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數(shù)控沙盤系統(tǒng)的具體分析
隨著軍隊(duì)信息化建設(shè)的不斷深入，各種信息化條件下的訓(xùn)練手段不斷涌現(xiàn)。沙盤作為軍事訓(xùn)練和作戰(zhàn)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?yàn)樗鎸?shí)、形象、直觀。文章以某軍區(qū)數(shù)控沙盤項(xiàng)目為實(shí)例，研究并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套基于Skyline TerraExplorer pro和C#[1]的數(shù)控沙盤系統(tǒng)。系統(tǒng)為指揮機(jī)關(guān)作戰(zhàn)指揮、軍事訓(xùn)練、反恐維穩(wěn)等提供了基礎(chǔ)信息平臺(tái)，同時(shí)也為軍區(qū)信息化建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。沙盤系統(tǒng)裝飾及訓(xùn)練效果極佳，適合在軍隊(duì)及武警部隊(duì)推廣使用。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
1.1 總體方案
基于上文分析，為了滿足沙盤系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、信息化程度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)等需求，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)以服務(wù)器為核心，控制實(shí)體沙盤、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(tǒng)的穩(wěn)定，計(jì)算機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)顯卡采用顯存4G以上的顯卡，沙盤電路采用西門子PLC控制器[3]。
1.2 服務(wù)器系統(tǒng)
綜合考慮安全、性能等因素，服務(wù)器系統(tǒng)通過(guò)C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)獨(dú)立的運(yùn)行程序。
1.3 三維地形系統(tǒng)
三維系統(tǒng)采用目前最先進(jìn)的Skyline TerraExplorer pro三維GIS軟件為平臺(tái)，使用Visual Studio C#計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言二次開(kāi)發(fā)完成，與主程序聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。利用Pro軟件中的功能實(shí)現(xiàn)沙盤系統(tǒng)的地理要素全景觀測(cè)、巡航飛行、建筑物內(nèi)部瀏覽、三維測(cè)距、面積測(cè)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(tǒng)
二維地圖系統(tǒng)在傳統(tǒng)地圖管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)標(biāo)圖、戰(zhàn)術(shù)預(yù)案推演等功能。與主程序聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，顯示當(dāng)前命令下的二維矢量地圖。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成，如圖1所示。系統(tǒng)軟件均由C#語(yǔ)言環(huán)境開(kāi)發(fā)。
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1 實(shí)體沙盤
實(shí)體沙盤長(zhǎng)6m，寬4m，水平比例尺為1：25萬(wàn)，垂直比例尺為1：2萬(wàn)。沙盤實(shí)體采用苯板制模，真石漆噴繪。
3.2 計(jì)算機(jī)
系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)性能尤其是顯卡性能要求較高，因?yàn)樵谌S及二維系統(tǒng)中刷新顯示地理要素及矢量數(shù)據(jù)時(shí)，顯卡的性能決定了刷新顯示的時(shí)間。系統(tǒng)采用4臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為工作站，分別運(yùn)行服務(wù)器系統(tǒng)、三維系統(tǒng)、二維系統(tǒng)及觸摸系統(tǒng)。
4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
4.1 實(shí)體沙盤
實(shí)體沙盤采用四重顏色噴繪，以真石漆加固，雪頂以廣告色及細(xì)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(guó)界及道路和河流。沙盤控制電路以西門子DCS為基礎(chǔ)，由1個(gè)西門子ST-3152DP中心站和3個(gè)西門子ET200M遠(yuǎn)程控制站組成，中心站通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)實(shí)施通信。系統(tǒng)通過(guò)CP340控制沙盤上各點(diǎn)位，采用RS485方式，實(shí)現(xiàn)本地與遠(yuǎn)程雙向控制。沙盤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(wěn)定。
4.2 三維數(shù)字地形系統(tǒng)
三維系統(tǒng)以Skyline TerraExplorer pro三維GIS軟件為平臺(tái)，使用C#進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。三維系統(tǒng)在Skyline環(huán)境下運(yùn)行，保留其原有功能。系統(tǒng)利用DEM高程數(shù)據(jù)構(gòu)建三維地形模型，使用衛(wèi)星影像制作地形紋理，結(jié)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(lán)色加描邊處理水系。
4.3 二維矢量地圖系統(tǒng)
二維矢量地圖系統(tǒng)是在某學(xué)院地圖管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和升級(jí)改造完成的。通過(guò)擴(kuò)展接口增加了與主程序的通信模塊，并增加了計(jì)算機(jī)標(biāo)圖、戰(zhàn)術(shù)預(yù)案推演等功能，另外還具有圖上長(zhǎng)度、角度、面積的分析量算等功能。
5 系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值
1)沙盤系統(tǒng)中，地圖及衛(wèi)星影像統(tǒng)一于CGCS2000坐標(biāo)，與導(dǎo)航定位系統(tǒng)在坐標(biāo)基準(zhǔn)上兼容，并預(yù)留導(dǎo)航定位系統(tǒng)接口，在以后的軍事訓(xùn)練中，通過(guò)導(dǎo)航終端可以實(shí)現(xiàn)單兵和單個(gè)小分隊(duì)在三維地形中的定位，通過(guò)手持和車載終端可以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的真實(shí)呈現(xiàn);
2)實(shí)體沙盤電路具有CPU運(yùn)算速度快、程序執(zhí)行效率高、故障率低、可擴(kuò)展性強(qiáng)和穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，為沙盤系統(tǒng)增加顯示目標(biāo)數(shù)、延長(zhǎng)使用壽命提供了基礎(chǔ)和保障;
3)數(shù)字營(yíng)區(qū)可擴(kuò)展為城市重點(diǎn)目標(biāo)，在部隊(duì)反恐維穩(wěn)、應(yīng)急處突中具有較高的使用價(jià)值;
4)內(nèi)部瀏覽系統(tǒng)可應(yīng)用于地下坑道、洞庫(kù)、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(dá)到的效果。
6結(jié)論
信息化條件下軍事訓(xùn)練手段多種多樣，相對(duì)于單一的實(shí)體沙盤或者數(shù)字沙盤，文章設(shè)計(jì)的數(shù)控沙盤系統(tǒng)能夠滿足指揮者各方面需求。該系統(tǒng)通過(guò)整合各種傳統(tǒng)及信息技術(shù)訓(xùn)練手段的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)與革新的結(jié)合。同時(shí)對(duì)施工過(guò)程中硬件的選擇進(jìn)行了分析比較，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和推廣應(yīng)用的意義。
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