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一体化指挥系统

单兵作战应急指挥系统

2018-08-08 10:47      点击:
系统概述 
近些年来,发生在全球各地的恐怖组织事件,给政府工作提出了挑战。在我国随着工业化、城市化进程的不断推进,人流、物流、信息流、资金流高度集聚。由自然因素、技术原因、人为因素造成的紧急与灾害事件频频发生,有逐渐上升的趋势,造成的损失和政治影响非常巨大。所以,突发事件的管理(包括预防、预警、快速反应、处置、恢复)越来越重要。在应对突发事件方面,经常需要应急作战指挥。特警作战具有时间的突发性、地点的不确定性、容量的不可预期性等特点。 
《单兵作战应急指挥系统》应是在综合应用3S技术(卫星定位技术GPS,遥感技术RS,地理信息系统技术GIS)、移动通讯技术、计算机网络技术、地图数据服务技术、多媒体数据通讯技术基础上,以服务于资源优化配置、紧急预案分析、中心调度指挥为目的,建立的一套具有特警作战人员(车辆)交互定位、人员(车辆)移动中邻近地物定位查询、多目标间多媒体数据(文字/照片/视频/语音)即时交互、多目标多窗口轨迹与视频监控、路径选择与语音导航等多项功能的“移动多媒体信息平台”。  
 该系统的显著特点是“多媒体数据与位置数据的无线交互传输(如基于TD-SCDMA/GPRS/WIMAX等无线网络)、与地理信息技术支持下的移动目标定位查询与路径优化选择相结合”。它作为目前一般常见的“定点(或定位)监控” 手段的补充方法,集人员(车辆)位置监控、地点移动查询、多媒体数据交互传输、路径优化选择四大功能为一体,可实现对人、车、船等移动目标的移动监控,起到对异常突发事件的决策分析与指挥调度的实时辅助作用。该系统以无线视频传输服务器为核心产品,作战终端与监控中心的设立,机动、灵活。同时,支持笔记本电脑和PDA手机等作为客户端实时查看,真正实现了现场视频图像的无线实时监控。
2.2  设计原则  
本无线监控方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。同时综合考虑施工、维护及操作因素,并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。其具有以下原则:  
 先进性与适用性 
本系统采用新的MPEG4/H.264编码技术,DSP视频处理技术,借助各种无线网络,满足无线视频传输和监控需求。同时系统面向各种管理层次,功能配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则,其操作应简便易学。 
 经济性与便捷性 
充分考虑特警实际需要和信息技术发展趋势,根据用户现场环境,设计选用功能和适合现场情况,采用无线的解决方案,安装调试方便快捷。 
 简单性 
方便特警人员操作,充分发挥设备的工作效率。  可靠性与安全性  
系统的设计具有较高的可靠性,在系统故障或事故造成中断后,能确保数据的准确性、完整性和一致性,并具备迅速恢复的功能,同时系统具有一整套完成的系统管理策略,可以保证系统的运行安全。 
 开放性  
以现有成熟的产品为对象设计,同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势,可与消防、周界防盗、聚光系统实现联动。 
 可扩充性 
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要,具有更新、扩充和升级,以及系统整合等技术支持,以满足今后的发展要求。 
 稳定性 
主系统和各子系统自成体系,独立运行、互不影响; 
2.3  设计依据 
  GA/T75-94《安全防范工程工序与要求》
  GA/T367-2001 《视频安防监控系统技术要求》
  GB15207-94 《视频入侵报警器》
  GA308-2001《安全防范系统验收规则》
  GB/T 16572-1996《防盗报警中心控制台》
  GB12663-1990《防盗报警控制器通用技术条件》
  GA/T74-2000 《安全防范系统通用图形符号》
  GB50307-2002《智能建筑工程质量验收规范》 
  GB50168-92《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》
  GB50057-94《建筑物防雷设计规范》 
  GB50198-94《民用闭路监视系统工程技术规范》      
  GB50054-95《低压配电设计规范》              
 《军工产品存储库风险等级和安全防护级别的规定》
  GBJ115-87 《工业数码图像系统工程设计规范》      
  GA16796-97《安全防范报警设备安全要求和实验方法》    
  GA/T75-94《安全防范工程程序与要求》                
  GA/T70-1994《安全防范工程费用概预算编制办法》
3  系统组成与功能 
3.1  系统组成 
单兵作战应急指挥系统由作战终端、传输网络和监控中心(指挥中心和分控中心)三大部分组成。  
3.1.1 作战终端 
作战终端的设备主要包括头盔摄像机和对讲单元,无线视频传输服务器(TD-SCDMA/GPRS/WIMAX)和前端供电单元,信息终端等四部分组成。 
1) 摄像单元: 
摄像单元由摄象机、云台、防护罩、加密器构成。摄像机选用了高清晰度彩色摄象机,镜头选用20 倍变焦红外镜头、云台选用进口原装云台,防护罩选用密封且有加热散热功能的室外防护罩。 
以单兵摄像头盔做为监控设备,通过单兵移动,对各种固定或移动目标实施地点位置、场景图像进行实时监控。 
2) 对讲系统单元: 
应用于与上级指挥人员对讲和其他作战人员沟通

3) 无线视频传输服务器: 
无线视频传输服务器由无线传输模块,视频存储模块,供电单元模块等组成。  
此设备体积小,可以随身携带,主机可配备各种小型摄像头,摄像头可固定在头盔上,也可以固定在工作服上。使用时只需要按一下启动开关,设备就自动运行,将视频实时传回控制中心和监控中心。此设备主要用于单兵作战执行反恐任务时,把各自的视频图像实时传送到控制中心和后台监控中心,这样有利于指挥中心掌握全局情况,便于现场操控,下达正确指令,使行动得以安全、有序、高效地进行;尤其是作战队员在执行任务中遇到危险时,可以及时地察觉到,从而下达撤退指令或增加保护措施,确保人身安全;同时有利于后台监控中心及时撑握全局情况,方便进行远程指导和资源配置。

4) 信息终端 
采用腕带式的便携信息终端,集成了GPS等功能。作战人员利用信息终端可以实现人员定位、查看指挥中心下发的各种信息,也可以查看其它作战人员的实时视频。 
采用嵌入式GIS 技术路线。基础地图、网络地图等不经常变化的数据,置于手持终端内部,通过数据的同步,实现地图数据的更新。

3.1.2 传输网络 
3.1.2.1  有线传输通道: 
有线传输通道包括同轴电缆、光纤等方式;本系统由于是应急作战指挥,
地点和时间都具有不确定的特点,无法采用传统的有线传输方式,建议在无线传输技术中选用。
3.1.2.2  无线传输通道 
无线模式其中有卫星、微波、一点多址、无线网桥等方式。 
所谓“无线技术”是指利用非物理线路来进行数据交换的数据传输链路。利用无线技术来组建网络,最大的特点及好处是可以摆脱光纤及有线网络的困绕,可以在很短的施工周期内建设好数据网络,同时维护简单、扩展性好。
当前,常用的无线技术主要包含有以下几种: 
以下按距离短长排列 
AP(802.11b):传输距离100米,不能有阻挡物体,增强型AP,传输距离可达到1公里,不能有阻挡物体  
WLAN:2公里以内,不能有阻挡物体  
WiMax---- Worldwide Interoperability for Microwave Access,有效范围30公里, WiMAX是IEEE的802.16标准,全称为全球微波接入互操作系统。它能够实现一定的覆盖距离,并支持70 Mbps的峰值速率。利用这种技术来实现高速的一定范围面积覆盖。  
GSM:全球移动通信系统是2G数据蜂窝电话技术,典型应用:语音及数据。  数据传输速率:在欧洲该系统使用900MHz和1.8GHz 频率。在美国它使用1.9GHz PCS 波段。达到 9.6kbps  优缺点比较:目前已经有180多个国家采用这一技术。但GSM短信只能作单向传送,且每次的字符数不能多于160个。GSM网中用户最高只能以9.6kbit/s的速度进行数据通信,如Fax、Email、FTP等,这种速度用于传送静态图象还基本能满足要求,但随着英特网的飞速发展,用户往往希望传送高质量的视频和声音。显然,现有的GSM数据业务无法满足这个要求,  
CDMA系统 :采用IS2000标准,但仍是1.25M 带宽,最高传输数据速率可达153.6kb/s。3G(3XRTT)系统采用IS2000标准,是5M 带宽,最高传输数据速率可达2Mb/s。也就是说1XRTT系统是IS-95向3G过渡的系统。1XRTT系统与现有的IS-95系统相比。
1、增加了快速寻呼信道,是为了增加手机的待机时间。
2、完全向后兼容IS-95系统。
3、多了两种功率控制,使系统容量提高了1.5倍。IS-95系统每扇区支持22个用户,1XRTT系统每扇区可支持34个用户。
4、仍是1.25M 带宽,最高传输数据速率可达153.6kb/s  
GPRS :通用分组无线业务(General Packet Radio Service)介于2G和 3G技术之间。即所谓的2.5G,支持数据分组交换。 数据在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。 数据传输速率:数据传输速率可达到115kbps; 而AT&T 无线GPRS网络传输速率在40kbps 至 60kbps之间。 优缺点比较:其短信收发类似于GSM,但其信息字数不受160个字符限制。  
3G:参与我国3G牌照竞争的共有三种标准,分别是CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。据了解,3G技术试验第二阶段外场测试结果 表明,目前3G技术已经基本成熟,3G终端种类也相对丰富。  
WCDMA,欧洲国家全部支持的标准,也是全球获得3G牌照最多的标准,它支持现在的GSM手机网的演进,诺基亚、爱立信等公司是主要技术商。中国电信获得此牌照  
CDMA2000,美国、日本、韩国等国家主要支持的标准,美国高通公司是主要技术支持者,韩国的LG等公司已经获得相关牌照。中国联通获得此牌照 TD-SCDMA,中国大唐电信拥有自主知识产权的标准,适合人口多的国家所用。中国移动获得次牌照。 
   针对上述各种无线技术,
我们用一个表格来总结一下:
3.1.2.3  传输方式的选用 
由于特殊应用场景,必须考虑到此系统安全性,保密性。
TD-SCDMA是建立在我国自主知识产权基础上的,具有下述5大突出优势 
1 频率优势 
首先,TD-SCDMA频率资源充裕。中国3G频率规划比国际划分的50 MHz时分双工频带增加了两倍多,达105MHz,频率资源丰富,为推进TD-SCDMA产业化奠定了资源基础。 
而WCDMA和CDMA2000共享90MHz×2的频段,因此其频率资源紧张。于由于目前,TD-SCDMA网络属于中国自主研发,;在上述网络环境稳定的情况下,视频效果可以达到8--15fps,基本满足视频传输的需要。 
2组网优势 
首先,没有“呼吸效应”。用户数或业务量的增加使网络覆盖半径收缩的现象称之为“呼吸效应”。CDMA是一个自干扰系统,当用户数显著增加时,产生的自干扰呈指数增加,因此“呼吸效应”是其天生缺陷。 
TD-SCDMA的每个载波类似GSM网,它通过低带宽FDMA和TDMA时隙的划分消除了系统的绝大部分干扰;由于其单时隙用户数少使自干扰较少;再 者,这部分自干扰通过联合检测和智能天线技术被进一步抑制,因此TD-SCDMA不再是一个干扰受限系统,而是一个码道受限系统,覆盖半径不随用户数的增加而收缩。 
3网络优化最佳 
WCDMA和CDMA2000只能采用“同频加站补盲”的“硬优化”策略进行补盲区和吸收话务量,该法在解决了局部问题的同时,又引入了邻区干扰加重、邻区配置复杂等问题,甚至需要调整原规划中的网络拓扑结构,搬迁部分原有站点。 
4.成本优势 
首先,单信道成本便宜一半。3G基站成本成为衡量系统设备成本的标志;TD-SCDMA与WCDMA、CDMA2000比较,核心网和基站控制器的成本没有明显差别;但不同标准的基站技术差别较大,成本差别也较大。TD-SCDMA单基站的成本比WCDMA略有优势。单信道成本低至WCDMA的44%。对于不对称数据信道,由于TD-SCDMA可调整上/下行链路间的转换点来进一步提升容量,其成本要远低于44%。其次终端成本优势明显。TDD不用双工器和大功率线性功放,可简化射频电路,使得系统设备和手机成本较低。TD-SCDMA的码片速率低,可降低手机芯片成本。无论欧美哪一个3G标准,国内企业都要交纳高额的专利使用费;而 TD-SCDMA拥有自主知识产权,使得专利费用和终端价格会显著降低。 
5安全优势 
TD-SCDMA是建立在我国自主知识产权基础上的国,适应于安全级别高的特殊群体。  
特警出勤作战,环境条件复杂,危险性高,涉密性高。对于紧急作战指挥,必须考虑到瞬息万变的突发情况。即使在无3G网络的条件下,也要求务必确保能实现视频语音数据及时交互。因此,依据各种无线技术优缺点的比较,本方案建议采用TD-SCDMA/WIMAX/GPRS+GPS模式。(作战终端3种模式自动切换)  
3.1.3 监控中心 
监控中心分主监控中心(指挥中心)和各个分控中心(作战指挥车)
3.1.3.1  指挥中心需配置相应设备: 
 设备 
服务器,大屏,监控终端,互动呼叫装置(可根据需要配备PDA手机或笔记本电脑实现移动监控) 
 指挥中心安装监控中心主控软件,该主控软件可以实现实现对网络内所有数字图象设备的网络监视、控制、查询、浏览、电子地图报警等功能,具备的控制管理权限,通过可以外接对讲耳麦实现和作战的对讲指挥功能。 (存储服务器硬盘大小:可以根据数据需要保存天数计算, 例如:21路视频数据,每路视频码流平均为60Kbps,需要保存20天,计算方法是21路*60Kbps *20天*24小时*3600秒/8 = 260GB(存储服务器)。中心服务器网络带宽:可以根据设备的连接个数计算下行带宽,根据客户端的连接个数计算上行带宽,例如:21路设备同时连接运行,并向中心服务器传送视频数据,以每路视频码流平均为60Kbps计。那么,网络下行带宽计算方法为:21路*60Kbps=1.23Mbps;如果有6个客户端同时连接,每个客户端连接21路图像,则网络上行带宽计算方法为:6个*21路*60Kbps=7.38Mbps。)

3.1.3.2  分控中心(作战车)所需配置相应设备 
中心根据需要选配多台分控工作站,安装监控中心分控软件许可证,该软件相当于C/S分控端,基本功能同等于主控软件。

3.2  系统图

4  指挥系统功能 
指挥中心是整个系统的心脏,它由GPS接收系统、图像接收系统、指令发射系统、网络化图像传输系统构成。 
该系统运行于中央指挥中心,专门服务于总部指挥人员。它由人员分组管理、入网认证服务、多媒体通讯、GPS定位、电子地图导航、数据库管理、地图标注(选配)等模块组成,其功能除了涵盖上述车载系统功能外,还包括人员分组管理、入网认证服务两大功能。该系统应用特点:中心系统以无线/有线上网与个人系统、车载系统之间的多媒体数据交互传输,并向个人系统发出语音指令。  
4.1  服务器软件 
4.1.1 视频/音频采集压缩软件 
图像压缩算法:采用新的、压缩比极高的H.264++视频压缩算法;数字矩阵可用流媒体技术转发,方便多个用户访问;除了将图像数据上行传输功能外,还可将图像和数据资料进行下行接收, 
4.1.2 视频/音频流媒体软件  
当中心与现场网络带宽有限时,为了满足中心或其他远程客户同时对远程监控场所设备的访问,中心还需要配置流媒体转发服务器,内置流媒体转发服务器软件用于流媒体转发。设置流媒体转发服务器的目的在于缓解网络带宽紧张的区域,对该区域内的3G集群无线视频传输主机的访问全部通过流媒体转发服务器软件模块来进行转发,使得该3G集群无线视频传输主机的视频服务只占一个通道。流媒体管理软件模块的多级设置可提高响应访问的效率, 可以合理规划流媒体转发服务器软件模块的设置,以求更少的时间代价换取更高的带宽利用率。根据实际情况也可以在监控现场安装二级流媒体转发服务器和软件, 实现WAN环境下二级流媒体数据转发功能,支持双网卡和跨网段应用环境,捆绑中心流媒体转发服务器软件使用。
4.1.3 视频/音频存储软件 
为了保障数据安全,中心还可以配置网络存储服务器,内置网络存储管理服务器软件,实现远程所有图象的实时录象、报警录象、中心集中备份和事后检索查询,存储的媒介可以是普通硬盘,也可以是磁盘阵列或磁带库。 
4.1.4 系统管理软件 
 既能运行于服务器上,也可以运行于可连接至服务器的任一PC上,对系统进行远程监控与管理;  
 系统运行监控——实时察看系统运行状态,如服务运行状态、当前在线设备清单,以及在线客户端连接等;  
 基础系统管理——对设备、设备组、角色、用户等基础数据进行增、删、改管理。  
4.1.5 信息安全管理软件 
充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证、实时时钟等技术,保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏; 
4.2  主控和分控软件 
4.2.1 前端编码参数设置 
根据监控需求和前端实际网络条件灵活调整编码参数设置;  
4.2.2 远程调用历史资料,录像监控中心可以通过专用软件查看、调用GSM,OR 3G集群无线视频传输主机的任意图像,可以对任意视频进行云台的上、下、左、右控制,可以对视频进行远程录像。本系统可进行远程录像计划设置,通过报警录像、实时录像、移动录像等计划设置,完成对前端摄像机监视工作的时间、任务类型的设置。数字矩阵解远程视频的同时可以录象。 录像以文件形式保存,录像文件名可任意设置,系统自动附加上时间,以达到按时间、录像机检索功能。每路都可按时间和通道检索,可以8、4、2、1、1/2、1/4、1/8、1/16速度回放,可以局部放大,画面优化,抓拍等功能。硬盘压缩录像算法采用华美博弈独有的H.264++加密算法,并能调节压缩比率,可以使用Windows 软件播放已录像的文件。 
4.2.3 超大视视频管理功能 系统可同时连接上下级百个前端设备3G集群无线视频传输主机,可控制前端设备连接的全部摄像机信息,可自由选择发送任意一路摄像机到任意一个液晶电视墙上。 
4.2.4 报警管理 系统可对作战终端紧急呼叫做出报警预告 
4.2.5 电子地图布防 监控中心具有矢量/位度位图复合式的报警布防图,可做出多张报警图。鼠标对图上报警布防,自动启动录像机,自动/手动电脑硬盘录像,可实现检索及后处理,生成打印报警记录及彩色图像。在报警信号发出后电子地图报警布防立即跳到主界面,并有相应的报警信息提示。 
4.2.6 资料查询管理 
远程系统日志查询: 
系统可对前端设备依时间、操作员、操作类型进行系统日志查询。 
远程工作记录查询: 
系统可对前端设备依时间、操作员、操作类型进行工作日志查询。 
本地管理:
系统提供本系统参数的设置、工作记录添加、工作记录查询、系统 
操作日志查询等功能。 
4.2.7 锁定功能 
   系统具有自动及手动锁功能,可进行系统锁定,防止管理人员不在现场时,其他人没对系统的非法使用。

4.3  作战终端软件 
 实时视频察看——有选择调阅前端视频,为专业人员提供随身携带的
监控平台;  
 本机录像——实现边察看边录像;   录像调阅——随时察看设备内的视频录像。 
 实时互动对讲——可时候和作战终端和分控指挥人员互动对讲
4.4  互动对讲系统 
通过对讲平台和PDA可以对作战终端和分控指挥人员进行实时、全双工语音对讲,声音清晰,无回音串扰。 
4.5  GPS系统 
GPS定位采用专网经中继传输,传采用差分,保证精度。GPS现已成熟技术。 
5  系统特点 
 采用先进的嵌入式移动智能监控系统, 超强MPEG4/H.264编码能力  实时不间断监控 
对监控目标进行实时不间断监控,使指挥人员不论在什么地方,不论移动还是静止状态下均能指挥到单兵作战情况。 
 采用断点续传、保持心跳、自动重连等多种方式来保证无线网络数据
传输畅通 
 系统集成性、可靠性高、保密性好,录存、加密、传输同时进行,一
机多能 
利用TD-SCDMA/WIMAX/GPRS网络可以实现远距离、大范围的视频监控和移动监控。不论前端还是后台监控中心均可移动且不受地域限制。  实时25帧/秒的连贯清晰画面录制,为事后取证工作提供详实依据  加密技术保证图像信息传输过程中安全可靠。 
抗干扰能力强,由于采用了更强的纠错编码技术和信道处理技术,使其具有更强的抗干扰能力,在复杂的电磁环境下仍然保持优良的通信质量。  指挥人员远程监控,随时了解现场情况 
 移动监控方式:笔记本电脑和PDA手机用作监视终端,方便领导随时
查看 
 设备体积小、防震、防尘设计、稳定性高,适合长期不间断使用
 使用、维护、安装简便,可重复使用,性价比高 
设备可重复使用避免重复投资,可根据现场不同的实际情况优化配置,
 多级化设计可为建立多级管理提供良好平台 
该系统可建立一个多级管理平台,方便各级部门监督管理。  
6  系统设计安全 
6.1  设备安全 
本监控系统使用电气设备和主机的电气安全和防雷安全指标符合国家和行业的相关标准,为确保使用人员和设备的安全可选用先进的防雷设备(可选),整体防雷设施建议采用三级防雷方式,即:前端设备防雷、大楼电源防雷、机房电源与设备防雷。 
6.2  数据安全 
建立完善的数据备份与恢复机制。保证数据不因物理介质的损坏而丢失。数据采取有效的加密保护措施,确保数据的安全。 
6.3  系统安全 
监控系统软件和存放监控系统信息的所有主机和系统应执行严格的身分认证机制,防止对系统的非法侵入。监控主机的操作系统和软件系统建立完善的备份和灾难恢复机制,确保系统被损坏后的快速恢复。
7  系统设备清单 
数量说明:以作战单兵100人,作战车10辆,1个监控中心为单位

说明:借助无线TD-SCDMA/GSM/GPRS+GPS等网络传输,在系统运行期间,前端设备和监控中心之间的视频数据通信将通过前端设备(无线视频传输服务器)内置卡进行传输。因此,根据前端设备回传视频数据流量,结合当地移动资费标准,需要向移动公司支付相应的通信费用。
联系方式:北京软件开发公司
全国免费咨询热线:010-52462638,400-886-7161
邮件:bj-service@humrain.com
网址:http://www.humrain.com/
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