黄达青，吴会博，肖学福，张扬奇

(军事交通运输研究所，天津 300161)



● 军事运输Military Transportation

基于智能视频和ETC技术的军车运行管控系统

黄达青，吴会博，肖学福，张扬奇

(军事交通运输研究所，天津 300161)

为适应新时期军车运行管控系统建设的需要，分析了军车运行管控信息化建设面临的形势，在充分考虑信息安全保密的基础上，提出以国家智能交通领域现有的智能视频和ETC系统为前端信息采集手段，建设军车运行管控系统的构想，设计系统总体架构，并对系统建设应用的关键技术进行研究。

智能视频；ETC；军车运行管控系统

随着新一轮国防和军队调整改革的推进，运输投送部门以“能打仗、打胜仗”为聚焦点，以统筹战略投送为核心，坚持投送牵引、体系建设、融合发展、一体保障[1]。军车运行管控系统作为运输投送体系的重要组成部分，紧紧围绕“军民融合、平战结合、诸军种联合、陆水空综合、境内外统合、用建管耦合”这一目标启动了新的建设步伐。在民用智能交通领域，公安和交通运输部门针对高速公路、国道、省道和城市道路，利用智能视频和ETC技术，部署了大量的视频监控、智能卡口、电子停车收费等管控节点，并正开展这些基础应用系统的扩建和核心数据联网共享融合工作，在车辆运行监控领域取得了一定的应用实效。这些民用智能交通技术的规模化应用，为军车运行管控系统建设提供了新的思路和抓手。通过充分利用国家和地方在车辆运行管控方面已有的信息化基础设施，基于智能视频和ETC两种车辆自动识别技术，构建军民融合式的军车运行管控系统，为军车自动识别和智能管控提供一种新的技术手段。

1　军车运行管控信息化建设面临的形势

1.1物联网技术的进步，为军车运行信息化管控提供了新的应用模式

传统的军车运行管控是基于改造车辆来实现的。“十一五”和“十二五”期间，科研单位在汽车运输部(分)队和公务用车上做了大量的探索研究和建设实施。基于北斗导航定位、行车记录和军用卫星通信技术，开展了汽车运输部(分)队动态监控指挥的研究建设[2]；基于北斗导航定位和ETC技术，开展了军队公务用车管理和高速公路通行管理。

近年来，随着物联网和云计算技术的发展，各种智能感知手段越来越成熟，特别是智能视频技术的发展非常迅猛，可为基于改造路网的军车运行管控提供新的补充技术。智能视频是在图像处理、视频分析与识别等技术的基础上发展而来的，是为了让计算机能够通过特定的核心算法程序提取视频信号中所包含的内容信息和运动信息，以实现计算机对于视频的“理解”，让计算机能“明白”视频中所展现的是什么内容或者发生的是什么样的“事件”。

基于改造车辆和基于改造路网是军车运行管控两种不同的手段，相互协同，互为补充，共同完成军车运行管控这一任务。前者具有主动位置推送、实时化、精确化的特点，车辆一方加装定位和通信装置，可精确定位到车辆的位置，并实时上报到数据中心。后者具有被动检测、区域化管控、防漏报等特点，车辆一端不需要额外改造，即使车辆一方不主动上报位置信息，也不会逃脱路网的“法眼”，便于车辆的临时征用和接管使用。

1.2智能交通系统的发展，为军车运行动态信息采集提供了先进技术手段

近几年来，国家和地方在智能交通领域发展迅速，智能视频技术和ETC技术得到了广泛应用。智能视频技术应用最多的是交通视频监控、交通卡口、机动车稽查布控和交通流量采集汇聚系统。据不完全统计，各地城市道路共安装智能视频监控设备5万多个，各类公路安装智能视频监控设备1.3万多个，建设应用了各类卡口1.8万多个，实现了国家主干公路全程联网监控、交通违法行为监测查处和交通流量统计监测。ETC系统主要布设在高速公路出入口收费站，截至2015年8月底，全国已建成ETC专用车道1.2万余条，发展ETC用户超过2 000万，建成自营服务网点1 100多个、合作代理网点约1.6万个，各类服务终端约2.7万个，全国29个省份高速公路ETC系统已实现联网，纵贯南北、互通东西的联网格局已然形成，主线收费站ETC覆盖率达到100%，全国收费公路联网数据服务系统初步建立，军车、武警车辆使用ETC已实现全国联网通行。

国家和地方在军车运行管控方面建设的信息化基础设施遍布高速公路、国道、省道和城市道路，以及重点港口、码头、铁路货场和航空货站等关键节点，并在交通违章、车辆稽查、交通量统计、交通诱导等方面发挥着重要的作用，随着这些数据的不断积累和融合汇聚，军队可以以此为基础，仅需少量的投入，做适量建设和信息引接，完成利用民用基础设施和数据资源，实现车辆在高速公路、国道、省道和城市道路范围内的运行管控。

1.3信息安全保密技术的进步，为军车运行大数据融合应用提供了安全保证

近年来，国家认识到信息安全已经成为国家安全的重要组成部分，将信息技术自主可控能力与维护国家安全紧密联系在一起，已建立起信息安全标准化体系、信息安全产品的认证认可体系和信息安全等级保护体系，并出台了一系列信息安全方面的法律法规和标准规范，在IT基础设施、平台软件、信息安全、关键行业应用软件、专业IT服务和安全体系方面已基本具备自主可控的条件和能力。

在安全保密方面，我军全面推开信息安全等级保护和风险评估，强力推进国产自主化建设应用，创新发展信息安全技术防护体系，有效提升信息安全综合防御能力。

在运输投送信息化工程建设过程中，已对信息安全保密专门立项研究，针对智能感知层、网络支撑层、数据支撑层、应用支撑层和应用服务层等信息安全保密体系，提出了体系化的解决方案，研制了系列化的信息安全保密设备，解决了移动网络、无线通信、跨网系数据交换、不同等级网络数据交换的核心安全问题，为开展利用民用车辆管控数据实施军车运行管控提供了安全保证。

2　军车运行管控系统总体设计

2.1系统架构

根据统筹推进运输投送信息化建设的总体思路，基于智能视频和ETC技术的军车运行管控系统采用“五层两面”结构，在技术体系架构上自底向上分为感知层、网络层、数据层、支撑层和应用层，另外遵循相应的安全保密和标准规范体系(如图1所示)。

图1　系统架构

这一系统架构的提出，主要考虑以下几个因素：一是参照基于物联网概念模型的现代信息系统建设的基本要素构成和一般结构特征，全面系统地涵盖了系统建设所涉及到的信息智能感知、网络通信传输、数据综合处理和业务应用服务等内容；二是遵循后勤信息化建设和运输投送信息化建设的统一技术体制，上层信息系统的设计采用了面向服务的体系架构，体现了中心化集中部署、构件化综合集成、定制化组装应用的模式；三是便于形成规模化应用，确保遵循相应的标准规范体系和信息安全体系。

2.2感知层设计

感知层主要任务是完成军车自动识别，并将前端处理后数据上传至后台，主要包括智能视频监控模块、ETC读写单元和网络传输模块。智能感知层主要设备是各类视频采集以及ETC卡和读写器等设备。主要来源有3个部分：一是大量利用公安部门已在高速公路、国道、省道、关键卡口已经建成的高清视频采集设备和前端数据处理设备；二是大量利用交通部门在高速公路、隧道桥梁等关键节点建成的ETC信息采集系统和配套车辆上的ETC终端系统；三是适当在汽车部(分)队车场出入口建设ETC读写器，在自建道路和重点区域部署智能视频前端采集设备。

智能视频监控模块主要包括一体化高清网络摄像机、车辆检测器、智能分析终端等，具有视频采集、智能分析、图像抓拍等功能。该模块采用前端嵌入式视频分析架构，将智能分析终端嵌入到前端摄像机，在摄像机前端实现对异常目标、行为、事件的智能分析[4]，被识别的信息会同时形成视频、照片、文本数据提交给后端管理系统，开展深度的大数据分析与应用。采用这种方式不受图像传输环节影响，缓解了视频传输网络带宽及后台存储压力。

智能视频前端分析系统运行在前端硬件设备上，嵌入智能分析算法，主要完成视频分析、视频编解码、视频数据转发等。通过分析视频内容，准确找出移动目标，并给出当前视频中车辆位置、速度、颜色、尺寸等。

ETC读写单元主要包括读写控制器、微波天线、电池、数据存储卡、安全模块和网络接口模块。该单元遵循GB/T 20851—2007《电子收费专用短程通信》标准，通信频率为5.8 GHz，采用专用短程通信技术(DSRC)[4]，与安装在军车挡风玻璃上的车载电子标签进行通信，快速识读车载电子标签中的有效信息，后台系统自动核对，实现车辆身份识别。

2.3网络层设计

网络层主要完成前端采集设备与后台管理系统之间的通信，完成视频数据、图像数据、电子标签信息和命令信息的传递和接收。主要分为军队骨干网络和各类接入网络，军队骨干网络主要负责信息的高速传输，智能视频安全接入网络主要负责地方智能视频信息的安全接入，ETC网络安全接入主要负责地方ETC系统信息的安全接入。

2.4数据层设计

数据层统一汇聚、存储、管理和共享高速公路、国道、省道、城市道路、隧道、桥梁、车站、港口、码头等各类视频和ETC数据，为上层提供军车运行管控数据仓库(如图2所示)。主要分为动态数据平台和统计数据平台，分别用于存储基础动态数据和统计分析数据。

图2　数据融合共享示意

2.5支撑层设计

支撑层以通用处理平台为基础，针对军车运行管控业务特点，为军车运行管控系统提供运行支撑的服务化软件中间件，可按需部署于军用网络，为车辆运行管控信息系统提供应用与服务支撑环境。

2.6应用层设计

应用层主要运行车辆运行管控的软件系统，主负责整个软硬件系统的设备管理、数据通信管理、数据交换、数据处理和业务应用等工作。主要包括车辆位置追踪、车辆位置报警、单车行驶统计、车群态势分析和区域车辆统计等功能构件。

3　系统建设关键技术

3.1基于智能视频的军车自动识别技术

智能视频是采用计算机视觉分析相关方法，在无需人为干预的情况下，能自动分析和提取视频源中关键信息，并根据事先定义的报警触发条件实现自动报警。系统中利用智能视频技术实现军车的自动识别，首先建立军车特征数据库，利用检测算法经过军车特征分析、军车特征提取以及图像分割等技术手段将军车所在区域从视频序列中分离出来，从而确定军车的数量、状态以及位置，然后在边缘、区域层次上采用军车的几何特征参数等特征量来对军车进行解释和处理，实现对军车的识别、跟踪和监控。在军车号牌识别上，首先对采集的车辆图像进行预处理，进行图像的灰度变换，应用投影法在变换后的灰度图像中精确地找到车牌所在的位置，然后从提取出来的车牌图像中将每个字符分割开来，对单个字符进行降噪处理，最后对分割后的车牌上的单个字符图像准确识别为对应的文字、数字、字母信息，并将识别出的字符按照对应的次序排列，从而实现对军车号牌的识别。

3.2基于ETC的军车运行信息提取技术

ETC技术通过远距离、非接触方式采集车载电子标签的信息，实现车辆在快速移动状态下的自动识别，是一种能有效对车辆进行自动识别和联网监管的重要技术手段。我军军车已全面应用ETC技术实现全国联网运行，在各高速公路收费系统中包含大量具有潜在价值的军车通行数据。通过对军车ETC通行数据进行初步优化，确定数据筛选规则，对各类数据进行分类，确定数据剔除规则，鉴别不合格数据，采用有价值的基础数据提高数据处理精度，然后整合相关数据表格，建立对应关系，实现对原始数据的处理和筛选。在此基础上，根据军车运行管控需要，构建基于ETC数据的高速公路军车运行信息分析模型，根据计算得出的结果，直观地为运输投送决策者提供决策依据。

3.3基于大数据的智能分析技术

军车运行管控系统引入民用智能视频和ETC数据后，将形成军车运行大数据，为运输投送数据融合、信息共享和辅助决策奠定基础。首先，建立混合大数据技术架构，具备承载应用上线运行快、超强计算和协同交换的能力，能够有效支撑大数据深度挖掘和分布式计算，可直接为运输投送部门在车辆视频监控、卡口监控、信息共享、案件分析、调度指挥等方面提供强有力的技术信息支撑；其次，建立车辆运输历史库，实现车辆频次分析、运行轨迹分析、路径关联性分析、疑似套牌车检测分析、卡口车辆视频交互追踪、视频车辆卡口快速关联检索、视频车辆驶入时刻快速定位、视频车辆驶离时刻快速定位；最后，通过采集车辆的信息、车主信息、图像信息、主要的事件与任务信息，抽取、装载、清洗相关的业务数据，对道路车辆通行现状与运输任务进行大数据对比分析，了解掌握影响车辆运输的主要因素，制订合理的车辆管理制度，规划运输路线，动态调整运输路线，预防事件的发生。

4　结　语

本文在研究军车运行管控信息化建设面临的新形势基础上，采用“五层两面”技术架构，运用大数据、云计算、栅格网、智能视频和ETC为代表的智能感知等技术，优化整合军队、公安、交通运输部门等军地车辆管控信息资源，构建综合的军车运行管控系统，全面掌控军车运行动态信息，为精确指挥调度车辆，按层级和权限面向全军提供信息服务提供了一种的解决方案。

[1]张伟.围绕现代后勤“三大建设任务”全面推进军交运输工作科学发展[J]．后勤学术，2013(12)：4-7．

[2]郭成源.新形势下深化军车运行管理创新发展的思考[J].后勤学术，2013(12)：20-22.

[3]左雄伟.智能视频监控技术的架构与特征[J].中国公共安全，2011(11)：131-134.

[4]杨会彩，樊延虎，梁巧艳，等.RFID技术及其在ETC系统中的应用[J].现代电子技术，2008(15)：42-45.

(编辑：闫晓枫)

Construction of Military Vehicle Operation Management System by Using Intelligent Video and ETC Technology

HUANG Daqing， WU Huibo， XIAO Xuefu， ZHANG Yangqi

(Institute of Military Transportation, Tianjin 300161, China)

To meet the needs of current military vehicle operation management system construction, this paper analyzes the present situation of the information construction in this field, and presents a systematic overall plan: construct a military operation management system by collecting the latest information through intelligent video and ETC system available now in our country. The key technologies to be involved are studied. This study provides a new technological approach to military-civilian integration in the intelligentization of military vehicle operation management.

intelligent video; ETC; military vehicle operation management system

2016-03-06；

2016-04-16．

国家发改委重大工程建设项目；原总后军交运输部科研计划项目(BJJ13L119)．

黄达青(1966—)，男，硕士，所长．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2016.05.004

E234

A

1674-2192(2016)05- 0015- 05