基于多網(wǎng)界面融合技術(shù)的智能交互控制系統(tǒng)及應(yīng)用

胡曉玲

（海軍91668 部隊(duì) 上海市 200083）

為保障各類場(chǎng)景作戰(zhàn)任務(wù)需要，指揮控制中心利用多種信息技術(shù)接入大量多類異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的信息系統(tǒng)資源，如地理環(huán)境、傳感器、飛機(jī)、艦船等平臺(tái)及資源，用于保障態(tài)勢(shì)顯示、信息融合和指揮控制等需要。受制于數(shù)據(jù)安全保密及建設(shè)單位等因素，指揮平臺(tái)普遍不支持多網(wǎng)系資源同時(shí)使用，導(dǎo)致戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)信息不全面、指揮決策滯后；同時(shí)，不同系統(tǒng)技術(shù)差異較大，在標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)、接口等方面存在技術(shù)壁壘，信息共享、交互較為困難。因此，現(xiàn)有技術(shù)條件下，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)非同質(zhì)型系統(tǒng)之間如何實(shí)現(xiàn)交互交流，將不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息實(shí)時(shí)安全呈現(xiàn)在指揮員面前，以提高綜合決策及指揮能力[1]，是指揮控制領(lǐng)域新的研究方向。

1 多網(wǎng)界面融合技術(shù)

隨著信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，多源異構(gòu)跨網(wǎng)信息匯聚、跨區(qū)域資源聯(lián)合應(yīng)用迫在眉睫。在信息保密要求相對(duì)較低的民用領(lǐng)域，構(gòu)建數(shù)字政府、智慧城市上通常采用大數(shù)據(jù)融合統(tǒng)一接入的方式[2]，在邏輯隔離網(wǎng)間打通底層數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享交換，再進(jìn)行二次加工、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等流程，最終達(dá)到趨勢(shì)分析、協(xié)同作業(yè)、輔助決策的目標(biāo)。

多網(wǎng)界面融合技術(shù)是將信號(hào)終端設(shè)備的顯示界面（可視化界面和非可視化界面）輸出，采用多項(xiàng)安全機(jī)制進(jìn)行跨網(wǎng)信號(hào)界面匯聚，形成虛擬的界面資源池；界面可在局域網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)內(nèi)進(jìn)行界面資源的調(diào)取和分享，再通過(guò)控制指令傳輸通道實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)終端的遠(yuǎn)程操控（鼠標(biāo)、鍵盤、手觸等形式的控制）。有顯示屬性終端設(shè)備（電腦、手機(jī)、攝像頭、可穿戴設(shè)備等）的屏幕都可以作為界面資源接入資源池使用；界面云平臺(tái)匯聚各信號(hào)源計(jì)算機(jī)界面資源，未連接計(jì)算機(jī)網(wǎng)口、未接入計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、不觸碰原有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)顯示界面匯聚+單向安全操控的方式，實(shí)現(xiàn)了用戶利用界面云平臺(tái)下的一面屏、一套鼠標(biāo)鍵盤來(lái)顯示控制來(lái)自多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的各類界面資源，滿足了多網(wǎng)多系統(tǒng)界面信息融合使用需求[3]?；驹砬闆r如圖1所示。

圖1 中，通過(guò)界面網(wǎng)將信源1 和信源2 的界面資源單向匯聚到界面網(wǎng)形成界面資源池，交互終端可以在一面屏上同步顯示，多個(gè)終端可協(xié)同作業(yè)；同時(shí)，交互終端發(fā)出的鍵鼠控制指令，通過(guò)指令網(wǎng)單向分別傳輸?shù)叫旁? 和信源2，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信源計(jì)算機(jī)的操作控制。

圖1：基本原理示意圖

2 智能交互指揮控制系統(tǒng)框架

2.1 業(yè)務(wù)需求

（1）突出指揮控制，建立多網(wǎng)融合智能指揮調(diào)度平臺(tái)?；诮缑娼换サ亩嗑W(wǎng)系融合技術(shù)構(gòu)建的智能交互指揮系統(tǒng)，可將各級(jí)中心及協(xié)同單位、分隊(duì)全部連接起來(lái)，形成一個(gè)“橫向到邊，縱向到底”的智能交互控制調(diào)度平臺(tái)。各業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)專用通信網(wǎng)絡(luò)接入平臺(tái)，控制節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)權(quán)限調(diào)用其他節(jié)點(diǎn)的界面信息和控制權(quán)限。

（2）消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)信息的任意顯示和交互共享。通過(guò)部署多種智能控制終端，可以調(diào)閱各個(gè)層級(jí)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的信息，可在一個(gè)界面上對(duì)各系統(tǒng)信息進(jìn)行任意選取、剪裁、重組及推送共享，實(shí)現(xiàn)指揮中心及要素人員在各控制終端上，對(duì)多網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)進(jìn)行安全使用操作，各類界面信息可在所有終端信息自主流轉(zhuǎn)共享使用。

（3）面向場(chǎng)景應(yīng)用，構(gòu)建實(shí)景化指揮控制體系。建立各信息節(jié)點(diǎn)互聯(lián)互通的智能交互控制平臺(tái)，可實(shí)時(shí)獲取戰(zhàn)場(chǎng)視頻畫面、情報(bào)信息、單元部署和物資保障情況，根據(jù)各類實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)發(fā)布預(yù)警信息和行動(dòng)預(yù)案，并全程監(jiān)控作戰(zhàn)過(guò)程，評(píng)估打擊毀傷效果，實(shí)現(xiàn)整個(gè)作戰(zhàn)過(guò)程的實(shí)景化。

（4）采用分布式架構(gòu)，具備自主延伸靈活拓展能力。智能交互指揮系統(tǒng)采用可靈活拓展的分布式設(shè)計(jì)思路，整體構(gòu)建一套“智能界面指揮網(wǎng)”，橫向可實(shí)現(xiàn)友鄰單位、軍民融合接入，縱向可實(shí)現(xiàn)聯(lián)合指揮直達(dá)末端接入。將指揮中心的信息網(wǎng)絡(luò)資源整合為一個(gè)集“信息匯聚、調(diào)控管理、會(huì)商研討、作戰(zhàn)決策”等功能為一體的智能指揮控制平臺(tái)，平臺(tái)具有自主延伸的靈活拓展能力，以適應(yīng)未來(lái)不斷迭代演進(jìn)的各類信息系統(tǒng)便捷接入。

2.2 系統(tǒng)框架

智能交互指揮系統(tǒng)以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)信息資源為基礎(chǔ)，以智能信息交互為核心，以人機(jī)交互系統(tǒng)為工具，為各類業(yè)務(wù)提供技術(shù)平臺(tái)支撐。整體架構(gòu)由基礎(chǔ)接入層、平臺(tái)服務(wù)層、智能終端層、人機(jī)交互層組成[4]。如圖2所示。

圖2：系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.2.1 基礎(chǔ)接入層

基礎(chǔ)設(shè)備：包括各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、各類攝像頭、會(huì)議系統(tǒng)發(fā)言單元等。多網(wǎng)安全設(shè)備：包括多網(wǎng)聯(lián)動(dòng)編碼器、單向光纖隔離器、跨網(wǎng)視頻編解碼器、加密機(jī)等各類網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。業(yè)務(wù)系統(tǒng)：接入GIS 系統(tǒng)、社會(huì)面監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、情報(bào)偵察系統(tǒng)、各保障系統(tǒng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

2.2.2 平臺(tái)服務(wù)層

信息交互基礎(chǔ)平臺(tái)：包括底層平臺(tái)支持、智能界面引擎（席位）、權(quán)限安全管控、多網(wǎng)資源調(diào)度、可視化后臺(tái)管理等基礎(chǔ)模塊。信息交互平臺(tái)服務(wù)模塊：計(jì)算機(jī)跨網(wǎng)管控服務(wù)、監(jiān)控跨網(wǎng)管控服務(wù)、多源信號(hào)獨(dú)立管控服務(wù)、語(yǔ)音融合調(diào)度服務(wù)、音頻隨路切換、聯(lián)合標(biāo)繪、大屏幕交互服務(wù)、智能預(yù)案管理服務(wù)等服務(wù)模塊。

2.2.3 智能終端層

智能終端包括智能交互大屏幕、智能指揮臺(tái)（落地式、桌面式、移動(dòng)式）、智能控制席位、智能電子沙盤、智能實(shí)物沙盤、車載會(huì)商終端、便攜式終端等。

2.2.4 人機(jī)交互層

以多種智能交互子系統(tǒng)作為友好人機(jī)交互工具（全局鍵鼠、觸控、手勢(shì)、語(yǔ)音、遙控等），為日常值班、會(huì)商研討、應(yīng)急處置、指揮調(diào)度等各類業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供智能便捷的信息交互支持。

2.3 功能特點(diǎn)

指揮中心可廣泛安全使用來(lái)自軍、政、企的各類信息系統(tǒng)。在指揮、協(xié)作過(guò)程中，各臺(tái)位需要掌握實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)組合的各類態(tài)勢(shì)信息，靈活調(diào)配各類信息態(tài)勢(shì)，輔助各級(jí)指揮員進(jìn)行研判決策。按照需求牽引、技術(shù)賦能的原則，結(jié)合現(xiàn)有系統(tǒng)資源和行業(yè)主流技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，將業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為可落地實(shí)踐的系統(tǒng)功能，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）業(yè)務(wù)態(tài)勢(shì)交互顯示。實(shí)現(xiàn)指揮所大屏幕綜合顯示多網(wǎng)多系統(tǒng)界面信息，智能交互指揮系統(tǒng)多元化界面交互，包括隨時(shí)查看各監(jiān)控點(diǎn)的視頻和各要素實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)。

（2）聯(lián)合指揮態(tài)勢(shì)共享。指揮中心可隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行界面信息重組、推送、接收等操作，實(shí)現(xiàn)多種場(chǎng)景的預(yù)報(bào)、決策、指揮、監(jiān)管、執(zhí)行、評(píng)估各環(huán)節(jié)的信息共享。指揮中心可對(duì)指揮平臺(tái)界面信息進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)取，并進(jìn)行控制。

（3）實(shí)時(shí)調(diào)度指揮。指揮中心匯聚的各態(tài)勢(shì)界面按需分發(fā)給下級(jí)指揮中心，包括預(yù)案、重組后的高價(jià)值信息畫面。根據(jù)需要向接入交互網(wǎng)的任意有線或無(wú)線終端發(fā)布指令，同時(shí)對(duì)執(zhí)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤監(jiān)控。

（4）移動(dòng)端指揮?？赏ㄟ^(guò)移動(dòng)式的智能終端接入同一控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)指揮平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多網(wǎng)多系統(tǒng)的遠(yuǎn)程安全統(tǒng)一管控，進(jìn)一步延伸指揮鏈路，實(shí)現(xiàn)全天候、全域指揮。

（5）桌面協(xié)同指揮。匯聚融合不同辦公室、指揮部位的多網(wǎng)系、多業(yè)務(wù)顯示終端，在指揮員辦公室終端顯示上實(shí)現(xiàn)“一面屏管控、一終端指揮、一平臺(tái)融合使用、一網(wǎng)絡(luò)調(diào)度指揮”的效果。

2.4 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）安全實(shí)用。以跨網(wǎng)安全數(shù)據(jù)隔離結(jié)構(gòu)為前提，實(shí)現(xiàn)用戶端對(duì)多網(wǎng)融合界面內(nèi)容直接控制?？刂品绞酵ㄟ^(guò)對(duì)界面及鍵鼠操控技術(shù)實(shí)現(xiàn)，不涉及對(duì)底層數(shù)據(jù)的接入。對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)信源終端設(shè)備操作指令通過(guò)單向傳遞技術(shù)實(shí)現(xiàn)，最大限度保證了多網(wǎng)系的獨(dú)立安全性。

（2）靈活兼容。由于系統(tǒng)采用獨(dú)特技術(shù)原理架構(gòu)，可以在不改變?cè)芯W(wǎng)絡(luò)環(huán)境及軟件結(jié)構(gòu)情況下，對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)各類終端設(shè)備進(jìn)行兼容使用，在現(xiàn)有的應(yīng)用環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層面整體功效的極大提升。

（3）便于拓展。智能交互指揮控制系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，不同應(yīng)用地點(diǎn)的不同終端設(shè)備均可獨(dú)立分布接入平臺(tái)，智能交互網(wǎng)絡(luò)可自主延伸，便于根據(jù)不同單位的應(yīng)用需要，進(jìn)行快速便捷的上下級(jí)及平級(jí)友鄰單位的無(wú)縫式對(duì)接，形成交互式指揮調(diào)度網(wǎng)絡(luò)。

（4）友好交互。通過(guò)手觸、遙控、鍵鼠、語(yǔ)音等多種方式，能夠進(jìn)行關(guān)鍵信息的快速提取和集中顯示、重組和推送，實(shí)現(xiàn)快捷高效的指揮調(diào)度與信息操控。

3 指揮控制應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 視頻情報(bào)快速整編

基于智能交互指揮控制系統(tǒng)，可以在指揮業(yè)務(wù)體系內(nèi)建立多級(jí)智能交互網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻、固定視頻、單位分隊(duì)的各類監(jiān)控、互聯(lián)網(wǎng)視頻畫面快速裁剪組合轉(zhuǎn)錄，形成綜合實(shí)時(shí)視頻情報(bào)。

3.2 綜合態(tài)勢(shì)分析研判

在各應(yīng)用系統(tǒng)信息界面融合的基礎(chǔ)上，對(duì)界面信息進(jìn)行抽取并在終端和大屏顯示?？赏ㄟ^(guò)智能控制終端調(diào)取電子地圖并推送至大屏幕和電子沙盤上同步顯示，快速定位事發(fā)地的位置，疊加任務(wù)區(qū)域戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、兵力平臺(tái)、通信指揮等信息。通過(guò)裁剪編輯推送至指揮員席位終端上顯示。各級(jí)指揮人員依據(jù)態(tài)勢(shì)在同一張圖上進(jìn)行協(xié)同標(biāo)繪，標(biāo)繪情況在各類終端和各級(jí)大屏實(shí)時(shí)顯示，從而輔助各級(jí)指揮員快速研判決策。

3.3 聯(lián)合作業(yè)精確指揮

指揮員可通過(guò)智能控制席位調(diào)取各類作戰(zhàn)信息系統(tǒng)畫面進(jìn)行查看，根據(jù)需要建立聯(lián)合作業(yè)連接，將本地調(diào)取畫面一鍵推送給其他要素臺(tái)位。雙方或多方就各類戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)戰(zhàn)情，開(kāi)展聯(lián)合作業(yè)，聯(lián)合作業(yè)的畫面在雙方顯示屏上進(jìn)行聯(lián)動(dòng)顯示；在聯(lián)動(dòng)作業(yè)時(shí)，指揮員可通過(guò)交互終端切換大屏幕顯示畫面，輪詢查看各作業(yè)開(kāi)展情況，對(duì)某一作業(yè)場(chǎng)景重點(diǎn)關(guān)注時(shí)，可將其席位作業(yè)情況推送大屏幕詳查。

3.4 多個(gè)戰(zhàn)位協(xié)同作業(yè)

通過(guò)智能控制終端，實(shí)現(xiàn)辦公室與中心大屏幕、各要素席位之間互動(dòng)。分布在不同地點(diǎn)、不同戰(zhàn)位的多個(gè)智能控制終端之間可以相互推送界面信息，基于相同態(tài)勢(shì)信息，實(shí)現(xiàn)多戰(zhàn)位協(xié)同聯(lián)合作業(yè)，最終呈現(xiàn)到同一底圖上，實(shí)現(xiàn)“態(tài)勢(shì)合聚、作業(yè)分聯(lián)”。

4 結(jié)語(yǔ)

基于多網(wǎng)系界面融合的智能交互指揮控制系統(tǒng)，不打破原有安全隔離機(jī)制的前提下，消除原系統(tǒng)、原開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的依賴，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)跨系統(tǒng)的界面信息互聯(lián)互通和協(xié)同共享，是現(xiàn)有信息系統(tǒng)的能效倍增器，具有較高的使用價(jià)值，為未來(lái)作戰(zhàn)指揮的全域跨網(wǎng)體系構(gòu)建提供新思路和新方向。