一种面向空域态势目标的分层多群聚合显示方法与流程

本发明涉及态势感知，尤其涉及一种面向空域态势目标的计算速度快、精度高的分层多群聚合显示方法。

背景技术：

1、随着现代空中设备的多样化，以及空域使用的日趋饱和，对空域态势理解难度不断增加。目前，除了传统空域外，低空空域的态势也正在逐步成为航行安全不可忽略的一部分。用户将在对空域态势目标理解的基础上进行空域规划与使用，因此如何辅助用户快速理解空域态势成为了当下重要研究内容。而态势目标的显示作为用户理解态势的最直接途径，其显示合理与否将影响用户态势理解效率与精度。

2、为了直观表现关注区域的态势信息，通常通过符号图标代替态势信息在其所在位置进行标识，从而能够让专业人士快速直观地查看总体态势。然而当区域内的目标过多或者部分目标过于集中时，就会出现符号图标的压盖问题，并进一步影响用户对态势目标的快速识别查找。为了解决此问题，通常参考态地图兴趣点显示将目标进行聚合显示，从而缓解或解决图标压盖问题。聚合显示的核心在于点目标的聚合，目前解决地图点目标聚合的主要方法是网格法及其衍生方法，即通过将地图划分为多个网格，并根据每一个网格中点目标的位置进行平均或加权计算得到新的点目标，而计算得到的目标将作为聚合目标代替此网格中其他点进行显示。此方法的优势在于聚合速度快，能够保证在地图进行快速缩放时进行不同层级的聚合。而此方法的问题在于聚合规则比较简单粗暴，只考虑位置因素往往会引起聚合点位置偏离点群或者将明显不同点群的点聚合到一起，从而引起一定程度上的解读偏差。

3、低空空域由于空域空间相对较小，态势目标容易聚集引起压盖问题，相比于地图兴趣点的聚合，空域态势目标除了位置信息外，往往存在更多维度的属性信息需要直观地在图上体现，此外，空域态势目标对聚合后的聚合点目标位置信息更为敏感，对聚合后点位置精度要求更高。这些要求使得现有的网格聚合方法难以直接使用，需要进行一定程度的适应性改造。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种面向空域态势目标的计算速度快、精度高的分层多群聚合显示方法。

2、技术方案：本发明包括如下步骤：

3、（1）对特定的显示区域进行剖分，得到若干矩形栅格；

4、（2）计算目标点所属矩形栅格网格序号，并扩展目标点属性维度空间；

5、（3）根据目标点属性进行分群，得到一系列一级子集合；

6、（4）对一级子集合内目标进行距离判断，并根据距离阈值进一步分群，得到二级子集合；

7、（5）计算子集合聚合中心，并判断是否完成分群，若是则进入步骤（6），否则更新一级子集合并回到步骤（4）；

8、（6）重复步骤（4）、（5），完成所有一级子集合聚合中心计算，并进行聚合显示。

9、进一步地，所述步骤（1）包括：假设待聚合目标点集合为，其中任意目标的坐标表示为，根据既定的空间栅格化规则对待聚合矩形区域沿着像素坐标系的、方向进行剖分，在有限的空间内得到一定数量的均匀分布的矩形栅格，假设沿、方向的剖分间距分别为、。

10、进一步地，所述步骤（2）包括：根据步骤（1）的网格划分，当前缩放层级下所处的网格以及方向序号、分别表示为：

11、，，

12、上式中表示向下取整的函数，可将的一维网格序号进一步简化为：

13、，

14、其中为待聚合区域水平方向最大边界值，为沿方向的剖分间距，将集合中任意目标扩展为，其中， g，，，为所有目标点网格序号集合，和为用户自定义或直接从数据库读取的所有目标点类型和状态集合。

15、进一步地，所述步骤（3）包括：将集合划分为若干子集合，对每个子集合进行独立的并行处理，将所处网格序号、目标类型和目标状态完全一致的目标点归类，得到子集合，为子集合元素，且满足，其中，，为集合元素个数计算函数，，且对任意，有。

16、进一步地，所述步骤（4）包括：对任意的集合所包含的目标进行聚合，以为例，集合包含的目标数量表示为，若，则表示集合中仅包含一个目标，则无需进行聚合，若，则进行下述处理：

17、取中第一个目标，并将归入到集合中，并将从集合中删除，然后计算中剩余目标与距离，若小于设定的阈值，则将归入新的子集合中，将从集合中删除，

18、重复上述处理，直至中的目标数量，此时将得到由分解得到的一系列子集合。

19、进一步地，所述步骤（5）包括：计算中所有集合的聚合中心，以为例，其聚合中心通过下式计算得到

20、，

21、其中，表示中当前目标已聚合点的数量，元素初始值为1，表示中第个目标；

22、经过聚合中心计算，得到各集合对应的聚合中心集合，若，则结束计算，否则令=，并重复步骤（4）、步骤（5）至，得到最终聚合中心集合。

23、进一步地，所述步骤（6）包括：

24、重复步骤（4）、（5）计算得到所有的聚合中心集合，将计算得到的所有聚合中心显示在界面上以替换原目标，从而完成目标聚合。

25、有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：能够在保证网格化聚合方法较快聚合速度优势的前提下，精细划分网格内点目标集合，提高聚合的精度，满足了特定场景下对目标聚合显示的需求；能够将目标多属性直观呈现以及位置聚合精度要求高的问题转化为对目标点的分层多群划分问题，在简单网格化聚合方法基础上通过最小规模分群划分实现精准聚合，计算速度快、精度高。

技术特征：

1.一种面向空域态势目标的分层多群聚合显示方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的面向空域态势目标的分层多群聚合显示方法，其特征在于，所述步骤（1）包括：假设待聚合目标点集合为，其中任意目标的坐标表示为，根据既定的空间栅格化规则对待聚合矩形区域沿着像素坐标系的、方向进行剖分，在有限的空间内得到一定数量的均匀分布的矩形栅格，假设沿、方向的剖分间距分别为、。

3.根据权利要求1所述的面向空域态势目标的分层多群聚合显示方法，其特征在于，所述步骤（2）包括：根据步骤（1）的网格划分，当前缩放层级下所处的网格以及方向序号、分别表示为：

4.根据权利要求1所述的面向空域态势目标的分层多群聚合显示方法，其特征在于，所述步骤（3）包括：将集合划分为若干子集合，对每个子集合进行独立的并行处理，将所处网格序号、目标类型和目标状态完全一致的目标点归类，得到子集合，为子集合元素，且满足，其中，，为集合元素个数计算函数，，且对任意，有。

5.根据权利要求1所述的面向空域态势目标的分层多群聚合显示方法，其特征在于，所述步骤（4）包括：对任意的集合所包含的目标进行聚合，以为例，集合包含的目标数量表示为，若，则表示集合中仅包含一个目标，则无需进行聚合，若，则进行下述处理：

6.根据权利要求1所述的面向空域态势目标的分层多群聚合显示方法，其特征在于，所述步骤（5）包括：计算中所有集合的聚合中心，以为例，其聚合中心通过下式计算得到

7.根据权利要求1所述的面向空域态势目标的分层多群聚合显示方法，其特征在于，所述步骤（6）包括：

技术总结本发明公开了一种面向空域态势目标的分层多群聚合显示方法，包括：对特定的显示区域进行剖分，得到若干矩形栅格；计算目标点所属矩形栅格网格序号，并扩展目标点属性维度空间；根据目标点属性进行分群，得到一系列一级子集合；对一级子集合内目标进行距离判断，并根据距离阈值进一步分群，得到二级子集合；计算子集合聚合中心，并判断是否完成分群，若是则进入下一步，否则更新一级子集合并回到上一步；完成所有一级子集合聚合中心计算，并进行聚合显示。本发明能够将多属性直观呈现以及位置聚合精度高的问题转化为对目标点的分层多群划分，在简单网格化聚合基础上通过最小规模分群划分实现精准聚合，计算速度快、精度高。技术研发人员：陶天阳,姚立,刘玉,张义武,周俊,李辉,刘程威,闫嘉明,倪苏东,王一迪,周旭,毛禹婧受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十八研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/29