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數控沙盤(pán)系統的具體分析
隨著(zhù)軍隊信息化建設的不斷深入，各種信息化條件下的訓練手段不斷涌現。沙盤(pán)作為軍事訓練和作戰指揮的重要手段，不管是在過(guò)去還是未來(lái)都是指揮者最青睞的，因為它更真實(shí)、形象、直觀(guān)。文章以某軍區數控沙盤(pán)項目為實(shí)例，研究并設計實(shí)現了一套基于Skyline TerraExplorer pro和C#[1]的數控沙盤(pán)系統。系統為指揮機關(guān)作戰指揮、軍事訓練、反恐維穩等提供了基礎信息平臺，同時(shí)也為軍區信息化建設打下了堅實(shí)的基礎。沙盤(pán)系統裝飾及訓練效果極佳，適合在軍隊及武警部隊推廣使用。
1 系統設計方案
1.1 總體方案
基于上文分析，為了滿(mǎn)足沙盤(pán)系統穩定可靠、信息化程度高、可擴展性強等需求，該系統設計以服務(wù)器為核心，控制實(shí)體沙盤(pán)、三維地形[2]、二維地圖、多媒體及顯示屏的聯(lián)動(dòng)。為了系統的穩定，計算機采用工業(yè)控制計算機，計算機顯卡采用顯存4G以上的顯卡，沙盤(pán)電路采用西門(mén)子PLC控制器[3]。
1.2 服務(wù)器系統
綜合考慮安全、性能等因素，服務(wù)器系統通過(guò)C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)獨立的運行程序。
1.3 三維地形系統
三維系統采用目前最先進(jìn)的Skyline TerraExplorer pro三維GIS軟件為平臺，使用Visual Studio C#計算機程序語(yǔ)言二次開(kāi)發(fā)完成，與主程序聯(lián)動(dòng)運行。利用Pro軟件中的功能實(shí)現沙盤(pán)系統的地理要素全景觀(guān)測、巡航飛行、建筑物內部瀏覽、三維測距、面積測量、地形剖面、坡度分析及水淹分析等功能。利用Creator進(jìn)行3D模型建模。
1.4 二維地圖系統
二維地圖系統在傳統地圖管理系統基礎上進(jìn)行升級，開(kāi)發(fā)計算機標圖、戰術(shù)預案推演等功能。與主程序聯(lián)動(dòng)運行，顯示當前命令下的二維矢量地圖。
2 系統軟件設計
系統軟件結構主要由以下幾個(gè)部分構成，如圖1所示。系統軟件均由C#語(yǔ)言環(huán)境開(kāi)發(fā)。
3 系統硬件設計
3.1 實(shí)體沙盤(pán)
實(shí)體沙盤(pán)長(cháng)6m，寬4m，水平比例尺為1：25萬(wàn)，垂直比例尺為1：2萬(wàn)。沙盤(pán)實(shí)體采用苯板制模，真石漆噴繪。
3.2 計算機
系統對計算機性能尤其是顯卡性能要求較高，因為在三維及二維系統中刷新顯示地理要素及矢量數據時(shí)，顯卡的性能決定了刷新顯示的時(shí)間。系統采用4臺工業(yè)控制計算機作為工作站，分別運行服務(wù)器系統、三維系統、二維系統及觸摸系統。
4 系統實(shí)現
4.1 實(shí)體沙盤(pán)
實(shí)體沙盤(pán)采用四重顏色噴繪，以真石漆加固，雪頂以廣告色及細鹽顆粒為材料，注記牌選用亞克力板雕刻，用LED燈顯示點(diǎn)狀要素，用不同顏色的LED燈帶顯示國界及道路和河流。沙盤(pán)控制電路以西門(mén)子DCS為基礎，由1個(gè)西門(mén)子ST-3152DP中心站和3個(gè)西門(mén)子ET200M遠程控制站組成，中心站通過(guò)Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)與遠程計算機實(shí)施通信。系統通過(guò)CP340控制沙盤(pán)上各點(diǎn)位，采用RS485方式，實(shí)現本地與遠程雙向控制。沙盤(pán)顯示的各要素除了能通過(guò)軟件控制外還可安裝干簧管，用于手動(dòng)控制要素，并在控制器的編程中采用防抖動(dòng)濾波技術(shù)使控制更加穩定。
4.2 三維數字地形系統
三維系統以Skyline TerraExplorer pro三維GIS軟件為平臺，使用C#進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。三維系統在Skyline環(huán)境下運行，保留其原有功能。系統利用DEM高程數據構建三維地形模型，使用衛星影像制作地形紋理，結合矢量地圖顯示地理要素。在城市的三維地形處理中，以半透明黃色加描邊顯示城市主要干道，以藍色加描邊處理水系。
4.3 二維矢量地圖系統
二維矢量地圖系統是在某學(xué)院地圖管理系統的基礎上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和升級改造完成的。通過(guò)擴展接口增加了與主程序的通信模塊，并增加了計算機標圖、戰術(shù)預案推演等功能，另外還具有圖上長(cháng)度、角度、面積的分析量算等功能。
5 系統的實(shí)用價(jià)值
1)沙盤(pán)系統中，地圖及衛星影像統一于CGCS2000坐標，與導航定位系統在坐標基準上兼容，并預留導航定位系統接口，在以后的軍事訓練中，通過(guò)導航終端可以實(shí)現單兵和單個(gè)小分隊在三維地形中的定位，通過(guò)手持和車(chē)載終端可以實(shí)現戰場(chǎng)環(huán)境的真實(shí)呈現;
2)實(shí)體沙盤(pán)電路具有CPU運算速度快、程序執行效率高、故障率低、可擴展性強和穩定可靠等特點(diǎn)，為沙盤(pán)系統增加顯示目標數、延長(cháng)使用壽命提供了基礎和保障;
3)數字營(yíng)區可擴展為城市重點(diǎn)目標，在部隊反恐維穩、應急處突中具有較高的使用價(jià)值;
4)內部瀏覽系統可應用于地下坑道、洞庫、人防工事等(可用在指揮毒氣襲擊、洪水淹沒(méi)、轟炸損傷分析等方面)，可起到平面圖無(wú)法達到的效果。
6結論
信息化條件下軍事訓練手段多種多樣，相對于單一的實(shí)體沙盤(pán)或者數字沙盤(pán)，文章設計的數控沙盤(pán)系統能夠滿(mǎn)足指揮者各方面需求。該系統通過(guò)整合各種傳統及信息技術(shù)訓練手段的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現傳統與革新的結合。同時(shí)對施工過(guò)程中硬件的選擇進(jìn)行了分析比較，具有較強的實(shí)用價(jià)值和推廣應用的意義。
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