鄧紅艷

摘要：針對單個計算機屏幕較小、計算機計算能力不夠強大給大視景作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示帶來的難題，在分析現(xiàn)有的多屏顯示方法基礎上，提出了一種在現(xiàn)階段軟硬件條件下基于PC集群的高度并行多屏態(tài)勢圖顯示方法。實踐證明該方法可行且具有費用低廉，快速的特點。

關鍵詞：PC集群；并行；多屏；戰(zhàn)場態(tài)勢圖；顯示

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）30-7094-03

隨著軍隊信息化建設步伐的加快，利用計算機可視化等技術展現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢已成為指揮控制系統(tǒng)建設中實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢監(jiān)控的必要環(huán)節(jié)。與一般的交通指揮等可視化監(jiān)控內(nèi)容不同，戰(zhàn)場態(tài)勢涉及戰(zhàn)場環(huán)境、戰(zhàn)場兵力部署、戰(zhàn)場目標等眾多內(nèi)容，不僅內(nèi)容繁多，彼此間的壓蓋關系也非常復雜，不僅要求視野開闊、顯示速度快，而且態(tài)勢圖各部分的內(nèi)容都在不停的變化。如果簡單的利用單屏計算機進行戰(zhàn)場態(tài)勢的顯示，受計算機顯示屏幕大小的限制，勢必會出現(xiàn)嚴重的圖形壓蓋重疊現(xiàn)象，指揮員必須通過漫游或者縮放等操作才能獲得對戰(zhàn)場區(qū)域的較好監(jiān)視，思維需要在態(tài)勢理解和操作間不停轉(zhuǎn)換，不僅不便于全局掌握戰(zhàn)場態(tài)勢，同時分散指揮員的精力，影響監(jiān)控效果。這一問題在執(zhí)行聯(lián)合作戰(zhàn)、戰(zhàn)略監(jiān)控和精準監(jiān)控等任務時尤為突出。構造大范圍可視化的多屏戰(zhàn)場態(tài)勢圖顯示場景勢在必行。

針對這一問題，目前流行的解決方案主要有兩種[3，4]：一種是使用大屏投影控制器，利用投影系統(tǒng)建設實現(xiàn)多屏顯示；一種是采用單機控制多屏顯卡，實現(xiàn)多屏的顯示輸出。這兩種解決方案對于解決大范圍多屏戰(zhàn)場態(tài)勢圖顯示場景都存在難以克服的問題：首先，使用大屏投影控制器的方案雖然解決了多類型信號的切換和接入，但只適合應用于各屏幕內(nèi)容預先設定的大屏幕信息顯示，缺乏對多個屏幕間信息動態(tài)無縫協(xié)調(diào)拼接顯示的能力，即使是協(xié)同標繪，除小視野的缺點外，各協(xié)同機器也只能顯示相同范圍的態(tài)勢，難以在戰(zhàn)場態(tài)勢圖進行縮放漫游時保持無縫拼接；其次，采用單機控制多屏顯卡的方案，接在同一臺計算機的多屏顯卡輸出的態(tài)勢圖是由同一臺計算機產(chǎn)生的，在采用一切可能的加快繪制速度的方法前提下，同一臺計算機繪制較大視景態(tài)勢圖顯然比繪制小視景態(tài)勢圖需要更多的運算和繪制，其顯示效率無法滿足戰(zhàn)場態(tài)勢的快速需求；最后，無論是大屏投影控制器還是多屏顯卡，其價格都是昂貴的，對于戰(zhàn)爭中需要開設的多個臨時指揮所無疑是增加了巨大的費用。

基于以上分析，該文提出了一種基于PC集群的高度并行多屏作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示方法。該方法采用分布式交互控制，將態(tài)勢圖顯示內(nèi)容分割，采用并行處理的方式滿足戰(zhàn)場態(tài)勢圖視野開闊、速度快、內(nèi)容變化快、縮放漫游操作時需保持無縫拼接的要求。

1 基于PC集群的并行多屏作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示體系結構

基于PC集群的并行多屏態(tài)勢圖顯示方法與傳統(tǒng)的利用大屏投影控制器與多屏顯卡的方法不同，需要普通PC機進行協(xié)同工作，其體系結構如圖1所示，其主要有三類功能節(jié)點：

1） 數(shù)據(jù)服務節(jié)點

數(shù)據(jù)服務節(jié)點主要是為戰(zhàn)場態(tài)勢圖提供數(shù)據(jù)源。戰(zhàn)場態(tài)勢圖顯示的內(nèi)容是非常復雜的，相應的數(shù)據(jù)服務節(jié)點也是多種多樣，既可以是提供戰(zhàn)場環(huán)境基礎數(shù)據(jù)的靜態(tài)數(shù)據(jù)服務節(jié)點，也可以是實時接收戰(zhàn)場情報，氣象數(shù)據(jù)等的動態(tài)數(shù)據(jù)服務節(jié)點。

2） 態(tài)勢圖顯示協(xié)調(diào)控制節(jié)點

態(tài)勢圖顯示協(xié)調(diào)控制節(jié)點主要是根據(jù)用戶對態(tài)勢圖的實時操作控制按照態(tài)勢圖顯示分節(jié)點所構成的顯示區(qū)域進行顯示任務、數(shù)據(jù)服務節(jié)點的分配，將分配后的任務打包直接發(fā)送給態(tài)勢圖顯示分節(jié)點。

3） 態(tài)勢圖顯示分節(jié)點

態(tài)勢圖顯示分節(jié)點負責將態(tài)勢圖顯示控制節(jié)點發(fā)來的包進行解包，然后依據(jù)相應的任務到相應的數(shù)據(jù)服務節(jié)點進行數(shù)據(jù)獲取，并完成繪制顯示過程。

其中，態(tài)勢圖顯示協(xié)調(diào)控制節(jié)點可由態(tài)勢圖顯示分節(jié)點中的某一機器充當。從體系結構上看，該文提出的基于PC集群的并行多屏作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示體系結構具有以下特點：

1） 該體系結構無需特殊配置的計算機和專用昂貴顯卡等硬件設備，僅通過多臺普通計算即可實現(xiàn)大視景態(tài)勢圖在投影墻上的顯示，構建費用低廉，可擴展性強；

2） 通過態(tài)勢顯示分節(jié)點中各顯示分控機與屏幕矩陣的配置關系，態(tài)勢顯示協(xié)調(diào)控制節(jié)點可快速計算出顯示分節(jié)點需顯示的數(shù)據(jù)，將顯示任務分配給各顯示分節(jié)點進行數(shù)據(jù)讀取并顯示，同時各顯示分控機的屏幕不會出現(xiàn)壓蓋或缺失情況，從而實現(xiàn)大視景態(tài)勢圖在投影墻上的無縫顯示；

3） 帶有倍數(shù)的漫游方法，使得僅通過對態(tài)勢顯示協(xié)調(diào)控制節(jié)點的顯示控制操作，可實現(xiàn)在全部大視景態(tài)勢圖上的漫游操作。

2 基于PC集群的并行多屏作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示實現(xiàn)關鍵問題

結合圖1所示體系結構，基于PC集群的并行多屏作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示方法基本過程概括起來為：首先由多個可無縫拼接的顯示屏幕組成的投影墻，與投影墻內(nèi)顯示屏幕個數(shù)相同的普通PC構成態(tài)勢顯示分節(jié)點，每臺PC控制一個顯示屏幕；其次由一臺普通PC充當態(tài)勢顯示協(xié)調(diào)控制分節(jié)點，當顯示協(xié)調(diào)控制分節(jié)點接受到用戶或者其它對作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示內(nèi)容變化的控制信息（典型的如縮放，漫游操作），顯示協(xié)調(diào)控制節(jié)點將態(tài)勢圖顯示范圍，數(shù)據(jù)服務節(jié)點位置等信息打包成任務發(fā)送給態(tài)勢顯示分節(jié)點；最后態(tài)勢顯示分節(jié)點根據(jù)接受的任務到指定的數(shù)據(jù)服務節(jié)點獲取數(shù)據(jù)并完成繪制過程。在這一個過程中，其硬件配置及網(wǎng)絡配置都比較簡單，采用普通PC機，投影儀和一般局域網(wǎng)即可，關鍵在于進行縮放漫游等屏幕內(nèi)容更新操作時態(tài)勢顯示控制分節(jié)點的顯示范圍計算，多屏同步刷新機制，多屏態(tài)勢圖圖層控制一致三個問題：

2.1態(tài)勢顯示控制分節(jié)點顯示范圍計算

所有的態(tài)勢圖顯示分節(jié)點構成[M×N]的矩形，即態(tài)勢圖顯示分控機有[M×N]臺，假設態(tài)勢顯示協(xié)調(diào)控制分節(jié)點為態(tài)勢圖顯示分節(jié)點中的一臺普通PC充當，記為機器[P]，其位置為矩陣中第一行第一列，其顯示內(nèi)容是所有其它態(tài)勢圖分節(jié)點的基礎，按照縮放與漫游的不同操作機器[P]的顯示范圍有所不同：endprint

1） 縮放操作時的范圍計算：

① 根據(jù)縮放操作，獲取相應的縮放倍數(shù)[A]；

② 以[P]的中心點為原點，對[P]顯示的范圍重新進行計算，假設[P]的初始顯示經(jīng)度范圍為[L1～L2]，初始顯示緯度范圍為[B1～B2]，則按照公式（1） 可獲取經(jīng)度變化后范圍[L3～L4]與緯度變化后范圍[B3～B4]；

[L3=L2+L12-L2-L12A]

[L4=L2+L12+L2-L12A]

[B3=B2+B12-B2-B12A]

[B4=B2+B12+B2-B12A] （1）

2） 漫游操作時的范圍計算

對于無倍數(shù)的漫游，若[P]在漫游時經(jīng)差為X、緯差為Y，則X、Y應均不大于[P]顯示的經(jīng)緯差范圍。通過設置漫游倍數(shù)，可使漫游范圍為全部大視景態(tài)勢圖；若投影墻屏幕矩陣為[M×N]，則緯度漫游倍數(shù)不大于[M]倍，經(jīng)度漫游倍數(shù)不大于[N]倍。若鼠標在屏幕上的拖拽距離為經(jīng)差X、Y，設置經(jīng)度、緯度漫游倍數(shù)分別為[n、m]且[n≤N、m≤M]， 顯示的漫游步長為經(jīng)差[nX]、緯差[mY]，用原顯示范圍加上經(jīng)差[nX]和緯差[mY]后，即得到[P]的新顯示范圍。

在獲取[P]的顯示范圍后，由于[P]處于整個態(tài)勢圖顯示分節(jié)點矩陣中第一行第一列，則可以依據(jù)其范圍采用公式2計算相應的第[i]行，第[k]列（其中[i≤M，k≤N]）顯示分控機的顯示范圍：

經(jīng)度顯示范圍 = （[L1+（k-1）×（L2-L1）]，[L1+k×（L2-L1）]）

緯度顯示范圍 = （[B2-（i-1）×（B2-B1）]，[B2-i×（B2-B1）]） （2）

2.2 多屏同步刷新機制

因為所使用的各計算機的性能配置可以不一致，則存在由計算機性能帶來的各屏幕顯示時間的差異；即使各計算機配置相同，也會因為分配至各計算機的繪制任務有數(shù)據(jù)量和符號化的差異（繪制較大數(shù)據(jù)量和繪制較復雜符號需要的工作時間較多），而出現(xiàn)各屏幕顯示時間的差異。如果不加控制地讓各計算機直接將繪制好的態(tài)勢圖呈現(xiàn)給用戶，必然會出現(xiàn)各部分更新時間不一致的問題，導致整個大視景顯示會有明顯的塊跳動感，缺乏態(tài)勢圖顯示需要的協(xié)調(diào)整體感。因此需提供多屏同步顯示自動刷新方法，即按照繪制時間最長的顯示分節(jié)點控制機確定整體刷新時間，由顯示控制分節(jié)點協(xié)調(diào)刷新時間，具體多屏同步刷新方如下：

① 各顯示分節(jié)點控制機預先采用內(nèi)存位圖繪制態(tài)勢圖，繪制完畢后顯示分節(jié)點控制機給顯示控制分節(jié)點發(fā)送內(nèi)存位圖繪制完畢命令，然后等待顯示控制分節(jié)點的內(nèi)存位圖拷貝至屏幕的命令；

② 顯示控制分節(jié)點接收所有顯示分節(jié)點控制機的內(nèi)存位圖繪制完畢命令后，自動向所有從機發(fā)送內(nèi)存位圖拷貝至屏幕的命令；

③ 所有顯示分節(jié)點控制機收到來自顯示控制分節(jié)點的拷貝內(nèi)存位圖至屏幕命令后，完成位圖拷貝，在視覺上提供態(tài)勢圖顯示需要的協(xié)調(diào)整體感。

2.3 多屏態(tài)勢圖圖層控制一致

由于戰(zhàn)場態(tài)勢圖的顯示包括多層態(tài)勢圖顯示，例如地圖顯示、軍標圖層顯示、地圖與軍標圖層疊加顯示等，因而需要顯示內(nèi)容的協(xié)調(diào)。顯示控制分節(jié)點對圖層顯示內(nèi)容的協(xié)調(diào)包含態(tài)勢數(shù)據(jù)源、態(tài)勢圖層選擇及比例尺、指北針等的統(tǒng)一管理。顯示控制分節(jié)點通過網(wǎng)絡向所有顯示分節(jié)點控制機發(fā)送某一態(tài)勢圖層的顯示與隱藏命令，實現(xiàn)大視景態(tài)勢圖相應圖層數(shù)據(jù)的一致顯示；顯示控制分節(jié)點向特定顯示分節(jié)點控制機發(fā)送顯示比例尺、指北針的控制命令，使比例尺、指北針顯示在某一從機對應的屏幕上。

3 實驗與結論

幕顯示分辨率1024*768的屏幕，實驗數(shù)據(jù)為上海市2009年全境道路網(wǎng)數(shù)據(jù)（ESRI公司的shapefile格式，包括147，448個弧段以及10M等高線數(shù)據(jù)）和15000個軍標符號。從圖2實驗結果看來，采用基于PC集群的并行多屏作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示方法完全能滿足作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示內(nèi)容多，顯示場景大的要求。

從表1中可以看出，若由一臺計算機控制單屏幕輸出，所需時間長、屏幕較小，顯示內(nèi)容嚴重壓蓋；而按照本方法使用多臺普通計算機顯示態(tài)勢圖，則顯示時間大大縮短，屏幕較大，顯示內(nèi)容壓蓋明顯減少，清晰可見內(nèi)容明顯增多。 （下轉(zhuǎn)第7102頁）

實驗證明，基于該方法開發(fā)的大視景態(tài)勢圖顯示系統(tǒng)，能夠快速顯示大視景的態(tài)勢圖，且具有配置靈活、費用低廉的特點。該方法可直接用于部隊、公安等領域大視景監(jiān)控設備的設計與研制。

參考文獻：

[1] 華一新，王飛，郭新華，等.通用態(tài)勢圖原理與技術[M].北京：解放軍出版社，2007.

[2] 彭敏峰，曾亮，陸筱霞，等.一種高度并行的多任務并行繪制系統(tǒng)結構[J].計算技術與自動化，2006（9）：63-66.

[3] 侯洪濤，朱一凡，韋慶，等.基于PC集群的多屏無縫拼接技術研究[J].計算機仿真，2006，23（11）：202-205.

[4] 陳靜姝，王慶官，張凡，等.基于網(wǎng)格計算環(huán)境的可視化系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].計算機應用研究，2007，24（8）.

[5] 金其杰，王弘，肖麗.并行應用程序的遠程實時跟蹤可視化系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)[J].計算機研究與發(fā)展，2004，41（5）.

[6] 石教英，趙友兵，仇應俊，等.面向網(wǎng)格的可視化系統(tǒng)研究[J].計算機研究與發(fā)展，2004（12）.

[7] KNISS J，McCORMICK P，McPHERSON A，et al.Interactive texture-based volume rendering for large data sets[J].IEEE Computer Graphics and Applications， 2001，21（4）：52-61.

[8] XU Zhi-wei，LI Wei，ZHA Li，et al.A computer systems approach to grid computing[J].Journal of Grid Computing，2004，2（2）.

[9] SHAN Gui-hua，CHI Xue-bin，LIU Jun，et al.ScVisGrid：a remote visualization environment in grid computing[C]//Proc of DCABES and ICPACE Joint Conference on Distributed Algorithms for Science and Engineering.London，2005：223-226.endprint

1） 縮放操作時的范圍計算：

① 根據(jù)縮放操作，獲取相應的縮放倍數(shù)[A]；

② 以[P]的中心點為原點，對[P]顯示的范圍重新進行計算，假設[P]的初始顯示經(jīng)度范圍為[L1～L2]，初始顯示緯度范圍為[B1～B2]，則按照公式（1） 可獲取經(jīng)度變化后范圍[L3～L4]與緯度變化后范圍[B3～B4]；

[L3=L2+L12-L2-L12A]

[L4=L2+L12+L2-L12A]

[B3=B2+B12-B2-B12A]

[B4=B2+B12+B2-B12A] （1）

2） 漫游操作時的范圍計算

對于無倍數(shù)的漫游，若[P]在漫游時經(jīng)差為X、緯差為Y，則X、Y應均不大于[P]顯示的經(jīng)緯差范圍。通過設置漫游倍數(shù)，可使漫游范圍為全部大視景態(tài)勢圖；若投影墻屏幕矩陣為[M×N]，則緯度漫游倍數(shù)不大于[M]倍，經(jīng)度漫游倍數(shù)不大于[N]倍。若鼠標在屏幕上的拖拽距離為經(jīng)差X、Y，設置經(jīng)度、緯度漫游倍數(shù)分別為[n、m]且[n≤N、m≤M]， 顯示的漫游步長為經(jīng)差[nX]、緯差[mY]，用原顯示范圍加上經(jīng)差[nX]和緯差[mY]后，即得到[P]的新顯示范圍。

在獲取[P]的顯示范圍后，由于[P]處于整個態(tài)勢圖顯示分節(jié)點矩陣中第一行第一列，則可以依據(jù)其范圍采用公式2計算相應的第[i]行，第[k]列（其中[i≤M，k≤N]）顯示分控機的顯示范圍：

經(jīng)度顯示范圍 = （[L1+（k-1）×（L2-L1）]，[L1+k×（L2-L1）]）

緯度顯示范圍 = （[B2-（i-1）×（B2-B1）]，[B2-i×（B2-B1）]） （2）

2.2 多屏同步刷新機制

因為所使用的各計算機的性能配置可以不一致，則存在由計算機性能帶來的各屏幕顯示時間的差異；即使各計算機配置相同，也會因為分配至各計算機的繪制任務有數(shù)據(jù)量和符號化的差異（繪制較大數(shù)據(jù)量和繪制較復雜符號需要的工作時間較多），而出現(xiàn)各屏幕顯示時間的差異。如果不加控制地讓各計算機直接將繪制好的態(tài)勢圖呈現(xiàn)給用戶，必然會出現(xiàn)各部分更新時間不一致的問題，導致整個大視景顯示會有明顯的塊跳動感，缺乏態(tài)勢圖顯示需要的協(xié)調(diào)整體感。因此需提供多屏同步顯示自動刷新方法，即按照繪制時間最長的顯示分節(jié)點控制機確定整體刷新時間，由顯示控制分節(jié)點協(xié)調(diào)刷新時間，具體多屏同步刷新方如下：

① 各顯示分節(jié)點控制機預先采用內(nèi)存位圖繪制態(tài)勢圖，繪制完畢后顯示分節(jié)點控制機給顯示控制分節(jié)點發(fā)送內(nèi)存位圖繪制完畢命令，然后等待顯示控制分節(jié)點的內(nèi)存位圖拷貝至屏幕的命令；

② 顯示控制分節(jié)點接收所有顯示分節(jié)點控制機的內(nèi)存位圖繪制完畢命令后，自動向所有從機發(fā)送內(nèi)存位圖拷貝至屏幕的命令；

③ 所有顯示分節(jié)點控制機收到來自顯示控制分節(jié)點的拷貝內(nèi)存位圖至屏幕命令后，完成位圖拷貝，在視覺上提供態(tài)勢圖顯示需要的協(xié)調(diào)整體感。

2.3 多屏態(tài)勢圖圖層控制一致

由于戰(zhàn)場態(tài)勢圖的顯示包括多層態(tài)勢圖顯示，例如地圖顯示、軍標圖層顯示、地圖與軍標圖層疊加顯示等，因而需要顯示內(nèi)容的協(xié)調(diào)。顯示控制分節(jié)點對圖層顯示內(nèi)容的協(xié)調(diào)包含態(tài)勢數(shù)據(jù)源、態(tài)勢圖層選擇及比例尺、指北針等的統(tǒng)一管理。顯示控制分節(jié)點通過網(wǎng)絡向所有顯示分節(jié)點控制機發(fā)送某一態(tài)勢圖層的顯示與隱藏命令，實現(xiàn)大視景態(tài)勢圖相應圖層數(shù)據(jù)的一致顯示；顯示控制分節(jié)點向特定顯示分節(jié)點控制機發(fā)送顯示比例尺、指北針的控制命令，使比例尺、指北針顯示在某一從機對應的屏幕上。

3 實驗與結論

幕顯示分辨率1024*768的屏幕，實驗數(shù)據(jù)為上海市2009年全境道路網(wǎng)數(shù)據(jù)（ESRI公司的shapefile格式，包括147，448個弧段以及10M等高線數(shù)據(jù)）和15000個軍標符號。從圖2實驗結果看來，采用基于PC集群的并行多屏作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示方法完全能滿足作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示內(nèi)容多，顯示場景大的要求。

從表1中可以看出，若由一臺計算機控制單屏幕輸出，所需時間長、屏幕較小，顯示內(nèi)容嚴重壓蓋；而按照本方法使用多臺普通計算機顯示態(tài)勢圖，則顯示時間大大縮短，屏幕較大，顯示內(nèi)容壓蓋明顯減少，清晰可見內(nèi)容明顯增多。 （下轉(zhuǎn)第7102頁）

實驗證明，基于該方法開發(fā)的大視景態(tài)勢圖顯示系統(tǒng)，能夠快速顯示大視景的態(tài)勢圖，且具有配置靈活、費用低廉的特點。該方法可直接用于部隊、公安等領域大視景監(jiān)控設備的設計與研制。

參考文獻：

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[3] 侯洪濤，朱一凡，韋慶，等.基于PC集群的多屏無縫拼接技術研究[J].計算機仿真，2006，23（11）：202-205.

[4] 陳靜姝，王慶官，張凡，等.基于網(wǎng)格計算環(huán)境的可視化系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].計算機應用研究，2007，24（8）.

[5] 金其杰，王弘，肖麗.并行應用程序的遠程實時跟蹤可視化系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)[J].計算機研究與發(fā)展，2004，41（5）.

[6] 石教英，趙友兵，仇應俊，等.面向網(wǎng)格的可視化系統(tǒng)研究[J].計算機研究與發(fā)展，2004（12）.

[7] KNISS J，McCORMICK P，McPHERSON A，et al.Interactive texture-based volume rendering for large data sets[J].IEEE Computer Graphics and Applications， 2001，21（4）：52-61.

[8] XU Zhi-wei，LI Wei，ZHA Li，et al.A computer systems approach to grid computing[J].Journal of Grid Computing，2004，2（2）.

[9] SHAN Gui-hua，CHI Xue-bin，LIU Jun，et al.ScVisGrid：a remote visualization environment in grid computing[C]//Proc of DCABES and ICPACE Joint Conference on Distributed Algorithms for Science and Engineering.London，2005：223-226.endprint

1） 縮放操作時的范圍計算：

① 根據(jù)縮放操作，獲取相應的縮放倍數(shù)[A]；

② 以[P]的中心點為原點，對[P]顯示的范圍重新進行計算，假設[P]的初始顯示經(jīng)度范圍為[L1～L2]，初始顯示緯度范圍為[B1～B2]，則按照公式（1） 可獲取經(jīng)度變化后范圍[L3～L4]與緯度變化后范圍[B3～B4]；

[L3=L2+L12-L2-L12A]

[L4=L2+L12+L2-L12A]

[B3=B2+B12-B2-B12A]

[B4=B2+B12+B2-B12A] （1）

2） 漫游操作時的范圍計算

對于無倍數(shù)的漫游，若[P]在漫游時經(jīng)差為X、緯差為Y，則X、Y應均不大于[P]顯示的經(jīng)緯差范圍。通過設置漫游倍數(shù)，可使漫游范圍為全部大視景態(tài)勢圖；若投影墻屏幕矩陣為[M×N]，則緯度漫游倍數(shù)不大于[M]倍，經(jīng)度漫游倍數(shù)不大于[N]倍。若鼠標在屏幕上的拖拽距離為經(jīng)差X、Y，設置經(jīng)度、緯度漫游倍數(shù)分別為[n、m]且[n≤N、m≤M]， 顯示的漫游步長為經(jīng)差[nX]、緯差[mY]，用原顯示范圍加上經(jīng)差[nX]和緯差[mY]后，即得到[P]的新顯示范圍。

在獲取[P]的顯示范圍后，由于[P]處于整個態(tài)勢圖顯示分節(jié)點矩陣中第一行第一列，則可以依據(jù)其范圍采用公式2計算相應的第[i]行，第[k]列（其中[i≤M，k≤N]）顯示分控機的顯示范圍：

經(jīng)度顯示范圍 = （[L1+（k-1）×（L2-L1）]，[L1+k×（L2-L1）]）

緯度顯示范圍 = （[B2-（i-1）×（B2-B1）]，[B2-i×（B2-B1）]） （2）

2.2 多屏同步刷新機制

因為所使用的各計算機的性能配置可以不一致，則存在由計算機性能帶來的各屏幕顯示時間的差異；即使各計算機配置相同，也會因為分配至各計算機的繪制任務有數(shù)據(jù)量和符號化的差異（繪制較大數(shù)據(jù)量和繪制較復雜符號需要的工作時間較多），而出現(xiàn)各屏幕顯示時間的差異。如果不加控制地讓各計算機直接將繪制好的態(tài)勢圖呈現(xiàn)給用戶，必然會出現(xiàn)各部分更新時間不一致的問題，導致整個大視景顯示會有明顯的塊跳動感，缺乏態(tài)勢圖顯示需要的協(xié)調(diào)整體感。因此需提供多屏同步顯示自動刷新方法，即按照繪制時間最長的顯示分節(jié)點控制機確定整體刷新時間，由顯示控制分節(jié)點協(xié)調(diào)刷新時間，具體多屏同步刷新方如下：

① 各顯示分節(jié)點控制機預先采用內(nèi)存位圖繪制態(tài)勢圖，繪制完畢后顯示分節(jié)點控制機給顯示控制分節(jié)點發(fā)送內(nèi)存位圖繪制完畢命令，然后等待顯示控制分節(jié)點的內(nèi)存位圖拷貝至屏幕的命令；

② 顯示控制分節(jié)點接收所有顯示分節(jié)點控制機的內(nèi)存位圖繪制完畢命令后，自動向所有從機發(fā)送內(nèi)存位圖拷貝至屏幕的命令；

③ 所有顯示分節(jié)點控制機收到來自顯示控制分節(jié)點的拷貝內(nèi)存位圖至屏幕命令后，完成位圖拷貝，在視覺上提供態(tài)勢圖顯示需要的協(xié)調(diào)整體感。

2.3 多屏態(tài)勢圖圖層控制一致

由于戰(zhàn)場態(tài)勢圖的顯示包括多層態(tài)勢圖顯示，例如地圖顯示、軍標圖層顯示、地圖與軍標圖層疊加顯示等，因而需要顯示內(nèi)容的協(xié)調(diào)。顯示控制分節(jié)點對圖層顯示內(nèi)容的協(xié)調(diào)包含態(tài)勢數(shù)據(jù)源、態(tài)勢圖層選擇及比例尺、指北針等的統(tǒng)一管理。顯示控制分節(jié)點通過網(wǎng)絡向所有顯示分節(jié)點控制機發(fā)送某一態(tài)勢圖層的顯示與隱藏命令，實現(xiàn)大視景態(tài)勢圖相應圖層數(shù)據(jù)的一致顯示；顯示控制分節(jié)點向特定顯示分節(jié)點控制機發(fā)送顯示比例尺、指北針的控制命令，使比例尺、指北針顯示在某一從機對應的屏幕上。

3 實驗與結論

幕顯示分辨率1024*768的屏幕，實驗數(shù)據(jù)為上海市2009年全境道路網(wǎng)數(shù)據(jù)（ESRI公司的shapefile格式，包括147，448個弧段以及10M等高線數(shù)據(jù)）和15000個軍標符號。從圖2實驗結果看來，采用基于PC集群的并行多屏作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示方法完全能滿足作戰(zhàn)態(tài)勢圖顯示內(nèi)容多，顯示場景大的要求。

從表1中可以看出，若由一臺計算機控制單屏幕輸出，所需時間長、屏幕較小，顯示內(nèi)容嚴重壓蓋；而按照本方法使用多臺普通計算機顯示態(tài)勢圖，則顯示時間大大縮短，屏幕較大，顯示內(nèi)容壓蓋明顯減少，清晰可見內(nèi)容明顯增多。 （下轉(zhuǎn)第7102頁）

實驗證明，基于該方法開發(fā)的大視景態(tài)勢圖顯示系統(tǒng)，能夠快速顯示大視景的態(tài)勢圖，且具有配置靈活、費用低廉的特點。該方法可直接用于部隊、公安等領域大視景監(jiān)控設備的設計與研制。

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