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　　摘 要：文章实现了基于网格聚合的态势展现方法，将视图区域进行规则网格划分，以绘制每个网格中的聚合目标来代替绘制传统目标。该方法解决了大批量目标堆积显示无法辨认的问题，在节约系统资源的同时为指挥员提供了一种更加直观的密集度分布展现效果，辅助指挥员对战场态势的快速感知和综合理解。

　　关键词：网格;聚合;态势展现

　　0 引 言

　　随着雷达、通信等信息技术的快速发展，战场信息的探测和收集手段越来越多，海 上 监 视系 统 可以掌握大量的目标情报信息，这 对 信 息 的 处理 和 展现提出了很大的挑战[1]。海量数据的处理和展现不仅会加重系统的开销，影响系统的运行流畅度，客观上也增大了态势感知和理解的难度，从 而 制约 指 挥员的临机决策和快速应变[2，3]。战场态势主要采用符号化的图形表示不同类型的目标，以颜色区分属性，展示敌方、我方、中立方兵力及战场环境当前状态和发展变化趋势，图 形 化的表示可以保证指挥员快速感知态势[4，5]。目 前，海上监视系统主要部署在总部和管辖区，多采 用 分区域监管的方法，即开启多个终端显示台位，每个终端显示台位再开启多个显示视图，调 整 每 个视 图 的电子海图比例尺，放大至需要监管的特定区域，那么每个视图只需要显示位于该区域内的目标即可。通过这种方法可以有效降低每个视图显示范围内的目标数量，因此也部分 规 避了 大量目标航 迹聚集在 一小块屏幕显示范围而 造 成 目 标之间彼此 遮挡的问 题。但是随着海量数据 的 接入，电子海 图在特定 比例尺下，需要在有限的显示区域内展示更多的目标，此时，若不采取相应的优化处理，目标符号就会拥挤堆叠在一起，此时指 挥 员将 无法快速获 取有效的 态势信息。

　　1 网格聚合方法原理

　　传统的态势显示是以色彩、大小、位置等图形化的表现来展示目标信息。在视图显示范围固定的情况下，电子海图比例尺越大，显示的地理范围越 小，此时，目标位置精度高，目标数量相对较少;而比例尺越小，显示的地理范围也就越大，此时，目标数量相对较多，单位像素代表的地理范围变大导致目标的位置精度变差，采用传统的目标绘制方式就会出现堆积现象，如图1所示。

　　采用网格聚合的绘制方式就是将视图屏幕范围划分为一定数量的规则网格，以 网 格 为 单位 统 计目标数目，并绘制聚合目标。聚合目标的绘制原则是：当网格中目标数为零时，表示该网格中没有目标，不绘制任何目标;当目标数为1时，绘制为传统显示目标;当目标数大于1时，绘制为聚合目标，同时 绘制聚合的目标数目，根据该原则可以得出绘制的目标总数最大值与网格数相等，以 屏 幕 范 围 1920*1680像素，网格大小为40*40像素为例，当屏幕上堆满目标时，最 大 绘 制 聚 合 目 标 数 为2016个。因此，只要网格划分合理，即可有效节约系统的计算和绘制资源开销。

　　2 网格聚合展现的实现

　　基于网格聚合态势展现方法的设计流程如图2所示，当视图显示范围发生变化时，重 新 构 建 网格数组，当实时目标数据更新或电子海图范围发生变化 时，重新计算网格内的目标数量。在 绘 制时，遍历网格数组根据目标聚合绘制原则绘制聚合目标。下面介绍基于网格聚合的态势展现的实现方法。

　　2.1 建立屏幕像素网格

　　根据预设的网格长lg、网格宽bg进行 视图网格划分(网格长宽的取值应大于单个目标符号的长宽，且小于视图显示范围，网格的取值不宜过小，过小的取值会直接影响网 格 单元的 计算 量，若网 格内的目标数量总是少于或等于1个，此 时不仅 达不到简化目的还会白白增加计算开销;同时取值也不宜过大，过大的取值会导致 视 图内的 聚合 目标过 于集中，不利于指挥员 掌 握 有 效 态 势。本文网格取值为40*40像素)，即建立一个二维数组 A[lv∕lg+1][bv∕ bg+1]来保存当前网格信息，其 中lv为 视 图 显 示 范围的长、bv为视图显示范围的宽、lg为网格长、bg为网格宽。

　　2.2 计算聚合目标

　　遍历当前视图内的所 有 可 见 目标，将 目 标 的 最新位置转换为屏幕坐标，横坐标除以网格长lg、纵坐标除以网格宽bg，向下取整后得到该目标所在网格的行号和列号，并填入2.1节中的二维数组 A[lv∕ lg+1][bv∕bg+1]。根据每个网格内目标位置和尺寸信息计算该网格聚合后目标的屏幕位置，聚 合 目 标 的 位置 并 不是每个网格的中心，而是引入了目标尺寸，计算目标平均位置。目标量化面积为S=l×b，其中l为量化船长，b为量 化 船 宽。量化船长等于实际船长除以量化常数向下取 整 加1，量化船宽等于实际船宽除以量化常数向下取整加1。网格中聚合目标的平均位置为：x =x1 ×S1 +x2 ×S2 + … +xn ×SnS1 +S2 + … +Sn(1)y=y1 ×S1 +y2 ×S2 + … +yn ×SnS1 +S2 + … +Sn(2)如图3所示，当网格内存在一大一小两个目标时，其聚合目标的位置应该更加靠近大目标，当网格内的目标尺寸相当时，聚合目标的平均位置为网格内目标的几何中心。

　　2.3 绘制聚合目标

　　遍历屏幕网格，获取 每 个 屏幕 网 格 中 的 聚 合 目标数量，当聚合目标数量为0时，表示该网格内无目标，无需绘制;当聚合目标数量为1时，绘制正 常的目标符号;当聚合目标数量大于1时，在聚合目标的平均位置上绘制聚合目标符号，并 在 聚 合目 标 中心标注聚合数量，如图3所示。

　　在采用与图1同 样 的模拟 目标时，使 用 网 格 聚合方式绘制 的 态 势 如 图4所 示。相 比 较 而 言，图4画面更加清晰，在不出现目标堆叠的情况下，更好地展示出目标的密集度分布情况。

　　3 性能比较

　　基于网格聚合的态势展现方式由于对视图显示范围进 行 了 网 格 划 分，绘制的聚合目标数目最大为网格 数 目，而正常绘制方式则需要绘制所有目标，因此可节约系统的绘制开销。表1给出了两种绘制方式在 电 子 海 图 比 例 尺 为 1∶1200万 时，绘制同样批数目标所需的时长比较。由 表1可 以看出，在目标数少 的 情 况 下，两种绘制方式绘制时长差不多;在大批 量 目 标 绘 制 时，采用网格聚合绘制方式的时长明显小于传统绘制方式，且 目 标 数越多，绘制的时长节约的越多。基 于 网 格 聚 合 的态势展现方式节约了系统资源，可以给指挥员带来更为流畅的操作体验。

　　4 结束语

　　基于网格聚合的态势展现方法以绘制聚合目标的方式代替传统目标绘制，不 仅 节 约 了 系统 绘 制资源开销，还可以更加直观定量地展现目标在区域内的分布情况，为态势展现提供了一种更加高效快速的方案。但目标 聚 合 后无法显 示 出目标的 类 型、属性等信息，且无法对单个目标进行直接操作。因此，在海岸监视系统的实际应用中，可 以 将 两种 绘 制方式结合使用，即设置一个电子海图比例尺阈值，当比例尺小于该阈值，即显示的地理范围较大、目标较多时，开启网格聚合绘制;大于该阈值，即显示的地 理范围 较 小、目 标 较 少 时，采用传统目标绘制方式绘制，更为方便对目标进行下一步操作。

　　参 考 文 献

　　[1]李祥，吴瑞祥，薛 雯.基于插件的可扩展战场态势展现框架的设计 与 实 现 [J].网络安全技术与应用，2013(7)：79-81.

　　[2]李作君，薛雯，祁 青 青.基于时空联合可视化的快速态势感知方法[J].信息化研究，2018(01)：18-22.

　　[3]方冰，张 翠 侠.基于时空维度分析的战场态势预测方法[J].指挥信息系统与技术，2017(01)：59-64.

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