一種基于OpenGL的重合航跡處理方法

王學(xué)良

（江南機(jī)電設(shè)計(jì)研究所，貴州貴陽(yáng)，550000）

一種基于OpenGL的重合航跡處理方法

王學(xué)良

（江南機(jī)電設(shè)計(jì)研究所，貴州貴陽(yáng)，550000）

本文通過(guò)對(duì)模擬航跡仿真，表明該方法能夠正確顯示重疊航跡、臨近航跡信息，相比傳統(tǒng)顯示處理方法，航跡信息辨識(shí)度及航跡信息的顯示效率均有明顯提高。本文方法思路簡(jiǎn)單、清晰，易于編程實(shí)現(xiàn)，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

重合點(diǎn)跡；OpenGL；中間處理層

0 引言

OpenGL的全稱為Open Graphics Library，中文名稱為開放式圖形庫(kù)，它為程序的圖形顯示提供了一個(gè)圖形硬件接口，是一個(gè)功能強(qiáng)大、調(diào)用方便的底層圖形函數(shù)庫(kù)。并具有兼容各類主流操作系統(tǒng)、適用于不同計(jì)算機(jī)環(huán)境、體積小、使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其在C3I系統(tǒng)顯控軟件的開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。

本文主要根據(jù)OpenGL的顯示原理，提出一種對(duì)顯示區(qū)域內(nèi)有效像素進(jìn)行多目標(biāo)航跡重合判定的處理方法，提高C3I系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)航跡顯示的辨識(shí)效果，降低顯示系統(tǒng)對(duì)于大批次、全航跡目標(biāo)顯示處理的資源消耗。

1 多信息源航跡信息在顯示坐標(biāo)系下的處理

1.1 多信息源目標(biāo)位置坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換處理

在C3I系統(tǒng)中，目標(biāo)的航跡信息可能來(lái)源于處于不同測(cè)量位置的多種探測(cè)與跟蹤設(shè)備。這些設(shè)備所提供的目標(biāo)航跡信息，最終需要匯總并在C3I系統(tǒng)中的統(tǒng)一坐標(biāo)平面內(nèi)進(jìn)行顯示。不同信息源產(chǎn)生的目標(biāo)位置信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)向地面防空C3I系統(tǒng)傳輸時(shí)，主要包含目標(biāo)、導(dǎo)彈位置在大地球坐標(biāo)系下的斜距、方位角、高低角參數(shù)及測(cè)量站經(jīng)度、緯度、海拔高度信息。為了將不同測(cè)量點(diǎn)提供的目標(biāo)信息統(tǒng)一到以本地目標(biāo)探測(cè)傳感器為中心的大地球坐標(biāo)系下，需要將進(jìn)行坐標(biāo)變換。

首先，假設(shè)目標(biāo)所在地的經(jīng)緯度坐標(biāo)分別為：經(jīng)度cJ、緯度Wc和海拔高度Hc，本地目標(biāo)探測(cè)傳感器所在地的經(jīng)緯度坐標(biāo)分別為：經(jīng)度zJ、緯度zW和海拔高度zH，目標(biāo)在外部測(cè)量設(shè)備中的大地球坐標(biāo)為：斜距mtiR，方位角mtiβ和高低角mtiε。則該目標(biāo)在地心直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為計(jì)算公式如下：

1.2 目標(biāo)位置在顯示坐標(biāo)系的映射

多源目標(biāo)信息經(jīng)過(guò)1.1條處理后，已經(jīng)裝換為以C3I系統(tǒng)所在地為中心的目標(biāo)航跡極坐標(biāo)信息。但是，這些以信息并不能直接在OpenGL繪圖區(qū)域顯示。為了在顯示器上顯示場(chǎng)景中的二維航跡信息，需要把航跡信息投影到二維觀察平面上。

顯示器上顯示的信息內(nèi)容以像素為基本單位，每一個(gè)目標(biāo)的位置、航跡信息都需要與屏幕上的像素點(diǎn)一一映射才能完成繪制。因此，需要獲得屏幕上顯示區(qū)域所包含的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)。假設(shè)空情態(tài)勢(shì)顯示圓形區(qū)域，顯示坐標(biāo)系定義為正北方向?yàn)閅軸正方向、正東為X軸正方向。符號(hào)P表示顯示圓盤半徑表示范圍用，符號(hào)n表示圓盤半徑長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，則目標(biāo)在顯示坐標(biāo)系下的參數(shù)按公式（8）、公式（9）得到：

若顯示圓盤半徑表示范圍為P=600km，對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)個(gè)數(shù)為n=600，則兩個(gè)像素對(duì)應(yīng)的目標(biāo)數(shù)值范圍為1km，如圖2所示。常規(guī)飛行器的飛行速度在150m/s～720m/s之間，以1s為周期的刷新頻率下，通過(guò)逐點(diǎn)繪制的目標(biāo)航跡不會(huì)出現(xiàn)跨多個(gè)像素點(diǎn)的不連續(xù)現(xiàn)象，能夠保證航跡信息的連續(xù)、平滑顯示。

2 航跡信息復(fù)合處理

2.1 顯示區(qū)域像素點(diǎn)復(fù)合處理方法

根據(jù)OpenGL顯示原理，無(wú)論空情態(tài)勢(shì)顯示區(qū)域內(nèi)顯示的目標(biāo)數(shù)量有多少，構(gòu)成航跡的點(diǎn)的數(shù)量有多大，最終投影在有效顯示區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)恒定不變。

假設(shè)空情顯示區(qū)域半徑P=600km，對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)個(gè)數(shù)為n=600，則顯示矩形區(qū)域內(nèi)共有像素點(diǎn)360000個(gè)。但是，在實(shí)際使用中，目標(biāo)的飛行軌跡相對(duì)集中，目標(biāo)間保持著一定的安全距離，大量像素點(diǎn)無(wú)實(shí)際的顯示內(nèi)容。為了提高軟件運(yùn)行效率，設(shè)置顯示區(qū)域像素點(diǎn)復(fù)合處理數(shù)據(jù)集為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集，其大小可以根據(jù)有效（需要進(jìn)行顯示）像素點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。將新增有效像素點(diǎn)增加到動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集中；檢測(cè)丟失目標(biāo)航跡對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)是否有其他目標(biāo)航跡復(fù)用，如果沒有則將該像素點(diǎn)從動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集中刪除。最后，根據(jù)顯示區(qū)域像素點(diǎn)復(fù)合處理數(shù)據(jù)集中的像素點(diǎn)的屬性進(jìn)行顏色設(shè)備并輸出，經(jīng)過(guò)復(fù)合處理后，就能夠快捷的分辨出兩條航跡的起始位置與重合情況。

2.2 應(yīng)用舉例

在空情顯示軟件中，設(shè)置初始航跡一致，飛行途中分別轉(zhuǎn)向不同方向的兩個(gè)目標(biāo)，在禁用軟件顯示區(qū)域像素點(diǎn)復(fù)合處理功能進(jìn)行顯示時(shí)，兩個(gè)不同目標(biāo)間的重合部分對(duì)操作人員而言是難以分辨的。在相同飛行航跡條件下，啟用顯示區(qū)域像素點(diǎn)復(fù)合處理功能進(jìn)行顯示時(shí)，操作人員可清晰的分辨出兩個(gè)目標(biāo)的航跡重合部分,顯示處理結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)一致。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的基于OpenGL的重合航跡處理方法，從C3I系統(tǒng)對(duì)航跡信息顯示的實(shí)際需求出發(fā)，對(duì)多源航跡信息進(jìn)行顯示區(qū)域像素點(diǎn)復(fù)合處理,通過(guò)建立顯示區(qū)顯示點(diǎn)復(fù)合處理數(shù)據(jù)集，將航跡信息與顯示像素點(diǎn)形成映射關(guān)系，檢測(cè)每條航跡對(duì)像素點(diǎn)的復(fù)用情況，對(duì)復(fù)用的像素點(diǎn)采用標(biāo)示重疊航跡的顏色進(jìn)行表示。

[1] 李軍,徐波.OpenGL編程指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010.

[2]楊柏林,陳根浪,徐靜.OpenGL編程精粹[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010.

An OpenGL parallel track approach

Wang Xueliang
(Jiangnan mechanical and electrical design institute,Guiyang Guizhou,550000)

This article through to simulate the track simulation, it shows that the method can correctly display overlap track, near the track information, compared with the traditional display processing method, tracking information identification and tracking information display efficiency are improved obviously. The method is simple, clear, easy to program and has high engineering application value.

overlap points;OpenGL;intermediate processing layer