公安部边防局刑侦图像现场实时传输方案
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0 公安部边防局刑侦图像现场实时传输方案.doc 边防机动信息传输系统
建议方案
中国舰船研究院 二OO六年十一月 中国舰船研究院 建议方案
1 1 军事需求分析 根据军事需求，建立一套机动信息传输系统，覆盖我国沿海和陆地大部分边境地区，涉及31个省、市、自治区，将突发事件现场的实况传输到各边防支队指挥中心及上级指挥中心，同时，还要实现GPS定位、双向语音和双向数据传输的功能。 具体地讲，机动信息传输系统首先要实现高质量图像传输的功能，即通过单兵或在移动的水面船只、车辆、飞机等载体上拍摄并实时传输高质量的图像，即采用移动摄像的方式，从不同角度对重要场景和主要部位进行高质量图像拍摄，并将所拍摄的图像、声音信号通过无线的传输方法传输到支队指挥中心，传回的图像要求能进行非线性编辑、大屏幕显示和存储，并可通过专网传输到上级指挥中心。 根据实际应用中图像分析、存储等的需要，现场图像传输最好满足高质量：图像的数字编解码应达到720×576分辨率；无线信道速率应大于4Mbps；图像传输延时应小于2帧/秒。 第二是实现GPS定位，并将移动前端的定位数据实时传输到指挥中心，该数据可存储到指挥中心数据库，同时在电子地图上显示目标的运动轨迹、目标的特征参数等。 第三实现双向数据的传输，保证总队指挥中心、支队指挥中心、边防大队、指挥车之间的网络互通。 第四实现双向语音的传输，保证总队指挥中心、支队指挥中心、边防大队、指挥车、单兵之间的双向语音通信。 通过这几种方式，实现船—岸、空—岸、岸—岸之间的宽带图像、数据、语音的传输，达到全方位、全实时、运动状态下的立体无线监控的目的。 采用全向发射、全向接收模式，要求设备重量轻、体积小、便于安装、撤收和携带，满足军事应用中的灵活、机动、便捷、快速的应用要求。 中国舰船研究院 建议方案 2 2 方案设计原则 a) 先进性原则 系统必须采用目前国内最先进的技术，满足边防各种应用场合的需要，将现场的实况传回指挥中心。 b) 实用性原则 无线传输系统必须从边防的实际需求出发，在功能和性能指标上完全满足军事需求，还必须在便携性和操作性上符合指挥人员的实际需要； c) 可靠性原则 作为一个系统，要运行稳定、可靠，必须从两方面对系统进行保证：一是设备、元器件及硬件集成过程必须严格控制质量；二是通信设计必须留有一定的信道容量冗余，系统各要素之间的通信机制必须进行有效的规划； d) 技术成熟性原则 系统在设计时，尽量采用国内外成熟的关键技术，以确保系统的可靠性，降低系统建设中的不确定性。 e) 兼容性原则 作为边防系统信息化建设的一个组成部分，无线传输系统必须与外系统具有相互兼容的信息交换接口。 3 系统信息流程及组网方案
根据军事需求，需要覆盖31个省、市、自治区的边境地区，所以，必须建立一个信息传输网络。在各支队指挥中心建立信息传输基站，在各支队间设立信息中继站，同时建设多部移动中继车，将前端单兵、车辆、船只、飞机等载体拍摄的图像传输到31个边防总队，各总队信息可通过光纤传输到公安部边防局。同时，信息点之间可实现双向语音、数据（包括GPS定位数据）的实时传输交互。系统覆盖示意图如图1。 中国舰船研究院 建议方案 3 图1：系统覆盖区域示意图 我国整个边防监视、控制、指挥网络是一个大的军事系统工程，要采集在各不同地域、不同环境下的语音、数据、GPS定位、图像等信息，进行汇集、处理，并根据情况适时安排和指挥，保证对边境地区的综合监控、控制，该系统包括了信息采集、信息传输、信息处理、信息显示、决策监控等方面，是一个典型的C3I系统工程，该系统工程的结构如图2，信息流程如图3。 4
图2：边防信息系统结构框图
信息传输 信息采集 控制执行 无线图像传输 语音通信传输 数据传输设备 光通信设备 信息处理 定位信息处理 指挥数据处理 情报信息处理 图像信息处理 信息显示 决策监控 辅
助评估
指挥人员
定位信息显示 军事情报显示 指挥文电显示 现场图像显示 兵力部署 武器控制 火力攻击 辅助决策 下达命令 光学摄像 红外摄像 数据终端 定 位 语音终端 5 图3：系统信息流程图 中
继 站 信 息 接 入 点
便携式 数据终端 中继站 信息终端 指挥中心网络交换机 网络管理工作站 视频点播、 广播服务器
GPS数据/ GIS服务器
光端机或卫星传输设备
光端机
卫星定位 终端 中继站 服务器
中继站 信息接入点 图像传输 终端 中继站 图像传输设备
语音通话 终端 中继站 交换机
中继车 信息接入点 图像传输 终端 中继站 图像传输设备
计算机终端 电话交换机 AV分配、切换设备
大屏幕显示设备
非线性编辑设备 高质量 存储设备
电视墙
音响设备
光纤或专网 中国舰船研究院 建议方案
6 根据军事需求和目前通信手段的特点，我们初步设计了系统组网方案，即对每个支队配置一套移动信息传输设备，我们称为一个节点，每个节点由支队指挥中心基站、信息中继站、信息中继车、四个移动前端组成，各支队指挥中心与上级指挥中心利用现有的光纤链路，共同组成一个覆盖全国边境、有线与无线通信相结合的信息网络。 每个节点的工作流程为：四个单兵背负前端采集的图像、GPS定位信息，实时传输到信息中继车，信息中继车从接收到的四路图像信号中选择一路，通过COFDM无线中继或卫星中继到各支队指挥中心，同时，指挥中心的任一路图像也可以实时传输到信息中继车。 前端与信息中继车、信息中继车与信息中继站、信息中继站与支队指挥中心之间建立无线通信路由，支队指挥中心与上级指挥中心之间具有光纤路由。通过COFDM中继的情况下，每个节点的信息传输示意图如图4。
图4：单节点COFDM中继信息传输示意图 中国舰船研究院 建议方案
7 在前端离信息中继站距离远、阻挡严重等不利于无线中继传输的情况下，可考虑采用卫星中继的方式进行传输，一般如信息中继车固定传输的情况下，可采用背负式卫星传输设备或车载固定式卫星传输设备，如需要在运动中传输图像，则必须采用卫星“动中通”设备，将图像传输到卫星地面站，在通过公安专网转发到支队指挥中心。通过卫星中继的情况下，每个节点的信息传输示意图如图5。
图5：每个节点卫星中继信息传输示意图 其中前端与信息中继车、信息中继车与信息中继站、信息中继站与支队指挥中心的无线图像传输，以及无线图像中继转发，采用MPEG2编码压缩、COFDM调制方式传输方式，特点是图像清晰度高、伴音良好，中继过程无信号损失。具体配置要求为：四个移动前端的图像实时传输到信息中继车，中继车选择其中的一路图像转发到支队指挥中心，同时，支队指挥中心可选择一路图像实时传输到中继车。在卫星转发的情况下，可采用考虑租用2M速率的卫星信道，同中国舰船研究院 建议方案 8 时传输图像、语音和数据，其中，图像可采用H.264或MPEG4编码的方式，速率一般为384K 、768K等，图像质量比COFDM传输方式差一些，但传输距离远，覆盖范围大。 信息中继车与信息中继站、信息中继站与支队指挥中心的GPS定位数据传输、其他双向数据通信，采用无线IP网络技术和光纤以太网传输技术实现； 语音双向通信，可以在上述IP网络基础上通过采用VOIP技术实现。前端语音双向通信，可在设备中内置语音电台，实现对讲、组呼的功能，如用VOIP技术，也可实现语音通信，但IP话机体积较大，不易单兵携带； 节点与节点之间可实现切换、漫游，前端与信息中继车移动到任一个基站或支队指挥中心附近时，都可实现图像、语音、GPS定位信息、数据信息的传输、处理、显示。 系统组网示意如图6。 中国舰船研究院 建议方案
9 图6：系统组网示意图 4 系统组成 边防局、31个边防总队、各边防支队构成整个国家边防信息系统网络，每个边防支队为一个节点，在本方案中，我们重点考虑每个节点的配置、功能、接口。各节点的设备由前端设备、信息中继车、信息中继站、支队指挥中心四部分组成，传输路由为：前端设备——信息中继车——信息中继站——支队指挥中心——总队指挥中心——公安部边防局，也可以直接由前端设备传输到支队指挥中心。下面中国舰船研究院 建议方案 10 我们分别描述这几个部分的组成。 4.1前端设备 每个节点配置4套移动前端设备，每套设备由摄像机、高质量图像发射机、语音数据传输模块、语音终端、数据终端、GPS定位单元、天线等组成，设备既可以背负使用，也可以车载、船载或机载使用。 其中，语音数据传输模块、GPS定位单元均集成在图像传输设备中，便于携带、展开、使用。 在前端设备的设计中，我们考虑了两种方案，一是在前端设备中嵌入网络电台，来实现语音、数据的传输；二是采用专业的语音电台，来完成语音对讲的功能。下面对两种方案分别进行描述。
4.1.1 网络电台组网模式 在前端设备中嵌入网络电台的远端模块，可与其他前端、信息中继车（信息中继站）、支队指挥中心组成一个点对多点的通信网络，可传输GPS定位信息、双向数据、双向语音。 在前端设备中嵌入GPS定位模块，或直接采用手持式GPS定位机，可实现GPS定位功能；在网络电台端口接入IP电话机，就可以用VOIP方式组成电话通信网，可以与其他前端、信息中继车（信息中继站）、支队指挥中心拨号通话；在网络电台端口还可接计算机终端，传输文电、指令等信息。 网络电台组网模式前端设备连接示意如图7。
AV电缆馈线
TV1200发射机
IP话机网络电台ＧＰＳ
图7：网络电台组网模式前端设备连接关系示意图
