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第三章实现战场态势的核心技术与方法表军队标号分类编码表军队标

归档日期:06-29       文本归类:后方部署      文章编辑:爱尚语录

  第三章实现战场态势的核心技术与方法表军队标号分类编码表军队标号类型主码军队标号类型主码军队标号类型主码军兵种与专业兵 航天器 舰艇编队与作战行动 指挥机构 工程 机场与部队配置 级别与人员 核化生武器及防护 空中编队与作战行动 火炮与导弹气象 水文与测绘 二炮部队配置与阵地 战斗与指挥车辆 后方 第

  第三章实现战场态势的核心技术与方法表军队标号分类编码表军队标号类型主码军队标号类型主码军队标号类型主码军兵种与专业兵 航天器 舰艇编队与作战行动 指挥机构 工程 机场与部队配置 级别与人员 核化生武器及防护 空中编队与作战行动 火炮与导弹气象 水文与测绘 二炮部队配置与阵地 战斗与指挥车辆 后方 第二炮兵作战行动 行军输送侦察与警戒后方部署 航空器 部队配置与阵地 编组与保障行动 侦察情报 作战编组与队形 其它军队标号 通信指挥自动化 部队作战行动 雷达与电子对抗 海军基地与舰艇配置 二维军队标号的算法实现 规则队标的生成规则队标由一系列基本图元组成 按照使用频率的高低 依次是 线段、折线、圆、圆弧、椭圆等。每一种图元都具有图元编码、位置数据和绘图属性 具体情况见表 。所有规则军标的显示由统一的规则军标绘制程序来完成。表 规则军标图元设计图元类型图元编码位置信息说明 为起点线段 为终点 为起点折线 终点圆外切矩形左上角点圆 为右下角点 为起点圆弧 中间点 为终点 为椭圆外切矩形左上角点椭圆 为右下角点第 页第三苹实现战场态势的核心技术与方法 非规则军标的生成非规则军标无法用一定的标准化数据来描述 需要针对具体的符号通过相应的算法和程序来实现。为尽量减少代码的冗余及增加代码的可查找性 依据算法、程序和功能的相似程度 可将非规则军标分成以下四类 曲线类。分为封闭曲线和开曲线两类。封闭曲线军标的特征是 在一个闭曲线内含有若干个规则军标。内含的规则军标只要解决给定若干型值点 然后将这些型值点拟合成曲线即可 开曲线军标的特征是 军标由一条或多条开曲线与一个或多个规则军标组合而成。这类军标的绘制是通过给定型值点 然后将它们拟合成开曲线。图 空降地域等曲线类军标 法线类 其形状特征为 在开曲线、闭曲线或折线的法线方向上 置某种小标志。绘制这类军标时先绘制开、闭曲线或折线 然后在这些线的法线方向上置上标志。图 部队行军路线等法线类军标 箭头类 这类军标是由开或闭曲线与箭头组合而成的 如图 所示。绘制时先由型值点生成开或闭曲线 然后再在开曲线的端点或闭曲线某一中间点处生成单箭头或双箭头。行 钳击等箭头类军标第页第三章实现战场态势的核心技术与方法 杂类 这类非规则军标的形状特征无固定模式可循 可通过直线、圆、椭圆等绘制工具来实现。如铁路线路等。图 各类线路的表示非规则军标的绘制 需要生成给定型值点的光滑曲线。 样条、张力样条、三次样条插值是绘制非规则军标最常用的几种算法。使用样条插值的算法主要考虑光滑曲线的图形效果、生成光滑曲线的速度和光滑曲线的灵活度。通过实践证明 样条尽管速度快 但图形效果和灵活程度一般 而张力样条的性能明显优于三次样条。因此 本文采用了张力样条插值算法来绘制非规则类军标。 三维军队标号的算法实现三维军队标号应用于三维地形环境下标绘和展现战场态势 主要由二维队标、队号和三维队标、队号组成。目前我军的军事标绘方面应用三维的情况还不多 但三维标绘在战场态势展现方面又具备独到的优势 因此在三维态势标绘和展现中 需要研究三维标号的数据结构、表现方式和具体的应用模式等问题。最终的态势系统应该可以通过二、三维结合的方式进行态势展现 才能达到直观反映战场真实态势的目的。 三维军队标号定义按三维军队标号的空间特性不同 为实物模型队标、过程模型队标和三维队号三类。实物模型队标 通过建立统一的数据结构 以程序实现对实物模型的描述和绘制 主要用以表示有形军事目标和有垂直高度感的机构 是对军事目标、机构等实物模型的简化 指挥机关、保障机构、车辆、武器、装备等。过程模型队标通过一定的数学模型实现对军事设施、军队行动的三维图形描述 每一个过程模型需要相应的算法和程序来实现。三维队号则是用三维字体注明队标的代字和数字信息 并与三维队标配合使用 在三维战场环境中表现更丰富的信息。第 页第三章实现战场态势的核心技术与方法 三维军队标号的实现针对实物模型队标 可以采用 系统中创建和编辑对象模型构建模型立体外观 将模型的曲面离散成多边形 并保存为标准格式的模型文件 在态势系统中通过程序读取并解释模型文件 具体是读取模型文件的多边形边表、顶点表、法向量表、纹理坐标表等 并重建对象。参考信息工程大学徐敏使用的方法 读取并解释模型文件的函数如下【 对于过程模型队标主要通过过程模型、曲面合成等算法实现。第 页第三章实现战场态势的核心技术与方法过程建模是通过程序算法和其参数来表现物体的主要用于传统三维数据结构难以表现的不规则对象的实现。常用的过程模型有分形迭代算法 基于语法规则的算法模型和基于动态随机生长原理的算法模型。过程建模主要用于部分三维过程模型队标的建模 也可用来模拟战场环境中的地物。语法规则模型的基本思想是根据预先定义的规则不断地生成复合形状 并用它来取代初始简单物体的某些部分 最终形成复杂物体。基于动态随机生长原理的算法的基本思想是 采用大量不规则的微小粒子图元作为基本元素来描述不规则的模糊物体。在粒子系统中 每一个粒子图元均具有位置、形状、大小、颜色、运动速度和运动方向、生命期等属性 所有这些属性都是时间 的函数。随着时间的推移 系统中已有粒子不仅不断改变形状、不断运动 而且不断有新的粒子加入、旧的粒子消失。同时 为使粒子系统所表示的景物具有良好的随机性 与粒子有关的每一参数均将受到一个随机过程的控制。它的这一特征充分体现了不规则模糊物体的动态特性和随机性 所以能用一种统一的模式很好地模拟如战火、硝烟、雨雪等动态自然景象。图 表现了基于动态随机生长算法实现的虚拟三维战场空间中的战火和硝烟。图 动态随机生长算法实现的战场硝烟以战场环境中最常见的战火动态实现为例 基本算法如下 定义节点接口和粒子接口 创建节点实例 页第三章实现战场态势的核心技术与方法设置节点属性 添加节点到场景中添加节点到选中集中 第三节战场态势标绘与显示为了分析作战方案检验作战计划 明确各部队作战任务 部队在行动实施之前 通常需要进行态势推演 以分析战场演化进程 使指挥员能够直观可视地进行战略筹划、指挥决策和指挥控制。构建了军事地理信息平台和军队标号系统 我们就像有了舞台和演员 结合作战想定、计划和实施方案 我们就可以在沙盘上表现一场战争的动态进程 甚至导演一场战争。因此 战场态势第 页第三章实现战场态势的核心技术与方法显示和作战行动动态推演才是本系统的核心。本节将研究如何基于地理平台和军队标号来模拟战场态势。 战场综合态势信息构成一场战役中 综合态势一般包括以下几类信息 作战力量部署信息包括作战部队部署、机场部署、港口部署、雷达部署、导弹部署、电子对抗力量部署、通信力量部署 以及地形、气象、水文等战场环境信息 作战力量的主要作战行动及过程信息 作战力量主要实体的军事属性信息 包括隶属关系、级别关系、任务关系等 后勤保障需求信息等。 保障力量部署信息包括战区范围内各联勤保障机构、应急机动保障机构和各种直属部 队的部署情况军兵种后勤力量部署情况 部队建制后勤部署情况 地方支前力量部署情况、社会后勤资源分布情况 以及战区内适宜后勤部署的地理气象环境信息等。 战役行动行为信息战区范围内作战力量、保障力量行动情况、执行任务情况、作战及保障行动计划、方案和战役进程等信息。 敌方态势信息主要是敌方军事部署及行动情况等信息。战场上 敌方态势的变化将引起我方作战态势的变化 直接或间接影响我方作战部署和相关保障计划。其中敌方作战决心、行为动向等对战役进程有较大影响因素 必须重点关注。 态势信息处理对采集到的战场综合态势信息必须经过进一步的处理才能用于态势展示。态势信息处理主要包含以下功能 语义判断根据态势信息的具体内容及指挥员掌握的专业知识 对信息进行排错处理 去伪存真、去粗取精。’ 信息聚集第 页第三章实现战场态势的核心技术与方法依据已知实体信息及军事知识 聚集、补充实体的其他未知信息。 合并处理根据不同来源 对同一信息素材进行合并。例如 对各军区上报的某一行动的协同计划进行合并处理。 组合处理一按部队实体关系 包括部队隶属、编组 配属、指挥关系等 装备设施关系、资源使用关系、相互作用关系等对信息进行组合。 聚合处理聚合主要指与某一行动有关的部队、指挥机构、行动主体、行动对象、行动地域等在特定行动、特定空间、特定时间内的聚合关系。聚合处理就是按聚合关系对相应的信息进行综合处理 达到信息优势互补的目的。本系统在实际应用过程中 战场态势信息主要来源于作战基本想定 主要包括 节中的各类信息。态势信息处理流程如下图所示 作战军态态战语义判断场合并处理队聚合处理势聚合处理势想信标标显定信息聚集息组合处理号组合处理绘——不图 基于想定的态势信息处理流程 态势标绘与显示三维军队标号应用于三维地形环境下标绘和展现战场态势 主要由二维队标、队号和三维队标、队号组成。目前我军的军事标绘方面应用三维的情况还不多 但三维标绘在战场态势展现方面又具备独到的优势 因此在三维态势标绘和展现中 需要研究三维标号的数据结构、表现方式和具体的应用模式等问题。最终的态势系统应该可以通过二、三维结合的方式进行态势展现 才能达到直观反映战场真实态势的目的。在态势标绘系统中 尽管三维标绘与二维标绘的内容和目标是相同的 但是由于三维环境的复杂性 以及用户对三维态势表现逼真性的要求 重点需要解决的是三维军标与地形的高程匹配问题以及爆炸、烟火等特殊信息的态势表第 页第三章实现战场态势的核心技术与方法现问题等。 三维军标的标绘本文研究中 态势标绘采用在二维空间中生成二维军标然后在三维场景中添加高程来生成并显示三维动态军标实体的方法来实现。为了保证算法与屏幕坐标和地理坐标的一致性 需要建立二维屏幕坐标与三维地理坐标的对应关系。设二维屏幕的横向范围为 纵向范围为三维场景俯视图的横向范围为 纵向范围为’】。设在二维屏幕坐标系中某点 的坐标为 该点在三维地理坐标系下对应点 ’的坐标为 夕建立了坐标间的对应关系后再根据地理比例尺在三维场景中对三维动态军标实体进行缩放并进行平移和旋转 将三维动态军标标绘在场景中的适当位置。 态势标绘中的地形高程匹配在三维环境中 随着三维地形的无规律变化起伏 位于地面的三维模型也必须根据它与地面的接触点和邻近地形的局部特征进行姿态的变换 以避免出现部分陷于地下或悬于空中等违背自然规律的现象。如果三维地形模型的模型坐标系和世界坐标系重合 则世界坐标系的 方向对应三维地形模型的正方向。地形高程匹配要解决的问题就是如何获取三维模型在地形场景中某一位置处从模型坐标到世界坐标的转换矩阵 并利用该矩阵调整模型的姿态。图 地形高程匹配在军标地形高程匹配算法方面 国防科技大学的陈健翔等提出的三点匹配第 页第三章实现战场态势的核心技术与方法的方法 在满足三维态势显示实时性要求的前提下 能获得较好的地形匹配效果。其原理是选取模型中代表其姿态的三个点 即能确定模型水平面的三个点 投影到地形表面 与地形网格的交点分别是 如图所示。投影平面的中心为 法线方向为 。在投影平面上任取两个相互垂直的向量 构成三维模型的模型坐标系。根据模型坐标系和世界坐标系的空间关系 即获得三维模型在该空间位置相对于世界坐标系的旋转矩阵 考虑三维模型的运动方向 将三维模型绕 旋转一角度 对应的三维模型旋转矩阵为 矩阵 即为三维模型在该地形网格从模型坐标系到世界坐标系的旋转矩阵。将 点的高程作为三维模型的参考高度 获得三维模型在世界坐标系的平移矩阵 则三维模型到世界坐标系的变换矩阵为 二维态势标绘与三维态势标绘的实时转换具体来说二、三维标绘的实时转换主要完成两种命令转换功能 三维标绘命令 维标绘命令的转换以及二维标绘命令到三维标绘命令的转换。由于在设计军标库时充分考虑了二维军标模型与三维军标模型的一一对应关系 因此 转换功能主要需要解决图标位置及姿态参数的相互转换问题。由于三维标绘中所包含的信息量远多于二维标绘 因此 从三维到二维的转换比较容易 只要将三维信息投影 维平面就可以了。而从二维到三维的转换则比较困难 因为从二维平面到三维空间 需要补充一些诸如高度等方面的信息。因此 需根据二维地图与三维虚拟环境的对应关系 由二维坐标值获得相应点的地面高程值 再根据图标的类型和属性信息综合计算三维空间中的图标位置 并根据地面坡度等信息计算三维军事图标的姿态参数。有一种基于标绘命令的实时转换方法 命令基本格式如下 标绘类型 外观调整参数缩放比例、颜色等 定位参数 坐标值、旋转角度 标记属性 操纵动作 附加信息 。无论用户采用哪一种标绘手段 其结果均是输出两条对等的命令 二维标绘命令和三维标绘命令 根据这两条命令中的参数设定 由二维显示模块和三维显示模块分别在电子地图和虚拟地形环境中完成相应的绘制工作 从而形成完成对等的战场态势表现。 战场态势查询战场态势查询是虚拟战场环境的一个基本要求 是用户与环境进行交互的一条重要途径。战场态势查询基于实时更新的战场目标库和战场信息库 应提供对虚拟战场环境中目标对象的点击查询或范围选取查询 是对战场环境信息第

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