CN117292583A - 一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，在一定范围内可实现网络覆盖，具备话音、数据传输与定位一体化功能；具备对外源TCP、UDP数据的接入解析功能，能实时显示海上船舶类目标和空中飞机类目标的运动态势，便于实现军工装备试验的方案筹划、指挥等；另外配合自纠偏预警模块的设置，可实时将活动目标的实际航线与目标航线进行对比，进而可及时发觉偏航情况，并且在偏航后，可将实时航线与临近航道活动目标的航线相互共享，进而可提前进行避让操作，有效避免两个活动目标距离过近或者相互碰撞的情况发生，大幅度降低安全隐患，同时有效保证军工测试过程的稳定进行。

Description

一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统
技术领域
本发明涉及的一种目标物态势显示系统，特别是涉及应用于态势显示领域的一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统。
背景技术
针对态势显示，主要利用GIS、DIS、HLA等系统或架构，进行态势显示的系统设计与实现。在文献“基于多层Web技术的作战态势显示系统的实现”中，根据关键技术CORBA标准等，建立了一个战场态势显示系统的体系结构框架；在文献“基于Qt的通用态势显示系统的框架及关键技术研究”中，建立系统数据组织模型，提出了场景—视图的软件构架方式，构建了分类分层态势管理机制，并对模块功能进行了详细的设计；在文献“分布式作战仿真中态势显示系统研究”中，利用二维态势显示与三维虚拟战场相结合的方式，构建了分布式作战态势显示系统结构。但是大部分研究成果集中在可视化技术，并没有考虑用户需求在实际进行海陆空军工场所测试时的实际问题。
在实际测试时，由于海上环境相较于陆地的特殊性，海面上活动目标的轨迹难以像陆地上一样相对精准的控制路线，并且参照物较少，容易出现偏航的情况发生，而对于一些大型的活动目标来说，其移动时排水量较大，当其偏移既定航线时，容易与其他活动目标的航线形成交叉，当两船彼此接近时，由于水流流速、压强等限制，易造成两船相互“吸引”，导致碰撞；然而海上航行时，当船舶发生偏航后，由于参照物很少甚至没有，难以及时发觉，在偏航后难以及时调整，易出现大幅度偏航，不仅存在较大的安全隐患，还对测试结果造成影响。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是在实际进行军工测试时，海上设备易出现偏航的情况，并且偏航后难以及时发觉，存在一定的安全隐患，并且影响测试的稳定进行。
为解决上述问题，本发明提供了一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，包括软件部分以及硬件设备，软件部分包括综合态势显示与标绘系统软件，综合态势显示与标绘系统软件具备对外源硬件TCP、UDP数据的接入解析功能，实现实时显示海上船舶类目标和空中飞机类目标的运动态势；硬件设备包括MESH无中心高速自组网系统、ADSB和AIS接收机，MESH无中心高速自组网系统包括便携式指挥台、固定基站以及移动基站。
在上述基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统中，在一定范围内可实现网络覆盖，具备话音、数据传输与定位一体化功能；并且具备对外源TCP、UDP数据的接入解析功能，能实时显示海上船舶类目标和空中飞机类目标的运动态势，便于实现军工装备试验的方案筹划、指挥等。
作为本申请的进一步改进，综合态势显示与标绘系统软件包括界面模块、二维地图模块、标绘数据模块以及态势数据模块；
界面模块包括初始界面、标绘界面以及态势任务界面，初始界面、标绘界面以及态势任务界面均包括界面框架，界面框架包括菜单栏、左侧可伸缩隐藏的图形管理栏、工具栏以及二维地图；界面框架还包括属性界面、全屏显示、工作区截屏；
二维地图模块具备地图显示、地图缓存、距离测量、面积测量功能；
标绘数据模块具备多级图层管理模块，多级图层管理模块包括图层及图元，图层或图元具备复制粘贴功能、图层数据导入导出功能；标绘数据模块还具备点、线、面、多边形、矩形、弧线、扇形、圆形、文本的标绘编辑功能以及选择工具；
态势数据模块具备Tcp/Udp网络通信支持，具备AIS和ADSB协议解析支持、具备实时显示海上船类目标和飞机目标的功能。
作为本申请的进一步改进，态势数据模块还具备合作目标以及非合作目标、目标平台属性(船舶/飞机/车辆)、目标态势与目标态势的显隐控制、目标航迹点迹数设置、点迹清除与重绘、目标标牌显示、目标相对位置解算、建立目标库、具备态势任务的日志数据保存，以及回放功能。
作为本申请的又一种改进，综合态势显示与标绘系统软件还信号连接有自纠偏预警模块，自纠偏预警模块用于多个合作目标之间航线的实时模拟监控，自纠偏预警模块包括航线模拟模块、比对模块、分别安装在合作目标、固定基站的定位仪、设置在活动目标上的警报器。
作为本申请的又一种改进的补充，通过目标相对位置进行距离测量方法为：
先设定第一活动目标（船舶/飞机/车辆）的实时定位点坐标为（x1、y1）、第二活动目标的实时定位点坐标为（x2、y2），设一固定位点的固定目标为（x3、y3），则两活动目标之间的距离为：d=√[(x2-x1)²+(y2-y1)²]，二者之间方位角的正切值为：tanA=(y2-y1)/(x2-x1)；
第一活动目标与固定位点之间的距离为：d=√[(x3-x1)²+(y3-y1)²]，二者之间方位角的正切值为：tanB=(y3-y1)/(x3-x1)；
第二活动目标与固定位点之间的距离为：d=√[(x3-x2)²+(y3-y2)²]，二者之间方位角的正切值为：tanC=(y3-y2)/(x3-x2)。
作为本申请的又一种改进的补充，自纠偏预警模块的具体预警流程包括以下步骤：
S1、通过航线模拟模块将多个合作目标的目标航线进行模拟，并将模拟结果显示在二维地图模块上，目标航线作为虚拟的参照路径；
S2、通过合作目标上的定位仪实时向综合态势显示与标绘系统软件上反馈多个定位点坐标，多个定位点坐标形成合作目标的实际航线，并在二维地图模块上显示；
S3、通过比对模块对比目标航线和实际航线，当二者航线在同一X轴坐标或者同一Y轴坐标情况下，另一轴坐标值相差较大时，说明实际航线与目标航线之间存在偏差，此时将偏差信号反馈给硬件设备以及对应活动目标的警报器，实现在硬件平台以及偏航的活动目标的异地同步警报，便于及时朝向目标航线靠拢进行自纠偏。
作为本申请的又一种改进的补充，自纠偏预警模块还包括偏航共享模块，偏航共享模块为隐藏式，当活动目标出现偏航现象时触发偏航共享模块，此时偏航共享模块为暴露式。
综上，在一定范围内可实现网络覆盖，具备话音、数据传输与定位一体化功能；并且具备对外源TCP、UDP数据的接入解析功能，能实时显示海上船舶类目标和空中飞机类目标的运动态势，便于实现军工装备试验的方案筹划、指挥等；另外配合自纠偏预警模块的设置，可实时将活动目标的实际航线与目标航线进行对比，进而可及时发觉偏航情况，并且在偏航后，可将实时航线与临近航道活动目标的航线相互共享，进而可提前进行避让操作，有效避免两个活动目标距离过近或者相互碰撞的情况发生，大幅度降低安全隐患，同时有效保证军工测试过程的稳定进行。
附图说明
图1为本申请第一种实施方式主要的原理框图；
图2为本申请第一种实施方式中综合态势显示与标绘系统软件的主要组成图；
图3为本申请第一种实施方式中主界面的示意图；
图4为本申请第一种实施方式中标绘界面的示意图；
图5为本申请第一种实施方式中态势任务界面的示意图；
图6为本申请第二种实施方式的综合态势显示与标绘系统软件的主要组成图；
图7为本申请第二种实施方式中活动目标发生偏航后的实际航线与目标航的对比图；
图8为本申请第二种实施方式中活动目标发生偏航后与目标航线相比在X轴以及Y轴上的偏差示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的两种实施方式作详细说明。
第一种实施方式：
图1示出一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，包括软件部分以及硬件设备，软件部分包括综合态势显示与标绘系统软件，综合态势显示与标绘系统软件具备对外源硬件TCP、UDP数据的接入解析功能，实现实时显示海上船舶类目标和空中飞机类目标的运动态势；硬件设备包括MESH无中心高速自组网系统、ADSB和AIS接收机，MESH无中心高速自组网系统包括便携式指挥台、固定基站以及移动基站。
如图2，综合态势显示与标绘系统软件包括界面模块、二维地图模块、标绘数据模块以及态势数据模块，界面模块包括初始界面、标绘界面以及态势任务界面，初始界面、标绘界面以及态势任务界面均包括界面框架，如图3，界面框架包括菜单栏、左侧可伸缩隐藏的图形管理栏、工具栏以及二维地图；界面框架还包括属性界面、全屏显示、工作区截屏。
二维地图模块具备地图显示、地图缓存、距离测量、面积测量功能；
如图4，标绘数据模块具备多级图层管理模块，多级图层管理模块包括图层及图元，图层或图元具备复制粘贴功能、图层数据导入导出功能；标绘数据模块还具备点、线、面、多边形、矩形、弧线、扇形、圆形、文本的标绘编辑功能以及选择工具；
如图5，态势数据模块具备Tcp/Udp网络通信支持，具备AIS和ADSB协议解析支持、具备实时显示海上船类目标和飞机目标的功能，态势数据模块还具备合作目标以及非合作目标、目标平台属性(船舶/飞机/车辆)、目标态势与目标态势的显隐控制、目标航迹点迹数设置、点迹清除与重绘、目标标牌显示、目标相对位置解算、建立目标库、具备态势任务的日志数据保存，以及回放功能。
另外，关于目标态势标牌以浮动图层的形式展现，可通过鼠标随意拖曳排放位置，标牌和目标图标之间用虚线连接，显示标牌与对应活动目标的关系，并且可选择标牌的显隐，一方面使标牌不会随着目标的移动而移动，便于指挥人员观察数据；另一方面便于将标牌集中排列在屏幕某一侧，不影响对活动目标运动趋势的观察。
在上述基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统中，在一定范围内可实现网络覆盖，具备话音、数据传输与定位一体化功能；并且具备对外源TCP、UDP数据的接入解析功能，能实时显示海上船舶类目标和空中飞机类目标的运动态势，便于实现军工装备试验的方案筹划、指挥等。
第二种实施方式：
图6示出，综合态势显示与标绘系统软件还信号连接有自纠偏预警模块，自纠偏预警模块用于多个合作目标之间航线的实时模拟监控，自纠偏预警模块包括航线模拟模块、比对模块、分别安装在合作目标、固定基站的定位仪、设置在活动目标上的警报器。
通过目标相对位置进行距离测量方法为：
先设定第一活动目标（船舶/飞机/车辆）的实时定位点坐标为（x1、y1）、第二活动目标的实时定位点坐标为（x2、y2），设一固定位点的固定目标为（x3、y3），则两活动目标之间的距离为：d=√[(x2-x1)²+(y2-y1)²]，二者之间方位角的正切值为：tanA=(y2-y1)/(x2-x1)；
第一活动目标与固定位点之间的距离为：d=√[(x3-x1)²+(y3-y1)²]，二者之间方位角的正切值为：tanB=(y3-y1)/(x3-x1)；
第二活动目标与固定位点之间的距离为：d=√[(x3-x2)²+(y3-y2)²]，二者之间方位角的正切值为：tanC=(y3-y2)/(x3-x2)。
如图7，自纠偏预警模块的具体预警流程包括以下步骤：
S1、通过航线模拟模块将多个合作目标的目标航线进行模拟，并将模拟结果显示在二维地图模块上，目标航线作为虚拟的参照路径；
S2、通过合作目标上的定位仪实时向综合态势显示与标绘系统软件上反馈多个定位点坐标，多个定位点坐标形成合作目标的实际航线，并在二维地图模块上显示；
S3、如图8，通过比对模块对比目标航线和实际航线，当二者航线在同一X轴坐标或者同一Y轴坐标情况下，另一轴坐标值相差较大时，说明实际航线与目标航线之间存在偏差，此时将偏差信号反馈给硬件设备以及对应活动目标的警报器，实现在硬件平台以及偏航的活动目标的异地同步警报，便于及时朝向目标航线靠拢进行自纠偏。
另外，当活动目标的实时航线与目标航线一致时，活动目标与固定位点之间的距离d理论上呈线形增大或缩小，而在不同位置时，d的变化难以不呈线形变化，同样存在偏航的可能。
自纠偏预警模块还包括偏航共享模块，偏航共享模块为隐藏式，当活动目标出现偏航现象时触发偏航共享模块，此时偏航共享模块为暴露式，当通过自纠偏预警模块确定对应活动目标出现偏航现象时，便携式指挥台向相邻航道上的活动目标反馈预警信息，当出现偏航的活动目标靠近临近航道时，便携式指挥台控制临近航道上的临近活动目标上警报器进行警报，同时控制两个活动目标的位置信息互相共享，并显示在各自的显示界面上，便于临近航道上活动目标对偏航活动目标进行避让，进而降低互相过度靠近或出现碰撞的情况发生概率。
综上所述，在一定范围内可实现网络覆盖，具备话音、数据传输与定位一体化功能；并且具备对外源TCP、UDP数据的接入解析功能，能实时显示海上船舶类目标和空中飞机类目标的运动态势，便于实现军工装备试验的方案筹划、指挥等；另外配合自纠偏预警模块的设置，可实时将活动目标的实际航线与目标航线进行对比，进而可及时发觉偏航情况，并且在偏航后，可将实时航线与临近航道活动目标的航线相互共享，进而可提前进行避让操作，有效避免两个活动目标距离过近或者相互碰撞的情况发生，大幅度降低安全隐患，同时有效保证军工测试过程的稳定进行。
结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，其特征在于：包括软件部分以及硬件设备，所述软件部分包括综合态势显示与标绘系统软件，所述综合态势显示与标绘系统软件具备对外源硬件TCP、UDP数据的接入解析功能，实现实时显示海上船舶类目标和空中飞机类目标的运动态势；
所述硬件设备包括MESH无中心高速自组网系统、ADSB和AIS接收机，所述MESH无中心高速自组网系统包括便携式指挥台、固定基站以及移动基站。
2.根据权利要求1所述的一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，其特征在于：所述综合态势显示与标绘系统软件包括界面模块、二维地图模块、标绘数据模块以及态势数据模块；
所述界面模块包括初始界面、标绘界面以及态势任务界面，所述初始界面、标绘界面以及态势任务界面均包括界面框架，所述界面框架包括菜单栏、左侧可伸缩隐藏的图形管理栏、工具栏以及二维地图；所述界面框架还包括属性界面、全屏显示、工作区截屏；
所述二维地图模块具备地图显示、地图缓存、距离测量、面积测量功能；
所述标绘数据模块具备多级图层管理模块，所述多级图层管理模块包括图层及图元，所述图层或图元具备复制粘贴功能、图层数据导入导出功能；所述标绘数据模块还具备点、线、面、多边形、矩形、弧线、扇形、圆形、文本的标绘编辑功能以及选择工具；
所述态势数据模块具备Tcp/Udp网络通信支持，具备AIS和ADSB协议解析支持、具备实时显示海上船类目标和飞机目标的功能。
3.根据权利要求2所述的一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，其特征在于：所述态势数据模块还具备合作目标以及非合作目标、目标平台属性、目标态势与目标态势的显隐控制、目标航迹点迹数设置、点迹清除与重绘、目标标牌显示、目标相对位置解算、建立目标库、具备态势任务的日志数据保存，以及回放功能。
4.根据权利要求3所述的一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，其特征在于：通过所述目标相对位置进行距离测量方法为：
先设定第一活动目标（船舶/飞机/车辆）的实时定位点坐标为（x1、y1）、第二活动目标的实时定位点坐标为（x2、y2），设一固定位点的固定目标为（x3、y3），则两活动目标之间的距离为：d=√[(x2-x1)²+(y2-y1)²]，二者之间方位角的正切值为：tanA=(y2-y1)/(x2-x1)；
第一活动目标与固定位点之间的距离为：d=√[(x3-x1)²+(y3-y1)²]，二者之间方位角的正切值为：tanB=(y3-y1)/(x3-x1)；
第二活动目标与固定位点之间的距离为：d=√[(x3-x2)²+(y3-y2)²]，二者之间方位角的正切值为：tanC=(y3-y2)/(x3-x2)。
5.根据权利要求1所述的一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，其特征在于：所述综合态势显示与标绘系统软件还信号连接有自纠偏预警模块，所述自纠偏预警模块用于多个合作目标之间航线的实时模拟监控，所述自纠偏预警模块包括航线模拟模块、比对模块、分别安装在合作目标、固定基站的定位仪、设置在活动目标上的警报器。
6.根据权利要求5所述的一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，其特征在于：所述自纠偏预警模块的具体预警流程包括以下步骤：
S1、通过航线模拟模块将多个合作目标的目标航线进行模拟，并将模拟结果显示在二维地图模块上，目标航线作为虚拟的参照路径；
S2、通过合作目标上的定位仪实时向综合态势显示与标绘系统软件上反馈多个定位点坐标，多个定位点坐标形成合作目标的实际航线，并在二维地图模块上显示；
S3、通过比对模块对比目标航线和实际航线，当二者航线在同一X轴坐标或者同一Y轴坐标情况下，另一轴坐标值相差较大时，说明实际航线与目标航线之间存在偏差，此时将偏差信号反馈给硬件设备以及对应活动目标的警报器，实现在硬件平台以及偏航的活动目标的异地同步警报，便于及时朝向目标航线靠拢进行自纠偏。
7.根据权利要求5所述的一种基于综合态势显示与标绘的目标物态势显示系统，其特征在于：所述自纠偏预警模块还包括偏航共享模块，所述偏航共享模块为隐藏式，当活动目标出现偏航现象时触发偏航共享模块，此时偏航共享模块为暴露式。
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