北斗导航和_云_端_技术在公安指挥调度中的应用[1].pdf

文章编号 0494 0911 2013 12 0074 04中图分类号 P208 文献标识码 B 北斗导航和 云 端 技术在公安指挥调度中的应用 刘丹1 田银枝2 曹红杰1 张剑波3 1 北京合众思壮导航技术有限公司 北京 100015 2 北京超图信息技术有限公司 北京 100015 3 中国地质大学 武汉 信息工程学院 湖北 武汉 430074 Application of BeiDou Navigation and Cloud Terminal Technology in Public Security Command LIU Dan TIAN Yinzhi CAO Hongjie ZHANG Jianbo 摘要 公安信息化过程中 通过北斗定位 导航地图和无线通信等技术 对公安领域的位置信息 空间信息和业务数据进行有效整 合和资源共享 可以大大提升侦查办案过程中综合调度和扁平化指挥的能力 利用北斗定位既能保证位置信息的安全和可靠 又 能在 3G 通信信号无法覆盖的地方 通过北斗双向短报文功能进行定位数据和现场文字信息的实时传输 实现定位和通信的无缝 覆盖 本文采用位置云技术体系中的 云 端 模型 设计了符合公安安全接入要求的多级信息交换网络体系 实现了矢量 遥感 PGIS 三维和街景等多模式地图融合 并通过 SOA 服务接口整合公安大情报 警务综合平台和情报研判系统 最终形成了公安专有 云体系 最后结合广西公安实际案例总结建设成果和应用效果 以证明北斗和 云 端 技术确实符合公安的多级指挥业务需求 在 公安行业应用的前景广阔 关键词 北斗卫星导航系统 位置云 云 端 警用地理信息系统 收稿日期 2013 03 22 基金项目 科技部 863 计划 2012AA12A201 作者简介 刘丹 1974 男 湖北武汉人 博士生 高级工程师 主要研究方向为地理信息系统 导航与位置服务应用技术 一 引言 公安部门面临和承担着艰巨办案任务 以及破 案困难时 必须走科技强警之路 向科技要警力 通 过公安信息化建设技术提升战斗力 随着公安网 络基础条件和信息化应用水平不断提高 以及公安 部 金盾工程 的推广和深化 今后公安信息化的一 个重要趋势就是构建基于空间位置信息的统一指 挥调度体系 位置信息的获取主要靠卫星导航定位 北斗卫 星导航系统 BeiDou navigation satellite system BDS 是中国正在实施的自主研发 独立运行的全球卫星 导航系统 与美国 GPS 俄罗斯格罗纳斯 欧盟伽利 略系统并称为全球四大卫星导航系统 除了重要 的战略和安全意义 目前 BDS 已经逐渐走向民用和 产业化 对带动我国经济增长点有着巨大的促进作 用 1 办案过程中警员位置信息是指挥调度的核 心数据 也是关乎公安安全的保密信息 利用我国 自主卫星系统获取定位是今后公安信息化建设发 展的重点和趋势 目前利用 GPS 和北斗双模技术 不仅能保证国家信息安全 而且能对现有 GPS 和通 信网络进行辅助定位和通信互补 意义巨大 二 建设目标和核心技术 公安综合指挥调度系统的建设就是利用空间 地理信息技术 以 GIS GNSS 和 S 为基础 以公安 信息网络为依托 以信息共享和综合利用为目标 建立基于公安专网的多级综合指挥地理信息平台 以提高在指挥决策 快速反应 协同作战等方面的 综合能力 同时为情报收集 案件侦查 行动收网 公安查稽 警力部署等公安业务提供基于位置的辅 助分析与决策支持 2012 年 BDS 开始试运行 目前已经形成覆盖 亚太大部分地区的服务能力 并将于 2020 年提供全 球的定位导航服务 相对于 GPS BDS 一个最大的 优势就是其本身集成了通信功能 可以实现短报文 传输 特别是在没有通信网络信号覆盖的盲区也能 实现定位和短信息的回传 为公安侦查指挥提供很 强的定位和通信能力 位置云 是一种基于 3S 技术 IT 技术 网络与 通信技术的综合体系 包含基础设施 服务与开发 平台 产品解决方案等部分 吸纳所有与位置相关 的资讯 能够为社会各领域提供基于位置的多需求 解决方案 位置云技术的核心实施策略就是 云 端 云 是基于云计算技术的位置服务后端平 47测绘通报2013 年第 12 期 台 负责智慧思考与智慧决策 像大脑 是驻留 在终端的软件中间件 负责智慧传输与智慧反馈 像神经系统 端 是各类带有定位能力的智能产 品 包括消费电子和专业设备 负责智慧感知和智 慧执行 像感官与四肢 2 构建在北斗和位置云平台上的公安指挥调度 系统应用和常规 GIS 应用的最大区别在于 现场与 后台的实时联动 多应用系统的充分融合 通信网 络的多种支持 以及自导航功能的充分结合 三 系统设计 1 总体框架 公安综合指挥调度系统包括北斗导航终端和 位置云架构的指挥调度后台系统两大部分 可以同 时承载 3G 通信网络和北斗卫星网络 并利用终端 上的单兵作战软件和公安内网的地图及情报系统 来实现指挥调度功能 总体框架如图 1 所示 图 1总体架构图 2 多级架构 系统从组织架构方面分为总队指挥中心 支队 指挥中心和侦查现场 3 层 其中以总队为中心 向 上可以和公安厅 公安部沟通 平级可以与其他警 种协同作战 向下可对各支队 大队和前线警员进 行指挥调度 形成一个科学的上下贯通 无缝连接 的高效扁平化指挥体系 如图 2 所示 四 北斗导航实现单警的 端 应用 1 北斗实现双星定位和通信链路保障 考虑到公安侦查指挥现场情况无线通信网络 的特殊性和复杂性 系统采用北斗 GPS 双模单警 终端进行定位和通信的保障 图 2多级指挥体系 1 双星定位 实时定位方面首先采用 GPS 定位 在没有 GPS 卫星信号的情况下可以无缝转换到北斗卫星定位 双星定位保证定位信息完美覆盖 2 通信互补 数据通信链路方面也是首先选择 3G 信号 单 警终端可以选装联通 3G WCDMA 和电信 3G CDMA2000 模块 定位信息和采集数据的实时回 传 以及公安数据的下载主要依靠 3G 无线网络 在 无 3G 无线信号的情况下 利用北斗卫星的短报文 通道 把关键的定位数据和现场文字情况分包分块 地回传到指挥中心的北斗指挥机上 再通过北斗指 挥机和通信服务器的对接 把采集数据传输到指挥 系统的数据库中 同时对于后台指挥调度的文字指 令信息 也可以通过北斗指挥机实时地下发到单警 终端上 实现应急情况下的实时通信保障 3 短报文数据标准 格式为 信息编号 C C 校验位是否为 BCD 编 码方式 是否有密钥 发信时间 发信方地址 收信 方地址 电文字节长度 电文内容 2 公安现场指挥的地图导航应用 1 终端自由导航 利用北斗导航终端设备可实现智能声控导航 二维三维立体显示 3D 实景显示 周边信息实时查 询等核心导航功能 2 定位监控和战友位置查看 利用北斗导航装置可以把位置上报给指挥中 心 同时终端可以实时查看附近警员位置及详细 信息 3 侦查小组建立和信息实时沟通 终端用户可以建立不同的侦查组 实现消息指 572013 年第 12 期刘丹 等 北斗导航和 云 端 技术在公安指挥调度中的应用 令收发 作战指令实时接收和回复 指挥中心还可 以推送给导航终端案件目标地信息 实现 一键导 航 协调作战 以及快速增援 4 证据线索采集和实时上报 利用北斗导航装置的定位芯片和摄像头可实 时记录当前位置信息 周边图片 案件相关文字描 述等多种信息 并通过无线方式实时回传到指挥中 心 供领导作战决策指挥和案件分析情报研判等 工作 5 在线语音查案和语音对讲 通过一键呼和指挥中心进行语音通话 实时获 取案件和嫌疑人的相关重要资料 同时还能发起多 方无线语音对讲 实现一呼百应的功能 五 基于位置云技术的系统架构 1 位置云建设公安多级信息联动的 网络 1 建设内容 公安指挥调度系统的建设首先需要建立一套 符合公安安全接入规范的信息交换和数据共享网 络体系 铺设好一条基础的信息高速公路 以实现 业务对象之间 公安网内和网外之间 监控和移动 终端之间的信息互通和数据交换共享 采用位置 云体系中的位置接入数据标准和分布式多点通信 模块来实现以上功能 网络架构如图 3 所示 图 3公安网络安全接入 2 网络结构和部署 系统涉及 VPN 网 安全接入平台和公安内网 3 类信息网络 分别独立成网 通过路由器和网闸进 行隔离和交换 1 VPN 网 运营商基于 3G 公网增加相应隧道 技术和安全加密技术组建的 专线 网络 直接从运 营商机房迁入到公安部门的信息中心 2 安全接入平台 按照公安部边界安全接入的 规范要求 采取区分链路安全防御的方法 构建集 边界保护 身份认证 应用安全 安全隔离和平台自 身安全防护等功能的边界接入平台 实现 VPN 网络 和公安内网之间的隔离 3 3 公安内网 公安系统内办公用的独立网络 和其他网络实现物理隔绝 目前 VPN 网和安全接入平台采用三层交换机 实现信息数据的单向传输 VPN 网上的机器必须插 数字证书才能单向访问安全接入平台上的服务器 安全接入平台和公安网之间采用网闸技术进行信 息数据交换 也是只能单向访问公安网内的机器 网络部署 VPN 网上部署代理服务器实现移动 终端北斗 GPS 数据上传 安全接入平台上部署安 全接入服务器实现和公安内外网之间的互联和互 通 其他数据库 信息发布 应用通信等服务器和指 挥终端都部署到公安内网中 2 位置云实现后台多业务整合的 云 服务 1 建设内容 公安指挥调度系统中涉及的多种类型地图各 有特点 矢量和 PGIS 地图只能表现案件现场的平 面信息 对于布控和抓捕的地点和建筑物 需要更 加真实现场照片和更加立体的三维地图来提供细 节展示 增强公安民警的 精确侦查 精确布控和精 确抓捕 的侦查办案能力 系统使用位置云体系中多框架和地图接口 创 新地把矢量 三维 实景和 PGIS 地图等多种地图模 式都集中整合到指挥调度地理信息系统中 通过不 同的地图可视化角度来辅助公安侦查指挥工作 2 重点区域真三维和三维实景地图的应用 重点区域真三维地图可以掌握场所的真实环 境 对于制定抓捕行动方案非常有帮助 且对于侦 查员布控位置和守候出入点安排 通过查看建筑物 的真三维地图会非常直观和逼真 作为遥感和真三维地图的有效补充手段 基于 三维实景地图弥补了传统二维地图数据量不足的 问题 提供一个 身临其境 的实景环境 为侦查办 案提供直观影像数据 并且可进行通道尺寸 建筑 物高度和射击通视距离量测 具有 可视 可读 可 写 可画 可量 可链接 可挖掘 等特点 3 实现与公安 PGIS 平台的整合与对接 公安 PGIS 的最核心功能就是把公安各警种业 务数据都集中整合并且上图管理 实现公安信息化 67测绘通报2013 年第 12 期 领域 一张图 模式 PGIS 是今后警用 GIS 应用发 展的大趋势和大方向 随着全国公安 PGIS 的逐步 建立和完善 和 PGIS 整合能有效保证实时获取公 安各类信息和资源 宾馆 酒店 单位 门牌地址 等 逐步成为一个数据自动更新和信息极大共享 鲜活的公安综合应用系统 4 多模式地图集成的系统效果如图 4 所示 图 4多模式地图 六 建设成果与应用效果 基于北斗和 云 端 技术的公安指挥调度系统 主要有以下特点和建设成果 一是构建了公安信息 化领域第一个基于云计算技术和面向实战的北斗 综合指挥系统和应用框架 二是搭建了公安侦查的 多级指挥体系 提高了公安侦查指挥过程中信息传 递的效率和扁平化指挥的能力 三是建立了公安领 域快速高效的移动侦查指挥体系 大大增强和提高 了公安现场指挥调度和应变决策的能力 四是提供 了基于手机的北斗导航 身份识别目标比对 手机 无线对讲调度 手机 GPS 定位 PGIS 地图展示等多 种先进侦查办案手段 增强了公安一线干警的案件 侦查和现场实时取证的能力 五是建立了公安 GIS 指挥系统与公安大情报系统 各业务系统等之间的 信息通道和桥梁 增强了现场情报研判效率 大大 提高现场查缉的能力 基于北斗和 云 端 技术的公安指挥调度系统 于 2011 年首先在广西公安禁毒部门得以充分应用 和实践 通过一年的建设 建成了广西全区 6 个禁 毒侦查指挥中心 实现了广西全区禁毒移动指挥中 心的全覆盖 完成了全广西 80 禁毒支队侦查指挥 车辆的实时监控和警力调度 完成了全区 50 禁毒 民警数字化警用终端的配发 为广西公安禁毒乃至 广西公安信息化水平的提高做出了贡献 并且得到 了公安部领导和广西公安厅领导的高度评价 被认 为是 禁毒工作新的跨越和突破 禁毒信息化迈上 新的台阶 广西公安新的技术平台 广西公安禁毒项目社会效益非常明显 广西公 安禁毒指挥调度系统在边建边用的过程中一直坚 持 贴近实战 易用好用 的原则 利用各类先进的 终端设备和软件系统 积极开展各类禁毒案件的侦 查工作 并且形成了多起战果 2011 年自治区公安 厅禁毒总队应用指挥调度系统 调度区 市 县各级 禁毒部门共破获重特大毒品犯罪案件 5 起 其中公 安部督查重点案件 2 起 共抓获犯罪嫌疑人 22 名 缴毒 10 余千克 多次受到公安部禁毒局的通报嘉 奖 为保障国家安全和社会安定起到了非常重要的 作用 七 结束语 系统整体构成了一个典型 云 端 公安侦查指 挥的创新应用工作模式 其中 端 是基于北斗 GPS