数控沙盘系统的具体分析

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数控沙盘系统的具体分析

　　随着军队信息化建设的不断深入，各种信息化条件下的训练手段不断涌现。沙盘作为军事训练和作战指挥的重要手段，不管是在过去还是未来都是指挥者最青睐的，因为它更真实、形象、直观。文章以某军区数控沙盘项目为实例，研究并设计实现了一套基于Skyline TerraExplorer pro和C#[1]的数控沙盘系统。系统为指挥机关作战指挥、军事训练、反恐维稳等提供了基础信息平台，同时也为军区信息化建设打下了坚实的基础。沙盘系统装饰及训练效果极佳，适合在军队及武警部队推广使用。

　　1 系统设计方案

　　1.1 总体方案

　　基于上文分析，为了满足沙盘系统稳定可靠、信息化程度高、可扩展性强等需求，该系统设计以服务器为核心，控制实体沙盘、三维地形[2]、二维地图、多媒体及显示屏的联动。为了系统的稳定，计算机采用工业控制计算机，计算机显卡采用显存4G以上的显卡，沙盘电路采用西门子PLC控制器[3]。

　　1.2 服务器系统

　　综合考虑安全、性能等因素，服务器系统通过C#语言开发独立的运行程序。

　　1.3 三维地形系统

　　三维系统采用目前最先进的Skyline TerraExplorer pro三维GIS软件为平台，使用Visual Studio C#计算机程序语言二次开发完成，与主程序联动运行。利用Pro软件中的功能实现沙盘系统的地理要素全景观测、巡航飞行、建筑物内部浏览、三维测距、面积测量、地形剖面、坡度分析及水淹分析等功能。利用Creator进行3D模型建模。

　　1.4 二维地图系统

　　二维地图系统在传统地图管理系统基础上进行升级，开发计算机标图、战术预案推演等功能。与主程序联动运行，显示当前命令下的二维矢量地图。

　　2 系统软件设计

　　系统软件结构主要由以下几个部分构成，如图1所示。系统软件均由C#语言环境开发。

　　3 系统硬件设计

　　3.1 实体沙盘

　　实体沙盘长6m，宽4m，水平比例尺为1：25万，垂直比例尺为1：2万。沙盘实体采用苯板制模，真石漆喷绘。

　　3.2 计算机

　　系统对计算机性能尤其是显卡性能要求较高，因为在三维及二维系统中刷新显示地理要素及矢量数据时，显卡的性能决定了刷新显示的时间。系统采用4台工业控制计算机作为工作站，分别运行服务器系统、三维系统、二维系统及触摸系统。

　　4 系统实现

　　4.1 实体沙盘

　　实体沙盘采用四重颜色喷绘，以真石漆加固，雪顶以广告色及细盐颗粒为材料，注记牌选用亚克力板雕刻，用LED灯显示点状要素，用不同颜色的LED灯带显示国界及道路和河流。沙盘控制电路以西门子DCS为基础，由1个西门子ST-3152DP中心站和3个西门子ET200M远程控制站组成，中心站通过Profibus-DP现场总线与远程计算机实施通信。系统通过CP340控制沙盘上各点位，采用RS485方式，实现本地与远程双向控制。沙盘显示的各要素除了能通过软件控制外还可安装干簧管，用于手动控制要素，并在控制器的编程中采用防抖动滤波技术使控制更加稳定。

　　4.2 三维数字地形系统

　　三维系统以Skyline TerraExplorer pro三维GIS软件为平台，使用C#进行二次开发。三维系统在Skyline环境下运行，保留其原有功能。系统利用DEM高程数据构建三维地形模型，使用卫星影像制作地形纹理，结合矢量地图显示地理要素。在城市的三维地形处理中，以半透明黄色加描边显示城市主要干道，以蓝色加描边处理水系。

　　4.3 二维矢量地图系统

　　二维矢量地图系统是在某学院地图管理系统的基础上进行二次开发和升级改造完成的。通过扩展接口增加了与主程序的通信模块，并增加了计算机标图、战术预案推演等功能，另外还具有图上长度、角度、面积的分析量算等功能。

　　5 系统的实用价值

　　1)沙盘系统中，地图及卫星影像统一于CGCS2000坐标，与导航定位系统在坐标基准上兼容，并预留导航定位系统接口，在以后的军事训练中，通过导航终端可以实现单兵和单个小分队在三维地形中的定位，通过手持和车载终端可以实现战场环境的真实呈现;

　　2)实体沙盘电路具有CPU运算速度快、程序执行效率高、故障率低、可扩展性强和稳定可靠等特点，为沙盘系统增加显示目标数、延长使用寿命提供了基础和保障;

　　3)数字营区可扩展为城市重点目标，在部队反恐维稳、应急处突中具有较高的使用价值;

　　4)内部浏览系统可应用于地下坑道、洞库、人防工事等(可用在指挥毒气袭击、洪水淹没、轰炸损伤分析等方面)，可起到平面图无法达到的效果。

　　6结论

　　信息化条件下军事训练手段多种多样，相对于单一的实体沙盘或者数字沙盘，文章设计的数控沙盘系统能够满足指挥者各方面需求。该系统通过整合各种传统及信息技术训练手段的优点，实现传统与革新的结合。同时对施工过程中硬件的选择进行了分析比较，具有较强的实用价值和推广应用的意义。

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