DE2658501B2

DE2658501B2 - Verfahren zur Simulation eines beweglichen Zieles

Info

Publication number: DE2658501B2
Application number: DE19762658501
Authority: DE
Inventors: Manfred 6050 Offenbach Becker; Winfried Ing.(Grad.) 6368 Bad Vilbel Zimmermann
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1980-04-10
Also published as: DE2658501C3; DE2658501A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Anspruches I. wobei dieses Verfahren insbesondere der Ausbildung von Richtschützen an Maschinenkanonen bei der l.ufi/ielbekämpfuiig dient.

Aus der US-PS 28 71 Ϊ78 ist ein Simulator für das Schicßiraining von I lug/eugpiloten bekannt geworden, bei dem auf einer mil einem Fadenkreuz versehenen Kathodenstrahlröhre im Gesichtsfeld des Piloten ein gegnerisches Flugzeug in einer vorgegebenen Umwelt abgebildet wird. Die Abbildung der Gcfechtssitualion auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erfolgt, indem mit jeweils einer Aufnahmeröhre das Modell einer Umwelt und das Modell eines gegnerischen Flugzeuges aufgenommen wird und beide Bilder auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre überlagert werden. Zur Fr/etigung verschiedener, der Gefechlssiluation angepaßter .Silhouetten muß das Modellflugzeug in einem Kardan rahmen aufgehängt und durch zugeordnete Antriebe vor der Aufnahmeröhre entsprechend bewegt werden. Die simulierte Bekämpfung verschiedener Fltigzeiiglypen bedingt die Verwendung entsprechender Modelle in dem Kardanrahmen.

Ausgehend von diesem bekannten Simulator ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verführen anzugehen, bei dem auf die Verwendung eines /lelmodelles und die zugrordnele Aufhängiings-, Antriebs und Aufnahmevorrichtung ver/ichlcl werden kann. Die Losung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Frfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen (l· r Erfindung sind den Unteiansprüchen 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 ί werden benutzt, um einen kardanisch aufgehängten Spiegel zu schwenken und das über ihn von dem Film projizierte Bild des Zieles flugbahnabhängig über eine Leinwand zu bewegen. Aufdie Leinwand, die ias 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 Projekticnsstelle nicht überdeckt. 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

I- i g. 1 das Blockschema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßcn Verfahrens,

Fig. 2 eine hinsichtlich der Silhouetiendarsiellung vorgenommene Raiimwinkclrasterung und

'■> Fig. Ja und 3b hinsichtlich der Gier- und Nickachse vorgenommene Begrenzungen des Betrachtungswinkels für die darzustellende Silhouette.

Gemäß Fig. 1 betrachtet ein Richtschütze I 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. Weilerhin können zur Unterstützung adaptiver l.ernschritie die Darstcllungs-

¹^ komponenten durch F.inblendung von Soll- und Ist-Abschußpunkt ergänzt werden.

Kernstück der Anlage ist ein Prozeßrechner 5. der über eine Pcripherie-Anpassiingsoinheit 6 an Geber 7, 8 und 9 für die Schiißauslös,ing. ihu; ,'levalions- und die

·"> Seilenrichlbewegung der Maschinenkanone 2 angeschlossen ist. Die l.eiichtspur der ausgelösten Geschoßgarben wird in Eehtzeit durch ilen Prozeßrechner 5 auf (»rund der über die Geber erfaßten Schuß-Abgangswinkel und der vorliegenden ballistischen Parameter

■·'· errechnet, von der Peripherie-Anpassungseinheil 6 in die geometrische Visiei position transformiert und kontinuierlich .ils Analogergebnis über ein Bildmischs»*- siem 10 einem Umwelt- und Zielbild überlagert. Der Prozeßrechner 5 Mehl im Nachrichtenaustausch mit

>" einem Plaltenspeiclier Il und einem Ausbilderptill 12. Das Aiisbildcrpult 12 ist /iir Frfolgskonlrolle des Richtschützen ebenfalls mit einem Monitor ausgestaltet und enthält ein Aufzeichnungsgerät, um die registrierten !Ergebnisse statistisch zu erfassen. Beispielsweise kann

^Γ>· die Schußbahn zum IstPosilionsverlatif des Zieles in Beziehung gesetzt werden.

Fine Umweltsinitilalion erfolgt in einem System 13, indem eine in nicht näher dargestellter Weise den Richlbewegungen der Maschinenkanone 2 nachgeführ-

^h(| Ie Fernsehkamera IA über einen Umlenkspiegel 15 eine Panoramabikldarstcllting 14 aufnimmt. Das aufgcnom mene Bild der I Imwell wird /weeks Darstellung auf dem TV Monitor 4 dem IMdmischsyslem IO zugeführt. Sofern ein Bild des Zieles in die natürliche Umwelt des

^hr> Richtschützen eingeblendet werden soll, kann der I V Monitor 4 um cmc /u ihm senkrecht stehende Achse in Richtung des eingezeichneten Pfeiles geschwenkt werden und es kann über einen vor dem Visier

ungeordneten, schriig 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 llorizonialebene verschiebbaren Schlitten und einem zweiten in dem ersten Schlitten in der Vertikalebene verschiebbaren Schlitten, gestattet es einmalig oder wiederholt — bezogen auf einen Betrachiungsstandorl — beliebige oder typische Flugzielangriffskurse unmittelbar für den Prozeßrechner /u programmieren. Hierbei kann beispielsweise über mit den Schlitten gekoppelte Winkelcodierer der Flugzielangriffskurs unmittelbar digital erfaßt werden. Der in dem Programmiergerät 17 gegebene Hevvegungsraum repräsentiert die für die Simulation der Darstellungsaufgäbe notwendigen Entfernungen. Fiug/eugtvpspe/ifisches 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 11 abgelegt. Da das Programmiergerät 17 nur der Vorgabe einzuspeichernder Flugprofile dient, bildet es keinen notwendigen Bestandteil de« in Fig. I 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 Anwendtingsfall wird davon ausgegangen, daß sich unter F.inbe/ie- J0 hung normaler Fluglagezuslände relativ /um Flugvektor und möglicher Flugprofile relativ zum Richtschül/en eine endliche Anzahl möglicher Zielsilhoueiten ergibt.

Bezogen auf den Richtschiil/cnstandort wird eine Belrachlungs-Raumwinkclrasterung eingeführt, die ge- l¹» maß I" i g. 2 nach Seile und I lohe 7.^r> betragt.

Weiterhin wird im Anwendungsfall für die Flug/ielbekämpfting gemall den Fig. 3a und Jb eine Begren/ung des Rasterberciches um die (iier- und Nickachse eingeführt und für die auftretenden Fliigprofile für ausreichend gehalten.

Die in einem Linienraster für einen Zieltyp synthetisch erzeugten Zielsilhouetien in der auf vorstehend erwähnte Weise gefundene Anzahl zugehöriger möglicher Betrachtungswinkel werden in digitaler Form beschrieben und auf dem als Iliniergrundspeichcr fungierenden Plattenspeicher Il des Prozelirechnersvstems abgelegt. Alle Silhouetten sind dabei hinsichtlich ihrer Grolle in einer festgelegten, vorzugsweise der im Anwendungsfall vorkommenden kleinsten Bcirachtungsentiernung von beispielsweise 250 m beschrieben.

Mit den gesetzten Startbedingungen einer simulierten Flug/ieldursiellung wählt der Prozeßrechner aus den gespeicherten Silhouetten jene aus. ceren Flugvektor bei dem gegebenen Beirachiungsw inkel mit dem Flugprofil übereinstimmt. Im Block 18 wird die Silhouette, ausgehend von ihrer normierten Größe in die dei jeweiligen Entfernung entsprechende Größe umgerechnet. Dieser Vorgang wird mit 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 Fluges durch das Flugprofil ergebende Änderungen des Betrj htungswinkcls veranlassen den Prozeßrechner über den Block 18 die jeweils anzuwendenden Silhouetten einzusetzen. Die einem Flugzieltyp zugeordnete und in dem Plattenspeicher 11 abgespeicherte Zielsilhouette wird nach entsprechender Transformation gemäß der Flugzielentfernung und dem Flugzielkurs in den Blöcken 18 und 19 dem Bildmischsysiem 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 iiuf dem Chassis 20 eines Lastwagens a.ngeordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuimen

Claims

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 bewegliehen 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 \on in an sich bekannter Weise ebenfalls digit.il gespeicherten und wahlweise abrufbaren Flugbahnprofilen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines vorgegebenen Raumwinkelausschnittes die Zielsilhouette unveränderlich ist(Fi& 4-

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

4. Verfahren nach Ansp-uch 1, gekennzeichnet durch eine Begrenzung des Betrachtungs-Rasterbcreiches sowohl um die Gier- als auch um die Nickachsc(Fig. 3a. Jb).

■j. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, c. U zur Berücksichtigung unterschiedlicher I.ichteinfallswinkel 'lie Zie'^lhouetle in verschiedenen Grauwerten darstellbar ist.