DE69703706T2

DE69703706T2 - Vorrichtung zur echtzeitsimulation

Info

Publication number: DE69703706T2
Application number: DE69703706T
Authority: DE
Inventors: Peter Bergljung; Tommy Bergstroem
Original assignee: Saab Dynamics AB
Current assignee: Saab Dynamics AB
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: DK0946934T3; SE511553C2; NO991299D0; EP0946934A1; WO1998012687A1; NO991299L; SE9603411L; AU4406997A; DE69703706D1; EP0946934B1; US6114990A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum schritthaltenden Lagesimulieren eines möglichen Scheingegenstandes in einem dreidimensionalen Koordinatensystem mit mindestens einer ersten Einheit und einer zweiten Einheit, die jeweils mit mit einem GPS-Empfänger zum Empfang der Lage- bzw. Zeitsignale von mindestens vier Satelliten ausgerüstet sind und mit außerdem einem Sender/Empfänger zur Übertragung zwischen der ersten und der zweiten Einheit, vorzugsweise innerhalb der VHF- oder UHF-Funkfrequenzen, sowie mit einem Übertragungscomputer mit einem den GPS-Empfänger mit dem Sender/Empfänger verbindenden Speichervolumen.
Seit langem werden verschiedene Anordnungen für das militärische Simulieren von Gefechten verwendet, um beispielsweise mit Hilfe von Laserverfahren die wirklichen Geschossbahnen zu simulieren. Dabei sind gewöhnlicherweise von einem am Boden stehenden Fahrzeug die betreffenden Geschosse auf eine ebenfalls am Boden liegendes Ziel abgefeuert worden. Es lag jedoch ein Mangel an Anordnungen vor, die zu angemessenen Kosten Gefechtsituationen simulieren können, bei denen mindestens der eine Teil sich in der Luft befindet. Dies gilt noch mehr in den Fällen, wenn beide Teile sich dort befinden.
In den letzten Jahren hat das Auftreten von GPS-Systemen, d. h. globalen, Satelliten umfassenden Positionierungssystemen, deren Position zur Erde hin genau bestimmt ist, die Möglichkeiten für ein genaues Positionsbestimmen, auch von Gegenständen in der Luft, geschaffen.
US-A-5,325,302 beschreibt eine Anordnung zum schritthaltenden Simulieren der Position eines Gegenstandes in einem dreidimensionalen Koordinatensystem mit einer ersten und einer zweiten Einheit unter Verwendung eines GPS-Systems. In besagtem Dokument wird für das Simulieren ein normales Funkprotokoll verwendet, wobei das Protokoll eine große verbindende Bandbreite und eine hohe Frequenz verwendet.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist somit eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die für viele Anwendungen geeignet ist und bei Verwendung niedrige Kosten aufweist.
Ein derartige Anordnung wird erfindungsgemäß vor allem dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Einheit einen mit dem Übertragungscomputer in Verbindung stehenden Simuliercomputer enthält und die Position dieses Gegenstandes im Koordinatensystem schritthaltend simuliert und diese Information an die zweite Einheit weiterreicht.
Ein solche Anordnung arbeitet dann richtig, wenn die Anzahl der Gegenstände begrenzt ist, d. h. nicht mehr als 3-4 Gegenstände betrifft. Ein in den letzten Jahren entwickeltes Verfahren, das sogenannte STDMA, d. h. der selbstorganisierende zeiteinteilende Mehrfachzugang, erlaubt, wie im aktuellen Zusamenhang, daß eine sehr große Anzahl Gegenstände am Simulieren teilnehmen können. Dieses Verfahren ist in der internationeln Patentanmeldung PCT/SE92/00485 beschrieben und mit der Veröffentlichungsnummer WO93101576 am 21.Januar 1993 und in anderen Schriften veröffentlicht. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist daher der Übertragungscomputer in der ersten und der zweiten Einheit mit einer Zeitachse versehen, die genau von Zeitgebersignalen von den besagten Satelliten her gesteuert wird, wobei diese Zeitachse Zeitabschnitte definiert, die genormt sind, die beziffert werden können und die einen gemeinsamen, genauen und vorherbestimmten, wiederholten Grenzrahmen bilden und außerdem mit der Möglichkeit einen unbenutzten Zeitabschnitt in jedem Grenzrahmen zu verwenden und automatsich darin ein Positionssignal zwischen Sender und Empfänger unter Verwendung der gewählten Funkfrequenz übertragen zu können. Einzelheiten des STDMA-Verfahrens sind ausführlich in besagter internationaler Patentanmeldnung beschrieben und wird lediglich auf zusammenfassende Weise im vorliegenden Zusammenhang beschrieben.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann jedoch auch in zivilen und militärischen Zusammenhängen für ein Warnen gegen Zusammenstöße zwischen der ersten und der zweiten Einheit verwendet werden. In diesem Fall wird die Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß der Simuliercomputer der ersten Einheit sowohl die Position der ersten Einheit im Koordinatensystem und schritthaltend auf einer ersten Tafel anzeigt und außerdem gesteuert von den Dateien, die für die Position schritthaltend für die zweite Einheit die Position der zweiten Einheit im Koordinatensystem auf einer zweiten Tafel anzeigt, wonach der Simuliercomputer die erste und die zweite Tafel vergleicht und bei schritthaltender Übereinstimmung der Dateien für die Position ein Warnsignal aussendet.
Die Erfindung wird hier unten näher unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 ein grundsätzliches Diagramm einer Einheit in der erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 ein grundsätzliches Diagramm eines Simuliercomputers, und
Fig. 3 veranschaulicht schematisch die Verwendung der Anordnung.
In diesem Zusammenhang wird die erfindungsgemäße Einheit Transponder genannt und in Fig. 1 mit 1 bezeichnet. Die Einheit enthält einen mit 2 bezeichneten GPS-Empfänger zum Empfang über eine Antenne von positionierenden bzw. schritthaltenden Signalen von mindestens vier Satelliten her, in gewissen Fällen noch mehr Satelliten. Das GPS-System wird mit am Boden angeordneten Senders ergänzt um vollständigen Betrieb zu ermöglichen. Der Transponder enthält außerdem einen digitalen Sender/Empfänger 4 zum Übertragen über eine Antenne 5 zwischen dieser Einheit und anderen Einheiten, d. h. Transpondern, in diesem Falle innerhalb der VHF- oder UHF-Funkfrequenzen. Ein Übertragungscomputer 6 mit Speicher ist an den GPS-Empfänger 2 und den Sender/Empfänger 4 angeschlossen. Ein Simuliercomputer 7 ist an den Übertragungscomputer angeschlossen. Eingabeanschlüsse des letzteren und des Simuliercomputers werden 8 genannt. Der Übertragungscomputer ist vorgesehen die Übertragung über den Sender/Empfänger 4 gemäß des bereits erwähnten STDMA-Verfahrens zu steuern. Ein sich wiederholender maximaler Zeitrahmen ist bei der Ziffer 9 schematisch veranschaulicht. Er umfaßt in dem veranschaulichten Beispiel 60 Sekunden in 9.000 Zeitblöcke aufgeteilt, von denen einer mit 10 bezeichnet ist, wobei jeder Block somit 6,67 ms umfaßt. Wie in der besagten internationalen Patentanmeldung PCT/SE92/00485 näher beschrieben können eine große Anzahl Transponder ihre Positionen mit automatischer Zuteilung der Zeitblöcke übertragen.
Der Aufbau des Simuliercomputer, d. h. dessen Simulierprotokoll, ist in Fig. 2 veranschaulicht. Der Simulierkern besteht aus einem numerischen Integrierschema mit sechzehn Freiheitsgraden, sowohl für ständige und diskrete dynamische Systeme. Dateien wie die Lageberichte vom Übertragungscomputer her werden in einer mit 12 bezeichneten Eingabeliste gespeichert. Ein Ereignisbediener 13 ist ein Eingabefilter, durch welches Ereignisse vor ihrer Behandlung im Simulierkern strömen. Die Modellbibliothek 14 enthält entsprechende Informationen der Simulierobjekte, beispielsweise Sidewinder, AMRAAM, RBS-15, Maverick, usw. Die Ereignisausgabeliste überträgt Dateien an den Übertragungscomputer 16.
In Fig. 3 ist ein erstes Flugzeug mit 16 benannt und ein zweites Flugzeug mit 17, die beide mit erfindungsgemäßen Anordnungen, d. h. Transpondern, versehen sind. Das erste Flugzeug empfängt dabei ständig schritthaltende Informationen über die Bahn 18 des zweiten Flugzeuges im dreidimensionalen Koordinatensystem. Im Transponder des ersten Flugzeuges wird dann ein Abschuss eines Roboters entlang der Bahn 19 simuliert, der so berechnet wird, daß ein Treffer eines Roboters an einer Treffstelle 20 erfolgt. Die Informationen über die Bahn 19 wird an den Transponder im zweiten Flugzeug übermittelt und der Pilot darin wird geleitet von den Informationen, seine Bahn ändern, sodaß ein Treffer vermieden wird. Das erste Flugzeug dreht über die Bahn 21 ab.
Fig. 3 kann auch die Verwendung der Anordnung für Warnungen gegen Zusammenstöße veranschaulichen. In diesem Falle, übertragen beide Flugzeuge mit Hilfe ihrer Transponder einander Informationen über ihre Bahn im dreidimensionalen Koordinatensystem, wie zeitlich vorab simuliert, sodaß der Simuliercomputer jedes Transponders erste und zweite Aufstellungen über die Positionen des eigenen Flugzeuges bzw. des anderen Flugzeuges im schritthaltenden dreidimensionalen Koordinatensystem speichern, wobei die Dateien mit Hilfe der Bahnen 18 und 19 veranschaulicht sind. Mit Hilfe eines Vergleiches der Dateien für Position und Zeit, die aus den beiden Aufstellungen im Simuliercomputer hervorgehen, wird ein Warnsignal im Falle übereinstimmender Dateien für Position und Zeit ausgesendet (wie mit der Ziffer 20 in Fig. 3 veranschaulicht) und sendet ein Warnsignal, sodaß mindestens eines der Flugzeuge seine Bahn ändern kann, wie mit der Ziffer 21 in Fig. 3 veranschaulicht.

Claims

1. Simulieranordnung für die schritthaltende Position eines möglicherweise, Scheingegenstandes in einem dreidimensionalen Koordinatensystem mit mindestens einer ersten und einer zweiten Einheit, die jeweils versehen sind mit

a) einem GPS-Empfänger (2) zum Empfangen von Positions- und Zeitsignalen von mindestens vier Satelliten,

b) einem Sender/Empfänger (4) zum Übertragen zwischen der ersten und der zweiten Einheit innerhalb von VHF- oder UHF-Funkfrequenzen, und

c) einem Übertragungscomputer (16) mit Speichervolumen, der den GPS-Empfänger (2) mit dem Sender/Empfänger (4) verbindet,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Einheit einen Simuliercomputer (7) unter Verwendung eines Ereignisprotokolles enthält, wobei besagter Simuliercomputer mit dem Übertragungscomputer (6) in Verbindung steht und die zeitliche Position des Gegenstandes im Koordinatensystem simuliert und diese Informationen an die zweite Einheit übermittelt und daß der Übertragungscomputer (6) vorgesehen ist die Übertragung über den Sender/Empfänger (4) gemäß dem STDMA-Verfahren zu steuern.

2. Anordnung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungscomputer (6) in der ersten und der zweiten Einheit versehen ist mit

a) einer genau von den Zeitsignalen der besagten Satelliten gesteuerten Zeitachse, wobei die Zeitachse die genormten Zeitsteuerblöcke definiert, die in der Lage sind beziffert zu werden und einen gemeinsamen, genauen und vorgegebenen wiederholten größtmöglichen Rahmen zu bilden,

b) Anordnungen zur Verwendung eines freien Zeitblockes in jedem größtmöglichen Rahmen und um automatisch darin ein Positionssignal zwischen dem Sender und dem Empfänger unter Verwendung der gewählten Funkfrequenz zu übertragen.

3. Anordnung gemäß Patentanspruch 1 oder 2 für die Verwendung von Warnungen gegen Zusammenstöße zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß der Simuliercomputer (7) der ersten Einheit sowohl die schritthaltende Position der ersten Einheit im Koordinatensystem in einer ersten Aufstellung simuliert und auch gesteuert von den übertragenen Dateien der schritthaltenden Position der zweiten Einheit, die schritthaltende Position der zweiten Einheit im Koordinatensystem in einer zweiten Aufstellung simuliert, worauf der Simuliercomputer (7) die erste Aufstellung mit der zweiten vergleicht und bei übereinstimmenden Dateien der schritthaltenden Position ein Warnsignal aussendet.