北斗導航和_云_端_技術在公安指揮調(diào)度中的應用[1].pdf

文章編號 0494 0911 2013 12 0074 04中圖分類號 P208 文獻標識碼 B 北斗導航和 云 端 技術在公安指揮調(diào)度中的應用 劉丹1 田銀枝2 曹紅杰1 張劍波3 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(zhì)大學 武漢 信息工程學院 湖北 武漢 430074 Application of BeiDou Navigation and Cloud Terminal Technology in Public Security Command LIU Dan TIAN Yinzhi CAO Hongjie ZHANG Jianbo 摘要 公安信息化過程中 通過北斗定位 導航地圖和無線通信等技術 對公安領域的位置信息 空間信息和業(yè)務數(shù)據(jù)進行有效整 合和資源共享 可以大大提升偵查辦案過程中綜合調(diào)度和扁平化指揮的能力 利用北斗定位既能保證位置信息的安全和可靠 又 能在 3G 通信信號無法覆蓋的地方 通過北斗雙向短報文功能進行定位數(shù)據(jù)和現(xiàn)場文字信息的實時傳輸 實現(xiàn)定位和通信的無縫 覆蓋 本文采用位置云技術體系中的 云 端 模型 設計了符合公安安全接入要求的多級信息交換網(wǎng)絡體系 實現(xiàn)了矢量 遙感 PGIS 三維和街景等多模式地圖融合 并通過 SOA 服務接口整合公安大情報 警務綜合平臺和情報研判系統(tǒng) 最終形成了公安專有 云體系 最后結(jié)合廣西公安實際案例總結(jié)建設成果和應用效果 以證明北斗和 云 端 技術確實符合公安的多級指揮業(yè)務需求 在 公安行業(yè)應用的前景廣闊 關鍵詞 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) 位置云 云 端 警用地理信息系統(tǒng) 收稿日期 2013 03 22 基金項目 科技部 863 計劃 2012AA12A201 作者簡介 劉丹 1974 男 湖北武漢人 博士生 高級工程師 主要研究方向為地理信息系統(tǒng) 導航與位置服務應用技術 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(zhàn)斗力 隨著公安網(wǎng) 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(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發(fā) 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(xiàn)有 GPS 和通 信網(wǎng)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(diào)度系統(tǒng)的建設就是利用空間 地理信息技術 以 GIS GNSS 和 S 為基礎 以公安 信息網(wǎng)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(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(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 IT 技術 網(wǎng)絡與 通信技術的綜合體系 包含基礎設施 服務與開發(fā) 平臺 產(chǎn)品解決方案等部分 吸納所有與位置相關 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 47測繪通報2013 年第 12 期 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)設備 負責智慧感知和智 慧執(zhí)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(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) 絡的多種支持 以及自導航功能的充分結(jié)合 三 系統(tǒng)設計 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)絡和北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡 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 總體框架如圖 1 所示 圖 1總體架構圖 2 多級架構 系統(tǒng)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(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 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 圖 2多級指揮體系 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 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 C C 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 572013 年第 12 期劉丹 等 北斗導航和 云 端 技術在公安指揮調(diào)度中的應用 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(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 基于位置云技術的系統(tǒng)架構 1 位置云建設公安多級信息聯(lián)動的 網(wǎng)絡 1 建設內(nèi)容 公安指揮調(diào)度系統(tǒng)的建設首先需要建立一套 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) 絡體系 鋪設好一條基礎的信息高速公路 以實現(xiàn) 業(yè)務對象之間 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)絡架構如圖 3 所示 圖 3公安網(wǎng)絡安全接入 2 網(wǎng)絡結(jié)構和部署 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 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 技術和安全加密技術組建的 專線 網(wǎng)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(guī)范要求 采取區(qū)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(xiàn) VPN 網(wǎng)絡 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 和其他網(wǎng)絡實現(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器 安全接入平臺和公安網(wǎng)之間采用網(wǎng)閘技術進行信 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)絡部署 VPN 網(wǎng)上部署代理服務器實現(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)務整合的 云 服務 1 建設內(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) 務數(shù)據(jù)都集中整合并且上圖管理 實現(xiàn)公安信息化 67測繪通報2013 年第 12 期 領域 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 建設成果與應用效果 基于北斗和 云 端 技術的公安指揮調(diào)度系統(tǒng) 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?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 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 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(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