基于藍牙技術(shù)的車輛軌跡追蹤方法

張景楠，李強偉

（浙江警察學(xué)院 浙江杭州 310053）

基于藍牙技術(shù)的車輛軌跡追蹤方法

張景楠，李強偉

（浙江警察學(xué)院 浙江杭州 310053）

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

車輛軌跡；藍牙技術(shù)；MAC地址；視頻監(jiān)控

目前，違法犯罪者利用車輛實施行為普遍性，并且反偵查手段多。這給案件查辦增加了復(fù)雜性。公安機關(guān)對車輛車牌的識別，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)的車輛牌照識別，容易受惡劣天氣等影響；三是針對套牌、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路段，因成本及系統(tǒng)安裝等要求較難達到大面積的覆蓋[1-3]。鑒于車輛廠商有標(biāo)配藍牙模塊的趨勢，如果研發(fā)出辨識出藍牙設(shè)備的MAC地址的技術(shù)，則有助于解決上述問題。

一、監(jiān)控方案

（一）監(jiān)控原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)的核心思想是通過多藍牙檢測器的分布，記錄所在地理位置的藍牙MAC地址和時間，通過無線傳輸將信息傳遞到控制中心，控制中心比對數(shù)據(jù)庫，過濾無效信息，通過分析同一MAC地址的不同時刻的地理位置信息繪制對應(yīng)車輛的行駛軌跡。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由藍牙檢測器、信號傳輸模塊、控制中心組成。藍牙檢測器用于在其檢測半徑范圍內(nèi)檢測藍牙設(shè)備的MAC地址，信號傳輸模塊用于將藍牙檢測器檢測到的藍牙設(shè)備MAC地址、檢測時間、藍牙檢測器地理位置信息組成的藍牙檢測信息包，經(jīng)無線方式傳輸?shù)娇刂浦行?，控制中心根?jù)藍牙設(shè)備的MAC地址歸屬，在電子地圖上顯示對應(yīng)MAC地址的藍牙設(shè)備運行軌跡。

圖1 藍牙監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

目前，研究團隊已經(jīng)開發(fā)出了藍牙檢測器實驗樣品，如圖2所示，在后續(xù)開發(fā)中，可以將信號傳輸模塊內(nèi)嵌于藍牙檢測器。藍牙檢測器根據(jù)需要安裝在城市各個關(guān)鍵點，關(guān)鍵點一般是指交叉口和高架出入口匝道等。藍牙檢測器按照指定時間間隔掃描檢測半徑范圍內(nèi)的藍牙設(shè)備的藍牙信號，藍牙信號指的是藍牙設(shè)備MAC地址，并將MAC地址、檢測時間和藍牙檢測器的地理位置編號三個信號編組成藍牙檢測信息包經(jīng)藍牙信號傳輸模塊通過無線方式傳到控制中心。藍牙檢測器含有GPS模塊或北斗模塊，能定位地理位置信息，能接收衛(wèi)星信號進行自我校時，也能接收控制中心信號統(tǒng)一校時。

圖2 藍牙檢測器實驗樣品

控制中心收到藍牙檢測信息包后比對藍牙數(shù)據(jù)庫，將在藍牙數(shù)據(jù)庫有記錄MAC地址的藍牙信息包存儲到藍牙車輛軌跡數(shù)據(jù)庫，藍牙數(shù)據(jù)庫無MAC地址記錄的存儲到冗余藍牙數(shù)據(jù)庫。調(diào)用藍牙車輛軌跡數(shù)據(jù)庫，能按照時間順序在電子地圖上顯示對應(yīng)MAC地址的車輛運行軌跡，調(diào)用冗余藍牙數(shù)據(jù)庫的藍牙信息包，能按照時間順序在電子地圖上顯示對應(yīng)MAC地址的藍牙設(shè)備運行軌跡。藍牙數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源有兩種，第一種新車上牌時，如果車輛含有藍牙設(shè)備，車管所登記記錄該車藍牙設(shè)備的MAC地址，第二種車輛年檢時如果該車有藍牙設(shè)備且在藍牙數(shù)據(jù)庫也無記錄，則登記記錄該車藍牙設(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。某車輛有藍牙通信設(shè)備，該設(shè)備MAC地址為“0027133C10BA”，并且已經(jīng)在藍牙數(shù)據(jù)庫登記，車輛實際行駛軌跡為“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出現(xiàn)無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?、假牌、去牌、遮擋等行為，逃避了車輛的追蹤，所有軌跡均無法及時查詢，只有通過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)確辨析車牌號碼，導(dǎo)致B-N1-F段也無法追蹤。

圖3 區(qū)域路網(wǎng)示意圖

如果采用本藍牙監(jiān)控系統(tǒng)，以上三種情形均可以避免。由于安裝成本低廉，遠遠小于視頻監(jiān)控的安裝成本，而且安裝尺寸小，可以控制在一個硬盤大小，可以在圖3所有的交叉口均安裝藍牙檢測器，能24小時全天候工作。表1是藍牙檢測器檢測到的該MAC地址的時間節(jié)點，比如在F點檢測到該MAC地址，會將MAC地址“0027133C10BA”、檢測時間“09:10:19”和藍牙檢測器地理位置信息“F”組成藍牙檢測信息包通過信號傳輸模塊，以無線的方式發(fā)送至控制中心，無線通訊方式可以租用移動或電信等公司的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)，控制中心首先在藍牙數(shù)據(jù)庫搜索有無該MAC地址，如果有則將該藍牙信息包發(fā)送至藍牙車輛軌跡數(shù)據(jù)庫，如果沒有該MAC地址，則將該藍牙信息包發(fā)送至冗余藍牙數(shù)據(jù)庫。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應(yīng)車輛按照時間順序的行駛軌跡。

表1 某車輛在各個交叉口的檢測時間記錄

二、監(jiān)控實例

本團隊對系統(tǒng)的可行性進行了實地測試，測試區(qū)域如圖4所示。從起點至終點有三個路線可以選擇，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關(guān)帶來了較大的工作難點。如果能夠在圖4所標(biāo)注的交叉口布設(shè)藍牙檢測器，則可以很好的解決該問題。3輛測試車均自帶藍牙車載模塊，同時出發(fā)分別選擇圖4所指的三條行駛路線，表2是實際測試的數(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應(yīng)車輛的行駛軌跡。

需要說明的是，該系統(tǒng)的應(yīng)用除了技術(shù)上驗證，還需要工作程序的一個調(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，如果車輛含有藍牙設(shè)備，車管所登記記錄該車藍牙設(shè)備的MAC地址；第二種車輛年檢時如果該車有藍牙設(shè)備且在藍牙數(shù)據(jù)庫也無記錄，則登記記錄該車藍牙設(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)，最終形成車載藍牙MAC地址的全國電子數(shù)據(jù)庫。同時系統(tǒng)定位明確，不是與目前市場上主流的視頻監(jiān)控系統(tǒng)做競爭，而是做搭配互補，相當(dāng)于延伸視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控深度和強度。該系統(tǒng)相對于用戶而言具有非侵入性，系統(tǒng)對于車輛駕駛?cè)藳]有任何要求。此外，藍牙信號，類似于車牌監(jiān)控記錄存儲于公安網(wǎng)，在法律上制度上有保證信息不被濫用，并且通過法定程序使用。

圖4 藍牙檢測器實地測試區(qū)域

表2 某車輛在各個交叉口的檢測時間記錄

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

三、討論

目前，如圖2所示的藍牙檢測器樣品理論上可以同時檢測到128個藍牙設(shè)備，由于檢測器不需要與藍牙設(shè)備建立通訊關(guān)系，同步檢測時間可控制在1秒內(nèi)，理論上高速公路120公里/小時的速度也能被檢測到。藍牙檢測器一般布設(shè)在交叉口附近，在藍牙檢測器檢測范圍內(nèi)（樣品的檢測范圍在40米至50米之間，下一階段將進一步降低檢測范圍并實現(xiàn)可控），正常情況下一個檢測器在其檢測范圍內(nèi)的藍牙設(shè)備數(shù)量一般在幾個或十幾個級別，遠小于理論檢測極限，漏檢的可能性較少（在實驗測試中沒有發(fā)現(xiàn)漏檢），且該藍牙系統(tǒng)定位于視頻監(jiān)控技術(shù)的補充系統(tǒng)，不要求進行全部檢測。

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

該系統(tǒng)目前僅僅還處于初級研發(fā)階段，但從目前的測試結(jié)果來看，未來應(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充技術(shù)可能性，可以說未來藍牙技術(shù)搭配視頻技術(shù)，可以延伸視頻卡口系統(tǒng)的監(jiān)控深度和強度，對于提升公共安全服務(wù)水平具有十分重要的意義。

[1]李勝廣，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]畢國玲.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長春：中國科學(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目“基于藍牙技術(shù)的路段行程時間檢測技術(shù)研究 ”（20130204）；智能交通浙江省重點科技創(chuàng)新團隊（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。