基于SEDRIS的戰(zhàn)場態(tài)勢信息描述

涂樂德，仇建偉，王家潤

(華北計(jì)算技術(shù)研究所地理信息與圖形圖像技術(shù)研發(fā)中心，北京 100083)

0 引言

現(xiàn)代化的作戰(zhàn)是信息化的作戰(zhàn)。戰(zhàn)場信息的可視化讓軍事指揮人員方便快捷地獲得信息，迅速反應(yīng)，把握戰(zhàn)機(jī);戰(zhàn)場信息的全面性和完整性，能讓指揮人員正確地判斷局勢，作出恰當(dāng)?shù)臎Q定。軍隊(duì)標(biāo)號是目前作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中表達(dá)戰(zhàn)場態(tài)勢信息最常用的手段，利用標(biāo)號圖形的特征表達(dá)態(tài)勢信息，其優(yōu)勢是直接簡潔、一目了然，缺點(diǎn)是圖形特征表達(dá)的態(tài)勢信息有時(shí)過于抽象簡單，也不方便存儲管理。

對軍隊(duì)標(biāo)號圖形特征所包含的戰(zhàn)場態(tài)勢信息的信息要素進(jìn)行整理、歸納和劃分，實(shí)現(xiàn)態(tài)勢信息的初步系統(tǒng)化表達(dá)，能方便對戰(zhàn)場態(tài)勢信息的存儲、管理、傳輸和使用，為戰(zhàn)場態(tài)勢信息的可視化提供進(jìn)一步的技術(shù)支持。SEDRIS是一個(gè)綜合環(huán)境數(shù)據(jù)模型，利用該模型描述軍隊(duì)標(biāo)號所表達(dá)的態(tài)勢信息的信息要素，能完整可靠無歧義地描述戰(zhàn)場態(tài)勢信息。

本文先說明SEDRIS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的核心技術(shù)，然后介紹戰(zhàn)場態(tài)勢信息表達(dá)的手段——軍隊(duì)標(biāo)號系統(tǒng)，再歸納劃分標(biāo)號中態(tài)勢信息表達(dá)的信息要素，建立描述模型，利用SEDRIS對模型進(jìn)行表達(dá)，最后通過示例說明其使用方法。

1 綜合環(huán)境數(shù)據(jù)表示與交換規(guī)范SEDRIS

綜合環(huán)境數(shù)據(jù)表示與交換規(guī)范(Synthetic Environment Data Representation and Interchange Specification，SEDRIS)是1994年由美國國防部仿真與建模辦公室(DMSO)發(fā)起的通用環(huán)境數(shù)據(jù)表示和交換規(guī)范，通過使用統(tǒng)一的表達(dá)模型、標(biāo)準(zhǔn)的訪問接口和高效的交換機(jī)制，可以跨越多個(gè)環(huán)境領(lǐng)域，完整可靠地描述環(huán)境數(shù)據(jù)元素及環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系，支持異構(gòu)系統(tǒng)中環(huán)境數(shù)據(jù)庫中環(huán)境數(shù)據(jù)的重用、交換和共享。

SEDRIS核心技術(shù)部分包含:數(shù)據(jù)表示模型(Data Representation Mode，DRM)、數(shù)據(jù)編碼規(guī)范(SEDRIS Data Coding Standard，EDCS)、空間參考模型(Spatial Reference Mode，SRM)、應(yīng)用編程接口(Application Programmer Interface，API)和傳輸格式(SEDRIS Transmittal Format，STF)。

(1)DRM是SEDRIS的核心部分，通過軟件工程技術(shù)，提供通用的環(huán)境數(shù)據(jù)表示方法，能清晰、無歧義地描述環(huán)境數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)屬性及數(shù)據(jù)間的關(guān)系。DRM中最基本的概念是類，采用面向?qū)ο蟮乃枷?，通過繼承、聚合和關(guān)聯(lián)，描述數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系和關(guān)聯(lián)性，同時(shí)完整地描述了數(shù)據(jù)的語法和結(jié)構(gòu)語義。DRM中的類按照功能分成2類:結(jié)構(gòu)組織類和基本元素類;結(jié)構(gòu)組織類描述允許包含的組織結(jié)構(gòu)及類間關(guān)系，表示數(shù)據(jù)元素間的邏輯關(guān)系，構(gòu)成模型框架;基本元素類描述數(shù)據(jù)基本元素及其屬性，比如時(shí)間、顏色、坐標(biāo)位置等。

(2)EDCS提供靈活、清晰的定義環(huán)境數(shù)據(jù)的概念意義的方法;EDCS包括一系列的詞典(如分類詞典、狀態(tài)屬性詞典、量度單位詞典)，詞典的每個(gè)詞條說明基本的一個(gè)概念:事物分類、狀態(tài)屬性、量度單位等(如樹、高度、米)。EDCS相當(dāng)于DRM的概念詞典，為DRM表示的數(shù)據(jù)標(biāo)明概念含義;而DRM則相當(dāng)于數(shù)據(jù)模型表達(dá)的語法，將數(shù)據(jù)元素按照一定的規(guī)則組織起來。

(3)SRM提供了多種不同空間坐標(biāo)系下空間位置信息的描述方法，把通用的坐標(biāo)系統(tǒng)集成在一個(gè)統(tǒng)一框架中，將不同的空間位置表示準(zhǔn)確地關(guān)聯(lián)在一起，保證地球模型的空間參考結(jié)構(gòu)和坐標(biāo)系統(tǒng)的一致，并由SRM算法實(shí)現(xiàn)精確高效的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法。

(4)API封裝了存儲、訪問、編輯和管理數(shù)據(jù)的功能，定義了底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和用戶之間的標(biāo)準(zhǔn)接口。

(5)STF規(guī)定一個(gè)和平臺無關(guān)的數(shù)據(jù)存儲規(guī)格，實(shí)現(xiàn)跨平臺的交換。

2 軍隊(duì)標(biāo)號系統(tǒng)

軍隊(duì)標(biāo)號是指揮作戰(zhàn)系統(tǒng)中戰(zhàn)場態(tài)勢信息表達(dá)的常用圖形工具，用于表現(xiàn)部隊(duì)作戰(zhàn)指揮、作戰(zhàn)模擬和其它相關(guān)軍事活動(dòng)，它以圖形的形式將與作戰(zhàn)相關(guān)的各種軍事信息直觀明了地表達(dá)出來。根據(jù)敵我雙方軍事情況，將軍隊(duì)標(biāo)號標(biāo)記在含有地形信息的載體上，形成表示敵我雙方的作戰(zhàn)部署、戰(zhàn)斗隊(duì)形、首長決定、部隊(duì)武器裝備等一系列與軍事活動(dòng)相關(guān)的戰(zhàn)場態(tài)勢信息圖。

2.1 軍隊(duì)標(biāo)號的分類

標(biāo)號在圖上的標(biāo)示的位置，能夠反映相關(guān)軍事情況的真實(shí)位置，根據(jù)其含義，分為點(diǎn)標(biāo)、線標(biāo)和面標(biāo)3類。點(diǎn)標(biāo)指示對象或事件的位置點(diǎn)，沒有區(qū)域大小概念;線標(biāo)指示空間里的一條具有長度的線型，沒有線寬意義;面標(biāo)由其輪廓面積的大小表示實(shí)際區(qū)域的范圍。

2.2 軍隊(duì)標(biāo)號的要素屬性

軍隊(duì)標(biāo)號的表示主要通過屬性，軍隊(duì)標(biāo)號的屬性分為2類，一類是標(biāo)號表征的戰(zhàn)場態(tài)勢信息的信息要素屬性，描述客觀世界的實(shí)體、行動(dòng)等戰(zhàn)場態(tài)勢信息，如目標(biāo)身份勢力(敵、我、友及中立)、情報(bào)虛實(shí)狀態(tài)、兵種、武器、級別、數(shù)量、時(shí)間、編號等;另一類是描述標(biāo)號自身所需的屬性，包括存儲必需的標(biāo)號系統(tǒng)相關(guān)屬性和標(biāo)號繪制輔助屬性。標(biāo)號系統(tǒng)相關(guān)屬性說明標(biāo)號名字、標(biāo)號規(guī)范序號等信息;標(biāo)號標(biāo)繪輔助屬性包含標(biāo)號繪制的控制信息，如控制點(diǎn)集信息等。

根據(jù)屬性是否為所有標(biāo)號所共有，標(biāo)號屬性分為公共屬性和特定標(biāo)號相關(guān)的信息要素屬性;公共屬性包括標(biāo)號系統(tǒng)相關(guān)屬性、標(biāo)號繪制輔助屬性和標(biāo)號公共信息要素屬性，如表1所示;特定標(biāo)號的信息要素屬性分為裝備人員設(shè)施和陣地行動(dòng)2個(gè)大類，如表2所示。

一個(gè)標(biāo)號所能包含的特定標(biāo)號的信息要素屬性集應(yīng)是預(yù)先明確定義的，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)可能只是包含定義中的幾項(xiàng);每個(gè)標(biāo)號的屬性集定義一定包含公共屬性表中的屬性，且包含特定信息要素屬性表中的部分屬性，如裝備類標(biāo)號的屬性集定義有型號參數(shù)屬性，但沒有級別單位屬性，更不會有行動(dòng)時(shí)間屬性。

3 戰(zhàn)場態(tài)勢信息的SEDRIS表示

基于SEDRIS描述戰(zhàn)場態(tài)勢信息，即利用SEDRIS中DRM類對象和EDCS詞典來定義和表達(dá)軍隊(duì)標(biāo)號的要素屬性，主要包括前面所述的戰(zhàn)場態(tài)勢信息要素屬性和標(biāo)號自身描述屬性。

3.1 EDCS詞典的擴(kuò)充

要表達(dá)軍隊(duì)標(biāo)號的上述屬性，需對EDCS詞典擴(kuò)充少量的應(yīng)用詞典條目。其中涉及的詞典包括:

在EC詞典中添加詞典條目ECC_WARFIGHTING_SYMBOLOGY、ECC_SITUATION_MAP_LAYER和ECC_SITUATION_MAP，分別表示標(biāo)號、態(tài)勢圖層和態(tài)勢圖;在EA詞典中將表1和表2中的EA詞典詞條編碼添加為詞典條目;在EG詞典的詞典條目MILITARY_SCIENCE組中相應(yīng)地添加上述對應(yīng)的EDCS Classifications組成員和對應(yīng)的EDCS Attributes組成員。

表1 標(biāo)號的公共屬性

表2 標(biāo)號的特定信息屬性

3.2 標(biāo)號的SEDRIS表示模型

在態(tài)勢信息圖的SEDRIS表示中，用DRM類＜Union of Features＞表示態(tài)勢信息圖和態(tài)勢信息圖層，其包含的＜Classifciation Data＞編碼分別為 ECC_SITUATION_MAP和ECC_SITUATION_MAP_LAYER。采用DRM類＜Point Feature＞、＜Linear Feature＞和＜Areal Feature＞對象分別表示點(diǎn)標(biāo)、線標(biāo)和面標(biāo)，在每個(gè)對象下聚合一個(gè)＜Classification Data＞類對象和多個(gè)＜Property Value＞類對象。＜Classification Data＞表示類別為軍隊(duì)標(biāo)號，即 ECC_WARFIGHTING_SYMBOLOGY;每個(gè)＜Property Value＞類對象表示該標(biāo)號的一條屬性，多個(gè)＜Property Value＞表達(dá)標(biāo)號的多條屬性，包括戰(zhàn)場信息屬性、標(biāo)號系統(tǒng)相關(guān)屬性和標(biāo)號繪制輔助屬性。態(tài)勢信息的SEDRIS表示模型如圖1所示。

圖1 標(biāo)號屬性的SEDRIS表示模型

為了說明標(biāo)號屬性的SEDRIS表示模型，下面示例一個(gè)典型標(biāo)號例子，給出其態(tài)勢信息屬性的表示描述，如圖2所示。

圖2 一個(gè)典型標(biāo)號的實(shí)例表示

當(dāng)控制標(biāo)號繪制的控制點(diǎn)集確實(shí)構(gòu)成現(xiàn)實(shí)的點(diǎn)、線或面關(guān)系時(shí)，則同時(shí)在和＜Point Feature＞、＜Linear Feature＞或＜Areal Feature＞相關(guān)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存儲控制點(diǎn)集，表示其拓?fù)涮匦?否則將控制點(diǎn)只作為標(biāo)號繪制控制點(diǎn)集屬性存儲，而關(guān)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則存儲無意義的點(diǎn)數(shù)據(jù)。

在實(shí)際表達(dá)應(yīng)用中，要完整表達(dá)態(tài)勢信息，還須描述圖層和態(tài)勢圖的相關(guān)信息，如圖層默認(rèn)字體、圖層透明度、態(tài)勢圖生成修改時(shí)間和態(tài)勢圖標(biāo)號規(guī)范等。

4 結(jié)束語

基于SEDRIS的戰(zhàn)場態(tài)勢信息表示提供了一種態(tài)勢信息的系統(tǒng)化表示方法，讓態(tài)勢信息更加便于存儲和管理;同時(shí)也可以基于SEDRIS描述氣象、電磁等戰(zhàn)場環(huán)境信息，將戰(zhàn)場態(tài)勢所處的環(huán)境詳細(xì)具體地表示出來，與戰(zhàn)場態(tài)勢信息統(tǒng)一傳遞和分發(fā)，為戰(zhàn)場態(tài)勢提供細(xì)粒度信息的參考。

［1］MIL-STD-2525C，Department of Defense Interface Standard:Common Warfighting Symbology［S］.

［2］ISO/IEC 18023-1，Synthetic Environment Data Representation and Interchange Specification(SEDRIS)Part1:Functional specification［S］.

［3］ISO-IEC 18023-2，SEDRID Part2:Abstract transmittal format［S］.

［4］ISO-IEC 18023-3，SEDRIS Part3:Transmittal format binary encoding［S］.

［5］ISO/IEC 18025，Environmental Data Coding Specification(EDCS)［S］.

［6］陳鴻.戰(zhàn)場環(huán)境建模與態(tài)勢生成關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.長沙:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010.

［7］李蘇軍，吳玲達(dá)，胡世才，等.數(shù)字化海戰(zhàn)場態(tài)勢表現(xiàn)系統(tǒng)研究［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009，21(19):6144-6147，6151.

［8］馬千里，陸筱霞，徐華勛，等.虛擬作戰(zhàn)空間環(huán)境及其數(shù)據(jù)描述與交換方法研究［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2008，20(S1):141-146.

［9］梁浩哲，張軍，等.基于SEDRIS的綜合戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)表示模型［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2008(7):17-19，22.

［10］謝孔樹，趙國榮，等.一種基于SEDRIS的海戰(zhàn)場自然環(huán)境描述方法［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012，29(6):196-198.

［11］孫麗卿，王行仁.綜合自然環(huán)境建模仿真平臺的研究［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2007，19(22):5144-5148，5168.

［12］楊森，戰(zhàn)守義，等.使用SEDRIS的環(huán)境數(shù)據(jù)表示與交換［J］.計(jì)算機(jī)工程，2002，28(12):71-73.

［13］劉衛(wèi)華.綜合自然環(huán)境(SNE)關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.北京:北京航空航天大學(xué)，2004.

［14］郭剛，李革.綜合環(huán)境建模及其數(shù)據(jù)表示與交換［J］.情報(bào)指揮控制系統(tǒng)與仿真技術(shù)，2001(2):50-55.