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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Zoomverfahren auf einen Teil eines
Bilds, das aus Pixeln besteht und ein von einem Luftfahrzeug überflogenes
Gelände
darstellt. Das vom Luftfahrzeug überflogene
Gelände ist
entweder das tatsächlich
während
der Anzeige des Bilds vom Luftfahrzeug überflogene Gebiet, oder das Gelände, das
vom Luftfahrzeug überflogen
werden soll, wobei das Bild dann vorgreifend angezeigt wird. Das Zoomverfahren
wird vorzugsweise durch bestimmte Funktionsblöcke einer kartographischen
Funktion einer kartographischen Acceleratorkarte durchgeführt, die
später
im Einzelnen beschrieben wird.
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Das
Bild ist im allgemeinen ein kartographisches 2D5-Bild, d. h. es stellt eine Draufsicht
auf das Gelände
dar, die Pixel für
Pixel von einer Schattierungsinformation moduliert wird, die für die Geländeform
repräsentativ
ist. Das Bild kann ein altimetrisches Bild oder ein planimetrisches
Bild sein. Diese Schattierungsinformation bestimmt die Lichtstärke jedes
Pixels des betrachteten Bilds. Bei einem nicht gezoomten Bild, d.
h. einem Bild, dessen Zoomfaktor den Wert Eins hat, wird diese Schattierungsinformation
mittels einer Berechnung bestimmt, die im Koordinatenkreuz eines
Anzeigebildschirms des Luftfahrzeugs Pixel für Pixel ausgehend von den Höhen der
dem laufenden Pixel benachbarten Pixel durchgeführt wird. Diese benachbarten
Pixel sind vorzugsweise die dem laufenden Pixel direkt benachbarten
Pixel, d. h. die Pixel unter den benachbarten Pixeln, die dem laufenden
Pixel am nächsten
sind. Die Schattierungsinformation wird einerseits ausgehend von
einem Beleuchtungsmodell des Bilds, das eine oder mehrere punktförmige und/oder
diffuse Lichtquellen verwendet, und andererseits ausgehend von der
lokalen Neigung in Höhe
des laufenden Pixels berechnet, d. h. in jedem der Pixel des Bildes,
wobei diese lokale Neigung durch die Ausrichtung einer Facette in
Höhe des
laufenden Pixels dargestellt wird.
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Gemäß dem Stand
der Technik kann diese Berechnung gemäß mehrerer verschiedener Techniken durchgeführt werden,
unter denen die bekanntesten die Technik des "flat shading", die Technik des "Gouraud shading" und die Technik "Phong" sind. Es gibt auch im Stand der Technik
bekannte Techniken, siehe zum Beispiel EP-A-0 434 037, gemäß denen
die optischen Merkmale eines laufenden Pixels ausgehend von optischen Merkmalen
der Spitzen der polygonalen Facetten unter Verwendung differentieller
Techniken interpoliert werden. Alle diese Techniken haben gemeinsam,
dass sie Merkmale der benachbarten Pixel verwenden, wie zum Beispiel
die Ausrichtung der Senkrechten zu den benachbarten Pixeln in der
Technik des "Gouraud
shading", um die
Ausrichtung der Facette zu bestimmen, welche die lokale Neigung
in Höhe
des laufenden Pixels darstellt. Diese Techniken bringen mehr oder
weniger gute Ergebnisse, je nach den Techniken, zum Preis einer mehr
oder weniger großen
Komplexität
beim Einsatz dieser Techniken. Die Ergebnisse sind im allgemeinen für ein nicht
gezoomtes Bild korrekt. Bei einem gezoomten Bild dagegen, und insbesondere
bei einem Bild, dessen Zoomfaktor groß wird, tritt eine Facettisierung
des Bilds auf, die "Badezimmerfliese" genannt wird (mit Ausnahme
der "Phong"-Technik, aber diese
ist komplex und teuer an Ressourcen) und aufgrund des Flackerns,
das an der Grenze zwischen den verschiedenen "Badezimmerfliesen" stattfindet und die Aufmerksamkeit
des Piloten auf sich lenkt, was für den Piloten speziell in der
Dynamik störend
ist.
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Die
Erfindung schlägt
ein Zoomverfahren vor, bei dem im Fall des mit einem gegebenen Zoomfaktor gezoomten
Bilds, wobei der Zoomfaktor zum Beispiel zwischen eins und acht
variiert, der Zoomfaktor im allgemeinen kontinuierlich und die Gesamtheit
der Werte des Zoomfaktors in verschiedene Zoombereiche aufgeteilt
ist, wobei der Zoomfaktor Eins zum Einheitenbereich gehört, in dem
das Bild nicht gezoomt wird, die Schattierungsinformation mittels
der gleichen Berechnung bestimmt wird wie vorher, aber dieses Mal
die Berechnung nicht ausgehend von den Höhen der dem laufenden Pixel
benachbarten Pixel, sondern ausgehend von den Pixeln durchgeführt wird,
die vom laufenden Pixel weiter entfernt sind als die benachbarten
Pixel, wobei der Entfernungsfaktor, der eine natürliche ganze Zahl ist, dann
zum betrachteten Zoombereich gehört,
derart, dass er so nahe wie möglich
beim betrachteten Zoom liegt. Wenn der betrachtete Zoomfaktor eine
ganze Zahl ist, wird der Wert des Entfernungsfaktors vorzugsweise
gleich dem Wert des betrachteten Zooms.
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Erfindungsgemäß ist ein
Verfahren zum Zoomen auf einen Teil eines Bilds vorgesehen, das
aus Pixeln besteht und ein von einem Luftfahrzeug überflogenes
Geländedarstellt,
wobei das Bild Pixel für
Pixel von einer für
die Geländeform
repräsentativen
Schattierungsinformation moduliert wird, wobei die Schattierungsinformation
mittels einer Berechnung bestimmt wird, die im Koordinatenkreuz
eines Anzeigebildschirms des Luftfahrzeugs Pixel für Pixel
ausgehend von den Höhen
von Pixeln durchgeführt
wird, die dem laufenden Pixel im Fall des nicht gezoomten Bilds
benachbart sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall des mit einem
Zoomfaktor, dessen Wert zu einem gegebenen Bereich gehört, der
sich von dem Bereich unterscheidet, zu dem der einem nicht gezoomten
Bild entsprechende Zoomfaktor Eins gehört, gezoomten Bilds die Schattierungsinformation mittels
der Berechnung bestimmt wird, die ausgehend von den Höhen von
Pixeln durchgeführt
wird, die um einen Entfernungsfaktor, dessen Wert zum gegebenen
Bereich gehört,
weiter vom laufenden Pixel entfernt sind als die benachbarten Pixel.
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Die
betrachtete Berechnung bestimmt die Schattierungsinformation ausgehend
von vier Pixeln, die die Spitzen eines Quadrats bilden, von dem
das laufende Pixel die Mitte ist, wobei die Schattierungsinformation dann
einerseits ausgehend vom Höhenunterschied
zwischen dem oben links vom laufenden Pixel befindlichen Pixel und
dem unten rechts vom laufenden Pixel befindlichen Pixel und andererseits
ausgehend vom Höhenunterschied
zwischen dem oben rechts vom laufenden Pixel befindlichen Pixel
und dem unten links vom laufenden Pixel befindlichen Pixel erhalten
wird. Diese beiden Höhenunterschiede
stellen die lokalen Neigungen der Facette in Höhe des laufenden Pixels gemäß zwei zueinander
senkrechten Richtungen dar. Die Anzahl der um das laufende Pixel
herum befindlichen Pixel, die verwendet wird, um die Ausrichtung
der Facette in Höhe des
laufenden Pixels zu bestimmen, beträgt vier, was einen guten Kompromiss
zwischen der Einfachheit der durchgeführten Rechnung und dem Realismus
des bei der Wiedergabe der dargestellten Geländeform erhaltenen Bilds darstellt.
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Eine
Sättigungsfunktion
wird vorzugsweise an das Ergebnis jedes der Unterschiede angelegt.
Dies ermöglicht
es, die Anzahl von Bits zu begrenzen, die für die diskrete Darstellung
der Werte dieser Unterschiede notwendig sind. So sind die folgenden
Schritte der Berechnung, die es ermöglicht, in jedem Pixel die
Schattierungsinformation zu erhalten, die allgemein ein Schattierungskoeffizient
ist, der dazu bestimmt ist, die Farbe des laufenden Pixels zu modulieren,
schneller und erfordern weniger Ressourcen, insbesondere bezüglich der Größe des Speichers.
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Vorzugsweise
wird die Schattierungsinformation direkt durch Ablesen einer Schattierungstabelle
genannten Entsprechungstabelle mit zwei Eingängen erhalten. Die Entsprechungstabelle
hat einen einfachen und sehr schnellen Betrieb, und liefert Ergebnisse
mit zufriedenstellender Präzision.
Einer der Eingänge
empfängt
den Höhenunterschied
zwischen dem oben links vom laufenden Pixel befindlichen Pixel und
dem unten rechts vom laufenden Pixel befindlichen Pixel, während der
andere Eingang den Höhenunterschied
zwischen dem oben rechts vom laufenden Pixel befindlichen Pixel
und dem unten links vom laufenden Pixel befindlichen Pixel empfängt. Die
Werte der Tabelle, die im allgemeinen durch Software geladen wird,
werden vorteilhafterweise einerseits bei jeder Maßstabsänderung
des Bilds und andererseits bei jeder Änderung des Zooms neu berechnet,
was es ermöglicht,
die Entsprechungstabelle an die Metrik des dargestellten Geländes anzupassen,
wobei die Metrik insbesondere die üblichen maximalen Neigungen
bestimmt, die auf dem vom Luftfahrzeug überflogenen Gelände angetroffen
werden können.
Die Werte der Tabelle können
auch zu anderen Zeitpunkten neu berechnet werden, aber das ist weniger
notwendig.
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Die
Anzahl von Codierbits der Höhenunterschiede
ist vorzugsweise geringer als die Anzahl von Codierbits der Höhen, um
die Größe der Schattierungstabelle
zu begrenzen. Die Entsprechung zwischen den Codierbits der Höhenunterschiede
und den Codierbits der Höhen
ist vorzugsweise variabel, um sich an die Veränderung der Höhenunterschiede
in Abhängigkeit
von der Veränderung
der Entfernung der Pixel anzupassen, die zur Berechnung der Höhenunterschiede
gehören.
Wenn die Veränderung
der Metrik des dargestellten Geländes
einen Verlust an Einzelheiten betreffend die Geländeform nach sich zieht, kann
dieser Verlust so zumindest zum Teil durch eine Erhöhung des
Kontrasts kompensiert werden, d. h. durch eine Aufwertung der Veränderungen
der Geländeform.
Wenn zum Beispiel der Wert des Maßstabs des Bilds die Tendenz
hat, abzunehmen, hat das Gewicht des Codierbits der Höhen, das
dem am wenigsten signifikanten Bit der Codierung der Höhenunterschiede
entspricht, die Tendenz, anzusteigen. Wenn der Wert des Maßstabs des
Bilds wesentlich abnimmt, d. h. unter einen vorbestimmten Schwellwert
fällt,
erhöht
sich das Gewicht der Codierung der Höhen entsprechend dem am wenigsten
signifikanten Bit der Codierung der Höhenunterschiede um eine Einheit.
Wenn der Wert des Zooms stark ansteigt, nimmt in gleicher Weise
das Gewicht des Codierbits der Höhen, das
dem am wenigsten signifikanten Bit der Codierung der Höhenunterschiede
entspricht, vorzugsweise ab.
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Um
die Höhenunterschiedsberechnungen
durchführen
zu können,
muss das Zoomverfahren zusätzlich
zur Höhe
des laufenden Pixels über
die Höhen
der Pixel verfügen,
die sich um das laufende Pixel herum befinden und vom laufenden
Pixel um einen Entfernungsfaktor entfernt sind, der mit dem Wert
des betrachteten Zooms zusammenhängt.
Hierzu verwendet das Zoomverfahren vorzugsweise die aneinander anstoßende Folge
von vier Wartestapeln, deren Längen
so bestimmt sind, dass die Höhe
des unten rechts vom laufenden Pixel befindlichen Pixels am Eingang
des ersten Wartestapels verfügbar
ist, die Höhe
des unten links vom laufenden Pixel befindlichen Pixels zwischen
dem Ausgang des ersten Wartestapels und dem Eingang des zweiten
Wartestapels verfügbar
ist, die Höhe
des laufenden Pixels zwischen dem Ausgang des zweiten Wartestapels
und dem Eingang des dritten Wartestapels verfügbar ist, die Höhe des oben
rechts vom laufenden Pixel befindlichen Pixels zwischen dem Ausgang
des dritten Wartestapels und dem Eingang des vierten und letzten Wartestapels
verfügbar
ist, und die Höhe
des links oben vom laufenden Pixel befindlichen Pixels am Ausgang des
vierten und letzten Wartestapels verfügbar ist.
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Die
Erfindung wird besser verstanden werden und andere Besonderheiten
und Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den als
Beispiel angegebenen, beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:
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1 schematisch
ein erstes Beispiel eines kartographischen Systems, in das die kartographische Acceleratorkarte
integriert ist, die das erfindungsgemäße Verfahren anwendet;
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2 schematisch
ein zweites Beispiel eines kartographischen Systems, in das die
kartographische Acceleratorkarte integriert ist, die das erfindungsgemäße Verfahren
anwendet;
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3 schematisch
die Einheit der Funktionsblöcke
der kartographischen Funktion der kartographischen Acceleratorkarte
sowie ihre Beziehungen zueinander, wobei zu diesen Blöcken die
Funktionsblöcke
gehören,
die vom erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden;
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4 schematisch
die relativen Positionen und die Höhen eines laufenden Pixels
und der Pixel, die sich um das laufende Pixel herum befinden;
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5 schematisch
ein Beispiel einer Anzeige auf einem Bildschirm der aus einem senkrechten
kartographischen Profilbild und einem kartographischen 2D5-Bild
bestehenden Einheit durch die kartographische Funktion der kartographischen
Acceleratorkarte, die das erfindungsgemäße Verfahren anwendet;
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6 schematisch
ein Beispiel einer Anzeige auf einem Bildschirm der aus einem waagrechten
kartographischen Profilbild und einem kartographischen 2D5-Bild
bestehenden Einheit durch die kartographische Funktion der kartographischen
Acceleratorkarte, die das erfindungsgemäße Verfahren anwendet.
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1 stellt
schematisch ein erstes Beispiel eines kartographischen Systems dar,
in das die kartographische Acceleratorkarte integriert ist, die das
erfindungsgemäße Verfahren
anwendet. Das kartographische System enthält eine kartographische Acceleratorkarte 1,
eine Prozessorkarte 2, einen Bus 3, einen Anzeigebildschirm 4,
eine kartographische Datenbank 5. Der Bus 3 ist
vorzugsweise ein PCI-Bus. Die Prozessorkarte 2 ruft kartographische
Daten aus der kartographischen Datenbank 5 ab, um sie mit
Flugparametern des Luftfahrzeugs und Parametern der Mensch-Maschine-Schnittstelle
zusammenzufassen und in einem Datenstrom f1 in den Bus 3 einzuspeisen.
Die kartographische Acceleratorkarte 1 liest die auf dem
Bus 3 zirkulierenden Daten des Stroms f1. Die kartographische
Acceleratorkarte 1 nutzt die vom Bus 3 entnommenen
Daten des Stroms f1, um die Synthese eines kartographischen Bilds
herzustellen. Die kartographische Acceleratorkarte 1 sendet
auf den Bus 3 das kartographische Bild in einem Datenstrom
f2. Die Prozessorkarte 2 liest auf dem Bus 3 das
kartographische Bild des Stroms f2, um es zum Anzeigebildschirm 4 zu
senden. Der Anzeigebildschirm 4 zeigt das kartographische
Bild an, das so zum Beispiel vom Piloten des Luftfahrzeugs gesichtet
werden kann.
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2 stellt
schematisch ein zweites Beispiel eines kartographischen Systems
dar, in das die kartographische Acceleratorkarte integriert ist,
die das erfindungsgemäße Verfahren
anwendet. Das kartographische System enthält eine kartographische Acceleratorkarte 1,
eine Prozessorkarte 2, einen Bus 3, einen Anzeigebildschirm 4,
eine kartographische Datenbank 5, eine Kontrollerkarte 6.
Der Bus 3 ist vorzugsweise ein PCI-Bus. Die Kontrollerkarte 6 ruft
kartographische Daten aus der kartographischen Datenbank 5 ab,
um sie in einem Datenstrom f3 in den Bus 3 einzuspeisen.
Die Prozessorkarte 2 fasst Flugparameter des Luftfahrzeugs
und Parameter der Mensch-Maschine-Schnittstelle zusammen, um sie
in einem Datenstrom f1 in den Bus 3 einzuspeisen. Die kartographische
Acceleratorkarte 1 liest die Daten des Stroms f1 und die
Daten des Stroms f3, die auf dem Bus 3 zirkulieren. Die
kartographische Acceleratorkarte 1 nutzt die vom Bus 3 entnommenen
Daten des Stroms f1 und die Daten des Stroms f3, um die Synthese
eines kartographischen Bilds herzustellen. Die kartographische Acceleratorkarte 1 sendet
das kartographische Bild in einem Datenstrom f2 zum Bus 3.
Die Prozessorkarte 2 liest auf dem Bus 3 das kartographische
Bild des Stroms f2, um es zum Anzeigebildschirm 4 zu senden.
Der Anzeigebildschirm 4 zeigt das kartographische Bild
an, das so zum Beispiel vom Piloten des Luftfahrzeugs gesichtet
werden kann.
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Die
kartographische Acceleratorkarte erfüllt sowohl eine Verwaltungsfunktion
als auch eine kartographische Funktion.
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Die
Verwaltungsfunktion enthält
eine Task des Empfangs von kartographischen Daten von der kartographischen
Datenbank 5 in komprimierter Form vom Bus 3, eine
Task des Entkomprimierens der kartographischen Daten, eine Task
des Speicherns der kartographischen Daten in einem Geländespeicher,
eine Task des Berechnens der Flugparameter des Luftfahrzeugs und
der Verwaltung der von der Mensch-Maschine-Schnittstelle kommenden
Parameter, eine Task der Übertragung
der Parameter an die kartographische Funktion, eine Task des Lieferns
der im Geländespeicher
gespeicherten Daten an die kartographische Funktion, eine Task des
Empfangs des von der kartographischen Funktion erzeugten kartographischen
Bilds, eine Task des Speicherns des kartographischen Bilds in einem
Zielspeicher, eine Task der Übertragung
des kartographischen Bilds über
den Bus zur Prozessorkarte.
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Die
kartographische Funktion enthält
eine Task der Trennung der vom Geländespeicher kommenden kartographischen
Daten in Höhendaten,
in mögliche
Informationen über
das Vorhandensein einer Waldzone für die betroffenen Pixel, in
mögliche
Informationen über
das Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone für die betroffenen
Pixel, in mögliche
Planimetrie-Informationen
für die
betroffenen Pixel, eine Task der Interpolation der Daten und Informationen
zum laufenden Pixel, die insbesondere ein planimetrisches Farbbild erzeugt,
eine Task der Verarbeitung der Höhendaten
durch einen Schattierungsalgorithmus, um in jedem Pixel einen Schattierungskoeffizienten
zu erzeugen, der der Lichtstärke
entspricht, die das kartographische Bild mit einem gegebenen Beleuchtungsmodell
aufweist, eine weitere Task der Verarbeitung der Höhendaten,
die parallel zur vorhergehenden durchgeführt wird, um ein Bilds mit
hypsometrischer oder Antikollisions-Färbung zu erzeugen, eine Task
der Synthese eines farbigen altimetrischen Bilds durch Kombination,
in jedem Pixel des altimetrischen Bilds, der hypsometrischen oder
Antikollisions-Färbung
mit einerseits der möglichen
Information über
das Vorhandensein einer Waldzone und andererseits der möglichen
Informationen über
das Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone, eine Task der
Modulation, in jedem Pixel, entweder des altimetrischen Bilds oder
des planimetrischen Bilds durch den Schattierungskoeffizienten,
eine Task der Mischung des altimetrischen Bilds und des planimetrischen
Bilds, wobei eines von ihnen vom Schattierungskoeffizienten moduliert
wird und das andere nicht, um ein kartographisches Bild zu erzeugen.
Vorteilhafterweise erlaubt die kartographische Funktion die Synthese
eines kartographischen Profilbilds, das das Gelände im Schnitt darstellt und
entweder waagrecht oder senkrecht angezeigt werden kann. Die kartographische
Funktion wird vorzugsweise mit Hilfe eines EPLD (elektrisch programmierbarer
Logikbaustein), vier Wartestapeln vom Typ FIFO (aus der angelsächsischen
Terminologie: first in first out) und einer Farbpalette hergestellt.
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Die
kartographische Funktion weist mehrere Betriebsmodi auf, darunter
einerseits den hypsometrischen Modus und den Antikollisionsmodus,
andererseits den normalen Modus und den umgekehrten Modus. Ein besonderer
Modus wird durch Kreuzen von miteinander kompatiblen Modi erhalten.
Die so erhaltenen besonderen Modi sind also der normale Antikollisionsmodus,
der normale hypsometrische Modus, der umgekehrte Antikollisionsmodus,
der umgekehrte hypsometrische Modus.
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3 stellt
schematisch die Gesamtheit der Funktionsblöcke der kartographischen Funktion
der kartographischen Acceleratorkarte sowie ihre Beziehungen zueinander
dar, wobei zu den Blöcken
die Funktionsblöcke
gehören,
die vom erfindungsgemäßen Verfahren
angewendet werden. Die vom EPLD erzeugten Funktionsblöcke werden
von einem einfachen Rahmen umrahmt, während die Wartestapel und die
Palette, die strukturell von der EPLD unterschiedliche Komponenten
sind, von einem doppelten Rahmen umrahmt sind.
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Die
Task der Trennung der vom Geländespeicher
kommenden Daten in Höhendaten,
mögliche
Informationen über
das Vorhandensein einer Waldzone für die betroffenen Pixel, mögliche Informationen über das Vorhandensein
mindestens einer Sichtkontaktzone für die betroffenen Pixel, mögliche Planimetrie-Informationen
für die
betroffenen Pixel wird von einem Eingangsschnittstellenblock 41 durchgeführt.
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Die
Task der Interpolation der Daten und Informationen am laufenden
Pixel P wird von einem Block 42 der Höheninterpolation, einem Block 45 der
Waldverwaltung und des Sichtkontakts (der Sichtkontakt ist in 3 aus
Gründen
der Überfüllung der 3 durch
das Kürzel
ITV dargestellt) und einem Block 46 der Planimetrie-Interpolation
durchgeführt.
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Die
Task der Verarbeitung der Höhendaten
durch einen Schattierungsalgorithmus, um in jedem Pixel einen Schattierungskoeffizienten
zu erzeugen, der der Lichtstärke
des kartographischen Bilds mit einem gegebenen Beleuchtungsmodell
entspricht, wird vom Block 43 der Facettenerzeugung und
von der Schattierungstabelle 2l durchgeführt. Dieser
Schattierungsalgorithmus ermöglicht
die gleichzeitige Anzeige von Makroformen und von Mikroformen des
vom Luftfahrzeug überflogenen
Geländes.
Die Makroformen entsprechen der allgemeinen Anordnung der vom Luftfahrzeug überflogenen
Geländeform.
Die Mikroformen entsprechen wesentlich geringeren Formunterschieden,
zum Beispiel etwa zehn Meter, die aber ausreichend sind, um mögliche Gefahren,
wie zum Beispiel ein Boden-Luft-Raketen-System
oder einen feindlichen Hubschrauber, enthalten zu können. Diese
gleichzeitige Anzeige von Makroformen und Mikroformen ist dann besonders
interessant, wenn das Luftfahrzeug, in dem das die kartographische
Acceleratorkarte enthaltende kartographische System integriert ist,
ein Militärhubschrauber
ist.
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Die
Task der Verarbeitung der Höhendaten
zur Erzeugung eines Bilds mit hypsometrischer oder Antikollisions-Färbung wird von einem Subtrahierglied 12,
einer hypsometrischen oder Antikollisions-Tabelle 22, einem
Multiplexer 11 und einem Block 15 der hypsometrischen
oder Antikollisions-Mischung durchgeführt. Die Task der Verarbeitung
der möglichen
Informationen über
das Vorhandensein einer Waldzone, um ein Waldbild zu erzeugen, wird
von einem Waldfarben-Register 23 und einem Block 16 der
Waldmischung durchgeführt. Die
Task der Verarbeitung der möglichen
Informationen über
das Vorhandensein mindestens einer Zone direkten oder indirekten
Sichtkontakts mit mindestens einer gegebenen oder nicht gegebenen
möglichen
Gefahr, wobei eine gegebene mögliche
Gefahr eine bekannte und in der Datenbank gespeicherte mögliche Gefahr
bedeutet, um ein Sichtkontaktbild zu erzeugen, wird von einer Sichtkontakttabelle 24 und
einem Block 17 der Sichtkontaktmischung durchgeführt.
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Die
Task der Synthese eines altimetrischen Farbbilds durch Kombination
der hypsometrischen oder Antikollisions-Färbung mit einerseits der möglichen
Information über
das Vorhandensein einer Waldzone und andererseits der möglichen
Information über
das Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone in jedem Pixel
des altimetrischen Bilds, d. h. die Kombination des Bilds mit hypsometrischer
oder Antikollisions-Färbung,
des möglichen
Waldbilds und des möglichen
Sichtkontaktbilds Pixel für
Pixel, wird vom Block 14 der Koeffizientenverwaltung, dem
Block 10 der Priorität
für die
Antikollision-Gefahr und dem Addierglied 13 durchgeführt.
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Die
Task der Modulation entweder des altimetrischen Bilds oder des planimetrischen
Bilds durch den Schattierungskoeffizienten in jedem Pixel wird vom
Block 18 der Schattierungsanwendung durchgeführt. Die Task
der Mischung der beiden Bilder, des altimetrischen Bilds und des
planimetrischen Bilds, wobei eines von ihnen vom Schattierungskoeffizient
moduliert wird. und das andere nicht, um ein kartographisches Bild
zu erzeugen, wird vom Block 19 der Mischung Altimetrie/Planimetrie
durchgeführt.
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Die
Ausführung,
die in der Durchführung
einer Synthese eines kartographischen Profilbilds besteht, das das
Gelände
im Schnitt darstellt und waagrecht oder senkrecht angezeigt werden
kann, erfordert die Verwendung des Blocks 44 Profil (wobei
PFL in 3 die Abkürzung
von "Profil" ist) und des Blocks 36 "Latch & FIFO PFLH".
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Die
gewünschte
kolorimetrische Wiedergabe des kartographischen Bilds wird von der
Palette 25 gewährleistet,
die vorzugsweise ein SRAM ist. Ein Teil der verschiedenen Verzögerungsfunktionen,
der für
die Durchführung
der verschiedenen Tasks der kartographischen Funktion notwendig
ist, wird von vier Wartestapeln 31 bis 34 und
von einem Verzögerungsblock 35 durchgeführt. Die
Berechnung der von den Blöcken 42, 45 und 46 verwendeten
Interpolationskoeffizienten wird vom Block 47 der Erzeugung
der Interpolationskoeffizienten durchgeführt.
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Jeder
der in 3 durch einen Rahmen dargestellten verschiedenen
Funktionsblöcke
der kartographischen Funktion wird nun im Einzelnen in seiner bevorzugten
Ausführungsform
beschrieben. Jeder der Funktionsblöcke empfängt für jedes Pixel des zu erzeugenden
kartographischen Bilds, wobei dieses Pixel laufendes Pixel genannt
wird, von außerhalb
der kartographischen Funktion aus einem oder mehreren anderen Funktionsblöcken der
kartographischen Funktion eine Einheit von Eingangsparametern, und
sendet nach außerhalb
der kartographischen Funktion aus einem oder mehreren anderen Funktionsblöcken der
kartographischen Funktion eine Einheit von Ausgangsparametern. Die
Kontrollparameter, die einen korrekten und angepassten Betrieb der
verschiedenen Funktionsblöcke
ermöglichen,
werden aus Gründen
der Klarheit, der Einfachheit und der Prägnanz nachfolgend nur im Ausnahmefall
beschrieben. Die meisten dieser Kontrollparameter sind klassische
Parameter.
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Der
Eingangsschnittstellenblock 41 empfängt von außerhalb der kartographischen
Funktion, hier vom Geländespeicher,
der der Verwaltungsfunktion der kartographischen Acceleratorkarte
zugeordnet ist, die Eingangsparameter mtA, mtB, mtC, mtD, mtadfx
und mtadfy. Die Eingangsparameter mtA, mtB, mtC und mtD enthalten
verschiedene Daten und Informationen, die die Punkte A, B, C bzw.
D betreffen. Die Eingangsparameter mtA, mtB, mtC und mtD sind mit
16 Bits codiert und werden mit einer Frequenz von 64 MHz zum Eingangsschnittstellenblock 41 gesendet.
Die Punkte A, B, C und D sind die Punkte, die den Pixeln des Geländespeichers
entsprechen, die dem Punkt P des Zielspeichers am nächsten liegen,
welcher Punkt P dem laufenden Pixel des zu erzeugenden kartographischen
Bilds entspricht. Der Punkt P geht aus den vier Punkten A, B, C und
D durch eine klassische Umwandlung hervor, die nicht Gegenstand
der vorliegenden Patentanmeldung ist und daher nicht näher beschrieben
wird. Das Quadrupel der Punkte A, B, C und D ist dem Punkt P zugeordnet, und
jedes laufende Pixel ist also einem "laufenden" Quadrupel zugeordnet, das sich von
den anderen unterscheidet. Die an den Punkten A, B, C und D durchgeführten Operationen,
wie zum Beispiel die Interpolationsoperationen, müssen für jedes
laufende Pixel durchgeführt
werden, d. h. für
jedes der Pixel des betrachteten Bilds. Die Eingangsparameter mtadfx
und mtadfy enthalten fraktionelle Bereiche der Zugangsadressen zum Geländespeicher,
die je die kartesischen Koordinaten des Punkts P in dem Planabschnitt
darstellen, der von den Punkten A, B, C und D definiert wird.
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Ausgehend
von den Eingangsparametern mtA, mtB, mtC und mtD ruft der Eingangsschnittstellenblock 41 die
Ausgangsparameter altA, altB, altC und altD ab, die die jeweiligen
Höhen der
Punkte A, B, C und D sind, und schickt sie zum Block 42 der
Höheninterpolation.
Die Ausgangsparameter altA, altB, altC und altD werden mit 10 Bits
codiert und mit einer Frequenz von 16 MHz zum Block 42 der
Höheninterpolation
gesendet.
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Ebenfalls
ausgehend von den Eingangsparametern mtA, mtB, mtC und mtD ruft
der Eingangsschnittstellenblock 41 die Ausgangsparameter
forA, forB, forC und forD ab, die je möglicherweise eine Information über das
Vorhandensein einer Waldzone für
die Punkte A, B, C bzw. D enthalten, d. h., die eine Information über das Vorhandensein
einer Waldzone für
die Punkte enthalten, die Geländeabschnitten
entsprechen, die tatsächlich
von Wald bedeckt sind, und schickt sie zum Block 45 der
Waldverwaltung und des Sichtkontakts. Die Ausgangsparameter forA,
forB, forC und forD sind mit einem einzigen Bit codiert, wobei einer
der Werte des Bits eine Information über das Vorhandensein einer
Waldzone transportiert und der andere Wert des Bits der Abwesenheit
einer Waldzone entspricht, und werden mit einer Frequenz von 16
MHz zum Block 45 der Waldverwaltung und des Sichtkontakts
geschickt. Bei der späteren
Bestimmung der Prioritäten
zwischen verschiedenen Informationen wird nur der Wert des Bits
berücksichtigt,
das eine Information über
das Vorhandensein einer Waldzone transportiert, während der
Wert des einer Abwesenheit einer Waldzone entsprechenden Bits als
eine fehlende Information über
das Vorhandensein einer Waldzone betrachtet wird, wobei diese Information
dann als nicht vorhanden angesehen wird, wodurch die Information
mit einer Priorität
direkt unter derjenigen der Information über das Vorhandensein einer
Waldzone dann berücksichtigt
werden kann, vorausgesetzt natürlich,
dass es keine andere Information gibt, deren Priorität höher ist
als die Priorität
einer Information über
das Vorhandensein einer Waldzone.
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Immer
noch ausgehend von den Eingangsparametern mtA, mtB, mtC und mtD
ruft der Eingangsschnittstellenblock 41 die Ausgangsparameter
itvA, itvB, itvC und itvD ab, die ggf. je eine Information über das Vorhandensein
mindestens einer Zone direkten oder indirekten Sichtkontakts zwischen
dem Luftfahrzeug und einer möglicherweise
gegebenen, d. h. bekannten möglichen
Bedrohung für
die Punkte A, B, C bzw. D enthalten, d. h. die eine Information über das
Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone für die Punkte
enthalten, die Geländeabschnitten
entsprechen, welche tatsächlich
einen Sichtkontakt mit mindestens einer Bedrohung aufweisen, und
schickt sie zum Block 45 der Waldverwaltung und des Sichtkontakts.
Die Ausgangsparameter itvA, itvB, itvC und itvD sind mit 5 Bits
codiert und werden mit einer Frequenz von 16 MHz zum Block 45 der
Waldverwaltung und des Sichtkontakts geschickt. Wie bei der Information über das
Vorhandensein einer Waldzone werden bei der späteren Bestimmung der Prioritäten zwischen
verschiedenen Informationen nur die Wertekombinationen der Bits
berücksichtigt,
die eine Information über
das Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone transportieren,
während
die Wertekombinationen der Bits, die einer Abwesenheit einer Sichtkontaktzone
entsprechen, als eine Abwesenheit einer Information über das
Vorhandensein von mindestens einer Sichtkontaktzone betrachtet werden,
wobei diese Information dann als nicht vorhanden angesehen wird
und die Information mit einer Priorität direkt unter derjenigen der
Information über
das Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone dann berücksichtigt
werden kann, selbstverständlich
unter der Voraussetzung, dass es keine andere Information mit einer
höheren
Priorität
als die Priorität
einer Information über
das Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone gibt.
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Immer
noch ausgehend von den Eingangsparametern mtA, mtB, mtC und mtD
ruft der Eingangsschnittstellenblock 41 die Ausgangsparameter
planA, planB, planC und planD ab, die je ggf. eine Planimetrieinformation
für die
Punkte A, B, C und D enthalten, d. h. die entweder immer eine Planimetrieinformation
enthalten, wenn der planimetrische Bereich der Datenbank vom Typ
digitalisierte Papierkarte ist (unabhängig davon, ob es tatsächlich ein
Planimetrie-Element im betrachteten Pixel gibt oder nicht), oder
eine Planimetrieinformation nur dann enthalten, wenn es tatsächlich ein
Planimetrie-Element im betrachteten Pixel gibt, wenn der planimetrische
Bereich der Datenbank vom Vektortyp ist, und schickt sie zum Block 46 der
Planimetrie-Interpolation. Die Ausgangsparameter planA, planB, planC
und planD sind mit 16 Bits codiert und werden mit einer Frequenz
von 16 MHz zum Block 46 der Planimetrie-Interpolation geschickt.
Für jeden
der Punkte A, B, C und D wird die Gesamtheit der Eingangsparameter
mit 16 Bits codiert und kommt am Eingangsschnittstellenblock 41 mit
einer Frequenz von 64 MHz an, während
die Gesamtheit der Ausgangsparameter mit 32 Bits codiert wird und
vom Eingangsschnittstellenblock 41 mit einer Frequenz von
16 MHz ausgeht.
-
Ausgehend
von den Eingangsparametern mtadfx und mtadfy, die mit 5 Bits codiert
sind und mit der Frequenz 64 MHz am Eingangsschnittstellenblock 41 ankommen,
ruft der Eingangsschnittstellenblock 41 die Ausgangsparameter
adfx und adfy ab, die mit 5 Bits codiert sind und mit der Frequenz
16 MHz zum Block 47 der Erzeugung der Interpolationskoeffizienten
gesendet werden. Die Ausgangsparameter adfx und adfx enthalten fraktionelle
Bereiche der Zugangsadressen zum Geländespeicher, die je die kartesischen
Koordinaten des Punkts P im Planabschnitt darstellen, der von den
Punkten A, B, C und D definiert wird, da der sich im Zielspeicher
befindende Punkt P durch eine Umwandlung der Punkte A, B, C und
D erhalten wird, die sich im Geländespeicher
befinden.
-
Der
Block 47 der Erzeugung der Interpolationskoeffizienten
empfängt
vom Eingangsschnittstellenblock 41 die Eingangsparameter
adfx und adfy mit der Frequenz 16 MHz. Der Block 47 der
Erzeugung der Interpolationskoeffizienten berechnet ausgehend von
den Eingangsparametern adfx und adfy Ausgangsparameter C1 und C2,
die anschließend
vom Block 42 der Höheninterpolation,
vom Block 46 der Planimetrie-Interpolation und ggf. vom Block 45 der
Waldverwaltung und des Sichtkontakts genutzt werden. Die Ausgangsparameter
C1 und C2 werden mit der Frequenz 32 MHz gesendet, und transportieren
tatsächlich
die Werte von vier Koeffizienten einer bilinearen Interpolation,
wobei ein Paar von Koeffizienten einer bilinearen Interpolation, das
bei jedem Takt gesendet wird, das Senden des Satzes der vier Koeffizienten
zu den Blöcken 42, 45 und 46 auf
einer halben Frequenz von 16 MHz ermöglicht, die auch die Empfangsfrequenz
der anderen Eingangsparameter durch die Blöcke 42, 45 und 46 ist.
Die vier Koeffizienten einer bilinearen Interpolation sind (16 – adfx)(16 – adfy),
(adfx)(16 – adfy),
(16 – adfx)(adfy)
und (adfx)(adfy), die je den Punkten A, B, C und D zugeordnet sind.
-
Der
Block 47 der Erzeugung der Interpolationskoeffizienten
berechnet ebenfalls ausgehend von den Eingangsparametern adfx und
adfy einen Ausgangsparameter itvsel, der anschließend ggf.
vom Block 45 der Waldverwaltung und des Sichtkontakts genutzt
wird. Der Parameter itvsel gibt auf zwei Bits an, welcher von den
Punkten A, B, C und D der dem das laufende Pixel darstellenden Punkt
P am nächsten
liegende ist, wenn der Geländespeicher
und der Zielspeicher übereinander
angeordnet sind.
-
Der
Block 42 der Höheninterpolation
empfängt
vom Eingangsschnittstellenblock 41 die Eingangsparameter
altA, altB, altC und altD, und empfängt vom Block 47 der
Erzeugung der Interpolationskoeffizienten die Eingangsparameter
C1 und C2, die die Koeffizienten der bilinearen Interpolation enthalten.
Der Block 42 berechnet ausgehend von den verschiedenen
Eingangsparametern den Ausgangsparameter alt, der die Höhe des Punkts
P ist, d. h. die Höhe
des laufenden Pixels, mit Hilfe der folgenden Formel:
-
-
Das
Ergebnis der vorhergehenden Berechnung, die Höhe alt des Punkts P, wird mit
12 Bits codiert, d. h. 10 Bits im ganzzahligen Bereich und 2 Bits
im fraktionellen Bereich.
-
Um
den räumlichen
Eindruck auf dem Bildschirm in einem sogenannten 2D5-Bild wiederzugeben,
besteht das verwendete Verfahren darin, die Lichtstärke des
laufenden Pixels des betrachteten Bilds in Abhängigkeit von der lokalen Neigung
des Geländes
in Höhe
des laufenden Pixels zu verändern.
Hierzu wird ein Beleuchtungsmodell mit einer oder mehreren Lichtquellen
verwendet. Das vorteilhafterweise verwendete Modell benutzt zwei
Lichtquellen, eine punktförmige
Quelle, die sich oben und links auf dem Anzeigebildschirm befindet,
sowie eine gleichmäßige diffuse
Quelle, die sich oberhalb der Ebene des Anzeigebildschirms befindet.
Somit reflektiert die vom laufenden Pixel empfangene Beleuchtung
die lokale Neigung des Geländes
in Höhe
des laufenden Pixels. Die Erzeugung einer Facette, die für die lokale
Neigung in Höhe
des laufenden Pixels repräsentativ
ist, wird vom Block 43 der Facettenerzeugung durchgeführt, während die
Entsprechung zwischen der für
die lokale Neigung des Geländes
in Höhe
des laufenden Pixels repräsentativen
Facette und der Lichtstärke des
laufenden Pixels durch die Schattierungstabelle 21 erhalten
wird. Die Facette wird mit Hilfe der Höhen von vier Pixeln erzeugt,
die sich um das laufende Pixel herum befinden, wobei die Nähe der relativen
Nachbarschaft zwischen einerseits diesen vier Pixeln und andererseits
dem laufenden Pixel variabel ist und vom Wert eines möglichen
Zooms auf einen Teil des Bilds abhängt.
-
Der
Block 43 der Facettenerzeugung empfängt vom Block 42 der
Höheninterpolation
den Eingangsparameter alt, vom Block 42 der Höheninterpolation über den
Wartestapel 31 den um etwa K2 Zeilen verzögerten Eingangsparameter
alt, vom Block 42 der Höheninterpolation über den
Wartestapel 31 und den Wartestapel 32 den um etwa
K2 + K1 Zeilen verzögerten
Eingangsparameter alt. Der Faktor K1 + K2 wird nahe dem Wert des
Zooms auf das Bild gewählt,
der ggf. vom Piloten des Luftfahrzeugs oder einem beliebigen anderen Operator
gefordert wird, wobei der Wert dieses Zooms zum Beispiel von 1 (Zoomeinheit,
die tatsächlich
einem nicht gezoomten Bild entspricht) bis 8 variieren kann. Die
Werte von K1 und K2, die ganzzahlige Werte sind, werden vorteilhafterweise
so gewählt,
dass sie so nahe wie möglich
beieinander liegen. In Abhängigkeit
vom Wert des Zooms variiert K2 von 1 bis 4 und K1 von 0 bis 4. Mit
Hilfe von zwei in den Block 43 integrierten Wartestapeln,
die dann Schieberegister sind, die im Block 43 der Facettenerzeugung
enthalten sind und je eine Länge
von einigen Punkten haben, sowie mit Hilfe der Wartestapel 31 und 32,
die je eine Länge
von etwa K2 Zeilen bzw. K1 Zeilen haben, kann der Block 43 der
Facettenerzeugung jederzeit über
die Höhen
Z0 bis Z4 von fünf
Punkten verfügen,
deren präzise
relative Positionen schematisch in 4 dargestellt
sind. Die Höhe Z4
ist einer der Ausgangsparameter des Blocks 43 der Facettenerzeugung.
-
Die
Höhenpunkte
Z0 bis Z3 bilden die vier Spitzen eines Quadrats. Die Höhenpunkte
Z0 und Z1 befinden sich in der gleichen Zeile und haben K1 + K2
Spalten Abstand. Die Höhenpunkte
Z1 und Z3 befinden sich in der gleichen Spalte und haben K1 + K2
Zeilen Abstand. Die Höhenpunkte
Z3 und Z2 befinden sich in der gleichen Zeile und haben K1 – K2 Spalten
Abstand. Die Höhenpunkte
Z2 und Z0 befinden sich in der gleichen Spalte und haben K1 + K2
Zeilen Abstand. Der Höhenpunkt
Z4 hat K1 Zeilen und K1 Spalten Abstand zum Höhenpunkt Z3, K2 Zeilen und
K2 Spalten Abstand zum Höhenpunkt
Z0, K1 Zeilen und K2 Spalten Abstand zum Höhenpunkt Z2, K2 Zeilen und
K1 Spalten Abstand zum Höhenpunkt
Z1. Der Höhenpunkt
Z4 befindet sich also auf den beiden Diagonalen des Quadrats, d.
h. auf der die Höhenpunkte
Z3 und Z0 miteinander verbindenden Diagonalen und der die Höhenpunkte
Z2 und Z1 miteinander verbindenden Diagonalen.
-
Die
Facette am Höhenpunkt
Z4 wird von den Neigungen der beiden Diagonalen des Quadrats, und genauer
von zwei Höhenunterschieden
bestimmt, dem Höhenunterschied
DZ30 zwischen den Höhenpunkten Z3
und Z0 einerseits und dem Höhenunterschied
DZ21 zwischen den Höhenpunkten
Z2 und Z1 andererseits. Die folgenden Gleichheiten werden bestätigt: DZ30 = Z3 – Z0undDZ21 = Z2 – Z1
-
Tatsächlich werden
die so erhaltenen Werte DZ30 und DZ21, die mit 12 Bits codiert sind,
d. h. 10 Bits im ganzzahligen Bereich und 2 Bits im fraktionellen
Bereich, anschließend
mit 5 Bits gesättigt.
Die jeweilige Entsprechung zwischen den Gewichten der Bits des Ergebnisses
mit 12 Bits und den Gewichten der Bits des gesättigten Werts mit 5 Bits ist
variabel und hängt
vom Wert des Maßstabs
des Bilds sowie vom Wert des möglicherweise
auf einen Teil des Bilds angewendeten Zooms ab. Diese Sättigung
begrenzt die maximal darstellbare Neigung und verhindert es somit,
Felsenwände
genau darzustellen, aber in der Praxis ist dies für den Piloten
nicht störend,
der einerseits auf wenig wirkliche Felsenwände trifft und der andererseits
mittels des maximalen Sättigungswerts,
der einer Neigung von etwa sechzig Grad entspricht, trotz allem
einen ziemlich realistischen Eindruck gewinnt. Die Werte DZ30 und
DZ21 werden mit 5 Bits codiert und liegen also zwischen –16 und
+15. Um nur positive Werte zu haben, wird der Wert 16 dann DZ30
bzw. Z21 hinzugefügt,
um je die Werte DZi bzw. DZj zu ergeben. Die folgenden Gleichheiten
werden bestätigt: DZi = 16 + Z3 – Z0 undDZj
= 16 + Z2 – Z1
-
Die
so erhaltenen Werte DZi und DZj, die Ausgangsparameter des Blocks 43 der
Facettenerzeugung und für
die Facette in Höhe
des laufenden Pixels und folglich der lokalen Neigung in Höhe des laufenden
Pixels repräsentativ
sind, bilden die beiden Eingangsparameter der Schattierungstabelle 21,
deren Ausgangsparameter der Schattierungskoeffizient αomb ist,
der für
die Lichtstärke
des betrachteten laufenden Pixels repräsentativ ist.
-
Die
Schattierungstabelle 21 ist eine Entsprechungstabelle ("look up table" in der angelsächsischen Terminologie),
deren Wertepaar DZi und DZj (die gesättigt sind) eine Adresse bildet,
deren Inhalt dann den gesuchten Schattierungskoeffizienten αomb bildet.
Die Schattierungstabelle 21 enthält 1024 Adressen entsprechend
den 32 × 32
möglichen
Werten des Wertepaars DZi und DZj. Die Adressen werden so codiert,
dass die folgende Gleichheit bestätigt wird: Adresse
(laufendes Pixel) = 32DZj + DZi
-
Der
mit Hilfe der Schattierungstabelle 21 erhaltene Schattierungskoeffizient αomb ist mit
7 Bits codiert, sein Wert variiert also von 0, entsprechend einer
Lichtstärke
des laufenden Pixels von 0% (gar nicht beleuchteter Punkt, seine
Farbe tendiert als zu schwarz), bis 64, entsprechend einer Lichtstärke des
laufenden Pixels von 100% (vollständig beleuchteter Punkt, seine
Lichtstärke
ist nicht verändert
und seine Ursprungsfarbe ist nicht verdunkelt). Die Schattierungstabelle 21 wird
durch Software programmiert. Die Gesamtheit der Farben der Schattierungstabelle 21 wird
bei jeder Maßstabsänderung
des kartographischen Bilds, wobei diese Änderung eine Veränderung
der in den Geländespeicher
eingegebenen Werte nach sich zieht, sowie bei jeder Änderung
des Zoomwerts erneut berechnet und programmiert, wobei diese Änderung
keine Veränderung
der in den Geländespeicher
eingegebenen Werte nach sich zieht. Eine einfache Kursänderung
des Luftfahrzeugs verändert
den Inhalt der Schattierungstabelle 21 nicht.
-
Der
Block 45 der Waldverwaltung und des Sichtkontakts empfängt vom
Eingangsschnittstellenblock 41 einerseits die Eingangsparameter
forA, forB, forC und forD, die je mit 1 Bit codiert sind, und andererseits itvA,
itvB, itvC und itvD, die mit 5 Bit codiert sind, vom Block 47 der
Erzeugung der Koeffizienten die Eingangsparameter C1 und C2 und
ggf. den Eingangsparameter itvsel. Die Ausgangsparameter des Blocks 45 der Waldverwaltung
und des Sichtkontakts sind für
jedes laufende Pixel der Waldkoeffizient αfor und der Sichtkontaktkoeffizient αitv, beide
mit 5 Bits codiert, sowie ein Sichtkontaktdatenwert ditv in Höhe des laufenden
Pixels.
-
Die
Eingangsparameter itvA, itvB, itvC und itvD enthalten je eine mögliche Information über das
Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone. Genauer gesagt,
enthalten die Eingangsparameter itvA, itvB, itvC und itvD die Parameter
pitvA, pitvB, pitvC bzw. pitvD, mit einem Bit codiert, wobei ihr
Wert Eins das Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone auf
dem betrachteten Pixel A, B, C oder D anzeigt, und ihr Wert Null
die Abwesenheit jeglicher Sichtkontaktzone auf dem betrachteten
Pixel A, B, C oder D bedeutet. Auf dem globalen Niveau eines vollständigen Bilds
kann der Sichtkontakt validiert oder nicht validiert werden. Wenn
der Sichtkontakt nicht validiert wird, liegt der Sichtkontaktkoeffizient
aitv für
das ganze betrachtete Bild gleichmäßig auf Null. Wenn der Sichtkontakt
validiert wird, wird der Sichtkontaktkoeffizient αitv in Höhe jedes laufenden
Pixels durch die folgende Formel gegeben:
-
-
Die
Umrisse einer Sichtkontaktzone sind die Grenzen zwischen einer Zone
des Vorhandenseins eines Sichtkontakts, die zum Beispiel einer gegebenen
Bedrohung entspricht, und einer Zone nicht vorhandenen Sichtkontakts.
Die zu den Umrissen gehörenden
Pixel haben möglicherweise
Werte pitvA, pitvB, pitvC und pitvD, die nicht alle gleich sind,
was dann zu einem Sichtkontaktkoeffizienten αitv führt, der strikt zwischen Null und
Eins liegt. Diese Möglichkeit
wird zur Sicherheit für
die Pixel, die zu den Umrissen der Einheit von Sichtkontaktzonen
gehören,
da diese Pixel zu den Umrissen mindestens einer Sichtkontaktzone,
aber nicht zum Inneren irgendeiner Sichtkontaktzone gehören.
-
Die
Eingangsparameter itvA, itvB, itvC und itvD enthalten je einen Sichtkontaktdatenwert
ditvA, ditvB, ditvC bzw. ditvD, der in Form eines durchgehenden
Datenwerts mit 4 Bits oder in Form von vier Binärdaten vorliegen kann, die
sich je auf vier mögliche
voneinander unterschiedliche Höhen
des Luftfahrzeugs beziehen. Bei einem durchgehenden Datenwert wird
der Ausgangsparameter ditv in Höhe
jedes laufenden Pixels von der folgenden Formel angegeben:
-
-
Im
Fall von vier Binärdaten
wird aufgrund des mit 2 Bits codierten Koeffizienten itvsel unter
den Punkten A, B, C und D der nächste
Nachbar zum Punkt P entsprechend dem laufenden Pixel bestimmt, und
der Sichtkontaktdatenwert des laufenden Pixels ist eine neue Kopie
des Sichtkontaktdatenwerts des nächsten Nachbarn;
wenn zum Beispiel A der nächste
Nachbar von P ist, dann gilt ditv = ditvA.
-
Die
Eingangsparameter forA, forB, forC und forD enthalten je eine mögliche Information über das
Vorhandensein einer Waldzone. Die Eingangsparameter forA, forB,
forC und forD sind mit einem Bit codiert; ihr Wert Eins bedeutet
das Vorhandensein einer Waldzone am betrachteten Pixel A, B, C oder
D, und ihr Wert Null bedeutet die Abwesenheit einer Waldzone am
betrachteten Pixel A, B, C oder D. Auf dem globalen Niveau eines
vollständigen
Bilds kann der Wald validiert oder nicht validiert sein. Wenn der
Wald nicht validiert wird, liegt der Waldkoeffizient αfor für das betrachtete
Bild gleichmäßig auf
Null. Beim Antikollisionsmodus wird der Wald durchgehend nicht validiert.
Wenn der Wald validiert wird, wird der Waldkoeffizient αfor in Höhe jedes
Pixels durch die folgende Formel angegeben:
wobei
der Waldkoeffizient αfor
zwischen Null und Eins liegen muss, anschließend wird er auf Null gezwungen, wenn
die vorhergehenden Formel ein negatives Ergebnis zeigt.
-
Die
Umrisse einer Waldzone sind die Grenzen zwischen einer Zone des
Vorhandenseins eines Walds und einer Zone der Abwesenheit eines
Walds. Die zu den Umrissen gehörenden
Pixel haben möglicherweise Werte
forA, forB, forC und forD, die nicht alle gleich sind, was dann
einen Waldkoeffizienten αfor
ergibt, der strikt zwischen Null und Eins liegt.
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Die
Gesamtheit der Ausgangsparameter des Blocks 45 der Waldverwaltung
und des Sichtkontakts wird durch einen Wartestapel 33 um
etwa K2 Zeilen verzögert,
damit die Eingangsparameter des Addierglieds 13 miteinander
in Phase kommen.
-
Der
Block 44 Profil und der Multiplexer 11 werden
nur im Fall eines kartographischen Profilbilds aktiv, sie werden
folglich später
in diesem Zusammenhang beschrieben. Im Fall eines kartographischen
2D5-Bilds, das eine Draufsicht auf das Gelände zeigt, der eine Geländeform-Information
hinzugefügt
wurde, wobei die Geländeform-Information
vom Schattierungskoeffizienten αomb
dargestellt wird, gibt sich der Block 44 Profil damit zufrieden,
in einem abgestuften Betriebsmodus die Höhe Z4 an den Eingang des Subtrahierglieds 12 zu übertragen,
und der Multiplexer 11 gibt sich in einem abgestuften Betriebsmodus
damit zufrieden, das Bild mit hypsometrischer oder Antikollisions-Färbung coHG
vom Ausgang der hypsometrischen oder Antikollisions-Tabelle 22 (mit
Tabelle Hypso GCAS in 3 bezeichnet) an den Eingang
des Blocks 15 der hypsometrischen oder Antikollisions-Mischung übergehen
zu lassen.
-
Der
Block 10 der Priorität
Antikollision-Gefahr ist nur im Antikollisionsmodus aktiv, dagegen
ist er im hypsometrischen Modus gesperrt und inaktiv. Einer der
Ausgangsparameter des Blocks 44 Profil bildet einen der
Eingangsparameter des Blocks 10 der Priorität Antikollision-Gefahr.
Im Fall eines kartographischen 2D5-Bilds ist dieser Parameter die
Höhe Z4.
Eine Gefahrenschwellwerthöhe
altsd, die von der Höhe
des Luftfahrzeugs abhängt,
bildet den anderen Eingangsparameter des Blocks 10 der
Priorität
Antikollision-Gefahr. Die Gefahrenschwellwerthöhe altsd wird so bestimmt dass,
wenn die Höhe
Z4 höher
ist als die Gefahrenschwellwerthöhe
altsd, entweder in bestimmten Fällen
eine Gefahr der Kollision zwischen dem Gelände und dem Luftfahrzeug oder
in anderen Fällen
eine Gefahr der Kollision zwischen dem Gelände und dem Luftfahrzeug vorliegt,
die dem Piloten bezüglich
jeder anderen Art von Information prioritär gemeldet werden sollte. Zum
Beispiel bei einem Antikollisionsmodus der Art GCAS (aus der angelsächsischen
Terminologie "Ground
Collision Avoidance System")
mit drei Farben Rot, Bernstein und Grün, entspricht die Kollisionsgefahr
der Farbe Rot und eine mögliche
Kollisionsgefahr der Farbe Orange. Die Information über eine
Kollisionsgefahr entspricht einer sicheren Kollisionsmöglichkeit,
während
die Möglichkeit
der Kollisionsgefahr ein Sicherheitsrandbereich ist, in dem die
Möglichkeit
unbestimmt ist, da sie von den globalen Unsicherheiten des Systems
abhängig
ist. Im allgemeinen wird die Gefahrenschwellwerthöhe altsd
gleich der Höhe
altav des Luftfahrzeugs gewählt. Wenn
die Höhe
Z4 höher
ist als die Gefahrenschwellwerthöhe
altsd, hat der Ausgangsparameter des Blocks 10 der Priorität Antikollision-Gefahr
zur Wirkung, den normalen Betrieb des Blocks 14 der Verwaltung
der Koeffizienten zu verändern
und von diesem Block 14 der Verwaltung der Koeffizienten
zu verlangen, die Koeffizienten Wald αfor und Sichtkontakt αitv einerseits
auf Null zu zwingen und den hypsometrischen oder Antikollisions-Koeffizienten αHG auf Eins
zu zwingen; im gegenteiligen Fall verändert der Block 10 der
Priorität
Antikollision-Gefahr nicht den normalen Betrieb des Blocks 14 der
Verwaltung der Koeffizienten. In allen Fällen wird der Sichtkontaktdatenwert
ditv in Höhe
des laufenden Pixels, der ein Eingangsparameter ist, ohne Veränderung
als Ausgangsparameter übertragen.
Der normale Betrieb des Blocks 14 der Verwaltung der Koeffizienten
besteht darin, die als Eingangsparameter empfangenen Koeffizienten
Wald αfor
und Sichtkontakt αitv
ohne Veränderung
als Ausgangsparameter zu übertragen
und den hypsometrischen oder Antikollisions-Koeffizienten αHG in Abhängigkeit von den Koeffizienten
Wald αfor
und Sichtkontakt αitv
durch die folgende Formel zu berechnen: αHG = 1 – αfor – αitv. Die Art, wie die verschiedenen
Koeffizienten αHg, αfor und αitv bestimmt werden,
sowie das Vorhandensein des Blocks 10, definieren eine
Prioritätsreihenfolge
der verschiedenen Informationen, die zur Erzeugung des altimetrischen
Bilds beitragen.
-
Zur
Ausarbeitung eines Bilds mit hypsometrischer oder Antikollisions-Färbung sind
zwei Betriebsmodi möglich,
wobei der hypsometrische Betriebsmodus ein Bild mit hypsometrischer
Färbung
und der Antikollisions-Betriebsmodus
ein Bild mit Antikollisions-Färbung
erzeugt, zum Beispiel vom Typ GCAS.
-
Beim
hypsometrischen Modus ist die Farbe des Bilds mit hypsometrischer
Färbung
eine Funktion der Absoluthöhe
des Geländes
und geht von Grün
zu Rotbraun über,
wie bei den üblichen
Papierkarten vom Typ Atlas. Die hypsometrische oder Antikollisions-Tabelle 22,
die eine Entsprechungstabelle gleich der Schattierungstabelle 21 ist,
ist mit Werten geladen, die der hypsometrischen Färbung entsprechen.
Das Subtrahierglied 12 interveniert dann nicht, es begnügt sich
damit, die Höhe
Z4 des laufenden Pixels am Eingang der hypsometrischen oder Antikollisions-Tabelle 22 folgen
zu lassen, wobei die Tabelle 22 am Ausgang eine hypsometrische
Färbung
coHG für
das laufende Pixel ausgibt, wobei die Gesamtheit der hypsometrischen
Färbungen
coHG für
alle laufenden Pixel das Bild mit hypsometrischer Färbung bilden.
Der Block 15 der hypsometrischen oder Antikollisions-Mischung
empfängt
als Eingangsparameter die hypsometrische Färbung coHG des laufenden Pixels
vom Multiplexer 11 und den hypsometrischen oder Antikollisions-Koeffizienten αHG vom Block 14 der
Verwaltung der Koeffizienten. Der Block 15 der hypsometrischen
oder Antikollisions-Mischung führt Pixel
für Pixel
die Modulation der hypsometrischen Färbung coHG des laufenden Pixels
durch den hypsometrischen oder Antikollisions-Koeffizienten αHG des laufenden
Pixels durch, wobei die Modulation aus einem Produkt der hypsometrischen
Färbung
coHG und des hypsometrischen oder Antikollisions-Koeffizienten αHG besteht.
-
Im
Antikollisionsmodus ist die Farbe des Bilds mit Antikollisions-Färbung eine
Funktion der relativen Höhe des
Geländes,
d. h. des Höhenunterschieds
zwischen dem Luftfahrzeug und dem Gelände, und äußert sich zum Beispiel durch
die übliche
Färbung
GCAS (von "Ground
Collision Avoidance System" in
der angelsächsischen
Terminologie), die die Farben Rot, Bernstein und Grün aufweist.
Die grüne
Farbe, die eine Sicherheitsfarbe ist, ist den Geländeabschnitten
zugeordnet, deren Höhe
ohne jeden Zweifel niedriger als die des Luftfahrzeugs ist. Die
rote Farbe, die eine Gefahrenfarbe ist, ist den Geländeabschnitten
zugeordnet, deren Höhe
ohne jeden Zweifel höher
als die des Luftfahrzeugs ist, was bei einem Überfliegen dieser Geländeabschnitte
durch das Luftfahrzeug zu einem Absturz führen würde. Die Farbe Bernstein ist
eine andere Farbe, die unter Berücksichtigung
der dem kartographischen System inhärenten Unsicherheiten den Geländeabschnitten
zugeordnet ist, bei denen ein Absturz im Fall eines Überfliegens
möglich
aber nicht sicher ist, es ist in Wirklichkeit eine Art Sicherheitsmarge.
Die hypsometrische oder Antikollisions-Tabelle 22, die
eine Entsprechungstabelle gleich der Schattierungstabelle 21 ist,
ist mit Werten geladen, die der Antikollisionsfärbung entsprechen. Das Subtrahierglied 12 interveniert
und führt
die Subtraktion zwischen der Höhe
altav des Luftfahrzeugs und der Höhe Z4 des laufenden Pixels
durch, wobei das Ergebnis dz der Subtraktion am Ausgang ausgegeben
wird, um den Eingang der hypsometrischen oder Antikollisions-Tabelle 22 zu
speisen, die am Ausgang eine Antikollisionsfärbung coHG für das laufende
Pixel ausgibt, wobei die Färbung
coHG zum Beispiel eine der Farben der üblichen Färbung GCAS ist, wobei die Gesamtheit
der Antikollisionsfärbungen
für alle
laufenden Pixel das Bild mit Antikollisions-Färbung
darstellt. Der Block 15 der hypsometrischen oder Antikollisions-Mischung
empfängt
als Eingangsparameter die Antikollisions-Färbung coHG des laufenden Pixels
vom Multiplexer 11 und den hypsometrischen oder Antikollisions-Koeffizienten αHG des laufenden
Pixels vom Block 14 der Verwaltung der Koeffizienten. Der
Block 15 der hypsometrischen oder Antikollisions-Mischung führt Pixel
für Pixel
die Modulation der Antikollisionsfärbung coHG des laufenden Pixels
durch den hypsometrischen oder Antikollisions-Koeffizienten αHG des laufenden Pixels durch,
wobei die Modulation aus einem Produkt der Antikollisionsfärbung coHG
und des hypsometrischen oder Antikollisions-Koeffizienten αHG besteht.
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Eine
Waldfarbe cofor ist in einem Register 23 Waldfarbe enthalten.
Der Block 16 der Waldmischung führt Pixel für Pixel die Modulation der
Waldfarbe cofor (allen Pixel gemeinsam) durch den Waldkoeffizienten αfor des laufenden
Pixels durch, wobei die Modulation aus einem Produkt der Waldfarbe
cofor und des Waldkoeffizienten αfor
besteht. Die Rechenformel des Waldkoeffizienten αfor ermöglicht es, ein Glätten des
Umrisses der Waldzonen durchzuführen,
wobei das Glätten
die "Treppenstufen"-Effekte unterdrückt, die
hauptsächlich
bei der Dynamik besonders störend
sind. Die Reihenfolge der Prioritäten zwischen den verschiedenen
zur Bildung des altimetrischen Bilds beitragenden Informationen
wird folglich für
die Pixel, die zu den Umrissen einer Zone des Vorhandenseins eines
Walds gehören,
nicht mehr strikt überprüft.
-
Die
Waldfarbe interveniert nur im hypsometrischen Modus, da im Antikollisionsmodus
der Wald nicht validiert und der Waldkoeffizient for folglich für das ganze
betrachtete Bild auf Null gezwungen wird.
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Die
Sichtkontakttabelle 24, die eine Entsprechungstabelle ähnlich der
Schattierungstabelle 21 ist, wird mit Werten geladen, die
dem Typ des Sichtkontaktdatenwerts ditv entsprechen, der an ihrem
Eingang verfügbar
ist und entweder ein durchgehender Datenwert mit 4 Bits oder ein
Quadrupel von Binärdaten
sein kann. Bei einem durchgehenden Datenwert mit vier Bits kann
der Datenwert von einem Wert äußerste Gefahr, der mit
einem sicheren Vorhandensein mindestens einer Sichtkontaktzone verbunden
ist, auf einen Wert extreme Sicherheit übergehen, der mit der Gewissheit
der Abwesenheit einer Sichtkontaktzone in der betrachteten Reichweitenzone
einer Bedrohung im Fall eines indirekten Sichtkontakts, oder im
Sichtbarkeitssektor des Luftfahrzeugs im Fall eines direkten Sichtkontakts
verbunden ist; die jeweils den verschiedenen Werten zugeordneten
Farben gehen von der Unifarbe Gefahr bis zur Unifarbe Sicherheit über eine
ganze Abstufung von dazwischenliegenden Unifarben, wobei jede Abstufung
einer der Endfarben mehr oder weniger nahe ist, je nach der mehr
oder weniger großen
Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins mindestens einer Sichtkontaktzone.
Im Fall eines Quadrupels von Binärdaten
hängt das
von der Sichtkontakttabelle 24 gelieferte Ergebnis nur
vom der tatsächlichen
Höhe des
Luftfahrzeugs entsprechenden Binärdatenwert
oder ggf. nur von den beiden Binärdaten
ab, die die tatsächliche
Höhe des
Luftfahrzeugs umrahmen. Wenn das Ergebnis nur von den beiden die tatsächliche
Höhe des
Luftfahrzeugs umrahmenden Binärdaten
abhängt,
und wenn die beiden Daten unterschiedlich sind, ist es der Datenwert
des Vorhandenseins mindestens einer Sichtkontaktzone entsprechend der
Unifarbe Gefahr, der prioritär
ist und folglich als einziger berücksichtigt wird. Die Sichtkontakttabelle 24 wird durch
Software programmiert, wie die anderen Entsprechungstabellen. Der
Sichtkontaktdatenwert ditv des laufenden Pixels kommt zum Eingang
der Sichtkontakttabelle 24, die am Ausgang eine Sichtkontaktfärbung coitv für das laufende
Pixel ausgibt, wobei die Gesamtheit der Sichtkontaktfärbungen
für alle
Pixel das Sichtkontaktbild bildet. Die Sichtkontaktfärbung ist
entweder eine Unifarbe Gefahr, zum Beispiel Rot, für die Zonen
des Vorhandenseins mindestens einer Sichtkontaktzone, oder eine
Unifarbe Sicherheit, zum Beispiel Grün, für eine Reichweitenzone mindestens
einer Bedrohung, die in manchen Fällen keine andere Sichtkontaktzone
enthält, oder
in anderen Fällen
für den
Sichtbarkeitssektor des Luftfahrzeugs, wobei die Bereiche des Sichtkontaktbilds,
die sich außerhalb
aller vorhergehender Zonen befinden, als leer angesehen werden,
da ihnen keine Färbung
zugeordnet ist. Eine Unifarbe, die den ganzen Bereich des Bilds
bedeckt, den sie darstellt, ist ein Gegensatz zu den gefärbten Texturen
des Stands der Technik in Form von Rastern, wobei das Raster nur
einen Teil der Zone des Bilds bedeckt, das die Textur darstellt.
Der Block 17 der Sichtkontaktmischung empfängt als
Eingangsparameter die Sichtkontaktfärbung coitv des laufenden Pixels
und den Sichtkontaktkoeffizienten αitv des laufenden Pixels, die
alle beide vom Block 14 der Verwaltung der Koeffizienten
stammen. Der Block 17 der Sichtkontaktmischung führt Pixel
für Pixel
die Modulation der Sichtkontaktfärbung
coitv des laufenden Pixels durch den Sichtkontaktkoeffizienten αitv des laufenden
Pixels durch, wobei die Modulation aus einem Produkt der Sichtkontaktfärbung coitv
und des Sichtkontaktkoeffizienten αitv besteht. Die Rechenformel
des Sichtkontaktkoeffizienten αitv
erlaubt eine Glättung
des Umrisses der Sichtkontaktzonen, wobei die Glättung die "Treppenstufen"-Effekte unterdrückt, die hauptsächlich bei
der Dynamik besonders störend
sind. Die Reihenfolge der Prioritäten unter den verschiedenen
zur Bildung des altimetrischen Bilds beitragenden Informationen
wird folglich nicht mehr strikt überprüft für die Pixel,
die zu den Umrissen einer Zone des Vorhandenseins eines Sichtkontakts
gehören.
Die Sichtkontaktfärbung
interveniert sowohl im hypsometrischen Betriebsmodus als auch im
Antikollisionsmodus (außer
natürlich
bei einer gegenteiligen Anforderung des Piloten über die Mensch-Maschine-Schnittstelle,
der den Sichtkontakt wie zum Beispiel den Wald global in Höhe des ganzen Bildes
invalidieren kann).
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Das
Addierglied 13 führt
Pixel für
Pixel die Addition seiner drei Eingangsparameter durch, die der
Ausgangsparameter des Blocks 15 der hypsometrischen oder
Antikollisions-Mischung, d. h. der modulierten hypsometrischen oder
Antikollisions-Färbung,
der Ausgangsparameter des Blocks 16 der Waldmischung, d.
h. der modulierten Waldfarbe, der Ausgangsparameter des Blocks 17 der
Sichtkontaktmischung, d. h. der modulierten Sichtkontaktfärbung, sind.
Das Ergebnis dieser Addition bildet in jedem Pixel die altimetrische
Information, die auch altimetrische Farbe genannt wird, wobei die
Gesamtheit der altimetrischen Informationen aller Pixel das altimetrische
Bild bildet. Die altimetrische Farbe ist mit 18 Bits codiert, 6
Bits pro Farbkomponente Rot, Grün
und Blau.
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Der
Block 46 der Planimetrie-Interpolation empfängt vom
Eingangsschnittstellenblock 41 die Eingangsparameter planA,
planB, planC und planD, die je mit 16 Bits codiert sind und je in
Höhe der
Punkte A, B, C und D klassische Planimetrie-Elemente darstellen,
wie zum Beispiel Straßen,
Flüsse
und Seen, Raumgitter, Luftfahrtnavigationszonen. Der Block 46 der
Planimetrie-Interpolation empfängt
auch vom Block 47 der Erzeugung der Koeffizienten die Eingangsparameter
C1 und C2. Die Ausgangsparameter des Blocks 46 der Planimetrie-Interpolation
sind für
jedes laufende Pixel der Planimetrie-Koeffizient αplan, der
mit 4 Bits codiert ist, sowie eine planimetrische Information in
Höhe des
laufenden Pixels, die auch planimetrische Farbe in Höhe des laufenden
Pixels genannt wird, wobei die Gesamtheit der planimetrischen Informationen
aller Pixel das planimetrische Bild bildet.
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Die
Eingangsparameter planA, planB, planC und planD enthalten je einen
Planimetrie-Koeffizienten αpA, αpB, αpC und αpD, der mit
4 Bits codiert und in Abwesenheit eines Planimetrie-Elements am
betrachteten Punkt Null ist. Der Planimetrie-Koeffizient αplan wird
in Höhe jedes
laufenden Pixels durch die folgende Formel angegeben:
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Die
Eingangsparameter planA, planB, planC und planD enthalten ebenfalls
je einen Planimetrie-Datenwert dpA, dpB, dpC bzw. dpD, der in Form
der Nebenordnung von drei Farbkomponentendaten Rot (RdpA, RdpB,
RdpC und RdpD), Grün
(VdpA, VdpB, VdpC und VdpD) und Blau (BdpA, BdpB, BdpC und BdpD)
vorliegt, wobei jede Farbkomponente mit 4 Bits codiert ist. Der
Ausgangsparameter, die planimetrische Farbe coplani, ist mit 18
Bits codiert, da er aus der Nebenordnung von drei Farbkomponentendaten
Rot Ap, Grün
Vp und Blau Bp besteht, wobei jede Farbkomponente mit 6 Bits codiert
und in Höhe
jedes laufenden Pixels durch eine der folgenden Formeln gegeben
ist:
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Die
Gesamtheit der Ausgangsparameter des Blocks 46 der Planimetrie-Interpolation
wird mittels zweier Wartestapel 33 und 34 um etwa
K2 Zeilen verzögert,
damit die Ausgangsparameter mit der am Ausgang des Addierglieds 13 verfügbaren altimetrischen
Information in Phase liegen.
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Die
Eingangsparameter des Blocks 18 der Schattierungsanwendung
sind für
jedes laufende Pixel die vom Addierglied 13 kommende altimetrische
Information oder altimetrische Farbe coalti, die vom Wartestapel 34 kommende
planimetrische Information oder planimetrische Farbe coplani, und
der von der Schattierungstabelle 21 kommende Schattierungskoeffizient αomb. Der
Block 18 der Schattierungsanwendung weist zwei Betriebsmodi
auf. Einer der Betriebsmodi ist der normale Betriebsmodus, bei dem
der Schattierungskoeffizient αomb
die altimetrische Farbe coalti, aber nicht die planimetrische Farbe
coplani moduliert, wobei die Modulation aus der pixelweisen Erzeugung
des Produkts aus αomb
und coalti besteht, wobei dieses Produkt die modulierte altimetrische
Farbe coalti wird, während
die planimetrische Farbe dann ohne Veränderung zwischen dem Eingang
und dem Ausgang des Blocks 18 der Schattierungsanwendung übertragen
wird. Der andere Betriebsmodus ist der umgekehrte Betriebsmodus,
bei dem der Schattierungskoeffizient αomb die planimetrische Farbe
coplani, aber nicht die altimetrische Farbe coalti moduliert, wobei
die Modulation aus der pixelweisen Erzeugung des Produkts aus αomb und coplani
besteht, wobei dieses Produkt die modulierte planimetrische Farbe
coplani wird, während
die altimetrische Farbe dann ohne Veränderung zwischen dem Eingang
und dem Ausgang des Blocks 18 der Schattierungsanwendung übertragen
wird. Die Ausgangsparameter des Blocks 18 der Schattierungsanwendung
sind einerseits coalti, die modulierte altimetrische Farbe beim
normalen Betriebsmodus, oder die nicht modulierte altimetrische
Farbe beim umgekehrten Betriebsmodus, und andererseits coplani,
die nicht modulierte planimetrische Farbe im normalen Betriebsmodus
oder die modulierte planimetrische Farbe im umgekehrten Betriebsmodus.
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Der
Block 19 der Altimetrie/Planimetrie-Mischung empfängt als
Eingangsparameter die Farben coalti und coplani vom Block 18 der
Schattierungsanwendung sowie den Planimetrie-Koeffizienten αplan vom
Block des Wartestapels 33, der aber anschließend vom
Verzögerungsblock 35 verzögert wurde,
um mit den Farben coalti und coplani in Phase zu liegen. Die Mischung
zwischen den Farben coalti und coplani wird Pixel für Pixel mit
Hilfe des Planimetrie-Koeffizienten αplan durchgeführt, wobei
das Ergebnis die kartographische Information ist, die auch kartographische
Farbe cocarto genannt wird. Das Mischgesetz kann von unterschiedlicher
Art sein. Ein Beispiel eines Mischgesetzes ist das sogenannte normale
Gesetz, das folgendermaßen
ausgedrückt wird:
cocarto = coplani + (1 – αplan)·coalti.
Ein weiteres Beispiel eines Mischgesetzes ist das sogenannte K2-Gesetz, das folgendermaßen ausgedrückt wird: cocarto = αplan·coplani
+ (1 – αplan)·coalti.
Es ist auch möglich,
diese verschiedenen Gesetze durch einen Schwellwertvergleich vom
Typ cocarto = coplani zu vervollständigen, wenn der Planimetrie-Koeffizient αplan einen
bestimmten Schwellwert überschreitet.
Der Block 19 der Altimetrie/Planimetrie-Mischung kann auch
eine Entsprechungstabelle gleich der Schattierungstabelle 21 enthalten.
Diese Entsprechungstabelle ermöglicht
es, allen Werten des Planimetrie-Koeffizienten αplan ein Paar von Koeffizienten βalti und βplani hinzuzufügen, die
zum Beispiel je mit 5 Bits codiert sind, wobei die Mischung dann
gemäß der folgenden
Formel erfolgt: cocarto = βalti·coalti
+ βplani·coplani,
Formel, die es ermöglicht,
mittels einer geeigneten Programmierung der Entsprechungstabelle
eine große
Anzahl von Mischgesetzen zu simulieren, einschließlich nichtlinearer
Gesetze vom Typ Schwellwertgesetz. In der gewichteten Kombination,
die es ermöglicht,
die das kartographische Bild bildenden kartographischen Informationen
zu erhalten, wird das betrachtete altimetrische Bild abgespeckt,
d. h., fallweise zumindest die Information über das Vorhandensein einer
Waldzone, die Information über
die Reichweitenzone einer Bedrohung oder einen Sichtkontaktsektor
des Luftfahrzeugs, sowie die hypsometrischen oder Antikollisions-Färbungen,
die weder eine Kollisionsgefahr noch die Möglichkeit einer Kollisionsgefahr
darstellen, und manchmal sogar die Sichtkontaktinformationen entfernt
werden, und dies, um das Ablesen der Karte durch den Piloten wirkungsvoller
zu machen. So wird ein guter Kompromiss zwischen der Dichte und
der Lesbarkeit der angezeigten Informationen erhalten. Wenn der
planimetrische Teil der Datenbank vom Typ digitalisierte Papierkarte
ist, wird, wenn die planimetrische Informationsdichte zu groß oder die
Schattierung zu stark ist, zur besseren Lesbarkeit der Karte der Schattierungskoeffizient αomb gesperrt,
wobei dann weder das planimetrische noch das altimetrische Bild
moduliert werden, was dann einem sogenannten umgekehrt abgestuften
Betriebsmodus entspricht.
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Hinter
dem Block 19 der Altimetrie/Planimetrie-Mischung kann die
kartographische Farbe cocarto nach Wunsch mit Hilfe der Palette 25 verändert werden,
die die Umwandlung sowohl der Farbkomponenten als auch der Lichtstärkekomponenten
oder des Kontrasts des kartographischen Bilds ermöglicht,
das aus der Gesamtheit der kartographischen Farben cocarto aller
Pixel besteht. Die kartographische Farbe cocarto durchquert anschließend den
Block 36 "latch & fifoPFLH", der im Fall eines
kartographischen 2D5-Bilds auf einen Ausgangsbus 37 mit
dem Ziel der Verwaltungsfunktion der kartographischen Acceleratorkarte
zum Schreiben in den Zielspeicher das kartographische Bild in ein
Format und auf eine Frequenz bringt, die an den Ausgangsbus 37 angepasst
sind. Die Funktion "latch" des Blocks 36 ermöglicht es,
den Ausgangsdurchsatz der Pixel des kartographischen 2D5-Bilds oder
des senkrechten kartographischen Profilbilds an den Ausgangsbus 37 anzupassen,
der zum Beispiel ein Bus mit 32 Bits ist. Die Funktion "fifoPFLH" des Blocks 36 ermöglicht es,
den Durchsatz auf dem Ausgangsbus 37 an die Art der Abtastung
des Zielspeichers anzupassen (senkrecht und dann waagrecht anstatt
waagrecht und dann senkrecht, wie bei den kartographischen 2D5-Bildern
oder senkrechten Profilbildern). Dadurch kann ein Einschreiben in
den Zielspeicher für
ein waagrechtes Profilbild beibehalten werden, das gleich demjenigen
für ein
kartographisches 2D5-Bild oder ein senkrechtes Profilbild ist; tatsächlich wird
das Einschreiben eines kartographischen 2D5-Bilds oder eines senkrechten
Profilbilds Zeile für Zeile
durchgeführt,
während
das Einschreiben eines waagrechten kartographischen Profilbilds
Doppelspalte für
Doppelspalte durchgeführt
wird. Wenn ein kartographisches Bild und ein Profilbild auf dem
gleichen Bildschirm angezeigt werden sollen, berechnet die kartographische
Acceleratorkarte sie und zeigt sie zeitlich nacheinander periodisch
an, indem sie alle Tabellen zwischen jeder Berechnung neu programmiert.
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Der
Block 44 Profil und der Multiplexer 11 intervenieren
im Fall eines kartographischen Profilbilds, unabhängig davon,
ob dieses senkrecht ist, wie in 5, oder
waagrecht, wie in 6, wobei das kartographische
Profilbild dann mit dem Kürzel
PFL bezeichnet ist. Dieses kartographische Profilbild stellt einen
Schnitt des überflogenen
Geländes
dar. Die im kartographischen Profilbild dargestellte Höhe entspricht
vorzugsweise der Majoranten der Höhe des Geländes über eine Linie, die zum Korridor
C gehört
und senkrecht zum Pfeil liegt, zum Beispiel die Abschnitt des Korridors
C genannte Linie lp, wobei der Korridor C ein Geländestreifen ist,
der in den 5 und 6 durch
ein Rechteck dargestellt ist, während
der Pfeil den Kurs des Luftfahrzeugs darstellt. Dieses kartographische
Profilbild fügt
sich dem Bild 2D5 hinzu, entweder in Form eines Fensters, das sich
im allgemeinen links vom kartographischen Bild 2D5 im Koordinatenkreuz
des Anzeigebildschirms im Fall eines senkrechten kartographischen
Profilbilds wie in 5, oder in Form eines Fensters,
das sich im allgemeinen unter dem kartographischen 2D5-Bild im Koordinatenkreuz
des Anzeigebildschirms im Fall eines waagrechten kartographischen
Profilbilds wie in 6 befindet. Im Koordinatenkreuz
des Anzeigebildschirms geht die Abtastrichtung in 5 von
links nach rechts für
eine Zeile und dann von unten nach oben für die verschiedenen Zeilen,
in 6 von unten nach oben für eine Spalte und dann von
links nach rechts für die
verschiedenen Spalten. Die Abtastrichtung ist in den 5 und 6 durch
zwei Pfeile im Fenster PFL angezeigt; der Kurs des Luftfahrzeugs
wird in den 5 und 6 durch
einen Pfeil im Fenster 2D5 angezeigt. Die Lichtstärke des
kartographischen Profilbilds ist konstant und folglich unabhängig vom
Schattierungskoeffizienten αomb,
wobei beide, der hypsometrische und der Antikollisions-Betriebsmodus
möglich
bleiben. Es ist keine Information des Sichtkontakts, des Walds oder
der Planimetrie dargestellt.
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Bei
einem kartographischen Profilbild erfasst der Block 44 Profil
die maximale Höhe
altmax des Geländes
in jedem Abschnitt des betrachteten Korridors C, die Pixel des kartographischen
Bilds, deren Höhe über der
Höhe altmax
liegt, entsprechen dem Himmel und werden von einer Himmelsfarbe
copflc dargestellt (für
alle Pixel gleich). Die Pixel des kartographischen Bilds, deren
Höhe unter
der Höhe
altmax liegt, entsprechen dem Gelände und werden entweder durch
eine Farbe copfls (für
alle Pixel gleich) des Geländes,
die gleichmäßig und
unabhängig
von der Höhe
des dargestellten Geländes
ist, oder beim hypsometrischen oder Antikollisions-Betriebsmodus durch
die hypsometrische oder Antikollisions-Färbung dargestellt, wobei Steuerparameter des
Multiplexers 11, die in 3 nicht
dargestellt sind, es dem Piloten ermöglichen, die eine oder die
andere Darstellung zu wählen.
Der Multiplexer 11 wählt
mithilfe der Steuerparameter zwischen den Eingangsparametern coHG,
copflc und copfls denjenigen aus, den er am Ausgang an den Block 15 der
hypsometrischen oder Antikollisions-Mischung übertragen wird. Der Block 44 Profil
gibt Pixel für
Pixel mit Hilfe des Parameters pflc an, ob das laufende Pixel dem
Himmel oder dem Gelände
entspricht, je nachdem, ob dieses laufende Pixel eine geringere
oder höhere
Höhe als
die Höhe
altmax des betrachteten Korridors C hat. Der Betrieb des Subtrahierglieds 12,
der hypsometrischen oder Antikollisions-Tabelle 22 und
des Blocks 15 der hypsometrischen oder Antikollisions-Mischung sind im
Fall eines kartographischen Profilbilds gleich ihrem Betrieb im
Fall eines kartographischen 2D5-Bilds.
