打造空天地一體化綜合指揮系統通用平臺

+ 中國空間技術研究院西安分院 院長助理 宋新剛

中國空間技術研究院西安分院 通信所所長 王 偉

西安航天恒星科技實業（集團）公司 衛星終端事業部部長 宋 雷

打造空天地一體化綜合指揮系統通用平臺

+ 中國空間技術研究院西安分院 院長助理 宋新剛

中國空間技術研究院西安分院 通信所所長 王 偉

西安航天恒星科技實業（集團）公司 衛星終端事業部部長 宋 雷

一、引言

如果我們梳理近20年來的局部戰爭、民用航空航海、應急救災等，就會發現，隱藏在勝利、高效、保障等背后的太空因素十分突出。

從海灣戰爭、科索沃戰爭到阿富汗戰爭、伊拉克戰爭，從日本地震到我國汶川地震，從船只遇險到馬航班機，利用天基信息系統已經實現了天、空、地、海多位一體。并在戰爭中實現了多縱深多層次的戰略戰術打擊，最終使戰爭呈現出“三非”——非線性、非對稱、非接觸的特點。但是，目前只有美國在天地一體化方面走在了世界前列。

4月14日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平在空軍機關調研時指出，要緊緊圍繞黨在新形勢下的強軍目標，全面加強部隊革命化、現代化和正規化建設，以新型作戰力量加強空間防御，打造“空天一體”軍隊。

我院自主研發的“‘天狼’ 空天地一體化”北斗指揮系統是以綜合指揮車為搭載平臺，整合各類技術資源，集成北斗系統、衛星通信系統、刑偵系統、偵查系統、維穩應急系統、軍事裝備等，通過技術融合，實現各系統模塊化，以達到共用平臺、減少重復投資、針對各行業應用快速組裝產品，提升空天地一體化攻防綜合應用指揮能力的目的。

二、國內外現狀簡介

在軍民衛星及應用能力方面美國依然保持全面領先，在各種綜合應用以及實戰上是率先成熟應用的國家。其軍事衛星系統已演進至第三代，由戰略應用擴展至戰術應用，創新的應用模式和應用系統不斷涌現。并通過采購民用遙感衛星數據、租用民用通信衛星轉發器、發展軍民共用衛星、民星搭載軍用載荷等多種靈活的“民為軍用”、“軍民融合”模式，補充完善了軍民衛星資源，滿足了其在長期信息獲取、日常作戰訓練、戰時應急調用等多方面的需求，充分挖掘出了衛星作為“戰力倍增器”的潛力。

我國已形成了以電子、成像偵查衛星為主體的天基信息獲取體統、以通信衛星、中繼衛星為主體的天基信息傳輸系統以及以導航衛星、環境探測衛星為主體的天基信息保障系統。總體框架及涵蓋面與國外先進國家基本一致。但也存在覆蓋范圍有限（比如導航衛星尚未做到全球覆蓋）、資源有限規模較小（比如衛星數量、帶寬資源等）、應用有限靈活不足等問題。

三、空天地一體化綜合應用平臺的考慮

1、目前我國空天地一體化系統建設存在的問題：

衛星覆蓋區域有限；

信息交互自動化程度低，尚未形成真正意義上的“網絡”概念；

高速數傳鏈路資源匱乏，基礎設施較薄弱；

地面終端接入能力不足；

大量信息尚需人工解讀和轉換，時效性差，處理大數據能力低；

地面應用設備應用靈活性差、無統一通用設計思路。

2、天地數據鏈

將傳感器、指揮控制系統和各個作戰、應急及其他應用平臺鏈接到一起，實現信息獲取、有效調配以及作戰資源共享的“數據鏈”，越來越受到各方的重視。天地一體信息傳輸與分發系統則作為實現數據鏈大跨距作戰以及全方位信息協同的重要保障設施，天地數據鏈使得傳統的數據鏈更具備全球化和信息一體化優勢。

3、天基網絡化

與美軍相比，我國不具備全球布站條件，境外作戰及其他應用對衛星信息依賴程度極高。與美國“天星地網”的發展方式不同，我國“天星國土網”的建設方式，需要依靠空間網絡實現大范圍應用支持。因此需要擴大現有系統的網絡化程度，形成信息體系網絡化，走“中國特色”空間力量之路。

4、信息融合與地面（海空）設備的通用化、模塊化

通過上層協議設計，大幅降低底層鏈路差異，提供端到端的面向應用的業務保障。實現系統間的信息融合，通過對IP等上層協議研究，完成面向應用的服務體系建設。

同時，還需要充分考慮一體化聯合應用條件下天基信息傳輸與分發系統與地面設備系統的一體化設計。

需要一提的是，系統的融合并不代表要建設一個全能衛星或衛星系統來取代現有系統，這樣的結果將會是該全能衛星功能太過復雜，實現困難，通過第一步建成的系統各自有各自的特點和定位，提供的服務也各有側重，這里所說的融合，是指信息層面的統一，解決不同業務還需要針對性的通過不同系統來完成。

信息融合帶來的好處是可以精簡終端類型。使得地面設備的分類簡單化，并可實現地面設備的通用化、模塊化設計。實現裝備一體化、載荷一體化、協議一體化的設計技術。

最終形成由面向任務到面向服務和應用的轉型。

四、“天狼”空天地一體化北斗指揮系統介紹

1、設計背景

基于天空地一體化設計思路，系統各組成部分采用模塊化設計，在技術、安裝方式、軟件等方面充分考慮公安、應急維穩、救災、軍事等各應用領域的兼容性。

通過模塊組合和替換，可應用于各場合領域。達到減少重復投資、快速形成產品、人機友好方便易用的目的。

為未來我國的天空體一體化網絡系統打造通用平臺。

2、系統組成：

“天狼”空天地一體化北斗指揮系統主要構成由兼容性車輛平臺、北斗通信定位系統、衛星通信系統、無人機偵察跟蹤識別系統、單兵背負系統、電子圍欄系統、警務查報站系統以及綜合指揮系統等組成。

1) 北斗通信定位跟蹤識別系統是利用北斗衛星進行定位導航，并利用北斗衛星中特殊的報文通信功能進行遠程通信。在車輛和終端設備上都配有北斗收發功能的模塊，針對軍、民及特殊地域，其位置信息可以分別通過3G、WIFI、藍牙無線技術、北斗衛星實時傳到指揮中心或指揮車上，實現車輛位置信息的軌跡顯示以及指揮。通過終端的無線短距離控制、通信可擴展成為更加智能化軟件控制平臺。

2) 無人機偵察跟蹤識別系統，具備音視頻傳輸、遙控、網絡地圖布點等功能，無人機機體部分安裝有高精密自駕系統，通過地面控制站對飛機自駕儀進行設置，然后通過數傳電臺傳送到無人機自駕儀電腦內，無人機就可以隨時聽從現場指揮轉移到指定位置，然后通過無人機的可見光視頻采集云臺系統借助圖傳系統就可以將清晰地現場畫面傳到地面動中通指揮系統內，進而實現及時高效指揮作戰現場監控。

3) 手機通信及號碼識別跟蹤系統，利用偽基站工作方式，實現在覆蓋的范圍內精確定位及通信數據采集，為行動部門提供方便。可進行信號阻斷，利用該設備的偽基站工作方式，可實現在設備覆蓋的范圍內，有效阻斷所有中國電信CDMA、GSM手機的呼入/呼出通信，同時可截獲該范圍內任何一部CDMA、GSM手機的呼出號碼信息。該項功能是在相關單位授權的情況下執行。

4) 動中通衛星通信系統，可以實現實時遠程的圖象傳輸，可接收單兵、衛星、無人機等系統傳輸的音頻信息，在監控管理平臺上進行控制切換。此系統基于衛星網絡、無線微波以及3G無線網絡的多通道數據傳輸，實時進行數據傳輸與處理、視頻、語音通信。確保在任何情況下，都可以利用多種通信線路，實現指揮中心和前線臨時指揮部之間信息、指令的上傳下達。

5) 手機定位、電子圍欄系統，系統可在應急指揮車的周邊，方圓五公里內所有的手機都可以搜索到，在相關部門授權的情況下，實現實時定位、跟蹤，看得到所有的通話和短信，通過軟件系統完成對所有重點信息的關注。

6) 單兵應急指揮系統，單兵作戰系統是將士兵和武器子系統、綜合頭盔子系統、計算機/無線電子系統(CRS)、軟件子系統、防護服與單兵設備子系統，五個子系統一體化整合。從根本上全面提高士兵的攻擊力、生存力和目標捕獲能力。使用該系統后的戰士，將能同時擔負突擊隊員、空降兵、空中突擊人員、輕載和機械化部隊人員的作戰職能。

7) 視頻應急指揮系統，完成現場的電視電話會議以及實時的遠程指揮作業，通過車載終端與指揮中心做精準交流。將八個子系統全部融合在一個指揮車內，做成一種貨架式的模式做成了集中控制。可遠程通過軟件完成對系統的控制，包括圖像切換、衛星天線的自動展開等工作，實現一鍵式的應急效果。

8) 公安警務查報系統，配合酒后駕駛、大型車輛超載重點盤查。智能化警務查報站系統是城市防控體系的主要組成部分，該系統能夠對城市的各交通干道和出城點的過往車輛、行人進行全天候、24小時的監控及檢測；實現警務查報站的“追、查、堵、控”功能自動化，增強了城市防控體系的“實時監視，聯網布控，自動報警，快速響應，信息共享，監控、威懾、防范與打擊并重”的綜合管理效能，有效提高警務查報站的工作效率。

平臺可針對軍、民以及其他應用領域，采用不同的系統模塊。

在數據傳輸上，民用可加入3G網絡。針對公安、軍事、救災防火等，平臺可分別采用無人直升機以及無人小型固定翼飛機。針對民用的北斗終端以及針對軍用的抗干擾型及高動態型終端等。針對不同應用場合、可采用動中通、靜中通以及不同的通信衛星等。

五、系統應用成果

系統平臺已在公安行業得到試點應用和推廣，并通過了國家公安部和陜西省工信廳組織的專家評審。

本產品有利于政府應急維穩，公安偵查破案，建設固定與移動式電子圍欄系統，對進、出各個省市區縣的所有人通信設備準確識別定位。可以預防犯罪，偵破案件，同時此系統與公安各縣區現有已建設的視頻監控網，電子圍欄系統，警務查報站系統互連互通。在重大事故與自然災害情況下，保持與外界衛星通信。通過北斗指揮系統，控制所有警用車輛，設置路線，電子圍欄。方便管理，方便部署。通過無人機，移動指揮車可以準確定位犯罪嫌疑人具體位置。針對本系統廣泛的應用前景，系統的應用型譜如圖4所示。

六、系統應用領域簡單舉例

1）重大自然災害

近年來重大自然災害、重大事故等社會公共安全突發事件頻發，如何在第一時間快速反應，將損失降到最低程度，及時快捷的信息通信是首要保證。衛星通信覆蓋范圍廣、不受地域和外部環境限制、建立通信時間快，在突發事件中起到不可替代的作用。例如在2008年南方雨雪冰凍災害和汶川地震中，傳統通信手段已不可能，“動中通”衛星通信車和北斗通信設備起到關鍵作用，使指揮中心第一時間獲得現場音視頻資料、受困人員位置等寶貴信息，有序開展救援行動。

2）重大活動安保

北京奧運會火炬境內傳遞期間，“動中通”衛星系統全程實施通信保障，將傳遞現場、火種存放點圖像和聲音實時傳遞回指揮中心，為領導決策提供詳實的音視頻資料。

3）公安刑偵破案

通過手機監聽定位系統，可監聽嫌疑人的通話以及確定嫌疑人的大致位置，通過系統的移動基站模塊，可精確定位嫌疑人的位置，并可以10086等號碼撥通嫌疑人手機，以最終確定嫌疑人實施抓捕。

同時如發生群體事件，可平臺配備的電子圍欄系統可以屏蔽區域內手機信號，并監視區域內短信和通話。以控制事態發展或找到聚眾鬧事者。

4）城市車輛監控

隨著社會經濟發展，城市車輛迅速增加，如何加強對重點路段、特殊車輛等的監管成為交管部門的一大難題，“天狼”指揮系統中的北斗通信跟蹤識別系統和警務查報站系統可有效解決此類問題。配備BD/GPS雙模定位系統，可實時監控車輛位置、指定時間段車輛軌跡回放、車輛信息查詢及控制、自動抓拍、車牌識別、“黑名單”自動對比報警、自動布控報警、檢索假牌假證、機動車交通違法抓拍、查糾、出租車出城管理等。

此外，“天狼”空天地一體化北斗指揮系統在部隊演習、反恐、維護國家穩定等工作中也可發揮重大作用，通過以上簡單舉例，可以看到我們設計的空天地綜合指揮平臺在各流域具有廣泛的用途。

七、結束語

“天狼”北斗指揮系統集成了多種先進技術，實現了多系統融合和模塊化設計，尤其是利用了我國自主知識產權的北斗系統進行定位、通信，采用國產化的定位技術。綜合考慮了技術、產品以及應用環境等因素，通過模塊化組合，可應用于軍事、公安、維穩、救災、應急通信等各行業和領域，打造空天地一體化的“陸地航母”綜合指揮平臺。