三维战场态势信息系统研究与实现
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摘要
三维战场态势信息系统在信息化战争中具有十分重要的作用。在现代信息化战争中,指挥自动化系统是现代作战指挥的神经中枢,而作战指挥控制系统是指挥自动化系统的重要组成部分,当前指挥控制系统的态势显示都是用二维图形、图标显示的,不能满足逼真直观形象显示战场态势的需要。而当前的战场环境三维视景仿真系统大多是孤立存在的,只能针对指定的、具体的、想定的态势或场景进行三维显示,灵活性差,并且演示前的准备、配置工作繁琐,也不能满足实时显示战场态势的需要。因此,将三维可视化技术应用到作战指挥控制系统中,将战场变化过程、战场态势发展、双方兵力对抗过程等可视化,就可以增强指挥控制系统的真实感以及作战指挥人员的浸入性和交互性,从而大大提高指挥自动化系统的实用性。因此对三维战场态势信息系统进行科学的研究和建设,具有十分深远的意义。
本文以三维战场态势信息系统的研究与实现为线索,主要探讨了以下几个问题:
1、阐述了三维战场态势信息系统的基本概念,介绍了三维战场态势信息系统的研究现状和发展动态,明确了研究三维战场态势信息系统的现实意义。
2、三维战场环境建立是三维态势信息系统研究的基础性工作,本文对地形的三维可视化所涉及的数据及其特点、三维地图符号的设计与建立的原则和方法及三维战场环境要素所涉及的海量数据的管理与调度进行了相应的研究。
3、本文对三维战场态势信息系统中的三维军标符号设计、建立与可视化表达作了较为系统的研究,提出了三维军标符号构建的六个视觉变量,并总结了三维军标符号的构图规律,设计了相应三维军标编码,进而给出了三维军标符号的多种建立方法。
4、本文对三维态势信息系统所涉及的三维战场地形中与军事行动相关的分析方法及实现算法进行了研究,并对兰彻斯特线性定律模型和平方定律模型的条件与实现方程进行了介绍。在研究了相关分析及推演模型的基础上提出了一种基于黑板结构的态势评估与辅助决策实现方案。
5、在以上研究的基础上,设计并实现了带有二、三维联动式态势标绘功能的三维战场态势信息系统原型。
The 3D battlefield situation information system plays important role in the informatization warfare. In the informatization warfare, the Command Automation System is the nerve center of the modern command system. The command and control system is important part of The Command Automation System. The display of situation in current command and control system is based on 2D graphics and icons, and it can not satisfy all requirements of visual reappearance of battle situation. But 3D simulation system for battle field is designed for 3D display in certain situation and landscape with need of preparation. The 3D system can not satisfy the need for the display of battle situation because of lack of agility. The 3D battlefield situation information system can improve the reality and interaction of the command and control system. So, it is very important to pay more attention to the study on the establishment of 3D battlefield situation information system.
This paper discusses the following questions about the 3D battlefield situation information system:
1. The basic concept of the 3D battlefield situation information system is introduced and the state of research is also presented. Moreover, the significance of the study on 3D battlefield situation information system is confirmed.
2. The establishment of 3D battle is the basic work of 3D battlefield situation information system. This paper studies the characteristic of the terrain visualization, the principles of 3D map symbol and the data management for huge data.
3. Based on the systematic research on design, establishment and visualization of three-dimensional marking symbol in 3D battlefield situation information system, this paper proposed six visual variable for three-dimensional marking symbol , concluded the rule of three-dimensional marking symbol, designed the code of three-dimensional marking symbol, and presented many establishment methods of three-dimensional marking symbol.
4. This paper studied the analysis method and algorithm of 3D terrain which included in the 3D battlefield situation information system, Moreover, condition and realize equation of Lanchester theory has been introduced in the paper. With all this studies, this paper also discusses the method of deducing maneuver and assistant decision-making which based on blackboard frame.
5. Finally a prototype with 2-3D joint situation Plot of 3D battlefield situation information system has been introduced in this paper.
本文以三维战场态势信息系统的研究与实现为线索,主要探讨了以下几个问题:
1、阐述了三维战场态势信息系统的基本概念,介绍了三维战场态势信息系统的研究现状和发展动态,明确了研究三维战场态势信息系统的现实意义。
2、三维战场环境建立是三维态势信息系统研究的基础性工作,本文对地形的三维可视化所涉及的数据及其特点、三维地图符号的设计与建立的原则和方法及三维战场环境要素所涉及的海量数据的管理与调度进行了相应的研究。
3、本文对三维战场态势信息系统中的三维军标符号设计、建立与可视化表达作了较为系统的研究,提出了三维军标符号构建的六个视觉变量,并总结了三维军标符号的构图规律,设计了相应三维军标编码,进而给出了三维军标符号的多种建立方法。
4、本文对三维态势信息系统所涉及的三维战场地形中与军事行动相关的分析方法及实现算法进行了研究,并对兰彻斯特线性定律模型和平方定律模型的条件与实现方程进行了介绍。在研究了相关分析及推演模型的基础上提出了一种基于黑板结构的态势评估与辅助决策实现方案。
5、在以上研究的基础上,设计并实现了带有二、三维联动式态势标绘功能的三维战场态势信息系统原型。
The 3D battlefield situation information system plays important role in the informatization warfare. In the informatization warfare, the Command Automation System is the nerve center of the modern command system. The command and control system is important part of The Command Automation System. The display of situation in current command and control system is based on 2D graphics and icons, and it can not satisfy all requirements of visual reappearance of battle situation. But 3D simulation system for battle field is designed for 3D display in certain situation and landscape with need of preparation. The 3D system can not satisfy the need for the display of battle situation because of lack of agility. The 3D battlefield situation information system can improve the reality and interaction of the command and control system. So, it is very important to pay more attention to the study on the establishment of 3D battlefield situation information system.
This paper discusses the following questions about the 3D battlefield situation information system:
1. The basic concept of the 3D battlefield situation information system is introduced and the state of research is also presented. Moreover, the significance of the study on 3D battlefield situation information system is confirmed.
2. The establishment of 3D battle is the basic work of 3D battlefield situation information system. This paper studies the characteristic of the terrain visualization, the principles of 3D map symbol and the data management for huge data.
3. Based on the systematic research on design, establishment and visualization of three-dimensional marking symbol in 3D battlefield situation information system, this paper proposed six visual variable for three-dimensional marking symbol , concluded the rule of three-dimensional marking symbol, designed the code of three-dimensional marking symbol, and presented many establishment methods of three-dimensional marking symbol.
4. This paper studied the analysis method and algorithm of 3D terrain which included in the 3D battlefield situation information system, Moreover, condition and realize equation of Lanchester theory has been introduced in the paper. With all this studies, this paper also discusses the method of deducing maneuver and assistant decision-making which based on blackboard frame.
5. Finally a prototype with 2-3D joint situation Plot of 3D battlefield situation information system has been introduced in this paper.
引文
[1].李群,杨峰,孙伟等.空军战役过程推演仿真系统研究[J].系统仿真学报,2003,15(4):502-504.
[2].李伯虎,王行仁,黄柯棣,等.综合仿真系统研究fJ].系统仿真学报,2000,12(5):430-434.
[3].吴鹏,祝江汉,邱涤珊,周敏龙.作战态势推演系统研究[J].装备指挥技术学院学报,2005,4(2):38-42.
[4].TRADOC Pamphlet 525-70,United States Army Training and Doctrine Command Fort Monroe,Virginia 23651-5000,1995
[5].许敏:基于遥感信息的战场态势可视化技术研究[M],解放军信息工程大学,2004
[6].The Dragon Battlefield Visualization System
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[12].朱跃龙等,三维可视化系统中动态多分辨率地里模型的构造[J],计算机工程,2003年第29卷第9期
[13].王亚等,虚拟现实技术在军事领域的应用及对未来战争的影响[J],现代防御技术,2005年第33卷
[14].王光霞,朱长青,地形信息的LOD建模及精度分析[J],测绘学报,2005年第34卷第3期
[15].高刚毅,分布式地理信息系统研究[D],浙江大学,2004年4月
[16].高金凤,多目标多约束条件最优机动路径规划技术研究[M],北京理工大学,2003年1月
[17].徐青伟,基于地理信息的军用标绘平台的设计与实现IM],国防科学技术大学,2003年10月
[18].陆雅清,基于战术数据链的新一代歼击机协同空战火控系统研究[M],南京航空航天大学,2005年2月
[19].危拥军,三维GIS数据组织管理及符号化表示研究[D],解放军信息工程大学测绘学院,2006年4月
[20].钟正,基于海量数据库的DEM动态可视化方法[M],武汉大学,2003年5月
[21].陈引川,战场态势信息系统的研究与实现[M],解放军信息工程大学测绘学院,2006年4月
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[27].华一新,薛本新,建立联合作战图系统共享战场态势信息[J],军事测绘,2006年第2期
[28].吴官祥,张文诗,军队态势图制作技术的现状与发展[J],军事测绘,2006年第3期
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[30].蔡益朝 态势评估中的兵力聚合技术研究[D]国防科学技术大学,2006年4月
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