DE2853214A1 - Anzeigevorrichtung fuer einen simulator - Google Patents

Anzeigevorrichtung fuer einen simulator

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DE2853214A1
DE2853214A1 DE19782853214 DE2853214A DE2853214A1 DE 2853214 A1 DE2853214 A1 DE 2853214A1 DE 19782853214 DE19782853214 DE 19782853214 DE 2853214 A DE2853214 A DE 2853214A DE 2853214 A1 DE2853214 A1 DE 2853214A1
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Manfred Ing Grad Oelfke
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Fried Krupp AG
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    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/06Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of ships, boats, or other waterborne vehicles
    • G09B9/063Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of ships, boats, or other waterborne vehicles by using visual displays
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41GWEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00Aiming or laying means
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    • F41G3/2605Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a view recording device cosighted with the gun
    • F41G3/2611Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a view recording device cosighted with the gun coacting with a TV-monitor
    • GPHYSICS
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Description

  • ANZEIGEVORRICHTUNG FÜR EINEN SIllULATOR
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Als Monitor wird üblicherweise eine Fernsehbildröhre mit der entsprechenden Ansteuereinrichtung verwendet. Die dargestellte Szene erscheint auf dem Monitor als Rasterbild.
  • Sollen beispielsweise mehrere Schiffe in weiter Entfernung dargestellt werden, so sind die einzelnen Aufbauten der Schiffe auf Grund des gerasterten Bildes nicht erkennbar.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Haben die beiden Monitore die gleiche Größe, so wird auf dem zweiten Monitor eine VergrößeruUg des Ausschnitts in einer höheren Detailstufe abgebildet.
  • Diese Abbildung wird durch die Betrachtungsoptij# verkleinert und maßstabsgetreu in die Szene eingeblendet.
  • 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.
  • Der detailliert dargestellte Ausschnitt kann grundsätzlicii an jeder Stelle der Abbildung auf dem Bildschirm liegen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild Fig. 2 eine Betrachtungsoptik.
  • 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.
  • Außerdem sind Zieldaten für Bewegungsparameter der einzelnen Ziele über eine Zieldateneingabe 8 in den Rechner 3 eingebbar.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Betrachter kann jetzt durch das Sehrohr 2 über die Betrachtungsoptik 9 Einzelheiten des Ziels besser erkennen und das Ziel identifizieren oder klassifizieren.
  • 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.

Claims (3)

  1. P A T E N T A N S P b c C-H E 1.) Anzeigevorrichtung für einen Simulator zum Abbilden einer Szene mit Zielen und Umgebung, wie sie sich durch ein Sehrohr eines U-Bootes darbietet, auf einem Monitor mit Raster, unter Verwendung eines Rechners für die Erstellung eines Bildes aus eingebbaren Bildelementen in unterschiedlichen Maßstäben und davon abhängigen Detail~ stufen, wobei in den Rechner zusätzlich Zieldaten, Eigenschiffs daten und Peilung eingebbar sind und die Anzahl dargestellter Details der Ziele bei Verringern des Maßstabs abnimmt, dadurch gekeunzeichnet, daß auf einem zweiten Monitor (10-) mit gleichem Raster ein Ausschnitt der Szene über seinen gesamten Bildschirm in einer höheren Detailstuf~e darstellbar ist und in eine Betrachtungsoptik (9) für den ersten Monitor (1) im Maßstab der Szene eingeblendet ist.
  2. 2. Anzeigeyorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekelulzeichllet, daß der Ausschnitt auf dem Bildschirm des zweiten Nonitors (10) n-fach vergrößert gegenüber dem Maßstab der Szene dargestellt ist.
  3. 3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Größe des Bildschirms des zweiten Monitors (10) n-fach kleiner als die Größe des Bildschirms des ersten Monitors (1) ist.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2521328A1 (fr) * 1982-02-06 1983-08-12 Honeywell Gmbh Dispositif de simulation de vue panoramique a l'aide d'un appareil optique
DE3908575A1 (de) * 1989-03-16 1990-09-20 Laukien Guenther Unterwasserfahrzeug mit einem passiven optischen beobachtungssystem

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2128961A1 (de) * 1971-06-11 1972-12-21 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Verfahren und Einrichtung zur Darstellung eines sich bewegenden Zieles

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