基于處置機(jī)動(dòng)車違法犯罪的警用便攜式追蹤定位發(fā)射器設(shè)計(jì)

杜洋

（重慶警察學(xué)院，重慶 400331）

1 警用車輛追蹤定位發(fā)射器研發(fā)現(xiàn)狀

為保護(hù)公民的生命、財(cái)產(chǎn)安全，各國(guó)都在大力發(fā)展警用高科技裝備，以期能快速安全的處理各種突發(fā)事件。一直以來，美國(guó)警方非常重視對(duì)嫌疑車輛實(shí)施追蹤定位技術(shù)的研究應(yīng)用。于2013 年研發(fā)了適用于警車高速追逐嫌疑車輛的Starchase 車載追蹤定位系統(tǒng)，在美國(guó)的四個(gè)州范圍內(nèi)都得到了使用、推廣。

Starchase 車載追蹤系統(tǒng)工作原理是：當(dāng)警車接近目標(biāo)車輛后，發(fā)射帶有追蹤定位的終端并粘貼到目標(biāo)車輛上，利用信息終端和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)其實(shí)施追蹤定位。這套系統(tǒng)看似先進(jìn)，但本身固有的兩個(gè)特點(diǎn)決定了其無法適應(yīng)我國(guó)公安工作的實(shí)際需求：一是體積和質(zhì)量大，只能搭載在警用車輛上，限制了其戰(zhàn)術(shù)使用范疇，對(duì)警車性能和駕駛?cè)藛T技能有較高的要求。二是造價(jià)高昂，安裝這一系統(tǒng)的需要花費(fèi)5000 美元，而每顆子彈的造價(jià)為500 美元。

在我國(guó)，公安機(jī)關(guān)盡管存在實(shí)際需求，但類似產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用卻鮮有報(bào)道。如果能研發(fā)一種輕量化、小型化的手持發(fā)射裝置，且有效控制生產(chǎn)制造成本，就極大地拓寬了此設(shè)備的裝備和應(yīng)用范圍。而在北斗、GPS、LBS 定位技術(shù)以及警用地理信息平臺(tái)應(yīng)用成熟的今天，我們完全有能力研發(fā)這款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的警用裝備，縮短我國(guó)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家警用裝備在設(shè)計(jì)理念、制造技術(shù)及實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用上的差距。

2 警用便攜式車輛追蹤定位發(fā)射器設(shè)計(jì)分析

該裝備的研發(fā)構(gòu)想是設(shè)計(jì)出一款便攜式可快速安裝的車輛追蹤定位器材，當(dāng)民警在安全距離外持握該發(fā)射裝置對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)車輛實(shí)施擊發(fā)，即可快速對(duì)移動(dòng)或靜止的嫌疑車輛完成追蹤定位裝置安裝，并通過手持終端或信息處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)車輛追蹤定位的功能。

2.1 結(jié)構(gòu)性能分析

單警便攜式車輛追蹤定位發(fā)射器由前端發(fā)射系統(tǒng)和后端管理平臺(tái)兩大部分構(gòu)成。通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對(duì)目標(biāo)車進(jìn)行地理位置信息標(biāo)定，然后通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，將目標(biāo)車的地理位置信息通過通信網(wǎng)關(guān)上傳到服務(wù)器端，服務(wù)器對(duì)定位信息進(jìn)行處理并存儲(chǔ)后，再通過網(wǎng)絡(luò)下發(fā)到警用移動(dòng)手持終端，從而可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)追蹤或者軌跡復(fù)現(xiàn)等應(yīng)用。

前端發(fā)射系統(tǒng)包含發(fā)射器、追蹤定位模塊。結(jié)合公安實(shí)際工作需要，發(fā)射器要具備輕量、便攜、安全、人機(jī)功效優(yōu)越的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)兼顧足夠的有效射程和簡(jiǎn)單可靠的設(shè)計(jì)要求，便于民警在保證自身安全的前提下，對(duì)危險(xiǎn)和復(fù)雜的車輛查控現(xiàn)場(chǎng)能快速取用并實(shí)施有效處置；追蹤定位模塊要具備微型化、易于隱藏、多種定位模式、可遠(yuǎn)程控制、定位精度高、數(shù)據(jù)傳輸快、吸附能力和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并預(yù)留傳感器采集接口，為產(chǎn)品的功能擴(kuò)展提供必要條件。

數(shù)據(jù)傳輸部分采用4G 或5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸、專網(wǎng)傳輸，后端管理平臺(tái)采用多功能智能屏以及系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)器，數(shù)字化的設(shè)計(jì)理念保證系統(tǒng)在今后方便擴(kuò)容?；诒倍芬淮l(wèi)星，利用衛(wèi)星短報(bào)文通訊功能，解決無公網(wǎng)區(qū)域處置違法犯罪行為的數(shù)據(jù)傳輸方案。

2.2 技術(shù)指標(biāo)分析

為了滿足一線民警在車輛查控過程中對(duì)嫌疑車輛實(shí)施追蹤定位的實(shí)際需求，達(dá)到合法、安全、有效的處置目的，兼顧便攜、快速、準(zhǔn)確的使用要求，該追蹤定位發(fā)射器應(yīng)具備的主要技術(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 單警便攜式車輛追蹤定位發(fā)射器主要技術(shù)指標(biāo)

3 警用便攜式車輛追蹤定位發(fā)射器設(shè)計(jì)方案

3.1 設(shè)計(jì)構(gòu)思

單警便攜式車輛追蹤定位發(fā)射器由發(fā)射機(jī)構(gòu)、追蹤定位終端、查詢監(jiān)控后臺(tái)組成，其可在有無GNSS 信號(hào)下的無縫導(dǎo)航定位功能，能適時(shí)向指揮人員提供目標(biāo)車輛的具體位置、運(yùn)行軌跡等參數(shù)，可有效地提高指揮和協(xié)同效率。

該發(fā)射裝置要具備體積小、便于攜帶、人機(jī)功效優(yōu)越、使用安全、保養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)單的性能特點(diǎn)；定位終端要具備功耗低、體積小、易于隱藏、吸附力強(qiáng)、內(nèi)置天線和電池、抗干擾處理芯片穩(wěn)定性好、定位精度高的性能特點(diǎn)。

查詢監(jiān)控后臺(tái)主要分為兩種GIS 處理手段，一種是基于外網(wǎng)的百度、高德等地圖；另一種是基于公安內(nèi)網(wǎng)的PGIS 地圖。在項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)驗(yàn)階段，采用了基于外網(wǎng)的高德地圖搭建整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，在項(xiàng)目后期驗(yàn)證成熟了后，可以移植到基于公安內(nèi)網(wǎng)的PGIS 地圖上，實(shí)現(xiàn)與警務(wù)地理信息系統(tǒng)、警務(wù)指揮系統(tǒng)的整合，以期在各種復(fù)雜環(huán)境下，為執(zhí)法戰(zhàn)斗現(xiàn)場(chǎng)指揮提供可靠的數(shù)據(jù)支持，更好的服務(wù)于公安實(shí)戰(zhàn)工作。

3.2 設(shè)計(jì)展示

3.2.1 核心硬件部分

核心硬件采用的是GSM/GPRS/GNSS 無線通信電路方案，同時(shí)支持GPS/BDS 定位系統(tǒng)。定位系統(tǒng)采用最新medialtek soc 單芯片mt6260（四頻）開發(fā)的超小型低功耗具有定位功能的北斗衛(wèi)星、GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)通用接收機(jī)模塊, 其功能模塊如圖1 所示。由于采取了集成度比較高的射頻電路，因此必須考慮無線信號(hào)干擾和EMC 設(shè)計(jì)。電路方案經(jīng)評(píng)估采用6 層1 階板，屏蔽罩采用集成單片模式，設(shè)計(jì)了器件間足夠的避讓距離，以滿足復(fù)雜的工況條件。

圖1 無線通信模塊的基帶設(shè)計(jì)框圖

該裝置有以下主要特征：

北斗+GPS+LBS 車輛或車隊(duì)管理，尺寸緊湊，便于隱藏，免開機(jī)鍵，通電即工作；

采用MT6261+TD1030 芯片，定位速度快，定位精度高，性能更穩(wěn)定；

內(nèi)置雙CPU，有防死機(jī)制，故障自恢復(fù)功能；

支持自動(dòng)調(diào)整上傳時(shí)間間隔；

支持AGPS，快速捕捉信號(hào)；

支持短信定位和GPRS 軌跡跟蹤兩種模式；

支持中文短信地址回復(fù)和互聯(lián)網(wǎng)查詢位置信息；

通過手機(jī)短信回傳位置數(shù)據(jù)；

高集成度設(shè)計(jì)，采用雙內(nèi)置(GSM+GPS)天線設(shè)計(jì)。

3.2.2 軟件部分

為方便民警在實(shí)戰(zhàn)中快速獲取嫌疑車輛的追蹤定位信息，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了便于操作的手機(jī)終端APP。在整個(gè)工作流程中，定位終端將地理信息實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器，服務(wù)器將收到的地理位置信息處理后，在保存的同時(shí)，下發(fā)到手機(jī)端或PC 端，將服務(wù)器的地理信息實(shí)時(shí)顯示在地圖上。此外，該軟件具有軌跡終端回放功能，方便使用者分析查控對(duì)象的行為軌跡。

3.2.3 定位終端、發(fā)射器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了使定位終端在發(fā)射后能牢固的吸附于嫌疑車輛表面，設(shè)計(jì)最終選用了三棱體造型的多層復(fù)合材料覆蓋方案。外殼采用UG 軟件設(shè)計(jì)，由3D 打印技術(shù)中SLS 激光燒結(jié)工藝制作，具有精度高、強(qiáng)度大、韌性好、耐高溫、防腐蝕等性能特點(diǎn)。四個(gè)外殼面內(nèi)部均安裝有強(qiáng)力磁鐵，發(fā)射后即使與目標(biāo)車輛發(fā)生碰撞翻滾，也能使定位終端快速、牢靠的吸附于目標(biāo)車輛表面；在吸附外殼與定位模塊之間，設(shè)計(jì)了緩震內(nèi)殼，通過填充物的物理隔絕，減緩定位終端的震動(dòng)和干擾（見圖2）。

圖2 定位終端結(jié)構(gòu)圖

圖3 發(fā)射器結(jié)構(gòu)圖

槍形發(fā)射器的設(shè)計(jì)具有操作簡(jiǎn)單、便于握持、指向性好等特點(diǎn)（見圖3）。三棱柱形狀的發(fā)射筒內(nèi)安裝有三條導(dǎo)軌，以減少定位終端的運(yùn)動(dòng)摩擦，儲(chǔ)能倉(cāng)位于發(fā)射筒后部，當(dāng)扳機(jī)釋放時(shí)，將動(dòng)能傳遞給定位終端，使其彈射出發(fā)射器，完成對(duì)目標(biāo)車輛的吸附和定位追蹤。

4 運(yùn)用戰(zhàn)術(shù)介紹

通過單警便攜式車輛追蹤定位發(fā)射器的樣機(jī)測(cè)試表明，民警在察覺目標(biāo)車輛有沖卡逃逸的企圖時(shí)，能在極短的時(shí)間內(nèi)完成持握、開機(jī)、發(fā)射的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，在避免車輛沖撞的安全范圍內(nèi)將定位終端吸附于嫌疑車輛上。通過北斗衛(wèi)星、GPS 等系統(tǒng)的接入，能夠迅速鎖定、追蹤、發(fā)現(xiàn)嫌疑車輛，為視距外跟蹤、遠(yuǎn)程跟蹤等處置戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用提供準(zhǔn)確信息，極大的提高了民警執(zhí)法戰(zhàn)斗效能。

5 結(jié)論

面對(duì)當(dāng)前日益嚴(yán)峻的維穩(wěn)形勢(shì)，新型警用裝備的研發(fā)與應(yīng)用勢(shì)在必行，因?yàn)檫@不僅能為警方增添處置戰(zhàn)術(shù)，也必將會(huì)對(duì)各類治安案件、刑事案件的組織指揮和決策帶來深遠(yuǎn)影響。研發(fā)單警便攜式車輛追蹤定位發(fā)射器，除了具有很大的實(shí)用價(jià)值外，還具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義，它必將為我國(guó)警察行動(dòng)與戰(zhàn)術(shù)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)，為切實(shí)維護(hù)廣大人民群眾的合法利益奠定基礎(chǔ)。