基于EV_Globe的三维动态仿真系统设计与实现
◆魏五洲 赵海旭
（解放军63850部队 吉林 137001）
摘要：传统的二维态势可视化在对战场军事情况表达过程中存在着更新周期长，作战区域细节性表达能力差等缺陷。为了提高战场态势的可视化演示效果，借助计算机三维模拟功能，以局部区域体系作战为场景，设计开发三维动态仿真系统。将三维空间理念引入到动态仿真战场可视化显示中，具体阐述了系统功能组成、软件架构、内外接口关系，设计了地理环境模块、仿真数据解析处理模块、三维视景仿真模块，直观表达了三维战场态势，并通过动态仿真推演过程证明了该系统良好的可视化效果，有效地提高了三维信息感知能力。
关键词：战场环境；地理信息系统；三维可视化；仿真系统
当前，在为战场指挥决策提供可靠信息的各种手段中，目视显示仍是最有效和最快捷的方式。因而，对战场态势及战场环境的可视化仿真在作战辅助决策支持系统中发挥着其重要作用[1]。研制一种可测量、多维度、充分考虑领域情景的虚拟战场环境系统，可用于武器系统性能验证和作战方案推演，同时可有效改进系统使用人员的临场感觉，促进训练水平、效益的不断提高，指导施训方案的科学制定，推动军事作战、训练模拟在概念和方法上产生新的飞跃[2]。
为了实现作三维可视化动态仿真系统设计，本文在文献[1-3]的基础上，利用现代计算机技术和三维仿真技术等技术手段，将反映真实地理环境的卫星影像、航空摄影影像与精确反映地势地貌的数字高程模型相结合，重构三维地理环境，并集成三维建筑模型、地名要素和动态对象等，实现对三维地球空间及空间相关事件的真实、精确的模拟和展示[1-3]。系统主要模拟现实战场态势中的实际兵力部署、武器装备显示、雷达探测扫描、波束及包络、卫星运行和导弹打击过程情况。
1 系统总体设计
1.1 功能组成
根据需求，系统可划分为地理环境模块、仿真数据解析处理模块、三维态势显示三个模块。系统功能结构组成如图1所示。
1.2 软件架构
系统软件采用C/S架构，各个模块都遵守统一的标准规范体系和运维保障体系。系统采用插件机制，在插件机制框架下，系统的各个功能模块被封装成不同的插件，主程序统一对各个插件进行管理以及分发处理消息。插件与插件之间功能相对独立。
系统主要包括了实时数据接收插件逻辑插件、显示插件、功能控制面板插件等插件，实现了数据接收处理、消息转发、三维场景显示、显示控制等各部分功能的模块化，以及系统的高效稳定运行。
图1 系统功能结构图
1.3 系统接口关系
接口I/F-PTIn07：接收网络中实时数据，并把数据通过消息传递给逻辑插件。
接口I/F-PTIn01：发送时间进度等消息。
接口I/F-PTIn06：逻辑插件，将默认设置等消息发送给功能控制面板。
接口I/F-PTEx01：实时数据接口，接收外部仿真数据，为仿真推演提供数据驱动，通信协议采用UDP组播，外部接口协议采用陆军试验训练基地试验信息系统实时数据交换协议技术规范。
接口I/F-PTIn04：发送显示插件控制消息。
由图9可以看出，CDFU起到了一定除悬浮物的作用，但去除效果一般，最高去除率只有55%。分析原因认为，CDFU主要用于高油含量生产水的处理，且只对粒径＞3μm的悬浮物具有一定的去除效果，对于油含量较低、悬浮物粒径较小的生产水处理效果一般。
接口I/F-PTIn05：功能控制面板插件，将用户操作产生的控制消息发送给逻辑插件，对系统的显示状态进行控制。
接口I/F-PTIn02：发送主界面控制消息。
电信运营商信息化业务不具有可复制性，这导致了运营模式运行时的诸多困难[4]。企业工作流程和网络资源的运用暂时停在维护和运营上，对业务发展的帮助不够大。电信运营商信息化业务中心系统的未来设计可以包括以下一些内容：实时监控业务工作流程，各种客服工作、企业管理需要透明化、数据化。工作人员的工作岗位变动性要小，保证工作流程的稳定性。
3.教师启发学生思考：列出比例的主要根据是什么？主要是“4个玩具汽车可以换10本小人书，假设14个玩具汽车可以换x本小人书”这两句话。
（1）内部接口
接口I/F-PTIn08、09、10：发送逻辑插件控制消息。
（2）外部接口
接口I/F-PTIn03：将外部数据进行分析、适配等转换为三维显示插件需要的数据，发送给显示插件。
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2 系统功能设计
2.1 地理环境模块
（1）三维模型标绘
完成实体在三维数字地图上的初始位置部署和实体基本信息的录入。将作战实体三维模型手动部署到三维场景中，以可视化界面编辑部署经纬度、高度、方位角、俯仰角、模型缩放比例信息。根据相应军事规则数据和编组信息，对某一作战单位的所有作战实体进行整体自动部署。
（2）标绘对象编辑
系统设有对标绘对象进行编辑的属性页，用户可方便对标绘对象进行编辑，如：改变标绘对象的颜色、符号大小、空间位置、视图范围等信息，通过风格的变化表示不同的战场信息。
2.2 仿真数据解析处理模块
系统根据场景数据的不同，分别具备实时、回放两种工作模式。其中，实时工作模式下场景数据是实时接收的数据；回放模式下场景数据来自于本地文件数据。
为了适应不同数据源的接入和显示，需确定一套独立的数据结构，当其他数据源接入后，通过自动转换模块，按照接口规范自动将接收到的数据转化为内部可以使用的数据结构，数据结构主要包括运动目标驱动数据，包含带时刻信息的位置、显示信息、链路和命令数据。
在“微时代”，要让“微媒体”在高校成为传播优秀中国传统文化和主流文化的坚强武器和牢固阵地，可通过组建了解中国传统文化和主流文化，并建立文化学习微信群，应充分发挥学生团体的作用，使学生通过网络对中国优秀传统文化进行学习、交流和研讨。“微媒体”的网络文化团工作模式不受时间和空间的限制，具有灵活自由的特点。同时，还可以加强师生间的沟通，让学生轻松而自由的发表自己对中国文化的看法，分享自己对文化的学习心得，提出对文化学习的疑惑，便于教师及时解疑并做出正面的指导。组建文化学习微信群可有效提高对传统文化和主流文化的传播，从而丰富文化教育的资源。
（2）实时数据接收与解析
系统通过设计独立的接收模块，实时仿真驱动系统发送的仿真数据报文，为仿真推演提供数据驱动。实现连续接收及断点接收两种模式。为提高系统对多种类型及格式的实时数据报文的适应性，设计独立可扩展的数据解析模块，将外部数据自动转换为本系统能够识别的数据格式，完成实时数据解析，将解析的数据传到渲染模块，进行三维显示。
2.3 三维视景仿真模块
（1）通用数据结构
通常，我们都会不自觉地将一张摄影作品归入某个特定的时代框架里。然而荒诞的是，这张照片似乎想要从一切短暂的年代归属之中退出去。一方面，观众感觉这张照片反映的是一个诡异而险恶的“旧世界”。它以某种方式将这种痕迹留在照片上：斑点、划痕，诸如此类来自玻璃负片时代的特征。威特金常常采用一种高度直觉化的方式来完成照片制作的物理过程，比如刮擦负片、漂白或是调节画面颜色。
3 动态仿真推演过程
3.1 观察阶段
我方卫星、预警机对目标进行探测，并初步区分出目标种类和数据，将目标回传给载机，并通过屏幕文字打印显示侦察结果。三维视景系统接收探测仿真数据，进行飞机间、弹间、卫星、与预警机间的交互过程，采用带流动方向的连接线进行展示。并根据飞机雷达参数及飞行数据，生成飞机雷达探测波束及范围，在三维场景中动态显示搜索工作模式。特殊效果功能采用三维几何体、模型动画、粒子特效进行显示。
用染色序列对P进行着色,实际上是对m(2n+1)+2n-1条边进行着色,而图4中色集合的个数有个,根据上述染色算法,当k是奇数时,有当k是偶数时,有因此恒成立,此时求得最小的整数k满足⎤。
3.2 调整阶段
根据卫星或者预警机回传的目标，载机雷达迅速完成目标对象的截获，并显示截获指示波束，并能根据仿真数据动态更新波束指示方向。载机根据战场情况，启动干扰设备，对敌目标进行干扰，压制敌方侦察行动。
应收账款日常定期对账也非常必要。在收回账款之前定期对账可起到催促客户还款作用，但在H公司岗位操作指引里并未明确由财务部还是市场部负责。定期对账不能落实可能造成客户延迟还款，若金额出现差错也不能及时发现改正，对最终回收欠款产生不利影响。公司财务部门有权对市场部门签订的合同进行审核，但在实际操作中，财务人员并不会看销售合同具体内容，而只在合同上加盖公司财务章，不能起到监督作用。
3.3 决策阶段
根据当前战术信息，飞行员迅速做出决策，发射导弹对敌目标进行打击。
3.4 行动阶段
弹机械分离过程采用模型动画技术进行实现，对整个动画过程进行建模，三维视景软件接收发射消息，调用相关接口，展示导弹机械分离过程，弹导引头开机、搜索、截获过程通过波束进行显示，弹的运行轨迹通过弹道数据支持，发弹过程如图８所示。
4 结论
本文基于大型GIS 平台EV-Globe，设计并实现了三维可视化动态仿真系统，并在三维虚拟战场环境下，动态仿真目标飞行与周围场景的变化，实时计算和显示目标的位置和姿态，直观、逼真地模拟目标飞行与工作过程，结合三维空间场景信息，使观察者能感受到近似于真实环境的各种场景，为系统验证分析、仿真评估与指挥决策提供更加形象、直观、丰富的信息支撑，对于提高场区装备信息化程度和指挥人员的战场感知能力，具有重大意义。
参考文献：
[1]闫冲冲，郝永生，葛志军.基于EV-Globe的单兵防空作战三维可视化仿真系统设计[J].电子设计工程，2012，20（4）：38-41.
[2]杨薇，基于EV- Globe的飞行器试验三维动态显示系统的设计与实现[J].舰船电子工程，2017，37（7）：80-83.
[3]柳玉，陈建华，文家焱.基于EV-Globe的虚拟战场环境系统设计与实现[J].计算机应用与软件，2016，33（4）：76-79.
标签：战场环境论文; 地理信息系统论文; 三维可视化论文; 仿真系统论文; 解放军63850部队论文;