一种基于对象的多粒度编队运动可视化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于对象的多粒度编队运动可视化方法，属于地理信息可视化技术领域，该方法通过选择子对象形成编队，得到每个对象在编队中的位置，构建编队与各子对象之间逻辑上的组成关系，根据组成关系构建编队与各子对象之间位置耦合的时空轨迹，生成多层级粒度上的编队运动轨迹，并进行可视化表达。本发明专利技术可在编队运动中保持父、子对象的逻辑结构，也能保持编队的基本队形，同时该方法将编队中生成的信息存储在数据库中，能实时动态显示，给用户较全面的多粒度、多层级信息，作战编队的队形感知更加直观，满足仿真推演的实际需求。满足仿真推演的实际需求。满足仿真推演的实际需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于对象的多粒度编队运动可视化方法


[0001]本专利技术属于地理信息可视化
，具体涉及一种基于对象的多粒度编队运动可视化方法。

技术介绍

[0002]在地理信息系统领域，时空轨迹是研究的一个热点，进行仿真推演任务时，人机交互控制时空对象的运动，实时生成对象的时空轨迹，对模拟分析具有重要作用。仿真推演时，单个对象执行任务时受到自身功能限制，难以全方位的对目标区域进行观测，特别是面对大面积范围的搜索任务，不能有效的覆盖整个侦察区域，另外单个对象功能单一，出现问题会影响到整个任务的效率，增加了任务的不确定性。针对这一问题，规划任务时常以编队为单位，统筹规划编队的行动目标、行动路线，这样既能丰富任务样式，也能提高任务执行效率，最大化综合效益。
[0003]现有技术中，例如王家润等人在2018年第35卷第9期的期刊《计算机应用研究》中，公开了“一种基于视觉感知拓扑关系模型的作战编队可视化方法”，该方法虽然能够实现作战编队可视化，但是，仅通过在编队中各个对象之间添加连线，以体现出对作战编队的队形感知，但这种体现方式并不直观，难以满足对作战编队进行仿真推演的实际需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于对象的多粒度编队运动可视化方法，用于解决现有可视化方法无法直观体现出作战编队的队形问题。
[0005]基于上述目的，一种基于对象的多粒度编队运动可视化方法的技术方案如下：
[0006]步骤一，选择具有运动行为的子对象组成编队，确定被选中子对象的基本信息，包括对象名称、ID、当前位置、运动速度和方向；根据编队中心确定出该编队的父对象，建立子对象和父对象的关系信息，包括关系创建时间、关系消亡时间、关系名称、关联起对象ID、关联终对象ID；
[0007]步骤二，计算编队队形，编队的队形信息包括：各子对象的ID，子对象距离编队中心的距离，子对象在编队中的相对角度；
[0008]步骤三，获取编队运行的轨迹，该轨迹由若干个轨迹点依次连接的线段轨迹构成，结合步骤二确定的各个子对象的队形，计算每个子对象的位置，生成各个子对象的轨迹坐标；
[0009]步骤四，根据整个编队的运动速度，和步骤三得到各子对象的轨迹坐标，计算每段轨迹所需要的时间，进而得到每个子对象完整的时空轨迹；
[0010]步骤五，将编队中各子对象的基本信息、队形信息和时空轨迹，作为该编队的对象数据集，存储在数据库中；
[0011]步骤六，根据当前的时间点，从数据库中调取编队中各子对象的相关信息，并根据所需粒度进行动态显示，实现不同粒度的编队运动可视化。
[0012]上述技术方案的有益效果是：
[0013]本专利技术的编队运动可视化方法，通过选择子对象形成编队，得到每个对象在编队中的位置，构建编队与各子对象之间逻辑上的组成关系(一种具有上下层级的组成关系)，根据组成关系创建两者位置耦合的时空轨迹，生成多层级粒度上的编队运动轨迹，并进行可视化表达，本专利技术可在编队运动中保持父、子对象的逻辑结构，也能保持编队的基本队形，同时该方法将编队中生成的信息存储在数据库中，能实时动态显示，给用户较全面的多粒度、多层级信息，作战编队的队形感知更加直观，满足仿真推演的实际需求。
[0014]进一步的，所述的基本信息、队形信息和时空轨迹分别以基本信息和关系数据表、队形表和轨迹表，存储在数据库中。
[0015]效果是，将这些信息分类单独建表，存储在数据库中，能够为后面步骤查询信息提高查询效率。
[0016]进一步的，为了确定子对象在编队中的相对角度，步骤二中，子对象在编队中的相对角度的确定步骤如下：
[0017](1)获取编队中各子对象的当前位置和运动方向；由所有子对象的空间位置，计算出当前时刻编队的中心坐标，再根据所有子对象的运动方向，得到编队运动的方向向量
[0018](2)根据当前时刻编队的中心坐标和各对象的坐标，计算出各对象在编队中的方向向量结合编队运动的方向向量计算出各个子对象与编队运动方向之间的夹角θ
i
，子对象在编队中的相对角度。
[0019]进一步的，为了确定子对象与编队运动方向的相对角度，子对象与编队运动方向之间的夹角θ
i
的计算式如下：
[0020][0021]式中，为编队运动的方向向量，为子对象在编队中的方向向量。
[0022]进一步的，步骤二中，子对象距离编队中心的距离的确定步骤如下：
[0023]获取编队中各子对象的当前位置和运动方向；由所有子对象的空间位置，计算出当前时刻编队的中心坐标(x
c
，y
c
，h
c
)，再计算每个子对象相对与编队中心C的距离d
i
，计算式如下：
[0024][0025]式中，x
i
、y
i
为子对象的当前位置坐标。
[0026]进一步的，当前时刻编队的中心坐标的计算式如下：
[0027][0028]式中，(x
c
，y
c
，h
c
)为当前时刻编队的中心坐标，x
i
、y
i
、h
i
为子对象的当前位置坐标，n为编队中的子对象个数。
[0029]进一步的，步骤三中，各个子对象的轨迹坐标的具体步骤如下：
[0030]根据前两个轨迹点组成的第一段轨迹，计算编队轨迹的绝对方向，将该绝对方向加上各子对象相对编队运动方向之间的夹角θ
i
，得到对应子对象的绝对角度，再根据各子对象到编队中心的距离d
i
，结合第一段轨迹的首尾两个轨迹点，即可求得对应子对象在第一段轨迹首尾两点的轨迹坐标；
[0031]按照上述步骤，根据编队队形轨迹上各个线段轨迹的连接顺序，依次计算其余每一段轨迹上的各子对象的绝对坐标，此时每个子对象在相邻轨迹段的交点处有两个坐标，取坐标连线的中点作为该子对象的轨迹坐标。
[0032]进一步的，求解各个子对象的轨迹坐标的顺序采用以下任一种方式：
[0033]方式一，按照轨迹上各线段轨迹的连接顺序，先计算出第一段轨迹上所有子对象的轨迹坐标，再计算出第二段轨迹上所有子对象的轨迹坐标，以此类推，直到计算出最后一段轨迹上所有子对象的轨迹坐标；
[0034]方式二，按照轨迹上各线段轨迹的连接顺序，先依次计算每一段轨迹上一个子对象的轨迹坐标，再计算另一个子对象在每一段轨迹上的轨迹坐标，直到最后一个子对象的全部轨迹坐标计算完成。
[0035]进一步的，步骤四中，每个子对象的时空轨迹的确定步骤如下：
[0036]在所有子对象中的运动速度中，取最小值作为整个编队的运动速度，进而计算每段轨迹所需要的时间，以及累加后得到轨迹点的时间，计算式如下：
[0037][0038][0039]式中，d
i
为第i段轨迹的长度，Δt
i
为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于对象的多粒度编队运动可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，选择具有运动行为的子对象组成编队，确定被选中子对象的基本信息，包括对象名称、ID、当前位置、运动速度和方向；根据编队中心确定出该编队的父对象，建立子对象和父对象的关系信息，包括关系创建时间、关系消亡时间、关系名称、关联起对象ID、关联终对象ID；步骤二，计算编队队形，编队的队形信息包括：各子对象的ID，子对象距离编队中心的距离，子对象在编队中的相对角度；步骤三，获取编队运行的轨迹，该轨迹由若干个轨迹点依次连接的线段轨迹构成，结合步骤二确定的各个子对象的队形，计算每个子对象的位置，生成各个子对象的轨迹坐标；步骤四，根据整个编队的运动速度，和步骤三得到各子对象的轨迹坐标，计算每段轨迹所需要的时间，进而得到每个子对象完整的时空轨迹；步骤五，将编队中各子对象的基本信息、队形信息和时空轨迹，作为该编队的对象数据集，存储在数据库中；步骤六，根据当前的时间点，从数据库中调取编队中各子对象的相关信息，并根据所需粒度进行动态显示，实现不同粒度的编队运动可视化。2.根据权利要求1所述的基于对象的多粒度编队运动可视化方法，其特征在于，所述的基本信息、队形信息和时空轨迹分别以基本信息和关系数据表、队形表和轨迹表，存储在数据库中。3.根据权利要求1所述的基于对象的多粒度编队运动可视化方法，其特征在于，步骤二中，子对象在编队中的相对角度的确定步骤如下：(1)获取编队中各子对象的当前位置和运动方向；由所有子对象的空间位置，计算出当前时刻编队的中心坐标，再根据所有子对象的运动方向，得到编队运动的方向向量(2)根据当前时刻编队的中心坐标和各对象的坐标，计算出各子对象在编队中的方向向量结合编队运动的方向向量计算出各个子对象与编队运动方向之间的夹角θ
i
，子对象在编队中的相对角度。4.根据权利要求3所述的基于对象的多粒度编队运动可视化方法，其特征在于，子对象与编队运动方向之间的夹角θ
i
的计算式如下：式中，为编队运动的方向向量，为子对象在编队中的方向向量。5.根据权利要求1所述的基于对象的多粒度编队运动可视化方法，其特征在于，步骤二中，子对象距离编队中心的距离的确定步骤如下：获取编队中各子对象的当前位置和运动方向；由所有子对象的空间位置，计算出当前时刻编队的中心坐标(x
c
，y
c
，h
c
)，再计算每个子对象相对与编队中心C的距离d
i
，计算式如下：
式中，x
i
、y
i
为子对象的当前位置坐标。6.根据权利要求3或5所述的基于对象的多粒度编队运动可视化方法，其特征在于，当前时刻编队的中心坐标的计算式如下：式中，(x<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鑫科，曹一冰，杨飞，张江水，陈云海，崔虎平，杨振凯，俞鑫楷，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：