張景楠，李強(qiáng)偉

（浙江警察學(xué)院 浙江杭州 310053）

基于藍(lán)牙技術(shù)的車輛軌跡追蹤方法

張景楠，李強(qiáng)偉

（浙江警察學(xué)院 浙江杭州 310053）

針對(duì)現(xiàn)有視頻監(jiān)控技術(shù)存在的一些限制，提出了一種基于藍(lán)牙技術(shù)的車輛軌跡追蹤方法，研發(fā)了藍(lán)牙檢測(cè)器，能夠有效辨識(shí)出藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址，并給出了監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)，實(shí)例測(cè)試表明，該系統(tǒng)可以有效的追蹤車輛軌跡。

車輛軌跡；藍(lán)牙技術(shù)；MAC地址；視頻監(jiān)控

目前，違法犯罪者利用車輛實(shí)施行為普遍性，并且反偵查手段多。這給案件查辦增加了復(fù)雜性。公安機(jī)關(guān)對(duì)車輛車牌的識(shí)別，普遍采用的是視頻技術(shù)，其存在以下諸多不足：一是總體投資較大；二是基于視頻技術(shù)的車輛牌照識(shí)別，容易受惡劣天氣等影響；三是針對(duì)套牌、假牌、去牌、遮擋等行為存在較多信息丟失的情形；四是視頻監(jiān)控目前只能分布在重點(diǎn)路段，因成本及系統(tǒng)安裝等要求較難達(dá)到大面積的覆蓋[1-3]。鑒于車輛廠商有標(biāo)配藍(lán)牙模塊的趨勢(shì)，如果研發(fā)出辨識(shí)出藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址的技術(shù)，則有助于解決上述問(wèn)題。

一、監(jiān)控方案

（一）監(jiān)控原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)的核心思想是通過(guò)多藍(lán)牙檢測(cè)器的分布，記錄所在地理位置的藍(lán)牙MAC地址和時(shí)間，通過(guò)無(wú)線傳輸將信息傳遞到控制中心，控制中心比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)，過(guò)濾無(wú)效信息，通過(guò)分析同一MAC地址的不同時(shí)刻的地理位置信息繪制對(duì)應(yīng)車輛的行駛軌跡。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由藍(lán)牙檢測(cè)器、信號(hào)傳輸模塊、控制中心組成。藍(lán)牙檢測(cè)器用于在其檢測(cè)半徑范圍內(nèi)檢測(cè)藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址，信號(hào)傳輸模塊用于將藍(lán)牙檢測(cè)器檢測(cè)到的藍(lán)牙設(shè)備MAC地址、檢測(cè)時(shí)間、藍(lán)牙檢測(cè)器地理位置信息組成的藍(lán)牙檢測(cè)信息包，經(jīng)無(wú)線方式傳輸?shù)娇刂浦行模刂浦行母鶕?jù)藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址歸屬，在電子地圖上顯示對(duì)應(yīng)MAC地址的藍(lán)牙設(shè)備運(yùn)行軌跡。

圖1 藍(lán)牙監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

目前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出了藍(lán)牙檢測(cè)器實(shí)驗(yàn)樣品，如圖2所示，在后續(xù)開發(fā)中，可以將信號(hào)傳輸模塊內(nèi)嵌于藍(lán)牙檢測(cè)器。藍(lán)牙檢測(cè)器根據(jù)需要安裝在城市各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn)一般是指交叉口和高架出入口匝道等。藍(lán)牙檢測(cè)器按照指定時(shí)間間隔掃描檢測(cè)半徑范圍內(nèi)的藍(lán)牙設(shè)備的藍(lán)牙信號(hào)，藍(lán)牙信號(hào)指的是藍(lán)牙設(shè)備MAC地址，并將MAC地址、檢測(cè)時(shí)間和藍(lán)牙檢測(cè)器的地理位置編號(hào)三個(gè)信號(hào)編組成藍(lán)牙檢測(cè)信息包經(jīng)藍(lán)牙信號(hào)傳輸模塊通過(guò)無(wú)線方式傳到控制中心。藍(lán)牙檢測(cè)器含有GPS模塊或北斗模塊，能定位地理位置信息，能接收衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行自我校時(shí)，也能接收控制中心信號(hào)統(tǒng)一校時(shí)。

圖2 藍(lán)牙檢測(cè)器實(shí)驗(yàn)樣品

控制中心收到藍(lán)牙檢測(cè)信息包后比對(duì)藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)，將在藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)有記錄MAC地址的藍(lán)牙信息包存儲(chǔ)到藍(lán)牙車輛軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)，藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)MAC地址記錄的存儲(chǔ)到冗余藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)。調(diào)用藍(lán)牙車輛軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)，能按照時(shí)間順序在電子地圖上顯示對(duì)應(yīng)MAC地址的車輛運(yùn)行軌跡，調(diào)用冗余藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)的藍(lán)牙信息包，能按照時(shí)間順序在電子地圖上顯示對(duì)應(yīng)MAC地址的藍(lán)牙設(shè)備運(yùn)行軌跡。藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)源有兩種，第一種新車上牌時(shí)，如果車輛含有藍(lán)牙設(shè)備，車管所登記記錄該車藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址，第二種車輛年檢時(shí)如果該車有藍(lán)牙設(shè)備且在藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)也無(wú)記錄，則登記記錄該車藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址。

（二）兩種技術(shù)方案比較。

如圖3所示，某區(qū)域路網(wǎng)呈“三縱四橫”結(jié)構(gòu)，共有29個(gè)交叉口，該路網(wǎng)只有在A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M共12個(gè)主要交叉口安裝視頻監(jiān)控，其余路口均未安裝。某車輛有藍(lán)牙通信設(shè)備，該設(shè)備MAC地址為“0027133C10BA”，并且已經(jīng)在藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)登記，車輛實(shí)際行駛軌跡為“BN1-F-R2-Q1-Q2-Q3-Q4”，如果僅僅依靠視頻監(jiān)控至少有三種情形會(huì)出現(xiàn)無(wú)法捕捉到車輛軌跡情況。第一種正常情形下視頻監(jiān)控可以捕捉B-N1-F段行駛軌跡，此后的軌跡由于缺乏視頻監(jiān)控丟失；第二種情形，由于駕駛?cè)瞬捎霉室饣驉阂獾奶着啤⒓倥?、去牌、遮擋等行為，逃避了車輛的追蹤，所有軌跡均無(wú)法及時(shí)查詢，只有通過(guò)公安人員事后的其它線索還原出可能的行駛軌跡，存在不確定性和嚴(yán)重的滯后性；第三種情形由于惡劣天氣等影響，視頻監(jiān)控?zé)o法準(zhǔn)確辨析車牌號(hào)碼，導(dǎo)致B-N1-F段也無(wú)法追蹤。

圖3 區(qū)域路網(wǎng)示意圖

如果采用本藍(lán)牙監(jiān)控系統(tǒng)，以上三種情形均可以避免。由于安裝成本低廉，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于視頻監(jiān)控的安裝成本，而且安裝尺寸小，可以控制在一個(gè)硬盤大小，可以在圖3所有的交叉口均安裝藍(lán)牙檢測(cè)器，能24小時(shí)全天候工作。表1是藍(lán)牙檢測(cè)器檢測(cè)到的該MAC地址的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，比如在F點(diǎn)檢測(cè)到該MAC地址，會(huì)將MAC地址“0027133C10BA”、檢測(cè)時(shí)間“09:10:19”和藍(lán)牙檢測(cè)器地理位置信息“F”組成藍(lán)牙檢測(cè)信息包通過(guò)信號(hào)傳輸模塊，以無(wú)線的方式發(fā)送至控制中心，無(wú)線通訊方式可以租用移動(dòng)或電信等公司的信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)，控制中心首先在藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)搜索有無(wú)該MAC地址，如果有則將該藍(lán)牙信息包發(fā)送至藍(lán)牙車輛軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)，如果沒有該MAC地址，則將該藍(lán)牙信息包發(fā)送至冗余藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)管理人員可以按照MAC地址選擇在電子地圖上顯示對(duì)應(yīng)車輛按照時(shí)間順序的行駛軌跡。

表1 某車輛在各個(gè)交叉口的檢測(cè)時(shí)間記錄

二、監(jiān)控實(shí)例

本團(tuán)隊(duì)對(duì)系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試，測(cè)試區(qū)域如圖4所示。從起點(diǎn)至終點(diǎn)有三個(gè)路線可以選擇，目前杭州基本所有的路口都裝有視頻監(jiān)控，上文所提及的第一種情形遇到較少，但如果某車輛套牌、假牌、去牌、遮擋或者遇到惡劣天氣則給公安機(jī)關(guān)帶來(lái)了較大的工作難點(diǎn)。如果能夠在圖4所標(biāo)注的交叉口布設(shè)藍(lán)牙檢測(cè)器，則可以很好的解決該問(wèn)題。3輛測(cè)試車均自帶藍(lán)牙車載模塊，同時(shí)出發(fā)分別選擇圖4所指的三條行駛路線，表2是實(shí)際測(cè)試的數(shù)據(jù)集合，顯然根據(jù)表4的數(shù)據(jù)很容易就可以確定出對(duì)應(yīng)車輛的行駛軌跡。

需要說(shuō)明的是，該系統(tǒng)的應(yīng)用除了技術(shù)上驗(yàn)證，還需要工作程序的一個(gè)調(diào)整，需要登記車輛的MAC地址。登記主要有兩種途徑，第一種新車上牌時(shí)，如果車輛含有藍(lán)牙設(shè)備，車管所登記記錄該車藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址；第二種車輛年檢時(shí)如果該車有藍(lán)牙設(shè)備且在藍(lán)牙數(shù)據(jù)庫(kù)也無(wú)記錄，則登記記錄該車藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址。某種意義上而言，MAC地址充當(dāng)了電子車牌的角色。從可持續(xù)發(fā)展的角度分析，隨著系統(tǒng)容量的不斷增大和聯(lián)網(wǎng)，最終形成車載藍(lán)牙MAC地址的全國(guó)電子數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)系統(tǒng)定位明確，不是與目前市場(chǎng)上主流的視頻監(jiān)控系統(tǒng)做競(jìng)爭(zhēng)，而是做搭配互補(bǔ)，相當(dāng)于延伸視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控深度和強(qiáng)度。該系統(tǒng)相對(duì)于用戶而言具有非侵入性，系統(tǒng)對(duì)于車輛駕駛?cè)藳]有任何要求。此外，藍(lán)牙信號(hào)，類似于車牌監(jiān)控記錄存儲(chǔ)于公安網(wǎng)，在法律上制度上有保證信息不被濫用，并且通過(guò)法定程序使用。

圖4 藍(lán)牙檢測(cè)器實(shí)地測(cè)試區(qū)域

表2 某車輛在各個(gè)交叉口的檢測(cè)時(shí)間記錄

注：MAC1為“98FAE30B602D”，MAC2為“9CB70D44A305”,MAC3為“022B05050709”。

三、討論

目前，如圖2所示的藍(lán)牙檢測(cè)器樣品理論上可以同時(shí)檢測(cè)到128個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，由于檢測(cè)器不需要與藍(lán)牙設(shè)備建立通訊關(guān)系，同步檢測(cè)時(shí)間可控制在1秒內(nèi)，理論上高速公路120公里/小時(shí)的速度也能被檢測(cè)到。藍(lán)牙檢測(cè)器一般布設(shè)在交叉口附近，在藍(lán)牙檢測(cè)器檢測(cè)范圍內(nèi)（樣品的檢測(cè)范圍在40米至50米之間，下一階段將進(jìn)一步降低檢測(cè)范圍并實(shí)現(xiàn)可控），正常情況下一個(gè)檢測(cè)器在其檢測(cè)范圍內(nèi)的藍(lán)牙設(shè)備數(shù)量一般在幾個(gè)或十幾個(gè)級(jí)別，遠(yuǎn)小于理論檢測(cè)極限，漏檢的可能性較少（在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中沒有發(fā)現(xiàn)漏檢），且該藍(lán)牙系統(tǒng)定位于視頻監(jiān)控技術(shù)的補(bǔ)充系統(tǒng)，不要求進(jìn)行全部檢測(cè)。

通過(guò)多藍(lán)牙檢測(cè)器的布設(shè)可以組成一個(gè)分布式交通狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)（課題組前期申報(bào)的發(fā)明專利“基于藍(lán)牙技術(shù)的分布式交通狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及其方法”已授權(quán)，專利號(hào)：201410538940.6），基于藍(lán)牙檢測(cè)器的地理位置信息和藍(lán)牙設(shè)備通過(guò)該檢測(cè)器的時(shí)間信息可以判斷車倆通行方向分析車輛軌跡，但無(wú)法確定具體在哪一個(gè)車道上，從這一角度而言，與視頻監(jiān)控技術(shù)互相配合補(bǔ)充可以發(fā)揮“1+1>2”的效益。

該系統(tǒng)目前僅僅還處于初級(jí)研發(fā)階段，但從目前的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，未來(lái)應(yīng)用潛力巨大。當(dāng)前公安系統(tǒng)主流采用的視頻監(jiān)控技術(shù)，如前文所述，由于系統(tǒng)固有不足以及犯罪分子反監(jiān)控手段的一些應(yīng)用，使得視頻監(jiān)控仍然存在一些死角。而本文所提供的技術(shù)恰恰為去除這些監(jiān)控死角提供了一些低成本的補(bǔ)充技術(shù)可能性，可以說(shuō)未來(lái)藍(lán)牙技術(shù)搭配視頻技術(shù)，可以延伸視頻卡口系統(tǒng)的監(jiān)控深度和強(qiáng)度，對(duì)于提升公共安全服務(wù)水平具有十分重要的意義。

[1]李勝?gòu)V，譚 林，孫 健，等.基于物聯(lián)網(wǎng)理念的公安監(jiān)所智能視頻監(jiān)控[J].警察技術(shù)，2015,（3）：49-51.

[2]李金峰，吳菊才.涉車視頻情報(bào)信息偵查系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].警察技術(shù)，2013，（5）：7-10.

[3]畢國(guó)玲.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長(zhǎng)春：中國(guó)科學(xué)院，2015.

（責(zé)任編輯：吳良培）

D631.5

：A

：1674-5612（2017）01-0074-05

浙江省公安廳重大科研項(xiàng)目“基于藍(lán)牙技術(shù)的路段行程時(shí)間檢測(cè)技術(shù)研究 ”（20130204）；智能交通浙江省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2013TD09）

2017-01-05

張景楠，（1994-），男，浙江舟山人，浙江警察學(xué)院通管理工程系學(xué)生，研究方向：交通安全和智能交通；李強(qiáng)偉，（1980- ），男，浙江寧海人，博士，浙江警察學(xué)院副教授，研究方向：交通安全和智能交通。