核设施低空目标防御指挥信息系统平台的设计与实现

丁大弸 汪永忠 韩圆

（中国核电工程有限公司 北京 100080）

核设施战略地位特殊、要害目标众多、人员活动密集，一旦遭破坏，将对我国政治、经济、民生等方面造成不可承受的重大损失。近年来，随着网络、人工智能、自主系统、大数据等前沿技术的发展与应用，无人机得到了迅猛发展，生产成本越来越低，运用范围越来越广，对核设施等重要目标带来的袭击、肇事、黑飞等空防安全威胁也越来越严重。因此，应未雨绸缪，超前谋划，加快提升核设施等重要目标的反无人机能力，有效处置各类突发情况，确保核设施空防安全。

核设施低空目标防御指挥信息系统平台软件是一套集数据接入、数据管理、数据处理、多源数据融合、业务策略制定与区域低空空域综合态势展示等功能于一体的应用软件。平台软件不仅能接入复杂、多样的数据，还要保障数据的管理、处理、融合稳定、可靠，又要兼顾业务策略制定与区域低空空域态势展示的实时性，是一个综合性强的、具有广泛的应用前景的软件系统。平台软件从总体上可分为5 个功能模块，即数据接入与记录模块、数据处理与融合模块、整合数据与情报信息综合处理模块、业务判断与上报模块和区域低空空域综合态势展示模块［1］。其总体软件结构图如图1所示。

图1 平台软件总体结构图

1 平台软件特点

（1）系统软硬件设计采用开放的系统架构，可实现对系统中多种传感器数据的网络互联，易于扩充、更改、添加传感器设备，扩大系统规模。

（2）系统基于成熟的以太网LAN/WAN 技术，实现对系统中各种设备的在线技术支持和故障诊断服务。

（3）系统具有本地和远程监控能力。

（4）系统采用多种成熟的技术和经过验证的货架产品，能实现系统24h×7全自动无人值守运行。

（5）系统具有异常情况报警及消息远程推送机制，能及时提醒相关操作人员适时介入，减少人力成本，提高系统效率。

2 核设施低空目标防御指挥信息系统设计功能架构

核设施低空目标防御指挥信息系统不但接收外围设备或系统的数据，同时，还给外围设备或系统发送指令、引导数据或情报数据。指控系统的主要功能如下。

（1）系统接入并解析目标探测设备和目标跟踪与识别设备的目标信息，并对信息进行预处理、多种传感器数据的融合处理等和与监管部门的情报信息进行综合处理。

（2）系统通过目标信息判断目标的威胁等级，并把目标航迹信息展示出来；另外，对威胁等级比较高的侵入目标引导目标跟踪与识别设备做目标跟踪、识别和入侵取证处理，并把相关数据记录到系统中。

（3）系统根据目标的威胁等级不同、目标类型不同生成不同的处置预案，并把预案和目标的实时态势情报一并推送给有相关处置权限的监控部门，由监控部门控制处置“按钮”决定对目标是否进行处置。

（4）系统通过GIS 技术，把探测到的目标数据、处置数据、设备运行状态等数据都实时地展示给用户。

针对低空目标防御的技术要求，核设施核设施低空目标防御指挥信息系统总体框架如图2所示。

图2 系统总体框架图

3 系统实现的关键技术

3.1 低空目标威胁评估

威胁评估是判断目标对保护区域的威胁等级的过程，其采用的策略主要有如下几点。

第一，通过距离来计算威胁等级，即目标距离保护目标越近其威胁等级就越高，这是一种最简单的威胁评估的策略。对于单一保护目标而言，也是最简单实用的策略。

第二，通过业务区域，即把监控区域根据用户需要划分不同的业务区域，例如，把监控区域划分为处置区域、警告区域、自由区域等，然后根据目标的位置信息，判断目标处于哪个业务区域，根据业务区域不同，赋予不同的威胁等。业务处理模块支持用户手动画圆、多边形等形式设置业务区域。此手段适合应用于在监控区域存在多个保护目标的业务需求。

第三，根据距离和业务区域综合判断，当两者有冲突时，以距离策略为准［2］。

3.1.1 技术架构

目标威胁评估与上报模块根据需要主要分以下几个小模块，即目标数据接入、业务配置数据接入、目标业务数据输出3 个非功能模块和威胁等级判定、跟踪引导处理、处置申请上报、处置引导处理、告警处理5个功能模块。其中，3 个非功能模块主要是对数据的输入和输出处理；5 个功能模块主要是根据用户的业务策略和目标数据评估目标的威胁等级，并且根据威胁等级对目标进行跟踪（引导光电跟踪）、生成告警（“驱动”声光报警）和对目标进行必要的处置处理（处置申请上报、处置引导等）［3］。目标威胁评估模块的技术架构如图3所示。

图3 目标威胁评估模块技术架构

3.1.2 实现代码

3.2 综合态势展示

综合态势展示模块，它的主要功能就是系统与用户之间的人机交互界面。用户通过综合态势展示模块能直观地了解系统的运行状态、探测到目标的实时态势等。根据用户需求，把综合态势展示模块分为四大主题模块，分别是首页、航迹回放、设备管理和日志管理等［4］。

3.2.1 技术架构

综合态势展示模块与其他功能模块间的数据交换是通过B/S 模式运行的，即综合态势展示模块通过数据请求从web 服务器获取数据，再对数据进行必要的处理和缓存，然后把数据输入到相应的数据引擎，最后通过浏览器把数据渲染到页面上［5］。综合态势展示模块的技术架构如图4所示。

图4 综合态势展示模块技术架构

3.2.2 结果展示

如图5所示，综合态势展示以GIS地图为背景实时展示监控区域的地理环境信息、目标实时的位置信息和航迹信息、实时的环境信息（包括机房环境、UPS 供电环境等）、实时的系统运行状态信息、实时的工作模块信息、实时的系统警告信息和其他一些相关实时统计信息等［6］。

图5 综合态势展示展示主界面

4 结语

本文以核设施低空目标防御指挥信息系统平台为研究对象，研究了其设计实现方法和关键技术。该系统平台在核设施低空目标防御系统中处在核心枢纽地位，是信息、设备、任务管理的数据处理平台，分析处理和融合各类探测、识别、处置信息，形成综合空情态势。同时，根据不同空情态势、设备特性，采取针对性响应，阻止或延迟低空小型飞行器入侵核设施行为，并能适应多样化防御需求。