刘伟
如何实现态势感知系统中态、势、感、知的可视化? 精选
2025-11-14 07:56
阅读:1362

在态势感知系统中,要把“态、势、感、知”四个字真正做出来、让人一眼看懂,通常会把整个可视化拆成四条并行、可交叉的链路,每条链路对应一个字,再统一到一个可交互、可钻取、可预测的“一张图”界面里。具体做法可归纳为“数据分层-映射模型-视图模板-交互穿透”四步,分别对应四个字的核心诉求。

1、态(State)——“看见现在”

核心任务:把多源、异构、实时数据变成一张“活”的实况图。

关键可视化手段

地理矩阵:二维/三维地图+节点-链接叠加,所有实体位置、状态一一对应。

时间轴+微流批:用“瀑布图”“迷你热力图”把最近5分钟、1小时、24小时的状态变化并排展示,一眼识别突变。

异常高亮:把阈值、3σ、SVDD 等算法输出的异常直接染成红色并脉冲闪烁,解决“状态看得见”的问题 。

交互要点

悬浮即详情,点击下钻到单实体仪表盘;支持框选区域做局部回放。 

2、势(Trend)——“预见未来”

核心任务:让决策者感知“势头”而不仅是“数值”。

关键可视化手段

预测带状图:在时序曲线上再给±σ、置信区间做半透明带,一眼就知道“会不会越线”。

矢量/粒子流:对移动目标(飞机、船、网络包)用“矢量箭头+粒子动画”呈现速度方向和加速度,比纯数字更直观 。

热力演变:把 LSTM/Transformer 输出的未来 6 帧态势概率直接画成“热力图动画”,播放按钮就是“播放未来”。

交互要点

支持“拖动预测线”人工修正,后台立即重算并回显新结果,实现“人在回路”的势干预 。 

3、感(Sense)——“让机器先觉”

核心任务:把 AI/模型“感觉到的可疑/重要”呈现出来,而不是只给结论。

关键可视化手段

证据链桑基图:把触发告警的原始日志→特征→中间激活→最终告警用桑基流向图串起来,回答“为什么感觉它异常”。

注意力热图:对图像、信号、文本,直接把 CNN/Transformer的attention 权重 overlay 到原图上,让人看到“机器的眼睛在看哪”。

多维对比雷达:把“正常基线”和“当前样本”各维特征画成双层雷达图,偏差大的轴自动染红,直觉传递“哪里不对劲” 。

交互要点

点任意一环节,右侧即时弹出原始数据与可解释图表,方便专家确认或否定机器的“感觉”。 

4、知(Comprehension)——“一眼洞穿”

核心任务:把碎片化线索整合成高层语义,回答“到底怎么回事、我该怎么办”。

关键可视化手段

故事线(Storyline):把相关事件按时间-因果自动排成漫画式分镜,旁边给出“最可能剧本”与概率。

层次化树图:对复杂系统(电网、5GC、园区网)用“树状+矩形填充”方式把根因-子因-影响逐层展开,支持逐层收缩/展开 。

决策沙盘:在 3D 地图上同时叠加“红/蓝/绿”三方态势,指挥官可直接在图上标绘计划,系统实时回算胜率并高亮风险弧。

交互要点

采用 SAGAT(Situation Awareness Global Assessment Technique)思路:系统随机冻结画面并弹问卷,验证指挥员是否真正“读懂”,结果反哺视图优化 。 

5、交叉融合——“四象限一张图”

实际项目中常把上述四链浓缩到“一张图”四个象限/四面板,并保持联动:

- 左上:实况(态)- 右上:预测(势)- 左下:证据(感)- 右下:结论与建议(知)

中间用“环形进度条”显示 IoU(交并比)类指标——“态-势重合度”“感-知一致性”等,让人一眼看出机器和人的认知差距 。 

6、技术落地小贴士

(1)数据先行:先做“秒级”时空对齐和统一 ID,否则可视化再炫也会因数据错位而失真。

(2)视图可配置:把“图层-指标-阈值”全做成拖拽式,交给业务人员而不是开发去改。

(3)交互必须低延迟:势图层刷新>2s 就会失去“势”味;用 WebGL+GPU 预聚合是常见提速方案。

(4)颜色/符号体系统一:全系统红=危险、绿=正常,避免不同面板颜色语义打架。

(5)持续验证:用 SAGAT 或自定义问卷定期测决策者理解度,把得分低于 80% 的视图打回重画 。

通过“态-势-感-知”四条可视化链的并行呈现与交叉验证,就能把原本停留在学术层的概念真正落到指挥/调度/安防屏幕上,实现“看见现在、预见未来、洞察因果、科学决策”的完整闭环。

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