DE2853214C2 - Anzeigevorrichtung für einen Simulator - Google Patents

Description

Die Erfindßng betrifft eine Anzeigevorrichtung für einen Simulator zum Abbi?den einer Szene mit Zielen und Umgebung, wie sie sich duivn ein Sehrohr eines U-Boots darbietet, auf einem Monitor mit Raster unter Verwendung eines Rechners für die Erstellung eines Bildes aus eingebbaren Bildelementen in unterschiedlichen Maßstäben und davon abhängigen Detailstufen, wobei in den Rechner zusätzlich Zicldaten, Eigenschiffsdaten 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 Rechner 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 entsprechende 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 unterschiedlicher 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 nidu beliebig

ίο groß angelegt werden muß. Über eine Abrufeinrichtung wird der Ort auf dem Biidschirm 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 Büdfctemente bei einer Abbildung mehrerer Schiffe nicht größer ist als bei einem in größerem Maßstab darzustellenden, einzelnen Schiff.

Aus der DE-OS 21 28 961 ist ein Verfahren zur Darstellung einer Schußsituation für Übungszwecke bekannt bei dem mit einem Visier auf einem Fernsehmonitor ein Ziel anvisiert wird. Das Fernsehbild auf dem Fernsehmonitor wird aus einem Zielbild und einer Ziel-Umgebung zusammengesetzt. Zielbild und Zielumgebung sind getrennt in einem ersten und zweiten Informationsspeicher abgespeichert, die mit dem Fernsehmonitor zusammenarbeiten. Der zweite Informationsspeicher wird von Daten angesteuert, die der augenblicklichen Visierlinie entsprechen, so daß sich die Zielumgebung bei Änderung der Visierlinie auf dem Fernsehmonitor entsprechend verändert Die gleichen Daten werden mit Daten aus dem ersten Informationsspeicher verglichen, die der Eigenbewegung des Ziels entsprechen, und erzeugen Vergleichssignale für eine Verschiebung des Ziels in der Zielumgebung auf dem Fernsehbild.

Ein Vergrößerungswechsel der Optik des Visiers wird durch eine Veränderung der Ablenkspannung des Fern-

so sehmonitors simuliert, wodurch Ziel und Zielumgebung vergrößert dargestellt werden. Die Auflösung des Ziels wird dadurch aber nicht verbessert, da das Ziel selbst in der gleichen Detailstufe nur gedehnter dargestellt wird.

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 Abbildungsqualität zu erhöhen, wäre es jedoch möglich, einen Monitor mit einem 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 müßt.:, 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 Datensatz pro Fläche für den ersten Monitor bereitgestellt, der sich aus Koordinaten für die Eckpunkte der Fläche, bezogen auf einen Beobachtung^- Standpunkt, Flächennormale, Farbwert und Farbhelligkeit zusammensetzt Innerhalb eines Zeitinkrements ist es dann möglich, den gesamten Bildinhalt vom Rechner für den Monitor zur Verfugung zu stellen. Je größer die Anzahl der maßstabsgetreuen Abbildungen der einzel- to nen Ziele mit den zugehörigen Detailstufen ist desto größer wird der Speicheraufwand in der Bibliothek und im Rechner und desto langer 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 erfindungsgemäß 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 Vergrößerung des Ausschnitts in einer höheren Detailstufe abgebildet Diese Abbildung wird durch die Betrachtungsoptik verkleinert und maßstabsgetreu in die Szene eingeblendet

In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Erfindung weist der zweite Monitor einen kleineren Bildschirm als der erste Monitor auf. Der Ausschnitt wird auf dem zweiten Monitor in einer höheren Detailstufe abgebildet, indem eine größere Zahl von Punkten am Bildaufbau beteiligt fst In diesem Fall ist keine Verkleinerung des Ausschnitts durch die Einblendung in die Betrachtungsoptik vorgesehen.

Der detailliert dargestellte Ausschnitt kann grundsätzlich 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 «s 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 eg Horizontalen, sondern auch die der Vertikalen eingegeben werden, um das zu betrachtende Ziel in die Visiereinrichtung einzulenken.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung für pinen Simulator besteht darin, daß ohne Erhöhung der Zahl an Bildelementen zur Darstellung einer Szene bzw. ohae 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 Anzeigevorrichtung 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 Sehrohrs« 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

F i g. 1 ein Blockschaltbild,

F i g. 2 eine Betrachtungsoptik.

Auf einen 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 Drehknopf 2a eine Peilung φ des Sehrohrs 2 eingegeben. In einer Bibliothek 5, z. B. in Form eines Plattenspeichers, sind Modelle für Ziele und Umgebungsdarstellungen abgespeichert. Die Ziele sind für 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. Wii j mit dem Sehrohr 2 der Horizont nach Zielen abgesucht, so sieht man durch eine Betrachtungsoptik 9 auf dem ersten Monitor I beispielsweise mehrere Schiffe, die sich gegen den Horizont abzeichnen. Wenn sich die Schiffe in großer Entfernung befindor¹. 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 f rsten 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, aaß auf dem zweiten Monitor 10 das Ziel in einem größeren 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 Maßstab 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 F i g. 2 zeigt, 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anzeigevorrichtung für einen. Simulator zum Abbilden einer Szene mit Zielen und Umgebung, wie sie sich durch sin 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 Detailstufen, wobei in den Rechner zusätzlich Zieldaten, Eigenschiffsdaten und Peilung eingebbar sind und die Anzahl dargestellter Details der Ziele bei Verringern des Maßstabs abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem zweiten Monitor (10) mit gleichem Raster ein Ausschnitt der Szene über seinen gesamten Bildschirm in einer höheren Detailstufe darstellbar ist und in eine Betrachtungsoptik (9) für den ersten Monitor (1) im Maßstab der Szene eingeblendet ist

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt auf dem Bildschirm des zweiten Monitors (10) η-fach vergrößert gegenüber dem Maßstab der Szene dargestellt ist

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Bildschirms des zweiten Monitors (10) η-fach kleiner als die Größe des Bildschirms des ersten Monitors (1) ist