装甲兵沿道路机动线路选择问题研究

论文摘要

空间信息与地图自古以来就在战争中扮演重要角色。上世纪80年代以来,地理信息系统飞速发展,并且与数据库技术、卫星遥感技术、GPS技术、网络技术融合,在军事领域的应用不断深化,推动战争机械化以后朝着信息化的方向发展。同时,包括战场环境信息在内的空间数据呈指数级数增长,人们所拥有的数据已经达到了极大的丰富,并且继续呈现加速度增长的趋势。而如何利用好这些信息并且在各个领域发挥更大的作用将成为我们面临的新问题,空间分析技术就成为地理信息系统研究领域的一个长期的热点问题。空间分析在军事领域的应用起始于上世纪六十年代,经过几十年的飞速发展已经广泛的应用于各个领域,我国自八十年代开始在该领域也投入很大的技术力量,与国际差距也在不断缩小。本文从地形分析出发,提出装甲兵沿道路机动线路选择这一军事上的具体问题,探讨解决这一问题上的方法和步骤。本文的主要研究内容如下:(1)介绍战争与空间信息的关系,介绍了问题的主要研究背景,提出了装甲兵沿道路机动线路选择问题。(2)在深入分析线路选择问题的基础上,利用基于图论的道路网描述方式,构建了线路选择问题模型和基本实现实现过程。(3)介绍图论的基本概念和基本性质,对比几种经典最短路径算法,并总结出战场环境下线路选择的三个重要指标:通过时间、安全性和隐蔽性,建立了三个数学模型:时间最优通行线路选择模型:结合地形对装甲兵通行时间的多种影响因素,提出了阻碍强度的概念,作为综合各种因素的一个变量,并且作为图中弧段的唯一权值。地形对线路隐蔽性影响模型:分为光学侦查和雷达侦察两种侦查方式,针对其通视条件判断侦查盲区,并以此确定弧段的隐蔽性能。顾及敌火力条件地形对线路安全性影响模型:考虑敌侦查时间和火力探测时间计算装甲车辆能够安全通过的行驶时间。(4)从战场指挥员的思维出发,对沿道路机动线路进行优化,不同的路段根据其被最短路径经过的概率进行配色,通过可视化的方法挖掘机动线路中的越野“捷径”。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 空间信息与战争
• 1.1.1 古代战争中地图的应用
• 1.1.2 现代战争中空间信息的应用
• 1.1.3 战争中的空间分析技术
• 1.2 装甲兵机动线路选择问题
• 1.2.1 装甲兵机动影响要素
• 1.2.2 装甲兵沿道路机动问题分析
• 1.2.3 装甲兵机动问题已有的研究成果
• 1.3 论文的主要内容和结构
• 第二章 装甲兵沿道路机动问题基本理论与方法
• 2.1 基于图论的道路网表达
• 2.1.1 基于图论的道路网分析
• 2.1.2 GIS 中的数据结构
• 2.1.3 基于图论的路网表达
• 2.1.4 图的存储结构比较
• 2.2 空间拓扑关系的构建
• 2.2.1 拓扑空间关系表示方法分析
• 2.2.2 拓扑关系自动生成
• 2.3 最短路径分析
• 2.3.1 基于图论的搜索策略
• 2.3.2 最短路径算法介绍
• 2.3.3 装甲兵沿道路机动线路选择
• 2.4 本章小结
• 第三章 多约束条件装甲兵机道路机动线路选择
• 3.1 战场环境下的机动线路选择
• 3.1.1 地形对装甲兵沿道路机动的影响因素
• 3.1.2 装甲兵沿道路机动线路选择实现模型
• 3.2 装甲兵沿道路机动线路选择模型构建
• 3.2.1 通行时间分析
• 3.2.2 通行隐蔽性分析模型
• 3.2.3 通行安全性分析
• 3.3 约束条件下装甲兵机动线路选择模型
• 3.3.1 路网的建立
• 3.3.2 单一路段分析
• 3.3.3 多约束条件最短路径搜索
• 3.5 本章小结
• 第四章 装甲兵沿道路机动中的越野捷径挖掘
• 4.1 沿道路机动与越野机动的关系
• 4.1.1 沿道路机动是装甲兵机动的主要形式
• 4.1.2 两者之间线路选择实现技术途径异同点
• 4.1.3 沿道路机动中的越野捷径
• 4.2 道路网中的越野捷径挖掘
• 4.2.1 空间数据可视化
• 4.2.2 路段配色等级体系模型
• 4.2.3 区域越野机动最短路径搜索
• 4.3 本章小结
• 第五章 装甲兵沿道路线路选择系统实现
• 5.1 开发方式与开发环境
• 5.2 图的生成
• 5.3 路径搜索
• 5.3.1 Boost Graph Library 简介
• 5.3.2 Boost Graph 库中的范型
• 5.3.3 对Boost Graph Library 调用
• 5.4 实验结果
• 5.4.1 程序基本功能
• 5.4.2 拓扑数据的生成
• 5.4.3 路径分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的主要内容
• 6.2 主要创新点
• 6.3 进一步研究的工作
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢