蘇耀峰

基于XSimStudio的態(tài)勢顯示系統(tǒng)設(shè)計

蘇耀峰

本文通過對態(tài)勢顯示系統(tǒng)的分析設(shè)計，使用XSimStudio可擴展仿真平臺提供的開發(fā)接口實現(xiàn)了地圖背景設(shè)置、態(tài)勢數(shù)據(jù)管理、態(tài)勢顯示控制、實體狀態(tài)顯示以及態(tài)勢記錄回放等功能，能夠?qū)崟r或回放顯示模擬訓(xùn)練過程中產(chǎn)生的各類態(tài)勢，為組織實施模擬訓(xùn)練和技術(shù)保障提供了有效手段。

態(tài)勢顯示系統(tǒng)是各類模擬仿真系統(tǒng)的重要組成部分，主要是在二維或三維地圖背景上實時（回放）顯示仿真空間內(nèi)各種實體的相關(guān)狀態(tài)信息以及天氣、電磁等環(huán)境信息，為使用人員掌握仿真態(tài)勢、處置訓(xùn)練情況、配合訓(xùn)練評估以及驗證模擬訓(xùn)練方案合理性，組織實施各種保障提供手段。其設(shè)計的核心問題是選取何種地理信息平臺、如何獲取仿真空間內(nèi)各種數(shù)據(jù)、如何映射這些數(shù)據(jù)并圖形化顯示這三個問題。

XSimStudio可擴展仿真平臺是一個基于組件化建模與離散事件仿真技術(shù)的建模仿真平臺，為各領(lǐng)域各層級的仿真系統(tǒng)提供了一攬子解決方案。它提供模型管理、事件管理、時間管理、數(shù)據(jù)采集等服務(wù)以及開發(fā)接口，遵守HLA/DIS/TENA等多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為基于XSimStudio開發(fā)態(tài)勢顯示、分析評估等模擬訓(xùn)練系統(tǒng)提供了便利。因此，本文擬采用XSimStudio可擴展仿真平臺設(shè)計一個通用性較強的態(tài)勢顯示系統(tǒng)。

總體設(shè)計

圍繞態(tài)勢顯示系統(tǒng)設(shè)計中考慮的核心問題，以及XSimStudio仿真平臺的主要功能，我們將態(tài)勢顯示系統(tǒng)設(shè)計為由地圖背景設(shè)置、態(tài)勢數(shù)據(jù)管理、態(tài)勢顯示控制、實體狀態(tài)顯示、態(tài)勢記錄回放等功能模塊組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

其中，地圖背景設(shè)置主要用于二維地圖的選擇、漫游、放大縮小等控制，態(tài)勢數(shù)據(jù)管理主要用于態(tài)勢數(shù)據(jù)的獲取、更新和清除，態(tài)勢顯示控制主要用于態(tài)勢信息的過濾顯示，實體狀態(tài)顯示主要用于顯示各仿真實體狀態(tài)信息，態(tài)勢記錄回放主要用于記錄回放訓(xùn)練態(tài)勢及其變化情況。

詳細設(shè)計

地圖背景設(shè)置

地圖背景設(shè)置可通過地圖拼圖表打開指定區(qū)域內(nèi)的地圖，也可根據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)置好的地圖范圍自動打開地圖；地圖打開以后，可實施自由漫游、放大縮小等操作，也可根據(jù)需要定位到指定位置。這些功能都是地理信息系統(tǒng)常用的基本功能，在XSimStudio仿真平臺中也提供了封裝好的API接口。在實現(xiàn)過程中只需直接調(diào)用相應(yīng)的接口即可，在此不再累述。

態(tài)勢數(shù)據(jù)管理

態(tài)勢數(shù)據(jù)管理是通過XSimStudio提供的分布式仿真框架獲取、更新態(tài)勢數(shù)據(jù)，并可進行態(tài)勢數(shù)據(jù)的主動查詢和刪除。其主要業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

系統(tǒng)首先從仿真框架獲取實體數(shù)據(jù)并進行字段過濾，只保留位置、方位角、屬方、級別、番號、軍標(biāo)號等對顯示有影響的字段以及實體內(nèi)碼、數(shù)據(jù)狀態(tài)等標(biāo)識字段，并使用專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行保存。更新態(tài)勢數(shù)據(jù)時，需要首先查找數(shù)據(jù)記錄集，若有該實體記錄則進行比對并更新相應(yīng)數(shù)據(jù)字段和標(biāo)識字段，若不存在該實體記錄則新增數(shù)據(jù)記錄并填充數(shù)據(jù)字段和標(biāo)識字段。查詢態(tài)勢數(shù)據(jù)時，可根據(jù)實體內(nèi)碼標(biāo)識字段唯一確定一條態(tài)勢數(shù)據(jù)記錄。刪除態(tài)勢數(shù)據(jù)時，可根據(jù)實體內(nèi)碼標(biāo)識字段逐一進行刪除，也可進行所有數(shù)據(jù)記錄的整體刪除。

圖2　態(tài)勢數(shù)據(jù)管理流程

態(tài)勢數(shù)據(jù)管理中還有一類重要數(shù)據(jù)——航跡數(shù)據(jù)，航跡是實體運動位置的歷史記錄，標(biāo)示了相應(yīng)實體的運動軌跡。為了在態(tài)勢上顯示實體航跡，需要設(shè)計一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)專門存儲其歷史位置信息。該結(jié)構(gòu)可以以實體內(nèi)碼為索引，將實體的運動軌跡按照先后順序進行存儲。記錄過程中，若前后兩個航跡點數(shù)據(jù)相同則不記錄，否則進行記錄。為了增加靈活性和節(jié)約存儲空間，可以對該結(jié)構(gòu)的長度進行限制。通過限制長度，可以記錄定長的航跡并可以進行動態(tài)調(diào)整。

圖3　態(tài)勢顯示控制流程

圖4　實體狀體顯示流程

態(tài)勢顯示控制

態(tài)勢顯示控制是根據(jù)態(tài)勢數(shù)據(jù)記錄集和對應(yīng)的顯示規(guī)則進行送顯，并可以根據(jù)紅藍雙方不同軍種、兵種的顯示需求進行過濾顯示。其主要業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

系統(tǒng)首先根據(jù)態(tài)勢刷新間隔遍歷態(tài)勢數(shù)據(jù)記錄集，并使用已配置好的顯示規(guī)則進行匹配，將不同屬方、級別的軍標(biāo)進行顏色、大小的區(qū)分，并填充軍標(biāo)標(biāo)繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。若遍歷到數(shù)據(jù)狀態(tài)為新增的態(tài)勢數(shù)據(jù)記錄，則使用軍標(biāo)標(biāo)繪服務(wù)插入軍標(biāo)；若遍歷到數(shù)據(jù)狀態(tài)為已更新的態(tài)勢數(shù)據(jù)記錄，則使用軍標(biāo)標(biāo)繪服務(wù)更新軍標(biāo)；若遍歷到數(shù)據(jù)狀態(tài)為未更新的態(tài)勢數(shù)據(jù)記錄，則不進行顯示處理；若遍歷到數(shù)據(jù)狀態(tài)為刪除的態(tài)勢數(shù)據(jù)記錄，則使用軍標(biāo)標(biāo)繪服務(wù)刪除軍標(biāo)。最后根據(jù)用戶界面中的顯示控制過濾條件，區(qū)分不同屬方、級別，通過軍標(biāo)標(biāo)繪服務(wù)提供的軍標(biāo)顯示/隱藏功能進行過濾顯示。

對于航跡數(shù)據(jù)的控制主要由用戶界面進行控制，若用戶選擇顯示實體航跡，則系統(tǒng)首先讀取態(tài)勢數(shù)據(jù)管理中的航跡數(shù)據(jù)，并使用軍標(biāo)標(biāo)繪服務(wù)提供的插入軍標(biāo)功能插入航跡軍標(biāo)。考慮到態(tài)勢顯示過程中，大部分實體位置變化不大，同時為了減少系統(tǒng)頻繁進行查找軍標(biāo)動作，在每次插入航跡軍標(biāo)之前，首先將用戶界面中的航跡軍標(biāo)全部刪除后再進行插入。若用戶選擇不顯示實體航跡，則系統(tǒng)不讀取航跡數(shù)據(jù)，并直接刪除所有航跡軍標(biāo)。

實體狀態(tài)顯示

實體狀態(tài)顯示是根據(jù)需要利用態(tài)勢數(shù)據(jù)管理建立的數(shù)據(jù)記錄集使用表、圖、文字等多種形式顯示實體簡要信息和詳細信息。其主要業(yè)務(wù)流程如圖4所示。

系統(tǒng)首先接收視圖傳遞的鼠標(biāo)點擊事件，根據(jù)點擊位置查找到所需要顯示的實體軍標(biāo)，然后根據(jù)實體軍標(biāo)存儲的實體內(nèi)碼查詢態(tài)勢數(shù)據(jù)記錄集，若查詢到相應(yīng)記錄，則根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)字段和顯示格式，將實體簡要信息顯示在實體信息圖表中；若沒有查詢到相應(yīng)記錄，則清空實體信息圖表。在實體信息圖表中，點擊詳細信息查詢按鈕，系統(tǒng)利用XSimStudio提供的查找集功能在對象管理器中查找該實體的所有狀態(tài)信息，并以文字形式填充到相應(yīng)位置。

態(tài)勢記錄回放

態(tài)勢記錄需要對訓(xùn)練過程中所有態(tài)勢數(shù)據(jù)進行記錄，既包括實體數(shù)據(jù)也包括事件數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以利用XSimStudio的記錄功能，通過修改配置文件相應(yīng)配置項的方式，實時記錄當(dāng)前態(tài)勢信息并保存到態(tài)勢記錄文件中，文件在路徑“MTPTSMFrameSDKRTMData”下，以“.xscn3”結(jié)尾，此處不再詳細介紹。

態(tài)勢回放支持從任意時間點開始回放，以及前進、后退、加速、減速、暫停、繼續(xù)等多種方式的回放操作。系統(tǒng)首先通過XSimStudio的回放數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)源接口方法為回放數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)設(shè)置數(shù)據(jù)提供者；使用設(shè)置仿真框架方法為回放數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)源設(shè)置主框架。其次，通過加載想定文件接口加載態(tài)勢記錄文件，只有態(tài)勢記錄文件成功加載之后，數(shù)據(jù)提供者才能正確獲取到當(dāng)前想定的具體信息。再次，通過數(shù)據(jù)提供者設(shè)置數(shù)據(jù)源方法設(shè)置數(shù)據(jù)源，設(shè)置數(shù)據(jù)源成功后，數(shù)據(jù)提供者可以獲取想定運行時的信息。最后，回放過程中的開始、快進、快退、停止、繼續(xù)等操作均使用仿真平臺運行控制方法進行控制并讀取對應(yīng)時刻想定數(shù)據(jù)，進而獲取對象管理器中各類實體狀態(tài)數(shù)據(jù)。狀態(tài)數(shù)據(jù)的管理和態(tài)勢的顯示控制和前面的實時態(tài)勢顯示一致，在此不再累述。

結(jié)語

通過系統(tǒng)設(shè)計，該態(tài)勢顯示系統(tǒng)具備了地圖背景設(shè)置、態(tài)勢數(shù)據(jù)管理、態(tài)勢顯示控制、實體狀態(tài)顯示、態(tài)勢記錄回放等功能，能夠綜合顯示紅藍雙方的作戰(zhàn)態(tài)勢，支持分類、分層、分級、分區(qū)域的態(tài)勢顯示和控制，能夠?qū)?zhàn)場實體狀態(tài)進行顯示和查詢，并可以對訓(xùn)練態(tài)勢進行全程記錄和按需回放。該系統(tǒng)具有通用性強、可擴展性好等特點，可廣泛應(yīng)用于各類模擬訓(xùn)練系統(tǒng)建設(shè)。

蘇耀峰

國防信息學(xué)院

蘇耀峰，男，碩士，國防信息學(xué)院，主要研究方向為信息系統(tǒng)開發(fā)與運用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.07.013