Flugzielsimulationseinrichtung

Abstract

 Autonome Flugzielsimulationseinrichtung für Flugabwehr­einrichtungen mit in die Flugabwehreinrichtung, z.B. Kampfraum eines Flugabwehrpanzers bzw. in die optischen Richtmittel der Flugabwehreinrichtung integrierten Ein­richtungen zur Erfassung und Speicherung von Flugbahnda­ten realer Flugziele mit entsprechend auf das Gelände bezogenen Flugprofilen. Die in einem Feuerleitradar (31) ausgewerteten Flugdaten werden nach Aufbereitung in einer Prozessor-Speichereinrichtung (33) und nach Umwandlung in Videosignale auf einem Video-Display (7) zur Anzeige ge­bracht. Das Videobild wird mittels optischer Einrichtung (2) in den Strahlengang des optischen Verfolgesensors eingekoppelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Flugzielsimulations­einrichtung zur Ausbildung und zum Training des Bedie­nungspersonals von Flugabwehreinrichtungen bei visuell/­manueller Zielverfolgung unter Verwendung optischer Richtmittel bzw. Sensoren.

[0002] Im Not- oder Schnelleinsatz sowie aus EC- oder Redun­danzgründen kann die Wirksamkeit einer Flugabwehrein­richtung dadurch gesteigert werden, daß neben den radar­gesteuerten Flugzielverfolge-Betriebsarten weitere opti­sche Bekämpfungsarten mit visuell/manueller Flugzielver­folgung durchgeführt werden. Eine erfolgreiche Flugziel­bekämpfung in einer visuellen Betriebsart ist von der präzisen manuellen Nachführung der optischen Zielein­richtungen abhängig. Voraussetzung dafür ist eine gute Wahrnehmungs- und Reaktionsfähigkeit des Bedieners wäh­rend des Nachführvorganges. Der Bediener beobachtet das Ziel im Fadenkreuz des optischen Richtmittels und führt dieses der Bewegung des Flugzieles mit Hilfe eines Steuerknüppels nach. Die richtige Handhabung des Steuer­knüppels bei der Verfolgung schnell fliegender und/oder stark manövrierender Flugobjekte ist schwierig und er­fordert ein hohes Maß an ständiger Übung. Um jederzeit hohe Verfolgegenauigkeiten erzielen zu können, muß das Bedienungspersonal nicht nur gründlich ausgebildet sein sondern auch nach der Ausbildung ständig verfügbare wirklichkeitsnahe Trainingsmöglichkeiten zur Verfügung haben, um ihre Fertigkeiten zu erhalten sowie sich auch neuen Bedrohungssituationen anpassen zu lernen.

[0003] Diese Forderungen sind mit den bisher üblichen externen Simulationsgeräten und Hilfsmitteln nur schwer zu ver­wirklichen. Dabei spielen die Verfügbarkeit dieser Anla­gen bei Inanspruchnahme durch mehrere Flugabwehreinrich­tungen und der erforderliche Zeitaufwand eine stark ein­schränkende Rolle.

[0004] Es wird daher angestrebt, mit vertretbarem Aufwand eine wirklichkeitsnahe und kostengünstige Simulationseinrich­tung zur Ausbildung und zum Training der Mannschaft einer Flugabwehreinrichtung in der Handhabung der opti­schen Richtmittel bei visuell/manueller Flugzielverfol­gung zu realisieren, so daß die Flugzielsimulation in jeder Flugabwehreinrichtung autonom durchführbar ist.

[0005] Der Simulationsbetrieb soll auch dadurch effektiver wer­den, daß Maßnahmen vorgesehen sind, die eine Anpassung der Simulationsscenarien an die jeweilige Umgebung der Flugabwehreinrichtung ermöglichen.

[0006] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Durchführung der Simulation von Gefechtsfeld­scenarien mit Flugobjekten Vorrichtungen zur Wiedergabe (Vermittlung) vorgegebener gespeicherter Flugbahnen und zur Erfassung und Speicherung realer Zielobjekte und Geländekonturen in die Flugabwehreinrichtung integriert sind und daß weitere Einrichtungen vorgesehen sind, die dem Bedienungspersonal die gespeicherten Daten mittels Unterstützung durch einen Feuerleitrechner als simulier­te Flugobjekte gegebenenfalls zusätzlich zu realen Ziel­objekten und Geländekonturen sowie mit alpha-numerischen Angaben über Bedrohungsanalyse und voraussichtlichen Bekämpfungserfolg über die optischen Richtmittel (Ver­folgesensoren) der Flugabwehreinrichtung vermitteln.

[0007] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die in einem Speicher vorgegebenen Flugbahnen simulierter Flugobjekte über ein Video-Display vermit­telt, dessen bildliche Darstellungen mittels optischer Strahlteiler und Umlenkeinrichtungen unmittelbar oder durch Überlagerung mit realen Zielobjekten und Gelände­konturen im optischen Richtmittel zur Anzeige gebracht werden. Durch die Bildüberlagerung der simulierten Ziel­darstellung mit einem Bild des natürlichen Hintergrundes wird eine Steigerung der Wirklichkeitstreue im optischen Richtmittel erzielt. Der mit Hilfe dieser Einrichtungen durchführbare völlig autonome Simulationsbetrieb kann einer Mannschaft ein so hohes Maß an Übung vermitteln, daß die richtige Handhabung des Steuerknüppels des optischen Richtmittels auch beim Verfolgen schnell fliegender und/oder stark manöverierender Flugobjekte sichergestellt ist. Auf diese Weise kann auch das Anpassen an neue Bedrohungssituationen erlernt werden.

[0008] Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden anhand der Figuren 1, 2 und 3 näher erläutert.

[0009] Es zeigen

Fig. 1 den Strahlengang der Einkopplung des Bildes eines Video-Displays in ein optisches Richtmittel,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für die Erzeugung eines binokularen Bildes durch indirekte Bildüberlage­rung.

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Signalisationseinrichtung.

[0010] Die Flugsimulationseinrichtung basiert auf dem Vorhan­densein eines digitalen Feuerleitrechners in der Flug­abwehreinrichtung. In einem Zusatzspeicher mit Naht­stellen zum Feuerleitrechner werden Flugbahndaten mit weiteren Attributen für die Simulationsdarstellung und die Programme für den Simulationsablauf gespeichert.

[0011] Eine grafikfähige Videoprozessoreinrichtung mit Bild­ wiederholspeicher setzt die Simulationsdaten in Video­format um. Die Darstellung des Simulationsscenarios er­folgt auf Video-Displays.

[0012] Die Integration von Miniatur-Video/Displays in die opti­schen Verfolgesensoren, z.B. Periskop oder optische Feuerleitrichtsäule, gestattet ein überaus wirklich­keitsnahes Verfahren, die optischen Richtmittel simu­lierten Flugzielen nachzuführen. Im Prinzip bestehen die optischen Richtmittel aus einem Optiksystem 1 für die Direktsicht, Filter 3, einem Okular 4 mit Laserschutz, in welches das Auge 6 des Bedieners über ein Fadenkreuz 5 als feste Marke Einsicht nimmt (Fig. 1). Eine direkte Bildüberlagerung des über die Optik 1 erhaltenen direk­ten Bildes mit den in Videosignale umgesetzten Simula­tionsscenario erfolgt unter Verwendung eines Video-Dis­plays 7 einer zwischen der Optik 1 und dem Filter 3 des optischen Richtmittels angeordneten Strahlteil- und Um­lenkeinheit 2 und einer Optik 8 zur Abbildung der Dar­stellungen des Video-Displays 7 in die Okularbildebene.

[0013] Grundlage des Simulationsverfahrens ist, daß die während des Simulationsablaufes entsprechend der Flugbahn und Fluggeschwindigkeit sich kontinuierlich ändernden pola­ren Flugbahndaten jeweils mit den aktuellen Winkelein­stellungen des optischen Sensors verglichen werden. Pro­portional dieser Abweichungen erfolgt ausgehend vom Fa­denkreuz und dem richtigen Verhältnis zum Blickfeld die momentane Zieldarstellung auf dem Video-Display. Bei Koinzidenz der Sensor-Winkelstellungen mit den Zieldaten befindet sich die Zieldarstellung im Fadenkreuz 5 des optischen Sensors. Die Größe der Zieldarstellung ist im Verhältnis richtig zum Blickfeld und zur simulierten Zielentfernung. Die Zieldarstellung läßt außerdem Flug­richtung, Fluglage und Art des Flugobjektes erkennen. Am Anfang des Simulationsablaufes wird zur Orientierung des Bedieners am Bildrand eine Richtungsmarke darge­stellt, wenn sich die momentane Blickrichtung des Sen­sors in einer Winkelstellung befindet, in der das simu­lierte Ziel außerhalb des Blickfeldes liegt.

[0014] Die Einrichtung gestattet es, die simulierten Flugziel­daten entweder als Datensatz von einer externen Einrich­tung zu übernehmen oder während des Ablaufs der Verfol­gung eines echten Flugzieles durch Radar oder eine opti­sche Einrichtung aufzunehmen. Zusätzlich können Informa­tionen von der Geländekontur, Sektoreinschränkungen bei der Bekämpfung eines Objektes und andere wichtige Infor­mationen gespeichert und während der Simulation als Bildhintergrund dargestellt werden. Die Aufnahme dieser Informationen kann unabhängig von der Flugzieldatenspei­cherung erfolgen und erst später den Flugzieldaten zuge­ordnet werden. Dadurch können Flugzielsimulationen mit variablen Scenarien durchgeführt werden.

[0015] Die Simulationseinrichtung gestattet es weiterhin, von einem Standort der Flugabwehreinrichtungen aus aufge­nommene Realzielflugverfolgungen beliebig oft an diesem vor dem natürlichen Hintergrund zu wiederholen, indem die simulierte Zieldarstellung dem aktuellen optischen Bild überlagert wird.

[0016] Aufgrund der optischen Überlagerung des natürlichen Bil­des mit dem von einem Grafik-Prozessor erzeugten synthe­tischen Bild ist es möglich, auch aktuelle alphanumeri­sche Informationen darzustellen. Es können somit sowohl für die Ausbildung als auch für den taktischen Einsatz alle wichtigen Informationen, z.B. Verfolgegüte, Trefferwahrscheinlichkeit, Zielentfernung, Höhe, Geschwindigkeit und die Freund/Feind-Identifizierung angezeigt werden.

[0017] Ein weiterer Vorteil der Flugzielsimulationseinrichtung besteht in der Verwendung einfacher Nahtstellen der Ein­richtung, die eine Kopplung von externen Steuer- und Auswerteeinrichtungen, z.B. zur aktuellen Begutachtung des Ausbildungsvorganges und der Verfolgegüte ermögli­chen.

[0018] Eine weitere Möglichkeit der Integration eines Video-­Displays in den optischen Verfolgesensor ist in der Fig. 2 dargestellt. Es wird hier von einer indirekten Bild­überlagerung Gebrauch gemacht, die durch binokulare Be­trachtung entsteht. Dazu wird einem als optischer Sensor verwendeten einäugigen Periskop mit einem Okular 21 für Direktsicht im Augenabstand ein zweites Okular 22 für ein Miniatur-Video-Display zugeordnet. Auch diese indi­rekte Bildüberlagerung gestattet es, simulierte Flug­zielbewegungen wirklichkeitsnah darzustellen und somit die optischen Richtmittel nachzuführen.

[0019] Die Fig. 3 zeigt einen Überblick des Aufbaus der Flug­simulationseinrichtung als integrierter Bestandteil einer Flugabwehreinrichtung.

[0020] Neben einer radargesteuerten Betriebsart der Zielverfol­gung mittels des Radars 31 ist die optische Zielverfol­gung auf visuell/manueller Basis mittels einer optischen Zieleinrichtung 32 vorgesehen. Beide Sensorsysteme 31, 32 sind mit einem Feuerleitrechner 34 einer Datenverar­beitungsanlage 33 verbunden, der die empfangenen Zielda­ten auswertet. Eine weitere Datenverbindung besteht zwischen einer Antriebsvorrichtung 35 für die Sensoren und dem Feuerleitrechner 34 für die Übermittlung von Nachführbefehlen. Der optischen Zieleinrichtung 32 ist ein Okular 36 für das Auge des Bedieners (Richtschützen) zugeordnet. Ein Richtgriff 37, der ebenfalls mit dem Feuerleitrechner 34 verbunden ist, dient der visuell/­ manuellen Zielverfolgung.

[0021] Zur Durchführung einer autonomen Flugzielsimulation ist der Feuerleitrechner 34 über einen Datenbus mit einer Einrichtung 38, die einen Prozessor und einen Speicher zur Aufbereitung und Speicherung von Flugbahndaten enthält, verbunden. Über einen weiteren Datenbus ist die Einrichtung 38 an eine Einrichtung 39 angeschlossen, die aus einer grafikfähigen Videoprozessoreinrichtung und einem Bildwiederholspeicher besteht. Diese Einrichtung setzt die Simulationsdaten der Einrichtung 38 in Video­signale um und liefert außerdem alpha-numerische Infor­mationen über Bedrohungsnalyse und voraussichtlichen Bekämpfungserfolg. Die Darstellung des Simulationssce­narios erfolgt auf einem Mini-Video-Display 4O, dessen Bild, wie bereits beschrieben, in die optische Feuer­leitrichtsäule eingekoppelt wird.

[0022] Um den Stand der Ausbildung und die Verfolgegüte über­wachen zu können, weisen die beiden Prozessor-Speicher-­Einrichtungen 38, 39 einfache Nahtstellen 41, 42 auf, die eine Kopplung mit externen Steuer- und Auswerteein­richtungen ermöglichen.

Ansprüche

1. Flugzielsimulationseinrichtung zur Ausbildung und zum Training des Bedienungspersonals von Flugabwehreinrich­tungen bei visuell/manueller Zielverfolgung unter Ver­wendung optischer Richtmittel bzw. Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Simulation von Gefechtsfeldscenarien mit Flugobjekten Vorrichtungen (33, 40) zur Wiedergabe (Vermittlung) vorgegebener gespeicherter Flugbahnen und zur Erfassung und Speicherung realer Zielobjekte und Geländekonturen in die Flugabwehreinrichtung integriert sind und daß weitere Einrichtungen vorgesehen sind, die dem Bedienungspersonal die gespeicherten Flugzieldaten mittels Unterstützung durch einen Feuerleitrechner (34) als simulierte Flugobjekte gegebenenfalls zusätzlich zu realen Zielobjekten und Geländekonturen sowie mit alpha-­numerischen Angaben über Bedrohungsanalyse und voraus­sichtlichen Bekämpfungserfolg über die optischen Richt­mittel (Verfolgesensoren) (32, 36) der Flugabwehrein­richtung vermitteln.

2. Flugzielsimulationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten vorgegebenen Flugbahnen simulierter Flug­objekte über ein Video-Display (40, 7) vermittelt werden, dessen Darstellungen mittels optischer Strahl­teil- und Umlenkeinrichtungen (2) unmittelbar oder durch Überlagerung mit realen Zielobjekten und Geländekonturen im optischen Richtmittel (32, 36) zur Anzeige gebracht werden.

3. Flugzielsimulationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines einäugigen optischen Sensors, z.B. Periskop, die Vermittelung des simulierten Bildes des Video-Displays über eine eigene optische Einrichtung (22) erfolgt, derart, daß dem Bediener eine binokulare Betrachtung und damit eine indirekte Überlagerung des simulierten und des realen Bildes ermöglicht ist.

4. Flugzielsimulationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Flugbahndaten für die Simulationsdarstellungen und Programme für den Simulationsablauf in einem Zusatzspeicher (38), der Verbindungen zum Feuerleitrechner (34) aufweist, gespeichert wird.

5. Flugzielsimulationseinrichtung nach einem der vor­hergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­zeichnet, daß die im Zusatzspeicher abgelegten Daten über Flugbahnen und Geländekonturen in Abhängig­keit von der jeweiligen Blickrichtung des optischen Sensors (32) nach Aufbereitung in Videosignale auf dem Video-Display (40) dargestellt werden.

6. Flugzielsimulationseinrichtung nach einem der vor­hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine grafikfähige Videoprozessoreinrichtung (39) mit Bildwiederholspeicher zur Umsetzung der Simulationsdaten in Videoformat vorge­sehen ist.

Zeichnung