JP2001514731A - 射手を仮想空間に取り込むミサイル発射シミュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、仮想の発射を行うことができる空間位置測定手段(5)を有する少なくともひとつの発射装置(2)と、ミサイルの種類および発射条件に関して仮想のシナリオを選択することができる選択手段を有するビデオスクリーンを有する指導者ステーションと；指導者によって選択されたシナリオにしたがって、射手の視野に移る映像を示す仮想の映像を現実の大きさで表示する表示装置(7)と；発射装置に設けられた表示装置と同じ映像を所定の拡大率で拡大して表示する小型モニター(3)と；指導者ステーションの映像と、小型モニターの映像と表示装置の映像を作成する画像作成装置(10)を有する中央演算装置(8)とを有する肩または三脚から固定または移動する標的に向けたミサイル発射をシミュレートする装置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 射手を仮想空間に取り込むミサイル発射シミュレータ技術分野 本発明は、ミサイルの発射を行う射手に発射訓練を行わせ、その結果を仮想空 間に取り込んで種々のシナリオを提供するミサイル発射シミュレータに関する。背景技術 ミサイルの発射を行う射手（「生徒」とも言う）にミサイル発射訓練を行わせる ためにシミュレーション装置を使用することは既知である。シミュレーション装 置を使用することによって、実際に物体、特にミサイルを発射せずに訓練を行う ことが可能になった。一般に、ミサイルのシミュレーション装置では、発射され るのは仮想の物体であり、コンピュータが仮想物体の位置を算出してこれを対象 物体の位置と比較し、もし実際にミサイルが発射されたと仮定したらミサイルが 対象物にあたったはずか否かに基づいて狙い（または照準）の正確さを評価する ものである。 ミサイル発射を行う射手の狙いをレーザシステムによって評価し、これを景色 のビデオ映像と共にスクリーンに表示するか、発射台に備えた小型モニターに表 示する装置が存在する。この種の装置を記載したものとして、ジラヴィオン ド ランド エス アー(Giravions Dorand SA)によるフランス特許出願公開第2,531 ,201号、ヨーロッパ特許出願公開第0,151,053号および第0,100,719号を挙げるこ とができる。 前記の装置の場合、射手は固定されている、すなわち、発射装置の角度変化の みが許容されている。しかし、射手が広い視野を有することは重要であり、射手 は前方の状況のみにとらわれないようにすることが必要である。訓練の初期の段 階で、いくつかのポジションがデフォールト値として用意されており、発射訓練 時間を通じてこの位置が維持される。しかし、直立あるいは立てひざの姿勢の場 合、発射訓練の時間を通じて射手がこの姿勢を維持する保証はない。最初の姿勢 が変化すると、ミサイルの軌跡に誤差を生じることになる。さらに、発射訓練を 開始する前に、映写された画像あるいは小型モニターに送られる画像と射手が放 射するレーザー光線の位置を特定するカメラの視野とが一致するように整合性調 整を行う必要がある。また、射手は、発射のときに感じる内容とスクリーンに表 われた映像の相違のために不満足に感じる可能性がある。 前記の装置は、つまり射手に現実的な印象を与えず、十分な満足が得られない ものであった。 前記の装置は、さらに、レーザーシステムとデータ取り込みのためにカメラを 使用するために、これらの調整の困難性から使用を困難にしていた。発明の開示 本発明の目的は、上述した従来の装置の欠点を解消することである。この目的 のために、肩または三脚からのミサイル発射をシミュレートする装置であって、 仮想空間に取り込むことによって射手の現実感と満足感を改善した装置を提案す る。 より詳しく述べるなら、本発明は、 −仮想の発射を行うことができる手段を有する少なくともひとつの発射装置と 、 −画像表示装置と、 −画像処理装置と、 −操作ステーションを有する肩または三脚から固定または移動する標的に向け たミサイル発射をシミュレートする装置であって、 −操作ステーションは発射対象、ミサイルの種類および発射条件に関して仮想 のシナリオを選択することができる選択手段を有するビデオスクリーンを有し、 −発射装置は空間的な位置検出手段を有し、 −画像表示装置は、指導者によって選択されたシナリオにしたがって、射手の 視野に移る映像を示す仮想の映像を、現実的な大きさで表示する表示装置と、発 射装置に設けられた表示装置と同じ映像を所定の拡大率で拡大して表示する小型 モニターを有し、 −画像処理装置は、指導者ステーションの映像と、小型モニターの映像と表示 装置の映像を作成する画像作成装置を有する中央演算装置を有することを特徴と するミサイル発射シミュレーション装置である。 好ましくは、画像作成装置は指導者ステーション用に同時に２つの映像、つま り、発射領域の平面図と発射状況を監督する指導者の視野内の映像、を作成する ことができる。 本発明によれば、武器のタイプごとに異なる操作内容を作成することができる 。天候や日照の状況を反映して種々の明るさで戦場の映像を表示することも可能 である。 本発明の１つの実施例によれば、シミュレータはミサイルの発射によって生じ るインターフェアランスを再現する手段を有する。 本発明の１つの実施例によれば、指導者のステーションには、後に発射の成果 を分析することができるように、発射訓練の内容を記録する手段が設けられてい る。図面の簡単な説明 図１は、本発明にかかる装置の構成要素とそれらの接続状況を簡単に示した概 念図である。 図２は、発射装置から発射されたミサイルによって生じるインターフェアラン スの再現の基本を示した概念図である。発明を実施するための最良の形態 本発明は、射手を仮想空間に取り込むことによって移動する物体に対してミサ イル発射の訓練を行うミサイル発射シミュレータに関する。 本発明のシミュレータは、地上の車両、戦車またはヘリコプターなどの飛行物 体等である移動物体に対するミサイルの発射訓練を容易に行うことができるもの である。 本発明に基づくミサイル発射シミュレータは、データ処理を行う中央ユニット と、指導者ステーションと射手ステーションからなる２台のワークステーション を利用する。 「射手ステーション」とは、本装置用の発射装置、適当な物体放出システムを 有する模擬チューブ、および戦場を表示する手段を有する装置の集合体を意味す る。本装置用の発射装置とは、人間工学の観点からは（制御装置の位置、重量、 重心）現実の発射装置と同じであるが、機能的にはシミュレーションを行うため の機能を有する発射装置である。 このような発射装置は、本出願と同じ出願人にかかるフランス特許出願公開第 2,685,464号に開示されている。 実際の発射装置とは異なり、本発明用の発射装置は照準システムを有しない； 照準システムは、現実の照準装置から見えるフォーマット（大きさ、拡大率）に したがって、射手の視野の仮想映像を表示する小型のモニターによって置き換え られている。この小型のモニターには、「訓練」時に射手が動く仮想空間の仮想 映像が表示される。 さらに、本発明に基づく発射装置は、少なくともその一部が発射チューブに設 置された３次元（３Ｄ）位置検出センサを有する。「空間位置特定装置」とも称 するこの３Ｄ位置検出センサは、発射訓練の時間中の発射装置の位置の特定を可 能にする。この３Ｄ位置センサは、発射装置の動きに関する情報を中央ユニット に送り、中央ユニットがその情報を解析してミサイルの軌跡をシミュレートして 表示する。 指導者ステーションは、指導者が生徒に対して訓練シナリオを送り出し、訓練 を開始し、生徒を指導し、発射の結果と訓練中の生徒の挙動を分析するためのス テーションである。指導者ステーションは、射手ステーションから物理的に離れ た位置にあっても良い。指導者ステーションは、以下により詳細に説明する中央 ユニットを経由して射手ステーションと接続されている。指導者ステーションは 、要求に応じて複数の表示内容を表示することができ、決定手段は中央ユニット を通じて射手ステーションに指示を送ることができる。 図１には、指導者ステーションと射手ステーションを模式的に示した。図１で は射手ステーションを参照番号１で、中央処理ユニットを８、指導者ステーショ ンを９で示した。 より正確には、指導者ステーション９は、キーボードやマウス等の決定手段９ Ｂと接続されたビデオスクリーン９Ａを有する。指導者が射手を訓練するための シナリオを送り出すのはこの指導者ステーション９からである。シナリオとは、 戦場、生徒が発射するミサイルの種類、標的の経路と発射条件等からなる３次元 的な映像オブジェクトである。シナリオは、シミュレータが指導者に提供する設 定状況の中から選ばれる。指導者は設定状況の中の一つを選択し、次に、この設 定状況の範囲内で、射手の位置とその視角等を選択する。指導者はまた、この設 定状況の範囲内で、射手と移動標的の両方を見るための指導者自身の位置を設定 する。指導者は、標的ごとの移動経路も決定する。 指導者はさらに、異なる誘導／制御規則と、力学的パラメータと、対応する発 射装置で特徴付けられる訓練用の武器を選択することができる。 指導者はまた、射手が遭遇する日中、夜、霧等の天候や日照状況などを選択す ることができる。この発射条件は訓練中であっても指導者によって変更すること ができる。 指導者ステーションは、ミサイル発射の結果を後に分析することができるよう に、シナリオや発射の結果を保存しておくための記憶手段を有しても良い。 射手ステーション１は、発射制御装置４(つまりすでに述べた発射装置の取っ 手に設けた発射ボタン)、空間位置測定装置５(３Ｄ位置測定センサ)、および小 型モニタを具備するすでに述べた発射装置２を有している。 本発明の１つの実施態様によれば、射手ステーションは番号６で参照されるイ ンターフェアランス再現装置を有する。 これらのエレメント４、５、６は実際は発射装置２に固定されているが、図１ では単純化してブロックで模式的に示した。 射手ステーション１は、標準的なビデオスクリーンまたは好ましくは大型のス クリーンである表示装置７を有する。この表示装置７は、小型モニタ３に表示さ れるものと同じ映像を表示する。しかし、小型モニタに表示される映像が、現実 の発射装置で射手が見ることになる映像と(フォーマットに関して)同じになるよ うに所定の倍率で拡大されているのに対して、表示装置７に表示される映像は現 実の大きさである。 表示装置７と小型モニタ３を同時に使用する理由は、射手が顔を挙げたときに は状況を肉眼で確認できるようにして仮想空間に取り込むためである。このよう にして、現実の状況に可能な限り近い状態で、射手の訓練を行うことができる。 少なくとも一部が発射チューブに設けられた空間位置検出装置５によって、射 手の位置と挙動を決定することが可能になる。検出装置からの情報は、中央ユニ ットに送られ、仮想空間内での射手の位置が算出される。射手のすべての変化と 位置とを考慮するために、使用されるセンサは(３つの座標軸と３つの回転に関 する)６自由度のセンサである。このセンサは、例えば、安定で時間の経過によ ってドリフトを生じない電磁的なシステムである。特に、POLHEMUS社から提供さ れているFASTRAKモデルを使用することができる。この電磁センサは、発射チュ ーブに受信装置を、固定点となる発射チューブ外の点に送信装置を有する。 位置センサは、正確で電磁環境の影響を受けない方位センサであっても良い。 上記以外のタイプの３Ｄセンサを用いることも可能である。 中央ユニット８の役割は、指導者の指示を解釈し、指導者が選択したシナリオ を指導者ステーションと射手ステーションに送り、発射命令を取り込み、もし必 要ならインターフェアランス再現装置を使用することである。中央ユニットは、 画像合成装置あるいはパーソナルコンピュータのようなコンピュータであっても 良い。 指導者がシナリオを決定すると、決定されたシナリオの命令が中央ユニット８ に送られ、中央ユニット８は、画像発生装置10と協働して、訓練に必要なすべて の映像を作成する。より詳細には、中央ユニット８から送られたデータに基づい てすべての映像を作成するのは画像作成装置10である。本発明の好ましい実施例 によれば、指導者ステーションは２つの映像を表示する：戦場の地図と、指導者 が射手を見ているときの視界を表す映像である。画像作成装置10は、また、射手 ステーションのために２つの画像を作成する。 画像作成装置は、例えば、シリコングラフィックス(Silicon Graphics)社から オニックスリアリティーエンジン(Onyx Reality Engine)画像作成装置として提 供されている画像作成装置と、これに関連したやはりシリコングラフィックス社 から提供されているマルチチャンネルオプションボックスを使用することができ る。 本発明のシミュレータを、射手ステーションが１つである場合を例に説明した が、複数の射手ステーションが存在しても良い点に留意する必要がある。この場 合、２種類の実施態様が可能である：射手ステーションがそれぞれ独自の画像作 成装置と接続されている場合と、複数の射手ステーションが１つの画像作成装置 に接続されている場合である。 さらに、フランス特許出願公開第2,685,464号に記載されているように、ミサ イルを発射したときに、異なるインターフェアランスが存在する： −ミサイルの重量がなくなったことに由来するインターフェアランスと； −ミサイルがチューブから出て行くときの壁面の摩擦に由来する縦方向のイン ターフェアランスと； −ワイア誘導型のミサイルの場合には、ワイアが引き出されることに起因する 引っ張り力である。 これらのインターフェアランスをシミュレートするために、フランス特許出願 公開第2,685,464号に記載されている、図１ではブロック６で示したインターフ ェアランス再現装置を使用する。 本発明の理解を容易にするために、図２に、ミサイルの発射によって生じるイ ンターフェアランスを再現するための装置を記載した。 インターフェアランス再現装置は、発射チューブに設けて、ミサイルの仮想発 射を行ったときに放出される錘ｍ１、ｍ２を有する。再現装置はさらに、電磁ウ エイトが固定されている軸に設けられた近接センサｃ１、ｃ２を有する。これら のセンサによって錘の存在を検出して、これらにエネルギーを与えるべきか否か 、換言すればこれらを放出すべきか否かを判断する。別な表現をすれば、近接セ ンサは、錘を制御している制御ボックス11に錘が存在するか否かについての情報 を送る。制御ボックス11はさらに、発射指示と錘ｍ１、ｍ２を放出するために必 要なエネルギーについての情報を受け取る。 インターフェアランス再現装置は、、ミサイルがワイヤ誘導型のときに発射装 置に加わるワイアの巻取り力を再現するための、番号12で参照するワイア巻き取 り装置を具備する。ワイア巻き取りボックス12は、ミサイルが発射されてからΔ ｔの時間が経過してからシミュレータによって作成されるコマンドCOM2によって 制御される。ワイアの引っ張り力が、現実のミサイル発射のときと同じように、 常にミサイルの方向から作用するように、ワイア巻き取りシステム12は、制御装 置COM1によって制御される制御モータ13によって発射装置の決定するミサイルの 方向によって制御される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． −仮想の発射を行うことができる手段を有する少なくともひとつの発射装 置(2)と、 −画像表示装置(3，7)と、 −画像処理装置(8，10)と、 −操作ステーション(9)を有する肩または三脚から固定または移動する標的に 向けたミサイル発射をシミュレートする装置であって、 −操作ステーションは発射対象、ミサイルの種類および発射条件に関して仮想 のシナリオを選択することができる選択手段(9b)を有するビデオスクリーン(9a) を有し、 −発射装置は空間的な位置検出手段(5)を有し、 −画像表示装置は、指導者によって選択されたシナリオにしたがって、射手の 視野に移る映像を示す仮想の映像(7)を、現実の大きさで表示する表示装置と、 発射装置に設けられた表示装置と同じ映像を所定の拡大率で拡大して表示する小 型モニター(3)を有し、 −画像処理装置は、指導者ステーションの映像と、小型モニターの映像と表示 装置の映像を作成する画像作成装置(10)を有する中央演算装置(8)を有すること を特徴とするミサイル発射シミュレーション装置。 ２．前記画像作成装置は指導者ステーション用に同時に２つの映像、すなわち、 戦場の平面図と発射状況を監督する指導者の視野内の映像を作成することができ ることを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション装置。 ３．武器のタイプごとに異なる操作内容を作成することができることを特徴とす る請求項１または２に記載のシミュレーション装置。 ４．天候と日照の状況を再現して、異なる明るさで戦場の映像を表示することが できることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシミュレーション 装置。 ５．発射装置から発射されたミサイルによるインターフェアランスを再現する手 段(6)を具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のシミュ レーション装置。 ６．指導者ステーションは発射の結果を後に分析することができるように、発射 訓練の結果を記憶する手段を具備することを特徴とする請求項１ないし５のいず れかに記載のシミュレーション装置。