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摘要:目前，公安應(yīng)急通信系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題是如何避免突發(fā)事件情況下應(yīng)急通信中斷和癱瘓問(wèn)題。隨著航天航空技術(shù)的發(fā)展，以及空間網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)急通信和軍事通信中的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，具有強(qiáng)大信息支持能力的天地一體化網(wǎng)絡(luò)逐漸成為公安部門(mén)解決應(yīng)急通信問(wèn)題的一個(gè)重要手段。文章采用先進(jìn)成熟的北斗通信技術(shù)和“動(dòng)中通”車(chē)載便攜衛(wèi)星系統(tǒng)，構(gòu)建天地一體化應(yīng)急通信體系，從而保證公安人員在處理突發(fā)事件時(shí)互聯(lián)互通，及時(shí)制定應(yīng)急預(yù)案。

關(guān)鍵詞:公安系統(tǒng)；天地一體化；應(yīng)急通信；衛(wèi)星通信

0引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技高速發(fā)展的情況下，傳統(tǒng)應(yīng)急通信系統(tǒng)已不能滿(mǎn)足新形勢(shì)下公安部門(mén)對(duì)突發(fā)事件實(shí)時(shí)性、精控性的應(yīng)急指揮要求。公安應(yīng)急通信作為公安應(yīng)急指揮工作的重要內(nèi)容，不僅是當(dāng)前通信領(lǐng)域關(guān)注的問(wèn)題，而且越來(lái)越受到政府、公安部門(mén)的高度重視。目前國(guó)內(nèi)公安應(yīng)急通信的建設(shè)和利用已有了長(zhǎng)足的發(fā)展，衛(wèi)星、微波、短波、計(jì)算機(jī)通信、移動(dòng)通信等系統(tǒng)和設(shè)施均在此領(lǐng)域使用，但面對(duì)實(shí)戰(zhàn)需求還存在一些問(wèn)題，特別是如何避免突發(fā)事件情況下應(yīng)急通信中斷和癱瘓問(wèn)題。因此，迫切需要采取一定的技術(shù)，有效地解決公安部門(mén)在全面應(yīng)對(duì)突發(fā)事件活動(dòng)中所遇到的通信問(wèn)題。隨著航天航空技術(shù)的發(fā)展，以及空間網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)急通信和軍事通信中的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，具有強(qiáng)大信息支持能力的天地一體化網(wǎng)絡(luò)逐漸成為公安部門(mén)解決應(yīng)急通信問(wèn)題的一個(gè)重要手段，也是我國(guó)公安體系應(yīng)急指揮發(fā)展的一個(gè)重要方向。

1公安應(yīng)急通信系統(tǒng)

公安應(yīng)急通信系統(tǒng)是指公安部門(mén)在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)用于應(yīng)急指揮的通信系統(tǒng)。由于突發(fā)事件具有時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境等的不確定性，通信要求容量也不確定，因而，應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)要有高度的機(jī)動(dòng)性和靈活性，能適合惡劣環(huán)境并具有很強(qiáng)的抗水抗干擾能力。與日常通信系統(tǒng)的主要區(qū)別體現(xiàn)在四個(gè)方面：（1）在組網(wǎng)能力上，應(yīng)急系統(tǒng)采用自組網(wǎng)，具有自動(dòng)路由選擇、系統(tǒng)參數(shù)無(wú)線(xiàn)下載等，并能與其他部門(mén)的應(yīng)急通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；日常系統(tǒng)采用固定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹＃?）在頻率使用上，應(yīng)急通信很難確定，公安應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)具有頻率感知能力；日常系統(tǒng)只需提前規(guī)劃，不經(jīng)常更換。（3）在基站鏈路方面，應(yīng)急通信以無(wú)線(xiàn)通信為主，有線(xiàn)通信為輔；日常系統(tǒng)則相反，以有線(xiàn)通信為主，無(wú)線(xiàn)通信為輔。（4）在供電方式方面，應(yīng)急通信以大容量移動(dòng)電源為主；日常系統(tǒng)以市電為主、電池為輔。公安應(yīng)急通信網(wǎng)的主要業(yè)務(wù)包括：現(xiàn)場(chǎng)受災(zāi)情況圖象和數(shù)據(jù)采集、GPS定位、保密通訊、語(yǔ)音調(diào)度、多媒體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)播，并具備應(yīng)有的特殊功能，如在一些突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)，特別是與反恐有關(guān)的突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)，要屏蔽外界通信干擾并確保警員之間的安全可靠通信。目前，公安部門(mén)在應(yīng)急通信指揮保障工作時(shí)，現(xiàn)有的公安應(yīng)急通信系統(tǒng)還存在一些問(wèn)題[1]。多種應(yīng)急通信系統(tǒng)之間因缺少協(xié)調(diào)性，導(dǎo)致跨行業(yè)間及公安系統(tǒng)部門(mén)之間缺乏互聯(lián)互通能力，不利于部門(mén)聯(lián)動(dòng)和統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮；重大公共安全事發(fā)場(chǎng)所，可能由于基站受損造成通信能力大幅下降，甚至?xí)?dǎo)致通信的中斷和癱瘓；重大突發(fā)事件發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)由于通信資源受限，信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性很難得到保證。因此，發(fā)展基于天地一體化的公安應(yīng)急通信系統(tǒng)很有必要。公安領(lǐng)域的應(yīng)急通信系統(tǒng)主要以應(yīng)急平,臺(tái)為核心，利用不同的接口協(xié)議將衛(wèi)星通信系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)和遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等融合為一個(gè)完善合理的應(yīng)急體系。

2天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)

天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以地面通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、以空間通信網(wǎng)絡(luò)為延伸，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、空間通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，覆蓋海、陸、空自然空間，為海基、陸基、空基和天基各類(lèi)用戶(hù)的活動(dòng)提供信息保障。天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)從物理形態(tài)上可分為空間通信網(wǎng)絡(luò)和地面通信網(wǎng)絡(luò)[2]，空間通信網(wǎng)絡(luò)包括天基和空基通信網(wǎng)絡(luò)及其所有的航天器，天基通信網(wǎng)絡(luò)由高空通信衛(wèi)星、信息獲取衛(wèi)星及導(dǎo)航衛(wèi)星組成；空基通信網(wǎng)絡(luò)主要包含利用臨近空間飛行器和各種無(wú)人偵察機(jī)等。地面通信網(wǎng)絡(luò)主要是指陸基通信網(wǎng)絡(luò)，有地面互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)組成的主干網(wǎng)絡(luò)和用戶(hù)接入網(wǎng)[3]天基通信網(wǎng)絡(luò)、空基通信網(wǎng)絡(luò)和陸基通信網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立工作也可以相互聯(lián)通，構(gòu)成分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確保通信暢通;在陸基通信網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)可采用典型的網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)互聯(lián)，也可通過(guò)天基網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程中繼，使區(qū)域覆蓋網(wǎng)絡(luò)接入骨干交換網(wǎng)[4]。天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示圖1天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(參見(jiàn)右欄)高空通信衛(wèi)星有高中低軌道，面對(duì)不同任務(wù)的衛(wèi)星。隨著地面移動(dòng)通信的發(fā)展，GEO高軌通信衛(wèi)星逐步成為空間通信網(wǎng)絡(luò)天基骨干網(wǎng)，提供覆蓋全球的高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。天基骨干網(wǎng)采用空間激光通信輔助傳統(tǒng)微波通信實(shí)現(xiàn)空間組網(wǎng)，提供100Gb/s量級(jí)的通信容量，具備空間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇箽е貥?gòu)能力[5]。同時(shí)，地面關(guān)口站形成空間通信網(wǎng)絡(luò)地基骨干網(wǎng)。空間通信網(wǎng)絡(luò)通過(guò)這種雙骨干方式，為空中各種物理網(wǎng)絡(luò)提供靈活有效的互聯(lián)。同時(shí)，通過(guò)設(shè)立多個(gè)國(guó)際級(jí)天地一體化網(wǎng)絡(luò)互連節(jié)點(diǎn)，采用具備星第、星間通信能力的空間移動(dòng)通信系統(tǒng)作為高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)闹鞲删W(wǎng)，各類(lèi)衛(wèi)星、地面固定、車(chē)載等應(yīng)用子網(wǎng)接入的方式，以避免地面龐大的路由信息對(duì)空間網(wǎng)絡(luò)的沖擊，以及屏蔽空間通信網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性所可能帶來(lái)的地面網(wǎng)絡(luò)路由震蕩，實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)、地面互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)的互聯(lián)互通。天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的最終目標(biāo)也就是實(shí)現(xiàn)多種功能平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)融合與信息共享，并通過(guò)將用戶(hù)、應(yīng)用控制資源整合成一個(gè)有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)信息共享和統(tǒng)籌建設(shè)，以提高通信的容量和時(shí)效性，增強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和抗衰斷性。

3天地一體化公安應(yīng)急通信系統(tǒng)的構(gòu)建

本文提出的天地一體化公安應(yīng)急通信系統(tǒng)是利用衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)不受地理?xiàng)l件限制的特點(diǎn)，在突發(fā)事件場(chǎng)所地面?zhèn)鬏斁€(xiàn)路一時(shí)難以恢復(fù)的情況下，使用“動(dòng)中通”車(chē)載便攜衛(wèi)星系統(tǒng)，快速建立臨時(shí)衛(wèi)星傳輸通道，連接應(yīng)急通信車(chē)載基站系統(tǒng)或當(dāng)?shù)貍鬏斪钄嗟囊苿?dòng)基站系統(tǒng)，架起公安應(yīng)急指揮通信網(wǎng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，分為地面部分、空中部分和衛(wèi)星部分。圖2天地一體化公安應(yīng)急通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（參加下頁(yè)）地面部分在應(yīng)急通信時(shí)主要使用“動(dòng)中通”車(chē)載便攜衛(wèi)星系統(tǒng)，由地面衛(wèi)星站、“動(dòng)中通”衛(wèi)星通信車(chē)及衛(wèi)星便攜站組成。“動(dòng)中通”衛(wèi)星通信車(chē)在快速行進(jìn)中，車(chē)載衛(wèi)星天線(xiàn)始終對(duì)準(zhǔn)地球同步通信衛(wèi)星，在地球同步通信衛(wèi)星與地面衛(wèi)星站之間構(gòu)建雙向鏈路的衛(wèi)星通信，以達(dá)到實(shí)時(shí)、不間斷與其他地面站進(jìn)行圖像、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)的衛(wèi)星通信雙向傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星實(shí)時(shí)跟蹤。同時(shí)通過(guò)靜止通信衛(wèi)星，將多媒體數(shù)據(jù)連接到省廳或公安部，并通過(guò)雙向?qū)＞€(xiàn)傳播網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)雙向?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控并具有召開(kāi)電視電話(huà)會(huì)議功能。地面衛(wèi)星站通過(guò)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星通信系統(tǒng)與“動(dòng)中通”車(chē)載衛(wèi)星系統(tǒng)及衛(wèi)星便攜站實(shí)現(xiàn)雙向通信。衛(wèi)星便攜站是可移動(dòng)的地面衛(wèi)星站，由通信分系統(tǒng)、音視頻分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制分系統(tǒng)、供電分系統(tǒng)、站控分系統(tǒng)、輔助分系統(tǒng)組成。高精度的手動(dòng)衛(wèi)星天線(xiàn)拆裝簡(jiǎn)單，對(duì)星快速，可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)通信功能和承載業(yè)務(wù)與“動(dòng)中通”車(chē)載衛(wèi)星系統(tǒng)相同[6]。空中部分由臨近空間飛行器和各種無(wú)人偵察機(jī)攜帶通信載荷作為一個(gè)空中基站完成突發(fā)事件區(qū)域的通信小區(qū)覆蓋。突發(fā)事件區(qū)域的通信終端除了使用D2D通信之外，更多的是完成傳統(tǒng)的通信功能。在地面基站被摧毀的情況下，臨近空間飛行器或無(wú)人機(jī)飛上天空成為一個(gè)空中基站為突發(fā)事件區(qū)域提供通信服務(wù)。天基部分通過(guò)若干同步軌道通信與中繼衛(wèi)星組成天基骨干網(wǎng)，完成臨近空間飛行器和各種無(wú)人偵察機(jī)與北斗衛(wèi)星之間的通信，可以不依賴(lài)地面網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)行。由于短時(shí)間內(nèi)無(wú)法確定突發(fā)事件區(qū)域周邊地面基站是否受損或者受損程度如何，為了避免二次災(zāi)害破壞系統(tǒng)中的地面基站導(dǎo)致的應(yīng)急通信系統(tǒng)癱瘓，臨近空間飛行器或無(wú)人機(jī)作為通信中繼站與衛(wèi)星進(jìn)行通信，不與災(zāi)區(qū)周?chē)孛婊具M(jìn)行中繼。中繼通信分為空中中繼通信和衛(wèi)星中繼通信。

空中中繼的優(yōu)勢(shì)在于，多架無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行時(shí)，作為簇首的偵察無(wú)人機(jī)或中繼無(wú)人機(jī)通過(guò)空地信道接入地面基站網(wǎng)絡(luò)，或通過(guò)空天信道接入通信衛(wèi)星，提供無(wú)人機(jī)業(yè)務(wù)及飛行管理。不同無(wú)人機(jī)之間可以根據(jù)通信狀況輪流作為簇首，通信中繼平臺(tái)在編隊(duì)內(nèi)部選取，節(jié)約能源，提高通信質(zhì)量，延長(zhǎng)飛行時(shí)間。空中平臺(tái)中繼通信是解決惡劣地形下無(wú)線(xiàn)通信的一種比較理想的通信手段，可以滿(mǎn)足公安系統(tǒng)的高移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)速率。通常高空中繼平臺(tái)以衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，上與太空衛(wèi)星，下與地面衛(wèi)星接口設(shè)備、衛(wèi)星控制設(shè)備以及多種無(wú)線(xiàn)終端構(gòu)成應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，在多個(gè)地面站和空間站之間通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面和空間的“無(wú)縫”覆蓋[7]。高空平臺(tái)基站將無(wú)線(xiàn)基站安放在能長(zhǎng)時(shí)間停留在高空的無(wú)人機(jī)上，可以實(shí)現(xiàn)高移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)速率。基站之間彼此通過(guò)光互連鏈路形成網(wǎng)絡(luò)，在其覆蓋的范圍內(nèi)，采用蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通信，然后通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)（文本、語(yǔ)音和多媒體等）傳輸，從而實(shí)現(xiàn)布有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的災(zāi)區(qū)與后方公安指揮中心的信息互聯(lián)互通。高空基站實(shí)現(xiàn)了將蜂窩基站從地面移到升空高度在幾千米之外，覆蓋范圍廣泛，響應(yīng)迅速，能在應(yīng)急通信車(chē)不能到達(dá)區(qū)域迅速搶通網(wǎng)絡(luò)[8]，能解決因道路阻塞通信車(chē)輛無(wú)法快速抵達(dá)受災(zāi)區(qū)域的問(wèn)題。因而，在突發(fā)公共事件后，為保證災(zāi)區(qū)通信暢通，可以通過(guò)這種高空布放蜂窩基站來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急的通信。將天地一體化應(yīng)用到公安應(yīng)急通信系統(tǒng)中可以解決由于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)覆蓋失敗帶來(lái)的通信癱瘓問(wèn)題，能提供廣泛的、穩(wěn)定的通信服務(wù)。

4結(jié)束語(yǔ)

突發(fā)公共事件發(fā)生后可靠的應(yīng)急通信系統(tǒng)能夠使公安指揮人員及時(shí)、準(zhǔn)確和不間斷地了解現(xiàn)場(chǎng)情況，并快速展開(kāi)應(yīng)急救援。因此，公安應(yīng)急通信系統(tǒng)對(duì)于大幅度地提高公安工作的業(yè)務(wù)水平和辦事效率、減少事件造成的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義。隨著國(guó)內(nèi)遙感、北斗導(dǎo)航、通信衛(wèi)星等天基基礎(chǔ)設(shè)施的高速增長(zhǎng)，天地一體化通信網(wǎng)將在政策引導(dǎo)和新技術(shù)推動(dòng)下，得以實(shí)現(xiàn)。本文以先進(jìn)成熟的衛(wèi)星通信技術(shù)作為應(yīng)急的天基通信技術(shù)，以地面的“動(dòng)中通”車(chē)載便攜衛(wèi)星系統(tǒng)作為地面應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建天地一體化應(yīng)急通信體系，從而保證突發(fā)公共事件中的公安人員、受災(zāi)人員的互聯(lián)互通，為制定應(yīng)急預(yù)案提供通信保障。

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作者：鄭何靜 單位：新疆阿克蘇公安局