林晓帆

（广州市沃天电子科技有限公司 广东省广州市 510000）

随着国家经济的迅速发展，国内机动车拥有量及道路交通流量急剧增加，各类车辆运行不畅的状况日益突出，如何运用互联网等高科技手段实现对各类车辆的实时动态图像化管理和对司机驾驶员的实时监督考核，解决当前传统GPS 系统在使用过程中功能单一、图像可视化程度不高、处理意外的及时性以及事故责任的追溯滞后、司机违规操作无法实时预警等问题，进一步提升道路运输行业的安全监管能力以及道路运输信息化水平，有效遏制重特大事故发生，最为考验各级道路运输车辆主管部门和企业车辆调度部门的管理智慧和能力。

1 系统的原理

基于“北斗+”车载4G(5G)视频监控系统的应用研究是基于由我国自主研发的北斗卫星导航系统、GIS 电子地图、视频图像编解码系统以及4G（5G）移动通讯网络所组成的车辆信息化监控管理系统。系统通过4G(5G)移动通讯网络，对车载北斗定位数据、视频图像数据以及车辆和各类OBD 数据进行实时传输解析展示，实现车辆管理部门与车辆间、驾驶员间互联互通实时动态监控管理，实现对车辆的实时图像视频传输管理，并可向车辆、驾驶员提供调度信息、应急信息发布、远距离车辆状况诊断等服务。

2 系统开发建设的可行性

2.1 政策的驱动为系统开发建设提供了强有力的基础保障

北斗系统是我国着眼国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。北斗卫星导航芯片、模块、天线、板卡等基础产品，是北斗系统应用的基础，目前，我国实现卫星导航基础产品的自主可控，形成完整的产业链，伴随着互联网、大数据、云计算、物联网等技术的发展，北斗基础产品的嵌入式、融合性应用逐步加强，产生显著的融合效益。截至2019年底，我国国产北斗兼容型芯片及模块销量已突破1 亿片，国内卫星导航定位终端产品总销量突破4.6 亿台，6月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星，至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。6月30日，该卫星有效载荷完成开通，经过遥测数据判读，星载基准频率合成器、原子钟、导航任务处理单元、星间链路等载荷设备均工作正常，地面接收信号正常。4月30日，国家工信部办公厅发布了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》，《通知》的总体目标是推动2G/3G 物联网业务迁移转网，建立NB-IoT（窄带物联网）、4G（含LTE-Cat1，即速率类别1 的4G 网络）和5G 协同发展的移动物联网综合生态体系，在深化4G 网络覆盖、加快5G 网络建设的基础上，以NB-IoT 满足大部分低速率场景需求，以LTE-Cat1（以下简称Cat1）满足中等速率物联需求和话音需求，以5G 技术满足更高速率、低时延联网需求，《通知》要求，加快推进5G 网络建设，继续深化4G 网络覆盖，支持Cat1 发展;进一步加大NB-IoT 网络部署力度，按需新增建设NB-IoT 基站，县级及以上城区实现普遍覆盖，面向室内、交通路网、地下管网、现代农业示范区等应用场景实现深度覆盖，着力做好网络运维、监测和优化等工作，提升网络服务水平。基于以上国家级政策的驱动布局，将引导“北斗+”车载4G(5G)视频监控系统的不断创新应用发展。

2.2 市场的巨大需求为系统开发建设提供可持续动力

随着我国汽车保有量的不断增加，为系统的行业应用提供了巨大的市场潜力，据国家统计局公报数据显示，2019年末我国民用汽车保有量2.615 亿辆，比2018年末增加2122 万辆，其中全国民用载客汽车拥有量2791.1 万辆，全国民用载货汽车拥有量2567.82 万辆，系统可以为以上各类不同车辆提供完善的监控管理解决方案：

（1）公交车，长途大巴车：具备北斗实时定位、路线规划、行车时票款监控，司乘人员行为监控，发生乘客受伤，盗窃，抢劫等事故时，音像证据保存，交通事故后音像资料举证。

（2）警车：车辆北斗定位调度、警员执勤工作情况录像保存，便于事后分析举证，犯罪现场中人员，车辆等情况录像。

（3）物流车，货车：北斗实时定位监控调度，货物装车，运输及卸货过程录像监控，防盗。

（4）押钞车，消防车，救护车：安全保卫监控，值勤工作监控。

（5）校车，出租车，私家车：出现事故时责任举证，保险索赔举证，防盗，防抢。

3 系统的设计

系统的整体设计包括两大部分，第一个部分为系统软件部分（包含服务器、固定IP、数据库等）；第二部分为系统车载终端硬件部分，采用纯北斗导航定位模式及先进的视频压缩算法H.264、流媒体视频数据压缩技术，整合数据通讯功能和数字视频编码功能。

3.1 软件部分

负责接收车载终端的定位OBD 数据、视频数据，对其接收的数据进行解析、存储并通过软件客户端在GIS 电子地图上展示管理。

3.2 硬件部分

车载终端负责对车辆定位数据OBD 数据、车辆视频图像数据的采录存储发送。视频部分，车载终端视频模块把摄像机图像经过视频压缩编码模块压缩，通过4G（5G）通讯模块发送到移动通讯网络，实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、加解码，链路的控制维护等功能。

4 系统的总体功能设计及技术创新

系统的总体功能设计包括车载终端硬件功能和系统软件功能。硬件功能包括车辆监控功能、车辆检测和控制功能、车辆报警功能、汽车行驶记录仪功能、保护功能、远程升级功能；系统软件功能包含服务器端软件功能、电子地图功能、数据库管理功能、客户端软件功能、车辆资料管理功能。

4.1 车载终端功能

4.1.1 车载监控功能

分为定位监控功能、视频实时上传监控功能、视频存储监控功能。

（1）定位监控功能：车辆自动监控定位功能、北斗速度或电子脉冲速度自由选择功能，带信息调度功能，TTS 功能内置喇叭可实现语音播报，进出区域设置、里程统计、盲区补传功能、图片实时上传功能，轨迹存储及回放功能；

（2）视频实时上传监控功能：采用H.264 视频压缩技术，实现最大8 视频和4 音频监控，通过4G/5G 无线网络实时传输监控视频，实时上传抓拍和报警图片，远程回放视频，远程下载视频等功能，图像分辨率D1/CIF(最高达到1080P)；

（3）视频存储监控功能：采用双卡大容量SD 卡和固态硬盘存储图像，采用特殊处理方式处理文件系统，使之适应车载环境视频和数据文件的安全，采用多媒体行驶记录分析软件，可以实现8路视频，1 路音频同步回放，条件回放、剪辑存储、字符叠加、地理信息和行驶记录叠加功能，事件分析和记录提取功能，存储视频转换和导出功能。

4.1.2 车辆检测和控制功能

分为信号检测和控制、道路检测功能、汽车CAN 总线功能、透传口外接设备，支持再次开发功能、对接485 云台，网络摄像头和Wi-Fi 功能。

（1）信号检测和控制：1 路视频信号输出（接AV 显示屏），7 路开关信号输入、1 路车速传感器信号输入、1 路继电器控制输出，1 路报警蜂鸣器输出，智能及强制断油电控制功能；

（2）道路检测功能：道路检测、道路检测运算、道路检测偏离报警、道路检测超速报警、进/出站报告、通过时间上/下限报警、分段限速提示与报警；

（3）汽车CAN 总线功能：内置汽车CAN 总线或配置汽车总线控制器，实现车况数据读取，安全监测、故障码上传和清除；

（4）透传口外接设备，支持再次开发功能：可连接出租车计价器，公交车刷卡器，RFID 读卡器，LCD 信息屏，打印机，LED显示屏，油量采集设备，温度采集设备，正反转采集设备等外接设备；

（5）对接485 云台，网络摄像头和Wi-Fi 功能：支持对接云台设备和网络摄像头摄像，支持Wi-Fi 网络通信。

4.1.3 车辆报警功能

包括立即上传报警到监控中心功能、语音提醒驾驶员功能。

（1）立即上传报警到监控中心功能：支持产生紧急报警、停车超时报警、超速报警、疲劳驾驶报警、偏离线路报警、进出区域、掉电报警、低电压报警，卫星定位模块故障报警，卫星定位天线开短路报警等立即上传到系统平台；

（2）语音提醒驾驶员功能：支持产生超速报警、超速预警、疲劳预警、疲劳驾驶报警、偏离线路报警、进出区域报报警上传到系统平功能，可通过报警蜂鸣器、语音TTS 播报或文字播报器等方式提醒驾驶员。

4.1.4 汽车行驶记录仪功能

记录仪数据符合GB/T 19056-2012 标准，支持信息采集与存储、驾驶员身份识别、参数设置、数据导出、数据和信息打印，可通过平台远程调取或本地串口提取记录仪数据。

4.1.5 保护功能

包括省电模式和过压保护：车辆熄火后，终端工作电流降为70mA@24V。电瓶电压过低时，自动保存录象后，再关机，录象不丢失超过极限电压（36V）立即切断外部电路保护终端，自动保存录象后，关闭整机电源，录象不丢失。

4.1.6 远程升级功能

终端具备远程更新主机程序的功能。

4.2 系统软件功能

4.2.1 服务器端软件功能

具有4G（5G）网络数据处理功能，车辆的状态、车辆的设备情况和报警的信息通过4G（5G）网络传达给服务器端，所有的车辆的运行情况通过服务器专用数据库来进行存储。状态包括速度、方向、位置、报警信息等，并且通过专用的数据库管理对客户端软件进行管理。

4.2.2 电子地图功能

具备地图图层标注显示、地图放大、地图缩小、测距、地图漫游、地图兴趣点标注等功能。

4.2.3 数据库管理功能

具有为用户提供数据库管理以及查询、统计报表等，包括车辆信息管理、用户资料数据管理、驾驶员管理、位置管理、系统用户的管理、车辆信息日志管理、工作站站指令日志管理、地理目标数据管理、车辆轨迹信息的查询、维护、车辆报警数据的查询、维护、车辆轨迹报表的生成、打印。

4.3 系统的技术创新

（1）率先在国内实现纯北斗定位的技术应用推广，改变原有以GPS 定位或者北斗GPS 双定位的模式，使系统的应用更具有国产化推广意义；

（2）系统直接应用4G 全网通传输网络，并可以在5G 网络成熟后进行二次技术升级兼容5G 网络，使系统的数据传输效率大大提升；

（3）运用电子地图精细显示移动目标的实时位置，实现自主化地图图标标识标注。

（4）系统终端具备实时视频和语音录像功能，具备高效的编码传输能力，可实现双向语音对讲功能。

（5）系统终端集成ADAS 高级驾驶辅助系统，提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况，最大程度上保证行车安全。

（6）系统终端集成DSM 司机状态监控系统，可对车辆驾驶员驾驶行为进行实时监控，预防司机疲劳驾驶、违规驾驶等情况。

5 结束语

交通运输行业是北斗系统最大的民用用户之一，2018年8月，交通运输部办公厅第115 号文《关于推广应用智能视频监控报警技术的通知》明确指出，要积极做好智能视频监控报警技术的推广应用，鼓励支持道路运输企业在既有三类以上班线客车、旅游包车、危险货物道路运输车辆、农村客运车辆、重型营运货车（总质量12吨及以上）上安装智能视频监控报警装置，正式拉开国家层面推进安装智能视频监控系统的序幕，目前全国已有近700 万辆“两客一危”及货运车辆安装北斗车载终端，建成全国重点营运车辆联网联控系统和全国道路货运车辆公共监管与服务平台，实现道路运输重点营运车辆卫星定位信息的全国联网，推动营运车辆动态监管工作，有效解决了长期以来在车辆运输过程中“看不见、听不到、管不着”的问题，可以预见，在国家政策不断深化推广以及技术的不断创新，基于“北斗+”车载4G（5G）视频监控系统将迎来更为广阔的市场发展空间与技术创新空间。