基于XSimStudio的態勢顯示系統設計

蘇耀峰

基于XSimStudio的態勢顯示系統設計

蘇耀峰

本文通過對態勢顯示系統的分析設計，使用XSimStudio可擴展仿真平臺提供的開發接口實現了地圖背景設置、態勢數據管理、態勢顯示控制、實體狀態顯示以及態勢記錄回放等功能，能夠實時或回放顯示模擬訓練過程中產生的各類態勢，為組織實施模擬訓練和技術保障提供了有效手段。

態勢顯示系統是各類模擬仿真系統的重要組成部分，主要是在二維或三維地圖背景上實時（回放）顯示仿真空間內各種實體的相關狀態信息以及天氣、電磁等環境信息，為使用人員掌握仿真態勢、處置訓練情況、配合訓練評估以及驗證模擬訓練方案合理性，組織實施各種保障提供手段。其設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各種數據、如何映射這些數據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的建模仿真平臺，為各領域各層級的仿真系統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、數據采集等服務以及開發接口，遵守HLA/DIS/TENA等多種技術標準，為基于XSimStudio開發態勢顯示、分析評估等模擬訓練系統提供了便利。因此，本文擬采用XSimStudio可擴展仿真平臺設計一個通用性較強的態勢顯示系統。

總體設計

圍繞態勢顯示系統設計中考慮的核心問題，以及XSimStudio仿真平臺的主要功能，我們將態勢顯示系統設計為由地圖背景設置、態勢數據管理、態勢顯示控制、實體狀態顯示、態勢記錄回放等功能模塊組成的系統結構，如圖1所示。

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

詳細設計

地圖背景設置

地圖背景設置可通過地圖拼圖表打開指定區域內的地圖，也可根據數據庫設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，也可根據需要定位到指定位置。這些功能都是地理信息系統常用的基本功能，在XSimStudio仿真平臺中也提供了封裝好的API接口。在實現過程中只需直接調用相應的接口即可，在此不再累述。

態勢數據管理

態勢數據管理是通過XSimStudio提供的分布式仿真框架獲取、更新態勢數據，并可進行態勢數據的主動查詢和刪除。其主要業務流程如圖2所示。

系統首先從仿真框架獲取實體數據并進行字段過濾，只保留位置、方位角、屬方、級別、番號、軍標號等對顯示有影響的字段以及實體內碼、數據狀態等標識字段，并使用專門的數據結構進行保存。更新態勢數據時，需要首先查找數據記錄集，若有該實體記錄則進行比對并更新相應數據字段和標識字段，若不存在該實體記錄則新增數據記錄并填充數據字段和標識字段。查詢態勢數據時，可根據實體內碼標識字段唯一確定一條態勢數據記錄。刪除態勢數據時，可根據實體內碼標識字段逐一進行刪除，也可進行所有數據記錄的整體刪除。

圖2　態勢數據管理流程

態勢數據管理中還有一類重要數據——航跡數據，航跡是實體運動位置的歷史記錄，標示了相應實體的運動軌跡。為了在態勢上顯示實體航跡，需要設計一個數據結構專門存儲其歷史位置信息。該結構可以以實體內碼為索引，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據相同則不記錄，否則進行記錄。為了增加靈活性和節約存儲空間，可以對該結構的長度進行限制。通過限制長度，可以記錄定長的航跡并可以進行動態調整。

圖3　態勢顯示控制流程

圖4　實體狀體顯示流程

態勢顯示控制

態勢顯示控制是根據態勢數據記錄集和對應的顯示規則進行送顯，并可以根據紅藍雙方不同軍種、兵種的顯示需求進行過濾顯示。其主要業務流程如圖3所示。

系統首先根據態勢刷新間隔遍歷態勢數據記錄集，并使用已配置好的顯示規則進行匹配，將不同屬方、級別的軍標進行顏色、大小的區分，并填充軍標標繪數據結構。若遍歷到數據狀態為新增的態勢數據記錄，則使用軍標標繪服務插入軍標；若遍歷到數據狀態為已更新的態勢數據記錄，則使用軍標標繪服務更新軍標；若遍歷到數據狀態為未更新的態勢數據記錄，則不進行顯示處理；若遍歷到數據狀態為刪除的態勢數據記錄，則使用軍標標繪服務刪除軍標。最后根據用戶界面中的顯示控制過濾條件，區分不同屬方、級別，通過軍標標繪服務提供的軍標顯示/隱藏功能進行過濾顯示。

對于航跡數據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，則系統首先讀取態勢數據管理中的航跡數據，并使用軍標標繪服務提供的插入軍標功能插入航跡軍標。考慮到態勢顯示過程中，大部分實體位置變化不大，同時為了減少系統頻繁進行查找軍標動作，在每次插入航跡軍標之前，首先將用戶界面中的航跡軍標全部刪除后再進行插入。若用戶選擇不顯示實體航跡，則系統不讀取航跡數據，并直接刪除所有航跡軍標。

實體狀態顯示

實體狀態顯示是根據需要利用態勢數據管理建立的數據記錄集使用表、圖、文字等多種形式顯示實體簡要信息和詳細信息。其主要業務流程如圖4所示。

系統首先接收視圖傳遞的鼠標點擊事件，根據點擊位置查找到所需要顯示的實體軍標，然后根據實體軍標存儲的實體內碼查詢態勢數據記錄集，若查詢到相應記錄，則根據記錄的數據字段和顯示格式，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信息，并以文字形式填充到相應位置。

態勢記錄回放

態勢記錄需要對訓練過程中所有態勢數據進行記錄，既包括實體數據也包括事件數據。系統可以利用XSimStudio的記錄功能，通過修改配置文件相應配置項的方式，實時記錄當前態勢信息并保存到態勢記錄文件中，文件在路徑“MTPTSMFrameSDKRTMData”下，以“.xscn3”結尾，此處不再詳細介紹。

態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、繼續等多種方式的回放操作。系統首先通過XSimStudio的回放數據文件數據源接口方法為回放數據文件數據設置數據提供者；使用設置仿真框架方法為回放數據文件數據源設置主框架。其次，通過加載想定文件接口加載態勢記錄文件，只有態勢記錄文件成功加載之后，數據提供者才能正確獲取到當前想定的具體信息。再次，通過數據提供者設置數據源方法設置數據源，設置數據源成功后，數據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時刻想定數據，進而獲取對象管理器中各類實體狀態數據。狀態數據的管理和態勢的顯示控制和前面的實時態勢顯示一致，在此不再累述。

結語

通過系統設計，該態勢顯示系統具備了地圖背景設置、態勢數據管理、態勢顯示控制、實體狀態顯示、態勢記錄回放等功能，能夠綜合顯示紅藍雙方的作戰態勢，支持分類、分層、分級、分區域的態勢顯示和控制，能夠對戰場實體狀態進行顯示和查詢，并可以對訓練態勢進行全程記錄和按需回放。該系統具有通用性強、可擴展性好等特點，可廣泛應用于各類模擬訓練系統建設。

蘇耀峰

國防信息學院

蘇耀峰，男，碩士，國防信息學院，主要研究方向為信息系統開發與運用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.07.013