首页|行业资讯|企业名录|周边产品|数字城市|增强现实|工业仿真|解决方案|虚拟医疗|行业仿真|图形处理|军事战场
资讯首页
行业资讯 >> 专业文献>>正文
战场态势推演GIS动态表达技术与应用
2011年4月26日    评论:    分享:

    来源:第三维度
    作者:张欣,张立立, 曹国峰, 钟耳顺

    摘要:本文对战场态势推演过程的动态表达方法和演播方法进行了研究。提出了采用图形符号与动作相结合的方式进行战场态势推演过程动态表达的技术方法。同时,通过脚本控制使推演过程的演播更加生动、逼真,脚本控制主要包括播放场景命令、播放速度命令、跳转命令、暂停预约命令、播放语音命令。对实际开发提出的推演方法可行性和实用性作了验证,解决了战场态势推演的关键技术。

    1 引言

    战场态势推演主要是对过去的、现在的、未来的随时间变化的战场态势进行推演分析。图形符号是军事情况的图形语言,通过各种图形符号和汉字说明标绘的战场军事情况称为态势信息。战场态势信息表达主要是在地理信息系统的基础上采用图形符号标绘双方战斗部署、作战计划、行军路线、战斗经过等,形成战场态势图,使指挥员能够通过人机交互的方式一目了然地了解战场态势,获得直观的、丰富的战场态势信息。但是,目前采用图形符号标绘的战场态势图只能表现战场某一时刻的态势,属于静态的战场态势图;而随着战斗的进行,战场态势必然发生变化。因此,战场指挥员迫切希望能够在态势图上实时地看到这些态势变化,以便做出正确的分析决策。对战场态势推演过程(以下简称推演过程)进行演播,实现在数字地图上动态地模拟显示军事行动和部队作战的状况。因此,推演过程的动态表达问题以及推演过程的演播方法是需要解决的关键问题。

    2 战场态势推演要素的组成

    (1)态势图是反映战场态势的,它主要由底图和态势图层组成。其中底图分战场环境图层和分析图层,战场环境图层主要包括战场的地形、地貌、水文等作战环境信息;分析图层包括道路图、地势图等,它主要用于战役中路径的分析、路线的选择。态势图层主要是用标绘的各种图形符号表现战场军事实体。

    (2)图形符号是标示部队、机构、武器装备、设施和军事活动的形符号。其可以看成是由若干基本图形组合成的复合图形,这些基本图形定义为图元,图元是一些基本的几何图形,如:线、圆、矩形、三角形等。

    根据图形符号几何描述特征和计算机处理特点,图形符号可分为点状图形符号、线状图形符号、面状图形符号和文本符号。其中点状图形符号主要表示战场态势中的点状军事实体,如武器装备、作战人员等;线状图形符号主要表示沿某一方向延伸的军事态势信息,如部队进攻方向、战斗防御线等;

    面状图形符号主要表示具有一定范围的军事实体,如集结阵地、战斗伏击地区;文本符号主要是一些文字信息,用于辅助说明态势信息。

    图形符号显示效果是指这些图元的几何属性,如大小、方向、颜色、线型、线宽、线色、渐变步长、填充样式。为图形符号设置这些属性可以有更多的形式和更丰富的手段表现战场态势信息。如通过图形符号的填充,颜色表示敌、我属性,所有敌军态势信息用蓝色图形符号标示,所有我军态势信息用红色图形符号标示,通过这些视觉效果可以使指挥员从态势图中获得更丰富的信息。

    3 推演过程动态表达方法

    为了表现战场态势随时间的变化,我们设计采用图形符号与各种动作相结合的方式表现军事实体的位置变化、状态改变等态势信息,即为态势图中标绘的图形符号添加各种动作。添加的动作类型及执行时间根据战场态势的实际情况确定。

    3.1 图形符号的动作

    图形符号动作主要包括移动动作、变形动作、闪烁动作、缩放动作、显隐动作、属性变化、图形符号变化,其中每一个图形符号动作都可以设置动作执行的开始、结束时间。图形符号动作的主要控制参数如表1 所示。

战场态势推演GIS动态表达技术与应用
表1 图形符号动作及其参数表
Tab.1 Symbol actions and their par ameter s

    在战场态势推演过程中随着时间的推移,一些实体的空间位置会发生改变,如战役中部队的行进,飞机前往阵地进行空袭等。这种位置移动可以通过设置图形符号的移动动作来体现。移动轨迹点组(X1, Y1, T1),(X2, Y2, T2),⋯,(Xn, Yn, Tn)中X、Y值为坐标点,T 为实体运动到该点的时间。通过移动轨迹点组可以确定移动的路线及路线长度,移动路线长度为:

战场态势推演GIS动态表达技术与应用

    其中

战场态势推演GIS动态表达技术与应用

    图形符号在时刻T 的位置(X, Y)为:

战场态势推演GIS动态表达技术与应用

战场态势推演GIS动态表达技术与应用

    其中, ST 为时刻T 图形符号在此段运动路线上的运动距离;(T1, T2)为轨迹点组中查找到的时间段,并且T 位于该时间段内。

ST=(T- T1)(T2- T1)×S                  (5)

    S累加为逐段累加路线的各线段长度直至:

战场态势推演GIS动态表达技术与应用

    则图形符号运动到的位置(X,Y)在线段上(Xi,Yi)(Xi+1, Yi+1)。图形符号在线段(Xi,Yi)(Xi+1, Yi+1)上的方向角调整量为:arctg(Yi+1- Yi, Xi+1- Xi)。

    变形动作主要是通过改变线面图形符号的伸展形状来表现军事实体的发展态势,如线状图形符号添加变形动作可以表现部队的进攻态势;而面状图形符号添加变形动作主要用于体现区域的扩展或收缩,如伏击地域范围的扩大。变形动作主要通过图形符号多个变形点坐标(X1,Y1),(X2,Y2), ⋯,(Xn,Yn)的改变控制实体的变化。

    闪烁动作是用于突出表现重要的军事实体。战场态势复杂多变,其中有些实体相对比较重要,需要设置闪烁动作突出它的重要性,如军事演习中双方争夺的制高点。

    缩放动作主要是通过对图形符号周期性的放大、缩小突出显示军事实体,如表现爆炸的炸点图形符号添加缩放动作可以使爆炸效果更加生动、形象。

    显隐动作可以用于表现在某一时刻或者时间段出现或隐藏的实体,如战场上对于被毁伤的运动实体,采用显隐动作将其图形符号从屏幕上清除,可以使表达更直观。

    属性变化主要是改变图形符号的颜色或者线图形符号的衬线,以表现实体属性的变化,如我军夺取敌军要地时指挥机构图形符号的颜色要设置为我军图形符号的颜色,通常是由蓝色变为红色。

    图形符号变化主要用于在推演过程推进到某一时刻时,将某一图形符号改变为其他特定图形符号,以说明态势信息的改变。需要说明的是一个图形符号可以添加多个动作,并且多个动作的执行时间可以重叠;同时,一个图形符号可以添加多个相同的动作,如多个移动动作,前提是多个移动动作的执行时间不可以出现重叠。通过为图形符号设置多个动作甚至多个相同的动作可以表现更丰富的战场态势信息。

    3.2 推演过程的演播控制

    在战场环境底图上标绘图形符号生成态势图,可以将战场态势的初始状态表现出来,然后为图形符号添加各种动作、设置动作的执行时间,这个标绘和添加动作的过程称为推演过程的制作。

    制作好的推演过程可以文件的方式存储,并反复进行演播。同时,通过设计的演播控制命令可以控制演播的进度。这些控制命令包括播放、暂停、继续、播放设置以及播放进度条控制。其中,播放命令用于开始播放推演过程;暂停命令用于暂停播放推演过程;播放继续命令用于继续播放被暂停的推演过程;播放设置命令可以设置整个推演过程的播放速度和地图刷新频率;播放进度条可以体现已播放的比例及当前播放时刻的时间(即战场态势的真实时间),另外,在没有播放的情况下拖动进度条可以查看不同时刻的战场态势。

    3.3 推演过程的脚本控制

    推演过程中的脚本控制可以为推演过程的演播提供更加灵活的控制,丰富推演数据的表现力。脚本控制的主要命令包括播放场景命令、播放速度命令、跳转命令、暂停预约命令、播放语音命令,其中每一个命令都有具体的执行时间T,各个命令的其他参数如表2 所示。

战场态势推演GIS动态表达技术与应用
表2 脚本命令及其参数表
Tab.2 Scr ipt commands and their par ameter s

    在推演过程中,为了突出某一局部地区的态势或者配合反映实体的运动,有时需要改变窗口显示标绘图的范围及比例尺,以调整标绘图的显示内容,突出局部态势,通过设置播放场景命令可以实现这一功能。

    播放速度命令主要用于设置不同时段的播放速度,通过设置这一命令,可以实现播放过程中不同时段以不同的速度播放,如对于感兴趣的态势以慢速播放,对于不感兴趣的态势以快速播放。

    在战场态势的推演过程中,我们可能只需某一时段的态势内容,在这种情况下,可以为推演过程设置跳转命令跳过不需要的时段,直接播放后面感兴趣时段的态势信息。暂停预约命令可以使演播自动暂停,不需要手工干预,暂停的时间长度可以任意设置,这样有利于指挥员或参谋观察、讨论某一时刻的态势,或者对战场态势进行解说。

    在推演过程的演播中,设置播放语音命令可以增强播放的效果,如播放讲解态势过程的语音文件,或者战场背景声音文件(如爆炸声)。

    4 应用案例

    对态势推演动态表达方法及设计的演播方法,本文采用VisualC++6.0 开发语言及SuperMap 组件开发了一个战场态势推演原型系统,以实现上述态势推演功能。诸如,用该系统制作了台儿庄战役、绥远抗战等许多战役的态势推演过程,并设计了一些军事演习的战场态势推演过程。实践证明笔者提出的推演方法具有很好的可行性和实用性,是一个进行战场态势推演的有效、实用的方法。

战场态势推演GIS动态表达技术与应用
图1 是采用本文提出的态势推演动态表达方法及演播方法制作的某抗战效果图。

    5 结论

    本文提出的战场态势推演的动态表达方法和演播方法,可以表现战场态势随时间的变化过程;同时采用该方法设计开发了一个原型系统,对于制作好的推演过程提供了编辑修改功能,在态势发生改变的情况下可以进行动态修改,使态势信息表达更直观、准确,可以为指挥员分析、决策各种战场态势情况提供一个有效的手段。

    参考文献

    [1] 徐享忠, 王精业. 虚拟战场态势的表现. 系统仿真学报,2001, 13 :570~572.

    [2] 何忠焕, 边馥苓. GIS 系统中二维地图推演技术的研究.武汉大学学报·信息科学版, 2005, 30(1):69~71.

    [3] 王常武, 商建云, 李雪光等. 作战仿真中实体的运动模型和实时动画显示. 计算机辅助设计与图形学学报,2003, 15(10):1281~1286.

    [4] 陈建祥, 魏迎梅, 吴玲达. 虚拟战场环境中的态势标绘与表现. 计算机应用, 2005, 25(7):1701~1703.

    [5] 王常武, 刁联旺等. 作战仿真中的实体运动模型. 计算机工程, 2004, 30(2):45~47.

标签:战场态势推演
上一篇:高通增强现实:用球票玩3D游戏
下一篇:地下工程稳定性分析方法现状与不足
网友评论:战场态势推演GIS动态表达技术与应用
评论
留名: 验证码:
您可能还需要关注一下内容:
·基于虚拟现实技术的作战模拟仿真系统
·组件式 GIS 技术在军事仿真系统中的应用
·国内外立体显示技术及产业发展态势分析
·基于G2的想定推演系统的设计与实现
·国家关键基础设施建模仿真研究进展
·分布式虚拟战场演练管理态势子系统的实现
·美军推出“增强现实沙盘”:让战争更像游戏
·我国首届军事训练器材和先进技术展举行
·加拿大CAE公司推出坦克模拟器 士兵可身临战场
·解放军装备三维控制台 指挥员带3D眼镜透视全局
☏ 推荐产品

Ladybug5全景
商家:力方国际

ProJet®
商家:力方国际

ProJet®
商家:视科创新

Premium1.5
商家:视科创新

巴可HDX主动立体投
商家:德浩科视

巴可HDF-W26投
商家:德浩科视

巴可30000流明2
商家:德浩科视

巴可4万流明2K投影
商家:德浩科视
☞ 外设导航
☏ 企业名录
【广州】中科院广州电子技术有限公司
【北京】第二空间(北京)科技有限公司
【北京】幻维世界(北京)网络科技有限公司
【厦门】厦门惠拓动漫科技有限公司
【厦门】厦门幻眼信息科技有限公司
【深圳】深圳南方百捷文化传播有限公司
【北京】北京思源科安信息技术有限公司
【上海】上海殊未信息科技有限公司
【北京】北京赢康科技开发有限公司
【武汉】武汉科码软件有限公司
友情链接 关于本站 咨询策划 行业推广 广告服务 免责声明 网站建设 联系我们 融资计划
北京第三维度科技有限公司 版权所有 京ICP备09001338
2008-2016 Beijing The third dimension Inc. All Rights Reserved.
Tel:010-57255801 Mob:13371637112(24小时)
Email:d3dweb@163.com  QQ:496466882
扫一扫 第三维度
官方微信号