三维地图可视化态势系统解决方案

                                                         发布日期:2018-05-22

随着国际环境的变化、以信息技术为核心的变革深入发展, 其中以计算机、人工智能等技术为支撑的“地图态势' 仿真推演系统, 在各项训练中发挥了重要作用。三维地图态势系统通过对地图环境的推演仿真,为各项工作提供依据。通过三维可视化技术的运用, 实现对地图态势的直观、多角度评估, 从而辅助用户指挥决策。

关于三维地图可视化态势系统的分析与研究

三维地图可视化态势系统解决方案主要涉及信息融合、信息可视化、数据的存储与管理、数据安全性保障等方面。

对于同一目标,传感器采集的信息存在重复、误差较大等问题,不利于指挥员快速进行决策。因此,高效的数据融合处理在短时间内提供真实、有效的地图信息非常必要,基于云边融合的指挥信息系统,边缘域负责收集众多节点的数据并进行基本处理,并将结果反馈给终端。云中心将边缘域的数据进行融合处理后,再进行数据分析,在云中心遭受攻击时,终端仍能收到指令,提高了系统的抗毁性,并通过减轻云中心计算量的方法提高了数据处理的效率。

基于绝对灰度的多元数据融合方法,主要针对雷达信息,将采集的数据进行预处理并筛选,计算关联度,采用分治的思想进行关联度匹配。该方法可有效消除虚假信息,提高信息关联准确性。

通常会部署大量传感器设备来监控地图态势。但由于传感器数量大、种类多,指挥员难以直接采用其数据进行安排。地图信息可视化技术可以使指挥员快速了解场景,准确做出决策。

指揮人员通常利用场景态势图来了解环境,但在小区域内出现多个目标时,态势图常常出现重叠、遮挡等情况,为此,基于Web的目标态势可视化,将目标进行分类,按类别分层显示,根据需求选择显示内容,另外,此方法还可以将某个目标的多种位置和时序等数据融合,依据地理位置进行可视化显示,该设计有效解决了态势图标号重叠的问题。

二维地图在场景态势可视化方面有着十分广泛的应用,可以展示各目标在地图上的平面分布,但无法真实地显示区域的地形,对于指挥规划有一定的困难。目前,有一种二三维地图联动的态势系统,利用三维系统直观显示地形,两者之间进行联动,在对任一个地图进行操作时,可以获取两个地图一致的数据。该设计将二维地图的完整性、便于查询等特点和三维地图直观、真实的特点结合,使态势图更具有操作性。

最重要的莫过于数据,大数据的应用是未来感知系统发展不可避免的趋势,利用包括身份认证、访问控制、异常检测、补丁管理、数据备份以及系统恢复等在内的大数据安全防护技术进行数据安全性保障的任务,可较为有效的保障感知系统所捕获海量数据的安全。另外,利用OODA环理论对信息化的数据安全保障进行了分析与研究,研究表明,随着时间的推移,数据安全保障效能会随OODA环周期的减小而大幅提升。

三维地图态势系统的核心功能在于三维地图的环境打造、地图内的数据同步、三维装备模型库、地形分析等。

三维地图态势系统的整体界面人性化、菜单设计符合用户的使用习惯,人机交互设计友好,无逻辑错误。这是系统软件的基础,便于用户操作。

在三维地图态势系统的三维战场中,实现卫星三维地图、无人机倾斜摄影三维地图和其他常见格式三维地图等多元地图数据自动融合,生成三维地图环境。采取无人机倾斜摄影技术生成的三维地图实际误差不超过 2 米、 比例尺不小于 1:2500;三维地图逼真地表现地形地貌特征、地物的纹理、色彩和建筑物外部细节。通过 LOD 技术实现多层级大地形地景数据的显示,可根据相机距离以相机所能查看的区域为基准,以角度、距离、范围以及物体间阻挡关系五个要素进行自行判定,实时加载当前可视区域内内容,减少整个场景加载的答复和工作,优化场景运行效率。

关于三维地图可视化态势系统的分析与研究

关于三维地图态势系统的数据同步,是系统中十分重要的核心功能。将三维地图的相对坐标与倾斜摄影数据的坐标进行转换,实现虚实数据的自动同步。

除了三维的地图呈现之外,三维装备模型库也是实现三维地图态势系统的核心功能。基于装备、设施的物理建模,生成验证性三维装备模型库,提供装备列表和对应的态势标志,列表覆盖常见装备外观和结构,不少于 10 类装备;装备模型库可导入其他三维软件制作的三维模型并保留模型吱声的动画效果,图片可编辑替换,保证系统内容的后期更新。

三维地图态势系统的地势分析功能,可以实现三维地图上点状、线状、面状等目标的地形分析,如实现两点通视分析、最短路径分析、低于特种分析等。两点通视分析误差小于1 米,最短路径分析误差小于 100米,地域特征分析中面积误差小于 1 平方千米。

系统的响应时间直接影响的使用体验。通过对于目前技术的研究,可以实现地图态势生成技术验证品原型系统响应时间不超过 60 秒,地图和三维装备模型数据库响应时间不超过30 秒。能通过装备库列表拖拽至三维地图中生成战场态势,各个装备模型拖拽操作响应时间不超过 30秒;拖拽后可修改装备属性并能自动按属性生成和显示,生成和显示时间不超过 60 秒;三维装备模型与三维地面可自动吸附,吸附高程识差不大于 5 米。实现态势图搜索定位,可将视图焦点按搜索结果自动转至显示器中心,响应时间不超过 60 秒。

关于三维地图可视化态势系统的分析与研究

为了保证三维地图态势系统的多样应用,虚拟态势生成技术验证品原型系统提供计算机显示屏和 VR 眼睛两种显示方式,显示色彩平衡,景深合理,装备模型与实际地形地貌比例一致。

随着各项技术的不断发展,三维地图态势系统包括的数据融合处理、信息可视化、数据安全保障等几项关键技术将会不断更新,实现对未来多方面、全方位的态势感知,从而为各项作业提供数据支持。