劉 丹，田銀枝，曹紅杰，張劍波

(1.北京合眾思壯導航技術(shù)有限公司，北京100015;2.北京超圖信息技術(shù)有限公司，北京100015;3.中國地質(zhì)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(wù)，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(shè)技術(shù)提升戰(zhàn)斗力。隨著公安網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)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(gòu)建基于空間位置信息的統(tǒng)一指揮調(diào)度體系。

位置信息的獲取主要靠衛(wèi)星導航定位，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BeiDou navigation satellite system，BDS)是中國正在實施的自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。與美國GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱為全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。除了重要的戰(zhàn)略和安全意義，目前BDS已經(jīng)逐漸走向民用和產(chǎn)業(yè)化，對帶動我國經(jīng)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(diào)度的核心數(shù)據(jù)，也是關(guān)乎公安安全的保密信息。利用我國自主衛(wèi)星系統(tǒng)獲取定位是今后公安信息化建設(shè)發(fā)展的重點和趨勢。目前利用GPS和北斗雙模技術(shù)，不僅能保證國家信息安全，而且能對現(xiàn)有GPS和通信網(wǎng)絡(luò)進行輔助定位和通信互補，意義巨大。

二、建設(shè)目標和核心技術(shù)

公安綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)就是利用空間地理信息技術(shù)，以GIS、GNSS和RS為基礎(chǔ)，以公安信息網(wǎng)絡(luò)為依托，以信息共享和綜合利用為目標，建立基于公安專網(wǎng)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(xié)同作戰(zhàn)等方面的綜合能力，同時為情報收集、案件偵查、行動收網(wǎng)、公安查稽、警力部署等公安業(yè)務(wù)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(jīng)形成覆蓋亞太大部分地區(qū)的服務(wù)能力，并將于2020年提供全球的定位導航服務(wù)。相對于GPS，BDS一個最大的優(yōu)勢就是其本身集成了通信功能，可以實現(xiàn)短報文傳輸，特別是在沒有通信網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的盲區(qū)也能實現(xiàn)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(shù)、IT技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的綜合體系，包含基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)與開發(fā)平臺、產(chǎn)品解決方案等部分，吸納所有與位置相關(guān)的資訊，能夠為社會各領(lǐng)域提供基于位置的多需求解決方案。位置云技術(shù)的核心實施策略就是“云+端”?！霸啤笔腔谠朴嬎慵夹g(shù)的位置服務(wù)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(jīng)系統(tǒng);“端”是各類帶有定位能力的智能產(chǎn)品，包括消費電子和專業(yè)設(shè)備，負責智慧感知和智慧執(zhí)行，像感官與四肢［2］。

構(gòu)建在北斗和位置云平臺上的公安指揮調(diào)度系統(tǒng)應用和常規(guī)GIS應用的最大區(qū)別在于：現(xiàn)場與后臺的實時聯(lián)動、多應用系統(tǒng)的充分融合、通信網(wǎng)絡(luò)的多種支持，以及自導航功能的充分結(jié)合。

三、系統(tǒng)設(shè)計

1.總體框架

公安綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)包括北斗導航終端和位置云架構(gòu)的指揮調(diào)度后臺系統(tǒng)兩大部分，可以同時承載3G通信網(wǎng)絡(luò)和北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，并利用終端上的單兵作戰(zhàn)軟件和公安內(nèi)網(wǎng)的地圖及情報系統(tǒng)來實現(xiàn)指揮調(diào)度功能?？傮w框架如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)圖

2.多級架構(gòu)

系統(tǒng)從組織架構(gòu)方面分為總隊指揮中心、支隊指揮中心和偵查現(xiàn)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(xié)同作戰(zhàn)，向下可對各支隊、大隊和前線警員進行指揮調(diào)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(xiàn)單警的“端”應用

1.北斗實現(xiàn)雙星定位和通信鏈路保障

考慮到公安偵查指揮現(xiàn)場情況無線通信網(wǎng)絡(luò)的特殊性和復雜性，系統(tǒng)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(wèi)星信號的情況下可以無縫轉(zhuǎn)換到北斗衛(wèi)星定位，雙星定位保證定位信息完美覆蓋。

(2)通信互補

數(shù)據(jù)通信鏈路方面也是首先選擇3G信號，單警終端可以選裝聯(lián)通3G(WCDMA)和電信3G(CDMA2000)模塊。定位信息和采集數(shù)據(jù)的實時回傳，以及公安數(shù)據(jù)的下載主要依靠3G無線網(wǎng)絡(luò)，在無3G無線信號的情況下，利用北斗衛(wèi)星的短報文通道，把關(guān)鍵的定位數(shù)據(jù)和現(xiàn)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(wù)器的對接，把采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)街笓]系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中;同時對于后臺指揮調(diào)度的文字指令信息，也可以通過北斗指揮機實時地下發(fā)到單警終端上，實現(xiàn)應急情況下的實時通信保障。

(3)短報文數(shù)據(jù)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(fā)信時間，發(fā)信方地址，收信方地址，電文字節(jié)長度，電文內(nèi)容。

2.公安現(xiàn)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(shè)備可實現(xiàn)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(jiān)控和戰(zhàn)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(xiàn)消息指令收發(fā)、作戰(zhàn)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(xiàn)“一鍵導航”、協(xié)調(diào)作戰(zhàn)，以及快速增援。

(4)證據(jù)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(guān)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(lǐng)導作戰(zhàn)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(guān)重要資料;同時還能發(fā)起多方無線語音對講，實現(xiàn)一呼百應的功能。

五、基于位置云技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)

1.位置云建設(shè)公安多級信息聯(lián)動的“+”網(wǎng)絡(luò)

(1)建設(shè)內(nèi)容

公安指揮調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)首先需要建立一套符合公安安全接入規(guī)范的信息交換和數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)體系，鋪設(shè)好一條基礎(chǔ)的信息高速公路，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)對象之間、公安網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)外之間、監(jiān)控和移動終端之間的信息互通和數(shù)據(jù)交換共享。采用位置云體系中的位置接入數(shù)據(jù)標準和分布式多點通信模塊來實現(xiàn)以上功能。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 公安網(wǎng)絡(luò)安全接入

(2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和部署

系統(tǒng)涉及VPN網(wǎng)、安全接入平臺和公安內(nèi)網(wǎng)3類信息網(wǎng)絡(luò)，分別獨立成網(wǎng)，通過路由器和網(wǎng)閘進行隔離和交換。

1)VPN網(wǎng)：運營商基于3G公網(wǎng)增加相應隧道技術(shù)和安全加密技術(shù)組建的“專線”網(wǎng)絡(luò)，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(guī)范要求，采取區(qū)分鏈路安全防御的方法，構(gòu)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(xiàn)VPN網(wǎng)絡(luò)和公安內(nèi)網(wǎng)之間的隔離［3］。

3)公安內(nèi)網(wǎng)：公安系統(tǒng)內(nèi)辦公用的獨立網(wǎng)絡(luò)，和其他網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)物理隔絕。

目前VPN網(wǎng)和安全接入平臺采用三層交換機實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的單向傳輸，VPN網(wǎng)上的機器必須插數(shù)字證書才能單向訪問安全接入平臺上的服務(wù)器;安全接入平臺和公安網(wǎng)之間采用網(wǎng)閘技術(shù)進行信息數(shù)據(jù)交換，也是只能單向訪問公安網(wǎng)內(nèi)的機器。

網(wǎng)絡(luò)部署：VPN網(wǎng)上部署代理服務(wù)器實現(xiàn)移動終端北斗/GPS數(shù)據(jù)上傳，安全接入平臺上部署安全接入服務(wù)器實現(xiàn)和公安內(nèi)外網(wǎng)之間的互聯(lián)和互通，其他數(shù)據(jù)庫、信息發(fā)布、應用通信等服務(wù)器和指揮終端都部署到公安內(nèi)網(wǎng)中。

2.位置云實現(xiàn)后臺多業(yè)務(wù)整合的“云”服務(wù)

(1)建設(shè)內(nèi)容

公安指揮調(diào)度系統(tǒng)中涉及的多種類型地圖各有特點。矢量和PGIS地圖只能表現(xiàn)案件現(xiàn)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(xiàn)場照片和更加立體的三維地圖來提供細節(jié)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(tǒng)使用位置云體系中多框架和地圖接口，創(chuàng)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(diào)度地理信息系統(tǒng)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(qū)域真三維和三維實景地圖的應用

重點區(qū)域真三維地圖可以掌握場所的真實環(huán)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(tǒng)二維地圖數(shù)據(jù)量不足的問題，提供一個“身臨其境”的實景環(huán)境，為偵查辦案提供直觀影像數(shù)據(jù)，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(xiàn)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(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都集中整合并且上圖管理，實現(xiàn)公安信息化領(lǐng)域“一張圖”模式。PGIS是今后警用GIS應用發(fā)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(shù)據(jù)自動更新和信息極大共享鮮活的公安綜合應用系統(tǒng)［4］。

多模式地圖集成的系統(tǒng)效果如圖4所示。

圖4 多模式地圖

六、建設(shè)成果與應用效果

基于北斗和“云+端”技術(shù)的公安指揮調(diào)度系統(tǒng)主要有以下特點和建設(shè)成果：一是構(gòu)建了公安信息化領(lǐng)域第一個基于云計算技術(shù)和面向?qū)崙?zhàn)的北斗綜合指揮系統(tǒng)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(lǐng)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(xiàn)場指揮調(diào)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(diào)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(xiàn)場實時取證的能力;五是建立了公安GIS指揮系統(tǒng)與公安大情報系統(tǒng)、各業(yè)務(wù)系統(tǒng)等之間的信息通道和橋梁，增強了現(xiàn)場情報研判效率，大大提高現(xiàn)場查緝的能力。

基于北斗和“云+端”技術(shù)的公安指揮調(diào)度系統(tǒng)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(shè)，建成了廣西全區(qū)6個禁毒偵查指揮中心，實現(xiàn)了廣西全區(qū)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(jiān)控和警力調(diào)度，完成了全區(qū)50%禁毒民警數(shù)字化警用終端的配發(fā)，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(lǐng)導和廣西公安廳領(lǐng)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(shù)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(diào)度系統(tǒng)在邊建邊用的過程中一直堅持“貼近實戰(zhàn)、易用好用”的原則，利用各類先進的終端設(shè)備和軟件系統(tǒng)，積極開展各類禁毒案件的偵查工作，并且形成了多起戰(zhàn)果。2011年自治區(qū)公安廳禁毒總隊應用指揮調(diào)度系統(tǒng)，調(diào)度區(qū)、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(jié)束語

系統(tǒng)整體構(gòu)成了一個典型“云+端”公安偵查指揮的創(chuàng)新應用工作模式，其中“端”是基于北斗/GPS雙模芯片設(shè)計的三防導航終端，作為一線單警手持單兵設(shè)備，“+”是終端上的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)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(shù)據(jù)和大情報系統(tǒng)的“云”系統(tǒng)中去，在公安指揮實際工作中極大地提高了現(xiàn)場采集的效率，縮短了指揮處置的時間。系統(tǒng)具有模塊化設(shè)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(wèi)星導航原理及應用［M］.西安：西北工業(yè)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(xiàn)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(shù)委員會.GA/T493-2004城市警用地理信息系統(tǒng)建設(shè)規(guī)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(shù)委員會.GA/Z01—2004城市警用地理信息系統(tǒng)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(yè)云計算架構(gòu)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(zhì)災害自動監(jiān)測系統(tǒng)［J］.測繪通報，2010(2)：5-7.