核設施低空目標防御指揮信息系統(tǒng)平臺的設計與實現(xiàn)

丁大弸 汪永忠 韓圓

（中國核電工程有限公司 北京 100080）

核設施戰(zhàn)略地位特殊、要害目標眾多、人員活動密集，一旦遭破壞，將對我國政治、經(jīng)濟、民生等方面造成不可承受的重大損失。近年來，隨著網(wǎng)絡、人工智能、自主系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)等前沿技術的發(fā)展與應用，無人機得到了迅猛發(fā)展，生產(chǎn)成本越來越低，運用范圍越來越廣，對核設施等重要目標帶來的襲擊、肇事、黑飛等空防安全威脅也越來越嚴重。因此，應未雨綢繆，超前謀劃，加快提升核設施等重要目標的反無人機能力，有效處置各類突發(fā)情況，確保核設施空防安全。

核設施低空目標防御指揮信息系統(tǒng)平臺軟件是一套集數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、多源數(shù)據(jù)融合、業(yè)務策略制定與區(qū)域低空空域綜合態(tài)勢展示等功能于一體的應用軟件。平臺軟件不僅能接入復雜、多樣的數(shù)據(jù)，還要保障數(shù)據(jù)的管理、處理、融合穩(wěn)定、可靠，又要兼顧業(yè)務策略制定與區(qū)域低空空域態(tài)勢展示的實時性，是一個綜合性強的、具有廣泛的應用前景的軟件系統(tǒng)。平臺軟件從總體上可分為5 個功能模塊，即數(shù)據(jù)接入與記錄模塊、數(shù)據(jù)處理與融合模塊、整合數(shù)據(jù)與情報信息綜合處理模塊、業(yè)務判斷與上報模塊和區(qū)域低空空域綜合態(tài)勢展示模塊［1］。其總體軟件結構圖如圖1所示。

圖1 平臺軟件總體結構圖

1 平臺軟件特點

（1）系統(tǒng)軟硬件設計采用開放的系統(tǒng)架構，可實現(xiàn)對系統(tǒng)中多種傳感器數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡互聯(lián)，易于擴充、更改、添加傳感器設備，擴大系統(tǒng)規(guī)模。

（2）系統(tǒng)基于成熟的以太網(wǎng)LAN/WAN 技術，實現(xiàn)對系統(tǒng)中各種設備的在線技術支持和故障診斷服務。

（3）系統(tǒng)具有本地和遠程監(jiān)控能力。

（4）系統(tǒng)采用多種成熟的技術和經(jīng)過驗證的貨架產(chǎn)品，能實現(xiàn)系統(tǒng)24h×7全自動無人值守運行。

（5）系統(tǒng)具有異常情況報警及消息遠程推送機制，能及時提醒相關操作人員適時介入，減少人力成本，提高系統(tǒng)效率。

2 核設施低空目標防御指揮信息系統(tǒng)設計功能架構

核設施低空目標防御指揮信息系統(tǒng)不但接收外圍設備或系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，同時，還給外圍設備或系統(tǒng)發(fā)送指令、引導數(shù)據(jù)或情報數(shù)據(jù)。指控系統(tǒng)的主要功能如下。

（1）系統(tǒng)接入并解析目標探測設備和目標跟蹤與識別設備的目標信息，并對信息進行預處理、多種傳感器數(shù)據(jù)的融合處理等和與監(jiān)管部門的情報信息進行綜合處理。

（2）系統(tǒng)通過目標信息判斷目標的威脅等級，并把目標航跡信息展示出來；另外，對威脅等級比較高的侵入目標引導目標跟蹤與識別設備做目標跟蹤、識別和入侵取證處理，并把相關數(shù)據(jù)記錄到系統(tǒng)中。

（3）系統(tǒng)根據(jù)目標的威脅等級不同、目標類型不同生成不同的處置預案，并把預案和目標的實時態(tài)勢情報一并推送給有相關處置權限的監(jiān)控部門，由監(jiān)控部門控制處置“按鈕”決定對目標是否進行處置。

（4）系統(tǒng)通過GIS 技術，把探測到的目標數(shù)據(jù)、處置數(shù)據(jù)、設備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)都實時地展示給用戶。

針對低空目標防御的技術要求，核設施核設施低空目標防御指揮信息系統(tǒng)總體框架如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體框架圖

3 系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵技術

3.1 低空目標威脅評估

威脅評估是判斷目標對保護區(qū)域的威脅等級的過程，其采用的策略主要有如下幾點。

第一，通過距離來計算威脅等級，即目標距離保護目標越近其威脅等級就越高，這是一種最簡單的威脅評估的策略。對于單一保護目標而言，也是最簡單實用的策略。

第二，通過業(yè)務區(qū)域，即把監(jiān)控區(qū)域根據(jù)用戶需要劃分不同的業(yè)務區(qū)域，例如，把監(jiān)控區(qū)域劃分為處置區(qū)域、警告區(qū)域、自由區(qū)域等，然后根據(jù)目標的位置信息，判斷目標處于哪個業(yè)務區(qū)域，根據(jù)業(yè)務區(qū)域不同，賦予不同的威脅等。業(yè)務處理模塊支持用戶手動畫圓、多邊形等形式設置業(yè)務區(qū)域。此手段適合應用于在監(jiān)控區(qū)域存在多個保護目標的業(yè)務需求。

第三，根據(jù)距離和業(yè)務區(qū)域綜合判斷，當兩者有沖突時，以距離策略為準［2］。

3.1.1 技術架構

目標威脅評估與上報模塊根據(jù)需要主要分以下幾個小模塊，即目標數(shù)據(jù)接入、業(yè)務配置數(shù)據(jù)接入、目標業(yè)務數(shù)據(jù)輸出3 個非功能模塊和威脅等級判定、跟蹤引導處理、處置申請上報、處置引導處理、告警處理5個功能模塊。其中，3 個非功能模塊主要是對數(shù)據(jù)的輸入和輸出處理；5 個功能模塊主要是根據(jù)用戶的業(yè)務策略和目標數(shù)據(jù)評估目標的威脅等級，并且根據(jù)威脅等級對目標進行跟蹤（引導光電跟蹤）、生成告警（“驅動”聲光報警）和對目標進行必要的處置處理（處置申請上報、處置引導等）［3］。目標威脅評估模塊的技術架構如圖3所示。

圖3 目標威脅評估模塊技術架構

3.1.2 實現(xiàn)代碼

3.2 綜合態(tài)勢展示

綜合態(tài)勢展示模塊，它的主要功能就是系統(tǒng)與用戶之間的人機交互界面。用戶通過綜合態(tài)勢展示模塊能直觀地了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)、探測到目標的實時態(tài)勢等。根據(jù)用戶需求，把綜合態(tài)勢展示模塊分為四大主題模塊，分別是首頁、航跡回放、設備管理和日志管理等［4］。

3.2.1 技術架構

綜合態(tài)勢展示模塊與其他功能模塊間的數(shù)據(jù)交換是通過B/S 模式運行的，即綜合態(tài)勢展示模塊通過數(shù)據(jù)請求從web 服務器獲取數(shù)據(jù)，再對數(shù)據(jù)進行必要的處理和緩存，然后把數(shù)據(jù)輸入到相應的數(shù)據(jù)引擎，最后通過瀏覽器把數(shù)據(jù)渲染到頁面上［5］。綜合態(tài)勢展示模塊的技術架構如圖4所示。

圖4 綜合態(tài)勢展示模塊技術架構

3.2.2 結果展示

如圖5所示，綜合態(tài)勢展示以GIS地圖為背景實時展示監(jiān)控區(qū)域的地理環(huán)境信息、目標實時的位置信息和航跡信息、實時的環(huán)境信息（包括機房環(huán)境、UPS 供電環(huán)境等）、實時的系統(tǒng)運行狀態(tài)信息、實時的工作模塊信息、實時的系統(tǒng)警告信息和其他一些相關實時統(tǒng)計信息等［6］。

圖5 綜合態(tài)勢展示展示主界面

4 結語

本文以核設施低空目標防御指揮信息系統(tǒng)平臺為研究對象，研究了其設計實現(xiàn)方法和關鍵技術。該系統(tǒng)平臺在核設施低空目標防御系統(tǒng)中處在核心樞紐地位，是信息、設備、任務管理的數(shù)據(jù)處理平臺，分析處理和融合各類探測、識別、處置信息，形成綜合空情態(tài)勢。同時，根據(jù)不同空情態(tài)勢、設備特性，采取針對性響應，阻止或延遲低空小型飛行器入侵核設施行為，并能適應多樣化防御需求。