北斗導航和“云+端”技術在公安指揮調度中的應用

劉 丹，田銀枝，曹紅杰，張劍波

(1.北京合眾思壯導航技術有限公司，北京100015;2.北京超圖信息技術有限公司，北京100015;3.中國地質大學(武漢)信息工程學院，湖北武漢430074)

一、引 言

公安部門面臨和承擔著艱巨辦案任務，以及破案困難時，必須走科技強警之路，向科技要警力，通過公安信息化建設技術提升戰斗力。隨著公安網絡基礎條件和信息化應用水平不斷提高，以及公安部“金盾工程”的推廣和深化，今后公安信息化的一個重要趨勢就是構建基于空間位置信息的統一指揮調度體系。

位置信息的獲取主要靠衛星導航定位，北斗衛星導航系統(BeiDou navigation satellite system，BDS)是中國正在實施的自主研發、獨立運行的全球衛星導航系統。與美國GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統并稱為全球四大衛星導航系統。除了重要的戰略和安全意義，目前BDS已經逐漸走向民用和產業化，對帶動我國經濟增長點有著巨大的促進作用［1］。辦案過程中警員位置信息是指揮調度的核心數據，也是關乎公安安全的保密信息。利用我國自主衛星系統獲取定位是今后公安信息化建設發展的重點和趨勢。目前利用GPS和北斗雙模技術，不僅能保證國家信息安全，而且能對現有GPS和通信網絡進行輔助定位和通信互補，意義巨大。

二、建設目標和核心技術

公安綜合指揮調度系統的建設就是利用空間地理信息技術，以GIS、GNSS和RS為基礎，以公安信息網絡為依托，以信息共享和綜合利用為目標，建立基于公安專網的多級綜合指揮地理信息平臺，以提高在指揮決策、快速反應、協同作戰等方面的綜合能力，同時為情報收集、案件偵查、行動收網、公安查稽、警力部署等公安業務提供基于位置的輔助分析與決策支持。

2012年，BDS開始試運行，目前已經形成覆蓋亞太大部分地區的服務能力，并將于2020年提供全球的定位導航服務。相對于GPS，BDS一個最大的優勢就是其本身集成了通信功能，可以實現短報文傳輸，特別是在沒有通信網絡信號覆蓋的盲區也能實現定位和短信息的回傳，為公安偵查指揮提供很強的定位和通信能力。

“位置云”是一種基于3S技術、IT技術、網絡與通信技術的綜合體系，包含基礎設施、服務與開發平臺、產品解決方案等部分，吸納所有與位置相關的資訊，能夠為社會各領域提供基于位置的多需求解決方案。位置云技術的核心實施策略就是“云+端”。“云”是基于云計算技術的位置服務后端平臺，負責智慧思考與智慧決策，像大腦;“+”是駐留在終端的軟件中間件，負責智慧傳輸與智慧反饋，像神經系統;“端”是各類帶有定位能力的智能產品，包括消費電子和專業設備，負責智慧感知和智慧執行，像感官與四肢［2］。

構建在北斗和位置云平臺上的公安指揮調度系統應用和常規GIS應用的最大區別在于：現場與后臺的實時聯動、多應用系統的充分融合、通信網絡的多種支持，以及自導航功能的充分結合。

三、系統設計

1.總體框架

公安綜合指揮調度系統包括北斗導航終端和位置云架構的指揮調度后臺系統兩大部分，可以同時承載3G通信網絡和北斗衛星網絡，并利用終端上的單兵作戰軟件和公安內網的地圖及情報系統來實現指揮調度功能?？傮w框架如圖1所示。

圖1 總體架構圖

2.多級架構

系統從組織架構方面分為總隊指揮中心、支隊指揮中心和偵查現場3層。其中以總隊為中心，向上可以和公安廳、公安部溝通，平級可以與其他警種協同作戰，向下可對各支隊、大隊和前線警員進行指揮調度，形成一個科學的上下貫通、無縫連接的高效扁平化指揮體系(如圖2所示)。

四、北斗導航實現單警的“端”應用

1.北斗實現雙星定位和通信鏈路保障

考慮到公安偵查指揮現場情況無線通信網絡的特殊性和復雜性，系統采用北斗/GPS雙模單警終端進行定位和通信的保障。

(1)雙星定位

實時定位方面首先采用GPS定位，在沒有GPS衛星信號的情況下可以無縫轉換到北斗衛星定位，雙星定位保證定位信息完美覆蓋。

(2)通信互補

數據通信鏈路方面也是首先選擇3G信號，單警終端可以選裝聯通3G(WCDMA)和電信3G(CDMA2000)模塊。定位信息和采集數據的實時回傳，以及公安數據的下載主要依靠3G無線網絡，在無3G無線信號的情況下，利用北斗衛星的短報文通道，把關鍵的定位數據和現場文字情況分包分塊地回傳到指揮中心的北斗指揮機上，再通過北斗指揮機和通信服務器的對接，把采集數據傳輸到指揮系統的數據庫中;同時對于后臺指揮調度的文字指令信息，也可以通過北斗指揮機實時地下發到單警終端上，實現應急情況下的實時通信保障。

(3)短報文數據標準

格式為：信息編號，CRC校驗位是否為BCD編碼方式，是否有密鑰，發信時間，發信方地址，收信方地址，電文字節長度，電文內容。

2.公安現場指揮的地圖導航應用

(1)終端自由導航

利用北斗導航終端設備可實現智能聲控導航、二維三維立體顯示、3D實景顯示、周邊信息實時查詢等核心導航功能。

(2)定位監控和戰友位置查看

利用北斗導航裝置可以把位置上報給指揮中心，同時終端可以實時查看附近警員位置及詳細信息。

(3)偵查小組建立和信息實時溝通

終端用戶可以建立不同的偵查組，實現消息指令收發、作戰指令實時接收和回復。指揮中心還可以推送給導航終端案件目標地信息，實現“一鍵導航”、協調作戰，以及快速增援。

(4)證據線索采集和實時上報

利用北斗導航裝置的定位芯片和攝像頭可實時記錄當前位置信息、周邊圖片、案件相關文字描述等多種信息，并通過無線方式實時回傳到指揮中心，供領導作戰決策指揮和案件分析情報研判等工作。

(5)在線語音查案和語音對講

通過一鍵呼和指揮中心進行語音通話，實時獲取案件和嫌疑人的相關重要資料;同時還能發起多方無線語音對講，實現一呼百應的功能。

五、基于位置云技術的系統架構

1.位置云建設公安多級信息聯動的“+”網絡

(1)建設內容

公安指揮調度系統的建設首先需要建立一套符合公安安全接入規范的信息交換和數據共享網絡體系，鋪設好一條基礎的信息高速公路，以實現業務對象之間、公安網內和網外之間、監控和移動終端之間的信息互通和數據交換共享。采用位置云體系中的位置接入數據標準和分布式多點通信模塊來實現以上功能。網絡架構如圖3所示。

圖3 公安網絡安全接入

(2)網絡結構和部署

系統涉及VPN網、安全接入平臺和公安內網3類信息網絡，分別獨立成網，通過路由器和網閘進行隔離和交換。

1)VPN網：運營商基于3G公網增加相應隧道技術和安全加密技術組建的“專線”網絡，直接從運營商機房遷入到公安部門的信息中心。

2)安全接入平臺：按照公安部邊界安全接入的規范要求，采取區分鏈路安全防御的方法，構建集邊界保護、身份認證、應用安全、安全隔離和平臺自身安全防護等功能的邊界接入平臺，實現VPN網絡和公安內網之間的隔離［3］。

3)公安內網：公安系統內辦公用的獨立網絡，和其他網絡實現物理隔絕。

目前VPN網和安全接入平臺采用三層交換機實現信息數據的單向傳輸，VPN網上的機器必須插數字證書才能單向訪問安全接入平臺上的服務器;安全接入平臺和公安網之間采用網閘技術進行信息數據交換，也是只能單向訪問公安網內的機器。

網絡部署：VPN網上部署代理服務器實現移動終端北斗/GPS數據上傳，安全接入平臺上部署安全接入服務器實現和公安內外網之間的互聯和互通，其他數據庫、信息發布、應用通信等服務器和指揮終端都部署到公安內網中。

2.位置云實現后臺多業務整合的“云”服務

(1)建設內容

公安指揮調度系統中涉及的多種類型地圖各有特點。矢量和PGIS地圖只能表現案件現場的平面信息，對于布控和抓捕的地點和建筑物，需要更加真實現場照片和更加立體的三維地圖來提供細節展示，增強公安民警的“精確偵查、精確布控和精確抓捕”的偵查辦案能力。

系統使用位置云體系中多框架和地圖接口，創新地把矢量、三維、實景和PGIS地圖等多種地圖模式都集中整合到指揮調度地理信息系統中，通過不同的地圖可視化角度來輔助公安偵查指揮工作。

(2)重點區域真三維和三維實景地圖的應用

重點區域真三維地圖可以掌握場所的真實環境，對于制定抓捕行動方案非常有幫助，且對于偵查員布控位置和守候出入點安排，通過查看建筑物的真三維地圖會非常直觀和逼真。

作為遙感和真三維地圖的有效補充手段，基于三維實景地圖彌補了傳統二維地圖數據量不足的問題，提供一個“身臨其境”的實景環境，為偵查辦案提供直觀影像數據，并且可進行通道尺寸、建筑物高度和射擊通視距離量測，具有“可視、可讀、可寫、可畫、可量、可鏈接、可挖掘”等特點。

(3)實現與公安PGIS平臺的整合與對接

公安PGIS的最核心功能就是把公安各警種業務數據都集中整合并且上圖管理，實現公安信息化領域“一張圖”模式。PGIS是今后警用GIS應用發展的大趨勢和大方向。隨著全國公安PGIS的逐步建立和完善，和PGIS整合能有效保證實時獲取公安各類信息和資源(賓館、酒店、單位、門牌地址等)，逐步成為一個數據自動更新和信息極大共享鮮活的公安綜合應用系統［4］。

多模式地圖集成的系統效果如圖4所示。

圖4 多模式地圖

六、建設成果與應用效果

基于北斗和“云+端”技術的公安指揮調度系統主要有以下特點和建設成果：一是構建了公安信息化領域第一個基于云計算技術和面向實戰的北斗綜合指揮系統和應用框架;二是搭建了公安偵查的多級指揮體系，提高了公安偵查指揮過程中信息傳遞的效率和扁平化指揮的能力;三是建立了公安領域快速高效的移動偵查指揮體系，大大增強和提高了公安現場指揮調度和應變決策的能力;四是提供了基于手機的北斗導航、身份識別目標比對、手機無線對講調度、手機GPS定位、PGIS地圖展示等多種先進偵查辦案手段，增強了公安一線干警的案件偵查和現場實時取證的能力;五是建立了公安GIS指揮系統與公安大情報系統、各業務系統等之間的信息通道和橋梁，增強了現場情報研判效率，大大提高現場查緝的能力。

基于北斗和“云+端”技術的公安指揮調度系統于2011年首先在廣西公安禁毒部門得以充分應用和實踐。通過一年的建設，建成了廣西全區6個禁毒偵查指揮中心，實現了廣西全區禁毒移動指揮中心的全覆蓋，完成了全廣西80%禁毒支隊偵查指揮車輛的實時監控和警力調度，完成了全區50%禁毒民警數字化警用終端的配發，為廣西公安禁毒乃至廣西公安信息化水平的提高做出了貢獻，并且得到了公安部領導和廣西公安廳領導的高度評價，被認為是“禁毒工作新的跨越和突破，禁毒信息化邁上新的臺階，廣西公安新的技術平臺”。

廣西公安禁毒項目社會效益非常明顯，廣西公安禁毒指揮調度系統在邊建邊用的過程中一直堅持“貼近實戰、易用好用”的原則，利用各類先進的終端設備和軟件系統，積極開展各類禁毒案件的偵查工作，并且形成了多起戰果。2011年自治區公安廳禁毒總隊應用指揮調度系統，調度區、市、縣各級禁毒部門共破獲重特大毒品犯罪案件5起，其中公安部督查重點案件2起，共抓獲犯罪嫌疑人22名，繳毒10余千克，多次受到公安部禁毒局的通報嘉獎，為保障國家安全和社會安定起到了非常重要的作用。

七、結束語

系統整體構成了一個典型“云+端”公安偵查指揮的創新應用工作模式，其中“端”是基于北斗/GPS雙模芯片設計的三防導航終端，作為一線單警手持單兵設備，“+”是終端上的單兵作戰系統軟件及北斗/3G無線實時通信通道，最后信息匯集到后臺整合了多地圖數據和大情報系統的“云”系統中去，在公安指揮實際工作中極大地提高了現場采集的效率，縮短了指揮處置的時間。系統具有模塊化設計、功能擴展能力強和在線實時信息處理快等特點，能在公安刑偵、治安、反恐等其他警種快速地應用和推廣。

［1］趙琳，丁繼成，馬雪飛.衛星導航原理及應用［M］.西安：西北工業大學出版社，2011：34-48.

［2］合眾思壯.“中國位置”上線，位置云體系實現從云到端［EB/OL］.2011-7-29.http：∥ www.unistrong.com/news/NewsShow_2170.aspx.

［3］公安部計算機與信息處理標準化技術委員會.GA/T493-2004城市警用地理信息系統建設規范［S］.北京：中國標準出版社，2004.

［4］公安部計算機與信息處理標準化技術委員會.GA/Z01—2004城市警用地理信息系統標準體系［S］.北京：中國標準出版社，2002.

［5］楊正洪，鄭齊心，吳寒.企業云計算架構與實施指南［M］.北京：清華大學出版社，2010：18-31.

［6］朱永輝，白征東，過靜珺，等.基于北斗一號的地質災害自動監測系統［J］.測繪通報，2010(2)：5-7.