+ 中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院 院長(zhǎng)助理 宋新剛

中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院 通信所所長(zhǎng) 王 偉

西安航天恒星科技實(shí)業(yè)（集團(tuán)）公司 衛(wèi)星終端事業(yè)部部長(zhǎng) 宋 雷

打造空天地一體化綜合指揮系統(tǒng)通用平臺(tái)

+ 中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院 院長(zhǎng)助理 宋新剛

中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院 通信所所長(zhǎng) 王 偉

西安航天恒星科技實(shí)業(yè)（集團(tuán)）公司 衛(wèi)星終端事業(yè)部部長(zhǎng) 宋 雷

一、引言

如果我們梳理近20年來(lái)的局部戰(zhàn)爭(zhēng)、民用航空航海、應(yīng)急救災(zāi)等，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，隱藏在勝利、高效、保障等背后的太空因素十分突出。

從海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)到阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)，從日本地震到我國(guó)汶川地震，從船只遇險(xiǎn)到馬航班機(jī)，利用天基信息系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了天、空、地、海多位一體。并在戰(zhàn)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)了多縱深多層次的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)打擊，最終使戰(zhàn)爭(zhēng)呈現(xiàn)出“三非”——非線性、非對(duì)稱(chēng)、非接觸的特點(diǎn)。但是，目前只有美國(guó)在天地一體化方面走在了世界前列。

4月14日，中共中央總書(shū)記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平在空軍機(jī)關(guān)調(diào)研時(shí)指出，要緊緊圍繞黨在新形勢(shì)下的強(qiáng)軍目標(biāo)，全面加強(qiáng)部隊(duì)革命化、現(xiàn)代化和正規(guī)化建設(shè)，以新型作戰(zhàn)力量加強(qiáng)空間防御，打造“空天一體”軍隊(duì)。

我院自主研發(fā)的“‘天狼’ 空天地一體化”北斗指揮系統(tǒng)是以綜合指揮車(chē)為搭載平臺(tái)，整合各類(lèi)技術(shù)資源，集成北斗系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、刑偵系統(tǒng)、偵查系統(tǒng)、維穩(wěn)應(yīng)急系統(tǒng)、軍事裝備等，通過(guò)技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)模塊化，以達(dá)到共用平臺(tái)、減少重復(fù)投資、針對(duì)各行業(yè)應(yīng)用快速組裝產(chǎn)品，提升空天地一體化攻防綜合應(yīng)用指揮能力的目的。

二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

在軍民衛(wèi)星及應(yīng)用能力方面美國(guó)依然保持全面領(lǐng)先，在各種綜合應(yīng)用以及實(shí)戰(zhàn)上是率先成熟應(yīng)用的國(guó)家。其軍事衛(wèi)星系統(tǒng)已演進(jìn)至第三代，由戰(zhàn)略應(yīng)用擴(kuò)展至戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用，創(chuàng)新的應(yīng)用模式和應(yīng)用系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。并通過(guò)采購(gòu)民用遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)、租用民用通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、發(fā)展軍民共用衛(wèi)星、民星搭載軍用載荷等多種靈活的“民為軍用”、“軍民融合”模式，補(bǔ)充完善了軍民衛(wèi)星資源，滿足了其在長(zhǎng)期信息獲取、日常作戰(zhàn)訓(xùn)練、戰(zhàn)時(shí)應(yīng)急調(diào)用等多方面的需求，充分挖掘出了衛(wèi)星作為“戰(zhàn)力倍增器”的潛力。

我國(guó)已形成了以電子、成像偵查衛(wèi)星為主體的天基信息獲取體統(tǒng)、以通信衛(wèi)星、中繼衛(wèi)星為主體的天基信息傳輸系統(tǒng)以及以導(dǎo)航衛(wèi)星、環(huán)境探測(cè)衛(wèi)星為主體的天基信息保障系統(tǒng)?？傮w框架及涵蓋面與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家基本一致。但也存在覆蓋范圍有限（比如導(dǎo)航衛(wèi)星尚未做到全球覆蓋）、資源有限規(guī)模較小（比如衛(wèi)星數(shù)量、帶寬資源等）、應(yīng)用有限靈活不足等問(wèn)題。

三、空天地一體化綜合應(yīng)用平臺(tái)的考慮

1、目前我國(guó)空天地一體化系統(tǒng)建設(shè)存在的問(wèn)題：

衛(wèi)星覆蓋區(qū)域有限；

信息交互自動(dòng)化程度低，尚未形成真正意義上的“網(wǎng)絡(luò)”概念；

高速數(shù)傳鏈路資源匱乏，基礎(chǔ)設(shè)施較薄弱；

地面終端接入能力不足；

大量信息尚需人工解讀和轉(zhuǎn)換，時(shí)效性差，處理大數(shù)據(jù)能力低；

地面應(yīng)用設(shè)備應(yīng)用靈活性差、無(wú)統(tǒng)一通用設(shè)計(jì)思路。

2、天地?cái)?shù)據(jù)鏈

將傳感器、指揮控制系統(tǒng)和各個(gè)作戰(zhàn)、應(yīng)急及其他應(yīng)用平臺(tái)鏈接到一起，實(shí)現(xiàn)信息獲取、有效調(diào)配以及作戰(zhàn)資源共享的“數(shù)據(jù)鏈”，越來(lái)越受到各方的重視。天地一體信息傳輸與分發(fā)系統(tǒng)則作為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈大跨距作戰(zhàn)以及全方位信息協(xié)同的重要保障設(shè)施，天地?cái)?shù)據(jù)鏈?zhǔn)沟脗鹘y(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈更具備全球化和信息一體化優(yōu)勢(shì)。

3、天基網(wǎng)絡(luò)化

與美軍相比，我國(guó)不具備全球布站條件，境外作戰(zhàn)及其他應(yīng)用對(duì)衛(wèi)星信息依賴(lài)程度極高。與美國(guó)“天星地網(wǎng)”的發(fā)展方式不同，我國(guó)“天星國(guó)土網(wǎng)”的建設(shè)方式，需要依靠空間網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)大范圍應(yīng)用支持。因此需要擴(kuò)大現(xiàn)有系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度，形成信息體系網(wǎng)絡(luò)化，走“中國(guó)特色”空間力量之路。

4、信息融合與地面（?？眨┰O(shè)備的通用化、模塊化

通過(guò)上層協(xié)議設(shè)計(jì)，大幅降低底層鏈路差異，提供端到端的面向應(yīng)用的業(yè)務(wù)保障。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的信息融合，通過(guò)對(duì)IP等上層協(xié)議研究，完成面向應(yīng)用的服務(wù)體系建設(shè)。

同時(shí)，還需要充分考慮一體化聯(lián)合應(yīng)用條件下天基信息傳輸與分發(fā)系統(tǒng)與地面設(shè)備系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)。

需要一提的是，系統(tǒng)的融合并不代表要建設(shè)一個(gè)全能衛(wèi)星或衛(wèi)星系統(tǒng)來(lái)取代現(xiàn)有系統(tǒng)，這樣的結(jié)果將會(huì)是該全能衛(wèi)星功能太過(guò)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難，通過(guò)第一步建成的系統(tǒng)各自有各自的特點(diǎn)和定位，提供的服務(wù)也各有側(cè)重，這里所說(shuō)的融合，是指信息層面的統(tǒng)一，解決不同業(yè)務(wù)還需要針對(duì)性的通過(guò)不同系統(tǒng)來(lái)完成。

信息融合帶來(lái)的好處是可以精簡(jiǎn)終端類(lèi)型。使得地面設(shè)備的分類(lèi)簡(jiǎn)單化，并可實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備的通用化、模塊化設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)裝備一體化、載荷一體化、協(xié)議一體化的設(shè)計(jì)技術(shù)。

最終形成由面向任務(wù)到面向服務(wù)和應(yīng)用的轉(zhuǎn)型。

四、“天狼”空天地一體化北斗指揮系統(tǒng)介紹

1、設(shè)計(jì)背景

基于天空地一體化設(shè)計(jì)思路，系統(tǒng)各組成部分采用模塊化設(shè)計(jì)，在技術(shù)、安裝方式、軟件等方面充分考慮公安、應(yīng)急維穩(wěn)、救災(zāi)、軍事等各應(yīng)用領(lǐng)域的兼容性。

通過(guò)模塊組合和替換，可應(yīng)用于各場(chǎng)合領(lǐng)域。達(dá)到減少重復(fù)投資、快速形成產(chǎn)品、人機(jī)友好方便易用的目的。

為未來(lái)我國(guó)的天空體一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)打造通用平臺(tái)。

2、系統(tǒng)組成：

“天狼”空天地一體化北斗指揮系統(tǒng)主要構(gòu)成由兼容性車(chē)輛平臺(tái)、北斗通信定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)偵察跟蹤識(shí)別系統(tǒng)、單兵背負(fù)系統(tǒng)、電子圍欄系統(tǒng)、警務(wù)查報(bào)站系統(tǒng)以及綜合指揮系統(tǒng)等組成。

1) 北斗通信定位跟蹤識(shí)別系統(tǒng)是利用北斗衛(wèi)星進(jìn)行定位導(dǎo)航，并利用北斗衛(wèi)星中特殊的報(bào)文通信功能進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。在車(chē)輛和終端設(shè)備上都配有北斗收發(fā)功能的模塊，針對(duì)軍、民及特殊地域，其位置信息可以分別通過(guò)3G、WIFI、藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)、北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)傳到指揮中心或指揮車(chē)上，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛位置信息的軌跡顯示以及指揮。通過(guò)終端的無(wú)線短距離控制、通信可擴(kuò)展成為更加智能化軟件控制平臺(tái)。

2) 無(wú)人機(jī)偵察跟蹤識(shí)別系統(tǒng)，具備音視頻傳輸、遙控、網(wǎng)絡(luò)地圖布點(diǎn)等功能，無(wú)人機(jī)機(jī)體部分安裝有高精密自駕系統(tǒng)，通過(guò)地面控制站對(duì)飛機(jī)自駕儀進(jìn)行設(shè)置，然后通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳送到無(wú)人機(jī)自駕儀電腦內(nèi)，無(wú)人機(jī)就可以隨時(shí)聽(tīng)從現(xiàn)場(chǎng)指揮轉(zhuǎn)移到指定位置，然后通過(guò)無(wú)人機(jī)的可見(jiàn)光視頻采集云臺(tái)系統(tǒng)借助圖傳系統(tǒng)就可以將清晰地現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面?zhèn)鞯降孛鎰?dòng)中通指揮系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)及時(shí)高效指揮作戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。

3) 手機(jī)通信及號(hào)碼識(shí)別跟蹤系統(tǒng)，利用偽基站工作方式，實(shí)現(xiàn)在覆蓋的范圍內(nèi)精確定位及通信數(shù)據(jù)采集，為行動(dòng)部門(mén)提供方便。可進(jìn)行信號(hào)阻斷，利用該設(shè)備的偽基站工作方式，可實(shí)現(xiàn)在設(shè)備覆蓋的范圍內(nèi)，有效阻斷所有中國(guó)電信CDMA、GSM手機(jī)的呼入/呼出通信，同時(shí)可截獲該范圍內(nèi)任何一部CDMA、GSM手機(jī)的呼出號(hào)碼信息。該項(xiàng)功能是在相關(guān)單位授權(quán)的情況下執(zhí)行。

4) 動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程的圖象傳輸，可接收單兵、衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)等系統(tǒng)傳輸?shù)囊纛l信息，在監(jiān)控管理平臺(tái)上進(jìn)行控制切換。此系統(tǒng)基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線微波以及3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的多通道數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與處理、視頻、語(yǔ)音通信。確保在任何情況下，都可以利用多種通信線路，實(shí)現(xiàn)指揮中心和前線臨時(shí)指揮部之間信息、指令的上傳下達(dá)。

5) 手機(jī)定位、電子圍欄系統(tǒng)，系統(tǒng)可在應(yīng)急指揮車(chē)的周邊，方圓五公里內(nèi)所有的手機(jī)都可以搜索到，在相關(guān)部門(mén)授權(quán)的情況下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位、跟蹤，看得到所有的通話和短信，通過(guò)軟件系統(tǒng)完成對(duì)所有重點(diǎn)信息的關(guān)注。

6) 單兵應(yīng)急指揮系統(tǒng)，單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)是將士兵和武器子系統(tǒng)、綜合頭盔子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)/無(wú)線電子系統(tǒng)(CRS)、軟件子系統(tǒng)、防護(hù)服與單兵設(shè)備子系統(tǒng)，五個(gè)子系統(tǒng)一體化整合。從根本上全面提高士兵的攻擊力、生存力和目標(biāo)捕獲能力。使用該系統(tǒng)后的戰(zhàn)士，將能同時(shí)擔(dān)負(fù)突擊隊(duì)員、空降兵、空中突擊人員、輕載和機(jī)械化部隊(duì)人員的作戰(zhàn)職能。

7) 視頻應(yīng)急指揮系統(tǒng)，完成現(xiàn)場(chǎng)的電視電話會(huì)議以及實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程指揮作業(yè)，通過(guò)車(chē)載終端與指揮中心做精準(zhǔn)交流。將八個(gè)子系統(tǒng)全部融合在一個(gè)指揮車(chē)內(nèi)，做成一種貨架式的模式做成了集中控制?？蛇h(yuǎn)程通過(guò)軟件完成對(duì)系統(tǒng)的控制，包括圖像切換、衛(wèi)星天線的自動(dòng)展開(kāi)等工作，實(shí)現(xiàn)一鍵式的應(yīng)急效果。

8) 公安警務(wù)查報(bào)系統(tǒng)，配合酒后駕駛、大型車(chē)輛超載重點(diǎn)盤(pán)查。智能化警務(wù)查報(bào)站系統(tǒng)是城市防控體系的主要組成部分，該系統(tǒng)能夠?qū)Τ鞘械母鹘煌ǜ傻篮统龀屈c(diǎn)的過(guò)往車(chē)輛、行人進(jìn)行全天候、24小時(shí)的監(jiān)控及檢測(cè)；實(shí)現(xiàn)警務(wù)查報(bào)站的“追、查、堵、控”功能自動(dòng)化，增強(qiáng)了城市防控體系的“實(shí)時(shí)監(jiān)視，聯(lián)網(wǎng)布控，自動(dòng)報(bào)警，快速響應(yīng)，信息共享，監(jiān)控、威懾、防范與打擊并重”的綜合管理效能，有效提高警務(wù)查報(bào)站的工作效率。

平臺(tái)可針對(duì)軍、民以及其他應(yīng)用領(lǐng)域，采用不同的系統(tǒng)模塊。

在數(shù)據(jù)傳輸上，民用可加入3G網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)公安、軍事、救災(zāi)防火等，平臺(tái)可分別采用無(wú)人直升機(jī)以及無(wú)人小型固定翼飛機(jī)。針對(duì)民用的北斗終端以及針對(duì)軍用的抗干擾型及高動(dòng)態(tài)型終端等。針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合、可采用動(dòng)中通、靜中通以及不同的通信衛(wèi)星等。

五、系統(tǒng)應(yīng)用成果

系統(tǒng)平臺(tái)已在公安行業(yè)得到試點(diǎn)應(yīng)用和推廣，并通過(guò)了國(guó)家公安部和陜西省工信廳組織的專(zhuān)家評(píng)審。

本產(chǎn)品有利于政府應(yīng)急維穩(wěn)，公安偵查破案，建設(shè)固定與移動(dòng)式電子圍欄系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)、出各個(gè)省市區(qū)縣的所有人通信設(shè)備準(zhǔn)確識(shí)別定位?？梢灶A(yù)防犯罪，偵破案件，同時(shí)此系統(tǒng)與公安各縣區(qū)現(xiàn)有已建設(shè)的視頻監(jiān)控網(wǎng)，電子圍欄系統(tǒng)，警務(wù)查報(bào)站系統(tǒng)互連互通。在重大事故與自然災(zāi)害情況下，保持與外界衛(wèi)星通信。通過(guò)北斗指揮系統(tǒng)，控制所有警用車(chē)輛，設(shè)置路線，電子圍欄。方便管理，方便部署。通過(guò)無(wú)人機(jī)，移動(dòng)指揮車(chē)可以準(zhǔn)確定位犯罪嫌疑人具體位置。針對(duì)本系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用前景，系統(tǒng)的應(yīng)用型譜如圖4所示。

六、系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域簡(jiǎn)單舉例

1）重大自然災(zāi)害

近年來(lái)重大自然災(zāi)害、重大事故等社會(huì)公共安全突發(fā)事件頻發(fā)，如何在第一時(shí)間快速反應(yīng)，將損失降到最低程度，及時(shí)快捷的信息通信是首要保證。衛(wèi)星通信覆蓋范圍廣、不受地域和外部環(huán)境限制、建立通信時(shí)間快，在突發(fā)事件中起到不可替代的作用。例如在2008年南方雨雪冰凍災(zāi)害和汶川地震中，傳統(tǒng)通信手段已不可能，“動(dòng)中通”衛(wèi)星通信車(chē)和北斗通信設(shè)備起到關(guān)鍵作用，使指揮中心第一時(shí)間獲得現(xiàn)場(chǎng)音視頻資料、受困人員位置等寶貴信息，有序開(kāi)展救援行動(dòng)。

2）重大活動(dòng)安保

北京奧運(yùn)會(huì)火炬境內(nèi)傳遞期間，“動(dòng)中通”衛(wèi)星系統(tǒng)全程實(shí)施通信保障，將傳遞現(xiàn)場(chǎng)、火種存放點(diǎn)圖像和聲音實(shí)時(shí)傳遞回指揮中心，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供詳實(shí)的音視頻資料。

3）公安刑偵破案

通過(guò)手機(jī)監(jiān)聽(tīng)定位系統(tǒng)，可監(jiān)聽(tīng)嫌疑人的通話以及確定嫌疑人的大致位置，通過(guò)系統(tǒng)的移動(dòng)基站模塊，可精確定位嫌疑人的位置，并可以10086等號(hào)碼撥通嫌疑人手機(jī)，以最終確定嫌疑人實(shí)施抓捕。

同時(shí)如發(fā)生群體事件，可平臺(tái)配備的電子圍欄系統(tǒng)可以屏蔽區(qū)域內(nèi)手機(jī)信號(hào)，并監(jiān)視區(qū)域內(nèi)短信和通話。以控制事態(tài)發(fā)展或找到聚眾鬧事者。

4）城市車(chē)輛監(jiān)控

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市車(chē)輛迅速增加，如何加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)路段、特殊車(chē)輛等的監(jiān)管成為交管部門(mén)的一大難題，“天狼”指揮系統(tǒng)中的北斗通信跟蹤識(shí)別系統(tǒng)和警務(wù)查報(bào)站系統(tǒng)可有效解決此類(lèi)問(wèn)題。配備BD/GPS雙模定位系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)輛位置、指定時(shí)間段車(chē)輛軌跡回放、車(chē)輛信息查詢(xún)及控制、自動(dòng)抓拍、車(chē)牌識(shí)別、“黑名單”自動(dòng)對(duì)比報(bào)警、自動(dòng)布控報(bào)警、檢索假牌假證、機(jī)動(dòng)車(chē)交通違法抓拍、查糾、出租車(chē)出城管理等。

此外，“天狼”空天地一體化北斗指揮系統(tǒng)在部隊(duì)演習(xí)、反恐、維護(hù)國(guó)家穩(wěn)定等工作中也可發(fā)揮重大作用，通過(guò)以上簡(jiǎn)單舉例，可以看到我們?cè)O(shè)計(jì)的空天地綜合指揮平臺(tái)在各流域具有廣泛的用途。

七、結(jié)束語(yǔ)

“天狼”北斗指揮系統(tǒng)集成了多種先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)融合和模塊化設(shè)計(jì)，尤其是利用了我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗系統(tǒng)進(jìn)行定位、通信，采用國(guó)產(chǎn)化的定位技術(shù)。綜合考慮了技術(shù)、產(chǎn)品以及應(yīng)用環(huán)境等因素，通過(guò)模塊化組合，可應(yīng)用于軍事、公安、維穩(wěn)、救災(zāi)、應(yīng)急通信等各行業(yè)和領(lǐng)域，打造空天地一體化的“陸地航母”綜合指揮平臺(tái)。