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ANZEIGEVORRICHTUNG FÜR EINEN SIllULATOR
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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für einen Simulator
zum Abbilden einer Szene mit Zielen und Umgebung, wie sie sich durch ein Sehrohr
eines U-Boots darbietet, auf einem Monitor mit Raster unter Verwendtmg eines Rechners
für die Erstellung eines Bildes aus eingebbaren Bildelementen in unterschiedlichen
Maßstäben und davon abhängigen Detailstufen, wobei in den Rechner zusätzlich Zieldaten,
EigenschiDidaten und Peilung eingebbar sind und die Anzahl dargestellter Details
der Ziele bei Verringern des Maßstabs abnimmt.
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Für viele Anwendungsgebiete der Technik, z. B. Schiffahrt, Luftfahrt,
ist es üblich, bei der optischen Verfolgung von Objekten zu Übungszwecken Simulatoren
einzusetzen. Beispielsweise soll über das Sehrohr eines U-Boots erkannt werden,
ob
Schiffe in großer Entfernung Ziele sind, auf die sich ein Torpedoangriff
lohnt. Dazu werden auf einem Bildschirm eines Monitors Ziele in ihrer Umgebung dargestellt
und über das Sehrohr betrachtet. Die Ziele sind beispielsweise Kriegsschiffe, ein
Geleitzug, Schiffe der handelsmarine, Tanker, Hubschrauber, Flugzeuge. Um Manöver
des U-Boots auf dem Bildschirm sichtbar werden zu lassen, muß die Szene durch Eigenschiffsdaten,
die in den Recluler eingebbar sind, steuerbar sein, so daß beispielsweise bei Simulation
einer Annäherung an ein ausgewähltes Ziel, dieses Ziel und seine Umgebung größer
werden. Außerdem müssen dann Details des Ziels deutlicher auf dem Bildschirm sichtbar
werden. Zur Simulation der Drehung des Sehrohrs muß auf dem Bildschirm der gesamte
Horizont entsprechend der Peilung des Sehrohrs darstellbar sein. Die Zielauswahl
erfolgt durch die Peilung des Sehrohrs. Um einen Gefechtsablauf naturgetreu nachbilden
zu können, werden in den Rechner Zieldaten über die Manöver der Gegnerschiffe eingegeben,
die eine ex sprechende Veränderung der Szene auf dem Bildschirm des Monitors bewirken.
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Es ist bereits aus der deutschen Patentschrift 12 97 915 ein Datensichtgerät
bekannt, bei dem zur Darstellung unter schiedlicher Daten auf einem Monitor ein
Rechner vorgesehen
ist, der einen Videospeicher enthält. Aus einer
Datenquelle werden die darzustellenden Daten in einer Bibliothek aufbewahrt und
von dort in den Videospeicher abgerufen. Es wird eine Auswahl der Daten getroffen,
damit der Videospeicher nicht beliebig groß angelegt werden muß-.Über eine Abrufeinrichtung
wird der Ort auf dem Bildschirm für die verschiedenen darzustellenden Daten bestimmt.
Der Monitor ist mit einem Bildmatrixspeicher verbunden, der dafür sorgt, daß ein
stehendes Bild erzeugt wird.
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Als Monitor wird üblicherweise eine Fernsehbildröhre mit der entsprechenden
Ansteuereinrichtung verwendet. Die dargestellte Szene erscheint auf dem Monitor
als Rasterbild.
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Sollen beispielsweise mehrere Schiffe in weiter Entfernung dargestellt
werden, so sind die einzelnen Aufbauten der Schiffe auf Grund des gerasterten Bildes
nicht erkennbar.
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Es ist also nicht sinnvoll, die in weiter Entfernung dargestellten
Schiffe in hohen Detailstufen darzustellen, da das Raster eine solche Abbildung
nicht gestattet. Dadurch kann für eine Rasterbilddarstellung von einer vorgebbaren
Anzahl von Bildelementen, z. B. Flächen, ausgegangen werden, so daß die Zahl der
gesamten Bildelemente bei einer Abbildung mehrerer Schiffe nicht größer ist als
bei einem in
größerem Maßstab darzustellenden ~einzelnen Schiff.
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Eine Rasterbilddarstellung in der genannten Art ist für den vorgeschriebenen
Zweck jedoch ungeeignet, da in der Natur eine Identifizierung von auch sehr weit
entfernten und daher klein erscheinenden Schiffen mit dem Auge durchaus noch möglich
ist. Um die Abbildungsqualitäi: ZU erhöhen, wäre es jedoch möglich, einen Monitor
mit einen entsprechend engeren Raster zu verwenden, dann aber müßte in der -Bibliothek
ein Modell vorhanden sein, das in diesem Maßstab die entsprechenden Details aufweist.
Das hätte zur Folge, daß sowohl in der Bibliothek wie im Videospeicher des Rechners
eine enorme Kapazität zur Verfügung gestellt werden müßte, um die einzelnen Ziele
in vielen verschiedenen Maßstäben und Detailstufen abspeichern zu können.
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Um eine Szene eines Bildes aus Bildelementen in Form von Flächen herstellen
zu können, wird vom Rechner ein Dateiisatz pro Fläche für den ersten Monitor bereitgestellt,
der sich aus Koordinaten für die Eckpunkte der Fläche, bezogen auf einen BeobachtungsstandpunI'#t,
Flächennormale, Farbwert und Farbhelligkeit zusammensetzt. Innerhalb eines Zeitiiikremeiits
ist es dann möglich, den gesamten Bildinhalt vom Rechner für
den
Monitor zur Verfügung zu stellen. Je größer die Anzahl der maßstabsgetreuen Abbildungen
der einzelnen Ziele mit den zugehörigen Detailstufen ist, desto größer wird der
Speicheraufwand in der Bibliothek und im Rechner und desto länger wird die jeweilige
Rechenzeit zur Erstellung des Bildes, so daß von dorther Grenzen über die Zahl der
Bildelemente gegeben sind, aus denen ein Bild zusammengesetzt wird.
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung
für einen Simulator zu schaffen, die es gestattet, auch bei maßstäblich kleiner
Abbildung eines Zieles Details sichtbar zu machen, ohne daß die Speicherkapazität
von Bibliothek und Rechner und das Auflösungsvermögen des Monitors durch Verdichtung
des Rasters vergrößert werden müssen.
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Diese Aufgabe ist erfindungegmäß dadurch gelöst, daß auf einem zweiten
Monitor mit gleichem Raster ein Ausschnitt der Szene über seinen gesamten Bildschirm
in einer höheren Detailstufe darstellbar ist und in eine Betrachtungsoptik für den
ersten Monitor im Maßstab der Szene eingeblendet ist.
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Haben die beiden Monitore die gleiche Größe, so wird auf dem zweiten
Monitor eine VergrößeruUg des Ausschnitts in einer höheren Detailstufe abgebildet.
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Diese Abbildung wird durch die Betrachtungsoptij# verkleinert und
maßstabsgetreu in die Szene eingeblendet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Erfindung weist der zweite
Monitor einen kleineren i3ildschirn# als der erste Monitor auf. Der Ausschnitt wird
auf dem zlfeiw ten Monitor in einer höheren Detailstufe abgebildet, indem eine größere
Zahl von Punkten am Bildaufbau beteiligt ist. In diesem Fall ist keine Verkleinerung
des Ausschnitts durch die Einblendung in die Betrachtungsoptik vorgosellon.
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Der detailliert dargestellte Ausschnitt kann grundsätzlicii an jeder
Stelle der Abbildung auf dem Bildschirm liegen.
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Zweckmäßig ist es jedoch, ihn genau in die Mitte zu legen, da auch
das menschliche Auge daran gewöhnt ist, in der Mitte seines Blickfeldes liegende
Objekte besonders genau zu betrachten. Die Betrachtungsoptik enthält für diesen
Zweck beispielsweise eine Visiereinrichtung. Durch Eingabe
der Peilung
des Sehrohrs ist es dem Betrachter möglich, den speziell zu beobachtenden Ausschnitt
in die Mitte des Bildes zu schwenken. Für die relativ langsam fahrenden Wasserfahrzeuge
bedeutet es keinen Nachteil, daß nur die Mitte des Bildes scharf dargestellt wird,
jedes gewünschte Ziel kann leicht in die Mitte des Bildschirms gebracht werden.
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Ist die Anzeigevorrichtung des Simulators nicht nur zur Betrachtung
von Seezielen, sondern auch von Flugzielen eingerichtet, so muß nicht nur die Peilung
in der Horizontalen, sondern auch die der Vertikalen eingegeben werden, um das zu
betrachtende Ziel in die Visiereinrichtung einzulenken.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung für
einen Simulator besteht darin, daß ohne Erhöhung der Zahl ohne an Bildelementen
zur Darstellung einer Szene bzw,/Verbesserung des Rasters des Monitors eine Identifizierung
und Klassifizierung auch von sehr kleinen, weit entfernt dargestellten Objekten
ermöglicht wird. Für den Anwender des Simulators ergibt sich durch die erfindungsgemäße
Anzeigee vorrichtung eine gute Übungsmöglichkeit, da durch Einstellen der Peilung
die Drehung des Sehrohrs simuliert wird, indem
das interessierende
Ziel in die Mitte des Blickfeldes gerückt wird. Durch die Eingabe von Zieldaten
in Form von Bewegungsparametern für die dargestellten Ziele wird auf dem Bildschirm
des Monitors beispielsweise ein vorbeilaufender Geleitzug dargestellt. Auch hier
kann der Betrachter, wenn nötig, durch "Mitbewegen des Sellrohrs ein ihn interessierendes
Zielobjekt genau betrachten, das dann immer in der Mitte seines Blickfeldes detailliert
dargestellt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild Fig. 2 eine Betrachtungsoptik.
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Auf einem ersten Monitor 1 soll zu Übungszwecken ein Szenenablauf
dargestellt werden, wie er üblicherweise durch ein Sehrohr 2 eines U-Bootes betrachtet
wird. Um einen naturgetreuen Ablauf simulieren zu können, werden in einen Rechner
3 von einer Datenstation 4 Eigenschiffsdaten des U-Bootes und über einen Drehltnopf
2a eine Peilung ç des Sehrohrs 2 eingegeben. In einer Bibliothek 5, z.B. in Form
eines Plattenspeichers, sind Modelle für Ziele luld Umgebungsdarstellungen abgespeichert.
Die Ziele sind flir
verschiedene Maßstäbe beschrieben und weisen
je nach Größe unterschiedlich viele Details auf. Für jeden Maßstab ist also eine
andere Detailstufe vorgesehen, so daß durch die Abbildung unterschiedlicher Größen
verschiedene Entfernungen simuliert werden können. Über einen Modellabruf 6 werden
die Modelle aus der Bibliothek 5 in einen Videospeicher 7 des Rechners 3 eingespeichert.
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Außerdem sind Zieldaten für Bewegungsparameter der einzelnen Ziele
über eine Zieldateneingabe 8 in den Rechner 3 eingebbar.
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Mit einem Datensatz wird der erste Monitor 1 vom Rechner 3 zur Darstellung
einer Szene angesteuert. Wird mit dem Sehrohr 2 der Horizont nach Zielen abgesucht,
so sieht man durch eine Betrachtungsoptik 9 auf dem ersten Monitor 1 beispielsweise
mehrere Schiffe, die sich gegen den Horizont abzeichnen. Wenn sich die Schiffe in
großer Entfernung befinden, kann ein Beobachter eine Klassifizierung von Zielen
auf Grund des Rasters des ersten Monitors 1 nicht vornehmen.
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Um mit dem gleichen Datensatz eine Verbesserung der Darstellung zu
erreichen, die beispielsweise dem Auflösungsvermögen des Auges entspricht, wird
erfindungsgemäß auf einem zweiten Monitor 10 ein Ausschnitt der Szene auf dem
Bildschirm
des ersten Monitors 1 in einer verbesserten Detailstufe dargestellt. Der Ausschnitt
ist über eine Auswahleinrichtung 11 am Sehrohr 2 anwählbar.
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Der zweite Monitor 10 hat einen gleichgroßen Bildschirm wie der erste
Monitor 1. Eine Verbesserung der Darstellung des im Ausschnitt befindlichen Ziels
wird dadurch erreicht, daß auf dem zweiten Monitor 10 das Ziel in einem gröi# er
cii Maßstab und einer damit gekoppelten höheren Detailstufe dargestellt wird. In
der Betrachtungsoptik 9 wird der auf dem Bildschirm des zweiten Monitors 10 vergrößert
dargestellte Ausschnitt so#verkleinert, daß er dem Ma##stab der Szene auf dem Bildschirm
des ersten Monitors 1 entspricht.
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Der Betrachter kann jetzt durch das Sehrohr 2 über die Betrachtungsoptik
9 Einzelheiten des Ziels besser erkennen und das Ziel identifizieren oder klassifizieren.
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Die Betrachtungsoptik 9 enthält, wie Fig. 2 zeigt1 einen Verkleinerungslinsensatz
12, einen Umlenkspiegel 13 und einen halbdurchlässigen Spiegel 14. Über dieses optische
System wird der auf dem Bildschirm des zweiten Monitors 10 vergrößert dargestellte
Ausschnitt maßstabsgetreu in die durch das Sehrohr 2 dargebotene Szene eingeblendet.