作战想定系统的三维显示研究论文

（一）系统设计思路

地下水系统三维可视化软件是一个庞大的软件系统，涉及到了一系列的软件开发技术和地下水系统概化与表示方案，在系统设计上要充分考虑现有的数据库基础，以提高对地下水系统的可视性与可操作性为目标，总体设计思路如下：

（1）地下水系统三维可视化软件运行的基础是地下水资源数据库系统，系统运行的所有原始数据均来源于地下水资源数据库，二者之间需要实现紧密的有机结合。

（2）地下水系统三维可视化软件运行的核心数据是地下水系统的三维结构数据，它以数据库的形式存储。本系统的各个子系统均是围绕该数据库进行操作。

（3）地下水系统三维可视化软件按功能的不同划分为几个子系统或称为组件，这些组件可根据需要集成到不同的系统中，其本身可以集成为一个完整的可视化软件系统。

（4）地下水系统三维可视化软件所处理的数据对象锁定为含水层系统，从面到体体现为含水层界面和含水层/隔水层本身，具有空间查询和管理功能，并对这些面和体可进行数据查询操作。

（5）地下水流体的可视化依据含水层系统动态生成，其数据基础是地下水的动态观测数据。

（6）为体现地下水系统三维可视化软件的独立性，研制开发相关原始性数据的数据库管理软件，作为独立的组件集成到整个可视化软件中。

（二）系统结构与组织

地下水系统三维可视化软件采用组件方式处理，按照研究内容给出的划分方案，共包括8个软件组件和一个网络服务体系，作为一个集成结构，这些组件之间的关系如图4-1所示。整个系统可以划分为四个组成部分，分别具有相对独立的软件功能，但又相互联系、互相依托。

图4-1 地下水系统三维可视化软件的结构与组织

1.地下水系统基础数据库管理子系统

实现对地下水系统三维结构基础水文地质数据信息的管理，原则上采用大型数据库作为数据存储，利用数据引擎进行开发。

2.地下水系统三维模型生成编辑工具子系统

地下水三维系统生成辅助编辑工具能够为用户提供一个进行地下水三维系统动态生成和编辑的工作环境，并为地下水数值模拟提供单元剖分功能以及水文地质参数的空间配准。

3.地下水三维系统可视化系统

利用生成的三维水文地质模型数据信息，系统可提供多种形式的地下水系统三维可视化显示，并可将这些成果用于输出。

4.地下水三维系统的网络服务体系

三维可视化服务的对象是含水层结构，可基于含水层结构提供多种形式的WEB服务，通过用户的请求而取得可视化结果。

（三）系统组件与关联

地下水系统三维可视化软件的四个子系统又可以划分为8个程序组件和一个网络服务体系，实现地下水系统三维结构的生成、维护和服务过程。

系统包括的8个组件为单机模式，服务于水文地质专业技术人员，实现地下水系统三维结构的生成和显示，为开展地下水资源评价工作提供一种有效的工作环境。具体组件如下：

（1）地下水系统基础数据管理组件（组件1）；

（2）地下水系统基础数据预处理组件（组件2）；

（3）地下水系统三维模型生成编辑环境组件（组件3）；

（4）地下水系统三维空间剖分组件（组件4）；

（5）地下水系统空间面可视化飞行组件（组件5）；

（6）地下水系统三维结构可视化组件（组件6）；

（7）地下水流体运移动态仿真组件（组件7）；

（8）地下水流场动态模拟组件（组件8）。

网络服务体系是基于INTERNET提供的社会化服务，提供地下水系统三维结构的各种显示服务，并可根据用户的需要提供真实的三维结构数据服务。

同样是平面液晶显示器，可呈现在人们眼前的却是具有一定“景深”的立体画面。据沈春林教授介绍，这项具有“革命”性的技术，最早是受立体电影原理的启发，不过，他们通过长达5年的探索，将“立体电影原理”换位运用，即将原来给人戴的特殊的“眼镜”，戴到了显示器表面。人们可以抛弃立体眼镜的束缚，轻松领略三维立体世界的精彩。这看似简单的互换，其实包含着机械、电子、计算机等当今一系列的尖端技术。 给平面显示器戴上“眼镜”，这只是“真三维立体显示系统”的一个方面。要真正获得逼真的立体画面，接下来研究人员还得想办法将平面图像变化成“三维显示器”所需的图元。对三维显示器而言，其实有两个不同角度的图像就能获得三维效果图。但是，随着不同角度图像的增多，三维的效果也会逐步强化，三维显示的视角也会慢慢变大，还可有效地减小三维图像的跳变效应。最后，研究人员找到最佳图幅数是9。即对静止的画面来讲，选择同一场景9幅不同角度的图像最好；对动态画面而言，在同一时刻，每一桢也需要9个角度的视频画面，然后研究人员针对每一组图元或每一桢数据，进行“交错合成”，从而使人的左右眼分别看到不同角度的图像，这就是立体的原形。

作战力量多元。联合作战力量由陆军、海军、空军、火箭军等诸军兵种共同组成,个参展兵种独立作战能力很强,在总体上表现的平等关系。2. 战场空间多维。有形战场要实现相互融合,即对五行的电磁、网络空间依赖更大,又使作战空间向太空乃至全球更大范围扩展。3. 作战行动多样。由于各种军在多领域共同实施的一系列作战,将视情综合运用多种作战类型和作战样式。即可能由进攻,也可能由防御,且攻防作战转换频繁,如果实施

摘要本文简要介绍了作战计划的推演应用的结构组成,分析作战计划推演的工作流程;并对推演4-i-.~,作战行动,发生事件的进行了分析,同时介绍了其程序实现的方法.关键词计划推演推演模型运算服务引言为分析作战方案,检验作战计划,明确作战任务,在作战行动实施之前,通常需要进行作战计划推演,因此对作战计划推演的研究也越来越重视了.作战计划推演是在作战行动实施前,按作战计划顺序和进程,逐步地对各个作战阶段中作战部署和作战行动所造成的状态进行演练的过程¨ .对作战计划的推演与评估技术一直是各方关注的重点,也是难点,在此方向的研究理论与工程实践也日渐丰富.本文试图从工程实践的角度阐述在战术级作战计划推演方向上的研究.推演的过程主要按照"行动一反应一对反应的对抗"的顺序进行,现将本文中使用的概念定义如下:行动:描述我方的作战行为.反应:描述敌方对我方作战行为产生的反应,即敌方作战行动.行为:描述敌,我双方的作战行为与反应,可以1/7页分解为推演行为与规则.推演行为(元行为):描述推演计算可理解,图形可展示的简单行为,如移动,开火等.事件:描述行为产生的结果和其他事件.反应规则:描述产生行为变化,事件产生,实体特征变化的条件与规则.实体:描述行为主体和行为的对象计划推演体系结构设计为了满足战术级计划推演的需求,按照"轻型,实用,简单"的原则,把计划推演应用软件的体系结构分为数据库,显示引擎,推演核心三个层次.在数据库层中设计了计划数据库,推演模型库,反应规则库;显示引擎层可分为二维显示引擎,三维显示引擎;推演核心层分为计划导人,运算服务,推演进程控制,人工干预,事件显示和评估结果六个模块.具体组成如图l所示.推演核心层的具体描述如图2所示.踊,擎国国数据库F=======b一'-----'5F:=====l计划数据库II推演模型库lI反应规则库l--—. . .——. .—. . .__,—,.—. . .—. . .——__,,-——-—————————_一一图1计划推演组成图推演核心层组成在推演核心层中,通过计划导入模块将计划数据分解入库并提交给运算服务.运算服务按照一定的计算频率进行不停地解算;运算服务中包含反应规则,行为,实体,事件几个部分,循环计算的方2/7页法是"行为一反应一行为变化".运算的结果通过显谢宙宇:战术级作战计划推演研究与应用示引擎进行二维和三维显示,展现实体的位置与状态变化.运算产生的事件列表交给事件显示模块即时显示.在推演过程中,用户可通过人工干预模块改变实体的行为(例如:改变实体的机动路线);用户可以通过推演进程控制模块控制推演过程:通过显示控制模块控制推演开始,推演暂停,重新推演;通过显示步长模块控制图形显示的刷新频率.运算产生的事件将作为主要依据,在推演结束后,形成计划推演的评估报告.具体组成如图2所示.图2推演核心层组成图显示引擎显示引擎用于以图形化方式展现推演过程中红,篮双方的实体状态变化,在三维显示引擎中,增加动作效果(射击,爆炸等)的展示.二维显示引擎选择共同使用的图形系统,以军标方式展现实体.三维显示引擎使用商用的3D引擎(本质是使用OpenGL技术),并在此基础上开发,使其具备按要求建立实体三维模型的能力.数据库设计作战计划推演数据库分为计划数据库,推演模型库,反应规则库.(1)计划数据库主要存放作战计划相关数据,主要包括:敌我作战编成(编组),敌我作战行动,敌我部队实力情况.(2)推演模型库主要存放推演模型相关数据,主要包括:实体模型基本信息,实体模型参数,作战3/7页行动模型基本信息,作战行动模型参数,推演行为参数,武器装备模型,战场环境模型.(3)反应规则库主要存放推演计算需要的反应规则数据,主要包括:行动反应规则,战术规则模型,被打击损失规则,实力消耗规则,事件规则.2计划推演的应用/实现将以上理论用在具体的工程实践中,来检验它的实现效果.首先分析设计了计划推演工作流程,接着以一种作战样式为想定背景,提炼会出现的作战行动;分析模型计算能使用的推演行为,并建立两者的关系;建立相关的反应规则与产生时间列表;最终用程序驱动并控制整个推演过程.计划推演工作流程设计计划推演的工作流程是:首先从导人作战计划开始,将计划信息分解人库;接着进行态势信息初始化;由控制模块驱动推演开始,同时开始计时,运算服务开始工作;按一定的步长频率模型反复地进行运算,并将结果用图形显示;在推演过程中可以随时人工干预实体行为,影响模型计算结果;在推演结束后可以形成评估结果.推演工作具体流程如图3所示.图3推演工作流程图推演行为分析在分析推演行为(元行为)时按照移动,等待,开火三个行为进行分析.推演行动具体内容如表1所示.表1推演行动表行为分类推演行为参数移动到某对象范围+对象4/7页移动到某坐标点坐标点沿路线移动范围+路线移动沿路线移动范围+路线在两个点间巡逻坐标点1+坐标点2范围+对象+跟踪方式跟踪某实体(后面,上面,右边)等待(无参数)等待等待一定时间时+分+秒向实体开火对象+范围开火向某坐标位置开火坐标70软件开发作战行动分析分析各作战行动对应的推演行为与反应规则,反应规则在程序设计时需考虑一定的配置灵活性.作战行动分析样例如表2所示.表2作战行动分析样表作战行为名称推演行为反应规则机动沿路线移动无某行动等待一定时间+开火对进入火力圈后,根据开火规则开火某行动移动到某对象移动速度降低,发现概率降低某行动移动+开火对方进入火力圈后,根据开火规则开火某行动等待+开火对方进入火力圈后,根据开火规则开火,防御能力增加移动速度增加,攻击能力增加,防御能力某行动移动+开火减少对方进入火力圈后,根据开火规则开火某行动沿路线移动无分析事件事件是计算服务模块产生的一个结果,它用于5/7页描述在推演过程中,红篮双方实体发生的重大变化,并可作为评估结果的重要依据.事件分析样例如表3所示.表3事件分析样表事件名称参数任务成功无任务失败无我方某实体开始被攻击参数A+参数B我方某实体开始攻击参数A+参数B某实体被摧毁参数C某实体损失参数程序实现使用VC++60编程,用ORACLE建立数据库,产品形态为两个软件:一个是模型计算服务,它负责推演相关数据的计算;另一个是显示与控制程序,负责展现推演的过程,并提供人机操作实现对推演过程的控制.软件基本能满足战术级计划的推演需求,操作简单实用,能方便的展现出战术推演的过程.3问题与挑战体战斗损失计算的模型还不成熟,目前使用的方法是:通过作战指数的加权随机数方法进行损失概率计算,目前只能作为参考数据.此处的相关理论比较多,但与实用相差还都比较大,需要将来做更深入的研究.反应规则的研究还处于较初级的阶段,目前只是建立了特定状态下的规则数据集合,未来的反应规则应具备一定的"自我学习"能力,使反应规则的建立具备一定的弹性,目前考虑借鉴神经网络学中6/7页的BP遗传算法展开进一步的研究.4结束语随着指挥系统与作战理论的发展,计划推演的能力有了长足的进步,但仍然缺少各种模型仿真标准和规范,要实现真正实用可信的推演功能还有大量的工作要做.

作战方案推演分析应用模式有哪些答：作战力量需求分析模型、作战 效益分析模型、作战力量替换分析模型、作战指挥效益分析模型、作战编成优 化分析模型、作战信息网有效性分析模型