基于GIS的战场态势推演系统的研究与实现

论文摘要

随着军事指挥自动化的发展,“战争迷雾”是制约指挥决策的重要因素,战场指挥人员处于对战场态势“不知道”,对战争趋势“不了解”的双重压力之下,导致了指挥人员决策力的下降,其主要原因是指挥人员对战场情景过于模糊。如何使战场趋于透明化,是目前战场信息化过程中,亟待解决的问题。战场态势推演系统作为反应战场环境、体现作战人员行动、表现战斗趋势的综合性作战系统,可提供直观丰富的战场态势表达和有序的态势推演过程。战场态势推演系统对指挥员快速制定作战计划,赢得作战时间,从而获得作战的胜利,具有重要的指导意义。但传统的推演方式即现地推演、图上推演和沙盘推演在军事指挥上,存在推演时间长、成本高、精度差和可信度低等缺点。目前的基于战场的信息化系统,主要侧重于态势的表达,在战场推演上,标注与战场地理环境信息的集成与融合性差。为了促进战场信息自动化的发展,解决“战争迷雾”对指挥人员的不利影响,结合MapGIS K9的二、三维地理信息数据管理优势,实现了战场态势推演的原型系统,从而辅助战场指挥人员对战场态势的全面把握和有效决策。本文以基于GIS的战场态势推演系统的研究与实现为线索,主要针对以下几个问题进行了相关的研究,并在原型系统中对相关功能进行了实现。1)态势符号信息与地理信息数据的无缝集成。它要求标图组件既要完全独立于底图数据,又要在态势推演系统中具有底图数据的相关地理要素,即坐标、高度等。这需要实现战场态势数据与地图地理数据的同步显示、独立管理。2)二、三维态势图的联动。其中涉及到二、二维标注的实现,包括久量标注的计算、显示、渲染等,以及符号标绘的展现。由于态势中标注是通过关键点计算生成,其表现形式和存储方式在二、三维的组织也存在着不同。在文件信息存储最大化的基础上,系统只存储关键点和关键信息,二维和三维的显示属于实时生成的效果。3)态势图的推演过程和记录的表达。如何实现推演过程轨迹的设置与存储是推演过程记录的关键,这一问题的解决直接影响到推演过程表达的方式和效率。4)态势推演系统的设计与实现。系统的设计与实现遵循软件工程的设计原则,以松耦合、强内聚的系统构建原则。基于MapGIS K9平台开发,搭建了态势推演的原型系统。开发的军事标绘基本生成算法组件具有平台无关性。

论文目录

• 作者简介
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 选题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 发展现状
• 1.1.3 研究的意义和目的
• §1.2 基本概念
• 1.2.1 战场态势
• 1.2.2 战场推演
• §1.3 课题内容与安排
• 1.3.1 课题的主要内容
• 1.3.2 拟解决的问题
• 1.3.3 章节安排
• 第二章 理论研究基础
• §2.1 组件式地理信息系统（COMGIS）
• 2.1.1 组件式GIS概述
• 2.1.2 组件式GIS发展状况
• 2.1.3 MapGIS K9介绍
• §2.2 图形开发理论
• 2.2.1 几何图形理论
• 2.2.1.1 节点的类型
• 2.2.1.2 样条曲线
• 2.2.1.3 图形几何变换
• 2.2.2 图形开发理论
• 2.2.2.1 GDI+图形开发理论
• 2.2.2.2 OpenGL图形开发理论
• §2.3 基于数据中心的MVC构架
• 2.3.1 数据中心概述
• 2.3.2 MVC构架概述
• §2.4 本章小结
• 第三章 战场态势推演系统的关键技术
• §3.1 二维标绘形态建模
• 3.1.1 箭标类军标的形态建模
• 3.1.1.1 单头箭标的形态建模
• 3.1.1.2 多头箭标的形态建模
• 3.1.2 扯旗类军标的形态建模
• 3.1.3 小旗类军标的形态建模
• 3.1.4 符号类军标的形态建模
• §3.2 三维态势标绘
• 3.2.1 三维建模过程
• 3.2.2 三维态势的高程
• 3.2.3 二三维联动技术
• §3.3 基于多线程的推演模型
• 3.3.1 多线程模型
• 3.3.2 推演数据
• 3.3.3 推演线程的控制
• 3.3.4 推演线程的时间轴
• §3.4 本章小结
• 第四章 战场态势推演系统设计
• §4.1 系统总体设计
• §4.2 系统逻辑结构设计
• §4.3 系统功能模块设计
• 4.3.1 安全认证
• 4.3.2 数据管理
• 4.3.2.1 存储管理
• 4.3.2.2 方案管理
• 4.3.2.3 系统管理
• 4.3.3 基本算法
• 4.3.4 态势标绘
• 4.3.4.1 二维态势建模
• 4.3.4.2 三维态势建模
• 4.3.4.3 态势交互与更新
• 4.3.5 态势推演
• §4.4 存储结构设计
• 4.4.1 文件存储结构
• 4.4.2 标注类型结构
• §4.5 本章小结
• 第五章 战场态势推演系统实现
• §5.1 系统开发工具与开发环境
• 5.1.1 系统开发工具
• 5.1.2 系统开发环境
• §5.2 系统框架实现
• §5.3 功能模块实现
• 5.3.1 安全认证
• 5.3.2 数据管理
• 5.3.2.1 存储管理
• 5.3.2.2 方案管理
• 5.3.2.3 系统管理
• 5.3.3 基本算法
• 5.3.4 态势标绘
• 5.3.4.1 二维态势建模
• 5.3.4.2 三维态势建模
• 5.3.4.3 态势交互与更新
• 5.3.5 态势推演
• 5.3.5.1 数据生成器
• 5.3.5.2 推演控制
• 5.3.5.3 时间轴
• §5.4 战场态势推演应用
• 5.4.1 需求方案配置
• 5.4.2 数据录入
• 5.4.3 态势标绘
• 5.4.4 推演方案配置
• 5.4.5 推演过程
• §5.5 本章小结
• 第六章 结论和展望
• §6.1 结论
• §6.2 展望
• 致谢
• 参考文献