車載監(jiān)控終端具備車輛電源輸入接口、音視頻信號接口、衛(wèi)星定位天線接口、無線網(wǎng)絡(luò)通訊接口之外，還擁有多種車身信號輸入接口、串行通訊接口、車身總線接口、USB及網(wǎng)絡(luò)接口等，有效采集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，與其他車載電子設(shè)備對接，組成完整的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。滿足公交車、出租車、長途客車、校車、貨運(yùn)車輛、危險品運(yùn)輸車、執(zhí)法車輛、特種運(yùn)輸車輛、火車、輕軌、地鐵等交通工具內(nèi)部與外部環(huán)境的監(jiān)控需要。

　　一、 車載監(jiān)控背景需求

　　隨著行車記錄儀、GPS車載終端、車載娛樂系統(tǒng)等原有車載產(chǎn)品形態(tài)演進(jìn)，人們已不滿足只有車輛行車信息采集、定位數(shù)據(jù)采集、圖片抓拍等功能，還需要實(shí)時記錄視頻圖像，便于事后還原現(xiàn)場情況，能夠?qū)崟r在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程獲取前端車輛車內(nèi)外視頻畫面，便于對行駛中的車輛、人員進(jìn)行可視化監(jiān)管，需要實(shí)現(xiàn)車輛各種運(yùn)行信號精確采集，便于對駕駛行為、滿載情況、運(yùn)營報表等提供可靠的數(shù)據(jù)來源。

　　車載環(huán)境屬于人員密集且空間封閉的移動公共場所，治安狀況比較復(fù)雜，時常會發(fā)生司乘、乘客之間糾紛，乘客混雜小偷發(fā)生扒竊案件，乘客之間由于搶座、擁擠等原因?qū)е麓蚣艿戎伟彩录l(fā)生。車輛在運(yùn)行過程中，偶爾會與其他車輛發(fā)生刮擦和碰撞等交通事故，或者與行人存在磕碰等事故，甚至存在有意的“碰瓷”情況。車輛在離場、離站后，車輛完全由駕駛員掌管主動權(quán)，監(jiān)管人員無法查看車輛運(yùn)行情況，無法監(jiān)控司機(jī)在車內(nèi)行駛過程中出現(xiàn)的打電話、與乘客聊天等不規(guī)范行為。

　　近幾年，偶發(fā)的一些暴恐事件及個人泄憤行為嚴(yán)重威脅到公共車輛運(yùn)行安全，在成都、昆明、杭州、廣州等地，針對公交車輛發(fā)生重大縱火案件，嚴(yán)重威脅乘客的人身安全。事后如果沒有視頻監(jiān)控取證，難以還原現(xiàn)場發(fā)生的情況，為刑偵破案造成很大困難。

　　二、 車載監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

　　車載監(jiān)控系統(tǒng)一般由前端車載硬盤錄像機(jī)、車載專用攝像機(jī)、車載LCD顯示屏、報警按鈕與狀態(tài)顯示終端及配套的線纜線材等組成。一輛車上會安裝4個至8個車載攝像機(jī)覆蓋車輛的內(nèi)部和外部環(huán)境，對實(shí)時運(yùn)行畫面進(jìn)行采集和編碼，把錄像數(shù)據(jù)存儲到減震保護(hù)下的硬盤里面，通過內(nèi)置的GPS/北斗模塊接收衛(wèi)星定位信號，利用內(nèi)置的3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，把采集到視頻畫面數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)揭苿右曨l監(jiān)控中心平臺，并能夠在地圖上定位車輛所處的位置，采集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至運(yùn)營平臺，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程車輛視頻畫面預(yù)覽、遠(yuǎn)程錄像回放、實(shí)時車輛定位、軌跡回放等監(jiān)管功能。整體系統(tǒng)框圖如下圖所示。

圖1 車載監(jiān)控系統(tǒng)框圖

　　以杭州公交車載視頻項(xiàng)目方案為例，通常會在車輛上安裝5路左右車載攝像頭，分別監(jiān)控車輛前方、駕駛員和上客門區(qū)域、車廂內(nèi)前段區(qū)域、下客門和車廂后段區(qū)域以及車輛后方區(qū)域，車載硬盤錄像機(jī)主機(jī)安裝在駕駛員座位后方或者通風(fēng)管道等隱蔽、不易觸及的位置，車載LCD顯示和報警按鈕放置在儀表盤上，便于駕駛員實(shí)施查看下客門畫面和車廂內(nèi)監(jiān)視畫面。所有連接線纜都需要埋入車輛裝飾內(nèi)部，做到布局美觀，整體車輛安裝布局視圖如下圖所示。

圖2 車輛安裝布局示意圖

　　三、 車載監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

　　相比較固定點(diǎn)位視頻監(jiān)控設(shè)備應(yīng)用而言，車載監(jiān)控終端所采用技術(shù)更為復(fù)雜。

　　高效的車載電源管理功能。車載硬盤錄像機(jī)內(nèi)置電源需要符合ISO-7637-II和GB/T21437等車載電源標(biāo)準(zhǔn)，具備8V~36V寬幅電壓輸入，大功率穩(wěn)壓電源輸出，以適應(yīng)12V和24V不同種類車型，能夠適應(yīng)車輛啟動瞬間低壓和拋負(fù)載時上百伏的瞬態(tài)高壓情況。對輸出電壓提供有效保護(hù)，避免因?yàn)橐粢曨l延長線短路導(dǎo)致設(shè)備損壞，甚至發(fā)生起火的情況。同時具有超低功耗特性，在設(shè)備待機(jī)時，避免過度消耗車輛電瓶。

　　可靠的硬盤減震技術(shù)。由于車輛行駛過程中伴隨著激烈震動，需要強(qiáng)大的硬盤減震技術(shù)，以保障視頻錄像數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定且完整的寫入到硬盤中，并對硬盤起到良好的保護(hù)作用，延遲使用壽命。同時，需要車載攝像機(jī)具備圖像去抖功能，避免監(jiān)控畫面因?yàn)檎饎訉?dǎo)致畫面模糊或拖影現(xiàn)象。

　　全封閉外殼和無風(fēng)扇散熱技術(shù)。車輛運(yùn)行過程中，長期處于灰塵、水汽環(huán)境里，要求設(shè)備必須具有很好的密封性，避免灰塵和水汽進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部，造成設(shè)備損壞。同時，由于芯片、硬盤工作時產(chǎn)生很大熱量，無法通過風(fēng)扇來進(jìn)行散熱，需要依靠良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠設(shè)備內(nèi)部熱量導(dǎo)出，保證設(shè)備正常工作。

　　專用航空頭連接。采用航空接頭能夠有效保證連接可靠性和信號傳輸完整性，避免由于車輛震動導(dǎo)致接頭松動或脫落，并利于車上布線和安裝。針對于網(wǎng)絡(luò)型車載NVR設(shè)備，可以采用POE技術(shù)在網(wǎng)線上疊加供電信號，可以減少連接線纜，提升連接可靠性。

　　備用電源技術(shù)。在車輛遇到碰撞事故等情況時，車輛電瓶往往不能給設(shè)備供電，需要采用備用電源技術(shù)以防止突然斷電瞬間導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。備用電源技術(shù)能夠把斷電時刻還存放在內(nèi)存中錄像數(shù)據(jù)寫入到硬盤里面，避免此刻關(guān)鍵錄像丟失。

　　無線網(wǎng)絡(luò)傳輸自適應(yīng)技術(shù)。由于無線通訊網(wǎng)絡(luò)存在不同區(qū)域覆蓋信號強(qiáng)度不一樣的情況，需要車載DVR根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度情況，在信號較強(qiáng)時提錄像編碼高碼率，而在信號弱時，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬情況，可降編碼低碼率和幀率，保證中心平臺遠(yuǎn)程預(yù)覽畫面的流暢性。

　　可更換網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計。采用模塊化設(shè)計，能夠在現(xiàn)場把原有設(shè)備的3G制式升級到4G制式，便于設(shè)備無線通訊網(wǎng)絡(luò)制式的升級，減輕用戶升級網(wǎng)絡(luò)制式時的成本壓力。

　　一鍵緊急報警機(jī)制。當(dāng)車輛在運(yùn)行時發(fā)生緊急情況，駕駛員可以通過觸發(fā)報警按鈕，把現(xiàn)場車載監(jiān)控畫面利用無線通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時回傳到監(jiān)控中心平臺，讓監(jiān)管人員及時查看到現(xiàn)場情況，并能夠聯(lián)動到110、120、119等相關(guān)部門，對現(xiàn)場情況制定應(yīng)急處理預(yù)案。

　　四、 發(fā)展趨勢

　　隨著微處理器技術(shù)、視頻編解碼技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、圖像模式識別技術(shù)的迅速發(fā)展，車載監(jiān)控系統(tǒng)也隨著市場應(yīng)用需求也不斷演化，并就近期及將來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

　　車載視頻監(jiān)控高清化

　　隨著視頻編碼技術(shù)的發(fā)展，車載視頻監(jiān)控需求也從看得見變?yōu)榭吹们?。監(jiān)控畫面分辨率已從CIF(352×288)過渡到目前以D1(704×576)為主，預(yù)期720P、1080P及更高分辨率的車載視頻監(jiān)控產(chǎn)品會逐步占據(jù)原有市場。

　　目前主流編解碼均采用H.264技術(shù)，隨著H.265視頻編碼技術(shù)逐步成熟，能夠提供更高的編解碼效率，通過H.265編碼的視頻大小將減少大約39-44%，在有限無線網(wǎng)絡(luò)帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻，僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻。

　　4G網(wǎng)絡(luò)普及

　　隨著2013年12月份工信部正式發(fā)布4G牌照，車載視頻監(jiān)控隨著4G商業(yè)化進(jìn)程也已逐步普及，相比之前3G網(wǎng)絡(luò)，4G通訊技術(shù)能夠提供更加穩(wěn)定和高速的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程高清監(jiān)控畫面瀏覽，可以滿足車載無線視頻監(jiān)控對傳輸帶寬的要求。

　　大容量存儲技術(shù)

　　隨著高速串行總線技術(shù)發(fā)展，針對大數(shù)據(jù)量傳輸需求激增，出現(xiàn)eSATA、USB3.0等高速接口，能夠滿足海量音視頻傳輸和存儲的需要，在較短時間內(nèi)完成對GB級別錄像數(shù)據(jù)的拷貝。同時，針對車載環(huán)境的專業(yè)監(jiān)控級2.5寸的硬盤容量也不斷擴(kuò)大，已從之前320GB、500GB的容量發(fā)展到單盤1TB、2TB的存儲空間。

　　針對震動環(huán)境，西部數(shù)據(jù)也推出了監(jiān)控級的固態(tài)混合硬盤SSHD。

　　視頻客流統(tǒng)計技術(shù)

　　利用智能模式識別技術(shù)，來識別圖像畫面中乘客運(yùn)動軌跡，來判斷是上下車狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對客流數(shù)量進(jìn)行精確統(tǒng)計，為城市客流量趨勢及人員流向提供數(shù)據(jù)支持，滿足城市線網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計要求。

　　人臉識別技術(shù)

　　車輛作為流動的公共場合，每日人流量非常龐大，利用人臉識別技術(shù)抓拍到乘客的人臉圖片并上傳至監(jiān)控中心進(jìn)行對比，及時發(fā)現(xiàn)小偷慣犯、在逃的通緝犯人等，在發(fā)生民事或者刑事案件時能夠提供犯罪嫌疑人的圖片，為公安圖像偵查提供有效證據(jù)。

　　車牌識別技術(shù)

　　利用車輛前、后安裝的攝像頭，對車前方和車后方的車輛進(jìn)行車牌識別，設(shè)備具備移動卡口的功能，結(jié)合衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)在GIS地圖上可以定位所關(guān)注車輛所在位置，作為固定卡口的很好補(bǔ)充，很好滿足移動治安刑偵的需求。

　　視頻智能識別技術(shù)

　　圖像模式識別與車載監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，形成諸如高級駕駛輔助系統(tǒng)ADAS能夠?yàn)轳{駛員提供車輛前防撞預(yù)警、車道偏離報警、自動泊車等高級功能，利用圖像拼接和視頻圖像矯正技術(shù)能夠?yàn)轳{駛員提供360°環(huán)視功能，基于視頻人眼分析技術(shù)能夠判斷駕駛員是否處于疲勞駕駛中，為駕駛員提供更安全可靠的輔助駕駛功能。

　　車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

　　車載監(jiān)控設(shè)備都具有豐富的擴(kuò)展接口，能夠接入各種類型車身信號，預(yù)留串行接口、以太網(wǎng)口與其他車載電子終端進(jìn)行互聯(lián)互通，通過CAN總線接口能夠?qū)崟r采集車輛運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)，通過本身無線數(shù)據(jù)傳輸通道與中心運(yùn)維平臺進(jìn)行信息采集和交互，儼然成為車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中控設(shè)備。從而讓運(yùn)輸企業(yè)等實(shí)時了解到司機(jī)駕駛行為、油耗統(tǒng)計、超員/超載統(tǒng)計、發(fā)動機(jī)等車況車輛信息匯總，最終讓企業(yè)能夠針對所屬駕駛員、車輛、運(yùn)營等情況有全面的了解，可以帶來有利的經(jīng)濟(jì)效益、降低事故的損失，降低管理的成本，增加企業(yè)受益。

　　五、 行業(yè)化應(yīng)用

　　隨著行業(yè)用戶對車載監(jiān)控系統(tǒng)愈發(fā)重視，車載監(jiān)控逐步從單一的視頻監(jiān)控應(yīng)用向與相應(yīng)行業(yè)深度結(jié)合的系統(tǒng)方案方向發(fā)展。交通部陸續(xù)出臺《道路運(yùn)輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車載終端技術(shù)要求》、《城市公共汽電車車載智能服務(wù)終端》、《出租汽車服務(wù)管理信息系統(tǒng)—運(yùn)營專用設(shè)備》、《校車安全管理?xiàng)l例》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和條例，對車載監(jiān)控系統(tǒng)均有迫切需求。

　　公交行業(yè)應(yīng)用為例，車載視頻監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)融合到公交調(diào)度運(yùn)營系統(tǒng)中，具備原有GPS終端、字符顯示屏、電腦自動報站器、下客門顯示器等諸多車載設(shè)備的主要功能為一體，演化為智能公交調(diào)度監(jiān)控終端設(shè)備。并能夠與車內(nèi)外喇叭、車載LED屏、CAN總線、公交IC卡刷卡設(shè)備、智能投幣機(jī)及多媒體播放器等設(shè)備相互連接，采集和控制其他車載終端，把完整運(yùn)營數(shù)據(jù)上傳至調(diào)度、監(jiān)控中心平臺，形成各式各樣的公交運(yùn)營分析報表。

圖3 智能公交車載終端系統(tǒng)框圖

　　出租車行業(yè)應(yīng)用為例，車載監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)融合到出租車電招運(yùn)營系統(tǒng)中，能夠以車輛中控的角色，實(shí)現(xiàn)與出租車智能信息屏、計價器、空車狀態(tài)牌、服務(wù)評價器、出租車頂燈及LED屏，甚至多媒體廣告播放終端、一卡通POS消費(fèi)終端等互聯(lián)互通，采集出租車運(yùn)營時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并上傳至出租車電招運(yùn)營平臺。

圖4 智能出租車載終端系統(tǒng)框圖

　　諸如校車動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)、物流車輛車貨匹配系統(tǒng)、金融押運(yùn)車運(yùn)維監(jiān)管系統(tǒng)、警用車輛動態(tài)取證系統(tǒng)、鐵路車廂監(jiān)管系統(tǒng)等行業(yè)車載智能監(jiān)控系統(tǒng)，在此就不一一展開詳述。

　　六、 總結(jié)

　　伴隨著高清化、智能化及4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展，車載監(jiān)控系統(tǒng)已成為智能交通一個重要的組成部分，在公眾出行的需求急劇增長的情況下，如何提供更安全、更便利的交通車載環(huán)境已為越多的人所關(guān)注。在智能交通迅速發(fā)展的帶動下，車載監(jiān)控系統(tǒng)必將廣泛普及并有擁有更大應(yīng)用前景，也可以帶來更好的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。