基于三维战场环境的高清作战指挥中心方案介绍

2011-06-07 09:50:43

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系统概述:

作为指挥部队作战任务的核心机关,具备军事演习、召开作战会议、组织日常勤务工作、召开电视会议等军事功能。 有紧急情况时,作为指挥部队完成任务的作战室。同时充分满足与其他相关协同联合指挥的功能。具体描述如下:

一、利用计算机、投影融合显示系统、多功能声像模拟系统以及其他多媒体手段,实现多通道、多媒体、逼真的实战环境模拟效果和全方位、多信息的显示效果。

二、预留多个、多种类型的接口,与相关协调单位及作战部队信号输入输出。达到立体现场、指挥的功能。

三、实现作战指挥大厅及各视频会议室、作业室和值班室之间的语音、数据和图像信号的传输与呈现,满足首长及相关人员对各种作战、训练信息的实时获取、处理、调度和控制要求。

系统构成:三维战场环境的高清作战指挥中心建设分为软件平台和硬件平台两部分,下边分别展开来介绍。


软件平台

军事应用结合

   1、地理信息数据加载

可加载多种格式的遥感卫星影像数据、DEM数据、建筑物模型数据、车辆武器模型数据。    

   2、
军事作战环境分析及部署

三维模拟作战环境的情况,作战情况展示给指挥员,指挥员做出部署。

    地理分析及查询

    为军事用户提供对态势进行辅助分析的一系列查询、量测、地形  剖面等空间分析工具。

空间定位工具、空间查询工具、量测工具、通视分析工具、单点可视区域分析工具、路径漫游。
    浏览功能

三维模型的导入和编辑:以可视化的方式选取模型实体将其导入相应位置,可对模型在场景中实施位置调整、旋转、缩放。

3、作战模拟:虚拟战场环境            

虚拟战场环境的实现方法可通过相应的三维战场环境图形图像库,包括作战背景、战地场景、各种武器装备和作战人员等。通过背景生成与图像合成创造一种险象环生、几近真实的立体战场环境。使演练者“真正”进入形象逼真的战场。从而可以增强受训者的临场感觉,大大提高训练质量。

指挥员训练


利用虚拟现实技术,根据侦察情况资料合成出战场全景图,让受训指挥员观察双方兵力部署和战场情况,以便判断敌情,定下正确决心。

   单兵模拟训练与评判

在该应用系统中导调人员可设置不同的战场背景,给出不同的情况,而受训者则通过航星自然交互式电子沙盘可做出或选择相应的战术动作,输入不同的处置方案,体验不同的作战效果

4、诸军种联合虚拟演习

根据虚拟环境中的各种情况及其变化,实施“真实的”对抗演习,而不受地域的限制。

5、协同作战模拟


可以任意增加联合演习的次数,便于作战方案与理论的研究,发现、解决实战中可能出现的问题。


 

系统功能

1、 三维展现:三维场景漫游、添加文字标注、三维模型展现、二三维联动等

2、 信息查询:基本信息查询、属性信息查询、全景图信息查询、路口查询、热点查询、地名查询与检索等

3、 测量:距离测量、面积周长测量。通透测量、态势变化预测

4、 业务数据接入:系统提供了接入矢量数据,

5、 如shp,dxf的接口,使得系统可以接入各种

6、 业务数据。诸如通信系统数据接入、建筑物

7、 信息数据接入,现场监控信息接入等。

8、 缓冲区分析:监控信息查询、基础设施查询等。

系统构成


1MAGIS TB三维地形合成系统

融合大量的影像、高程和矢量数据,以此来创建精确三维地形模型,能迅速创建、编辑和维护三维地形数据库;

具有海量数据库处理能力以及无损高比例压缩能力,通过MAGIS TB  Agents支持多处理器及网络负载均衡,支持大多数标准源数据格式 ;通过插件(PLUG-IN)形式支持读取新数据格式源数据, 64-BIT文件指针支持超过TB级数据库的数据快速存取,自动融合(镶嵌)不同空间分辨率的源数据, 强大的三维模型预览选项和功能, 丰富的编辑工具,用于创建和扩展自定义图层,可导入DXF文件,城市模型及GIS层,内置大地坐标系统,使三维地形中的任意位置具有相应坐标。

2MAGIS TEP三维编辑分析系统

    使用户可以浏览分析空间数据,并可以对其进行编辑,也可以在上面添加二维或者三维的物体、路径、场所以及地理信息文件,可以进行测量及各种分析 

支持交互式绘图工具,用于在三维地形模型中创建二维、三维对象,符号以及专题图层、用户自定义对象、建筑物、文本、位图和动画属性

3MAGIS TG三维网络发布系统

服务器端软件,它允许用户通过网络来访问地形数据库 。MAGIS TG的空间数据流是和用户文件里面的数据是同步的。

技术创新点

    1、能够在三维场景中研究目标和战场地理环境,与二维图上作业相比更加直观、真实;

    2、功能设置合理,使用方便,使用虚拟仿真的多种技术手段,提高了教与学的互动,增强教学效果;

    3、辅助计算与战场智能分析功能强大,解决了量化分析问题,减轻教员与学员的负担,使学员集中精力练谋略练指挥,达到讯战一致;

    4、 方案演示、评估功能强,能使实现方案的实时演示和智能评估,增强了教学、训练效果。

    5、 三维地理信息系统上融合了虚拟现实交互系统,其真实感和互动的操作方式使信息的显示和观察更加方便和直接。

    6、 系统可以实时逼真播放任意地区三维地形,便于指挥员即时了解战场情况。

    7、 开放式的信息平台,采用模块化项目数据归类管理,可扩展各种业务应用。

    8、 系统可以实现和通信平台、各类办公文档的链接,实现跨平台数据的交互和管理

后续效益

将业务信息有机的组织,便于业务查询和应用高速网络存取,达到信息的即时搜集、处理、发布、管理。业务结束后,业务数据及流程信息有序存储在数据库内,节约大量的人力物力,提高劳动效率,降低劳动强度。

 MAGS VER20 系统可以对历年业务数据集成整合,进行综合分析挖掘处理,大量的业务数据进行对比分析,找到一些规律性的趋势,将对未来的业务起到重大指导作用

MAGIS VER 20关键技术

1海量数据压缩技术

2矢量数据和栅格数据融合技术

3流媒体方式读取数据

4分布式网格化的计算方式

5通用接口和模块化设计

6LOD纹理金字塔和消隐技术

7支持多种坐标系统

8高效的分析算法

9多元数据的解译和融合技术

10VR技术和GIS技术的结合

将VR(虚拟现实技术)直观生动的特点于GIS(地理信息系统)准确数据丰富,分析功能强大的特点相结合

11海量三维数据网络发布技术

硬件平台

系统组成

大屏幕显示系统

大屏幕显示设计采用全高清投影融合,配合专业融合器器设计,可通过控制系统实现全屏及常用的多种组合的投影方式。采用视频矩和DVI宽带矩阵,配合联合作战值班室,达到任意信号源的输入输出。采用全高清技术的投影显示产品,具有高可靠、高稳定性;整个投影屏幕具有高分辨率、高亮度、高对比度,色彩还原真实,图像失真小,亮度均匀,显示清晰,整屏图像均匀性好的特点,拼缝视觉效果宽度理想,以确保大屏幕图像的精确显示和完美效果;画面可整屏显示,也可分屏显示,用户可灵活开启窗口,定义尺寸,画面能够自由缩放、移动、漫游。



 

目前常采用三通道正背投高清显示、技术发展趋势普遍像OLED拼接显示方向发展。

信号传输处理系统

DVI矩阵及视频矩阵是指挥系统的信号处理的核心,其完成计算机信息、电子地图、视频会议、监控图像、录像机、DVD等信号源的切换及发送。来自操作台的计算机信号和预留外部信号分别送入视频矩阵,音频矩阵,分别按需由DVI矩阵送出至中心投影融合及图形拼接控制器、完成整个联合作战值班室系统的信息共享与分配。 

控制系统

全自动智能化设备中央集成控制系统可通过触摸式有线/无线液晶显示控制屏对几乎所有的电气设备进行控制,包括投影机、屏幕升降、影音设备、信号切换,以及会场内的灯光照明、系统调光、音量调节等。简单明确的中文界面,只需用手轻触触摸屏上相应的界面,系统就会自动帮你实现你所想做的功能,它不仅能控制DVD、录像的播放、快进、快倒、暂停、选曲等功能,而且可以控制投影机的开关、信号的切换,还有屏幕的上升、下降,白炽灯调节、日光灯开关等等功能,免去了复杂而数量繁多的遥控器。

    现代的作战值班室越来越集成化,控制设备越来越多操作越来越繁复,为了简化使用者的操作和控制以及提高效率和操作的准确性,我们设计了一套实用、功能强大、工作稳定、使用方便并美观大方的中央控制系统。实现对各设备的统一控制。通过触摸屏或电脑,以图文并貌的全中文操作界面,实现对音频、视频、投影及其他演练设施和灯光等辅助演练设施的全智能控制。

扩声系统

扩声系统是联合作战值班室系统的一个重要的环节,配置上通常具备:功率放大器、声处理系统、调音台、话筒和其他声源等设备

网络系统

网络系统设备包括:核心交换机、部门交换机、工作组交换机和相关的各类软硬系统等。核心交换机和部门级交换机的品牌一般采用Cisco、Foundry、Extreme、AVAYA、Cabletron和阿尔卡特等国际知名厂家的产品;工作组交换机的品牌采用国内或国外知名厂家的产品,交换机均支持三层交换。在配备各类端口时,要充分考虑到端口冗余。所有光纤端口均包括与光纤及传输距离相适应的光纤模块和光纤跳线。

数字会议及摄像跟踪系统

数字会议以其简单的网络系统处理和传送数字信号成为目前世界上最为先进的会议系统。它是利用网络时分复用技术,并将语言数字化的会议系统,在同一根电缆上实现多路同时发言,多路同时发言等功能。它对于所有类型的会议都提供灵活的管理,具有多功能、高音质、数据传送保密等优点,可以对会议的全过程实行全面的控制。

智能型会议系统一般由中央控制设备、发言设备和应用软件组成。

会议系统拓扑图

讨论发言会议系统方案功能概述

实现会议讨论发言功能,与会代表按下发言键便可以发言

由主机设置话筒的开启数量和开启模式来控制会议秩序

发言者的声音可通过内置扬声器传输

音频输入/输出接口和MIC接口,可连接会场扩声设备及录音设备

系统标准主机最多可连接128台单元,通过扩展口可增加扩展单元,可实现会议单元无限扩展连接

可设置摄像头自动跟踪,实现联动功能

可与CREATOR中央控制系统结合,由中控系统统一控制、管理,缔造完美作战指挥大厅

防雷接地系统

系统概述:

系统安全涉及到静电防护、接地系统、防雷和电磁辐射防护。

接地设计

系统接地是提供系统安全、可靠的保证,也是整个系统正常工作的基础。接地系统实行“多套地网,一点接地”方式,实施等电位联结,良好导电连接是防止静电干扰和电磁屏蔽措施的基础,所以金属外蒙皮、各金属线槽应有良好的电气连续性,并与总接地端钮连接。系统接地网采用放射式连接,配电柜的专用接地柱与地网。设备每路输出端子按L、N、E顺序排列,它通过三芯电缆的专用接地芯线连接到设备电源插座上,通过插座与设备地连接。

1)接地系统采用“多套地网一点联合接地”方式形式,符合GB14050-93《系统接地形式及安全技术要求》规定,系统应尽量实施等电位连接。

2)系统接地形式严格按TN-S系统实施,即整个系统的中性导体和保护体是分开的。

3)所有设备接地连线方式,必须采用“放射”式接地,严禁“树干”式连接。

4)机房活动地板支架,设备金属机架应有良好的接地,消除金属结构部件上电位差。

5)机房系统接地端与大地的接地电阻应不大于1Ω。系统安装前应对接地电阻进行测试。如未达到要求,应在原接地极组附近再增加一接地极组,确保系统安全可靠运行。

防雷设计

 (一)防浪涌过压保护方案       
     1防浪涌过压工程的分配原则      
      根据IEC1312-1的推荐,在建筑物周边发生雷电时有50%的雷电流将可能侵入建筑的各种设施,如引入的电力线和通讯线等;根据规范,一是防直接雷击袭击建筑物的措施,由建筑防雷 工程施工完成,二是阻塞沿电缆和信号线引入的过压波侵入室内设备,这项阻塞工程,由高压供电工程施工完成;三是限制被保护设备上浪涌过压幅值使其残压小于被保护设备的耐受能力,这项保护措施由机供配工程来完成。      
     2机房电源供配系统与浪涌过压保护的配合      
      机房供配电的类型和负荷等级不同,对浪涌过压保护方式和过流容量也有不同,针对该机房的情况,保护级别应为B 级,提了两条电源电缆,其长度为30m~40m,其保护配合应是在大楼低压配电柜上,引入机房的两个隔离开关上,安装雷电流容量为100KA的保护器,同时机房的配电柜上分别安装雷电诬流容量为40KA的保护器,要求残压小于1200v,另外在UPS电源输出配电柜上安装雷电流容量为20~30KA的保护器,残压应小于1000V。保护器的接线方式,可以是并联也可以是凯文方式。      
     3机房内信号系统保护     
      在机房的计算机及其网络系统中
,安装了许多控制单元和接口插件,连接有双绞线、控制线、卫星天线、视频线,应针对其不同的电性能,选用相匹配的保护器接在相对应的端子上。      
     4
防止SPGDCG地电位反击的措施      
    
虽然,目前IEC标淮及国标GB50057-94都推存在建筑物中采用综合接地系统,但仍有某些单位及某些设备制造商仍在强调独立的直流接地网,据国际有关专家统计,微电子设备受雷电攻击大约有60%是来自地电位反击,所以,提出了防止SPGDCG地电位反击措施。 SPG¾机房内微电子设备正常不带电的金属外壳保护地网,其地电位可能有1000V,DCG¾机房内微电子设备电路的直流地网,其地电位为0V,微电子设备内外电位差较大,必然要损坏设备。解诀这一问题的最合理的方法是在SPGDCG地网之间接入一个低压电源保护器,DS98(220V),这样在未遭受直接雷击时的绝大多数时间内,由于DS98是开路的,两个地电位是分开的直流地电网可照常发挥抗干扰的优越性,一旦遭受直接雷击的特殊情况下,DS98内部的M0V元件导通,使SPGDCG构成瞬间的等电位体,机房内所有微电子设备都可避免地电位的升高引起的损坏。      
     (二)机房接地系统技术方案       
     机房的接地问题是一复杂的理论问题,又是施工中比较严的具体问题。不同的计算机生产厂商在安装接地线上又提出了不同的要求;在机房建设质量上又是一个重要的指标。做好机房接地系统的建设主要有两个目的:一是为了设备和人身的安全,二是保障计算机系统稳定可靠运行。       
     机房的接地有交流工作接地、安全保护接地、计算机系统直流接地(逻辑接地)、防雷击保护接地、防静电接地、屏蔽接地等。 本机房接地系统的技术方案,是在大搂总接地极的基础上,采取局布等电位箱方式
,构成综合接地系统,即将机房内各种接地,分别接在局部等电位箱内,再使用接地引线直接接在大搂总接地极上。倘若业主的计算机接地有特殊要求,则按要求进行设计和施工。 
  
    机房接地工程要求: 
      *  接地系统共用一个接地装置(总接地极),该装置的接地电阻值小于1欧姆(W)
      *  为了防止接地系统的相互干扰和确保对建筑物的绝缘,各子系统的按地母线宜使用带有绝缘外壳的铜芯屏蔽线,其截面积不得小于6mm2,屏蔽层的一端应接地;
      *  
交流电的中线不允许做为计算机的接地线直流工作地、交流工作地、安全保护地和防雷击接地之间不可以随意连接,而应严格绝缘,将各设备的接地线按子系统接在接地母线(ERP)再由接地母线采取单点或多点方式与接地极(体)相连接;
      *  由于接地线采用铜带,为了减少干扰,应尽量缩短距离,或采取格栅等措施,使各接地点处于同一等电位上;
      *  在调试过程中,为了防止仪器、设备、电烙铁等的漏电造成对元器件的损坏,可先将直流工作地悬浮,待计算机系统运行正常后,再其接入接地极上。

具体做法如图所示:

1、 紫铜排敷设平面图

2、紫铜排安装图:


UPS电源供电系统

不间断电源是实现对演戏场所内所有用电设备进行供电的设备,拟采用UPS供电设备。在发生电力故障时,应保证其本演习实施仍能正常供电1小时以上。

场地监控摄像头布置:

    作战指挥大厅

4个角度(正面/左、右和、后面右侧)监控观看大厅的实际场面。同时,预留足够接口方便接入临时支架摄像机。

上述摄像头均以云台为基础进行角度和焦距的变换(其中后面右侧为拍摄全景摄像机,其余全部可为摄像跟踪摄像机)。

控制室及录播、对讲系统

控制室的设备主要是为了配合作战指挥大厅的投影显示、会议扩声、信号控制切换并监视设备管理、环境控制等。根据要求,控制室配备钢制平面操作台,用于放置控制室设备,控制电脑等。

  • 关键词:
  • 国防信息化
  • 三维虚拟战场
  • 大屏幕显示
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