PL227288B1

PL227288B1 - Method for creation of images in the telescope and optical sight simulators and the set of devices for creation of the images in the telescope and optical sight simulators

Info

Publication number: PL227288B1
Application number: PL412031A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Stanisław Parczewski; Roman Haberek; Daniel Masalski; Olaf Kasprzycki; Sławomir Stępniak; Sławomir Stepniak
Original assignee: Autocomp Man Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2017-11-30
Also published as: PL412031A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób tworzenia obrazu w symulatorach lunet lub celowników optycznych lub optoelektronicznych oraz zestaw do generowania obrazu w symulatorach lunet lub celowników optycznych lub optoelektronicznych, zwłaszcza w broni piechoty oraz systemów uzbrojenia.The subject of the invention is a method for creating an image in telescope simulators or optical or optoelectronic sights and a set for generating an image in simulators of telescopes or optical or optoelectronic sights, especially in infantry weapons and weapon systems.

Znane są w stanie techniki sposoby generowania obrazu w symulatorach poprzez wyświetlenie obrazu na ekranie dużego odtwarzacza, np. płaskiego monitora, lub poprzez wyświetlenie obrazu wygenerowanego przez rzutnik na pionowej płaszczyźnie, np. ekranie. Operator broni obserwuje obraz pola poprzez lunetę lub celownik optyczny lub optoelektroniczny i prowadzi ćwiczenia. Znane są też sposoby, w których operator ma na głowie dedykowane zestawy generujące obraz bezpośrednio przed oczami operatora, w tym obraz broni, którą on sam operuje.Methods of generating an image in simulators are known in the art by displaying the image on the screen of a large player, e.g. a flat screen monitor, or by displaying an image generated by a projector on a vertical plane, e.g. a screen. The gun operator observes the field image through a telescope or an optical or optoelectronic sight and conducts exercises. There are also methods in which the operator has dedicated sets on his head that generate an image directly in front of the operator's eyes, including the image of the weapon he is operating himself.

Sposoby znane w stanie techniki charakteryzują się niską zbieżnością symulacji względem rzeczywistych warunków pola walki. Głównym jednak problemem technicznym jest występowanie zjawiska pikselizacji, polegającego na ograniczonej możliwości zbliżania obrazu w celowniku, gdyż po przekroczeniu pewnych parametrów przybliżenia i ostrości, w obiektywie symulatora lunety nie widać pola a piksele monitora lub strukturę materiału, z którego wykonano ekran. Ponadto znacznie ograniczone są możliwości generowania obrazu rzeczywistego, jaki operator broni w warunkach rzeczywistych widzi w obiektywie, np. mgła, deszcz, mrok, miraże rozrzedzonego powietrza itd. Zestawy wytworzone na bazie ww. sposobów również charakteryzują się wyżej opisanymi ograniczeniami.The methods known in the art are characterized by a low convergence of simulations with respect to the actual conditions of the battlefield. The main technical problem, however, is the pixelation phenomenon, consisting in the limited possibility of zooming in on the viewfinder, because after exceeding certain zoom and sharpness parameters, the field is not visible in the lens of the telescope simulator, but the pixels of the monitor or the structure of the material from which the screen is made. In addition, the possibilities of generating the real image that the weapon operator sees in the lens in real conditions, e.g. fog, rain, darkness, rarefied air mirages, etc., are significantly limited. the methods also have the limitations described above.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i zestawu do generowania obrazu w symulatorach lunet lub celowników optycznych lub optoelektronicznych, zwłaszcza w broni piechoty oraz systemów uzbrojenia, umożliwiającego eliminację zjawiska pikselizacji i, umożliwienie generowania obrazu w lunecie według potrzeb szkolenia, a tym samym jak najwierniejsze odtworzenie warunków rzeczywistych pola walki.The aim of the invention is to develop a method and a set for generating an image in telescope simulators or optical or optoelectronic sights, especially in infantry weapons and weapon systems, enabling the elimination of the pixelation phenomenon and enabling the image generation in the telescope according to training needs, and thus the most faithful reproduction of real conditions battlefields.

Sposób tworzenia obrazu w symulatorach lunety lub celowników optycznych według wynalazku przebiega tak, że do mikrowyświetlacza w symulatorze lunety lub celownika optycznego przesyłany jest obraz o parametrach obliczanych przez program komputerowy z uwzględnieniem dodatkowych ustawień parametrów obserwacji, jak powiększenie, jasność, ostrość, odległość lub innych poprawek, przy czym program komputerowy ustala kierunek skierowania lunety lub celownika optycznego poprzez obliczenie pozycji plamki lasera, połączonego z symulatorem lunety lub celownika optycznego, na powierzchni ekranu na podstawie współrzędnych jej położenia, pobranych za pomocą kamery rejestrującej obraz z powierzchni tego ekranu, a następnie po ustaleniu kierunku skierowania lunety lub celownika optycznego program pobiera z biblioteki dane obrazu, odpowiednie dla tej pozycji lunety lub celownika optycznego z uwzględnieniem dodatkowych ustawień parametrów i po dokonaniu obliczeń przesyła do mikrowyświetlacza dane obrazu o parametrach odpowiednich dla danego kierunku skierowania. Korzystnie kierunek skierowania symulatora lunety lub celownika optycznego ustalany jest za pomocą programu komputerowego na podstawie danych uzyskanych z inercyjnego układu zliczeniowego pozycji, umieszczonego na symulatorze lunety lub celownika optycznego.The method of creating an image in the telescope simulators or optical sights according to the invention is such that an image with parameters calculated by a computer program is sent to the microdisplay in the telescope simulator or optical sight, taking into account additional observation parameters settings, such as magnification, brightness, sharpness, distance or other corrections. , the computer program determines the direction of the telescope or optical sight by calculating the position of the laser spot connected to the telescope or optical sight simulator on the screen surface based on the coordinates of its location, taken with a camera recording the image from the surface of this screen, and then after determining direction of the telescope or optical sight, the program downloads the image data from the library, appropriate for this telescope or optical sight position, taking into account additional parameter settings, and after making the calculations, sends the image data to the microdisplay with parameters appropriate for a given direction of referral. Preferably, the direction of the telescope simulator or optical sight simulator is determined by means of a computer program on the basis of data obtained from an inertial position counting system, placed on the telescope simulator or optical sight.

Zestaw do tworzenia obrazu w symulatorach lunet lub celowników optycznych, zbudowany jest z ekranu, komputera oraz symulatora lunety lub celownika optycznego z torem optycznym, gdzie wewnątrz lunety lub celownika optycznego, przed torem optycznym znajduje się mikrowyświetlacz z dedykowanym elektronicznym układem sterującym oraz do lunety lub celownika optycznego przymocowany jest nadajnik laserowy, a kamera ustawiona naprzeciw ekranu rejestruje dane o położeniu plamki lasera na powierzchni ekranu, przy czym komputer za pomocą dedykowanego oprogramowania ustala na podstawie danych z kamery właściwy dla danej pozycji plamki lasera obraz, następnie po pobraniu z biblioteki obraz po przeliczeniu dodatkowych ustawień parametrów obserwacji, przesyła obraz do mikrowyświetlacza lunety lub celownika optycznego. Korzystnie nadajnik laserowy umiejscowiony jest wewnątrz lunety lub symulatora celownika optycznego.The set for creating an image in simulators of telescopes or optical sights, consists of a screen, a computer and a telescope simulator or an optical sight with an optical path, where inside the telescope or optical sight, in front of the optical path, there is a micro-display with a dedicated electronic control system and a telescope or sight a laser transmitter is attached to the optical sensor, and the camera, positioned opposite the screen, records data about the location of the laser spot on the screen surface, while the computer uses dedicated software to determine the correct image for a given position of the laser spot on the basis of the camera data, and then after downloading the image from the library after conversion additional settings of observation parameters, sends the image to the microdisplay of the telescope or optical sight. Preferably, the laser transmitter is located inside the telescope or optical sight simulator.

Sposób i zestaw według wynalazku są maksymalnie uproszczonymi rozwiązaniami. Zestaw jest przenośny, prosty i naturalny w użyciu, łatwy w integracji, modyfikowalny, przy zachowaniu maksymalnie niskich kosztów produkcji. Jednocześnie zestaw nadaje się do zastosowania z dowolną bronią palną, nie zmienia jej kształtu zewnętrznego, jak też nie ogranicza swobody manewrowania operatora.The method and kit according to the invention are maximally simplified solutions. The kit is portable, simple and natural to use, easy to integrate, and modifiable while keeping production costs as low as possible. At the same time, the set is suitable for use with any firearm, does not change its external shape, and does not limit the operator's freedom of maneuvering.

Sposób tworzenia obrazu w symulatorach lunety lub celowników optycznych lub optoelektronicznych według wynalazku opiera się na ścisłym dostosowaniu treści wyświetlanego w nich obrazu do punktu skierowania lunety lub celownika, który mierzony jest w płaszczyźnie ekranu. Pomiar punktu skierowania lunety lub celownika następuje za pomocą kamery do rejestrowania współrzędnychThe method of creating an image in the telescope simulators or optical or optoelectronic sights according to the invention is based on the strict adaptation of the content of the image displayed therein to the point of the telescope or viewfinder, which is measured in the plane of the screen. The aiming point of a telescope or sight is measured by a camera for recording coordinates

PL 227 288 B1 pozycji plamki na ekranie. Po odpowiednim przekształceniu matematycznym wyznaczane są parametry obserwacji uwzględniające dodatkowo nastawy symulatora (powiększenie, poprawki) i generowany jest obraz przestrzeni pola walki zgodny z tymi parametrami, który jest przesyłany do mikrowyświetlacza symulatora. Cały proces jest obsługiwany w czasie rzeczywistym przez komputer z dedykowanym oprogramowaniem. W efekcie w symulatorze widoczny jest zawsze jedynie ten fragment wyświetlanego na ekranie obrazu, w który skierowana jest luneta z zachowaniem jego maksymalnej rozdzielczości i odwzorowaniem szczegółów, które często na ekranie głównym nie mogą w ogóle być widoczne.The position of the spot on the screen. After an appropriate mathematical transformation, observation parameters are determined, additionally taking into account the simulator settings (magnification, corrections), and an image of the battlefield space is generated, consistent with these parameters, which is sent to the simulator's microdisplay. The entire process is handled in real time by a computer with dedicated software. As a result, in the simulator, only the part of the image displayed on the screen where the telescope is directed is always visible, while maintaining its maximum resolution and reproducing details that often cannot be visible on the main screen at all.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na załączonym rysunku, gdzie fig. 1 - schemat zestawu do generowania obrazu w symulatorach, fig. 2 - widok wnętrza lunety w przekroju.The subject of the invention has been shown in the attached drawing, where Fig. 1 - a diagram of a set for generating an image in simulators, Fig. 2 - a cross-sectional view of the inside of the telescope.

Zestaw do tworzenia obrazu w symulatorach lunet lub celowników optycznych lub optoelektronicznych, według wynalazku w przykładzie wykonania, zbudowany jest z symulatora celownika 1, umieszczonego na karabinie maszynowym BERYL, a nadajnik laserowy 2 umieszczony jest wewnątrz symulatora celownika 1. Dla potrzeb szkoleniowych rzutnik 7 projektuje obraz na płaski ekran 4. Nadajnik laserowy 2 rzutuje plamkę nie widoczną dla operatora na ten sam ekran 4, z którego obraz rejestruje kamera 3 i dane przesyła do komputera 5, w którym znajduje się dedykowane oprogramowanie oraz biblioteki obrazów. Symulator celownika 1 i komputer 5 przekazują dane znaną w stanie techniki metodą łączności bezprzewodowej. Wewnątrz symulatora celownika optycznego 1 znajduje się mikrowyświetlacz 6 wraz z torem optycznym i dedykowaną elektroniką sterującą.The set for creating an image in simulators of telescopes or optical or optoelectronic sights, according to the invention, in an embodiment, consists of a sight simulator 1, placed on a BERYL machine gun, and the laser transmitter 2 is placed inside the sight simulator 1. For training purposes, the projector 7 projects an image onto a flat screen 4. The laser transmitter 2 projects a spot invisible to the operator onto the same screen 4, from which the camera 3 captures the image and sends the data to the computer 5, which has dedicated software and image libraries. The target simulator 1 and the computer 5 communicate the data by means of a wireless communication method known in the art. Inside the optical sight simulator 1 there is a microdisplay 6 with an optical path and dedicated control electronics.

Rozpoczęcie pracy polega na kalibracji układu śledzenia położenia plamki laserowej na ekranie 4. Dane o pozycji plamki na ekranie 4 zostają przesłane do komputera 5. Przeliczane przez dedykowany program komputerowy dane, uzyskane w czasie rzeczywistym z kamery 3, o położeniu celownika 1, stanowią podstawę do pobrania z biblioteki danych konkretnego obrazu, właściwego dla danego położenia celownika 1, które następnie uzupełnione o dane tworzone przez operatora na symulatorze celownika 1, jak na przykład kąty elewacji lub azymutu, ostrość lub zbliżenie, zostają przez program komputerowy za pomocą komputera przesłane bezprzewodowo do symulatora celownika 1. Obraz na mikrowyświetlaczu celownika 1 odpowiada dokładnie miejscu, w które skierowany jest symulator celownika 1 w wirtualnej przestrzeni symulacji. Obraz może zawierać dodatkowe elementy, takie jak np. siatki celownicze umożliwiające pomiar odległości. Obraz jest w zależności od nastawu funkcji zoom odpowiednio powiększony i bardziej szczegółowy - co funkcjonalnie odpowiada działaniu typowego urządzenia optycznego. Program komputerowy pozwala na rejestrowanie wyników trafień, a także bieżące ich analizowanie (podgląd punktu celowania i ruchu broni, podgląd miejsc trafień i upadku pocisków, zapis i zestawienie wyników w postaci tabel włącznie z wystawianiem ocen według określonych kryteriów).The commencement of work consists in calibrating the laser spot position tracking system on screen 4. Data on the spot position on screen 4 is sent to the computer 5. The data obtained in real time from the camera 3 with the target position 1, calculated by a dedicated computer program, are the basis for download a specific image from the data library, appropriate for a given position of the viewfinder 1, which is then supplemented with data created by the operator on the viewfinder simulator 1, such as elevation or azimuth angles, focus or zoom, by a computer program via a computer sent wirelessly to the simulator viewfinder 1. The image on the target finder micro-display 1 corresponds exactly to the point at which the viewfinder simulator 1 is aimed in the virtual simulation space. The image may contain additional elements, such as, for example, retaining grids to measure the distance. Depending on the setting of the zoom function, the image is appropriately enlarged and more detailed - which functionally corresponds to the operation of a typical optical device. The computer program allows you to record the results of hits, as well as to analyze them on an ongoing basis (preview of the aiming point and movement of the weapon, preview of the hit and drop locations, saving and comparing the results in the form of tables, including issuing ratings according to specific criteria).

Zestaw jak w przykładzie wykonania w przypadku lornetek lub lunet obserwacyjnych może być urządzeniem niezwiązanym z bronią.The assembly as in the embodiment of the binoculars or observation spotting scopes may be a non-weapon related device.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zwiększenie szczegółowości obrazu obserwowanego w symulatorze celownika wraz z powiększeniem, oraz możliwość tworzenia obrazów o oczekiwanych parametrach, bez konieczności modyfikacji symulatora. Przy zastosowaniu rozwiązań, znanych w stanie techniki do obserwacji ekranu, ilość informacji pozostaje stała - obraz z ekranu staje się większy, co przy ustalonej rozdzielczości tego obrazu powoduje jedynie powiększenie pikseli. W symulatorze wyposażonym w mikrowyświetlacz obraz wirtualnego świata jest generowany z indywidualnymi parametrami, dzięki czemu mogą być w nim widoczne dodatkowe szczegóły. Uzyskiwany jest efekt zwiększenia realizmu dzięki bardzo dużej rozdzielczości prezentowanego obrazu. Przestrzeń ćwiczenia charakteryzuje się bardzo wysoką jakością zobrazowania otoczenia i specyfiki zdarzeń oraz efektów pola walki (różnorodne ukształtowanie terenu, szata roślinna, drogi, rzeki, infrastruktura miejska, naturalne oświetlenie, wybuchy, pożary, dymy, charakterystyczne odgłosy otoczenia itp.). Ćwiczenia na symulatorze z użyciem sposobu i zestawu mogą być realizowane w różnych porach doby i warunkach atmosferycznych wraz z adekwatną symulacją pola widzenia przez optoelektroniczne urządzenia obserwacyjne, np.: (noc, dzień - zmiana oświetlenia w porach dnia, śnieg, deszcz, mgła wpływające na widoczność oraz wiatr wpływający na balistykę pocisków, obraz termowizyjny i noktowizyjny, tor lotu pocisku smugowego, tłumiki), nieosiągalne w innych znanych tego rodzaju urządzeniach.The advantage of the solution according to the invention is the increased detail of the image observed in the viewfinder simulator together with the magnification, and the possibility of creating images with the desired parameters without the need to modify the simulator. When applying solutions known in the art for screen observation, the amount of information remains constant - the image from the screen becomes larger, which, with a fixed resolution of this image, only causes pixel enlargement. In a simulator equipped with a micro-display, the image of the virtual world is generated with individual parameters, so that additional details can be visible in it. The effect of increasing realism is obtained thanks to the very high resolution of the presented image. The exercise space is characterized by a very high quality of imaging of the environment and the specificity of events and the effects of the battlefield (various terrain, vegetation, roads, rivers, urban infrastructure, natural lighting, explosions, fires, smoke, characteristic sounds of the surroundings, etc.). Exercises on the simulator using the method and the set can be carried out at different times of the day and weather conditions along with an adequate simulation of the field of view by optoelectronic observation devices, e.g. (night, day - change of lighting during the day, snow, rain, fog affecting visibility and wind affecting the ballistics of missiles, infrared and night vision images, trajectory trajectory, silencers), unattainable in other known devices of this type.

Claims

1. The method of creating an image in telescope simulators or optical sights, characterized in that an image with parameters calculated by a computer program, taking into account additional settings of observation parameters, such as magnification, brightness, is sent to the microdisplay (6) in the telescope simulator (1) or optical sight. , focus, distance or other corrections, the computer program determines the direction of the simulator (1) of the telescope or optical sight by calculating the position of the laser spot (2) connected with the simulator (1) of the telescope or optical sight on the screen surface (4) on based on the coordinates of its location, taken with a camera (3) recording the image from the screen surface (4), and then after determining the direction of the simulator (1) of the telescope or optical sight, the program downloads from the library image data appropriate for this simulator position (1) scope or optical sight taking into account additional parameter settings and after making For the computation process, it transmits to the microdisplay (6) the image data with parameters appropriate for the given direction.

2. Method for creating an image in a telescope simulator or optical sight, according to claim 1, The method of claim 1, characterized in that the direction of the telescope simulator (1) or optical sight is determined by means of a computer program on the basis of data obtained from an inertial position counting system placed on the telescope simulator (1) or optical sight.

3. Set for creating an image in simulators of telescopes or optical sights, built of a screen, a computer and a telescope simulator or optical sight with an optical path, characterized in that inside the simulator (1) of the telescope or optical sight, there is a micro-display in front of the optical path (6 ) with a dedicated electronic control system and a laser transmitter (2) is attached to the simulator (1) of the telescope or optical sight, and the camera (3) facing the screen (4) records data about the location of the laser spot on the screen surface (4), the computer (5) uses dedicated software to determine the correct image for a given position of the laser spot on the basis of the data from the camera (3), then after downloading the image from the library, after calculating additional settings of observation parameters, it sends the image to the microdisplay (6) of the telescope simulator (1) or optical sight.

4. An image forming assembly in a telescope or optical sight simulator according to claim 1; 3. The device according to claim 3, characterized in that the laser transmitter (2) is preferably located inside the telescope simulator (1) or the optical sight simulator.