1. 概述

人與虛擬環境的交互是當前智能交互技術發展的重要內容。在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》中，將智能感知和虛擬現實技術，作為我國將重點發展的前沿技術列出，期望“以人為中心”的信息技術發展，能推動多項領域的創新。近年來，在軍事領域，人與作戰環境的虛擬并自然的交互技術和集成系統的應用，在很大程度上幫助解決真實作戰訓練中的許多實際問題，如費用過高、受環境限制等，已經開始受到各國軍方的重視。

軍事電子沙盤是現代化信息顯示手段，是當前指揮高度自動化、快速反應、展示空間立體戰爭態勢的需求。其核心的設計是人與作戰環境的虛擬交互技術，主要是利用計算設備，如計算機生成模擬的作戰環境，通過多通道的輸入，使得人進入虛擬作戰環境，極大的提高指揮輔助決策的能力和響應速度。目前，利用大屏幕顯示器、多點觸摸屏和高性能計算機組成的電子沙盤系統代替傳統圖紙作業和沙盤模型有了可能。

2. 建設目標

隨著武警XXX總隊信息化建設的深入，決策支持手段不斷豐富，信息來源和種類日益擴展，建立一個統一的指揮決策分析平臺和展示平臺成為當務之急。華圖自主研發的基于地理信息、視景仿真、可視化等技術的軍用智能交互式電子沙盤系統提供了最佳的展示環境、信息集成、指揮調度功能。通過該系統的實施可初步實現指揮調度信息傳輸快速化、指揮調度組織高效化、指揮調度科學化，同時可以規劃作戰預案并對預案內容進行生動、形象、直觀的展示與管理。

在軍用智能交互式電子沙盤系統提供的三維環境下，遠可以從宏觀上研究分析XXX省各中隊、各支隊和總隊的兵力的整體布局，直觀展示支隊、中隊、總隊的基本情況，近可以對固定目標、執勤哨位進行全方位、交互式地控制瀏覽察看，方便快捷地查詢目標的特征屬性信息。具有在三維場景下進行交互式操作、GPS/北斗類目標監控、兵要地志查詢、兵力部署、軍標標繪、態勢顯示、地理分析量算、最佳路徑搜索，以及實時視頻監控、聯動報警等功能，從而進一步提高作戰指揮和管理水平。

3. 解決方案組成

軍用智能交互式電子沙盤設計以“多方共享，多點觸控，可視化交流”為典型交互及顯示特性的軍事可視化交互平臺，

軍用智能交互式電子沙盤由電子沙盤硬件子系統和電子沙盤軟件子系統組成，主要包括可選配的多點交互、大屏幕顯示、動作捕獲、圖像(融合)控制器、圖形工作站網絡等硬件設備和客戶端版本、服務器版本軟件。系統通過各種接口實現與現有地理信息數據及軍事相關數據庫連接，整個集成系統將戰前地理環境處理成數字化地圖，做成數字戰場，添加模擬作戰單位如：戰車、單兵、飛機、戰船等，通過可視化及交互協同功能，優化指揮控制，提高部隊的交互、協同指揮能力。

圖3-1軍用智能交互式電子沙盤系統物理結構

4. 軍用智能交互式電子沙盤軟件子系統

軍用智能交互式電子沙盤軟件基于華圖自主研發的SimVIZ可視化仿真軟件平臺構建，面向作戰指揮、沙盤推演、裝備試驗及教學講評等應用，采用多點觸摸、虛擬現實、視景增強、三維數字地球等技術，提供了現實更豐富、交互更先進的可視化應用平臺，代替并提升了傳統沙盤。下面分別介紹軍用智能交互式電子沙盤軟件的基礎平臺─SimVIZ可視化仿真軟件平臺，及軍用智能交互式電子沙盤軟件子系統的組成和功能。

一.1.1 平臺特性

1) 提供電子地圖、虛擬儀表、圖形、表單等多種數據表達形式，能方便地構建可視化應用軟件。

2) 支持多種通用矢量、柵格、影像、電子地圖格式，提供完整的地理信息計算功能。

3) 提供軍用標繪符號庫，并可方便擴展用戶符號庫。可方便完成戰術圖標繪專業。

4) 逼真的三維場景表現能力，可真實再現大規模地形地貌、高精度模型、氣候特性等。

5) 具有良好的組織結構和易用的開發接口，便于擴展和二次開發。

6) 能高效顯示三維場景，對計算機硬件要求低。

7) 支持多種遙測、機載數據接入方式，支持GPS和北斗定位信息。

8) 具有綜合數據庫管理功能，可提供常用武器裝備模型。

一.1.2 平臺優勢

l 更加符合行業規范

l 更加方便行業專家

l 更加貼近行業應用

l 大量工程案例驗證

l 十年持續研發改進

一.1.3 核心組件和工具

一.1.3.1 Sim3D視景仿真引擎

Sim3D視景仿真引擎是SimVIZ可視化仿真軟件平臺核心部件。主要面向虛擬現實、數據可視化等領域的應用。以高度仿真、專業性強的三維場景為基礎，實現仿真數據和實時數據可視化展現的一套具有完整功能的三維引擎。

Sim3D視景仿真引擎功能及特性：

1) 支持逼真的三維視景效果。

2) 支持物理引擎，具有碰撞檢測功能。

3) 支持立體云、霧、雨、雪、海水等自然環境仿真效果。

4) 支持火焰、爆炸、煙霧、紅外等戰場仿真效果。

5) 提供常用的多精度三維模型。

6) 支持實時多通道和立體顯示。

7) 支持頭盔、姿態傳感器等虛擬現實外設。

一.1.3.2 SimGIS地理信息引擎

是SimVIZ可視化仿真軟件平臺核心部件。主要面向軍事、可視化仿真等領域的應用。以實時性、專業性強的態勢電子地圖為目標，實現的一套具有完整地理信息系統功能的軍用電子地圖軟件。

SimGIS地理信息引擎功能及特性：

1) 支持通用地理信息數據格式，同時支持國軍標格式電子地圖。

2) 提供完整的地理信息系統算法實現。

3) 采用標準的地圖數據組織方式，分層、封類管理電子地圖資料。

4) 提供整套地理信息管理工具、開發工具包、運行時支持庫。

5) 提供符號庫以及符號庫編輯管理工具，可方便擴展自定義符號。

6) 支持三維地球顯示，具有精細的紋理貼圖，支持多種分辨率衛星影像和高程。

7) 采用多細節層次技術(LOD)實現超大規模地形實時生成和高效顯示。

一.1 軟件功能

一.1.1 基礎地理信息

1．地理信息功能

1) 支持多精度地形。

2) 支持多精度地貌影像。

3) 數字地球。以多種精度的高程、影像數據為基礎實現數字地球顯示。

4) 空間數據分層。將要表達的空間數據抽象為不同類型屬性的數據層來表示。如地貌層、注記層、三維建筑模型層、其他面層等。

5) 可進行多點坐標值、距離、地形高度、方位角、通視、面積測繪量算。

6) 可通過多點觸摸手勢(服務器版本)實現三維地形的漫游、縮放、視角改變。

一.1.2 態勢顯示

在三維電子地圖上表現重要的作戰信息，主要包括單兵、車輛的位置、狀態，任務相關目標，以及重要的軍事民用設施等信息。

采用智能交互式電子沙盤系統進行戰場指揮方案規劃，能夠依據任務要求直觀的進行系統的布局，并同時對規劃中的指定參數進行計算，對規劃效果做出輔助評估，為方案規劃提供實時的智能化的輔助支持。并且在規劃完成后，能夠對規劃任務進行推演展示，顯示推演過程中的各項參數，對所做規劃進行約束驗證和參數優化提供支持。

中天智領根據多年從事軍工信息可視化的技術經驗，針對不同軍事應用進行整體分析設計，形成一套完整的軍事電子沙盤整體解決方案。