Masarykova univerzita Fakulta informatiky
Příloha průběžné zprávy č. 3 Počet listů: 53
Metodika pro vizualizaci taktických dat ve 3D pro OTS VŘ PozS
K projektu obranného výzkumu
"Prostředky virtuální reality v modernizované koncepci budování Operačně taktického systému velení a řízení pozemních sil (OTS VŘ PozS) AČR "
Autofi: doc. Ing. PetrFrantis, Ph.D. Ing. Ladislav Havelka, Ph.D. doc. Ing. Jan Hodicky, Ph.D. prof. Ing. Vaclav Prenosil, CSc.
MASARYKOVA UNIVERZITA 2012
Obsah
I MECHANISMUS VIZUALIZACE DAT...............................................................................4
1 Taktická data v OTS VŔ PozS, jejich třídění a popis.....................................................4
1.1 OTS VŔ PozS.........................................................................................................4
1.2 Taktická data..........................................................................................................4
1.3 Množina dat zobrazovaných OTS VR...................................................................5
1.4 Zobrazení taktických dat a symboly v APP-6A,B.................................................6
2 Rozčlenění taktických dat do skupin dle důležitosti.......................................................6
3 Doporučení NVG pro práci s vektorovými daty.............................................................9
3.1 Architektura NVG..................................................................................................9
3.2 Specifikace NVG..................................................................................................10
3.2.1 NVG formát......................................................................................................10
3.3 Implementace NVG do OTS VŔ PozS................................................................10
II PRAKTICKÉ VYUŽITÍ.......................................................................................................14
1 Zobrazení taktických dat...............................................................................................14
2 Způsob reprezentace hlavních taktických dat ve 3D....................................................17
3 Způsob reprezentace dalších taktických dat.................................................................17
4 Způsob reprezentace taktických průsvitek....................................................................19
5 Pracoviště velitele pro využití 3D.................................................................................23
5.1 Aplikační zasazení pracoviště 3D z pohledu uživatele........................................23
5.2 Fyzi cký návrh práčovi ště 3 D................................................................................24
5.2.1 Varianta 1.........................................................................................................25
5.2.2 Varianta 2.........................................................................................................25
5.3 Stávající požadavky na HW prostředky...............................................................26
5.3.1 Stereoskopický projektor..................................................................................26
5.3.2 Doporučený projektor......................................................................................27
5.3.3 3D Monitor.......................................................................................................28
5.3.4 Doporučený 3D monitor...................................................................................28
Použité zkratky.....................................................................................................................29
Použitá literatura...................................................................................................................31
Seznam obrázků....................................................................................................................32
OTS značky..........................................................................................................................33
Rozdělení kategorií dat do množin symbolů pro 3D zobrazení...........................................49
2
Úvod:
Metodika je jedním z výstupů projektu obranného výzkumu VIZUALIZACE. Je zpracována za účelem objasnění praktického využití vizualizačního systému pro 3D zobrazení taktických dat a vysvětlení principu vytvoření 3D zobrazení v OTS VR PozS. Tento nový modul systému velení a řízení je převážně určen pro velitele a štáby taktického stupně velení. Uživatelem může být každý, kdo s tímto systémem pracuje v celé šíři jeho možností. Prioritně, je jeho využití v procesu plánování a řízení operací.
Všeobecně, účelem použití taktických značek (symbolů) je sdělovat informace o objektech v prostoru vedení bojové činnosti a definovat jejich vlastnosti nebo charakter činnosti. Vizualizace taktických dat ve 3D má velmi podobný účel, a to sdělovat dané informace o objektech ve 3D prostředí a tím zabezpečit prostorovou vizualizaci předpokládané (nebo probíhající) činnosti v závislosti na časových aspektech prováděné operace. Proto metodika vymezuje i obecné taktické a technické požadavky pro tvorbu a použití vizualizačního systému 3D.
Účelem projektu VIZUALIZACE nebylo vytvořit veškerou symboliku ve 3D zobrazení, proto i tato metodika řeší pouze možnosti systému a množinu taktických dat zobrazovaných ve 3D vizualizaci.
Projekt musel řešit řadu omezení, která limitují jeho praktickou realizaci. Hlavním omezením je vlastní Operačně taktický systém velení a řízení s jeho technickými možnostmi. Projekt postupně řeší rozdělení dat do skupin a priority zobrazení. Je nutné si uvědomit, že kategorie, priority a množiny zobrazení byly vytvořeny účelově pro tento projekt a tudíž nejsou všeobecně prioritami zobrazení při reálném nasazení vojsk.
3
I Mechanismus vizualizace dat
1 Taktická data v OTS VŘ PozS, jejich třídění a popis
1.1 OTS VŘ PozS
Operačně taktický systém velení a řízení pozemních sil (dále OTS VŘ PozS) je základním integrujícím informačním systémem pro podporu činností v polních podmínkách -vedení bojové činnosti, působení v zahraničních misích, krizovém managementu apod. Samotný systém, se dále rozpadá na automatizovaný systém velení a řízení (dále ASVŘ) a bojový vozidlový informační systém (dále B VIS).
ASVŘ zajišťuje společný obraz situace na bojišti, prostředky na podporu pro rozhodování velitele a možnosti grafického znázorňování bojových informací a dokumentů ve formě elektronických průsvitek vycházejících z informací, uložených ve společné taktické databázi. ASVŘ zabezpečuje všechny informační potřeby velitelů a štábů pro rozhodovací procesy a pro přímé vedení operace a boje.
Na stupních brigáda a prapor se ASVŘ překrývá s BVIS, který velitelům brigád a praporů zajistí automatizované velení a řízení při jejich pohybu mimo hlavní místa velení. ASVŘ a BVIS tvoří základní vševojskové jádro OTS se vzájemnými informačními a funkčními vazbami.
Automatizovaný systém vševojskového velení a řízení je určen pro:
• plánování boje a vedení boje/operace,
• informační podporu rozhodovacího procesu velitele a náčelníků jednotlivých sekcí a oddělení štábů z hlediska jejich působnosti, odborností, řešených úkolů a úrovně řízení,
• řízení činností jednotlivých druhů vojsk a služeb v přímé podřízenosti.
Stručný popis, charakteristika a účel použití OTS přímo definuje využití vizualizačního systému. Nelze stanovit, kdy se vizualizace musí využít, ale lze definovat uzlové body rozhodovacího procesu, kdy je vhodněji využít. Samotné využití vizualizace je dáno:
• metodikou plánování (řízení) boje a SOP daného štábu,
• časem, který je k dispozici,
• stupněm zvládnutí OTS,
• osobností velitele (NS).
1.2 Taktická data
Taktická data j sou obecným pojmem, který je běžně využíván širokou vojenskou veřejností, ale ne vždy se stejným obsahem. Proto byl zvolen pojem DATA, který je dále rozšířen do dalších čtyřech termínů, které jsou využity pro popis vizualizace.
Výraz „DATA", pro účely této metodiky všeobecně představuje:
• informaci generovanou OTS (poloha jednotky...),
• informaci zobrazovanou v OTS (stav munice, nadmořská výška, poškození...),
• zobrazovaný symbol - značku a její doplňující údaje,
• zobrazovanou činnost (úkol, čára, bod, zamoření....).
Pro účely vizualizace j sou používány termíny (kategorie):
• symboly,
• hlavní taktická data,
4
• další taktická data,
• taktická průsvitka.
Zmíněné termíny zároveň tvoří prvotní rozdělní dat do kategorií, které slouží ke stanovení množin zobrazovaných taktických dat ve 3D. Tyto čtyři základní termíny jsou voleny i s ohledem na třídění dat v OTS VR.
Symboly j sou grafickým vyjádřením, tedy značkou, zahrnující:
• jednotku,
• vybavení,
• zařízení,
• vrtulník-letadlo,
• zbraň, zbraňový systém,
• vozidlo.
Hlavní taktická data vyjadřují charakteristiku, popis, vlastnosti, stav a činnost daného symbolu, který je vždy spojen s označením jednotky, velikostí a doplňujícími údaji. Pro účely vizualizace tvoří množinu hlavních taktických dat tyto údaje:
• jméno jednotky,
• poloha jednotky,
• postavení j ednotky,
• velikost a druh jednotky.
Další taktická data jsou doplňující údaje, které také vyjadřující stav, použití, situaci jednotek nebo prostoru operace. V OTS je v taktických datech udáváno dalších 50 doplňujících údajů, které vytváří tzv. „popis značky". Vzhledem k účelu vizualizace není požadováno, aby byly veškeré doplňující údaje zobrazovány, protože vizualizace 3D není hlavním nástrojem rozhodovacího procesu velitele a štábu a jejich zobrazením se situace stává nepřehlednou a matoucí. Jedná se například o:
• vycvičenost, zasazení, využití,
• stav munice, osob, PHM, zbraní, režimu palby,
• vyzařování, vybavenost, operační stav, rychlost a dostupnost,
• a další.
Taktická průsvitka je provedení grafického vyjádření situace, stavu, činností a úkolů jednotek v daném prostoru. Je základním zobrazením taktických dat pomocí grafických symbolů. Taktická průsvitka je jedním ze základních prostředků předávání informací (dat). Používá se v celém průběhu plánovacího procesu, ale i v průběhu řízení operací. Taktická průsvitka zahrnuje:
• čáry, body, prostory,
• úkoly, směry,
• manévr,
• pozorovatelny,
• speciální značky a značky druhů vojsk.
1.3 Množina dat zobrazovaných OTS VŘ
OTSVR prakticky využívá symboliku pro zobrazování dat publikovanou v normě APP-6. Jednotlivé symboly (značky) a jejich význam je přesně definován, stejně jako jejich dělení do jednotlivých skupin. Prakticky to znamená určité omezení při tvorbě jednotlivých značek, které je přímo souvisí s možnostmi uvedeného systému. Z tohoto důvodu i vizualizace dat ve 3D zobrazení vychází z možností, které OTS definuje.
5
Přehled a dělení zobrazovaných dat pomocí symboliky definované v APP-6 je uveden v příloze č.l.
1.4 Zobrazení taktických dat a symboly v APP-6A,B
APP-6 je publikace (norma), která stanovuje společnou operační symboliku v závislosti na požadavcích pro její zobrazování a zakreslování s cílem, dosáhnout kompatibility a maximální možné interoperability pozemních systémů velení, řízení, spojení, výpočetní techniky a vojenského zpravodajství (C4I), vývoje, bojové činnosti a výcviku.
Jejím účelem je vytvořit jednotný systém společné vojenské symboliky pozemních uskupení a jednotek, které jsou zobrazovány automatizovanými mapovými zobrazovacími systémy nebo ručně zakreslovanými do map. Tato publikace zahrnuje všechny druhy vojska a platí pro všechny pozemní složky přímo nebo nepřímo zapojené do systému C4I, provozu systému, vývoje systému a výcviku v rámci operací pozemních sil. Publikace slouží jako standardní soubor značek pro všechny budoucí aplikace symboliky C4I realizované pozemními složkami.
Uvedenou normu lze aplikovat na symboliku mapového zobrazování, zakreslování, zobrazování počasí, zobrazování v displejích vozidel, kabinách pilotů a na technickou projekční symboliku v rozsahu odpovídajícím možnostem té které uživatelské skupiny. Norma se vztahuje na veškeré budoucí aplikace značek v rámci dvourozměrných a elektronických zobrazovacích systémů v prostředí C4I. Z tohoto důvodu jsou veškeré symboly použité ve vizualizačním systému vytvořeny v souladu s uvedenou normou APP-6. Systém vizualizace využívá pouze uvedenou symboliku a množinu značek a zákresů, která je součástí OTS, respektive jeho jednotlivých přírůstků.
2 Rozčlenění taktických dat do skupin dle důležitosti
V bodě 1 jsou charakterizována data v kategoriích, které zároveň určují důležitost zobrazování dat ve 3D a jsou specifikovány následovně:
a) symboly,
b) hlavní taktická data,
c) další taktická data,
d) taktická průsvitka.
a) symboly
První kategorií, která musí být zobrazována ve 3D jsou symboly. Jsou zobrazovány ve čtyřech různých tvarech a liší se i barvou, tedy stejně jak udává norma APP-6. Jedná se o vyjádření příslušnosti:
• VLASTNÍ = MODRÝ
• NEPŘÍTEL = ČERVENY
• NEZNÁMÝ = ŽLUTÝ
• NEUTRÁLNÍ = ZELENÝ
O
Do kategorie symboly patří i základní zobrazení jednotky, vybavení, zařízení, vrtulníku a zbraně. Vzhledem k předurčení projektu, nepředpokládám v této fázi vytvářet symboliku zbraně, zbraňového systému, vozidla nebo vrtulníku.
6
V projektu jsou řešeny tyto symboly:
jednotka
zařízení
Uvedené symboly jsou zobrazovány v základních barvách v souladu s APP-6.
b) hlavní taktická data
Hlavní taktická data jsou v systému generována symbolem značky a ve 3D zobrazení dvěma způsoby:
• KVÁDR - nebo odpovídající tvar značky (krychle, válec...),
• nebo obrazec pokrývající prostor rozmístění jednotky se symbolem dané jednotky.
Symbol jednotky je zpravidla zachován v daném měřítku, zachovává barvu příslušnosti, druh vojska, označení velikosti, jednotky, polohu a postavení v terénu.
Ostatní, hlavní taktická data jsou zobrazeny POPISEM (jako u kreslené značky) na daném symbolu. Podmínkou je možnost jejich zobrazení trvalé nebo krátkodobé, v souladu s momentální potřebou jejich zobrazení. Uživatel má možnost si tyto data zobrazit v závislosti na dané situaci a účelu zobrazení.
Způsob zobrazení hlavních taktických dat je uveden v tabulce v příloze č.2.
c) další taktická data
Další taktická data, jak je uvedeno v předešlé části, doplňují symbol o další informace. Vzhledem k tomu jsou zobrazována dle skutečné potřeby (záleží na uživateli a účelu) a jsou zobrazována GRAFEM na základní značce, tedy na daném symbolu.
Další taktická data se zobrazují:
• po zapnutí zobrazit:
- bojeschopnost jednotky - sloupcový graf,
- hodnocení osob - sloupcový graf,
- hodnocení PH - sloupcový graf,
- dávka radiace - sloupcový graf,
- směr postupu a rychlost - vektor+ číslo,
- souřadnice - číslo v obdélníku,
• sloupcové grafy j sou opatřeny číslem v %,
• historii pohybuje zobrazena pouze ŠIPKOU,
• ostatní pohyb, možné ukládat v jednotlivých průsvitkách v libovolném časovém horizontu,
• všechny dat jsou tvořena tak, aby je mohl uživatel zobrazovat dle potřeby (V-Z),
• souřadnice ve formátu MGRS je vhodné řešit i pro vizualizaci, ale vzhledem k účelu projektu tento parametr není realizován.
Ostatní data jsou k dispozici v OTS VR, nemusí být zobrazována ve 3D.
Způsob zobrazení dalších taktických dat je uveden v tabulce v příloze č.2.
7
d) taktická průsvitka
Taktická průsvitka zahrnuje dalších 10 zobrazovaných kategorií. Je jednou z důležitých zdrojů předávaných, zobrazovaných informací.
Cáry:
• téměř všechny čáry (v seznamu mimo jedné) mají označení pomocí PÍSMEN (slova),
• j sou viditelné a nesmí vizuálně narušit vizualizaci j ednotek,
• čáry jsou doplněny symbolem bodu a některé mají v přerušené části symbol velikosti jednotky, tyto symboly jsou zachovány,
• model je v podstatě hrubá čára poloprůhledná se zachováním barvy příslušnosti, s možností podbarvení, není vyšší než je model-kvádr jednotky,
• označení písmena leží na terénu v dané barvě, symbol bodu je poloprůhledný.
Body:
• body představují danou činnost v přesně stanoveném bodě v určitém čase,
• body mají dvě množiny modelů A a E,
• množina D představuje objekt daného tvaru s hrotem dotýkajícího se povrchu, stojící model značky zobrazený ze všech stran stejným způsobem,
• modely v množině D má v sobě označení pomocí PÍSMEN,
• množina E představuje vodorovný objekt v terénu (objekt tvořený čarami bez výplně,
• množina E je provedena stejným způsobem jako D, ale se žerdí dotýkající se země v přesně daném bodě,
• body opět ctí barvu příslušnosti,
• klamný obj ekt j e v množině C-stej ný j ako čára.
Prostory:
• prostory jsou další vyjádření odpovědnosti, činnosti nebo úkolu,
• jsou to zpravidla mnohoúhelníky doplněné symbolem- NĚKOLIKA PÍSMEN,
• zaujímají zpravidla větší plochu,
• nutno ctít barvu příslušnosti,
• model tvoří daná čára s podbarvením (vodotisk, poloprůhledná další kopírující čára),
• podbarvení tvoří šířku až 3x dané čáry.
Úkoly
• úkoly j sou zpravidla vyj ádřeny prostorem (+ symbol, čára, směr aj.),
• stejné jako prostory, proto model je obdobný, složený z podbarvených čar,
• barva příslušnosti je dodržena.
Směry
• směry tvoří zpravidla šipky, jedná se o znázornění postupuje spojnicí mezi úkolem a prostorem, může vyjadřovat i úkol,
• model ctí barvu příslušnosti,
• model tvoří prostor vyplněný šipkami průhlednou barevnou fólií (kopíruje terén). Manévr
• manévr terén, působení na nepřítele a vlastní vojska je jiné vyjádření úkolu,
• jde o vyjádření zákresu pomocí čar různého zakřivení, výjimečně doplněného o PÍSMENA,
8
• model je totožný s úkolem, prostorem, tedy ČARA, PODBARVENÍ,
• model ctí barvu příslušnosti.
Pozorovatelny
• pozorovatelna představuj e místo v terénu obsazené malou j ednotkou různého určení,
• model je stojící TROJÚHELNÍK na přesně stanoveném místě, zobrazovaný ze všech stran stejným způsobem,
• jedná se o 5 modelů doplněné symbolem pozorovatelny,
• model ctí barvu příslušnosti.
Speciální značky- druhy vojsk
• modely pro tuto kategorii j sou zařazeny do PRIORITA 2,
• v závislosti na účelu proj ektu nej sou zpracovány,
• všechny symboly v této kategorii budou přiřazeny do MNOŽIN modelů dle předchozích kategorií.
Způsob zobrazení průsvitky je uveden v tabulce v příloze č.2.
3 Doporučení NVG pro práci s vektorovými daty
Nejen OTS VR PozS ACR, ale i systémy velení a řízení pozemních sil jiných aliančních armád umožňují zpracovávat vektorové taktické informace. Zcela zásadní funkcionalita je načtení, zobrazení a uložení vektorových taktických dat. Vektorová taktická data jsou standardně ukládána v jednotlivých vrstvách, které odpovídají průsvitkám pro popis situace na bojišti. Pro podporu standardizace práce s vektorovými taktickými daty vznikla pracovní skupina TIDE NATO, která je zodpovědná za řízení vývoje doporučení NATO Vector Graphics (NVG), který není zatím STANAGEM, aleje vysoký předpoklad pro jeho zavedení. Detailní informace k protokolu NVG jsou umístěny na TidepediA, kterou spravuje Allied Command Transformation (ACT).
3.1 Architektura NVG
NVG má přesně specifikovaný formát, který umožňuje jednoznačně kódovat informace o bojišti a to především vojenské značky a další taktická data. Pro implementaci NVG je použito Service Oriented Architecture (SOA). Je založena na komponentách: NVG Consumer (žadatel o službu), NVG Producer (poskytovatel služby) a mDNS (registrační autorita služeb).
Service Discovery mDNS
Přihlášení
Registrace
Klient webové služby NVG klient
Požadavky
Data
webová služba
NVG služba
Obrázek 1 - SOA u NVG protokolu
9
3.2 Specifikace NVG
NVG služba má definované rozhraní, které obsahuje jen dvě funkce: GetCapabilities a GetNvg. Přenos dat probíhá dle následujícího diagramu.
NVG klient
PřihlášeníO
.(Parametry)
mDNS
i
GetCapabilityO
Registrace()
.(nvg_capability) ----1----
GetNvg(nvg_filter)
NVG služba
TJ i i
(nvg)
Obrázek 2 - Přenos dat dle NVG implementace Popis přenosu dat:
• poskytovatel služby se zaregistruje u registrační autority, která zpřístupní jeho rozhraní žadatelům,
• uživatel se přihlásí k autoritě a obdrží popis rozhraní ke službě NVG (dvě funkce)
• uživatel spustí funkci GetCapabilities, která slouží k získání množiny parametrů, ze které je možno sestavit filtr pro požadavek na data. Například si tuto množinu parametrů může reprezentovat například seznam nabízených vrstev. Výsledkem je tato množina dat ve přesně specifikovaném formátu XML - NVGCapabilitiesType.
• uživatel spustí funkci GetNvg (NVGFilterType), kde parametr určuje vybranou skupinu. Výsledkem je předání vektorových dat ve specifikovaném formátu XML - NVGType.
3.2.1 NVG formát
NVG formát je ve skutečnosti soubor XML. Tento soubor má předepsanou strukturu, která je definována pomocí XSD souboru. Obsahem dokumentuje množina grafických primitiv, ze kterých může být vytvořena celá taktická situace (např. bod, úsečka, lomená čára, polygon, elipsa apod.). Na tyto grafické primitiva jsou potom mapovány značky ze standardů NATO a USA (APP-6A, APP-6B a MIL-STD-2525B).
3.3 Implementace NVG do OTS VŘ PozS
Při implementaci NVG do prostředí OTS VŘ PozS doporučujeme omezit množinu vlastností (Capabilities) na seznam uložených průsvitek zákresu. To není v rozporu se specifikací, která minimální množinu implementovaných vlastností nepředepisuje. Pro účel přenosu taktických průsvitek je toto dostačující.
10
NVG je v metodice navržen pro přenos a vizualizaci vektorových dat - tj. taktických průsvitek. I přesto, že NVG umožňuj e přenos i samotných symbolů jednotek dle standardů, metodika doporučuje jeho využití právě jen na přenos taktických průsvitek. Konzument služby NVG musí být schopen dekódovat data zaslaná touto službou.
NVG formát je založen an XML schématu s využitím následujících elementů (je uveden seznam zcela zásadních elementů, které musí být implementovány pro přenos taktických průsvitek):
• text, s atributy x - zeměpisná délka (dle WGS-84), y - zeměpisná šířka, rotation - rotace
textu, style - nastavení stylu textu a content - vlastní text._
• multipoint, s atributy points - pole bodů, které tvoří daný objekt, label - název objektu, symbol - odpovídající symbol dle standardů APP-6A,B a MIL - STD - 2525B._
• polyline, s atributy points - pole bodů, které tvoří danou lomenou čáru (lze samozřejmě i popsat jednoduchou čáru), label - název objektu, symbol - odpovídající symbol dle standardů APP-6A, B a MIL - STD- 2525B a styl - použité šrafování, případně výplň.
• arrow, s atributy points - pole bodů od začátku šipky po vlastní špičku, width - šířka těla šipky a symbol - odpovídající symbol dle standardů APP-6A,B a MIL - STD -2525B._
• polygon, s atributy points - pole bodů, které tvoří uzavřený mnohoúhelník, label - název objektu, symbol - odpovídající symbol dle standardů APP-6A,B a MIL - STD - 2525B a styl - použité šrafování, případně výplň.
11
Následující skupiny (za celou skupinu je vždy uveden jeden exemplář) je nutno implementovat pro funkčnost vizualizace taktických průsvitek z OTS VR PozS:
Cára dotyku
úložiště I
Společné úložiště v rstev
načtení uložené vrstvy
Klient webové služby ASVŘ :NVG klient
I
služba
3D :Pracov i:
tě uživatele
v
Klient webové služby 3D :NVG klient
I
aplikace
Specializovaný itypový uživatel
Uživatel OTS itypový uživatel
Uživatel 3D itypový uživatel
Obrázek 12 - Operační taktická koncepce
5.2 Fyzický návrh pracoviště 3D
Místa velení brigády zabezpečují podmínky pro práci velitele a štábu při plánování a řízení operace (boje) včetně činnosti styčných týmů a operačních skupin přijímaných u štábu brigády.
Pro velení a řízení bojové činnosti se mohou zřizovat následující místa velení:
• hlavní místo velení,
• centrum podpory brigády,
• taktické místo velení,
• záložní místo velení (pouze v případě přidělení dostatečného množství sil a prostředků velení).
Hlavní místo velení (HMV) je místo, na kterém má stálé pracoviště velitel s většinou svých hlavních funkcionářů a větší částí štábu. Uskutečňuje se z něj velení podřízeným vojskům při přípravě, provedení a ukončení operace. V jeho prostoru se rovněž rozmisťují styčné skupiny (důstojníci) od nadřízeného, podřízených, sousedů a spolupůsobících vojsk.
24
Pracoviště 3D vizualizačního systému je integrované do stávajícího místa velení brigády (praporu nebo ÚU). 3D vizualizační systém svojí funkcí doplňuje činnost ASVR, proto je jeho umístění v blízkosti výnosů z tohoto systému. Výnos ze systému ASVR je promítán na tzv. Smart Board, který podporuje práci štábu a dále na monitory, které jsou umístěny vedle tohoto Smart Boardu.
Výnos z 3D vizualizačního systému na velitelském stanovišti brigády může být řešen ve dvou variantách.
5.2.1 Varianta 1
Stereoskopický projekční systém využívá plochy Smart Boardu jako projekčního plátna. Může být instalován na stejné konzoli jako projektor pro Smart Board. Pro zapnutí výnosu z 3D vizualizačního systému stačí vypnout projektor pro Smart Board a zapnout stereoskopický projektor. 3D monitor (+ 3D vizualizační systém) je umístěn vedle monitorů ASVR, případně může být umístěn na pracovišti skupiny plánování (0-3).
o 1
Obrázek 13 - Varianta 1 umístění 3D pracoviště
5.2.2 Varianta 2
Stereoskopický projekční systém využívá vlastního projekčního plátna, které je umístěno naproti Smart Board ve volném prostoru stanu. Pracovníci štábu by se pro
25
pozorování situace ve 3D museli otočit. Výhodou je současné zobrazení situace na Smart Board ve 2D a stereoskopickou projekcí ve 3D.
3D monitor (+ 3D vizualizační systém) je umístěn vedle monitorů OTS, případně může být umístěn na pracovišti skupiny plánování (0-3).
Obrázek 14 - Varianta 2 umístění 3D pracoviště
5.3 Stávající požadavky na HW prostředky
3D vizualizační systém je připojen do sítě OTS podobně jako standardní stanice systému ASVŘ.
5.3.1 Stereoskopický projektor
Aktivní stereoskopický projektor promítá oba dva obrazy (pro levé a pravé oko) velmi rychle za sebou. Frekvence střídání obrazů bývá obvykle 120 Hz. Uživatel použije speciální brýle, které střídavě zakrývají levé a pravé oko synchronně s frekvencí promítání projektoru. Tyto brýle jsou s projektorem synchronizovány pomocí infračerveného paprsku (IR link) nebo pomocí informací promítaných mezi jednotlivými snímky (DLP Link). Protože se jedná o jeden projektor, je jeho nastavení stejné jako u obyčejného projektoru. Rovněž tak není potřeba použít speciální promítací plátno.
26
5.3.2Doporučený projektor
Pro stereoskopickou projekci se doporučuje projektor firmy Projection Design F10 AS3D. Jedná se o aktivní DLP stereoskopický projektor s frekvencí střídání obrazů 120 Hz. Jeho nativní rozlišení je 1400 x 1050 pixelů, jedná se tedy o tzv. full HD (1080p) stereoskopický projektor. Umožňuje jako IR link tak i DLP link synchronizaci brýlí.
Vybrané parametry z technické specifikace
Konstrukce Single Chip DM D s uzavřenou optikou
Rozlišení 1400 x 1050 nativní, 1920 x 1200 podporované
Jas Ve 3D módu 2000 ANSI lumenů
Konstrast Větší než 3000:1
Barevné rozlišení 10 bitů na barevný kanál
3D vstup Dva oddělené vstupy VGA nebo DVI pro levý a pravý kanál
Synchronizace IR link nebo DLP link
Promítací vzdálenost 1-15 metrů
Životnost lampy 2250 hodin při provozu na plný výkon
Rozměry 268 x 300 x 104 mm
Váha 3,5 kg
Napájení 90 - 240 VAC, 50/60 Hz, +/- 10%, <1.5/3A (240V/120V)
Obrázek 15 - Aktivní stereoskopický projekt F10 AS3D
Obrázek 16 - Brýle Optoma pro stereoskopickou projekci
27
Pro uživatele (příslušníky štábu) se doporučuje použít brýle Optoma ZD101 DLP Link 3D Glasses. Doporučený počet na stupni brigáda je 10 ks. Tyto brýle jsou synchronizovány dle standardu DLP link.
5.3.3 3D Monitor
Princip stereoskopického zobrazení 3D monitoruje podobný jako při aktivní stereoskopické projekci. Monitor zobrazuje střídavě snímky pro levé a pravé oko s frekvencí 120 Hz. Uživatel má na sobě brýle, které synchronně zakrývají levé a pravé oko. Synchronizace brýlí se provádí obvykle pomocí infračerveného paprsku (IR link) nebo pomocí DLP linku podobně jako při aktivní stereoskopické projekci.
Existuje celá řada nabízených kompletů pro stereoskopické zobrazení na monitoru, nej rozšířenějším je systém nVidia 3D Vision. Tento systém se skládá z:
• ovladačů grafické karty podporující střídavé vykreslování obrazů,
• vyzařovače infračerveného paprsku připojeného přes USB rozhraní,
• aktivních brýlí.
Kompatibilní grafický Výstupní zařízení 3D Aktivní brýle a
adaptér Vision Ready infračervený zářič
Obrázek 17 - Sestava stereoskopického zobrazení na 3D monitoru
5.3.4 Doporučený 3D monitor
Pro stereoskopické zobrazení na monitoru byl vybrán komplet ASUS VG236H podporující stereoskopický obraz o rozlišení až 1920 x 1080 pixelů. Tento komplet se sestává z LCD monitoru ASUS VG236 a přiložené nVidia 3D Vision soupravy (ovladače, vysílač infračerveného paprsku a brýle).
Vybrané parametry z technické specifikace
Rozměry displeje 23" (58.4cm) širokoúhlá obrazovka Technologie Color Shine
Rozlišení 1920 x 1080
Rozteč bodů 0.265 mm
Jas 400 cd/m2
Kontrastní poměr 100000 :1
Barvy 16.7 miliónů
Pozorovací úhly (CR 10) 170°(H)/160°(V)
Doba odezvy 2 ms
Rozměry 550.2x419.5x250mm
Hmotnost 7 kg
28
Použité zkratky
AČR Armáda České republiky
ASVŘ Automatizovaný Systém Velení a Řízení
ASVŘ PozS Automatizovaný systém velení a řízení pozemních sil
BVIS Bojový vozidlový informační systém
SOP Stálý (štandartní) operační postup
HM V Hlavní místo velení
PHM Pohonné hmoty
NŠ Náčelník štábu
NATO Severoatlantická Aliance
DAN Detailní Analýza a Návrh
DARPA Defense Advanced Research Projects Agency - instituce MO USA
DO Deník operace
EIA Electronic Industries Alliance
HTTP Hypertext Transfer Protocol
ICD Interface Control Document - Technická specifikace rozhraní
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
IETF Internet Engineering Task Force - mezinárodní komunita návrhářů, tvůrců, správců a výrobců zaměřená na Internet.
IP (Internet Protocol) - je protokol pro přenos dat po síti založené na přepínaní paketů (packet-switched)
ISO International Organization for Standardization
LAN (Local Area Netware) - místní počítačová síť
MIP Multilateral Interoperability Program - účelové uskupení firem a institucí vytvářející výměny mechanismus dat mezi vojenskými informačními systémy.
MO Ministerstvo obrany
MS Microsoft
OSI Open Society Institute
OTS Operačně-taktický systém
PC (Personal Computer) - osobní počítač
PozS Pozemní síly
RFC Request for Comments - specifikace Internetových systému a standardů skupinou IETF.
sDÚDO Služba Datového Úložiště Deníku Operace
SOAP Simple Object Access Protocol
TCP Transmission Control Protocol
TIA Telecommunications Industry Association
VŘ Velení a řízení
WDSL Web Services Description Language
WSA Web Services Architecture
XML extensible Markup Language
29
XSD Namespace in XML
Použitá literatura
[NVG] NATO Vector Graphics version 1.5, množina dokumentů, definičních souborů wsdl a xsd, příklady a další dokumentace na webu http://tide.act.nato.int/tidepedia, August 2010 [Pub-53-01-3] Štábní práce v operacích, část 2, Praha 2008
31
Seznam obrázků
Obrázek 1 - SO A u NVG protokolu...........................................................................................9
Obrázek 2 - Přenos dat dle NVG implementace......................................................................10
Obrázek 3 - Postupné kroky rozhodovacího procesu...............................................................15
Obrázek 4 - Velení a řízení v průběhu operace........................................................................16
Obrázek 5 - Reprezentace hlavních taktických dat.................................................................17
Obrázek 6 - Vizualizovaná další taktická data.........................................................................18
Obrázek 7 - Vizualizovaný taktický bod..................................................................................19
Obrázek 8 - Vizualizovaná výchozí čára..................................................................................20
Obrázek 9 - Vizualizovaný prostor soustředění.......................................................................21
Obrázek 10 - Vizualizovaný útok z palebného postavení........................................................22
Obrázek 11 - Pozice 3D pracoviště v kontextu místa velení....................................................23
Obrázek 12 - Operační taktická koncepce................................................................................24
Obrázek 13 - Varianta 1 umístění 3D pracoviště.....................................................................25
Obrázek 14 - Varianta 2 umístění 3D pracoviště.....................................................................26
Obrázek 15 - Aktivní stereoskopický projekt F10 AS3D........................................................27
Obrázek 16 - Brýle Optoma pro stereoskopickou projekci......................................................27
Obrázek 17 - Sestava stereoskopického zobrazení na 3D monitoru........................................28
32
OTS značky
Příloha Metodiky č. 1
1 Jednotky □ O □ n
2 Vybavení
3 Zařízení
4 MOOTW
5 Letadla a vrtulníky
cary, body
čáry
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Přední okraj vlastních vojsk (FLOT]
Cára dotyku
Přední okraj prostoru bojové činnosti (FEBA)
Rozhraní
Výchozí čára (útoku i přesunu) LD
Koordinační čára
Cára rozchodišt
Cára poutání
Konečná čára
Cára prosakování
Konečná součinnostní čára
Předpokládaná čára rozvinutí (čára zasazenO - PLD
Cára dotyku - LD/LC
Cára zatemnění světel vozidel
Cára opevnění
fl0tuua>JuUaaaaa;fl0t
FEBA
-0FEBA
LD-PL-
•LD -PL
RL-
HOLDING LINE-
-RL
-HOLDING LINE
LOA-
—LOA
FINAL CL-PLD-
LD/LC LL-
-PLD -LDJLC
-LL
J^TLJLrijnjijmrLj^
33
body
21 Obecný (nespecifikovaný] kontrolní bod
22 Kontrolní bod (stanoviště)
23 Kontaktní bod (Místo dotyku)
24 Koordinační bod
25 Bod rozhodnutí
26 Místo navázaní kontaktu
27 Průchod iště
28 Rozchodiště
29 Výchozí místo
30 Zdánlivý objekt (Klamný objekt -Atrapa)
31 Zájmový bod
g
CKP
9
34
výchozí, soustředěni
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
Obecný prostor
Výchozí postavení pro zteč
Operační prostor
Výchozí postavení pro útok
Prostor soustředění
Prostor zasazení
Prostor vysazení (shozu]
Prostor vytažení
Pásmo přistání
Prostor vyzvednutí
Prostor vyhledávám - Prostor průzkumu
Předmostí
Stanovený prostor zájmu (NAI)
Cílový prostor zájmu (TAI)
ATK
AA
EA
DZ
BRIDGEHEAD LINE
3
ér
35
úkoly
46
47
48
49
50
51
52
53
Ukol (Cíl)
Obklíčení
Útok z palebného postavení
Postavení pro přímou palebnou podporu
Bojové zajištění
Bojové postavení
Opěrný bod
Opevněný prostor
obj
a a a a a ^
smery
54
55
Směr (Směrovka)
Osa postupu hlavního útoku pozemních síl
56
Osa postupu podpůrného útoku pozemních síl
57
Směr hlavního útoku pozemních sil
58
Směr podpůrného útoku pozemních sil
59
Hlavní směr palby
60
Protiúder
61
Protiúder palbou
36
37
působení na nepřítele
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
Rozvrátit, narušit
Zničit
Poutat
Zastavit
Zastavit jak
Usměrnit
Zpoždění
Zabránit
Odříznout
Proniknout
Umlčet
Léčka
Obejit
Odklonění
m
38
vlastní vojska
39
POZOROVATELNY
91 Pozorovací stanoviště/Předsunuté stanoviště A
92 Pozorovatelna obsazená průzkumným výsadkem A
93 Pozorovatelna dělostřeleckého průzkumu A
94 Stanoviště snímače/Stanoviště naslouchací hlídky A A
95 Pozorovatelna chem. průzkumu mimo vozidlo
40
DRUHY VOJSK ŽENIJNÍ VOJSKO
96 Pás zátarasů
97 Čára zátarasů
98 Plocha zátarasů
99 Stromový zásek
100 Protitankový příkop
101 Protitankové zátarasy, bloky, železobetonové jehlany a další podobné překážky
102 Protitanková stěna
103 Nástraha
104 Mina
105 Minové pole - bod
106 Minové pole
107 Minový pás
108 Zamínovaný prostor
109 Shluk min
110 Prostor bez zátarasů
111 Prostor omezeného zatarasování
112 Prostor s výskytem nevybuchlé munice
AAAAAAAiiAAAAAAAá
▲
VTWTVVYYV7
6
O
ooo
ooo
7
41
113 Silniční zátarasy, krátery a zničené mosty
114 Drátěné překážky
115 Prostor ohraničený drátěnými překážkami
116 Obtížnost obejití zátarasu
117 Prostor násilného přechodu vodní překážky
118 Most
119 Přemostění nebo průchod v zátarasu
120 Přívoz
121 Brod
122 Průchod v zátarasech
123 Umístění přívozu
124 Kontrolní propouštěcí místo
125 Zemní práce, malý zákop nebo opevňování
126 Opevnění
127 Střelecký okop, palebné postavení jednotlivce nebo zbraně
128 úkryt
129 Nástražný drát
XXXXXXXX X XXXXXXXX)T
42
CHEMICKÉ VOJSKO
Pásma minimální bezpečné vzdálenosti
130
131 NBC událost
132 Radioaktivní spad
133 Prostor zamoření
134 Prostor zamoření - elipsa
135 Dekontaminační místo (nespecifikované)
136 Záložní dekontaminační místo (nespecifikované)
137 Místo dekontaminace osob
138 Místo dekontaminace techniky
139 Místo dekontaminace osob a techniky
140 Dekontaminační místo (Částečné dekontaminace)
141 Dekontaminační místo (Ú plné dekontaminace)
142 Izočáry dávkového příkonu
43
VZDUŠNÉ SÍLY
143 Letecký kontrolní bod
144 Kontrolní bod pro komunikaci
145 Pop-Up Point (PUP)
146 Místo vyzvednutí posádky letounu
147 Letecký koridor
148 Trasa s minimálním ohrožením Name : \ Width : \ " MaxAlť\ UAV
149 Standardně používaná letová trasa vojskového letectva
150 Trasa bezpilotních prostředků
151 Letová trasa na malé výšce
152 Osa postupu vlastního letectva
153 Směr útoku letectva
154 Letecké předmostí
155 Osa postupu vlastního výsadku
44
156
157
158
159
160
161
162
163
164
Osa postupu vlastních bitevních vrtulníků
Vyhrazený operační prostor
Pásmo předsunutého prostoru protivzdušné obrany
Řízení vzdušného prostoru s vysokou intenzitou provozu
Pásmo působení řízených střel
Pásmo působení řízených střel v malých výškách
Pásmo působení řízených střel ve velkých výškách
Zóna použití zbraní bez omezení
Prostor letiště - letištní pásmo
45
PALEBHA PODPORA
165 Bodový - jednotlivý cíl
166 Kruhový cíl
167 Stanoviště palebné podpory
168 Koordinační čára palebné podpory
169 Koordinační čára palby
170 Lineární cíl
171 Poslední čára přehradné palby
172 Prostor zadýmování
173 Zadýmování lineárního cíle (Čára zadýmování)
174 Bezpečnostní vzdálenost
175 Čára omezení palby
176 Prostor palebné podpory
177 Vzdušný koordinační prostor
178 Plošný cíl
179 Hromadný skupinový cíl
cfl
nfl
rfl
nfl
rfl
46
Parametry (nastavení)_
Geometrie_
Souřadnice 33TXG 5475501220_
Uzamčení vrcholů Ne_
Nastavení_
Konfigurace symbolu (Nastavení)_
Obecné vlastnosti_
Jméno: 1 Jr73.tpr_
Popis: 1. tanková rota_
Stavové vlastnosti_
C2 role_
Dávka radiace O_
Dostupnost_
Hodnocení - munice: Plně schopen_
Hodnocení - osoby: Omezeně schopen
Hodnocení - PHM: Stěží schopen_
Hodnocení - zbraně: Neschopen_
Hotovost_
Hotovostní doba_
Nástrahy_
Operační stav Dočasně neschopen_
Operační stav - specifikace_
Posílení Oslabení Normální_
Příslušnost Friend_
Rezerva_
Stav nouze Ne_
Stav režimu palby_
Vybavení OPZHN_
Vycvičenost_
Využití_
Vyzařování_
Zasazení_
Vizuální vlastnosti_
Velikost symbolu_
Vlastnosti pro report_
Datum a čas_
Důvěryhodnost_
Hodnocení_
Typ zdroie_
Vojenské vlastnosti_
Bojová účinnost_
Doplňkové informace_
Electr. podpis_
IFF/SIF_
Ikona (Ikona)_
Klamné postavení Ne_
Nadřízený 73_
Označení 1_
Poloha_
Postavení Potvrzené , Reálné_
Poznámka _
Rychlost
Směr pohybu Speciální C2 Velikost Company Velitelství Ne Výška / Hloubka
Příloha Metodiky č.2
Rozdělení kategorií dat do množin symbolů pro 3D zobrazení
P.C. KATEGORIE PRIORITA MNOŽINA ZOBRAZENI FLEX.
1. Symboly Jednotka 1
Vybavení 1
Zařízení 1
Vrtulník-letadlo 1
Vozidlo -
Zbraň -
Zbraňový systém -
2. Hlavní taktická data Jméno jednotky 1 A KVÁDR trvale
Bojová účinnost Vizualizace-neřešit NE NE NE NE
Poloha jednotky 1 A V-Z
Postavení j ednotky 1 A trvale
Velikost 1 A trvale
Druh jednotky 1 A trvale
3. Další taktická data Dávka radiace B GRAF V-Z
Stav- munice
Stav- osoby B GRAF V-Z
Stav -PHM B GRAF V-Z
Stav- zbraně
Hotovost v sekund.
Operační stav-poškození
Stav - režim palby
Vybavení OPZHN
Vycvičenost v %
Využití
Vyzařování
Zasazení
Směr a rychlost přesunu B VEKTOR+C V-Z
49
P.C. KATEGORIE PRIORITA MNOŽINA ZOBRAZENI FLEX.
4. Taktická průsvitka čáry FLOT, FLET 2 C Nízký kvádr V-Z
4.1. čáry FEBA 2 C Nízký kvádr v-z
Rozhraní 2 c Nízký kvádr V-Z
LD,PLD 2 c Nízký kvádr v-z
Koordinační čára 2 c Nízký kvádr v-z
Cára rozchodíšť 2 c Nízký kvádr v-z
Cára poutání 2 c Nízký kvádr v-z
Cára prosakování 2 c Nízký kvádr v-z
Konečná čára 2 c Nízký kvádr v-z
Cára opevnění 2 c Nízký kvádr v-z
Cára zatemnění voz. 2 c Nízký kvádr v-z
4.2. Body Obecný kontrolní bod 3 D Stojící značka v-z
KB-stanoviště 3 D Stojící značka v-z
KB- místo dotyku 3 D Stojící značka v-z
Koordinační bod 3 E Stojící značka v-z
Bod rozhodnutí 3 E Stojící značka v-z
Bod nav.kontaktu 3 D Stojící značka v-z
Průchodiště 3 D Stojící značka v-z
Rozchodí ště 3 D Stojící značka v-z
Výchozí místo 3 D Stojící značka v-z
Klamný objekt 3 C Nízký kvádr v-z
Zájmový bod 3 D Stojící značka v-z
50
P.C. KATEGORIE PRIORITA MNOŽINA ZOBRAZENI FLEX.
4.3. Prostory Obecný prostor 3 F Cára+podbarvení V-Z
VP - zteč 3 F Cára+podbarvení v-z
Operační prostor 3 F Cára+podbarvení V-Z
VP- pro útok 3 F Cára+podbarvení v-z
Prostor soustředění 3 F Cára+podbarvení v-z
Prostor zasazení 3 F Cára+podbarvení v-z
Prostor vysazení 3 F Cára+podbarvení v-z
Prostor vytažení 3 F Cára+podbarvení v-z
Pásmo přistání 3 F Cára+podbarvení v-z
Prostor vyzvednutí 3 F Cára+podbarvení v-z
Prostor vyhledávání 3 F Cára+podbarvení v-z
Předmostí 3 C Nízký kvádr v-z
N AI, T AI 3 F Cára+podbarvení v-z
4.4. Úkoly Ukol 3 F Cára+podbarvení v-z
Obklíčení 3 F Cára+podbarvení v-z
Utok z palpost 3 F Cára+podbarvení v-z
Postavení pro PřPP 3 F Cára+podbarvení v-z
Bojové zajištění 3 F Cára+podbarvení v-z
Bojové postavení 3 F Cára+podbarvení v-z
Opěrný bod 3 F Cára+podbarvení v-z
Opevněný prostor 3 F Cára+podbarvení v-z
4.5. Směry Směr 3 G čára v-z
Osa postupu HU 3 G čára v-z
Osa postupu PodU 3 G čára v-z
SměrHU 3 G čára v-z
Směr PodU 3 G čára v-z
Hlavní směr palby 3 G čára v-z
Protiúder 3 G čára v-z
Protiúder palbou 3 G čára v-z
51
P.C. KATEGORIE PRIORITA MNOŽINA ZOBRAZENI FLEX.
4.6. Manévr - terén Ovládnout 4 F Cára+podbarvení V-Z
Zabezpečit 4 F Cára+podbarvení v-z
Uvolnit 4 F Cára+podbarvení V-Z
Obsadit 4 F Cára+podbarvení v-z
Udržet 4 F Cára+podbarvení v-z
Zatarasit 4 F Cára+podbarvení v-z
4.7. Manévr- působení na nepř. Rozvrátit 4 F Cára+podbarvení v-z
Zničit 4 F Cára+podbarvení v-z
Poutat 4 F Cára+podbarvení v-z
Zastavit 4 F Cára+podbarvení v-z
Usměrnit 4 F Cára+podbarvení v-z
Zpozdit 4 F Cára+podbarvení v-z
Zabránit 4 F Cára+podbarvení v-z
Odříznout 4 F Cára+podbarvení v-z
Proniknot 4 F Cára+podbarvení v-z
Umlčet 4 F Cára+podbarvení v-z
Léčka 4 F Cára+podbarvení v-z
Obejít 4 F Cára+podbarvení v-z
Odklonit 4 F Cára+podbarvení v-z
4.8. Manévr-vlastní vojska Zabezpečit 4 F Cára+podbarvení v-z
Odpoutat 4 F Cára+podbarvení v-z
Odchod 4 F Cára+podbarvení v-z
Odejít pod tlakem 4 F Cára+podbarvení v-z
Následovat a převzít 4 F Cára+podbarvení v-z
Následovat a podpořit 4 F Cára+podbarvení v-z
Prolomit 4 F Cára+podbarvení v-z
Vystřídat na místě 4 F Cára+podbarvení v-z
52
P.C. KATEGORIE PRIORITA MNOŽINA ZOBRAZENI FLEX.
4.9. Pozorovatelny Pozorovací stanoviště 3 H Stojící značka V-Z
Pozorovatelna-pz 3 H Stojící značka v-z
Pozorovatelna -dělpz 3 H Stojící značka V-Z
Stanoviště snímače 3 H Stojící značka v-z
Pozorovatelna-rchpz 3 H Stojící značka v-z
4.10. Speciální značky-druhy vojsk Ženijní 2
Chemické 2
Vzdušné síly 2
Palebná podpora 2
Logistika 2
Vysvětlivky:
V-Z - kategorie vypnout, zapnout;
A.. H - množina modelů, symbol v dané množině má v podstatě stejný model lišící se tvarem, velikostí,barvou; 1...3 - stanovení priority zobrazování, slouží k možnému výběru modelu pro zobrazení, pro účel projektu;
Poznámky:
- Zjednodušené rozdělení do množin v max.možné míře v souladu s cílem projektu priority j sou stanoveny pro možný výběr-VZOREK, vytvářených modelů
53