CN115396484A - 基于网络传输的多层级态势信息分发生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于网络传输的多层级态势信息分发生成方法，采用主动推送机制确定态势分发指挥中心端与态势仿真系统目的端的传收关系，建立传收数据报对应规则，并无需指挥员申请订阅权限而将态势信息推送至各级态势仿真系统并可视化展示于各级指挥员，为指挥员认知战场并作出决策提供有力支持。本发明通过构建态势分发指挥中心，并利用Winsock通信编程API以及TCP计算机网络通信传输协议，实现通过获取战场客观环境态势信息，或编辑生成想定战场形成态势信息文件，针对性地将态势信息文件传输于各级态势仿真系统，态势仿真系统通过解析接收态势信息文件，渲染生成对应战场环境，实现态势的远程推送与生成效果，辅助指挥员认知战场，提升决策效率。

Description

基于网络传输的多层级态势信息分发生成方法

技术领域

本发明涉及网络通信传输，战场态势可视化，态势生成领域，具体涉及一种利用TCP传输控制协议实现对态势要素信息的组织与多层级分发调度，并可视化生成方法。

背景技术

传统“态势一幅图”来源于美军1997年提出的共用作战图(COP)概念，旨在让从最高指挥官到士兵的所有人都看到相同的战场视图。然而在实际践行过程中，不同层级的指挥员对态势认知的需求不同，该理念便会造成作战指挥的混乱和指挥协同的困难。

战场信息的针对性和可视性对于作战指挥员做出高精度的决策有至关重要的影响，因此在实际作战情形中，就需高效可靠地根据不同层级或同一层级不同作战的指挥作战人员关心的战场态势要素，范围、细度、内容的差异，针对性地向其推送按需定制的态势信息。从而将战场信息及时地、针对性地交付展示于各级指挥员眼前，为在我军再战争中取得的信息优势，进而取得决策优势奠定重要基础。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于网络传输的多层级态势信息分发生成方法。本发明基于现有战场态势仿真系统，构建了态势分发服务中心设计实现了一种态势远程分层推送和生成方法，实现了统一调度，按需分发功能。采用主动推送机制确定态势分发指挥中心端与态势仿真系统目的端的传收关系，建立合理的且易于拓展的传收数据报对应规则，并无需指挥员申请订阅权限而将态势信息推送至各级态势仿真系统并可视化展示于各级指挥员。为指挥员认知战场并作出决策提供有力支持。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤一：建立收发端态势信息文件统一规范

为了在态势分发指挥中心将态势信息文件分发于各级态势仿真系统后，态势仿真系统解析和“读懂”解析该态势信息文件，定义态势信息结构，建立态势信息文件编辑规范；

步骤二：收发两端建立TCP通信模块；

通过Socket通信编程规范及收发两端的IP地址和端口号，在态势分发指挥中心与态势仿真系统之间建立网络传输通信连接，态势信息文件即以TCP字节流形式由发送端传输于接收端；

步骤三：接收端解析态势信息文件内容编码模块；

态势仿真系统在接收到从态势分发指挥中心通过网络传输传来的态势信息文件后，通过C++文件流读取态势信息文件，并将态势信息文件信息读入态势仿真系统进程内；

步骤四：态势仿真系统组件调用；

态势要素渲染展示：在将文件信息解析读入态势仿真系统后，通过态势信息所描述内容调用态势仿真系统内的相关组件，在态势仿真系统内实时渲染后用可视化的形式呈现给该层级的作战指挥员。

所述步骤一的态势信息文件编辑规范如下：

态势信息内容包含态势标识与态势参数信息两部分，态势标识作为与态势信息关联对应的关键字，前置于态势参数信息；

态势标识与态势参数信息及对应关系如表1所示：

表1参数信息及对应关系

1)视点信息

视点信息对应态势标识为viewPoint，在三维仿真空间中决定场景视点信息的除场景摄像机所处位置的(x，y，z)坐标值外，还有场景摄像机“看”向何处的目标点位置的(x，y，z)值；其中场景摄像机及目标点位置的(x，y，z)坐标值中，x表示经度值，y表示纬度值，z表示高度值；

2)态势要素名称

装备名称对应态势标识为modelSymbol，根据已有态势仿真系统内多域战场环境想定模型库里已包含的陆、海、空、天各域实体模型装备的名称定义态势要素名称；

3)态势要素属性

态势参数信息对应态势标识为modelParameter，包含态势仿真系统内多域战场实体模型在三维空间中的位置坐标、经纬度坐标、姿态信息、控制模型大小的缩放比例、场景名称和所属阵营，所述姿态信息包括俯仰角、偏航角和旋转角；所属阵营参数为0，则为我方，参数为1，则为敌方；

在对态势信息文件进行编辑时，单行表示一条态势信息类型对应内容，如：

“viewPoint：117.24 39.03 3638.27 117.27 39.01 2184.16”

态势标识作为行首，表示该行后续内容所属的信息类型，各行态势标识后续参数信息以空格符作为不同参数信息的区分间隔。

所述步骤二收发两端建立TCP通信模块的步骤如下：

1)态势分发指挥中心发送端：

使用Winsock库函数：

socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPOTO_TCP)；

创建态势分发指挥中心socket，其中，AF_INET表示使用IPV4地址，SOCK_STREAM表示使用面向连接的稳定数据传输，IPPROTO_TCP表示使用TCP传输协议，之后根据分发目标层级计算机IP地址以及态势仿真系统进程端口号，使用Winsock库函数connect连接到目标态势仿真系统，采用sendFile发送态势信息文件等待处理，通信完成后调用closesocket关闭创建的态势分发指挥中心socket；

2)态势仿真系统接收端：

态势分发指挥中心端，使用Winsock库函数创建态势仿真系统端socket，申明自身进程端口号port和计算机IP地址，并使用库函数bind将端口号与计算机IP地址与创建的socket绑定；使用listen函数让套接字进入被动监听状态，然后循环利用accept库函数接受态势分发指挥中心的连接请求；接收到态势分发指挥中心的连接请求后，通过recvFile获取由态势分发指挥中心传来的态势信息的消息内容，最后调用closesocket关闭创建的仿真系统接收端socket。

所述步骤三接收端解析内容编码的具体方式为：

在接收到从态势分发指挥中心发送来的态势信息文件后，需要对态势信息文件中的内容编码进行解析，从而将文件内容中的信息做为数据读入态势仿真系统进行渲染；

采用C++文件流逐行读取态势信息内容，在读取各行内容时，根据步骤一的态势信息文件内各态势信息类型所对应的态势标识符作为关键字，决定标识符后态势参数信息的读取方式；

态势仿真系统根据态势标识符“modelSymbol”为关键字，将后面的字符信息按照态势仿真系统实体模型名称读取，驱动态势仿真系统中添加对应的实体模型。

所述步骤四的驱动仿真系统及相关渲染步骤如下：

读取态势信息文件内的相关态势信息并将其赋值给对应的变量后，应该将对应变量传入态势仿真系统的渲染函数，完成最终的可视化呈现；

1)场景摄像机驱动：

根据从步骤三读取到的视点位置相关参数，驱动仿真系统渲染引擎场景摄像机到达指定位置并“看”向指定角度，步骤如下：

pCamera->SetEye(vPointX,vPointY,vPointZ)；

pCamera->SetAt(tPointX,tPointY,tPointZ)；

其中pCamera为场景摄像机IC3DEngCamera类定义的类对象，SetEye和SetAt为该类的成员函数，SetEye控制视点位置，SetAt控制目标点位置，(vPointX,vPointY,vPointZ)为视点位置的空间坐标，(tPointX,tPointY,tPointZ)为目标点位置的空间坐标；

2)实体模型添加：

根据从步骤三读取到的态势要素参数信息相关参数，驱动仿真系统渲染引擎根据指定内容添加态势要素，步骤如下：

p_3dView->AddTreeDB(scenetype,strindex,xx,yy,zz,hh,pp,rr,group)；

其中p_3dView为渲染视图CC3DEditView类定义的类对象，调用成员函数AddTreeDB并向其中赋值相关参数即可完成对实体模型的添加，其中scenetype为态势文件读取到的场景名称；strindex为模型名称；(xx,yy,zz)为模型空间坐标；(hh,pp,rr)为控制模型姿态的俯仰角、偏航角、滚转角；group为模型所属阵营参数。

本发明的有益效果在于基于已有的态势仿真系统，设计实现了一种态势远程推送和生成方法。通过构建态势分发指挥中心，并利用Winsock通信编程API以及TCP计算机网络通信传输协议，实现了通过获取战场客观环境态势信息，或编辑生成想定战场形成态势信息文件，针对性地将态势信息文件传输于各级态势仿真系统，态势仿真系统通过解析接收态势信息文件，渲染生成对应战场环境。实现态势的远程推送与生成效果，辅助指挥员认知战场，提升决策效率。

附图说明

图1是本发明态势信息内容结构图。

图2是本发明态势信息文件传输流程图。

图3(a)为不同层级态势一的分发结果示意图，图3(b)为不同层级态势二的分发结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明基于现有战场态势仿真系统，构建了态势分发服务中心设计实现了一种态势远程分层推送和生成方法，实现了统一调度，按需分发功能。采用主动推送机制确定态势分发指挥中心端与态势仿真系统目的端的传收关系，建立合理的且易于拓展的传收数据报对应规则，并无需指挥员申请订阅权限而将态势信息推送至各级态势仿真系统并可视化展示于各级指挥员。为指挥员认知战场并作出决策提供有力支持。

本发明基于TCP网络通信传输协议，通过已有态势仿真系统对联合战场态势信息上报至态势分发指挥中心或对战场态势要素想定编辑从而生成态势信息文件。在态势分发指挥中心端对态势产品信息合理组织，将各类敌我态势要素及相关单元的具体参数、地理环境有序组合，按照主题，指挥层级对应方式针对性地将态势信息文件分发到不同指挥作战单元。在各级指挥系统内通过对接收到的态势信息文件解析，驱动态势仿真系统实时渲染可视化展现于指挥员眼前。

本发明提出的方法包括以下步骤：

步骤一：建立收发端态势信息文件统一规范

为了在态势分发指挥中心将态势信息文件分发于各级态势仿真系统后，态势仿真系统解析和“读懂”解析该态势信息文件，定义态势信息结构，建立态势信息文件编辑规范；

步骤二：收发两端建立TCP通信模块；

通过Socket通信编程规范及收发两端的IP地址和端口号，在态势分发指挥中心与态势仿真系统之间建立网络传输通信连接，态势信息文件即以TCP字节流形式由发送端传输于接收端；

步骤三：接收端解析态势信息文件内容编码模块；

态势仿真系统在接收到从态势分发指挥中心通过网络传输传来的态势信息文件后，通过C++文件流读取态势信息文件，并将态势信息文件信息读入态势仿真系统进程内；

步骤四：态势仿真系统组件调用；

态势要素渲染展示：在将文件信息解析读入态势仿真系统后，通过态势信息所描述内容调用态势仿真系统内的相关组件，在态势仿真系统内实时渲染后用可视化的形式呈现给该层级的作战指挥员。

所述步骤一的态势信息文件编辑规范如下：

为保证态势信息文件在从态势分发指挥中心传输于态势仿真系统内能够读取该态势信息文件，定义态势信息文件规范；为保证其可读性与规范性，态势信息内容包含态势标识与态势参数信息两部分，态势标识作为与态势信息关联对应的关键字，前置于态势参数信息，图1为态势信息结构示意图；

态势标识与态势参数信息及对应关系如表1所示：

表1参数信息及对应关系

1)视点信息

视点信息对应态势标识为viewPoint，在三维仿真空间中决定场景视点信息的除场景摄像机所处位置的(x，y，z)坐标值外，还有场景摄像机“看”向何处的目标点位置的(x，y，z)值；其中场景摄像机及目标点位置的(x，y，z)坐标值中，x表示经度值，y表示纬度值，z表示高度值；

2)态势要素名称

装备名称对应态势标识为modelSymbol，根据已有态势仿真系统内多域战场环境想定模型库里已包含的陆、海、空、天各域实体模型装备的名称定义态势要素名称，如“红六地对空导弹车”；

3)态势要素属性

态势参数信息对应态势标识为modelParameter，包含态势仿真系统内多域战场实体模型在三维空间中的位置坐标、经纬度坐标、姿态信息、控制模型大小的缩放比例、场景名称和所属阵营，所述姿态信息包括俯仰角、偏航角和旋转角；所属阵营参数为0，则为我方(红方)，参数为1，则为敌方(蓝方)；

在对态势信息文件进行编辑时，单行表示一条态势信息类型对应内容，如：

“viewPoint：117.24 39.03 3638.27 117.27 39.01 2184.16”

态势标识作为行首，表示该行后续内容所属的信息类型，各行态势标识后续参数信息以空格符作为不同参数信息的区分间隔；

所述步骤二收发两端建立TCP通信模块的步骤如下：

在计算机通信领域，Socket被翻译为“套接字”，是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式，通过Socket，一台计算机接收其他计算机的数据，或向其他计算机发送数据；

WinSock是一种基于Socket规范的API(应用程序编程接口)，在Windows操作系统下被广泛应用。本发明利用Winsock编程为态势分发指挥中心和态势仿真系统间建立网络通信连接，以便完成态势信息文件的传输。

1)态势分发指挥中心发送端：

使用Winsock库函数：

socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPOTO_TCP)；

创建态势分发指挥中心socket，其中，AF_INET表示使用IPV4地址，SOCK_STREAM表示使用面向连接的稳定数据传输，IPPROTO_TCP表示使用TCP传输协议，之后根据分发目标层级计算机IP地址以及态势仿真系统进程端口号，使用Winsock库函数connect连接到目标态势仿真系统，采用sendFile发送态势信息文件等待处理，通信完成后调用closesocket关闭创建的态势分发指挥中心socket；

2)态势仿真系统接收端：

态势分发指挥中心端，使用Winsock库函数创建态势仿真系统端socket，申明自身进程端口号port和计算机IP地址，并使用库函数bind将端口号与计算机IP地址与创建的socket绑定；使用listen函数让套接字进入被动监听状态，然后循环利用accept库函数接受态势分发指挥中心的连接请求；接收到态势分发指挥中心的连接请求后，通过recvFile获取由态势分发指挥中心传来的态势信息的消息内容，最后调用closesocket关闭创建的仿真系统接收端socket；

通信连接建立流程图如图2所示；

所述步骤三接收端解析内容编码的具体方式为：

在接收到从态势分发指挥中心发送来的态势信息文件后，需要对态势信息文件中的内容编码进行解析，从而将文件内容中的信息做为数据读入态势仿真系统进行渲染；

采用C++文件流逐行读取态势信息内容，在读取各行内容时，根据步骤一的态势信息文件内各态势信息类型所对应的态势标识符作为关键字，决定标识符后态势参数信息的读取方式；

如对于单行态势信息内容为“modelSymbol：红六地对空导弹车”，态势仿真系统会根据态势标识符“modelSymbol”为关键字，将后面的字符信息按照态势仿真系统实体模型名称读取，例如本例中根据“红六地对空导弹车”字符信息，驱动态势仿真系统中添加对应的实体模型。

所述步骤四的驱动仿真系统及相关渲染步骤如下：

读取态势信息文件内的相关态势信息并将其赋值给对应的变量后，应该将对应变量传入态势仿真系统的渲染函数，完成最终的可视化呈现；

1)场景摄像机驱动：

根据从步骤三读取到的视点位置相关参数，驱动仿真系统渲染引擎场景摄像机到达指定位置并“看”向指定角度，步骤如下：

pCamera->SetEye(vPointX,vPointY,vPointZ)；

pCamera->SetAt(tPointX,tPointY,tPointZ)；

其中pCamera为场景摄像机IC3DEngCamera类定义的类对象，SetEye和SetAt为该类的成员函数，SetEye控制视点位置，SetAt控制目标点位置，(vPointX,vPointY,vPointZ)为视点位置的空间坐标，(tPointX,tPointY,tPointZ)为目标点位置的空间坐标；

2)实体模型添加：

根据从步骤三读取到的态势要素参数信息相关参数，驱动仿真系统渲染引擎根据指定内容添加态势要素，步骤如下：

p_3dView->AddTreeDB(scenetype,strindex,xx,yy,zz,hh,pp,rr,group)；

其中p_3dView为渲染视图CC3DEditView类定义的类对象，调用成员函数AddTreeDB并向其中赋值相关参数即可完成对实体模型的添加，其中scenetype为态势文件读取到的场景名称；strindex为模型名称；(xx,yy,zz)为模型空间坐标；(hh,pp,rr)为控制模型姿态的俯仰角、偏航角、滚转角；group为模型所属阵营参数。

本发明基于已有的态势仿真系统，设计实现了一种态势远程推送和生成方法。通过构建态势分发指挥中心，并利用Winsock通信编程API以及TCP计算机网络通信传输协议，实现了通过获取战场客观环境态势信息，或编辑生成想定战场形成态势信息文件，针对性地将态势信息文件传输于各级态势仿真系统，态势仿真系统通过解析接收态势信息文件，渲染生成对应战场环境。实现态势的远程推送与生成效果，辅助指挥员认知战场，提升决策效率。

Claims (5)

1.一种基于网络传输的多层级态势信息分发生成方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一：建立收发端态势信息文件统一规范

为了在态势分发指挥中心将态势信息文件分发于各级态势仿真系统后，态势仿真系统解析和“读懂”解析该态势信息文件，定义态势信息结构，建立态势信息文件编辑规范；

步骤二：收发两端建立TCP通信模块；

通过Socket通信编程规范及收发两端的IP地址和端口号，在态势分发指挥中心与态势仿真系统之间建立网络传输通信连接，态势信息文件即以TCP字节流形式由发送端传输于接收端；

步骤三：接收端解析态势信息文件内容编码模块；

态势仿真系统在接收到从态势分发指挥中心通过网络传输传来的态势信息文件后，通过C++文件流读取态势信息文件，并将态势信息文件信息读入态势仿真系统进程内；

步骤四：态势仿真系统组件调用；

态势要素渲染展示：在将文件信息解析读入态势仿真系统后，通过态势信息所描述内容调用态势仿真系统内的相关组件，在态势仿真系统内实时渲染后用可视化的形式呈现给该层级的作战指挥员。

2.根据权利要求1所述的基于网络传输的多层级态势信息分发生成方法，其特征在于：

所述步骤一的态势信息文件编辑规范如下：

态势信息内容包含态势标识与态势参数信息两部分，态势标识作为与态势信息关联对应的关键字，前置于态势参数信息；

态势标识与态势参数信息及对应关系如表1所示：

表1参数信息及对应关系

1)视点信息

视点信息对应态势标识为viewPoint，在三维仿真空间中决定场景视点信息的除场景摄像机所处位置的(x，y，z)坐标值外，还有场景摄像机“看”向何处的目标点位置的(x，y，z)值；其中场景摄像机及目标点位置的(x，y，z)坐标值中，x表示经度值，y表示纬度值，z表示高度值；

2)态势要素名称

装备名称对应态势标识为modelSymbol，根据已有态势仿真系统内多域战场环境想定模型库里已包含的陆、海、空、天各域实体模型装备的名称定义态势要素名称；

3)态势要素属性

态势参数信息对应态势标识为modelParameter，包含态势仿真系统内多域战场实体模型在三维空间中的位置坐标、经纬度坐标、姿态信息、控制模型大小的缩放比例、场景名称和所属阵营，所述姿态信息包括俯仰角、偏航角和旋转角；所属阵营参数为0，则为我方，参数为1，则为敌方；

在对态势信息文件进行编辑时，单行表示一条态势信息类型对应内容，如：

“viewPoint：117.24 39.03 3638.27 117.27 39.01 2184.16”

态势标识作为行首，表示该行后续内容所属的信息类型，各行态势标识后续参数信息以空格符作为不同参数信息的区分间隔。

3.根据权利要求1所述的基于网络传输的多层级态势信息分发生成方法，其特征在于：

所述步骤二收发两端建立TCP通信模块的步骤如下：

1)态势分发指挥中心发送端：

使用Winsock库函数：

socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPOTO_TCP)；

创建态势分发指挥中心socket，其中，AF_INET表示使用IPV4地址，SOCK_STREAM表示使用面向连接的稳定数据传输，IPPROTO_TCP表示使用TCP传输协议，之后根据分发目标层级计算机IP地址以及态势仿真系统进程端口号，使用Winsock库函数connect连接到目标态势仿真系统，采用sendFile发送态势信息文件等待处理，通信完成后调用closesocket关闭创建的态势分发指挥中心socket；

2)态势仿真系统接收端：

态势分发指挥中心端，使用Winsock库函数创建态势仿真系统端socket，申明自身进程端口号port和计算机IP地址，并使用库函数bind将端口号与计算机IP地址与创建的socket绑定；使用listen函数让套接字进入被动监听状态，然后循环利用accept库函数接受态势分发指挥中心的连接请求；接收到态势分发指挥中心的连接请求后，通过recvFile获取由态势分发指挥中心传来的态势信息的消息内容，最后调用closesocket关闭创建的仿真系统接收端socket。

4.根据权利要求1所述的基于网络传输的多层级态势信息分发生成方法，其特征在于：

所述步骤三接收端解析内容编码的具体方式为：

在接收到从态势分发指挥中心发送来的态势信息文件后，需要对态势信息文件中的内容编码进行解析，从而将文件内容中的信息做为数据读入态势仿真系统进行渲染；

采用C++文件流逐行读取态势信息内容，在读取各行内容时，根据步骤一的态势信息文件内各态势信息类型所对应的态势标识符作为关键字，决定标识符后态势参数信息的读取方式；

态势仿真系统根据态势标识符“modelSymbol”为关键字，将后面的字符信息按照态势仿真系统实体模型名称读取，驱动态势仿真系统中添加对应的实体模型。

5.根据权利要求1所述的基于网络传输的多层级态势信息分发生成方法，其特征在于：

所述步骤四的驱动仿真系统及相关渲染步骤如下：

读取态势信息文件内的相关态势信息并将其赋值给对应的变量后，应该将对应变量传入态势仿真系统的渲染函数，完成最终的可视化呈现；

1)场景摄像机驱动：

根据从步骤三读取到的视点位置相关参数，驱动仿真系统渲染引擎场景摄像机到达指定位置并“看”向指定角度，步骤如下：

pCamera->SetEye(vPointX,vPointY,vPointZ)；

pCamera->SetAt(tPointX,tPointY,tPointZ)；

其中pCamera为场景摄像机IC3DEngCamera类定义的类对象，SetEye和SetAt为该类的成员函数，SetEye控制视点位置，SetAt控制目标点位置，(vPointX,vPointY,vPointZ)为视点位置的空间坐标，(tPointX,tPointY,tPointZ)为目标点位置的空间坐标；

2)实体模型添加：

根据从步骤三读取到的态势要素参数信息相关参数，驱动仿真系统渲染引擎根据指定内容添加态势要素，步骤如下：

p_3dView->AddTreeDB(scenetype,strindex,xx,yy,zz,hh,pp,rr,group)；

其中p_3dView为渲染视图CC3DEditView类定义的类对象，调用成员函数AddTreeDB并向其中赋值相关参数即可完成对实体模型的添加，其中scenetype为态势文件读取到的场景名称；strindex为模型名称；(xx,yy,zz)为模型空间坐标；(hh,pp,rr)为控制模型姿态的俯仰角、偏航角、滚转角；group为模型所属阵营参数。

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