C4ISR系統(tǒng)在國土安全領(lǐng)域的應(yīng)用構(gòu)想

2013-11-11 09:18:56  作者 : 鐘鑫  來源 : CPS警裝網(wǎng)

　　C4ISR系統(tǒng)是一個主要用于軍事領(lǐng)域的綜合性指揮自動化系統(tǒng)。近年來，隨著國際反恐處突、安全保衛(wèi)形勢的日益嚴(yán)峻，國際上已經(jīng)有公司提出將C4ISR系統(tǒng)應(yīng)用在國土安全領(lǐng)域的構(gòu)想，意圖利用其良好的指揮、控制、通信、計算機(jī)、情報、監(jiān)視、偵察能力，更好地打擊恐怖主義犯罪與保衛(wèi)國土安全。

　　一、C4ISR系統(tǒng)與國土安全

　?。ㄒ唬〤4ISR系統(tǒng)應(yīng)用在國土安全領(lǐng)域

　　C4ISR系統(tǒng)，即指揮、控制、通信、計算機(jī)、情報、監(jiān)視、偵察系統(tǒng)，又稱指揮自動化系統(tǒng)或指揮信息系統(tǒng)，是現(xiàn)代軍隊的神經(jīng)中樞，是現(xiàn)代高技術(shù)信息戰(zhàn)爭中獲取全維優(yōu)勢（信息優(yōu)勢、決策優(yōu)勢等）的基礎(chǔ)和核心。美國認(rèn)為C4ISR系統(tǒng)具有與武器系統(tǒng)同等重要的地位，把它稱為“兵力倍增器”。俄羅斯把C4ISR系統(tǒng)看成是“繼核武器和洲際彈道導(dǎo)彈武器之后軍事上的第三次革命”。很多國家都將研制C4ISR系統(tǒng)列為發(fā)展軍事技術(shù)裝備的重點方向之一。

　　隨著全球安全形勢的不斷變化以及恐怖主義的日益猖獗，世界各國所面臨的安全問題日益凸顯。無論是恐怖主義襲擊還是國內(nèi)騷亂事件，都對國家安全造成了極大的威脅，由于軍事戰(zhàn)爭與國土安全保衛(wèi)之間有諸多相似之處，國際上已經(jīng)有公司提出將C4ISR系統(tǒng)應(yīng)用在國土安全領(lǐng)域的構(gòu)想。此外，不同類別的情報、執(zhí)法機(jī)構(gòu)之間也需要一個通用的架構(gòu)來幫助他們進(jìn)行情報搜集和實現(xiàn)情報共享，從而更加有力的打擊恐怖主義犯罪并保衛(wèi)國土安全。

　　從廣義上講，國土安全的應(yīng)用領(lǐng)域包括7個部分（見圖1）：邊境監(jiān)視、藍(lán)軍跟蹤、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)、緊急響應(yīng)與行動、移動指揮與控制、情報與截聽、生物特征識別等。具體的講，國土安全領(lǐng)域所涉及的技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，有包裹安檢、生物特征護(hù)照、視頻監(jiān)控、公共安全網(wǎng)絡(luò)、無線寬帶系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等。
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圖1 國土安全的7個應(yīng)用領(lǐng)域

　?。ǘ﹪涟踩I(lǐng)域C4ISR系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分

　　在國土安全領(lǐng)域，C4ISR系統(tǒng)可以作為一個通用框架，將來源眾多的信息進(jìn)行有效地組織，使非現(xiàn)場人員憑借此框架對多源信息進(jìn)行分析，指揮現(xiàn)場人員采取必要應(yīng)對措施，接收現(xiàn)場人員的行動反饋，并根據(jù)反饋信息采取進(jìn)一步的行動。這樣的C4ISR系統(tǒng)主要有以下幾個關(guān)鍵組成部分。

　　·盡可能齊全的參與者

　　為了使C4ISR系統(tǒng)更加有效地工作，應(yīng)盡可能地將國土安全事務(wù)所涉及的所有參與者，如情報部門、軍事機(jī)構(gòu)以及機(jī)場、港口、地鐵的安保部門等都納入進(jìn)來。所有的參與者可以通過一個專門的安全加密通信系統(tǒng)進(jìn)行通信，并以此來實現(xiàn)信息（包括視頻、圖像和數(shù)據(jù)）的快速、實時傳輸，從而使行動的開展更加快捷、有效。

　　·功能齊備的傳感器

　　傳感器是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的“眼睛”、“耳朵”和“皮膚”。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的有效性在很大程度上依賴于其所部署的傳感器。例如，如果沒有紅外線照明設(shè)備，那么監(jiān)控攝像頭的工作效率就會大打折扣，如果攝像頭不具有寬動態(tài)范圍（WDR）特征或者不采取光敏感性措施，那么監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)就很難滿足特殊環(huán)境下的行動需求。目前，在市場上有多種傳感器，如有線/無線IP視頻、百萬像素攝像頭、紅外線攝像頭、熱成像攝像頭以及各種秘拍秘錄設(shè)備等可供使用。每一種傳感器都能提供數(shù)據(jù)/圖像，行動人員可以將它們有效地融合起來（見圖2），以獲取一個有關(guān)現(xiàn)場態(tài)勢的綜合性數(shù)據(jù)/圖像來源。
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圖2 監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)中的傳感器融合

　　·開放的系統(tǒng)架構(gòu)

　　不依賴于傳感器的這個特點使得C4ISR系統(tǒng)可以不斷地集成新的傳感器，而不依賴于地圖的這個特點則允許C4ISR系統(tǒng)支持大多數(shù)地圖格式。分散式基于服務(wù)的架構(gòu)（SOA）允許用戶通過任何一個固定或移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來管理C4ISR系統(tǒng)，并能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時獲取額外的魯棒性。在這樣一個開放的系統(tǒng)中，可以通過設(shè)置集成化管理平臺來使用戶監(jiān)控多種類型的子系統(tǒng)，如呼叫處理、數(shù)字視頻錄像機(jī)/網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)（DVR/NVR）、計算機(jī)輔助調(diào)度、交互式語音應(yīng)答、數(shù)據(jù)管理、地理信息系統(tǒng)（GIS）等。

　　·非特定供應(yīng)商的平臺

　　C4ISR系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)建立在非特定供應(yīng)商的平臺之上，即此平臺不是某一個或幾個特定供應(yīng)商所“壟斷”的，而應(yīng)該是向眾多供應(yīng)商開放的。這樣，在將已有系統(tǒng)與新系統(tǒng)相結(jié)合的時候，可以較為容易地使用多種品牌的通信技術(shù)、傳感器等，而不會存在兼容性不好等問題。

　　（三）國土安全領(lǐng)域C4ISR系統(tǒng)的特點

　　應(yīng)用于國土安全的C4ISR系統(tǒng)具有以下幾個特點：

　　·與已有系統(tǒng)的無縫結(jié)合

　　安全系統(tǒng)中不同組件的無縫結(jié)合對于系統(tǒng)的整體功能至關(guān)重要。這種結(jié)合也需要將后端應(yīng)用系統(tǒng)，如電子政府系統(tǒng)等進(jìn)行擴(kuò)展。雖然現(xiàn)有的系統(tǒng)可以得到再次利用，但也必須對系統(tǒng)中的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行不斷地更新和升級，以保持對行業(yè)最新技術(shù)的跟進(jìn)。

　　·使用簡易方便

　　對于現(xiàn)場行動人員來說，系統(tǒng)和用戶界面應(yīng)該簡化。設(shè)計復(fù)雜且需經(jīng)精心培訓(xùn)才可使用的設(shè)備不能滿足實際需求。任何一種復(fù)雜繁瑣的設(shè)備都不適合于現(xiàn)場行動人員。所有的復(fù)雜設(shè)計都應(yīng)隱藏于系統(tǒng)后臺。此外，還需要注意的是，該系統(tǒng)必須能在任何時間從任何數(shù)據(jù)庫提供所需要的數(shù)據(jù)。

　　·互操作性良好

　　通過與國土安全機(jī)構(gòu)的已有系統(tǒng)和移動單元進(jìn)行交互式操作，能更加清晰地掌控國土安全狀況。為實現(xiàn)這個目的，應(yīng)該使用諸如聯(lián)合協(xié)商指揮與控制信息交換數(shù)據(jù)模式（JC3IEDM）之類的數(shù)據(jù)模型，而且網(wǎng)絡(luò)服務(wù)必須是基于web的。

　　·共享機(jī)制完善

　　傳感器數(shù)據(jù)應(yīng)該通過“發(fā)布/訂閱機(jī)制”來管理，而系統(tǒng)則融入了負(fù)責(zé)信息的搜索和發(fā)布的中間件，這樣用戶可以訂閱由系統(tǒng)提供的信息或服務(wù)，并對信息進(jìn)行實時接收和統(tǒng)一處理。

　　三、基于C4ISR系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)行動指揮自動化方案

　?。ㄒ唬┓桨钢饕M成部分

　　基于C4ISR系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)行動指揮自動化方案主要包括移動C4ISR系統(tǒng)、全方位偵察（ODR）系統(tǒng)和其它秘拍秘錄設(shè)備等。

　?。?）印度Mistral公司移動C4ISR系統(tǒng)

　　目前，國外一些公司推出了可滿足戰(zhàn)術(shù)行動需求的移動C4ISR系統(tǒng)。以印度Mistral公司為例，其移動C4ISR系統(tǒng)的組件包括一臺專門定制的機(jī)動車、IP視頻監(jiān)控設(shè)備、視頻管理與分析設(shè)備、指揮與控制模塊、監(jiān)控站點等。如圖3所示，這樣的移動C4ISR系統(tǒng)主要有以下3種：
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圖3 印度Mistral公司移動C4ISR系統(tǒng)

　　·移動監(jiān)控機(jī)動車（MSV）

　　MSV裝備了IP視頻監(jiān)控設(shè)備，可對某一區(qū)域或某一重大事件進(jìn)行短時間的監(jiān)控。MSV包括有線/無線固定式/PTZ攝像頭、NVR、計算機(jī)系統(tǒng)，可以獲取、監(jiān)視和記錄視頻監(jiān)控圖像。

　　·移動指揮、控制和通信系統(tǒng)（MC3S）

　　MC3S裝備了IP視頻監(jiān)控設(shè)備以及一個或多個指揮與控制模塊。這些設(shè)備能幫助監(jiān)控人員快速部署監(jiān)控設(shè)備，將它們映射到地圖數(shù)據(jù)上，并基于此系統(tǒng)所獲取的信息向行動人員指派任務(wù)。

　　·移動作戰(zhàn)室（MWR）

　　MWR是一個完全具備C4ISR系統(tǒng)特點的平臺，它能在移動平臺上作為一個緊急行動中心來工作。MWR包括IP監(jiān)控系統(tǒng)、視頻管理與分析系統(tǒng)以及完備的指揮與控制子系統(tǒng)。它可以向行動人員提供完備的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施。

　　（2）以色列ODF公司ODR系統(tǒng)

　　ODR系統(tǒng)由一個360度高分辨率全景視頻攝像頭和一個高分辨率PTZ攝像頭組成。ODR系統(tǒng)能使用戶具備實時全面的偵察能力，使其對現(xiàn)場態(tài)勢有一個整體的態(tài)勢感知和形勢操控能力，同時還能使其受到良好的保護(hù)。該系統(tǒng)能非常容易地集成至大多數(shù)機(jī)動車上，并與現(xiàn)有的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)兼容，也可以作為一個單獨系統(tǒng)工作，以此來執(zhí)行偵察、安保、防爆、巡邏和警衛(wèi)等工作。
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圖4 以色列ODF公司ODR系統(tǒng)

　　在實際應(yīng)用中，將ODR系統(tǒng)安裝在移動C4ISR機(jī)動車車頂，這樣可以全面調(diào)查可疑人、物，視頻拍攝模塊通過有線或無線的方式連接至ODR軟件中央控制單元，圖像分析模塊能將各個攝像頭拍攝的畫面進(jìn)行同步，形成一個綜合性的全景畫面，這些畫面都可以在控制模塊屏幕上實時顯示。顯示的內(nèi)容有兩種，一種是全景畫面，顯示一幅完整的監(jiān)控場景；另一種是感興趣區(qū)域（AOI）或移動視頻檢測（VMD）畫面，顯示較窄區(qū)域的監(jiān)控場景。

　　ODR系統(tǒng)還可以集成至移動C4ISR系統(tǒng)中的其它軟件模塊，如無線攝像頭、熱成像攝像頭、秘拍秘錄設(shè)備、麥克風(fēng)、GPS等，以此向用戶提供豐富的綜合態(tài)勢數(shù)據(jù)，便于其進(jìn)行決策處理。麥克風(fēng)能記錄現(xiàn)場的聲音或用戶的話音，GPS數(shù)據(jù)能確定事發(fā)地點的地理位置，標(biāo)記技術(shù)能允許操作者確定事發(fā)地點。所有的音頻、GPS信息和標(biāo)記信息都與視頻記錄同步，因此，當(dāng)用戶播放視頻以作進(jìn)一步分析的時候，能看見視頻，聽見聲音、知曉記錄地點并作出相應(yīng)的情報決策。

　　綜上所述，ODR系統(tǒng)具有以下特點：

　　·提供連續(xù)的全景覆蓋式拍攝（沒有視頻盲區(qū)）；

　　·提供對事發(fā)地點以及機(jī)動車周邊的實時態(tài)勢感知能力；

　　·提供機(jī)動車駕駛和導(dǎo)航支持；

　　·能使多個用戶同時觀看機(jī)動車的周邊態(tài)勢，其中每個用戶可以選擇自己感興趣的區(qū)域；

　　·能進(jìn)行移動目標(biāo)檢測和實時報警。

　?。ǘ┗贑4ISR系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)行動方案的應(yīng)用

　　在戰(zhàn)術(shù)行動方案的具體應(yīng)用中，可將移動C4ISR系統(tǒng)與ODR系統(tǒng)集成部署在事發(fā)地點，另外輔以各種秘拍秘錄設(shè)備，以監(jiān)視該地點及周邊地區(qū)的情況。各個模塊所完成的任務(wù)如下：

　　·數(shù)據(jù)流：ODR系統(tǒng)、IP攝像頭與熱成像攝像頭的輸出圖像、視頻數(shù)據(jù)流以無線方式發(fā)送至MWR中的NVR；

　　·ODR系統(tǒng)：ODR系統(tǒng)安裝在MWR頂部，可對事發(fā)地點進(jìn)行360度全景式拍攝，并對感興趣區(qū)域或移動目標(biāo)進(jìn)行放大處理。MWR可以停放在事發(fā)地點中心，進(jìn)行近距離監(jiān)視；

　　·秘拍秘錄設(shè)備：現(xiàn)場行動人員攜帶多種秘拍秘錄設(shè)備，進(jìn)入建筑物內(nèi)部執(zhí)行任務(wù)。這些設(shè)備所獲取的數(shù)據(jù)以無線方式傳送至MWR中；

　　·通信矩陣：可以選擇VHF、UHF、GSM、Tetra、VoIP等不同的通信方式；

　　·現(xiàn)場指揮與控制：可以通過MWR中的瀏覽器來實時查看所傳感器獲取的信息。通信矩陣能使不同通信來源的跨協(xié)議通信成為現(xiàn)實。

　　·遠(yuǎn)程指揮與控制：傳感器所獲取的信息被存儲在NVR中，并通過衛(wèi)星或無線信道傳輸至遠(yuǎn)程站點，遠(yuǎn)程用戶可以據(jù)此作出迅速決策。

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