本发明涉及仿真建模技术领域，尤其涉及一种基于数据驱动的仿真建模引擎。
背景技术：
由于空间环境的高远特殊性、空间实体高速运动特性以及空间行动的复杂性，导致空间态势与地面态势相比更具不可见性，更难以理解和把握。
因此，有必要提供一种能够推演飞行目标的空间态势的仿真建模平台。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于数据驱动的仿真建模引擎，能够快速构建仿真虚拟平台，实现大规模环境下飞行目标的空间态势数据的叠加和展示。
根据本发明的基于数据驱动的仿真建模引擎，包括：人机交互模块、系统资源管理控制模块、想定功能模块；其中，
系统资源管理控制模块用于存储仿真资源，包括：目标资源和场景资源；
想定功能模块用于接收用户输入的飞行目标的想定数据，根据所述想定数据以及系统资源管理控制模块中的目标资源与场景资源，推演所述飞行目标的空间运行态势数据并发送至人机交互模块；
人机交互模块根据接收的所述飞行目标的空间运行态势数据显示所述飞行目标的空间运行态势。
可选地，所述想定数据包括：想定内容和想定操作；其中，
想定内容包括：地形、天气、想定事件、目标参数、触发事件、观测设备；
想定操作包括：保存想定编辑的想定内容，提取已保存的想定文件，查看或修改想定内容中的目标数据。
可选地，所述地形包括：海洋、陆地、天空、太空以及深水；
所述天气包括：晴天、雨天、雪天、雷电天、雾天；
所述想定事件包括：凌晨、清晨、中午、下午、傍晚、午夜；
所述目标参数包括：目标属性参数，以及目标的位置、速度、航迹、行为；
所述触发事件包括：触发所述想定事件的初始条件和终止条件，以及触发所述想定事件后的处理策略；
所述观测设备包括：设备类型、设备位置、探测的波段、探测距离、探测精度。
可选地，系统资源管理控制模块包括：资源库接口，资源操作接口，资源接口；其中，
资源库接口用于存储目标资源与场景资源；
资源操作接口，用于对存储在资源库子模块中的目标资源与场景资源进行编辑；
资源接口包括：用于存储和备份目标资源与场景资源的数据库接口，用于与想定功能模块交互的调用接口，用于传输目标资源与场景资源的终端接口。
可选地，系统资源管理控制模块还包括：扩展接口。
可选地，人机交互模块具有多个显示区域，以分别显示不同场景下的空间运行态势。
可选地，所述多个显示区域包括：二维态势显示区域、三维态势显示区域。
可选地，本发明的仿真建模引擎还包括：仿真控制模块，用于实现以下至少一种管理控制：
运行速度控制、触发事件控制、观测设备控制、飞行目标的状态控制。
可选地，本发明的仿真建模引擎还包括：数据管理模块，用于实现对如下数据的记录、存储、读取、回放、展示、格式转换、数据分析：想定数据、推演得到空间运行态势数据的过程中产生的推演数据，以及空间运行态势数据。
可选地，本发明的仿真建模引擎还包括：系统性能管理模块，用于调整系统性能参数；所述系统性能参数包括以下至少之一：场景显示清晰度、场景渲染帧数、扩展接口数量、网络资源分配、时间控制步长和精度。
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明采用人机交互模块、系统资源管理控制模块、想定功能模块等模块可以快速构建仿真虚拟平台，根据用户输入的飞行目标的想定数据以及存储的仿真资源推演飞行目标的空间运行态势数据并展示，从而实现大规模环境下飞行目标的空间态势数据的叠加和展示。
附图说明
图1是本发明实施例中基于数据驱动的仿真建模引擎的主要组成示意图；
图2是人机交互界面划分示意图；
图3是场景库示意图；
图4是目标库属性示意图；
图5是运行速度调整示意图；
图6是目标切换示意图；
图7是系统性能管理模块的主要组成示意图；
图8和图9是展示飞行目标的空间运行态势的界面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的基于数据驱动的仿真建模引擎包括：人机交互模块、系统资源管理控制模块、想定功能模块；其中，
系统资源管理控制模块用于存储仿真资源，包括：目标资源和场景资源；
想定功能模块用于接收用户输入的飞行目标的想定数据，根据所述想定数据以及系统资源管理控制模块中的目标资源与场景资源，推演所述飞行目标的空间运行态势数据并发送至人机交互模块；
人机交互模块根据接收的所述飞行目标的空间运行态势数据显示所述飞行目标的空间运行态势。
本发明采用人机交互模块、系统资源管理控制模块、想定功能模块等模块可以快速构建仿真虚拟平台，根据用户输入的飞行目标的想定数据以及存储的仿真资源推演飞行目标的空间运行态势数据并展示，从而实现大规模环境下飞行目标的空间态势数据的叠加和展示。
想定功能模块主要是把想定数据“数字化”，即将其存储于数据库中，用作之后推演的基础数据。想定过程是用定性、定量相结合的方式构想关于方向目标运行活动和相配合的环境、对象、运用、装备之间的信息交互、装备与环境的信息交互等活动，在方式、时间和空间上的安排框架及所需资源的活动过程。
想定数据是指用户针对飞行目标所设定的空间态势中目标部署、编制装备、初始态势、将要发生的事件及其时序等信息。其内容可以根据实际应用场景的不同进行选择性设定。可选地，想定数据包括：想定内容和想定操作；其中，想定内容包括：地形、天气、想定事件、目标参数、触发事件、观测设备；想定操作包括：保存想定编辑的想定内容，提取已保存的想定文件，查看或修改想定内容中的目标数据。
地形可以包括：海洋、陆地、天空、太空以及深水等。天气可以包括：晴天、雨天、雪天、雷电天、雾天等，进一步地，每种天气还可以分别设置不同的强度，例如大中小三种强度。
想定事件是指预先设定的飞行目标运行过程中会发生的事件，想定事件可以按照时间顺序进行划分，也可以按照事件类型等进行划分。可选地，想定事件根据时间段划分可以包括：凌晨、清晨、中午、下午、傍晚、午夜。
目标参数是指飞行目标的参数，包括：目标属性参数(例如飞行目标自身的尺寸等参数)，以及目标的位置、速度、航迹、行为等。
触发事件是指触发想定事件发生的事件，可选地，触发事件包括：触发所述想定事件的初始条件和终止条件，以及触发所述想定事件后的处理策略(如轨迹的改变、特效的播放)。
观测设备是指用于观测飞行目标的设备，例如雷达等。想定数据中的观测设备是指用于观测飞行目标的设备相关参数，可以包括：设备类型、设备位置、探测的波段、探测距离、探测精度。
可选地，系统资源管理控制模块包括：资源库接口，资源操作接口，资源接口；其中，资源库接口用于存储目标资源与场景资源；资源操作接口，用于对存储在资源库子模块中的目标资源与场景资源进行编辑，例如增加、删除、查看、修改等；资源接口包括：用于存储和备份目标资源与场景资源的数据库接口，通过数据库接口可以将目标资源和场景资源存储和备份至其他数据库中；用于与想定功能模块交互的调用接口，实际应用过程中想定功能模块可以调用该接口以获取目标资源和场景资源；用于传输目标资源与场景资源的终端接口，例如通过终端接口将目标资源与场景资源传输至其他终端设备。
通过资源操作接口添加场景资源地形时，可以将各个类别的地形添加至地形库中，例如在地形库添加海洋、陆地、天空、太空、深水五种相应的类别，并在每种类别下预置多种场景资源。所有的资源根据实际环境等比例制作，尽可能仿照实际作战背景进行制作，如此可以大大提高仿真效果。在制作各个类别的地形资源时，陆地可以用unity(基于gnome桌面环境的用户界面)自带的地形系统进行制作，也可以采用第三方地形环境制作软件如sketchup、worldmachine、topolt等等进行制作；海洋和深水则可以借鉴ocentoolkit(欧肯工具包)等特效处理方式来制作；天空通过一些云朵粒子以及风力系统来展现；太空需要添加太阳系中的多个天体模型，以及相关的卫星、空间站模型等。如图3所示。
通过资源操作接口添加目标资源时，可以使目标库中所有目标都有相同的基本属性，如图4所示。如此便于用户筛选和选择目标资源。
系统资源管理控制模块还可以包括：扩展接口。预留的扩充接口有利于系统后续的扩展开发和对资源类型的进一步完善等。
想定功能模块根据用户想定的数据文件推演飞行目标空间态势的整个过程，包括用户选择的场景、环境、模型等，人机交互模块实时显示该过程，包括运动状态、轨迹、探测效果等，模型和气候等场景有相应的逼真的特效视觉效果；整个仿真过程严格按照编辑的想定数据信息进行推演运算，飞行目标的运动状态符合现实状态，事件触发符合现实要求，探测器的观测能力等功能属性也都符合实际要求。图8和图9是展示飞行目标的空间运行态势的界面示意图。
人机交互作为一个系统最基本的组成部分，不仅需要真实准确的展示空间态势的场景、模型以及数据信息等，还需要友好的人机交互界面，这些界面可以包括仿真建模引擎运行的初始界面、各个功能的主界面和子界面以及仿真建模引擎运行过程中的相关提示界面。人机交互模块可以具有多个显示区域，以分别显示不同场景下的空间运行态势，便于用户从各个角度查看飞行目标的运行态势。图2是人机交互界面划分示意图，在图2示出的实施例中，多个显示区域包括：二维态势显示区域、三维态势显示区域。
如图1所示，本发明的仿真建模引擎还可以包括：仿真控制模块，用于实现以下至少一种管理控制：运行速度控制、触发事件控制、观测设备控制、飞行目标的状态控制。
想定功能模块按想定的时序进行仿真推演，期间可以通过仿真控制模块暂停、启动、停止、加速、减速仿真推演过程。当仿真推演过程暂停时，可以保存当前数据信息。运行速度调整图如图5所示。
仿真建模引擎往往采用多个观测设备(例如相机)观测飞行目标。如图6所示，用户可以切换观察不同的飞行目标，为每个观测设备(例如相机)编写一套完整的操作类，相机与观察对象保持一定的距离，可以通过鼠标上下左右旋转，通过鼠标滚轮进行放大和缩小操作，全方位的观察到飞行目标的姿态，并且还可以添加平滑运算函数，使得整体显示界面感觉更加流畅真实。有些观测设备(例如相机)只是作为场景中的某一个观察点，用于贯彻特定位置的目标姿态。当然，还可以在仿真建模引擎中添加一些特殊点的观测设备(例如相机)，并为这些观测设备(例如相机)添加运动系统。
本发明的仿真建模引擎还可以包括：数据管理模块，用于实现对如下数据的记录、存储、读取、回放、展示、格式转换、数据分析：想定数据、推演得到空间运行态势数据的过程中产生的推演数据，以及空间运行态势数据。这些数据可以存储在第三方数据库中，也可以保存成xml文件等，根据实际需求，这些数据还可以提供再次读取、对比计算并且展示到界面的接口。数据管理模块还可以用于管理资源库模型、模型对应的属性参数等。数据管理模块中各种不同类型的数据可以分别各自对应的管理接口与增删查改功能。数据管理模块中各种不同类型的数据可以有统一管理接口，如传输、保存、读取等。这些数据可以直接传输至其他模块，也可以经数据管理模块解析然后输出到屏幕上或者别的模块。
本发明的仿真建模引擎还可以包括：系统性能管理模块，用于调整系统性能参数；所述系统性能参数包括以下至少之一：场景显示清晰度、场景渲染帧数、扩展接口数量、网络资源分配、时间控制步长和精度。图7示出了一些可选实施例中系统性能管理模块的主要组成示意图。如图7所示，系统性能管理模块可以满足的有：符合常用的平台接口规范，包括常用的数据库接口、网络信息传输接口、输入与显示的软件接口；良好的扩展性，满足用户在对场景资源与目标资源的扩充、对网络通信接口的扩充、对功能模块的扩充、对数据支持方面的扩充以及对动态链接库支持的扩充；设置完善的加密措施，保证用户的数据信息安全；识别监测对象的系统资源，分析这一资源被攻击的可能指数，了解支撑系统本身的脆弱性，评估所有存在的安全风险；完善的设备备份机制、容错机制，防止在系统出现单点失败时候，系统各备份机制保证系统的正常运行；利用合适的算法和处理方式来解决高画质、高分辨率要求下的高刷新率解决方案来支持4k分辨率、视网膜屏幕以及刷新率可以达到120帧。
本发明可选实施例的仿真建模引擎具有良好的交互性和实时性(其帧速率不低于25fps)。由于建模仿真引擎包含二维、三维虚拟平台中所用的常见的功能模块，在该建模仿真引擎的基础上再开发虚拟平台可以把重点放在虚拟环境需要实现的具体功能逻辑，而不需要重复性的搭建底层和硬件系统进行交互的一些功能，大大地简化了开发人员的工作。态势的显示采用了二维三维相互结合的机制，既可观察二维态势，亦可通过三维场景观察，从而从宏观和微观两个角度把握飞行目标的空间态势。本发明的仿真建模引擎可以实现空间目标监视、空间情报侦察、空间环境分析等相关的大量信息的融合态势展示。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。