警用無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn) GPS定位功能的探討

蔣文榮

(杭州市公安局蕭山分局,浙江杭州 311200)

0 引言

隨著巡訪(fǎng)警務(wù)的不斷推進(jìn),越來(lái)越多的警力囤集街面。但如何有效協(xié)同指揮管理分散在各大街小巷的警力,形成有機(jī)的防控網(wǎng)絡(luò),提升整體戰(zhàn)斗力,對(duì)公安機(jī)關(guān)傳統(tǒng)的指揮調(diào)度通信系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此,需要構(gòu)建一種集定位與通信于一體的通信系統(tǒng),實(shí)時(shí)掌握街面警力的動(dòng)態(tài)位置,使系統(tǒng)在具備無(wú)線(xiàn)通信指揮的同時(shí),具有對(duì)巡訪(fǎng)警力所在位置進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控的功能,以輔助對(duì)街面警力的科學(xué)調(diào)度指揮,提高公安機(jī)關(guān)處置警情的快速反應(yīng)能力。

1 傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的一般構(gòu)成

公安機(jī)關(guān)傳統(tǒng)的指揮調(diào)度通信系統(tǒng)是指依托公安自建的無(wú)線(xiàn)通信基站,利用無(wú)線(xiàn)對(duì)講機(jī)實(shí)現(xiàn)雙方或多方相互通話(huà)的系統(tǒng),其一般由無(wú)線(xiàn)通信基站或中轉(zhuǎn)臺(tái)和移動(dòng)通信單元對(duì)講機(jī)構(gòu)成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

這種通信系統(tǒng),只要在基站信號(hào)覆蓋范圍,對(duì)講機(jī)間就能進(jìn)行通話(huà),但通話(huà)雙方不知對(duì)方的具體位置,因此,在指揮調(diào)度時(shí),有一定的盲目性,尤其在流動(dòng)性警力的指揮調(diào)度上,往往會(huì)出現(xiàn)舍近求遠(yuǎn)的不當(dāng)指揮,影響公安機(jī)關(guān)的反應(yīng)速度,甚至錯(cuò)過(guò)警情處置的最佳時(shí)機(jī)。

2 GPS定位無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖1 傳統(tǒng)指揮調(diào)度通信系統(tǒng)

具有定位功能的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng),是無(wú)線(xiàn)通信、衛(wèi)星定位和地理信息三大技術(shù)的綜合應(yīng)用而構(gòu)成的通信系統(tǒng)。其不僅具有語(yǔ)音快捷通信功能,還能實(shí)時(shí)掌握警力的位置,實(shí)現(xiàn)從盲目指揮向可視指揮,靜態(tài)管理到動(dòng)態(tài)掌控的轉(zhuǎn)變;同時(shí)還可具有警務(wù)管理的各種功能。這種系統(tǒng)集無(wú)線(xiàn)通信、GPS定位與傳輸、GIS信息顯示與應(yīng)用于一體,是一種綜合性的通信系統(tǒng),可以有效地提升指揮調(diào)度的科技含量,是推進(jìn)巡訪(fǎng)警務(wù)的重要科技手段。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)架及組成

GPS定位無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)是在原有無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)基礎(chǔ)之上,以對(duì)講機(jī)為載體,嵌入 GPS定位信息接收模塊,并借助一定的傳輸通道,將定位信息傳輸?shù)街笓]中心,然后以 GIS為工作平臺(tái),在 GIS地圖上顯示應(yīng)用的系統(tǒng)。其一般由帶有 GPS接收模塊的移動(dòng)通信單元,語(yǔ)言和 GPS信號(hào)傳輸基站,中心顯示及管理應(yīng)用三大部分組成,其系統(tǒng)構(gòu)架示意圖如圖2所示 。

圖2 具有定位功能的指揮調(diào)度通信系統(tǒng)

2.2 系統(tǒng)軟件及功能設(shè)計(jì)

這種無(wú)線(xiàn)通信指揮系統(tǒng)不僅使指揮人員一目了然地掌握街面警力的動(dòng)態(tài)位置,實(shí)現(xiàn)警情處置的科學(xué)指揮調(diào)度,而且在提升巡訪(fǎng)警務(wù)的規(guī)范管理,深化巡訪(fǎng)警務(wù)的開(kāi)展等方面具有很大的拓展空間,其系統(tǒng)軟件及功能組成如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件及功能組成框圖

系統(tǒng)軟件分信息資源層、應(yīng)用服務(wù)層、應(yīng)用層和門(mén)戶(hù)層,在 GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,主要實(shí)現(xiàn)了警力資源管理、可視化調(diào)度、巡訪(fǎng)管理等功能模塊。

警力資源管理模塊對(duì)全體巡訪(fǎng)警員和車(chē)輛等警力資源進(jìn)行管理,并設(shè)有警力資源顯示、監(jiān)控,在崗警力查詢(xún)、定位、跟蹤等功能。實(shí)現(xiàn)警力分布情況電子地圖顯示,警力運(yùn)行軌跡實(shí)時(shí)顯示以及特定警力位置查詢(xún)等。

可視化調(diào)度模塊實(shí)現(xiàn)在地圖或線(xiàn)列表上點(diǎn)擊警力資源,或以案發(fā)地為中心,在地圖上拉圈選擇警力資源。系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)選擇警力發(fā)起呼叫,進(jìn)行快速可視指揮調(diào)度,同時(shí)地圖上閃爍顯示當(dāng)前被呼的對(duì)象。

巡訪(fǎng)管理模塊可根據(jù)高發(fā)案件和熱點(diǎn)地區(qū)的分析,設(shè)定相應(yīng)的巡防線(xiàn)路和巡防人員,并可通過(guò)對(duì)比預(yù)設(shè)線(xiàn)路和實(shí)際軌跡,進(jìn)行巡防督查等。

2.3 GPS定位實(shí)現(xiàn)及傳輸

GPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng),系統(tǒng)由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)、用戶(hù)接收系統(tǒng)三大子系統(tǒng)構(gòu)成。通常講的 GPS定位是依托美國(guó)的全球定位系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)我們自己定位應(yīng)用的一種俗稱(chēng)。其太空衛(wèi)星系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)均由美國(guó)實(shí)施及控制管理,用戶(hù)系統(tǒng)可由各國(guó)用戶(hù)自行設(shè)計(jì)和實(shí)施。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后,美國(guó)將 GPS系統(tǒng)向全世界的民用用戶(hù)免費(fèi)開(kāi)放。在全世界任何地點(diǎn)的用戶(hù),只要有一臺(tái) GPS接收機(jī),即可通過(guò)免費(fèi)接收 GPS衛(wèi)星提供的定位信息,精確地確定自己所處的地理位置(經(jīng)、緯度等)。

本文所講的 GPS定位無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng),也是依托美國(guó)衛(wèi)星定位系統(tǒng)的一個(gè)具體應(yīng)用。其關(guān)鍵是如何將 GPS衛(wèi)星接收模塊與對(duì)講機(jī)結(jié)合,利用什么通道傳輸定位信息,并如何將移動(dòng)警員位置信息在指揮中心顯示應(yīng)用,以實(shí)現(xiàn)“可視化”指揮。根據(jù) GPS信息接收模塊與對(duì)講機(jī)的結(jié)合方式以及定位傳遞通道的不同,其實(shí)現(xiàn)方式一般有三種。

一是外置定位,同頻傳輸。這種方式其 GPS定位模塊與移動(dòng)對(duì)講機(jī)分離設(shè)置,GPS定位模塊及GPS天線(xiàn)安裝在對(duì)講機(jī)的外接肩嘜內(nèi),肩嘜在負(fù)責(zé)通話(huà)的同時(shí)還負(fù)責(zé) GPS定位信息接收和數(shù)據(jù)處理。定位信息利用肩嘜與對(duì)講機(jī)連接,并利用對(duì)講機(jī)本身的語(yǔ)音通道進(jìn)行定位信息傳輸,中心配備一臺(tái)接收對(duì)講機(jī)進(jìn)行定位信息接收,然后傳送到電子地圖平臺(tái)顯示。這種方式其實(shí)質(zhì)就是在原有的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)上,增加了嵌有衛(wèi)星接收天線(xiàn)和定位模塊的肩嘜,再利用原有語(yǔ)音通道進(jìn)行定位信息傳輸而構(gòu)成。

二是外置定位,異頻傳輸。其接收模塊與對(duì)講機(jī)的結(jié)合方式與第一種方式相同,但其定位信息的傳輸不占用對(duì)講機(jī)的語(yǔ)音通話(huà)信道,而是在對(duì)講機(jī)中增加跳頻功能,將信道跳轉(zhuǎn)到另外一個(gè)頻點(diǎn)上來(lái)進(jìn)行定位信息的傳輸,然后由中心配備的接收設(shè)備進(jìn)行定位信息的接收和顯示應(yīng)用。這種方式其定位的實(shí)現(xiàn)與第一種方式相同,但定位信息傳輸采用單獨(dú)信道,其實(shí)質(zhì)是在通話(huà)和定位公用一個(gè)對(duì)講機(jī)的同時(shí),構(gòu)建了一個(gè) 150或 450/350M的簡(jiǎn)易專(zhuān)網(wǎng)來(lái)傳輸 GPS數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)講機(jī)改造,利用跳頻方式實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信道和 GPS數(shù)據(jù)信道間的切換。

三是內(nèi)置一體,獨(dú)立傳輸。這種方式將定位模塊直接集成到對(duì)講機(jī)中,在對(duì)講機(jī)中完全集成一語(yǔ)音通信、衛(wèi)星定位和公網(wǎng)通信功能,并利用公網(wǎng)建立獨(dú)立于對(duì)講通話(huà)信道的定位信息傳輸信道,在對(duì)講機(jī)中嵌入公網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信的 SIM卡,利用無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信公網(wǎng)將定位信息傳輸?shù)街行?其定位和語(yǔ)音對(duì)講是通過(guò)完全不同的兩套系統(tǒng),即語(yǔ)音走專(zhuān)網(wǎng),GPS數(shù)據(jù)走公網(wǎng),來(lái)實(shí)現(xiàn) GPS定位和傳輸。這種方式 GPS定位與對(duì)講機(jī)完全集成,并借助 GSM/CDMA網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸定位信息,其實(shí)質(zhì)是多種通信功能在對(duì)講機(jī)中的集成。

3 系統(tǒng)性能分析

這種基于對(duì)講機(jī)無(wú)線(xiàn)通信指揮系統(tǒng)構(gòu)建的 GPS定位應(yīng)用,都是以無(wú)線(xiàn)通信為基本業(yè)務(wù),然后增加擴(kuò)展定位功能的一種構(gòu)建思路,其具有循序發(fā)展、節(jié)約成本、方便攜帶等優(yōu)點(diǎn)。但由于受當(dāng)前單工、模擬通信系統(tǒng)的限制,其定位實(shí)現(xiàn)及傳輸方式的不同,決定了系統(tǒng)在語(yǔ)音干擾、定位實(shí)時(shí)性及定位盲區(qū)等方面性能的優(yōu)劣,影響著系統(tǒng)的可用性。上述三種不同定位傳輸方式所建系統(tǒng)的性能比較見(jiàn)表1。

第一種方式雖然經(jīng)濟(jì)性較好,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)也比較方便,但由于語(yǔ)音和定位信息依賴(lài)同一頻率進(jìn)行傳輸,語(yǔ)音通信和定位信息傳輸互相干擾。并且當(dāng)系統(tǒng)用戶(hù)數(shù)量增加,或系統(tǒng)定位實(shí)時(shí)性需要提高而縮短定位信息發(fā)送時(shí)間間隔時(shí),系統(tǒng)干擾將同比增加,干擾嚴(yán)重甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不可用。因此,這種方式構(gòu)建的系統(tǒng)容量很小,且實(shí)時(shí)性也很差。另外,當(dāng)遇到大樓阻擋區(qū)域或進(jìn)入室內(nèi)時(shí),由于接收不到三顆以上衛(wèi)星的 GPS導(dǎo)航電文,則會(huì)出現(xiàn)定位盲區(qū),移動(dòng)終端超出基站覆蓋范圍,定位信息也將無(wú)法傳回。

第二種方式避免了一個(gè)對(duì)講機(jī)發(fā)送定位信息影響全體語(yǔ)音通信的問(wèn)題,但影響本對(duì)講機(jī)通信的問(wèn)題依然存在。在頻率切換傳送定位信息時(shí),本對(duì)講機(jī)不能通話(huà),且跳轉(zhuǎn)切換時(shí)也會(huì)對(duì)整體通信產(chǎn)生脈沖干擾。因此,這種方式大大降低了語(yǔ)音干擾問(wèn)題,其實(shí)時(shí)性也可以較大提高,可提高到每 2分鐘定位一次,但干擾依然存在。當(dāng)系統(tǒng)用戶(hù)大幅增加,或大幅提高實(shí)時(shí)性時(shí),系統(tǒng)也將受到嚴(yán)重干擾。另外,系統(tǒng)盲區(qū)問(wèn)題依然存在,且由于頻率資源有限,因需要單獨(dú)增設(shè)一個(gè)頻率,會(huì)導(dǎo)致頻率復(fù)用、盜用的現(xiàn)象大量存在。

表1 系統(tǒng)功能性能比較表

第三種方式使兩種信息的通信獨(dú)立進(jìn)行,互不干擾,基本解決了系統(tǒng)中兩種信息同時(shí)傳輸?shù)母蓴_問(wèn)題。系統(tǒng)用戶(hù)數(shù)量的增加和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的提高不會(huì)引起系統(tǒng)干擾,其系統(tǒng)容量和實(shí)時(shí)性?xún)H依賴(lài)信道傳輸速率,定位實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)容量可大幅提升。并且當(dāng)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入室內(nèi)或被建筑物阻擋時(shí),可借助手機(jī)基站定位進(jìn)行彌補(bǔ),適當(dāng)減輕盲區(qū)問(wèn)題,即使超出對(duì)講通信基站覆蓋范圍,定位信息依靠公網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信依然可以傳輸。但這種方式需要在對(duì)講機(jī)中集成手機(jī)通信模塊,并要配置 SIM卡,使用中產(chǎn)生一定的公網(wǎng)使用費(fèi)用,除一次性投資外,還需要一筆使用費(fèi),相對(duì)費(fèi)用較大。

4 結(jié)語(yǔ)

在警用對(duì)講機(jī)中嵌入 GPS定位功能,是公安移動(dòng)通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)警員定位,進(jìn)行可視指揮,是公安機(jī)關(guān)提高快速反應(yīng)能力的必由之路。在當(dāng)前現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)條件下實(shí)現(xiàn)的GPS定位功能,雖然都存在一定的缺陷和不足,但三種方式都可在不同層面及范圍得到一定的應(yīng)用。隨著公安警用無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的發(fā)展,新型對(duì)講機(jī)的不斷普及,尤其是數(shù)字集群無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用,GPS定位在公安通信指揮中的應(yīng)用必將大有發(fā)展。

[1] 黃超,楊躍杰,等.安全技術(shù)防范[M].北京:群眾出版社,2009.

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