CN115794937B

CN115794937B - 一种基于全球网格的海量动目标分层显示方法及装置

Info

Publication number: CN115794937B
Application number: CN202310047560.1A
Authority: CN
Inventors: 吕文强; 张臻; 刘辰炜; 蓝振家; 徐伟
Original assignee: CETC 28 Research Institute
Current assignee: CETC 28 Research Institute
Priority date: 2023-01-31
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2043-01-31
Also published as: CN115794937A

Abstract

本发明公开了一种基于全球网格的海量动目标分层显示方法及装置，所述方法包括：对全球地理范围进行分层网格化处理；根据每层网格的单元格范围，遍历所有动目标，得到每个动目标所在的单元格；查询动目标全集数据库，得到当前视口范围内的动目标数量，并与动目标显示阈值比较，判定显示具体动目标或抽稀点；若显示抽稀点，则根据视口范围，获得当前网格层级及单元格集合，遍历该集合，统计各单元格内动目标数量，并与当前网格层级的抽稀阈值进行比较，判定是否对动目标进行抽稀运算。本发明实现了对全球动目标态势布局的实时掌控和重点关注区域的精细研判，减轻了大数据量对系统内存占用和图形渲染等方面的负担。

Description

一种基于全球网格的海量动目标分层显示方法及装置

技术领域

本发明涉及动目标处理、显示领域，具体涉及一种适用于船舶、飞机等动目标的基于全球网格化的分层显示方法及装置。

背景技术

随着世界经济和社会的不断发展，国与国之间的贸易关系对于航空、航海的需求日益增多。据统计，目前全球日平均航班次数已超过10万架，日活跃的海洋船只更是达到百万级别。空海动目标的日益活跃程度给贸易关系带来促进作用的同时，也给世界的安全形势带来了许多不稳定的因素，为了应对此问题，各类信息系统对掌控全球海量动目标态势的需求迫在眉睫。

若直接在系统中接入全球百万批实时动目标，巨大的数据量不仅对系统的硬件性能是一种考验，而且展现效果在二维地图或数字地球范围较大时，会呈现出密密麻麻、相互重叠的现象，无法对全球态势目标的分布情况进行概览掌控。

因此，需要一种高性能的海量动目标的显示方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于全球网格的海量动目标分层显示方法及装置，实现对全球动目标态势布局的实时掌控和重点关注区域的精细研判，并减轻巨大的数据量对系统内存占用和图形渲染等方面的负担。

技术方案：第一方面，一种基于全球网格的海量动目标分层显示方法，包括以下步骤：

在全球地理范围内将地球剖分成多层级平面网格，每个网格单元具有唯一编码；

基于动目标全集数据库，以动目标位置为索引遍历所有动目标，结合各层级网格中每个单元格的范围和唯一编码，得到每个动目标所属单元格；

查询动目标全集数据库，得到当前视口范围内的动目标数量，并与动目标显示阈值比较，判定显示具体动目标或抽稀点；

基于判定显示动目标，将视口内的动目标组成上显数据集，并将其进行上显；

基于判定显示抽稀点，按单元格对动目标进行抽稀后，形成抽稀点数据集，将抽稀点进行上显。

优选地，在全球地理范围内将地球剖分成多层级平面网格，每个网格单元具有唯一编码包括：

将全球剖分为 l层平面网格，对于第 i层平面网格，在经度方向上，以J_i秒为经度间隔单位对[-180°, 180°]范围进行划分，在纬度方向上，从赤道0°分别向南北方向在[0°, -90°]和[0°, 90°]范围内以W_i秒为纬度间隔单位进行划分，得到第 i层网格行数，列数，其中

，，，，，

每层网格编码由南北半球标识、经度方向标识码、纬度方向标识码组成。

优选地，基于动目标全集数据库，以动目标位置为索引遍历所有动目标，结合各层级网格中每个单元格的范围和唯一编码，得到每个动目标所属单元格包括：

单个动目标标记为obj_j，其中j为动目标索引且，n为动目标全集数据库中动目标数量；

动目标obj_j的地理位置记为(Lng_j, Lat_j)，其中Lng_j为经度，Lat_j为纬度，根据网格划分规则，求出动目标在第 i层网格中所在的单元格，其中，行号和列号分别为：

，，

式中，J_i表示第i层网格的经度间隔单位，W_i表示第i层网格的纬度间隔单位，int( )表示取整，abs( )表示取绝对值。

优选地，将当前视口范围内的动目标数量与动目标显示阈值比较，判定显示具体动目标或抽稀点包括：

基于当前视口范围内的动目标数量大于或等于动目标显示阈值，判定显示具体动目标；

基于前视口范围内的动目标数量小于动目标显示阈值，判定显示抽稀点。

优选地，按单元格对动目标进行抽稀后，形成抽稀点数据集包括：

根据视口的比例尺或视角高度得到当前参与运算的网格单元层级i；

在第i层网格下，根据视口地理范围和各网格单元的位置信息得到视口内的网格单元集合，遍历该网格单元集合，根据每个动目标所属单元格确定单元格内的动目标数量m；

将m与第i层网格的单元格抽稀阈值β_i进行比较，判定是否进行抽稀运算；

基于的判定，直接将动目标作为抽稀点；

基于的判定，对单元格内的动目标进行抽稀运算，由各个单元格内抽稀点集合构成视口内抽稀点数据集。

优选地，所述抽稀运算包括：遍历当前单元网内动目标，统计动目标数量，当统计值达到抽稀阈值β_i时停止遍历，将前β_i个动目标转化为抽稀点，并剔除单元格内其余动目标，最后由各个单元格内抽稀点集合构成视口内抽稀点数据集。

优选地，单元格内的抽稀点为：

，

DRPoint[0]表示单元格内编号为0的抽稀点，DRPoint[1]表示单元格内编号为1的抽稀点，DRPoint[h-1]表示单元格内编号为h-1的抽稀点，

视口内的抽稀点为：

，其中，cell_DRPoint[0]表示视口内编号为0的单元格的抽稀点，cell_DRPoint[1]表示视口内编号为1的单元格的抽稀点，cell_DRPoint[k-1]表示视口内编号为k-1的单元格的抽稀点，，。

第二方面，一种基于全球网格的海量动目标分层显示装置，包括：

全球网格划分模块，被配置为在全球地理范围内将地球剖分成多层级平面网格，每个网格单元具有唯一编码；

动目标与网格映射模块，被配置为基于动目标全集数据库，以动目标位置为索引遍历所有动目标，结合各层级网格中每个单元格的范围和唯一编码，得到每个动目标所属单元格；

上显判定模块，被配置为查询动目标全集数据库，得到当前视口范围内的动目标数量，并与动目标显示阈值比较，判定显示具体动目标或抽稀点；

动目标上显模块，被配置为基于判定显示动目标，将视口内的动目标组成上显数据集，并将其进行上显；

抽稀点上显模块，被配置为基于判定显示抽稀点，按单元格对动目标进行抽稀后，形成抽稀点数据集，将抽稀点进行上显。

第三方面，一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于全球网格的海量动目标分层显示方法的步骤。

第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于全球网格的海量动目标分层显示方法的步骤。

有益效果：（1）本发明从全球飞机、船舶等动目标的分布情况出发，通过对全球地理范围进行多层级网格化编码处理，结合系统视口范围内动目标信息，可按层级对动目标进行实时显示，提高了对百万批动目标实时处理和显示性能，保证用户不会因为目标位置的更新延迟而带来的对态势的研判错误。（2）本发明结合单元格内动目标的统计信息，运用分层抽稀的方法显示抽稀点或原始动目标，不仅可以更直观准确地对动目标的全球整体分布情况进行显示和掌控，还能有效减小系统运算量，提高系统的渲染效率，降低对系统内存的占用。（3）本发明可满足不同应用场景下对海、陆、空等多类海量动目标的展现效果，实现对全球动目标态势进行实时掌控和对重点关注区域态势的精细化研判。

附图说明

图1是本发明的方法总体处理流程示意图；

图2是本发明的方法具体流程图；

图3是全球网格划分示意图；

图4是不同网格层级下抽稀点或动目标上显示意图。

实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

参照图1，本发明所述的基于全球网格化的海量动目标分层显示方法，总体包括以下三个阶段：全球网格划分、抽稀点上显、动目标上显，其中全球网格划分阶段，通过将全球地理范围划分为多层级网格并进行全球多层级网格编码；基于系统视口信息确定进行抽稀点上显还是动目标上显，在抽稀点上显阶段，通过统计单元格内动目标数量进行动目标抽稀后，将抽稀点上显；在动目标上显阶段，统计视口内动目标数量，将动目标上显。

参照图2，本发明所述的基于全球网格化的海量动目标分层显示方法，具体包括以下步骤：

步骤一、全球网格化处理：在全球地理范围内，按一定的编码规则，将地球剖分成多层级平面网格，每个网格单元具有唯一编码。

假设将全球剖分为 l层平面网格，第i层网格划分规则为：在经度方向上，按逆时针在[-180°, 180°]范围内以J_i秒为经度间隔单位进行划分；在纬度方向上，从赤道0°分别向南北方向在[0°, -90°]和[0°,90°]范围内以W_i秒为纬度间隔单位进行划分，如图3所示。

由网格划分规则得到第i层网格行数，列数为。其中，，，。

第i层网格编码规则为：假设南北半球标识码取值为N（北半球）和S（南半球），经度方向用01到ColCount_i编码，纬度方向从赤道分别向南北半球按01到RowCount_i编码，每层网格编码由南北半球标识、经向标识码、纬向标识码组成。

步骤二、建立动目标与单元格映射关系：基于海量动目标全集数据，以动目标位置为索引，遍历所有动目标，结合各层级网格中每个单元格的范围和唯一编码，得到每个动目标所属单元格。

飞机、船舶或其他运动目标的外部数据源构成海量动目标数据集，其中单个动目标标记为obj_j，j为动目标索引且j>0，动目标集合表示为：

。

假设动目标的地理位置为(Lng_j,Lat_j)，其中Lng_j表示动目标j的经度，Lat_j为动目标j的纬度，，n为动目标集合中动目标总数。根据网格划分规则，求出动目标在第i层级网格中所在的单元格，其中，行号和列号分别表示为：

，

int()表示取整，abs()表示取绝对值。

步骤三、上显判定：根据当前视口地理范围，统计得到视口内的动目标数量，并与预先设置的动目标显示阈值进行比较，判定显示动目标还是抽稀点。

假设当前视口范围为，

其中，为视口左下角经度；为视口左下角纬度；为视口右上角经度；为视口右上角纬度。

根据视口范围得到视口内动目标数组，表示如下：

，

其中，

，

。

表示视口内第c个动目标的经度，表示视口内第c个动目标的纬度。

将视口内的动目标数量t与预设的动目标显示阈值α进行比较，若t<α，则直接显示动目标；若t≥α，则显示抽稀点。

动目标显示阈值是显示动目标或抽稀点的判决阈值，也可以称为动目标与抽稀点的显示阈值或动目标/抽稀点显示阈值，其取值α>0，是根据动目标的各类使用场景，例如军机、客机、军舰、民用船只等不同的应用场景而预先设定的。

步骤四、动目标上显：基于上显判定步骤中确定动目标数量小于预设的动目标显示阈值，将视口内的动目标组成上显数据集，并将其进行上显。

具体地，将根据视口范围从后台内存数据库中查询动目标所得到的动目标集合作为最终的上显数据集。

步骤五、抽稀点上显：基于上显判定步骤中确定动目标数量不小于预设的动目标显示阈值，按单元格对动目标进行抽稀后，形成抽稀点数据集，将抽稀点进行上显。

根据视口的比例尺或视角高度，可得到当前参与运算的网格单元层级i；根据视口地理范围和各网格单元的位置信息：

，

其中，为单元格左下角经度；为单元格左下角纬度；为单元格右上角经度；为单元格右上角纬度；

可得到视口内的网格单元集合：

。

其中，，，

。

依据步骤二中单元格与动目标的映射关系，遍历视口内网格单元集合，得到单元格内的动目标数量m，将m与预设的层级i的单元格抽稀阈值β_i相比较，则有以下关系：

若m<β_i，则无需对单元格内的动目标进行抽稀，即直接将动目标转换为抽稀点；

若m≥β_i，则需对单元格内的动目标进行抽稀运算，将视口范围内各单元格内的抽稀点集合作为最终的上显数据集。

其中，各层级网格中单元格内的抽稀阈值β_i是根据动目标的各类使用场景，例如军机、客机、军舰、民用船只等不同的应用场景而预先设定的，其中0<β_i<β_i+1。

根据本发明的实施方式，抽稀规则是按顺序遍历当前单元格内的动目标，统计动目标数量，当统计值达到抽稀阈值β_i时停止遍历，将前β_i个动目标转化为抽稀点，将单元格内其余动目标进行剔除，单元格内的抽稀点表示为：

，

DRPoint[0]表示单元格内编号为0的抽稀点，DRPoint[1]表示单元格内编号为1的抽稀点，DRPoint[h-1]表示单元格内编号为h-1的抽稀点。最终，由各个单元格内抽稀点集合构成了能够反映全球整体态势的抽稀点数据集。视口内的抽稀点表示为：

，

其中，cell_DRPoint[0]表示视口内编号为0的单元格的抽稀点，cell_DRPoint[1]表示视口内编号为1的单元格的抽稀点，cell_DRPoint[k-1]表示视口内编号为k-1的单元格的抽稀点，，。

抽稀点在系统中表示为以动目标位置为圆心，以抽稀点半径r_i为半径的圆。

图4示出了不同网格层级下抽稀点或动目标上显示意图。如图4所示，其中，“原始分布”表示全球地理范围内动目标实际分布示意图，在视口范围较大时，呈现出密密麻麻的状态；“第1层”表示视口范围缩小，采用第一层级网格划分时抽稀点的上显示意图，此时抽稀点半径为r₁，视口内动目标数量t大于动目标显示阈值α；同样，“第2层”和“第3层”分别表示继续缩小视口范围，采用第2层级网格和第3层级网格划分时抽稀点的上显示意图，此时抽稀点半径分别为r₁和r₂，视口内动目标数量t仍大于动目标显示阈值α；“第4层”表示继续缩小视口范围，采用第4层级网格划分时动目标的上显示意图，此时视口内动目标数量t小于动目标的显示阈值α。

基于和方法实施例相同的技术构思，本发明还提供一种基于全球网格的海量动目标分层显示装置，包括：

应当理解，本实施例中基于全球网格的海量动目标分层显示装置可以实现上述方法实施例中的全部技术方案，其各个功能模块的功能可以根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可参照上述实施例中的相关描述，此处不再赘述。

本发明还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实现如上所述的基于全球网格的海量动目标分层显示方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于全球网格的海量动目标分层显示方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置（系统）、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims

1.一种基于全球网格的海量动目标分层显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

在全球地理范围内将地球剖分成多层级平面网格，每个网格单元具有唯一编码，包括：

将全球剖分为l层平面网格，对于第i层平面网格，在经度方向上，以J_i秒为经度间隔单位对[-180°, 180°]范围进行划分，在纬度方向上，从赤道0°分别向南北方向在[0°, -90°]和[0°, 90°]范围内以W_i秒为纬度间隔单位进行划分，得到第i层网格行数，列数，其中

，，，，，

每层网格编码由南北半球标识、经度方向标识码、纬度方向标识码组成；

基于判定显示抽稀点，按单元格对动目标进行抽稀后，形成抽稀点数据集，将抽稀点进行上显，其中，按单元格对动目标进行抽稀后，形成抽稀点数据集包括：

基于的判定，直接将动目标作为抽稀点；

基于的判定，对单元格内的动目标进行抽稀运算，由各个单元格内抽稀点集合构成视口内抽稀点数据集；

所述抽稀运算包括：遍历当前单元网内动目标，统计动目标数量，当统计值达到抽稀阈值β_i时停止遍历，将前β_i个动目标转化为抽稀点，并剔除单元格内其余动目标，最后由各个单元格内抽稀点集合构成视口内抽稀点数据集。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于动目标全集数据库，以动目标位置为索引遍历所有动目标，结合各层级网格中每个单元格的范围和唯一编码，得到每个动目标所属单元格包括：

动目标obj_j的地理位置记为(Lng_j, Lat_j)，其中Lng_j为经度，Lat_j为纬度，根据网格划分规则，求出动目标在第i层网格中所在的单元格，其中，行号和列号分别为：

，，

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将当前视口范围内的动目标数量与动目标显示阈值比较，判定显示具体动目标或抽稀点包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，单元格内的抽稀点为：

，

视口内的抽稀点为：

5.一种基于全球网格的海量动目标分层显示装置，其特征在于，包括：

全球网格划分模块，被配置为在全球地理范围内将地球剖分成多层级平面网格，每个网格单元具有唯一编码，包括：

，，，，，

抽稀点上显模块，被配置为基于判定显示抽稀点，按单元格对动目标进行抽稀后，形成抽稀点数据集，将抽稀点进行上显，其中，按单元格对动目标进行抽稀后，形成抽稀点数据集包括：

基于的判定，直接将动目标作为抽稀点；

6.一种计算机设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的基于全球网格的海量动目标分层显示方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的基于全球网格的海量动目标分层显示方法的步骤。