事件驅動的戰場綜合態勢顯控系統設計與實現

摘 要：針對基于固定時間序列的戰場綜合態勢系統不能根據態勢實時調整、多目標顯示易壓蓋、視角不易操控切換等顯控問題，設計了基于事件驅動的戰場綜合態勢顯控系統。該系統基于地理信息系統構建了多維一體化的戰場空間環境，通過網絡接收動態目標實時數據與人工干預的顯控指令數據。該系統顯示控制便捷，人機交互靈活，能夠滿足戰場綜合態勢仿真推演的態勢顯控需求。

關鍵詞：戰場態勢；顯示控制；事件驅動；仿真推演；地理信息系統；人工干預

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2025）02-0-04

0 引 言

現代戰爭融合陸海空天多軍兵種，形成了作戰區域寬廣、裝備類型多樣、對抗關系復雜、信息量巨大的綜合戰場。態勢系統作為反映戰場地理環境、體現參戰兵力部署、表現作戰行動、分析作戰態勢的綜合系統，可實現多維態勢信息采集、存儲及推演，提供詳細直觀的戰場態勢過程，輔助指揮員動態掌握戰場全局，做出有效決策。

近年來，相關學者在戰場態勢顯示方面進行了諸多研究。戰場環境的構建方面，文獻[1-3]分析了海戰場和空戰場的態勢顯示系統框架，提出了態勢構建結構及其節點類型劃分方法。在顯示平臺選擇方面，文獻[4-7]分別提出了基于osgEarth、Unity3D、AreGIS、Cesium等軟件的顯示系統。在實時態勢接入方面，文獻[8-9]給出了實時接收目標位置、姿態等實測數據，驅動目標模型在虛擬場景中運動。在態勢標繪與推演方面，文獻[10]基于B/S架構搭建了軍事態勢標繪系統，采用XML存儲標繪數據，實現地圖管理、軍標庫管理、軍標繪制、軍標編輯和態勢圖數據存儲；文獻[11]設計并實現了態勢實時顯示與回放相結合的軟件系統。在態勢控制方面，文獻[12]結合軟件框架技術，設計了一種基于構件的顯控框架；文獻[13]利用計算機網絡和作戰仿真技術，設計了戰術演習方案動態推演系統；文獻[14]提出了顯控軟件的基本設計原則與自動化設計理念，并給出了體系級通用化顯控軟件的詳細實現方法與具體技術途徑。

戰場態勢通常按照既定方案的時間序列發展，但實際不確定的因素較多，使行動時間難以完全準確按照計劃規定的時刻執行，導致態勢不能實時調整。同時，態勢推演過程中，圖形標號展現的態勢信息復雜多樣，會產生大量的符號壓蓋遮擋現象，存在視角不易操控切換等顯示問題，使指揮員難以抓住重點，影響戰場態勢感知效果，因此需要加強對顯示控制手段的研究。為了突顯關鍵態勢信息，可采用人為干預的方式控制圖層信息的顯隱，如通過切換視點視角，設置文字提醒等控制顯示時機。本文著重從態勢顯示控制的角度開展研究，采用事件觸發、人工干預的方式，以提升動態數據接入的實時性、態勢的易讀性和控制操作的便捷性。

1 態勢顯控系統設計

1.1 設計思路

顯控系統是戰場綜合態勢系統人機交互的重要組成部分。“顯示”功能用于以圖、表、多媒體等多種可視化方式，從不同視角直觀、形象地展示戰場環境、裝備工作狀態、作戰參數、關鍵事件、工作流程等抽象數據；“控制”功能用于接收用戶輸入的控制參數，實時干預仿真系統作戰過程，人為控制顯示的視角以及推演的進度等。利用全球遙感影像、矢量地圖、數字高程模型以及可通過開放地理空間信息聯盟（Open Geospatial Consortium， OGC）服務加載外部地圖數據等測繪地理信息數據，可快速建立目標區域的戰場地理環境。通過加載重點區域以及裝備的三維模型，快速構建高度逼真的戰場環境。通過推演引擎向戰場綜合態勢系統傳輸仿真系統生成的或者接收的真實裝備工作數據，驅動戰場目標的動態推演。

本文采用實裝接入、模擬仿真、人工干預的思路，設計了事件驅動的戰場綜合態勢顯控系統，以全球地理信息數據和仿真引擎為基礎，實時接入裝備數據或者控制指令，實現事件驅動的人工干預，動態更新顯示戰場態勢信息及態勢變化。

1.2 系統架構

態勢顯控系統架構可分為應用層、推演層、數據層、外部接口、外部數據，如圖1所示。應用層包括戰場環境構建及效能分析，根據推演腳本進行模型標繪，設置態勢顯示效果，控制態勢變化。推演層根據時間軸、顯控事件、裝備數據進行動態推演。數據層提供推演的基礎地圖數據、推演腳本、目標航跡、戰技指標的編輯數據庫，為進一步提升推演效果，可通過外部接口（網口、串口）加載外部的地圖數據，接收實際和仿真的裝備數據等。

硬件主要由顯示計算機、控制計算機、推演平臺服務器、地圖數據服務器以及外接輔助設備（投影設備、音響系統等）組成，如圖2所示。系統采用B/S架構，推演平臺服務器接收仿真數據、多用戶顯控數據、戰場環境信息數據，并進行仿真推演。通過前端顯示的客戶瀏覽器加載推演方案，便于訪問推演平臺服務器數據。

2 態勢顯控系統實現

態勢顯控系統主要包括推演準備階段基于時序的作戰想定編輯模塊、推演實施階段基于事件觸發的后臺顯示控制模塊、綜合態勢顯示前端。態勢顯控系統為想定編輯、部署運行控制、態勢調理、綜合顯控等提供人機交互服務端口，使系統具備多視角、多維度、多層次顯示能力。顯控數據主要包括部署類、航跡類、交戰類、探測跟蹤類、交互類、資源管理類、作戰流程類、人工干預類數據等。

2.1 基于時序的作戰想定編輯

構建戰場環境場景后，根據實施方案和紅藍方兵力行動預案，標繪部署參演力量，預設航跡規劃等，完成作戰想定編輯工作等。

2.1.1 模型標繪

依據方案計劃進行模型標繪，顯示紅藍部署信息、敵我雙方作戰力量、編隊組成、參戰兵力和武器裝備等作戰單元部署位置、活動軌跡和相關屬性信息。新建推演方案后，按照演練預案邏輯關系或者指揮通信關系，對參演單元進行編組，統籌規劃兵力編組層級和符號表現形式。標繪工具及相關示例如圖3所示。

態勢顯控平臺將二維標號和三維實體模型統一管理，采用二維和三維一體化的符號設計。用戶可根據顯示應用需要，選擇裝備二維標號或者三維模型。二維標號具有修改靈活方便、交互性強、與地物背景對比強烈等優勢，裝備三維模型具有形象、直觀的優勢。

2.1.2 想定編輯

戰場裝備數量多，部署位置多變，指揮對抗關系復雜，時敏窗口短，同時性動作多，態勢顯示系統需要把綜合態勢表現清楚，想定編輯時要分解想定的每個動作細節，對每個裝備、每個動作進行分解，統籌考慮展現順序和效果。

在當前推演方案內，在態勢編輯窗口為某個實體添加具體想定，編輯相應的態勢信息，設置事件的開始時間、持續時間、事件具體效果參數。想定編輯事件序列如圖4所示。

態勢顯控系統提供的編輯想定包括行動想定、常用態勢想定、電磁符號想定和輔助推演想定4大類。

（1）行動想定：包括機動事件和火力打擊事件。機動事件可設置地形跟隨、軌跡等；火力打擊事件可設置威力半徑、彈體尺寸、彈藥類別，為不同的火力打擊武器提供相應的打擊可視化表達手段。

（2）常用態勢想定：系統提供符號和模型的顯隱、閃爍功能。顯隱和閃爍可以在預案推演過程中著重強調某個重要的單元或者過程。

（3）電磁想定編輯：系統支持電磁行為的三維可視化仿真，可通過電磁想定編輯模塊設置電磁態勢符號的參數和類型，支持球狀、柱狀、錐狀、扇面、雷達、線束等多種符號類型，每種符號可以表示不同的電磁態勢。

（4）輔助推演想定：包括用于控制推演過程中的觀察視角事件和演播信息事件。觀察視角事件設置與添加觀察相機類似，按照推演的需求按時間切換觀察視角；為了更好地表達態勢，演播信息事件采用文字、圖片等形式輔助強調態勢信息。

2.2 基于事件觸發的顯控后臺

顯控后臺通過UDP、TCP、HTTP等網絡協議接入仿真數據，并基于事件觸發人機交互的模式控制態勢想定等信息顯示。基于事件觸發的顯示控制后臺包括界面設計和控制端兩部分。

顯示控制設計端通過JSON語句加載想定至后臺顯示控制端。由于后臺顯示控制端的按鈕較多，需要統籌做好控制界面設計。采用選項卡、表格、群組等方式，分門別類地設置觸發按鍵，將同時觸發或連續的動作放置到同一按鍵，如圖5所示。

綜合想定需要多次預演以優化想定方案。預演時，設置鏡頭切換、裝備工作效果的人為干預時機，并在預演磨合過程中確認推演速度改變的觸發事件。受預演時長的限制，需要控制仿真推演的進度。考慮到綜合態勢要重點展現戰場關鍵節點，對過程持續時間較長的行動要進行壓縮，延長關鍵節點時間，加速持續動作。推演時，依靠導調數據（導調語音、接入的裝備狀態、參演腳本）人為控制戰場態勢進度。

由于體系化推演角色眾多，動作復雜，可根據態勢顯示角色和動作種類的不同，設置多個顯控席位，加載多個顯控后臺。

2.3 綜合態勢顯示前端

綜合態勢顯示前端主要用于推演前的作戰想定編輯，推演過程中能對態勢推演情況進行監控和管理，總結復盤階段態勢。采用瀏覽器展示二維和三維一體化綜合態勢信息，自動接收仿真系統的裝備數據和顯示控制后臺的指令，通過圖、表、實時態勢圖等多種顯示方式，展現探測信息、目標信息、打擊信息、作戰決策信息，實現對推演進程、環境信息、綜合態勢、調理狀態等多種態勢信息的綜合顯示和輔助控制，如圖6所示。

推演開始前，根據想定加載相應場景，通過三維態勢引擎讀取數字高程模型、影像數據、地形數據、矢量數據、目標三維模型、標繪符號等，構建戰場環境；根據演練腳本推進情況對戰場態勢進行調整，包括參戰兵力部署、兵力行為、作戰環境和對抗效果等。

態勢推演時，前端接收顯示控制后臺指令，全屏顯示推演過程。綜合態勢圖是一個大的集合，但在特定時刻，只有部分態勢目標要素特征被關注。在前端通常難以快速調整視角和顯隱狀態，所以大部分指令在后臺完成，非必要不在前端對其進行控制。綜合態勢顯示前端在自動接收仿真系統裝備數據和顯示控制后臺的指令后，可以保存這些指令數據。

在推演總結階段，綜合態勢顯示前端通過加載各類環境信息、多媒體信息以及存儲歷史數據，就能在客戶端瀏覽器中實現精準復現。

3 結 語

為適應軍事推演實時動態和人工干預相結合的態勢顯示需要，本文對態勢推演顯控過程進行了詳細分析，提出了一種基于事件驅動的戰場綜合態勢顯控系統的設計思路。本文通過接收目標實時數據，進行人機交互的顯示控制，滿足內外一體的戰場態勢顯控需求。本文相關研究已應用于態勢推演的軟件研發領域，驗證了本文設計的顯控策略的適用性和靈活性，適用于多樣化的軍事推演態勢顯控活動。

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作者簡介：薄 單（1985—），男，碩士，工程師，研究方向為地理信息系統、戰場態勢。

潘毅佳（1982—），男，碩士，高級工程師，研究方向為地理信息系統、戰場態勢。

蘇玉瑞（1978—），女，碩士，高級工程師，研究方向為地理信息系統、衛星導航。

廖志杰（1985—），男，高級工程師，研究方向為地理信息系統、衛星導航。

收稿日期：2024-01-24 修回日期：2024-03-04