數控沙盤系統的具體分析

隨着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湧現。沙盤作為軍事訓練和作戰指揮的重要手段，不管是在過去還是未來都是指揮者最青睞的，因為它更真實、形象、直觀。文章以某軍區數控沙盤項目為實例，研究並設計實現了一套基於Skyline TerraExplorer pro和C#[1]的數控沙盤系統。系統為指揮機關作戰指揮、軍事訓練、反恐維穩等提供了基礎信息平台，同時也為軍區信息化建設打下了堅實的基礎。沙盤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

基於上文分析，為了滿足沙盤系統穩定可靠、信息化程度高、可擴展性強等需求，該系統設計以服務器為核心，控制實體沙盤、三維地形[2]、二維地圖、多媒體及顯示屏的聯動。為了系統的穩定，計算機採用工業控制計算機，計算機顯卡採用顯存4G以上的顯卡，沙盤電路採用西門子PLC控制器[3]。

1.2 服務器系統

綜合考慮安全、性能等因素，服務器系統通過C#語言開發獨立的運行程序。

1.3 三維地形系統

三維繫統採用目前最先進的Skyline TerraExplorer pro三維GIS軟件為平台，使用Visual Studio C#計算機程序語言二次開發完成，與主程序聯動運行。利用Pro軟件中的功能實現沙盤系統的地理要素全景觀測、巡航飛行、建築物內部瀏覽、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行升級，開發計算機標圖、戰術預案推演等功能。與主程序聯動運行，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部分構成，如圖1所示。系統軟件均由C#語言環境開發。

　　3 系統硬件設計

3.1 實體沙盤

實體沙盤長6m，寬4m，水平比例尺為1：25萬，垂直比例尺為1：2萬。沙盤實體採用苯板制模，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，因為在三維及二維繫統中刷新顯示地理要素及矢量數據時，顯卡的性能決定了刷新顯示的時間。系統採用4台工業控制計算機作為工作站，分別運行服務器系統、三維繫統、二維繫統及觸摸系統。

　　4 系統實現

4.1 實體沙盤

實體沙盤採用四重顏色噴繪，以真石漆加固，雪頂以廣告色及細鹽顆粒為材料，註記牌選用亞克力板雕刻，用LED燈顯示點狀要素，用不同顏色的LED燈帶顯示國界及道路和河流。沙盤控制電路以西門子DCS為基礎，由1個西門子ST-3152DP中心站和3個西門子ET200M遠程控制站組成，中心站通過Profibus-DP現場總線與遠程計算機實施通信。系統通過CP340控制沙盤上各點位，採用RS485方式，實現本地與遠程雙向控制。沙盤顯示的各要素除了能通過軟件控制外還可安裝幹簧管，用於手動控制要素，並在控制器的編程中採用防抖動濾波技術使控制更加穩定。

4.2 三維數字地形系統

三維繫統以Skyline TerraExplorer pro三維GIS軟件為平台，使用C#進行二次開發。三維繫統在Skyline環境下運行，保留其原有功能。系統利用DEM高程數據構建三維地形模型，使用衞星影像製作地形紋理，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幹道，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院地圖管理系統的基礎上進行二次開發和升級改造完成的'。通過擴展接口增加了與主程序的通信模塊，並增加了計算機標圖、戰術預案推演等功能，另外還具有圖上長度、角度、面積的分析量算等功能。

　　5 系統的實用價值

1)沙盤系統中，地圖及衞星影像統一於CGCS2000座標，與導航定位系統在座標基準上兼容，並預留導航定位系統接口，在以後的軍事訓練中，通過導航終端可以實現單兵和單個小分隊在三維地形中的定位，通過手持和車載終端可以實現戰場環境的真實呈現;

2)實體沙盤電路具有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，為沙盤系統增加顯示目標數、延長使用壽命提供了基礎和保障;

3)數字營區可擴展為城市重點目標，在部隊反恐維穩、應急處突中具有較高的使用價值;

4)內部瀏覽系統可應用於地下坑道、洞庫、人防工事等(可用在指揮毒氣襲擊、洪水淹沒、轟炸損傷分析等方面)，可起到平面圖無法達到的效果。

　　6結論

信息化條件下軍事訓練手段多種多樣，相對於單一的實體沙盤或者數字沙盤，文章設計的數控沙盤系統能夠滿足指揮者各方面需求。該系統通過整合各種傳統及信息技術訓練手段的優點，實現傳統與革新的結合。同時對施工過程中硬件的選擇進行了分析比較，具有較強的實用價值和推廣應用的意義。