打造空天地一体化综合指挥系统通用平台

+ 中国空间技术研究院西安分院 院长助理 宋新刚

中国空间技术研究院西安分院 通信所所长 王 伟

西安航天恒星科技实业（集团）公司 卫星终端事业部部长 宋 雷

打造空天地一体化综合指挥系统通用平台

+ 中国空间技术研究院西安分院 院长助理 宋新刚

中国空间技术研究院西安分院 通信所所长 王 伟

西安航天恒星科技实业（集团）公司 卫星终端事业部部长 宋 雷

一、引言

如果我们梳理近20年来的局部战争、民用航空航海、应急救灾等，就会发现，隐藏在胜利、高效、保障等背后的太空因素十分突出。

从海湾战争、科索沃战争到阿富汗战争、伊拉克战争，从日本地震到我国汶川地震，从船只遇险到马航班机，利用天基信息系统已经实现了天、空、地、海多位一体。并在战争中实现了多纵深多层次的战略战术打击，最终使战争呈现出“三非”——非线性、非对称、非接触的特点。但是，目前只有美国在天地一体化方面走在了世界前列。

4月14日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在空军机关调研时指出，要紧紧围绕党在新形势下的强军目标，全面加强部队革命化、现代化和正规化建设，以新型作战力量加强空间防御，打造“空天一体”军队。

我院自主研发的“‘天狼’ 空天地一体化”北斗指挥系统是以综合指挥车为搭载平台，整合各类技术资源，集成北斗系统、卫星通信系统、刑侦系统、侦查系统、维稳应急系统、军事装备等，通过技术融合，实现各系统模块化，以达到共用平台、减少重复投资、针对各行业应用快速组装产品，提升空天地一体化攻防综合应用指挥能力的目的。

二、国内外现状简介

在军民卫星及应用能力方面美国依然保持全面领先，在各种综合应用以及实战上是率先成熟应用的国家。其军事卫星系统已演进至第三代，由战略应用扩展至战术应用，创新的应用模式和应用系统不断涌现。并通过采购民用遥感卫星数据、租用民用通信卫星转发器、发展军民共用卫星、民星搭载军用载荷等多种灵活的“民为军用”、“军民融合”模式，补充完善了军民卫星资源，满足了其在长期信息获取、日常作战训练、战时应急调用等多方面的需求，充分挖掘出了卫星作为“战力倍增器”的潜力。

我国已形成了以电子、成像侦查卫星为主体的天基信息获取体统、以通信卫星、中继卫星为主体的天基信息传输系统以及以导航卫星、环境探测卫星为主体的天基信息保障系统。总体框架及涵盖面与国外先进国家基本一致。但也存在覆盖范围有限（比如导航卫星尚未做到全球覆盖）、资源有限规模较小（比如卫星数量、带宽资源等）、应用有限灵活不足等问题。

三、空天地一体化综合应用平台的考虑

1、目前我国空天地一体化系统建设存在的问题：

卫星覆盖区域有限；

信息交互自动化程度低，尚未形成真正意义上的“网络”概念；

高速数传链路资源匮乏，基础设施较薄弱；

地面终端接入能力不足；

大量信息尚需人工解读和转换，时效性差，处理大数据能力低；

地面应用设备应用灵活性差、无统一通用设计思路。

2、天地数据链

将传感器、指挥控制系统和各个作战、应急及其他应用平台链接到一起，实现信息获取、有效调配以及作战资源共享的“数据链”，越来越受到各方的重视。天地一体信息传输与分发系统则作为实现数据链大跨距作战以及全方位信息协同的重要保障设施，天地数据链使得传统的数据链更具备全球化和信息一体化优势。

3、天基网络化

与美军相比，我国不具备全球布站条件，境外作战及其他应用对卫星信息依赖程度极高。与美国“天星地网”的发展方式不同，我国“天星国土网”的建设方式，需要依靠空间网络实现大范围应用支持。因此需要扩大现有系统的网络化程度，形成信息体系网络化，走“中国特色”空间力量之路。

4、信息融合与地面（海空）设备的通用化、模块化

通过上层协议设计，大幅降低底层链路差异，提供端到端的面向应用的业务保障。实现系统间的信息融合，通过对IP等上层协议研究，完成面向应用的服务体系建设。

同时，还需要充分考虑一体化联合应用条件下天基信息传输与分发系统与地面设备系统的一体化设计。

需要一提的是，系统的融合并不代表要建设一个全能卫星或卫星系统来取代现有系统，这样的结果将会是该全能卫星功能太过复杂，实现困难，通过第一步建成的系统各自有各自的特点和定位，提供的服务也各有侧重，这里所说的融合，是指信息层面的统一，解决不同业务还需要针对性的通过不同系统来完成。

信息融合带来的好处是可以精简终端类型。使得地面设备的分类简单化，并可实现地面设备的通用化、模块化设计。实现装备一体化、载荷一体化、协议一体化的设计技术。

最终形成由面向任务到面向服务和应用的转型。

四、“天狼”空天地一体化北斗指挥系统介绍

1、设计背景

基于天空地一体化设计思路，系统各组成部分采用模块化设计，在技术、安装方式、软件等方面充分考虑公安、应急维稳、救灾、军事等各应用领域的兼容性。

通过模块组合和替换，可应用于各场合领域。达到减少重复投资、快速形成产品、人机友好方便易用的目的。

为未来我国的天空体一体化网络系统打造通用平台。

2、系统组成：

“天狼”空天地一体化北斗指挥系统主要构成由兼容性车辆平台、北斗通信定位系统、卫星通信系统、无人机侦察跟踪识别系统、单兵背负系统、电子围栏系统、警务查报站系统以及综合指挥系统等组成。

1) 北斗通信定位跟踪识别系统是利用北斗卫星进行定位导航，并利用北斗卫星中特殊的报文通信功能进行远程通信。在车辆和终端设备上都配有北斗收发功能的模块，针对军、民及特殊地域，其位置信息可以分别通过3G、WIFI、蓝牙无线技术、北斗卫星实时传到指挥中心或指挥车上，实现车辆位置信息的轨迹显示以及指挥。通过终端的无线短距离控制、通信可扩展成为更加智能化软件控制平台。

2) 无人机侦察跟踪识别系统，具备音视频传输、遥控、网络地图布点等功能，无人机机体部分安装有高精密自驾系统，通过地面控制站对飞机自驾仪进行设置，然后通过数传电台传送到无人机自驾仪电脑内，无人机就可以随时听从现场指挥转移到指定位置，然后通过无人机的可见光视频采集云台系统借助图传系统就可以将清晰地现场画面传到地面动中通指挥系统内，进而实现及时高效指挥作战现场监控。

3) 手机通信及号码识别跟踪系统，利用伪基站工作方式，实现在覆盖的范围内精确定位及通信数据采集，为行动部门提供方便。可进行信号阻断，利用该设备的伪基站工作方式，可实现在设备覆盖的范围内，有效阻断所有中国电信CDMA、GSM手机的呼入/呼出通信，同时可截获该范围内任何一部CDMA、GSM手机的呼出号码信息。该项功能是在相关单位授权的情况下执行。

4) 动中通卫星通信系统，可以实现实时远程的图象传输，可接收单兵、卫星、无人机等系统传输的音频信息，在监控管理平台上进行控制切换。此系统基于卫星网络、无线微波以及3G无线网络的多通道数据传输，实时进行数据传输与处理、视频、语音通信。确保在任何情况下，都可以利用多种通信线路，实现指挥中心和前线临时指挥部之间信息、指令的上传下达。

5) 手机定位、电子围栏系统，系统可在应急指挥车的周边，方圆五公里内所有的手机都可以搜索到，在相关部门授权的情况下，实现实时定位、跟踪，看得到所有的通话和短信，通过软件系统完成对所有重点信息的关注。

6) 单兵应急指挥系统，单兵作战系统是将士兵和武器子系统、综合头盔子系统、计算机/无线电子系统(CRS)、软件子系统、防护服与单兵设备子系统，五个子系统一体化整合。从根本上全面提高士兵的攻击力、生存力和目标捕获能力。使用该系统后的战士，将能同时担负突击队员、空降兵、空中突击人员、轻载和机械化部队人员的作战职能。

7) 视频应急指挥系统，完成现场的电视电话会议以及实时的远程指挥作业，通过车载终端与指挥中心做精准交流。将八个子系统全部融合在一个指挥车内，做成一种货架式的模式做成了集中控制。可远程通过软件完成对系统的控制，包括图像切换、卫星天线的自动展开等工作，实现一键式的应急效果。

8) 公安警务查报系统，配合酒后驾驶、大型车辆超载重点盘查。智能化警务查报站系统是城市防控体系的主要组成部分，该系统能够对城市的各交通干道和出城点的过往车辆、行人进行全天候、24小时的监控及检测；实现警务查报站的“追、查、堵、控”功能自动化，增强了城市防控体系的“实时监视，联网布控，自动报警，快速响应，信息共享，监控、威慑、防范与打击并重”的综合管理效能，有效提高警务查报站的工作效率。

平台可针对军、民以及其他应用领域，采用不同的系统模块。

在数据传输上，民用可加入3G网络。针对公安、军事、救灾防火等，平台可分别采用无人直升机以及无人小型固定翼飞机。针对民用的北斗终端以及针对军用的抗干扰型及高动态型终端等。针对不同应用场合、可采用动中通、静中通以及不同的通信卫星等。

五、系统应用成果

系统平台已在公安行业得到试点应用和推广，并通过了国家公安部和陕西省工信厅组织的专家评审。

本产品有利于政府应急维稳，公安侦查破案，建设固定与移动式电子围栏系统，对进、出各个省市区县的所有人通信设备准确识别定位。可以预防犯罪，侦破案件，同时此系统与公安各县区现有已建设的视频监控网，电子围栏系统，警务查报站系统互连互通。在重大事故与自然灾害情况下，保持与外界卫星通信。通过北斗指挥系统，控制所有警用车辆，设置路线，电子围栏。方便管理，方便部署。通过无人机，移动指挥车可以准确定位犯罪嫌疑人具体位置。针对本系统广泛的应用前景，系统的应用型谱如图4所示。

六、系统应用领域简单举例

1）重大自然灾害

近年来重大自然灾害、重大事故等社会公共安全突发事件频发，如何在第一时间快速反应，将损失降到最低程度，及时快捷的信息通信是首要保证。卫星通信覆盖范围广、不受地域和外部环境限制、建立通信时间快，在突发事件中起到不可替代的作用。例如在2008年南方雨雪冰冻灾害和汶川地震中，传统通信手段已不可能，“动中通”卫星通信车和北斗通信设备起到关键作用，使指挥中心第一时间获得现场音视频资料、受困人员位置等宝贵信息，有序开展救援行动。

2）重大活动安保

北京奥运会火炬境内传递期间，“动中通”卫星系统全程实施通信保障，将传递现场、火种存放点图像和声音实时传递回指挥中心，为领导决策提供详实的音视频资料。

3）公安刑侦破案

通过手机监听定位系统，可监听嫌疑人的通话以及确定嫌疑人的大致位置，通过系统的移动基站模块，可精确定位嫌疑人的位置，并可以10086等号码拨通嫌疑人手机，以最终确定嫌疑人实施抓捕。

同时如发生群体事件，可平台配备的电子围栏系统可以屏蔽区域内手机信号，并监视区域内短信和通话。以控制事态发展或找到聚众闹事者。

4）城市车辆监控

随着社会经济发展，城市车辆迅速增加，如何加强对重点路段、特殊车辆等的监管成为交管部门的一大难题，“天狼”指挥系统中的北斗通信跟踪识别系统和警务查报站系统可有效解决此类问题。配备BD/GPS双模定位系统，可实时监控车辆位置、指定时间段车辆轨迹回放、车辆信息查询及控制、自动抓拍、车牌识别、“黑名单”自动对比报警、自动布控报警、检索假牌假证、机动车交通违法抓拍、查纠、出租车出城管理等。

此外，“天狼”空天地一体化北斗指挥系统在部队演习、反恐、维护国家稳定等工作中也可发挥重大作用，通过以上简单举例，可以看到我们设计的空天地综合指挥平台在各流域具有广泛的用途。

七、结束语

“天狼”北斗指挥系统集成了多种先进技术，实现了多系统融合和模块化设计，尤其是利用了我国自主知识产权的北斗系统进行定位、通信，采用国产化的定位技术。综合考虑了技术、产品以及应用环境等因素，通过模块化组合，可应用于军事、公安、维稳、救灾、应急通信等各行业和领域，打造空天地一体化的“陆地航母”综合指挥平台。