三维战场态势信息系统研究与实现

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 三维战场态势信息系统研究的意义
• 1.4 论文结构
• 第二章 三维战场环境的建立与海量数据管理、调度
• 2.1 地形三维可视化
• 2.1.1 数字高程模型及其特点
• 2.1.2 建立三维地形的数据及方法
• 2.2 三维地图符号的设计与建立
• 2.2.1 三维地图符号模型的建立依据
• 2.2.2 建立三维地图符号模型的总体原则
• 2.2.3 三维地图符号模型设计的逻辑性原则
• 2.2.4 三维地图符号模型的定位方法
• 2.2.5 三维地图符号的分类与模型实现
• 2.3 其他环境要素的三维可视化
• 2.4 战场环境要素海量数据的管理与调度
• 2.4.1 基于LOD思想的DEM、DOM数据的金字塔数据结构
• 2.4.2 数据动态调度
• 2.4.3 海量三维空间对象数据的组织与调度方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 三维军标符号设计与可视化表达
• 3.1 三维军标视觉变量
• 3.2 三维军标构图规律
• 3.2.1 三维点状队标构图原则
• 3.2.2 三维线状队标构图原则
• 3.2.3 三维面状队标构图原则
• 3.2.4 三维立式队号构图原则
• 3.3 三维军标编码设计
• 3.4 三维军标符号建立
• 3.4.1 三维实体军标建模
• 3.4.2 立式纹理军标建立
• 3.4.3 二维军标符号或纹理和DEM的场景叠加
• 3.4.4 算法生成
• 3.5 本章小结
• 第四章 三维战场环境中军事行动相关的分析算法、推演模型与辅助决策
• 4.1 三维战场地形分析算法
• 4.1.1 地形分析的分类方法
• 4.1.2 地形分析模块的实现思路与算法
• 4.2 基于兰彻斯特方程的推演模型研究
• 4.3 三维战场态势评估与辅助决策
• 4.3.1 态势评估的层次结构
• 4.3.2 基于黑板模型的态势评估实现方案
• 4.4 本章小结
• 第五章 三维战场态势信息系统设计与实现
• 5.1 系统设计
• 5.1.1 基于MGIS二次开发平台的二维态势标绘推演系统设计
• 5.1.2 基于Skyline二次开发包的三维态势标绘推演系统设计
• 5.1.3 基于进程间消息通讯的二、三维联动态势标绘推演设计
• 5.2 二、三维联动态势标绘与推演系统实现
• 5.2.1 联动式漫游、放缩
• 5.2.2 联动式军标符号标绘
• 5.2.3 三维态势符号
• 5.2.4 二维网络协同标绘
• 5.2.5 三维推演
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢