3G单兵构建现代化应急指挥系统

3G单兵构建现代化应急指挥系统

一．前言

基于有线和无线电技术的电话，对讲机和微波通信设备，长久以来，是现代作战和指挥系统的核心设备，许多技战术都是以此为核心发展起来的，并形成了固定的模式。但是这种依赖短距离数据，语音和视频信 传输的模式有其固有缺陷，后来出现的无线蜂窝电话，在一定程度上解决距离以及移动的限制问题。

无线蜂窝技术大获成功之后并逐渐发展为现在的3G、4G.。3G无线通信技术发展到现在，已经逐渐成熟并在中国得到大规模应用。 络带宽和有限宽带 络的差距也在逐渐缩小，利用3G 络实时传输压缩编码后的音视频数据成为可能。与此同时，广播电视，会议电视以及安放监控领域的需求也催生了许多高效的音视频压缩算法和标准，比如MPEG2/4以及H264等，同时也出现了成熟的SOC解决方案。而军事以及民用领域的定位和导航需求，也使得GPS全球定位系统得到发展成熟并早已大规模商用。

二．关键词

3G WCDMA EVDO TD-SCDMA GPS WIFI ARM DSP GPU

H264 LINUX iOS Android Symbian WP7

视频编解码 单兵 应急指挥 协同作战

三．现代化应急指挥系统的特点

现代化应急指挥系统，是为解决应对突发事件，群体事件，协同作战的远程指挥调度的需求而构建的，具备以下几个特点：

1．  灵活机动，部署方便快速，成本低廉，循环使用。

2．  现场音视频实时通信，各作战单位位置实时显示。

3．  无障碍，全天候使用，通信稳定可靠安全。

4．  宏观，微观全景呈现，协同作战，指挥调度游刃有余。

四．基于3G 络的应急指挥系统的构成

一个应急指挥系统，主要由两个要素组成，一个是在现场实施具体任务的单兵，一个是在控制中心实时指挥调度的控制台。为了实现二者之间数据的有效通信，必须架设一个中心平台，为二者之间建立通信的桥梁，下面简单描述各构成要素的基本功能：

1.       3G单兵

作为现代化应急指挥系统的核心要素之一，最小化作战单位(人员或者车辆)携带或者安装）的电子设备，我们称之为单兵，是各自现代化技术的集大成者，其功能特点直接决定了指挥系统的优劣。具备3G通信功能的单兵，我们称之为3G单兵

3G单兵主要在现场秘密或者公开执行任务，将现场实时的语音和图像通过3G 络回传到控制中心，并根据控制中心的指令执行动作，也可以紧急呼叫控制中心，请求对讲。单兵也可以拍照或者录制现场高清晰度视频，以便返回时作为证据或者供分析处理。

2.       中心平台

中心平台是一套 络通信和数据处理服务器系统，用来实现单兵设备，控制台用户的管理，并转发二者之间的数据，同时实现音视频，GPS位置数据的转发以及存储，并支持录像数据，GPS数据的查询以及回放。

一般来讲，中心平台需要部署到互联 ，并能支持较多3G单兵的接入，同时实现多路实时视频的转发和存储，并能支持多级部署。通常需要采用电信级别的服务器，并采用可靠的LINUX服务器操作系统。

3.       客户端（控制台）

控制台是控制中心实现应急指挥调度的用户界面。

可查看一路和或者同时查看多路单兵在线状态，当前位置，实时视频和现场声音，并可通过短信控制单兵上线和下线。

可接收单兵的紧急呼叫并开启下达指令。

可广播或短信发送控制指令。

可查询，下载以及回放中心平台的录像和GPS轨迹数据。

控制中心可以在总部基地，当然也可以移动，比如在移动指挥车上，只要能上 ，比如通过3G或者WIFI，当然也可以多级指挥同时协调工作。

五．3G单兵所需关键技术

1.       H264编解码技术

3G单兵的核心是3G实时视频传输，要求用较低的带宽传递更高质量的图像以及音频数据。这就要求采用更高压缩比的视频压缩算法。H264是当前已经广泛使用的视频压缩算法中最佳选择，并且有成熟的解决方案。

2.       3G 络传输技术

无所不在的3G 络使得无障碍的应急指挥成为可能，作为数据通信的 络载体，3G 络技术在中国已经逐渐成熟，在3个3G牌照发放之后，各地的3G 络建设都发展迅速，目前联通的WCDMA，电信的EVDO以及移动的TD_SCDMA都发展了相当数量的终端用户，并真正进入实用化阶段。虽然各地情况不同以及 络技术标准的不同，但每个 络实现实时视频传输的带宽都基本够用，100kbps的带宽已经能够比较流畅的传输CIF分辨率的H264实时视频，部分地方经过测试，传输1000bps的D1视频流在部分时段也比较稳定。

3.       GPS定位技术

GPS定位技术已经在车载定位导航方面得到多年的应用，并完全成熟，因此，完全可以在应急指挥系统中加以应用。

六．实现方案

笔者深入研究并比较了各种主流产品和技术，对于3G单兵给出了3种实现方案。

1.       嵌入式专用设备

此方案为根据用户需求，深度定制的产品，目前已经批量生产和供货，并在各地公检法系统中得到应用。

可以实现视频预览，D1 + CIF双码流编码，录像，拍照，回放，3G视频传输，GPS定位，短信接收显示，紧急呼叫，对讲，广播等功能。

此方案主要由主处理器（ARM + DSP双核），摄像头（配红外灯），外置喇叭，3G模块（WCDMA/EVDO可选），GPS模块，LCD屏，按键，TF卡，大容量电池等构成。

此方案外壳采用防水设计，摄像头喇叭耳麦一体设计（类似对讲机一样装配和使用），和主机分离并通过线缆可靠连接，主机内置3G天线和GPS天线，体积小，方便单兵携带和装配。

此方案稳定可靠，成本也较低，携带装配方便，定制的大容量电池可以保证长时间使用。
当然此方案也存在一些缺点，比如开发难度较大，功能扩展比较困难，操作界面简单，无法和手机界面相提并论。

2.       3G手机 + 软件实现