DE3441658A1

DE3441658A1 - System zur wiedergabe eines zielbildes

Info

Publication number: DE3441658A1
Application number: DE19843441658
Authority: DE
Inventors: Anthony Midhurst Sussex Nordberg
Original assignee: Gq Defence Equipment Ltd Godalming Surrey; GQ Defence Equipment Ltd
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1983-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1985-05-23
Also published as: GB8428636D0; GB2149894B; FR2554949B1; CA1234286A; FR2554949A1; GB2149894A; US4573924A

Description

Anmelder; GQ DEFENCE EQUIPMENT LIMITED, of Catteshall Lane, Godalming Surrey GU7 ILH, England, a British company

Bezeichnung der

Erfindung: System zur Wiedergabe eines Zielbildes

Beschreibung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Wiedergabe eines Ziel bildes und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf ein Zielwiedergabesystem, bei dem das Bild eines Zieles von einem kinematografischen Film aus, mittels eines kinematografischen Projektors, auf einen Bildschrim projiziert wird.

Bei einem bereits vorgeschlagenen System zum Training der Zielbeschaffung gibt ein Zielbildwiedergabesystem Abbildungen eines Zielflugzeuges auf der Innenfläche einer teilsphärischen Kuppel derart wieder, daß einem Beobachter innerhalb der Kuppel das Bild eines Fluges des Flugzeuges in dem den Beobachter umgebenden Raum auf einer vorgegebenen Flugbahn vermittelt wird. Das System zur Wieder gäbe des Zielbildes schließt ein stationäres kinematografisches Projektionsgerät ein, das einen Bildstrahl erzeugt, der Zielbilder überträgt, die denen entsprechen, die ein Beobachter innerhalb der Kuppel von dem Flugzeug während eines vorgegebenen Flugbahnprofiles aufnehmen würde. Das System schließt ferner eine Bildstrahlablenkanordnung ein, um den Bildstrahl so auf Positionen auf der Kuppelfläche zu richten, wie dies den Positionen des Flugzeuges entspricht, wenn dieses einen durch die Kuppelfläche repräsentierten Luftraum durchfliegt

Das vorbeschriebene System hat jedoch den Nachteil, daß es während eines bestimmten Zeitraumes nur ein Flugbahnprofil wiedergeben kann. Darüberhinaus ist

es notwendig, das System im Mittelpunkt der Kuppel anzuordnen, was die Einschränkung mit sich bringt, daß, im Kuppelzentrum, nur ein System untergebracht werden kann. Insbesondere wurde bisher die Zielbildablenkeinrichtung im Kuppelzentrum untergebracht, so daß der Projektionsmaßstab des Bildes konstant ist und das Bild, wenn es einmal im Brennpunkt auf die Kuppel gebracht ist. während der Überquerung der Kuppel im Brennpunkt bleibt.

Bisher wurde trotzdem das beschriebene System als zufriedenstellend empfunden, um Luftabwehrschützen in der Zielverfolgung auszubilden. Jüngste Erfahrungen haben aber gezeigt, daß mit diesem System ausgebildete Schützen nur dann ausreichend ausgebildet sind, wenn jeweils nur ein Flugzeug das Ziel überfliegt, und ein nachfolgendes Flugzeug erst dann in den Beobachtungsbereich des Schützen eintritt, wenn das vorhergehende Flugzeug den Beobachtungsbereich verlassen hat. Sie sind unzulänglich für den Fall ausgebildet, daß mehrere Flugzeuge gleichzeitig oder in sehr kurzer Aufeinanderfolge den Standpunkt des Schützen überfliegen. Es hat sich als notwendig erwiesen, Schützen auch auf eine solche Situation einzuüben und ihnen dabei Gelegenheit zu geben, die Unterscheidung zwischen angreifenden und eigenen Flugzeugen zu erlernen. Es wurden zwar Versuche gemacht, diese Nachteile dadurch zu überwinden, daß mehrere Zielflugbahnprofile in kurzen Abständen nacheinander projiziert wurden, es blieb aber unverändert das Problem daß nicht die gleichzeitige Anwesenheit mehrerer Flugzeuge im Beobachtungsbereich des Schützen simuliert werden konnte

Mit der vorliegenden Erfindung wird nun ein Zielwiedergabesystem aufgezeigt, mit dem auf der Innenfläche einer Kuppel in der Form eines Kugelabschnittes Bilder eines Zieles abgebildet werden können, die sich zu einer fortlaufenden Flugbahn in dem einen Bodenbeobachter umgebenden Luftraum zusammensetzen, wobei das System ein Mittel zur Projektion eines Bilder tragenden Strahles einschließt, dessen Bilder den Zielbildern entsprechen, die von dem Bodenbeobachter während des Fluges des Zieles entlang einem vorgegebenen Flugbahnprofil aufgenommen

werden wobei der die Bilder übertragende Strahl auf Positionen auf der Kuppelfläche gerichtet ist, die denen des Flugobjektes in dem von der Kuppelfäche repräsentierten Luftraum entsprechen und wobei das Projektionsmittel ein Brennpunktsteuermittel einschließt, um das Bild auf der Kuppelfläche im Brennpunkt zu halten, während der visuellen Wiedergabe des vorgegebenen Flugbahnprofiles für eine vorgegebene Position des Zielwiedergabesystemes innerhalb der Kuppel versetzt gegenüber dem Kuppelmittejpunkt.

Kann das Zielwiedergabesystem gemäß der Erfindung in einer gegenüber dem Kuppelmittelpunkt versetzten Position angeordnet werden, so können mehrere solcher Systeme gleichzeitig zur Anwendung kommen, um entsprechend mehrere Flugbahnprofile für mehrere Flugobjekte gleichzeitig zu erzeugen, so daß das gleichzeitige Überfliegen eines Beobachtungsbereiches durch mehrere Flugobjekte simuliert werden kann. Darüberhinaus kann es das System gemäß der Erfindung ermöglichen, daß der Kuppelmitteipunktsbereich frei bleibt von der Installation der Projektionsvorrichtung und dort an deren Stelle ein simuliertes Waffensystem installiert werden kann, das von dem auszubildenden Beobachter zu bedienen ist.

Vorzugsweise schließt das Brennpunktsteuermittel eine Brennpunktsteuerlinse ein, durch die der Bilder übertragende Strahl vom Projektor zu einem axialen Verlauf gezwungen wird.

Außerdem soll das Brennpunktsteuermittel ein Brennpunktsteuerungsantriebsmittel einschließen, um die Linse axial verstellen zu können und das Bild in den Brennpunkt der Kuppel zu bringen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und des Projektionsmittels ist ein Strahlablenkantriebsmittel vorgesehen, um einen Bildübertragungsstrahl entsprechend einem vorgegebenen Flugbahnprofil ausrichten zu können und zwar in Abhängigkeit von einem Strahlablenksteuerungseingangssignal, das von einem

-rs- .:. .:. 3A41658

Datenträger ausgegeben wird, der für ein vorbestimmtes Flugbahnprofil ausgelegt ist, wobei das Antriebsmittel für die Brennpunktsteuerung auf ein Eingangssignal anspricht, das ebenfalls vom Datenträger ausgegeben wird.

Vorzugsweise enthält das Projektionsmittel einen kinematografischen Projektor zur Projektion der Zielbilder auf die Kuppelinnenfläche, die einem kinematografischen Film entnommen werden, der in aufeinanderfolgenden Abschnitten Zielbilder enthält, die den Wahrnehmungen entsprechen, die ein innerhalb der Kuppel positionierter Bodenbeobachter während des Fluges eines Flugobjektes entlang einem vorbestimmten Flugbahnprofil von diesem Flugobjekt machen würde. Der bei dem System verwendbare Film kann anhand eines Zielmodelles hergestellt werden, wobei das Modell nach einem Drehbuch eine Flugbahn absolviert und dabei von der Kamera aufgenommen wird. Bezugsgrößen für die Flugbewegungen des Modelles nach dem Drehbuch sind dabei die Erdachsen in bestimmten Zeitintervallen und die Flugprogrammdaten werden für die Herstellung des Filmes entsprechend dem Drehbuch für den Kameramann festgelegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Filmprojektor ein stationärer Projektor und das Projektionsmittel schließt dann eine Strahlablenkanordnung zum Ausrichten des die Bilder übertragenden Strahles auf Positionen der Kuppel ein, die den Stellungen des Flugkörpers auf einem vorgegebenen Flugbahnprofil entsprechen, wobei die Antriebsmittel für die Strahlablenkung auf die Strahlablenkmittel einwirken. Das Strahlablenkmittel enthält vorzugsweise eine Azimutablenkanordnung zur Ablenkung des Bilder übertragenden Strahles im Azimut und Höhenablenkmittel zur Ablenkung des Bilder übertragenden Strahles in der Höhe. Der Datenträger, der für das Flugprofil programmiert ist, enthält dabei Werte für die Höhe und den Azimut des Bildes auf der Kuppel, wie es von dem Projektionsmittel ermittelt wurde, um bei der Erzeugung der Azimutsteuersignale zum Antrieb der Azimutablenkanordnung zu dienen und der Höhenablenksteuersignale zum Antrieb der Höhenablenkanordnung.

Bei einer nachfolgend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die Azimutablenkungsanordnung mit einem ersten geneigten Reflektionselement versehen, das den Bildübertragungsstrahl vom stationären Projektor aus in eine vertikale Strahlrichtung bringt und sie ist mit einem zweiten geneigten Reflektionselement versehen, das den vertikal gerichteten Strahl in eine horizontale Strahlrichtung ablenkt und das um die Längsachse des vertikalen Strahles drehbar ist, um den Azimut des Bildes auf der Kuppel zu verändern. Die den Brennpunkt steuernde Linse ist im vertikalen Strahlweg zwischen dem ersten und dem zweiten Reflektionselement angeordnet. Das zweite Reflektionselement kann in einem drehbaren Kopf angeordnet sein und die Höhenablenkanordnung kann dann ein drittes Reflektionselement aufweisen, das von dem Kopf gehalten ist, um den die Bilder übertragenden Strahl im Bereich des horizontalen Strahlweges unter einem rechten Winkel abzulenken, wobei dieses Element um die Längsachse des Strahles im Bereich des horizontalen Strahlweges drehbar ist, um die Höhe des Bildes auf der Kuppelfläche zu verändern.

so aufgebaut, daß Bilder des Filmes produziert werden, die die Größenveränderungen der Bilder infolge der Anordnung des Systemes außerhalb des Kuppelzentrums korrigieren. Darüberhinaus sollten die Daten auf dem Datenträger, die dem Flugbahnprofil zugeordnet sind, so formiert sein, daß sie die Bildintensität steuern, um Abweichungen kompensieren zu können, die sich dadurch ergeben, daß das System außerhalb des Kuppelmittelpunktes angeordnet ist.

Vorzugsweise enthält jeder produzierte Film eine Mehrzahl verschiedener Flugbahnprofile und es ist ein zugeordneter scheibenförmiger Basisdatenträger vorgesehen, der zusammen mit dem jeweiligen Film verwendet wird und die jedem Flugbahnprofil zugeordneten Daten trägt und der beim Laufen des Filmes zum Einsatz kommt.

Nachfolgend werden Lösungen gemäß der Erfindung als Beispiele für die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in der Zeichnung zeigen in

schematischer Darstellung

Fig.l in perspektivischer Darstellung eine Anordnung für die Ausbildung des Leitstandpersonales für das Abfeuern von Granaten oder Raketen, wobei ein Zielbildwiedergabesystem gemäß der Erfindung Verwendung findet,

Fig.2 als Seitenansicht das Zielbildwiedergabesystem der Fig.l, bei dem ein stationärer kinematografischer Projektor und eine Strahlablenkanordnung Anwendung finden,

Fig.3 als Seitenansicht die Strahlablenkvorrichtung der Fig.2 mit Brennpunktsteuerlinsen, wie sie bei dem System Verwendung finden und

Fig.4 in einer Fig.l entsprechenden Darstellung das Zielbildwiedergabesystem mit anderer Anordnung der Teile.

Gemäß Fig.l schließt das System eine Kuppel 11 ein, die im wesentlichen ein Teil einer Kugel ist. Die Kuppel 11 wird nach unten begrenzt von einem Boden 12, auf dem nebeneinanderstehend vier identische Zielbildwiedergabeeinheiten 13, 14, 15 und 16 aufgestellt sind, um auf der Kuppelinnenfläche Zielflugabbildungen 17, 18, 19 und 20 für einen im Kuppelzentrum stehenden auszubildenden Schützen bzw. Beobachter zu erzeugen, so daß für diesen der Eindruck entsteht, daß Flugzeuge den ihn umgebenden Luftraum durchfliegen. Um dem Beobachter dabei einen möglichst realistischen Eindruck von seiner Umgebung zu vermitteln, wird eine Mehrzahl nicht dargestellter Diapositivprojektoren verwendet, um auf der Innenfläche der Kuppel Hintergrundbilder zu erzeugen, und aus dem gleichen Grund ist eine Mehrzahl von ebenfalls nicht dargestellten Beleuchtungssystemen vorgesehen. Auf diese Weise wird eine realistische und veränderliche Hintergrundszenerie und insbesondere Himmelsszenerie erzeugt. Die vier Zielbildwiedergabeeinheiten 13 bis 16 sind auf dem Boden 12 der Kuppel 11 gegenüber dem Kuppelmittelpunkt versetzt

-: ϋπ_/. ■. "^:-^: 3U1658

angeordnet und insbesondere auf einer radialen Linie des Kuppelbodens, die vom Kuppelzentrum ausgeht.

Jede der Zielbildwiedergabeeinheiten 13 bis 16 hat die in Fig.2 dargestellte Form und enthält einen stationären kinematografischen Projektor 21, um in einen Bildübermittlungsstrahl Zielflugzeugabbildungen von einem kinematografischen Film aus zu übertragen, auf dem die Abbildungen so angeordnet sind, daß auf die Kuppelinnenfläche Flugzeugabbildungen projiziert werden, als würde sich das Flugzeug auf einer bestimmten Zielflugbahn bewegen. Eine Strahlablenkvorrichtung 22 ist vorgesehen, um den Bildübermittlungsstrahl auf Stellen der Kuppel zu richten, die in ihrer Gesamtheit den Flug nach einer bestimmten Flugbahn simulieren. Die Strahlablenkvorrichtung 20 enthält eine Stützsäule 23 und einen Strahlablenkkopf 24, der um die vertikale Längsachse der Säule 23 schwenkbar ist.

Die Strahlablenkvorrichtung 22 ist in Fig.3 schematisch dargestellt. Dabei ist der Verlauf des Bildübertragungsstrahles 25 dargestellt, der vom Projektor 21 in die Vorrichtung 22 eingeleitet wird. Ersichtlich wird der Bildübertragungsstrahl 25 von dem ersten Reflektionselement 26 in eine vertikale Richtung entlang der Längsachse der Säule 23 umgelenkt. Er wird durch eine Brennpunktsteuerlinse 27 hindurchgeführt und danach wieder in eine horizontale Strahlrichtung mittels eines zweiten Umlenkmittels 28 umgelenkt, das fest einem Umlenkkopf 24 zugeordnet ist. Der Strahl wird dann durch ein drittes Umlenkelement 29 erneut unter einem rechten Winkel umgelenkt, dieses mal wieder in eine vertikale Strahlrichtung. Das Umlenkelement 29 ist im Umlenkkopf 24 um die Längsachse des ankommenden Strahles schwenkbar. Der Bildübertragungsstrahl gelangt nach der Umlenkung an dem Umlenkelement 29 durch ein Fenster 30 aus dem säulenförmigen Gehäuse 23 heraus, um das Bild auf die Kuppel zu projizieren. Die Drehung des Umlenkkopfes 24 um die Längsachse der vertikalen Säule veranlaßt eine Veränderung des Azimut des auf die Kuppel projizierten Bildes, während die Drehung des Reflektionselementes 29 um die Längsachse des horizontal auf dieses Element

_:₁₂_ .. 3U1658

auftreffenden Strahlabschnittes eine Änderung der Neigung der Bilddarstellung auf der Kuppel bewirkt. Die Drehungen des Kopfes 24 und des Reflektionselementes 29 werden vorzugsweise durch Servomotoren bewirkt, denen Strahlumlenksteuersignale zugeführt werden, um das projizierte Bild während des simulierten Flugverlaufes bezüglich verlangtem Azimut und verlangter Neigung einzustellen. Die Brennpunktsteuerlinse 27 ist mit einer Antriebseinheit 31 versehen, um die Position der Linse in axialer Richtung zu verändern, um die fokussierte Projektionsentfernung zu verändern.

Für den Betrieb wird der Projektor 21 jeder der Einheiten 13 bis 16 mit einem kinematografischen Film geladen, der mit Bildern einer Mehrzahl von Flugbahnprofilen eines Flugzeuges bestückt ist. Jeder Projektor 21 wird dann zum Laufen und Abspielen eines Filmes mit den Bildern eines der auf ihm enthaltenen Flugbahnprofile gebracht. Indem Bilder des Zielflugzeuges von den aufeinanderfolgenden Abschnitten des Filmes projiziert werden, wird die Strahlablenkvorrichtung 22 in jeder Einheit angetrieben, um den projizierten Bildstrahl auf Positionen auf der Kuppel zu richten und so die Positionen eines entlang dem Flugprofil fliegenden Zielflugzeuges zu simulieren. Gleichzeitig wird ein Brennpunktsteuersignal erzeugt und der Brennpunktantriebseinheit 31 der Linse 27 zugeführt, um das Bild auf die Kuppel zu fokussieren und während der Bewegung entlang dem Flugbahnprofil im Brennpunkt zu halten.

Ein kinematografischer Film zur Verwendung in den Zielbildwiedergabeeinheiten 13 bis 16 kann vorteilhafterweise durch ein Verfahren hergestellt werden, das folgende Verfahrensschritte einschließt. Darstellen eines Zielmodelles; Erzeugen von Bildern des Modelles auf einem ersten photografischen Film in einer Weise, daß verschiedene Filmbereiche Bilder des Modelles in verschiedenen Stellungen relativ zu einer vorbestimmten Sichtlinie aufweisen; Photografieren von ausgewählten Bereichen mit Zielabbildungen des ersten Filmes auf aufeinanderfolgende Bereiche eines zweiten photografischen Filmes, um eine Aufeinanderfolge von Bildern auf

dem zweiten Film zu erzeugen mit einer Sichtlinienausrichtung, die der entspricht, die ein Beobachter während einer Bewegung des Zieles hat, das entlang einer vorgegebenen Flugbahn fliegt, während die Größe der Bilder in den einzelnen Abschnitten des zweiten Filmes eingestellt wird, um Veränderungen des Abstandes des Zieles vom Beobachter zu simulieren.

In der vorbeschriebenen Weise wird der Film vorzugsweise unter Zuhilfenahme eines Rechners hergestellt, der die Drehbücher für die Kameraleute herstellt. Die Herstellung des Filmes schließt vier Stufen ein. Die erste Stufe schließt den Ablauf des Flugbahnprofiles ein, die zweite Stufe den Ablauf eines Filmherstellungsprogrammes, das die Aufnahmefolge für die Herstellung des ersten photografischen Filmes sowie die Aufnahmefolge für die Herstellung des zweiten photografischen Filmes zum Inhalt hat, die dritte Stufe ist das photografische Verfahren und die vierte Stufe schließlich ist das Zusammentragen der verschiedenen Flugbahnprofileinzelaufzeichnungen in einem einzigen kinematografischen Film gefolgt vom Auszeichnen dieses Filmes.

Das Flugbahnprofilprogramm läuft ab, um eine Datenniederschrift zu erzeugen, die die Position und Fluglage des Flugzeuges bezüglich Erdachsen in bestimmten Flugzeitintervallen zum Gegenstand hat. Dieses Programm ist in der Lage, alle Basisflugbahnprofile moderner Kampf- und Bombenflugzeuge zu repräsentieren. Die Eingangsdaten zum Programm sind Flugbahndaten, die die Startposition und nachfolgenden Flugmanöver kennzeichnen.

Das Filmproduktionsprogramm läuft ab, um die Aufnahmeanweisungen für das Flugbahnprofil zu erzeugen. Für dieses Programm gibt es drei Sektionen wie folgt:

1. Eine erste Sektion berechnet den Neigungsbereich und die Ausrichtung des Flugzeuges entlang einer Sichtlinie vom Kuppelmittelpunkt aus (LOS) in festen Zeitinervallen entlang der Flugbahn. Die Ausgangssignale hiervon sind Zeit,

Neigungsbereich, Flugzeug-LOS-Steuerkurs, Flugzeug-LOS-Nicken und Flugzeug-LOS-Rollen.

2. Eine zweite Sektion liefert das Drehbuch für den Kameramann, das dieser bei der Herstellung des ersten Filmes verwendet.

3. Eine dritte Sektion liefert das Drehbuch für den Kameramann, das dieser bei der Herstellung des zweiten Filmes verwendet.

Die Daten, die bei der Herstellung der Drehbücher für die Herstellung des benötigten Flugbahnprofiles auf dem Film benötigt werden, können dazu verwendet werden, die Tätigkeit des Projektors und der Strahlablenkvorrichtung 22 zu steueren. Bei der Herstellung der Drehbücher für den Kameramann werden Azimut und Höhen- bzw. Steigungswinkel des Zieles vom Kuppelmittelpunkt aus erzeugt. Ist der Projektor im Kuppelmittelpunkt angeordnet, so können diese Daten selbstverständlich direkt zur Steuerung der Drehung des Ablenkkopfes 24 verwendet werden, um die benötigte Veränderung im Azimut des Bildes zu erzeugen und nur die Drehung des Umlenkmittels 29 zu bewirken, um die benötigte Bildhöhe zu bewirken. Dabei ist aber darauf hinzuweisen, daß der Azimut und die Höhenwinkel, wie sie für die Herstllung des Filmes erzeugt werden, für die Verwendung bei einem außerhalb des Kuppelmittelpunktes angeordneten Projektor korrigiert werden müssen. Zur Kompensation der Stellung des Projektors außerhalb des Kuppelmittelpunktes kann jedoch ein vorbereitetes Unterprogramm eingeführt werden, um den Azimut und die Höhenwinkel des Bildes zu errechnen, wie sie sich vom Projektorstandort ergeben. Das Unterprogramm benötigt als Eingangssignale den Azimut und die Höhenwinkel des projizieren Bildes, wie vom Kuppelmittelpunkt aus gemessen, den Kuppelradius und Meßwerte, die die Projektorstellung relativ zum Kuppelmittelpunkt definieren. Insbesondere kann ein Unterprogramm verwendet werden, um Azimut und Höhenwinkel gemäß folgenden Gleichungen zu verändern:

U = R.cos θ

Z = (R.sin 9) + h

X = U.sin if
Y = (U.cos

Darin bedeuten:

U und 2 rechtwinklig zueinander liegende Koordinaten des Bildes auf der Kuppel in vertikalen Ebenen durch Bild- und Kuppelmitte, wie sie von einer

horizontalen Ebene durch den Kuppelmittelpunkt aus gemessen sind;
X und Yrechtwinklig zueinander liegende Koordinaten des Bildes auf der Kuppel in einer horizontalen Ebene durch den Kuppelmittelpunkt, gemessen von der Bezugslinie (datum line), die radial vom Kuppelmittelpunkt aus durch den

Projektorstandort verläuft;
θ den Höhenwinkel des Bildes vom Kuppelmittelpunkt gemessen von einer

horizontalen Ebene durch den Kuppelmittelpunkt;
φ den Azimut des Bildes gemessen von der Bezugslinie aus, die radial vom

Kuppelmittelpunkt durch die Projektorstellung verläuft;
R den Kuppelradius;

h die Projektorhöhe über die Horizontalebene und

Pd der Abstand des Projektors vom Kuppelmittelpunkt entlang der Bezugsline

gemessen.

Im Fall, daß θ¹ der Höhenwinkel des Bildes auf der Kuppel von dem Projektorstandort aus gemessen ist und φ¹ der Azimut des Bildes auf der Kuppel vom Projektorstandort aus gemessen ist, gilt

QP = tan"¹ IZIX*· + Y") ^Xf" I und

tan

¹ Γχ/υΊ .

Für diese Unterformel kann der Projektionsbereich P in einfacher Weise nach der folgenden Formel berechnet werden:

• --' 16 -

P = R.sin θ+ h
sin 4>'

Während der Herstellung des Filmes ist es ein einfaches Verfahren, einen Datenträger mit all den Informationen zu erstellen, die zur Steuerung des Projektors 21 und der Strahlablenkvorrichtung 22 benötigt werden. Diese Informationen sind zu bestimmten Zeitabläufen auf dem Flugbahnprofil verfügbar. Insbesondere sind der Höhenwinkel Θ¹ und der Azimut φ¹ verfügbar, wie sie für die Projektorstellung errechnet wurden, um den Strahl vom Umlenkkopf in Höhe und Azimut zu richten, und der Projektionsbereich P wird verwendet, um ein Steuersignal zum Antrieb der Brennpunktsteuerungsantriebseinheit 31 der Brennpunktsteuerlinse 27 zu liefern.

Jeder hergestellte Film ist für die Aufnahme einer größeren Anzahl unterschiedlicher Zielflugzeugflugbahnprofile vorgesehen und der Film schließt eine "Profilscheibe ein, die die Daten für alle die Flugbahnprofile trägt, die ein modernes Militärprofil fliegen kann, wobei die einzelnen Flugbahnprofile auf unterschiedlichen Filmabschnitten untergebracht sind.

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß, wo die Projektionsreihe der Bilder als Folge der unterschiedlichen Versetzung der Einheiten 13 bis 16 variiert, sich die Lichtintensität der Bilder auf der Kuppel über das Flugbahnprofil gegeneinander verändert. Es sind deshalb vorzugsweise Mittel zum Kompensieren dieser Veränderungen vorgesehen, beispielsweise indem sie die Intensität der Projektionslampe variiert. Ein diesem Zweck dienendes Steuersignal kann in einfacher Weise vom Steuerwert abgeleitet werden, der die Erzeugung des zu projezierenden Flugbahnprofiles bewirkt.

Es ist weiter erkennbar, daß als eine Folge der Versetzung der Einheiten 13 bis 1.6 gegen den Kuppelmittelpunkt auch die Bildgröße sich über das Flugbahnprofil verändert, wenn dies nicht korrigiert wird. Eine solche Korrektur wird vorzugsweise

dann ausgeführt, wenn der die Flugbahnprofile tragende Film hergestellt wird indem eine angemessene Einstellung der Größe der Bilder bei deren Übertragung vom ersten auf den zweiten Film erfolgt.

Drehungen der Reflektionselemente 28 und 29 während der Erzeugung des gewünschten Azimut und der Erhöhung des Bildes auf der Kuppel 11 führen zur Drehung des Bildes auf der Kuppel. Um solche Bilddrehungen zu vermeiden, ist in den Strahlweg des Bildübertragungsstrahles 25 ein gegen Drehung stabilisierendes Prisma eingeschaltet, das nicht dargestellt ist, drehbar ist und mit einem vom Azimut- und Höhensteuersignal abgeleiteten Gegensteuersignal bewirkt, daß Kopf 24 und Reflektionselemente 29 so gedreht werden, daß das Bild auf der Kuppel stabilisiert wird.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.4 dargestellt. Dabei sind drei identische Zielbildwiedergabeeinheiten 33, 34 und 35 auf dem Boden 12 der Kuppel 11 angeordnet und zwar in gleichen, aufeinanderfolgenden Abständen auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt des Kuppelbodens zusammenfällt. Die simulierte Waffe ist im Mittelpunkt der Kuppel angeordnet und die drei Einheiten werden betätigt, um Zielflugzeugabbildungen 37, 38 und 39 zu liefern.

Die Projektoren 33, 34 und 35 sind angeordnet, um die Zielbilder von einem kinematografischen Film aus in der gleichen Weise zu projizieren, wie es bei den Einheiten 13 bis 16 der Fig.l bis 3 der Fall und oben beschrieben ist, mit Steuersignalen, die von Daten erzeugt werden, die von einem Basisdatenträger jedes Filmes geliefert werden. Der Film kann in der vorbeschriebenen Weise hergestellt werden, mit den Daten für die Berechnung des Anzimut und Höhenwinkels des Bildes, wie sie entsprechend der Projektorposition bezüglich der Bezugslinie gemessen werden, die sich radial von der Kuppelmitte aus durch den Standort des Projektors erstreckt.

Es ist eine Notwendigkeit, daß bei der Lösung nach der Erfindung gemäß Fig.l der hergestellte Film und die entsprechend zugeordnete und mit ihm zu versehende Profilscheibe mit äußerster Genauigkeit nur für einen der vier Projektoren zu gebrauchen sind. Sind jedoch die vier Projektoren nahe beieinander angeordnet, wie es dargestellt ist, und zwar auf einer Radiallinie und wird dabei der Aufstellungsort des einen oder des anderen Projektors als der ausgewählt, von dem aus die Projektionsbereichsdaten errechnet werden, dann ist der durch die abweichende Anordnung der anderen Projektoren sich ergebende Projektionsbereichsfehler vernachlässigbar klein.

13. November 1984

- Leerseite -

Claims

G 120 P 102

Anmelder: GQ DEFENCE EQUIPMENT LIMITED, of Catteshall Lane, Godalming, Surrey GU7 ILH, England, a British company

Bezeichnung der

Erfindung: System zur Wiedergabe eines Zielbildes

Patentansprüche:

1. Zielwiedergabesystem zur Darstellung von Bildern eines Zieles auf der Innen fläche einer Kuppel in der Form eines Kugelteiles, um für einen Beobachter innerhalb der Kuppel ein fliegendes Ziel visuell wiederzugeben, das nach einem vorgegebenen Flugbahnprofil scheinbar innerhalb des den Beobachter umgebenden Luftraumes fliegt, mit einem Projektionsmittel zum Projizieren eines Bildübertragungsstrahles mit Zielbildern, die denen entsprechen, die durch einen Bodenbeobachter während des Fluges des Zieles nach einem vorgegebenen Flugbahnprofil aufgenommen würden, während der Bildübertragungsstrahl auf Bereiche der Kuppel gerichtet ist, die Positionen des Zieles entsprechen, das scheinbar den durch die Kuppel dargestellten Luftraum durchquert, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionsmittel ein Brennpunktsteuermittel einschließt, um das Bild auf der Kuppel im Brennpunkt zu halten während der visuellen Abbildung des vorbestimmten Fiugbahnprofiles für eine vorbestimmte Position des Zielwiedergabesystemes innerhalb der Kuppel, jedoch versetzt gegenüber dem Kuppelmittelpunkt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennpunktsteuermittel eine Brennpunktsteuerlinse einschließt, mittels der der Bildübertragungsstrahl veranlaßt wird, vom Projektor aus axial zu verlaufen und weiter ein Brennpunktsteuerantrieb zum axialen Verstellen der Linse, um das Bild in den Brennpunkt auf der Kuppel zu bringen.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß de- Brennpunktsteuer antrieb auf ein Brennpunktsteuerungseingangssignal anspricht, das von einer Datensammlung erhalten wird, die dem vorbestimmten Flugbahnprofil zugeordnet ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionsmittel ein Strahlablenkantriebsmittel zum Ausrichten des Bildübertragungsstrahles auf ein vorbestimmtes Flugbahnprofil, entsprechend einem Eingangssteuersignal für die Strahlablenkung einschließt, das von einer Datensammlung erhalten wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionsmittel einen kinematografischen Projektor zur Projektion der Zielbilder von einem kinematografischen Film aus auf die Kuppel enthält, wobei der Film in aufeinanderfolgenden, abgegrenzten Bereichen Bilder trägt, die denen entsprechen, die von einem Bodenbeobachter innerhalb der Kuppel in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen während des Fluges des Zielobjektes auf einem vorgegebenen Flugbahnprofil wahrgenommen wurden, daß der in dem System zu verwendende kinematografische Film durch Wiedergabe eines Modelies des Zielobjektes und durch Herstellung von Bildern des Modelles auf dem Film unter Steuerung durch ein Filmherstellungsprogramm hergestellt wird, das eine Niederschrift für den Kameramann liefert und das Daten über eine Position und die Ausrichtung des Flugkörpers relativ zu den Erdachsen in festen Zeitintervallen durch das Flugbahnprofil hindurch liefert und daß schließlich die Datensammlung für das Flugbahnprofil auf dem Film erzeugt wird, wenn das Filmherstellungsprogramm und die Niederschrift für den Kameramann erzeugt werden.

System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kinematografische Projektor ein stationärer kinematografischer Projektor ist und das Projektionsmittel eine Strahlablenkeinrichtung zum Richten des Strahlübertragungsstrahles auf Bereiche auf der Kuppel einschließt, die denen des Flugzeuges während des

Fluges auf einem vorgegebenen Flugbahnprofil entsprechen, wobei das Antriebsmittel für die Strahlablenkung dem Antrieb der Strahlablenkeinrichtung dient

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlablenker richtung eine Azimutablenkeinrichtung zur Ablenkung des Bildübertragungsstrahles im Azimut und eine Höhenablenkeinrichtung zur Ablenkung des Bildübertragungsstrahles in der Höhe enthält und daß die dem Flugbahnprofil zugeordnete Datensammlung Werte der Höhe und des Azimut des Bildes auf der Kuppel liefert, um Steuersignale zum Antrieb der Azimutablenkeinrichtung zur Strahlablenkung im Azimut und Steuersignale zum Antrieb der Höhenablenkeinrichtung zur Strahlablenkung in der Höhe zu liefern.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimutablenkeinrichtung ein erstes schräggestelltes Reflektionselement aufweist, das den Bildübertragungsstrahl vom stationären Projektor aus in einen vertikalen Strahlweg richtet, sowie ein zweites schräggestelltes Reflektionselement, das den vertikal gerichteten Strahl in einen horizontalen Strahlweg umlenkt und das um die Längsachse des vertikalen Strahlweges drehbar ist, um den Azimut des Bildes auf der Kuppel zu verändern und daß die Brennpunktsteuerlinse im vertikalen Strahlweg zwischen erstem und zweitem Reflektionselement angeordnet ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Reflektionselement einem drehbaren Kopf zugeordnet ist, und die Höhenablenkeinrichtung ein drittes Reflektionselement aufweist, das dem Kopf zugeordnet ist, um den Bildübertragungsstrahl in einen horizontalen Strahlweg rechtwinklig zum vertikalen Strahlweg umzulenken und das zur Längsachse des Strahles im horizonta len Strahlweg drehbar ist, um die Höhe des Bildes auf der Kuppel zu ändern

System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschrift für den Kameramann zur Herstellung von Bildern auf dem Film derart geschrieben ist, daß Veränderungen der Größe des Bildes korrigiert werden, die von der Versetzung des Systemes gegen den Kuppelmittelpunkt herrühren.

11. System nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Flugbahnprofil zugeordnete Datensammlung zur Steuerung der Bildintensität ausgelegt ist, um Veränderungen der Bildintensität infolge der Versetzung des Systemes gegen den Kuppelmittelpunkt zu kompensieren.

12. System nach einem der Ansprüche 5 bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß jeder hergestellt Film eine Mehrzahl verschiedener Flugbahnprofile enthält und eine zugeordnete Flugbahnprofilscheibe mit jedem der Filme verwendbar ist, die eine Datensammlung für jedes Flugbahnprofil enthält und dem Film während seines Laufes zugeordnet ist.

13. November 1984