李军 毛惠
天津中天高科防务技术有限公司 天津 301700
摘要：目前，国际上特种警用车辆通常都是选用动力性、操稳性较好的普通民用车，增加相应的警用装备进行设计改装。个别经济实力较强的发达国家对警车进行了专门设计，如美国的部分警车，增加了警示灯具的搜索、照明功能；集成了无线通信设备和武器放置装置；增强了警车的信息化功能；提高车身、车门等安全防护措施等。基于此，本文分析现用车辆警用电子设备安装方式及使用中存在的问题，提出采用协调控制技术集成车载警用电子装备的基本结构，并依据试制和检测结果，讨论了有关系统集成控制的关键技术问题。
关键词：特种警用车辆；数字化集成；控制技术
1、前言
据目前掌握资料，国内警车基本是民用车改装，增加警灯警报器、车载电台等，车身外部涂装标识。除专用功能如攀爬突击车、无线通信车等，通常车辆采购后通过改装另行加装警用设备，尚无专门对车载警用装备进行设计的警车车型。车载警用装备是警车发挥作战功能的基本和首要条件，特别是在信息化条件下，如何集成和整合装备功能，尤其是利用计算机和网络技术提高车辆信息化水平，是科技强警的重要课题。
2、车载警用电子装备及其控制方法现状
国内警车加装的车载警用电子装备主要有警灯、警报器、扬声器、频闪灯、录像取证装置、车载图文显示屏、测速设备、强光搜索灯以及车载电台等设备。不少警用车辆进行改装后，整车供电系统未经设计校核，发电机功率、蓄电能力匹配存在问题，致使蓄电池过早失效；有的增加电器后线束未进行计算，线径通过电流超负荷造成线束早期老化；有的线束临时搭接，埋下火灾等安全隐患，车载电子装备相互干扰，影响其功能实现；有些电磁骚扰特性触发车辆的车载ECU模块非正常工作，对车辆运行安全产生影响。警用电子分立安装，乘驾民警操控不便，电子装备安装如图1所示，且没有车载网络通信功能。
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图2
协调控制主要优势在于：（1）充分利用车载警用电子装备原有控制程序，保证系统可靠性；（2）在各子项目系统之间开发协调控制模块，缩短了开发周期。按上述设计方案，经过对警用巡逻车的警灯警报器、车载电台、车载警务通等电子装备采用协调控制方式进行集成设计，各系统之间用RS485或CAN总线接口协议，试验效果良好，较为适合特种警用车辆电子装备的集成控制。
4、车载警用电子集成控制需解决的关键技术
特种警用车辆的电子集成控制集合了控制软件和硬件、信息的采集和发布、逻辑控制技术等。其关键技术包括了信号控制结构与控制算法、不同频率和频谱信息通信功能的实现、移动通信与网络技术、电磁兼容性能等方面。系统的高可靠性设计、冗余控制技术、通用性和标准化的实现也是车载警用电子集成控制装置的重点内容。
4.1信号控制结构与控制算法
特种警用车辆的车载电子集成控制系统采用分层控制构架模式，该模式可分为6个层次结构，文献已进行分析。在车辆执行警务的移动工作状态下（含怠速），信息层通过接收系统获得无线通信（350M/800M通信；CDMA/GPRS专网信息等）、警示灯具状况、摄录取证系统、搜索照明系统以及车辆方位、车辆轮胎胎压（TPMS）等信息，通过通信控制总线传送至目标控制层，目标控制层根据接收信息进行分析判断，确定重要信息和次要信息（如TPMS、GPRS无线通信、GPS等），通过协调层分配各子项目任务，由功能层和执行层实现目标功能。
线性控制算法是汽车集成控制技术中常用的方法，目标控制采用模型匹配控制算法，对获得信息的重要度进行分析判断，反馈控制和判断的主要任务是及时分析信息来源及重要程度。如车辆行驶安全方面TPMS安全信息还是紧急报警；在接收GPS信息或警务查询时，正确判断车载电台通信信息并及时切换。
4.2不同频率和频谱信息通信功能的实现
车载警用电子集成控制系统集成了模拟、数字信号的传输和通信功能，以及不同频率、频段的设备或装备，如模拟和数字音频收音机、350M／800M模拟、数字通信系统、GPRS网络通信技术等，对集成控制系统的软件适应性和硬件小型、轻量化提出了新的课题。
4.3移动通信与网络技术
车载瞽用电子集成系统以计算机为核心，并采用多CPU冗余控制技术，利用GPRS／CDMA网络传输技术，融合无线应用协议和l—MODE数据服务技术、蓝牙（BUETOOTH）通信技术进行车辆移动数据通信。车载警用电子集成系统通过现场摄录取证、网络办公设备等实现音视频传输、无纸传真、车辆定位导航、指挥调度等作战功能。该系统改变了传统的点对点单一通信模式，数字移动通信的调制技术、纠错和数字话音编码等也正在深入研究。尽管上述技术在国内外车载通信设备软件和硬件研制、试验及标准制订等方面尚在研讨之中，但以CAN总线、LIN总线以及485通信协议等车载网络传输技术和适合汽车通信的多层次网络结构正在形成。
4.4电磁兼容性能
由于车载警用电子集成系统，集成了车载电台、移动警务通、TPMS、GPS、收音机等设备，这些车载电子设备的电磁兼容性能（EMC）成为影响其正常运行和功能实现的主要因素之一。一方面，车载电子设备在复杂的使用工况下，本设备应具备一定的抗扰性；另一方面，本设备在运行过程中对运行工况产生的电磁干扰应控制在一定的范围内。由车载电子设备电磁兼容性引起的接收、通信功能故障或干扰，主要原因除系统屏蔽、电源距离及屏蔽、系统线路布置及接地方式和接地点、设备抗扰性以及电磁骚扰特性等方面，还应包括整车发动机、双闪灯、雨刷电机、暖风机、天线位置、线束布置等。目前，对车辆EMC及车载警用电子设备的EMC的试验检测及评价方法和标准尚待进一步研究。
5、总结
车载警用电子装备集成系统集成控制了警示灯具、警用通信设备、部分车辆安全装备，充分利用计算机与网络技术，实现了移动无线通信、现场取证、指挥定位等作战功能，构成了特种警用车辆成为数字化、信息化警察的重要组成部分。但基于目前国内外车载通信技术发展状况，对该系统的控制结构、结构算法的研究，对系统软件和硬件适应汽车高速运动、振动、冲击、电磁骚扰、环境温度等特性的试验研究及对基层民警实战和实际的需求研究还有待于进一步研讨、论证和规范。
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论文作者:李军,毛惠
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/30
标签：警用论文; 车辆论文; 功能论文; 装备论文; 电子论文; 系统论文; 信息论文; 《防护工程》2018年第15期论文;