DE3886090T2

DE3886090T2 - Geländesimulator.

Info

Publication number: DE3886090T2
Application number: DE3886090T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Burton Donovan
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1987-05-08
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2008-05-07
Also published as: EP0290288A3; JP2815361B2; US4780084A; EP0290288B1; JPS63287881A; IL85285A; DE3886090D1; EP0290288A2

Description

Hindergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Landmassen-Simulator und insbesondere auf einen Realzeit-Landmassen- oder Terrain-Simulator, der stationäre und dreidimensionale Details liefert, so daß er auf effektive Weise für Radar-Training insbesondere bei der Verwendung eines Hochauflösungs-Radars verwendet werden kann.
Eine Quelle für Terrain-Beschreibungen ist die US Defence Mapping Agency, die topographische Regionen digitalisiert, indem sie Gebiete (wie beispielsweise Industrie-, Wohn- und Waldgebiete) mit einer ähnlichen Zusammensetzung umreißt und die daraus resultierende Datenbasis zur Verfügung stellt. Diese flächigen, d.h. sie haben eine Fläche, Merkmale werden typisch durch Polygone mit einer vorherrschenden Zusammensetzung und spezifizierten Höhe definiert. Ein Problem bei dem Versuch, diese flächigen Merkmale zu simulieren, besteht darin, daß sie auf bekannten Darstellungen bzw. Displays wie große, massige Polygone, möglicherweiser mit einer Fläche von mehreren Quadratkilometern, erscheinen und somit einen künstlichen Eindruck machen.
Ein Radar-Landmassen- oder Terrain-Simulator ist in der US- PS 4 168 582 - Heidrich - beschrieben und beansprucht, das auf die gleiche Patentinhaberin übertragen ist. Obwohl die Bilder, die nach den Techniken von Heidrich erzeugt werden, Trainingkriterien für gewisse Radar-Klassen, im allgemeinen mit kleinerer Auflösung, genügen, sind sie nicht besonders gut geeignet zur Darstellung stationärer, feiner Realzeit- Details, wie es für ein umfassendes Training auf Hochauflösungs-Radars gewünscht wird. In der US-A-4 168 582 wird ein Videosignal, das ein Bild darstellt, das durch Verarbeitung von Daten aus einem Datenspeicher erhalten wird, vor einer Darstellung bzw. Anzeige (Display) moduliert, indem das Signal mit einem Pseudo-Zufallssignal gemischt wird, um die Terrain-"Textur" besser darzustellen. Dies ist jedoch ein grober Übergangseffekt im großen Maßstab und ist nicht geeignet für ein Hochauflösungs-Radar, wo eine selektive Modifikation von feinen Bilddetails erforderlich ist.
Um Bilder zu liefern, die für ein Training auf einem Hochauslösungs-Radar brauchbar sind, ist es notwendig, daß feine Details stationär bleiben, d.h. daß sie bei der Landmassen-Darstellung nicht ihre Position ändern, wenn sich die simulierte Radar-Position oder die Überstreichung (Sweep) ändert. Zusätzlich würde es wünschenswert sein, wenn man dreidimensionale Merkmale darstellen könnte, die Bilder genauer darstellen, die von einer Verarbeitung tatsächlicher Radarrückkehrsignale zu erwarten sind. Weiterhin würde es wünschenswert sein, Quellenbilder mit hohen Details einzufügen, wie sie beispielsweise von Luftbildaufnahmen und/oder Satellitensensoren erhalten werden, für spezielle Erdbereiche, wie einen Flugplatz oder eine Stadt, zusammen mit der topographischen Datenbasis des umgebenden Bereiches zum Erzeugen simulierter Radarbilder der speziellen Erdgebiete mit höchster Wiedergabequalität.
Es kann möglich sein, gewünschte Daten-Descriptoren in die Datenbasis einzuführen, indem ein indirekter bzw. off-line Betrieb verwendet wird. Probleme mit derartigen Schemata enthalten das Erfordernis, eine Vorverarbeitung durchzuführen (d.h. Speicherung der gewünschten Daten in der Datenbasis, so daß die Merkmale, die sie definieren, in der entsprechenden Position der Landmasse erinnert werden), und die erhöhte Massenspeichergröße, z.B. Scheibe oder Magnetband, die zur Speicherung der zusätzlichen vorverarbeiteten Information erforderlich ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Erzeugen von Bilddaten zum Definieren von Bildern, die in einem Radar-Bilderzeugungssystem dargestellt werden sollen, enthaltend: Erhalten von Quellendaten zum Definieren eines Merkmales eines darzustellenden Bildes, wobei die Quellendaten Höhen- und Reflexionsvermögeninformation enthalten, und Modifizieren der Quellendaten vor dem Darstellen eines Bildes, gekennzeichnet durch selektives Modifizieren in Realzeit in einer vorbestimmten Weise von jedem Höhen- und Reflexionsvermögenteil der Quellendaten bei dem Wert des Reflexionsvermögens der Quellendaten, und Bereitstellen des modifizierten Höhen- und Reflexionsvermögenteils der Quellendaten zur Verarbeitung, so daß die darzustellenden Bilder entwickelt werden können.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Radar-Bilderzeugungssystem geschaffen zum Simulieren von darzustellenden Bildern, enthaltend eine Datenquelle zum Definieren eines Merkmales von einem darzustellenden Bild, wobei die Quellendaten Höhen- und Reflexionsvermögeninformation enthalten, gekennzeichnet durch eine Zelltextur-Generatoreinrichtung zum selektiven Modifizieren in vorbestimmter Weise und Realzeit der flächigen Höhe und des flächigen Reflexionsvermögens von jedem Teil von Quellendaten, die aus der Datenquelle zur Verfügung stehen, in Abhängigkeit von dem flächigen Reflexionsvermögen; und eine Überstreichprofil-Prozessoreinrichtung, die mit der Zelltextur-Generatoreinrichtung gekoppelt ist, wobei die Überstreichprofil-Prozessoreinrichtung die darzustellenden Bilder simuliert in Abhängigkeit von der modifizierten flächigen Höhe und dem flächigen Reflexionsvermögen der Quellendaten.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner enthalten, daß ein Muster aus einer Anzahl von Mustern, die einen entsprechenden dreidimensionalen Flächentyp darstellen, in Abhängigkeit von dem Reflexionsvermögenteil der Quellendaten identifiziert wird, ein vorbestimmter Teil von einem der Muster in Abhängigkeit von der Lage einer vorbestimmten Geländeprobe von einer Radarüberstreichung gewählt wird und der Höhen- und Reflexionsvermögenteil der Quellendaten in Abhängigkeit von dem gewählten Teil des Musters verändert wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können Bilder dargestellt werden, wobei hochauflösende Details von speziellen Flächen, wie einem Flugplatz, auf einfache Weise zusammen mit Details von einer topographischen Datenbasis der umgebenden Fläche eingefügt werden können.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein Radar-Bilderzeugungssystem eine Zelltextur-Generatoreinrichtung zum Modifizieren in Realzeit der flächigen Höhe und des flächigen Reflexionsvermögenteils der Quellendaten, wobei die Quellendaten flächige Höhen- und Reflexionsvermögeninformation enthalten zum Definieren von Merkmalen, die in die darzustellenden Bilder eingefügt werden können, und eine Überstreichprofil-Prozessoreinrichtung, die mit der Zelltextur-Generatoreinrichtung gekoppelt ist, zum Simulieren der darzustellenden Bilder in Abhängigkeit von dem modifizierten flächigen Höhen und flächigen Reflexionsvermögenteil der Quellendaten. Die Zelltextur-Generatoreinrichtung kann eine Musterspeichereinrichtung zum Speichern von mehreren Mustern, wobei jedes Muster einen entsprechenden dreidimensionalen Flächentyp darstellt, und eine Musterwähleinrichtung aufweisen, die mit der Musterspeichereinrichtung gekoppelt ist, zum Identifizieren von einem von mehreren Mustern in Abhängigkeit von dem flächigen Reflexionsvermögenteils der Quellendaten, wobei das flächige Reflexionsvermögen und die flächige Höhe der Quellendaten in Abhängigkeit von dem identifizierten Muster modifiziert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Zelltextur-Generatoreinrichtung eine Untermusterpegel-Speichereinrichtung zum Speichern einer Anzahl von Untermustern, wobei jedes Untermuster der vorbestimmten Anzahl von Untermustern ein entsprechendes Terraingitter darstellt und entsprechende Höhen- und Reflexionsvermögeninformation enthält, eine Musterpegel-Speichereinrichtung, die mit der Untermusterpegel-Speichereinrichtung gekoppelt ist, zum Wählen von einem der mehreren Untermuster, wobei die Musterpegel-Speichereinrichtung mehrere Muster enthält, wobei jedes der mehreren Muster eine entsprechende Anordnung von Untermustern darstellt, eine Musterwähleinrichtung zum Identifizieren von einem der mehreren Muster in Abhängigkeit von dem flächigen Reflexionsvermögenteil der Quellendaten, und eine Musterposition-Akkumulatoreinrichtung, die mit der Muster- und Untermusterpegel-Speichereinrichtung gekoppelt ist und auf die Lage von einer Geländeprobe von einer Radarüberstreichung anspricht zum Wählen von einem entsprechenden Teil des identifizierten Musters aus der Anzahl von Mustern und zum Wählen eines Teils von einem Untermuster aus der Anzahl von Untermustern, wobei das flächige Reflexionsvermögen und die fläche Höhe der Quellendaten modifiziert werden in Abhängigkeit von dem gewählten Teil von einem Untermuster aus der Anzahl von Untermustern.
Es werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung, die als nicht-einschränkendes Beispiel gegeben werden, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 ein Blockdiagramm von einem Bilderzeugungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 2A eine Teilplan- oder PPI (Planpositionsindikator)Ansicht von einem Flächenmerkmal mit einer überlagerten Radarüberstreichung ist;
Figur 2B und 2C ein Flächenreflexionsvermögen bzw. Flächenhöhe zusammen mit der Radarüberstreichung gemäß Fig. 2A darstellen;
Figur 3 ein Blockdiagramm von dem Zelltexturgenerator gemäß Figur 1 ist;
Figur 4 ein Blockdiagramm von einer anderen Konfiguration für den Zelltexturgenerator gemäß Figur 1 ist.

Detaillierte Beschreibung

In Figur 1 ist ein Blockdiagramm von einem Bilderzeugungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das System enthält einen Überstreichprofil-Generator 10 zum Identifizieren von Landmassen-Merkmalen, die entlang einem simulierten Radar-Meßstrahl bestrahlt werden, und hat einen Ausgang, der mit einem Eingang von einem Zelltextur- Generator 20 verbunden ist, der einen Ausgang aufweist, der mit einem Eingang von einem Überstreichprofil-Prozessor 30 verbunden ist. Kurz gesagt, ordnet der Zelltextur-Generator 20 allgemeine Details, wie sie Wälder, Felder, Stadtblöcke und Wohn- oder Industriegebiete darstellen, und/oder spezielle Details, wie sie Gebäude, Straßen, Brücken, Türme und Flugplätze darstellen, so an, daß sie in geeigneten Positionen innerhalb der Landmassen-Merkmale erscheinen, deren Descriptoren von dem Überstreichprofil-Generator 10 empfangen werden. Eine topographische Datenbasis 15, die Terrain- und Landmassen-Descriptoren enthält, wie diejenigen, die von der Defence Mapping Agency verfügbar sind, die in einem Massenspeichermedium gespeichert sind, weist einen Ausgang auf, der mit einem Eingang des Überstreichprofil- Generators 10 verbunden ist. Obwohl die Signalübertragungspfade unter der Datenbasis 15, dem Profil-Generator 10, dem Textur-Generator 20 und dem Profilprozessor 30 als eine einzelne Leitung gezeigt sind, sei darauf hingewiesen, daß auch parallele Pfade für eine erhöhte Effizienz und einen erhöhten Durchsatz verwendet werden können, wo dies erwünscht ist. Zusätzlich enthält eine Hauptzeitsteuer- und Synchronisationsschaltung (nicht gezeigt) einen Ausgang, der mit jeder in Figur 1 gezeigten Komponente gekoppelt ist, um Datenübertragungen zu koordinieren und zu synchronisieren, wie es in der Technik bekannt ist.
Der Überstreichprofil-Generator 10 empfängt Terraindaten- Descriptoren in bezug auf einen vorbestimmten Referenzort von der Datenbasis 15. Typisch ist der vorbestimmte Referenzort die Position des Radars, für das Video-Rücksignale simuliert werden sollen. Das Radar kann so betrachtet werden, daß es zyklisch im Azimuth entweder kreisförmig oder in einem Sektorabtastmodus abtastet. Datendescriptoren von der Datenbasis 15 definieren Spitzen- und Tallinien oder Koordinaten (d.h. Flächenhöhenprofil) des Terrains, dessen Radarbild simuliert werden soll, und sorgen auch für eine Anzeige des Radar-Reflexionsvermögens der verschiedenen Oberflächen des Terrains und eine Identifikation der Natur des Terrain. Eine PPI Darstellungsvorrichtung (nicht gezeigt) kann mit dem Überstreichprofil-Prozessor 30 verbunden sein und enthält Mittel zum Erzeugen eines Überstreichstrahls in dem Bereich von einem Ursprung, der die Lage des simulierten Radarsystems darstellt. Durch eine Datenverarbeitungseinrichtung, die den Überstreichprofil-Generator 30 enthält, wird die Intensität des Radarrückkehrsignals von jedem Teil des simulierten Terrains berechnet, und die Darstellung wird entsprechend illuminiert. Eine detailliertere Beschreibung in bezug auf die Fertigung und den Betrieb des Überstreichprofil-Generators 10 und des Überstreichprofil-Prozessors 30 kann aus dem vorstehend genannten Patent für Heidrich erhalten werden.
In den Figuren 2A, 2B und 2C sind eine Teil-PPI-Darstellung mit einem flächigen Merkmal zusammen mit zugeordneten Reflexions- und Höhenprofilen gezeigt. Ein Radar-Strahl 14 ist θ Grad von einem Referenz- oder Kopfvektor 16 angeordnet. Der Ursprung 18 des Strahls 14 entspricht der Position des Radars, für die die Darstellung simuliert wird. Wenn das Radar auf einer bewegbaren Plattform, wie beispielsweise einem Flugwerk, einem Fahrzeug oder Behälter, angebracht ist, dann kann der Kopfvektor 16 die Richtung der Bewegung der Plattform sein, so daß der Winkel θ die relative Peilung des Radarstrahls 14 darstellt.
Ein flächiges Merkmal 12, wie beispielsweise eine Landmasse, ist unterscheidbar von der Hintergrundumgebung 11, die anderes Land, Wasser oder eine Kombination von beidem enthalten kann. Figuren 2B und 2C stellen das Flächen-Reflexionsvermögen bzw. die Flächenhöhe entlang dem Radarstrahl 14 in Figur 2A an entsprechenden Erdentfernungs- Abtastintervallen dar, die durch die kleinen Linien dargestellt sind, die den Strahl 14 kreuzen. Wie gezeigt ist, weist der Hintergrund 11 ein Flächen-Reflexionsvermögen von drei Einheiten auf, während das Flächenmerkmal 12 ein Reflexionsvermögen von fünf Einheiten entlang dem Radarstrahl 14 hat. Zusätzlich hat der Hintergrund 11 eine relative (oder absolute, wenn sie in geeigneter Weise kalibriert ist) Flächenhöhe von 10 Einheiten, und das Flächenmerkmal 12 hat eine Flächenhöhe von 20 Einheiten entlang dem Radarstrahl 14. In den Figuren 2B und 2C ist das Flächen-Reflexionsvermögen und die Flächen-Höhe des Flächen- Merkmals 12 entlang dem Radarstrahl 14 konstant, obwohl dies bei dem einen oder beiden nicht so sein muß. Somit sind für jede Winkelposition des Radarstrahl 14 und für jedes Entfernungsinkrement entlang dem Radarstrahl 14 an jeder Winkelposition des Strahl 14 das Flächen-Reflexionsvermögen und die Höhen-Information entsprechend den flächigen bzw. Flächen-Merkmalen entlang dem Strahl 14 am Ausgang des Überstreichprofil-Generators (siehe Figur 1) verfügbar.
Wenn noch einmal auf Figur 1 Bezug genommen wird, so werden die Flächen-Höhe und das -Reflexionsvermögen, wie sie von dem Überstreich-Generator 10 ermittelt werden, an den Zelltextur-Generator 20 geliefert. Weiterhin wird dem Textur- Generator 20 ein Initialisierungssignal zugeführt, dessen Funktion nachfolgend im Detail beschrieben wird. Der Zelltextur-Generator 20 modifiziert oder ersetzt einen vorbestimmten Wert für die Flächen-Höhen- und/oder Reflexionssignale, die von dem Überstreichprofil-Generator 10 empfangen werden. Zusätzliche Funktionen, die Arbeitsweise und die Struktur des Zelltextur-Generators 20 werden zusammen mit der Beschreibung der Figuren 3 und 4 nachfolgend angegeben.
Signale, die die modifizierte Flächen-Höhe und das Reflexionsvermögen darstellen und die vorzugsweise in digitaler Form sind, werden dem Überstreichprofil-Prozessor 30 zugeführt. Der Überstreichprofil-Prozessor 30 bearbeitet die zugeführten Daten zum Simulieren desjenigen Teils von einem abgestrahlten Radarsignal, der zu dem Radar-Empfänger (nicht gezeigt) zurückgekehrt ist, und zum Entwickeln eines entsprechenden Videobildes für das Display, wie es in der Technik bekannt ist.
In Figur 3 ist der Zelltextur-Generator 20 gezeigt. Der Textur-Generator 20 enthält eine Musterwählschaltung 22 mit einem Eingang, der einen Eingang des Textur-Generators 20 bildet, zum Empfangen des Flächen-Reflexionssignals von dem Überstreichprofil-Generator 10 (Figur 1), und einem Ausgang zum Liefern eines Musteridentifikationssignals, das mit dem Eingang von einer Musterspeichereinrichtung 26 verbunden ist. Ein Musterpositionsakkumulator 24 hat einen Eingang, der einen weiteren Eingang des Textur-Generators 20 bildet, zum Empfangen des Initialisierungssignals, und einen Ausgang zum Liefern eines Musterpositionssignals, der mit einem anderen Eingang der Musterspeichereinrichtung 26 verbunden ist. Eine Höhenmodifizierschaltung 28 weist einen Eingang, der noch einen weiteren Eingang des Textur-Generator 20 bildet, zum Empfangen des Flächen-Höhensignals von dem Überstreichprofil-Generator 10 (Figur 1), und einen Ausgang auf, der einen Ausgang des Zelltextur-Generators 20 bildet zur Lieferung eines modifizierten Flächen-Höhensignals an den Überstreichprofil-Prozessor 30 (Figur 1) in Abhängigkeit von einem Höhenmodifizierer-Steuersignal, das einem weiteren Eingang der Höhenmodifiziererschaltung 28 von einem Ausgang der Musterspeichereinrichtung 26 zugeführt wird. Die Musterspeichereinrichtung 26 weist einen weiteren Ausgang auf, der einen weiteren Ausgang des Zelltextur-Generators 20 bildet, zum Liefern des modifizierten Flächen-Reflexionssignals an den Überstreichprofil-Prozessor 30 (Fig. 1).
Die Musterwähleinrichtung 22 und die Musterspeichereinrichtung 26 können jeweils eine entsprechende Nachschlagetabelle mit vorbestimmten Daten aufweisen, die darin gespeichert sind. Ein Element der vorbestimmten Daten wird an den Ausgang der Nachschlagetabelle in Abhängigkeit von einer Adresse oder einem Code geliefert, der dem Eingang der Nachschlagetabelle zugeführt wird. Die Nachschlagetabelle kann zweckmäßigerweise in einem programmierbaren Festwertspeicher (PROM) oder einem Arbeitsspeicher (RAM) gespeichert sein.
Die Arbeitsweise des Zelltextur-Generators 20 ist wie folgt. Die Flächen-Reflexionsinformation von dem Profil-Generator 10 (Fig. 1) wird an einen Eingang der Musterwähleinrichtung 22 geliefert. Das Flächen-Reflexionsvermögen wird für einen Zugang zu der Musterwählschaltung verwendet, um einen Musteridentifikationswert zu erhalten. Der Musteridentifikationswert wird dem einen Eingang der Musterspeichereinrichtung 26 zugeführt.
Wenn, als ein Beispiel, die Musterwähleinrichtung 22 eine Nachschlagetabelle aufweist, kann das Flächen-Reflexionssignal, das der Wähleinrichtung 22 zugeführt wird, verwendet werden, um die Nachschlagetabelle zu adressieren. Die Ausgangsgröße aus der Nachschlagetabelle, die die Ausgangsgröße der Wähleinrichtung 22 bilden kann, wird der Musterspeichereinrichtung 26 zugeführt, um bei dem Flächen-Reflexionssignal, das der Wähleinrichtung 22 zugeführt wird, anzuzeigen, wo ein Muster gespeichert ist oder welches Muster von der Musterspeichereinrichtung 26 gewählt werden soll.
Initialisierungs-Information, die dem Musterpositionsakkumulator 24 zugeführt wird, enthält die anfängliche oder tatsächliche Position, die als ein X, Y Koordinatenpaar des Musters innerhalb der Landmassenfläche definiert ist, ein Delta X Positionskoordinateninkrement und ein Delta y Positionskoordinateninkrement. Die Delta X und Delta Y Positionskoordinaten definieren entsprechende Entfernungsinkremente entlang dem Strahl 14 (Fig. 2A) von der anfänglichen X, Y Position. Der Musterpositionsakkumulator 24 liefert eine Musterposition oder Adresse innerhalb des Musters, wie beispielsweise in der Form von einer X, Y Koordinatenposition, an einen anderen Eingang der Musterspeichereinrichtung 26.
Die Musterspeichereinrichtung 26 enthält mehrere Zellmuster oder Gitterdarstellungen von Flächentypen, wie beispielsweise industrielle, kommerzielle, Wohn-, Wald-, Obstgarten- Gebiete usw., die Terrain darstellen, das in einer tatsächlichen Umgebung zu erwarten ist. Das Zellmuster oder die Gitterdarstellung kann als analog zu einer Draufsicht von einer Musterform betrachtet werden, die entsprechende Höhen- und Reflexionsinformation enthält. Wenn die Musterspeichereinrichtung 26 ein RAM zum Speichern von Mustern enthält, können die Zellmuster des RAM immer dann aktualisiert oder verändert werden, wie es während eines Realzeitbetriebs erforderlich ist, wenn sich die simulierte Radarposition relativ zu dem darzustellenden Bild ändert, so daß unterschiedliche generische oder spezielle Zellmuster erforderlich sind. Beispielsweise kann es notwendig sein, Zellmuster in Realzeit zu verändern, um eine Änderung in der simulierten Radarposition relativ zu dem darzustellenden Bild aufzunehmen, wenn sich die simulierte Radarposition über die maximale Radarentfernung hinaus bewegt, um eine Landmasse mit einem der Zellmuster zu detektieren, das zuvor gespeichert war. Für jede Erdentfernungsabtastung entlang dem Strahl 14 (Figur 2A) berechnet der Musterpositionsakkumulator 24 die X, Y Koordinaten der Erdentfernungsabtastung des Strahls 14. Das ursprüngliche Reflexionsvermögen der Erdentfernungsabtastung, die an die Musterwähleinrichtung 22 durch das Flächen-Reflexionssignal geliefert wird, wird dazu verwendet, die Nachschlagetabelle der Musterwähleinrichtung 22 zu adressieren, um den Wert des Musteridentifikationssignals für die Entfernungsabtastung zu ermitteln. Eine der Gitterdarstellungen der Speichereinrichtung 26 wird bei dem Musteridentifikationssignal gewählt, und das eine Gitterelement der gewählten Gitterdarstellung wird bei dem Musterpositionssignal identifiziert. Jedes Gitterelement hat einen Reflexionswert und einen zugeordneten Höhenmodifizierungswert. Die Musterspeichereinrichtung 26 liefert die modifizierten Flächen-Reflexions- und Höhenmodifizierer-Steuersignale in Abhängigkeit von dem Reflexionswert und dem Höhenmodifiziererwert des identifizierten Gitterelements. Der Wert des modifizierten Flächenreflexionssignals ist der Reflexionswert des Gitterelements, das dem X, Y Koordinatenpaar entspricht, und der Wert des Höhenmodifizierer-Steuersignals ist der Höhenwert des Gitterelements, das dem X, Y Koordinatenpaar entspricht. Die gleiche Gitterdarstellung kann mehr als einmal verwendet werden, d.h. für verschiedene Werte des Flächenreflexionssignals gewählt werden. Jedoch braucht das letztendlich dargestellte Bild nicht gleich zu erscheinen, da der Wert des Flächenhöhensignals, das unterschiedlichen Werten der Flächenreflexionssignale entspricht, im allgemeinen nicht der gleiche ist.
Den Flächenmerkmalen werden Objektprofile hinzugefügt, so daß das resultierende Bild reale Erdstrukturen darstellt, die erwartungsgemäß in dem gleichen Typ von Flächenmerkmal zu finden sind. Das dreidimensionale Detail, das einem Flächenmerkmal durch das dargestellte Ausführungsbeispiel hinzugefügt wird, läßt ein großes Flächenmerkmal, das von unmodifizierten Daten von einer Datenbasis gezeigt würde, wie kleinere differenzierte Flächen in dem Radarbild erscheinen, das letztendlich anzuzeigen ist. Dies ist eine bessere Darstellung von dem, was von einer tatsächlichen Arbeitsumgebung zu erwarten ist, und liefert somit realistischere Trainingsreihen.
Die Musterspeichereinrichtung 26 hat an ihrem einen Ausgang ein modifiziertes oder verbessertes Flächen-Reflexionssignal, das dem Überstreichprofil-Prozessor 30 (Fig. 1) zugeführt wird. Die Speichereinrichtung 26 liefert auch ein Höhenmodifizierer-Steuersignal, das an ihrem anderen Ausgang verfügbar ist und der Höhenmodifizierereinrichtung 28 zugeführt wird. Der andere Eingang zu der Höhenmodifizierereinrichtung 28 ist das Flächenhöhensignal, das von dem Überstreichprofil-Generator 10 (Fig. 1) erhalten wird. Als Antwort auf das Höhenmodifizierer-Steuersignal bearbeitet die Höhenmodifizierereinrichtung 28 das zugeführte Flächenhöhensignal, um ein modifiziertes oder verbessertes Flächen- Höhensignal zu erzeugen, das an seinem Ausgang zur Verfügung gestellt wird.
Das Höhenmodifizierer-Steuersignal von der Musterspeichereinrichtung 26, das bei den Musteridentifikations- und Musterpositionssignalen zugeführt wird, wird intern durch die Höhenmodifizierereinrichtung 28 verwendet, um die dreidimensionale Charakteristik zu ermitteln, die durch das modifizierte Flächen-Höhensignal zum Überstreichprofil-Prozessor 30 (Fig. 1) geleitet wird. Beispielsweise kann die Höhenmodifizierereinrichtung 28 das Flächen-Höhensignal mit einem entsprechenden vorbestimmten Prozentsatz, beispielsweise in dem Bereich von 0 - 200%, multiplizieren in Abhängigkeit von dem Wert des Höhenmodifizierer-Steuersignals für jede Entfernungsabtastung zum Erzeugen des entsprechenden modifizierten Flächen-Höhensignals für jede Entfernungsabtastung. Alternativ kann die Höhenmodifizierereinrichtung 28 einen vorbestimmten Wert zu dem Flächen- Höhensignal hinzuaddieren (oder davon subtrahieren) in Abhängigkeit von dem Wert des Höhenmodifizierer-Steuersignals der entsprechenden Erdabtastung zum Erzeugen des entsprechenden modifizierten Flächen-Höhensignals. Beispielsweise kann ein Flächen-Höhensignal ein Merkmal, wie beispielsweise Gras in einer Höhe von 0 cm, angeben, wobei das Höhenmodifizierer-Steuersignal angibt, daß eine vorbestimmte Höhe, beispielsweise 150 cm, hinzuzuaddieren ist. Das gewünschte Muster wird in Datensignale von dem Überstreich- Generator 10 (Fig. 1) in Realzeit eingeführt und deshalb sind alle Daten, die dem Textur-Generator 20 zugeführt werden, beeinflußt.
Das modifizierte Flächen-Reflexionssignal und das modifizierte Flächen-Höhensignal werden dem Überstreichprofil- Prozessor 30 (Fig. 1) für eine weitere Verarbeitung zugeführt, um schließlich ein simuliertes Radarbild bei den zugeführten modifizierten Flächen-Reflexions- und Höhensignalen zu erzeugen. Die Arbeitsweise des Zelltextur-Generators 20 stellt sicher, daß das entstehende Muster, das aus der Verarbeitung der modifizierten Flächenreflexions- und Höhensignale erhalten wird, stationär ist in der Szene und in bezug auf den Beobachter, unabhängig von der Position des Betrachtungspunktes, da die zugeführten Muster als tatsächliche Merkmale in der Landmassen-Darstellung behandelt werden, die aus der Datenbasis 15 (Fig. 1) erhalten wird. Weiterhin wird keine Vorverarbeitung von Daten vorgenommen oder gefordert.
In Figur 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Zelltextur-Generators 20 gezeigt. Mit gleichen Bezugszahlen versehene Elemente sind analog zu denjenigen, die in Verbindung mit Figur 3 dargestellt und beschrieben sind.
Das digitalisierte Musterpositionssignal von dem Musterpositionsakkumulator 24 wird in vorbestimmte höchstwertige Bits (MSB's), die kollektiv das Mustergrobpositionssignal genannt werden, das einer Musterpegel-Speichereinrichtung 23 zugeführt wird, und in vorbestimmte niederwertigste Bits (LSB's) geteilt, die kollektiv das Musterfeinpositonssignal genannt werden, das einer Untermusterpegel-Speichereinrichtung 27 zugeführt wird.
Der Zelltextur-Generator 20 gemäß Figur 4 verwendet eine 2- Pegel-Hierarchie, um Zellmuster zu speichern. Die Musterpegel-Speichereinrichtung 23, oder der erste Pegel und die Untermusterpegel-Speichereinrichtung 27, oder der zweite Pegel, können jeweils eine entsprechende Nachschlagetabelle aufweisen, die in einem PROM oder RAM gespeichert sind. Die Musterpegel-Speichereinrichtung 23 liefert ein Untermuster- Identifikationssignal an einen Eingang der Untermusterpegel-Speichereinrichtung 27 bei den Mustergrobpositions- und Musteridentifikationssignalen, die der Musterpegel-Speichereinrichtung 23 zugeführt werden.
Die Musterpegel-Speichereinrichtung 23 enthält mehrere Anordnungen von Untermustern für eine vorbestimmte Fläche, wobei jede der mehreren Anordnungen in dem PROM oder RAM gespeichert ist. Die Untermusterpegel-Speichereinrichtung 27 enthält mehrere Untermuster, wobei jedes der mehreren Untermuster in dem PROM oder RAM gespeichert ist. Die Untermuster sind als Gitterdarstellungen gespeichert, die Gitterelemente mit Reflexions- und Höheninformation haben analog zu Mustern, die in der Musterspeichereinrichtung 26 (Fig. 3) gespeichert sind. Beispielsweise können einige Untermuster so betrachtet werden, daß sie entsprechende Stadtblöcke sind, und die eine Anordnung von Untermustern kann eine Fläche von vier quadratischen Stadtblöcken mit der identifizierten Lage und dem Typ des Stadtblockes definieren. Das gleiche Untermuster kann mehr als einmal verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel kann eine Gruppe von 16 Untermustern, die Umgebungsmerkmale darstellen, die erwartungsgemäß auftreten können, vier Arten von Stadtblöcken, drei Arten von jeweils Wohnblöcken, landwirtschaftlichen Flächen und Industriegebieten, zwei Arten von Waldgebieten und ein Grasfeld enthalten.
In analoger Weise definiert das Mustergrobpositionssignal einen Ort, was analog zur Bezeichnung eines bestimmten Formstückes in einer Fläche ist, die durch mehrere zusammenhängende Formstücke dargestellt ist, und das Musterfeinpositionssignal definiert einen speziellen Ort innerhalb eines bezeichneten Formstückes. Wenn beispielsweise das Mustergrobpositionssignal einen bestimmten Stadtblock bezeichnet, dann kann das Musterfeinpositionssignal den Ort von Gebäuden innerhalb des Blockes definieren. Mit anderen Worten, die Untermusterpegel-Speichereinrichtung 27 kann betrachtet werden, als enthielte sie Information zum Definieren eines Satzes von dekorativen Formstücken, und die Musterpegel-Speichereinrichtung 23 kann die Anordnung dieser Formstücke über einer Fläche angeben, wobei ein spezielles Formstück mehr als einmal verwendet werden kann.
Da die Speichergröße zu der Größe von jedem Muster und der Anzahl von Mustern in Beziehung steht, die zu speichern sind, hat die Verwendung des in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiels geringere Speicheranforderungen für die Kombination der Musterpegel-Speichereinrichtung 23 und der Untermusterpegel-Speichereinrichtung 27 zur Folge als für die Musterspeichereinrichtung 26 (Fig. 3), weil das gleiche Untermuster an verschiedenen Stellen von einem Muster und/oder unterschiedlichen Mustern herangezogen werden kann.
Die Untermusterpegel-Speichereinrichtung 27 liefert ein modifiziertes oder verbessertes Flächen-Reflexionssignal, das an einem Ausgang des Zelltextur-Generators 20 verfügbar ist, und ein Höhenmodifizierer-Steuersignal an die Höhenmodifizierereinrichtung 28 analog zu den Signalen, die von der Musterspeichereinrichtung 26 (Fig. 3) verfügbar sind. Die Höhenmodifizierereinrichtung 28 liefert ein modifiziertes oder verbessertes Flächen-Höhensignal, das an einem Ausgang des Textur-Generators 20 zur Verfügung steht. Die modifizierten Flächen-Reflexions- und Höhensignale werden dem Überstreichprofil-Prozessor 30 (Fig. 1) für eine Verarbeitung zugeführt, wie es vorstehend beschrieben wurde.
Somit wurde ein Landmassen-Simulator dargestellt und beschrieben zum Generieren fein-detaillierter Bilder mit dreidimensionalen Merkmalen für ein hochauflösendes Radar. Weiterhin ist ein Simulator gezeigt und beschrieben zum Generieren von stationären Bildern, ohne daß eine Vorverarbeitung der Daten erforderlich ist oder die Größe des Massenspeichermediums für die topographische Datenbasis vergrößert werden muß.
Es sind zwar nur einige gewisse bevorzugte Merkmale der Erfindung zu Darstellungszwecken gezeigt worden, aber dem Fachmann stehen viele Modifikationen und Änderungen zur Verfügung.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen von Bilddaten zum Definieren von Bildern, die in einem Radar-Bilderzeugungssystem dargestellt werden sollen, enthaltend:

Erhalten von Quellendaten (10, 15) zum Definieren eines Merkmales eines darzustellenden Bildes, wobei die Quellendaten Höhen- und Reflexionsvermögeninformation enthalten, und Modifizieren der Quellendaten vor dem Darstellen eines Bildes,

gekennzeichnet durch

selektives Modifizieren (22, 26, 28) in Realzeit in einer vorbestimmten Weise von jedem Höhen- und Reflexionsvermögenteil der Quellendaten bei dem Wert des Reflexionsvermögens der Quellendaten, und

Bereitstellen des modifizierten Höhen- und Reflexionsvermögenteils der Quellendaten zur Verarbeitung, so daß die darzustellenden Bilder entwickelt werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Modifizierungsschritt ein Verändern des Höhen- und Reflexionsvermögenteils der Quellendaten in Abhängigkeit von der Lage einer vorbestimmten Geländeprobe von einer Radarüberstreichung (24) enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Modifizierungsschritt enthält:

Identifizieren (22, 26) von einem Muster aus einer vorbestimmten Anzahl von Mustern in Abhängigkeit von dem Reflexionsvermögenteil der Quellendaten, wobei jedes der vorbestimmten Anzahl von Mustern eine entsprechende flächige Type darstellt,

Auswählen (24) von einem vorbestimmten Teil von einem der mehreren Muster in Abhängigkeit von der Lage einer vorbestimmten Geländeprobe von einer Radarüberstreichung und

Verändern des Höhen- (28) und Reflexionsvermögenteils (26) der Quellendaten in Abhängigkeit von dem gewählten vorbestimmten Teil von einem der mehreren Muster.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei wenigstens ein Muster der mehreren Muster in Realzeit verändert wird zum Aufnehmen einer Änderung in der simulierten Radarposition.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Modifizierungsschritt enthält:

Auswählen von einem Untermuster einer vorbestimmten Anzahl von Untermustern in Abängigkeit von dem identifizierten Muster der vorbestimmten Anzahl von Mustern, wobei jedes der vorbestimmten Anzahl von Mustern eine entsprechende Anordnung von Untermustern darstellt und wobei weiterhin jedes Untermuster der vorbestimmten Anzahl von Untermustern ein entsprechendes Terraingitter darstellt, und

Verändern des Höhen- und Reflexionsvermögenteils der Quellendaten in Abhängigkeit von dem gewählten Untermuster der vorbestimmten Anzahl von Untermustern und weiterhin in Abhängigkeit von der Lage der vorbestimmten Geländeprobe.

6. Einrichtung für ein Radar-Bilderzeugungssystem zum Simulieren von darzustellenden Bildern, enthaltend eine Datenquelle (10, 15) zum Definieren eines Merkmales von einem darzustellenden Bild, wobei die Quellendaten Höhen- und Reflexionsvermögeninformation enthalten,

gekennzeichnet durch:

eine Zelltextur-Generatoreinrichtung (20) zum selektiven Modifizieren in vorbestimmter Weise und Realzeit der flächigen Höhe und des flächigen Reflexionsvermögens von jedem Teil von Quellendaten, die aus der Datenquelle zur Verfügung stehen, in Abhängigkeit von dem flächigen Reflexionsvermögen, und

eine Überstreichprofil-Prozessoreinrichtung (30), die mit der Zelltextur-Generatoreinrichtung gekoppelt ist, wobei die Überstreichprofil-Prozessoreinrichtung die darzustellenden Bilder simuliert in Abhängigkeit von der modifizierten flächigen Höhe und dem flächigen Reflexionsvermögen der Quellendaten.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei die Zelltextur-Generatoreinrichtung enthält:

eine Musterspeichereinrichtung (26) zum Speichern einer vorbestimmten Anzahl von Mustern, wobei jedes Muster der vorbestimmten Anzahl von Mustern eine entsprechende flächigen Type darstellt, und

eine Musterwähleinrichtung (22), die mit der Musterspeichereinrichtung gekoppelt ist, wobei die Musterwähleinrichtung ein Muster der vorbestimmten Anzahl von Mustern in Abhängigkeit von dem flächigen Reflexionsvermögenteil der Quellendaten identifiziert und wobei das flächige Reflexionsvermögen und die flächige Höhe der Quellendaten modifiziert werden in Abhängigkeit von dem identifizierten Muster der mehreren Muster.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, wobei die Zelltextur-Generatoreinrichtung ferner eine Musterposition-Akkumulatoreinrichtung (24) aufweist, die mit der Musterspeichereinrichtung gekoppelt ist, wobei die Musterposition-Akkumulatoreinrichtung auf die Lage von einer vorbestimmten Geländeprobe von einer Radarüberstreichung anspricht zum Wählen eines entsprechenden Teils von dem identifizierten Muster der mehreren Muster, wobei das flächige Reflexionsvermögen und die flächige Höhe der Quellendaten modifiziert werden in Abhängigkeit von dem gewählten entsprechenden Teil des identifizierten Musters.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, wobei die Musterwähleinrichtung und die Musterspeichereinrichtung einen entsprechenden programmierbaren Festwertspeicher (ROM) aufweisen.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, wobei die Musterwähleinrichtung und die Musterspeichereinrichtung einen entsprechenden Arbeitsspeicher (RAM) aufweisen.

11. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei die Zelltextur-Generatoreinrichtung enthält:

eine Untermusterpegel-Speichereinrichtung (27) zum Speichern einer vorbestimmten Anzahl von Untermustern, wobei jedes Untermuster der vorbestimmten Anzahl von Untermustern ein entsprechendes Terraingitter darstellt und entsprechende Höhen- und Reflexionsvermögeninformation enthält,

eine Musterpegel-Speichereinrichtung (23), die mit der Untermusterpegel-Speichereinrichtung gekoppelt ist, wobei die Musterpegel-Speichereinrichtung ein vorbestimmtes Untermuster der mehreren Untermuster wählt, wobei die Musterpegel-Speichereinrichtung eine vorbestimmte Anzahl von Mustern enthält, und wobei ferner jedes Muster der vorbestimmten Anzahl von Mustern eine entsprechende Anordnung von Untermustern darstellt,

die Musterwähleinrichtung (22) mit der Musterpegel- Speichereinrichtung gekoppelt ist und ein Muster der vorbestimmten Anzahl von Mustern identifiziert in Abhängigkeit von dem flächigen Reflexionsvermögenteil der Quellendaten, und

eine Musterposition-Akkumulatoreinrichtung (34) mit der Musterpegel-Speichereinrichtung und mit der Untermusterpegel-Speichereinrichtung gekoppelt ist, wobei die Musterposition-Akkumulatoreinrichtung auf die Lage von einer vorbestimmten Geländeprobe von einer Radarüberstreichung anspricht zum Wählen eines entsprechenden Teils des identifizierten Musters von einem der mehreren Muster und zum Wählen von einem Teil des vorbestimmten Untermusters der mehreren Untermuster, wobei das flächige Reflexionsvermögen und die flächige Höhe der Quellendaten modifiziert werden in Abhängigkeit von dem gewählten Teil des vorbestimmten Untermusters von einem der mehreren Untermuster.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Musterwähleinrichtung, die Musterpegel-Speichereinrichtung und die Untermusterpegel-Speichereinrichtung einen entsprechenden programmierbaren Festwertspeicher (ROM) aufweisen.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Musterwähleinrichtung, die Musterpegel-Speichereinrichtung ud die Untermusterpegel-Speichereinrichtung einen entsprechenden Arbeitsspeicher (RAM) aufweisen.