eine zweidimensionale Karte der Umgebung des Systems (1) von dem taktischen Szenario-Generator (30) zu empfangen, welcher vorzugsweise einen Radar-Simulator und/oder Sonar-Simulator nutzt.
Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Szenario-Generatoreinheit (15) dazu eingerichtet ist, die Szenario-Daten (SD) derart bereitzustellen, dass aus diesen dreidimensionale Bilder (B), insbesondere Video-Bilder, der Umgebung des Systems (1) durch den Bildgenerator (16) erzeugbar sind.
Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) als ein Schiff, vorzugsweise ein Kriegsschiff oder ein Feuerlöschboot, oder als eine Flotte aus einer Mehrzahl von Schiffen oder als eine Hafenanlage oder als ein Fluggerät, vorzugsweise ein Flugzeug oder eine Drohne, oder als eine Flotte aus einer Mehrzahl von Fluggeräten ausgebildet ist.
Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem (20) ein Führungs- und Waffensystem ist.
Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der simulierte elektro-optische Sensor eine simulierte Kamera, insbesondere eine simulierte Videokamera, beispielsweise eine simulierte Tagsichtkamera oder eine simulierte Wärmebildkamera, ist.
Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte Fahrzeuge, vorzugsweise Landfahrzeuge, insbesondere militärische Landfahrzeuge, beispielsweise Panzer, und/oder Seefahrzeuge, insbesondere militärische Seefahrzeuge, beispielsweise Kriegsschiffe, und/oder Fluggeräte, insbesondere Flugzeuge oder Drohnen umfassen, und/oder dass die in der Speichereinheit (14) gespeicherten Objekt-Modelle (OM) Fahrzeuge-Modelle, vorzugsweise Landfahrzeug-Modelle, insbesondere militärische Landfahrzeug-Modelle, beispielsweise Panzer-Modelle, und/oder Seefahrzeug-Modelle, insbesondere militärische Seefahrzeug-Modelle, beispielsweise Kriegsschiff-Modelle, und/oder Fluggerät-Modelle, insbesondere Flugzeug-Modelle oder Drohnen-Modelle, umfassen.
Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel, welche einen bildgebenden Simulator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 implementieren.
System (1) mit einem Führungssystem (20) zum Führen des Systems (1) und mit einem bildgebenden Simulator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) die Ausgabe-Vorrichtung (23) umfasst, welche insbesondere eine Anzahl von Bildschirmen und/oder Monitoren umfasst und welche dazu eingerichtet ist, eine simulierte aktuelle Sichtdarstellung des simulierten elektro-optischen Sensors (EO) auszugeben.
Simulationsverfahren für ein Training zumindest einer Einsatzkraft an einem Führungssystem (20) zum Führen eines Systems (1), beispielsweise eines Schiffes, mit den Schritten: Bereitstellen (S10) einer Status-Information (SI) des Systems (1), welche zumindest eine aktuelle Betriebsart, zumindest eine aktuelle Funktion und/oder zumindest eine aktuelle dynamische Eigenschaft des Systems (1) angibt, Empfangen (S20) von Objekt-Daten (OD) zu einer Anzahl in der Umgebung des Systems (1) befindlichen Objekten, welche eine Objekt-Art, eine Objekt-Position und/oder eine Objekt-Dynamik des jeweiligen Objektes umfassen, Empfangen (S30) einer Anzahl von aktuellen Umwelt-Parametern (UP) der Umgebung des Systems (1) und/oder einer Anzahl von Topologie-Parametern (TP) der Topologie der Umgebung, Auslesen (S40) einer Mehrzahl von Objekt-Modellen (OM) für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Objekten aus einer Speichereinheit (14), Generieren (S50) von für einen Bildgenerator (16) geeigneten Szenario-Daten (SD) basierend auf den empfangenen Objekt-Daten (OD), auf den den Objekten der Umgebung zugeordneten und aus der Speichereinheit (14) ausgelesenen Objekt-Modellen (OM) und auf einer die empfangenen Umgebungs-Parameter (UP) und/oder die empfangenen Topologie-Parameter (TP) verwendenden Simulation (EO) eines elektro-optischen Sensors, und Erzeugen (S60) von durch eine Ausgabe-Vorrichtung (23) ausgebbaren Bildern (B) durch den Bildgenerator (16) unter Verwendung der generierten Szenario-Daten (SD) und der bereitgestellten Status-Information (SI).