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C4ISR系统在国土安全领域的应用构想

2013-11-11 09:18:56  作者 : 钟鑫  来源 : CPS警装网


　　C4ISR系统是一个主要用于军事领域的综合性指挥自动化系统。近年来，随着国际反恐处突、安全保卫形势的日益严峻，国际上已经有公司提出将C4ISR系统应用在国土安全领域的构想，意图利用其良好的指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察能力，更好地打击恐怖主义犯罪与保卫国土安全。


　　一、C4ISR系统与国土安全


　　（一）C4ISR系统应用在国土安全领域


　　C4ISR系统，即指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察系统，又称指挥自动化系统或指挥信息系统，是现代军队的神经中枢，是现代高技术信息战争中获取全维优势（信息优势、决策优势等）的基础和核心。美国认为C4ISR系统具有与武器系统同等重要的地位，把它称为“兵力倍增器”。俄罗斯把C4ISR系统看成是“继核武器和洲际弹道导弹武器之后军事上的第三次革命”。很多国家都将研制C4ISR系统列为发展军事技术装备的重点方向之一。


　　随着全球安全形势的不断变化以及恐怖主义的日益猖獗，世界各国所面临的安全问题日益凸显。无论是恐怖主义袭击还是国内骚乱事件，都对国家安全造成了极大的威胁，由于军事战争与国土安全保卫之间有诸多相似之处，国际上已经有公司提出将C4ISR系统应用在国土安全领域的构想。此外，不同类别的情报、执法机构之间也需要一个通用的架构来帮助他们进行情报搜集和实现情报共享，从而更加有力的打击恐怖主义犯罪并保卫国土安全。


　　从广义上讲，国土安全的应用领域包括7个部分（见图1）：边境监视、蓝军跟踪、关键基础设施保护、紧急响应与行动、移动指挥与控制、情报与截听、生物特征识别等。具体的讲，国土安全领域所涉及的技术应用范围广泛，有包裹安检、生物特征护照、视频监控、公共安全网络、无线宽带系统、雷达系统和网络监控等。
 



图1 国土安全的7个应用领域


　　（二）国土安全领域C4ISR系统的关键组成部分


　　在国土安全领域，C4ISR系统可以作为一个通用框架，将来源众多的信息进行有效地组织，使非现场人员凭借此框架对多源信息进行分析，指挥现场人员采取必要应对措施，接收现场人员的行动反馈，并根据反馈信息采取进一步的行动。这样的C4ISR系统主要有以下几个关键组成部分。


　　·尽可能齐全的参与者


　　为了使C4ISR系统更加有效地工作，应尽可能地将国土安全事务所涉及的所有参与者，如情报部门、军事机构以及机场、港口、地铁的安保部门等都纳入进来。所有的参与者可以通过一个专门的安全加密通信系统进行通信，并以此来实现信息（包括视频、图像和数据）的快速、实时传输，从而使行动的开展更加快捷、有效。


　　·功能齐备的传感器


　　传感器是监控网络的“眼睛”、“耳朵”和“皮肤”。监控网络的有效性在很大程度上依赖于其所部署的传感器。例如，如果没有红外线照明设备，那么监控摄像头的工作效率就会大打折扣，如果摄像头不具有宽动态范围（WDR）特征或者不采取光敏感性措施，那么监控网络就很难满足特殊环境下的行动需求。目前，在市场上有多种传感器，如有线/无线IP视频、百万像素摄像头、红外线摄像头、热成像摄像头以及各种秘拍秘录设备等可供使用。每一种传感器都能提供数据/图像，行动人员可以将它们有效地融合起来（见图2），以获取一个有关现场态势的综合性数据/图像来源。
 



图2 监视网络中的传感器融合


　　·开放的系统架构


　　不依赖于传感器的这个特点使得C4ISR系统可以不断地集成新的传感器，而不依赖于地图的这个特点则允许C4ISR系统支持大多数地图格式。分散式基于服务的架构（SOA）允许用户通过任何一个固定或移动网络设备来管理C4ISR系统，并能在系统出现故障时获取额外的鲁棒性。在这样一个开放的系统中，可以通过设置集成化管理平台来使用户监控多种类型的子系统，如呼叫处理、数字视频录像机/网络视频录像机（DVR/NVR）、计算机辅助调度、交互式语音应答、数据管理、地理信息系统（GIS）等。


　　·非特定供应商的平台


　　C4ISR系统应当建立在非特定供应商的平台之上，即此平台不是某一个或几个特定供应商所“垄断”的，而应该是向众多供应商开放的。这样，在将已有系统与新系统相结合的时候，可以较为容易地使用多种品牌的通信技术、传感器等，而不会存在兼容性不好等问题。


　　（三）国土安全领域C4ISR系统的特点


　　应用于国土安全的C4ISR系统具有以下几个特点：


　　·与已有系统的无缝结合


　　安全系统中不同组件的无缝结合对于系统的整体功能至关重要。这种结合也需要将后端应用系统，如电子政府系统等进行扩展。虽然现有的系统可以得到再次利用，但也必须对系统中的技术和设备进行不断地更新和升级，以保持对行业最新技术的跟进。


　　·使用简易方便


　　对于现场行动人员来说，系统和用户界面应该简化。设计复杂且需经精心培训才可使用的设备不能满足实际需求。任何一种复杂繁琐的设备都不适合于现场行动人员。所有的复杂设计都应隐藏于系统后台。此外，还需要注意的是，该系统必须能在任何时间从任何数据库提供所需要的数据。


　　·互操作性良好


　　通过与国土安全机构的已有系统和移动单元进行交互式操作，能更加清晰地掌控国土安全状况。为实现这个目的，应该使用诸如联合协商指挥与控制信息交换数据模式（JC3IEDM）之类的数据模型，而且网络服务必须是基于web的。


　　·共享机制完善


　　传感器数据应该通过“发布/订阅机制”来管理，而系统则融入了负责信息的搜索和发布的中间件，这样用户可以订阅由系统提供的信息或服务，并对信息进行实时接收和统一处理。


　　三、基于C4ISR系统的战术行动指挥自动化方案


　　（一）方案主要组成部分


　　基于C4ISR系统的战术行动指挥自动化方案主要包括移动C4ISR系统、全方位侦察（ODR）系统和其它秘拍秘录设备等。


　　（1）印度Mistral公司移动C4ISR系统


　　目前，国外一些公司推出了可满足战术行动需求的移动C4ISR系统。以印度Mistral公司为例，其移动C4ISR系统的组件包括一台专门定制的机动车、IP视频监控设备、视频管理与分析设备、指挥与控制模块、监控站点等。如图3所示，这样的移动C4ISR系统主要有以下3种：
 



图3 印度Mistral公司移动C4ISR系统


　　·移动监控机动车（MSV）


　　MSV装备了IP视频监控设备，可对某一区域或某一重大事件进行短时间的监控。MSV包括有线/无线固定式/PTZ摄像头、NVR、计算机系统，可以获取、监视和记录视频监控图像。


　　·移动指挥、控制和通信系统（MC3S）


　　MC3S装备了IP视频监控设备以及一个或多个指挥与控制模块。这些设备能帮助监控人员快速部署监控设备，将它们映射到地图数据上，并基于此系统所获取的信息向行动人员指派任务。


　　·移动作战室（MWR）


　　MWR是一个完全具备C4ISR系统特点的平台，它能在移动平台上作为一个紧急行动中心来工作。MWR包括IP监控系统、视频管理与分析系统以及完备的指挥与控制子系统。它可以向行动人员提供完备的软硬件基础设施。


　　（2）以色列ODF公司ODR系统


　　ODR系统由一个360度高分辨率全景视频摄像头和一个高分辨率PTZ摄像头组成。ODR系统能使用户具备实时全面的侦察能力，使其对现场态势有一个整体的态势感知和形势操控能力，同时还能使其受到良好的保护。该系统能非常容易地集成至大多数机动车上，并与现有的计算机监控系统兼容，也可以作为一个单独系统工作，以此来执行侦察、安保、防爆、巡逻和警卫等工作。
 



图4 以色列ODF公司ODR系统


　　在实际应用中，将ODR系统安装在移动C4ISR机动车车顶，这样可以全面调查可疑人、物，视频拍摄模块通过有线或无线的方式连接至ODR软件中央控制单元，图像分析模块能将各个摄像头拍摄的画面进行同步，形成一个综合性的全景画面，这些画面都可以在控制模块屏幕上实时显示。显示的内容有两种，一种是全景画面，显示一幅完整的监控场景；另一种是感兴趣区域（AOI）或移动视频检测（VMD）画面，显示较窄区域的监控场景。


　　ODR系统还可以集成至移动C4ISR系统中的其它软件模块，如无线摄像头、热成像摄像头、秘拍秘录设备、麦克风、GPS等，以此向用户提供丰富的综合态势数据，便于其进行决策处理。麦克风能记录现场的声音或用户的话音，GPS数据能确定事发地点的地理位置，标记技术能允许操作者确定事发地点。所有的音频、GPS信息和标记信息都与视频记录同步，因此，当用户播放视频以作进一步分析的时候，能看见视频，听见声音、知晓记录地点并作出相应的情报决策。


　　综上所述，ODR系统具有以下特点：


　　·提供连续的全景覆盖式拍摄（没有视频盲区）；


　　·提供对事发地点以及机动车周边的实时态势感知能力；


　　·提供机动车驾驶和导航支持；


　　·能使多个用户同时观看机动车的周边态势，其中每个用户可以选择自己感兴趣的区域；


　　·能进行移动目标检测和实时报警。


　　（二）基于C4ISR系统的战术行动方案的应用


　　在战术行动方案的具体应用中，可将移动C4ISR系统与ODR系统集成部署在事发地点，另外辅以各种秘拍秘录设备，以监视该地点及周边地区的情况。各个模块所完成的任务如下：


　　·数据流：ODR系统、IP摄像头与热成像摄像头的输出图像、视频数据流以无线方式发送至MWR中的NVR；


　　·ODR系统：ODR系统安装在MWR顶部，可对事发地点进行360度全景式拍摄，并对感兴趣区域或移动目标进行放大处理。MWR可以停放在事发地点中心，进行近距离监视；


　　·秘拍秘录设备：现场行动人员携带多种秘拍秘录设备，进入建筑物内部执行任务。这些设备所获取的数据以无线方式传送至MWR中；


　　·通信矩阵：可以选择VHF、UHF、GSM、Tetra、VoIP等不同的通信方式；


　　·现场指挥与控制：可以通过MWR中的浏览器来实时查看所传感器获取的信息。通信矩阵能使不同通信来源的跨协议通信成为现实。


　　·远程指挥与控制：传感器所获取的信息被存储在NVR中，并通过卫星或无线信道传输至远程站点，远程用户可以据此作出迅速决策。



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