［關(guān)鍵詞］北斗導(dǎo)航；人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

［中圖分類號(hào)］TN967.1 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）10–0001–02

1人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)中北斗導(dǎo)航的優(yōu)勢

（1）高精度定位能力。在應(yīng)急情況下，快速準(zhǔn)確地確定事發(fā)地點(diǎn)至關(guān)重要，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)通過多星組合定位技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)米級(jí)甚至厘米級(jí)的定位精度，為人防應(yīng)急指揮提供了精確的空間位置信息，其高精度定位能力使得指揮中心能迅速鎖定事發(fā)地點(diǎn)。

（2）全球覆蓋能力。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有全球覆蓋能力，無論在城市中心還是偏遠(yuǎn)山區(qū)，都能接收到北斗導(dǎo)航的信號(hào)。在人防應(yīng)急指揮中，全球覆蓋能力使得指揮中心能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和調(diào)度各種資源，無論是在城市內(nèi)部還是外部，無盲區(qū)覆蓋有效提高了應(yīng)急救援的效率和準(zhǔn)確性。

（3）雙向通信功能。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具備雙向通信功能，該功能在人防應(yīng)急指揮中具有極大地實(shí)用價(jià)值。通過北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，指揮中心不僅可向現(xiàn)場發(fā)送指令，還可接收來自現(xiàn)場的實(shí)時(shí)反饋。這使得指揮中心能夠根據(jù)現(xiàn)場情況及時(shí)調(diào)整救援策略，提高應(yīng)急響應(yīng)的靈活性和時(shí)效性。

（4）多模式融合定位。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)支持多模式融合定位，可結(jié)合其他定位技術(shù)（如慣性導(dǎo)航、無線通信等）進(jìn)行協(xié)同定位，進(jìn)一步提高定位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。在人防應(yīng)急指揮中，多模式融合定位技術(shù)有助于在復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航，確保救援隊(duì)伍能夠迅速準(zhǔn)確地到達(dá)事發(fā)地點(diǎn)。

2"北斗導(dǎo)航應(yīng)用下人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

北斗導(dǎo)航應(yīng)用下的人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1 所示。數(shù)據(jù)采集層主要負(fù)責(zé)收集各種應(yīng)急相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括北斗導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等，將通過傳感器、攝像頭、氣象站等設(shè)備實(shí)時(shí)采集，并傳輸至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理和分析。數(shù)據(jù)傳輸層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)采集層收集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心，為保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，采用了高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，如4G/5G 移動(dòng)通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等。數(shù)據(jù)處理與分析層是人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)的核心部分，該層主要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、整合和分析，提取出有價(jià)值的信息，為后續(xù)的應(yīng)急指揮提供決策支持，并利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度定位數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)急事件進(jìn)行精確定位和軌跡分析。應(yīng)急指揮層是人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)的決策中心，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)處理與分析層提供的信息，制訂應(yīng)急響應(yīng)方案，調(diào)度各類救援資源，指揮現(xiàn)場救援行動(dòng)，同時(shí)通過北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的雙向通信功能，與現(xiàn)場救援人員進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)管理層負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的配置、監(jiān)控和維護(hù)，可對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行參數(shù)配置、性能監(jiān)控和故障排除，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效響應(yīng)。

3"北斗導(dǎo)航應(yīng)用下人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

3.1"位置監(jiān)控模塊

位置監(jiān)控模塊利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度定位技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控應(yīng)急車輛、人員等的位置信息，為指揮中心提供準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行及時(shí)的指揮和調(diào)度。數(shù)據(jù)采集通過北斗導(dǎo)航終端實(shí)時(shí)采集應(yīng)急車輛、人員等的位置信息，包括經(jīng)度、緯度、時(shí)間戳等，且為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括去噪、平滑等；將采集到的位置信息通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至指揮中心的服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和處理；指揮中心通過地圖展示功能，將應(yīng)急車輛、人員等資源的位置信息實(shí)時(shí)展示在地圖上，以便能夠直觀地了解現(xiàn)場情況，同時(shí)還支持多種視圖切換，如衛(wèi)星視圖、街道視圖等，以滿足不同場景下的監(jiān)控需求。該模塊能夠保存并展示應(yīng)急車輛、人員等資源的歷史運(yùn)動(dòng)軌跡，用戶可通過輸入時(shí)間范圍、對(duì)象標(biāo)識(shí)等信息，查詢并展示相關(guān)資源的歷史運(yùn)動(dòng)軌跡，并支持軌跡回放功能，以便進(jìn)行事后分析和總結(jié)。

允許用戶為應(yīng)急車輛、人員等設(shè)定安全區(qū)域，若相關(guān)資源超出該區(qū)域，將自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，并通過聲光、短信等方式提醒指揮中心及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，同時(shí)支持報(bào)警記錄的查詢和統(tǒng)計(jì)功能，以便進(jìn)行事后分析和改進(jìn)。根據(jù)應(yīng)急車輛、人員等資源的歷史運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)趨勢預(yù)測，通過預(yù)測分析，指揮中心可提前了解相關(guān)資源的運(yùn)動(dòng)方向和速度等信息，為后續(xù)指揮和調(diào)度提供決策支持。

3.2"數(shù)據(jù)傳輸模塊

數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高效、安全的數(shù)據(jù)傳輸通道，確保指揮中心與現(xiàn)場之間信息的實(shí)時(shí)共享和準(zhǔn)確傳遞。在數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)中，采用4G/5G 移動(dòng)通信技術(shù)和北斗衛(wèi)星通信技術(shù)相結(jié)合的方式，以實(shí)現(xiàn)廣覆蓋、高速率、低時(shí)延的數(shù)據(jù)傳輸，在地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋良好的區(qū)域，優(yōu)先使用4G/5G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不佳或中斷的情況下，切換到北斗衛(wèi)星通信，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性。數(shù)據(jù)加密技術(shù)采用AES（Advanced Encryption Standard）對(duì)稱加密算法對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)的安全性，并使用RSA 非對(duì)稱加密算法對(duì)密鑰進(jìn)行加密傳輸，防止密鑰泄漏；為了降低傳輸過程中的數(shù)據(jù)量，提高傳輸效率，采用LZ4 等高效壓縮算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理；基于TCP/IP 協(xié)議棧進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸和順序性，且為了滿足實(shí)時(shí)性要求，采用UDP協(xié)議進(jìn)行輔助傳輸，用于傳輸實(shí)時(shí)性要求較高的數(shù)據(jù)。

3.3移動(dòng)單元自主導(dǎo)航模塊

移動(dòng)單元自主導(dǎo)航模塊的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)單元在復(fù)雜環(huán)境下的高精度自主導(dǎo)航，確保移動(dòng)單元能夠快速、準(zhǔn)確地到達(dá)目的地，提高人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)的響應(yīng)速度和救援效率。信號(hào)接收需要采用高性能的北斗導(dǎo)航接收機(jī)，確保在復(fù)雜環(huán)境下能夠穩(wěn)定接收北斗衛(wèi)星信號(hào)。接收機(jī)具備多頻接收能力，以提高定位精度和抗干擾能力；對(duì)接收到的北斗導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行解算，提取出經(jīng)度、緯度、高度等關(guān)鍵定位信息，并利用卡爾曼濾波等算法對(duì)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，降低噪聲干擾，提高定位精度。路徑規(guī)劃基于地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)，結(jié)合移動(dòng)單元的目標(biāo)目的地和當(dāng)前位置，采用A* 算法、Dijkstra算法等路徑規(guī)劃算法，為移動(dòng)單元規(guī)劃出最優(yōu)行進(jìn)路線；在移動(dòng)單元行進(jìn)過程中，利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)定位信息，結(jié)合慣性測量單元（IMU）和里程計(jì)等數(shù)據(jù)，采用擴(kuò)展卡爾曼濾波等算法進(jìn)行融合定位，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)單元的實(shí)時(shí)導(dǎo)航，并根據(jù)實(shí)時(shí)交通信息、路況信息等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)規(guī)劃路線進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，以確保移動(dòng)單元能夠高效、安全地到達(dá)目的地。在導(dǎo)航界面中，地圖顯示采用電子地圖作為導(dǎo)航背景，實(shí)時(shí)顯示移動(dòng)單元的位置、行進(jìn)路線、目標(biāo)目的地等信息；根據(jù)自主導(dǎo)航算法輸出的導(dǎo)航指令，以語音或文字形式提示移動(dòng)單元進(jìn)行轉(zhuǎn)向、加速、減速等操作，且界面中顯示移動(dòng)單元的速度、航向、里程等狀態(tài)信息，以便操作人員隨時(shí)掌握移動(dòng)單元的運(yùn)行狀態(tài)。

3.4地點(diǎn)指令導(dǎo)航模塊

地點(diǎn)指令導(dǎo)航模塊的設(shè)計(jì)目標(biāo)是構(gòu)建可靠的指令發(fā)布系統(tǒng)，以迅速將地點(diǎn)指令發(fā)送給指定的移動(dòng)單元，確保救援能夠第一時(shí)間到達(dá)事發(fā)地點(diǎn)，有效進(jìn)行救援行動(dòng)。為確保指令傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，采用標(biāo)準(zhǔn)化的指令編碼格式XML，對(duì)地點(diǎn)指令進(jìn)行封裝和解析，該編碼方式具有良好的可讀性和擴(kuò)展性，便于不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和解析，并集成高精度地圖數(shù)據(jù)服務(wù)，為地點(diǎn)指令提供準(zhǔn)確的地理位置信息，同時(shí)通過與地圖服務(wù)商合作，獲取最新的地圖數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)交通信息，為救援行動(dòng)提供有力的支持。

在具體運(yùn)行過程中，地點(diǎn)指令導(dǎo)航模塊具備直觀易用的指令發(fā)布界面，允許指揮人員快速輸入或選擇目標(biāo)地點(diǎn)，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)（如優(yōu)先級(jí)、到達(dá)時(shí)間等），發(fā)布指令時(shí)系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)化的指令編碼，并通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)送給指定的移動(dòng)單元。移動(dòng)單元接收到地點(diǎn)指令后，進(jìn)行解碼并顯示指令內(nèi)容，同時(shí)移動(dòng)單元應(yīng)向指揮中心發(fā)送確認(rèn)信息，表明已接收并理解指令內(nèi)容，若移動(dòng)單元無法接收指令或存在疑問，應(yīng)及時(shí)向指揮中心反饋。指揮中心應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控各個(gè)移動(dòng)單元的位置和狀態(tài)，確保其按照指令要求行進(jìn)，如果遇到實(shí)際情況與指令不符或交通狀況發(fā)生變化，指揮中心可及時(shí)調(diào)整指令內(nèi)容，并重新發(fā)送給移動(dòng)單元。地點(diǎn)指令導(dǎo)航模塊應(yīng)保存所有已發(fā)布的指令記錄，以便后續(xù)查詢和分析，通過歷史指令的回溯，可評(píng)估救援行動(dòng)的效率和質(zhì)量，為改進(jìn)系統(tǒng)提供依據(jù)。

3.5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)目標(biāo)是構(gòu)建穩(wěn)定、高效、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，支持人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)在高并發(fā)、大數(shù)據(jù)量情況下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理需求，同時(shí)該模塊還需要保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可用性。在設(shè)計(jì)方案中，選擇關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（如MySQL、Oracle）作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括人員信息、物資信息等，并采用NoSQL 數(shù)據(jù)庫MongoDB 存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括圖片、視頻等多媒體信息，混合存儲(chǔ)架構(gòu)能夠充分利用兩種數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的靈活性和效率。采用分布式存儲(chǔ)技術(shù)HadoopHDFS，能夠滿足大數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)需求，其具有可擴(kuò)展性、容錯(cuò)性和高性能等特點(diǎn)，能夠有效地管理海量數(shù)據(jù)。為確保數(shù)據(jù)的安全性，采用數(shù)據(jù)備份技術(shù)RAID 陣列以及遠(yuǎn)程備份等，可防止數(shù)據(jù)丟失，并建立完善的數(shù)據(jù)恢復(fù)機(jī)制，確保在數(shù)據(jù)損壞或丟失時(shí)能夠及時(shí)恢復(fù)。在該模塊中，數(shù)據(jù)接入層負(fù)責(zé)接收人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等，同時(shí)需要對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)據(jù)清洗、格式轉(zhuǎn)換等，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。建立了高效的數(shù)據(jù)索引機(jī)制，以提高數(shù)據(jù)的檢索速度和準(zhǔn)確性。采用Elasticsearch搜索引擎技術(shù)，為用戶提供全文搜索、模糊匹配等高級(jí)搜索功能。數(shù)據(jù)安全與備份恢復(fù)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的加密、解密、備份和恢復(fù)工作，采用AES等加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)的安全性，并定期備份數(shù)據(jù)至遠(yuǎn)程服務(wù)器或云存儲(chǔ)平臺(tái)，以防止數(shù)據(jù)丟失，而在數(shù)據(jù)損壞或丟失時(shí)，可通過備份數(shù)據(jù)進(jìn)行快速恢復(fù)。

3.6資源調(diào)度與現(xiàn)場指揮模塊

資源調(diào)度子模塊主要負(fù)責(zé)收集、整理和分析各種資源信息，包括人員、物資、設(shè)備等，并根據(jù)應(yīng)急響應(yīng)的需求進(jìn)行快速調(diào)配。在設(shè)計(jì)過程中建立和維護(hù)全面的資源庫，記錄各類資源的基本信息、數(shù)量、狀態(tài)及位置等，并根據(jù)突發(fā)事件的類型、規(guī)模和影響范圍，分析所需的資源類型和數(shù)量。基于資源需求分析和現(xiàn)有資源情況，制訂最優(yōu)的資源調(diào)配策略，之后將調(diào)配策略轉(zhuǎn)化為具體的調(diào)配指令，通過系統(tǒng)發(fā)送給相關(guān)資源單位或個(gè)人?，F(xiàn)場指揮子模塊主要負(fù)責(zé)為現(xiàn)場指揮人員提供實(shí)時(shí)的信息支持和決策輔助，以確?，F(xiàn)場救援行動(dòng)的有序進(jìn)行?，F(xiàn)場信息采集與傳輸利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和其他傳感器技術(shù)，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場的環(huán)境信息、人員位置信息等，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至指揮中心，采集到的現(xiàn)場信息將以圖形化或虛擬化的方式展示，幫助指揮人員全面了解現(xiàn)場情況，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場態(tài)勢和應(yīng)急預(yù)案提供決策建議和方案，之后指揮人員可通過系統(tǒng)發(fā)布指令，并接收?qǐng)?zhí)行情況的實(shí)時(shí)反饋。

3.7安全管理模塊

采用基于角色的訪問控制（RBAC）策略進(jìn)行用戶身份驗(yàn)證與授權(quán)，為每個(gè)用戶分配相應(yīng)的角色，每個(gè)角色對(duì)應(yīng)不同的權(quán)限。用戶登錄時(shí)，通過用戶名和密碼進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證成功后根據(jù)用戶角色授予相應(yīng)的訪問權(quán)限。采用對(duì)稱加密算法和非對(duì)稱加密算法對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密操作，確保數(shù)據(jù)的安全性。當(dāng)授權(quán)用戶需要訪問數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行解密操作，加密和解密過程需要使用安全的密鑰管理機(jī)制，確保密鑰的安全性和可用性。利用安全檢測技術(shù)和入侵檢測系統(tǒng)（IDS/IPS）實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的安全狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，如未授權(quán)訪問、數(shù)據(jù)泄漏等，立即觸發(fā)安全預(yù)警機(jī)制，通知管理員進(jìn)行緊急處理。同時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，采取必要的措施，包括封鎖異常IP、隔離被攻擊的系統(tǒng)等，以防止安全事件擴(kuò)大。

4結(jié)束語

人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的意義，是保障社會(huì)安全的關(guān)鍵所在，其中，北斗導(dǎo)航具有重要的作用，以其為核心設(shè)計(jì)與開發(fā)人防應(yīng)急指揮系統(tǒng)，能夠有效提升系統(tǒng)運(yùn)行效果，為突發(fā)事件處理提供支持。