车载监控系统发展现状和发展趋势

　　车载监控系统是针对车辆使用环境而专门设计的移动视频监控系统，融合了前沿科技领域中最新的视音频编解码技术、车载电源管理技术、无线网络通讯技术、全球卫星定位技术、车辆减震技术、GIS地理信息技术等为一体，满足车辆在行驶和运营过程中，对内部环境、外部环境、车身运行状态等信息的采集、存储、编解码、传输及分析的需求，有效地对车辆及人员进行监控和管理。

　　车载监控终端具备车辆电源输入接口、音视频信号接口、卫星定位天线接口、无线网络通讯接口之外，还拥有多种车身信号输入接口、串行通讯接口、车身总线接口、USB及网络接口等，有效采集车辆运行数据，与其他车载电子设备对接，组成完整的车联网系统。满足公交车、出租车、长途客车、校车、货运车辆、危险品运输车、执法车辆、特种运输车辆、火车、轻轨、地铁等交通工具内部与外部环境的监控需要。

　　一、 车载监控背景需求

　　随着行车记录仪、GPS车载终端、车载娱乐系统等原有车载产品形态演进，人们已不满足只有车辆行车信息采集、定位数据采集、图片抓拍等功能，还需要实时记录视频图像，便于事后还原现场情况，能够实时在监控中心远程获取前端车辆车内外视频画面，便于对行驶中的车辆、人员进行可视化监管，需要实现车辆各种运行信号精确采集，便于对驾驶行为、满载情况、运营报表等提供可靠的数据来源。

　　车载环境属于人员密集且空间封闭的移动公共场所，治安状况比较复杂，时常会发生司乘、乘客之间纠纷，乘客混杂小偷发生扒窃案件，乘客之间由于抢座、拥挤等原因导致打架等治安事件发生。车辆在运行过程中，偶尔会与其他车辆发生刮擦和碰撞等交通事故，或者与行人存在磕碰等事故，甚至存在有意的“碰瓷”情况。车辆在离场、离站后，车辆完全由驾驶员掌管主动权，监管人员无法查看车辆运行情况，无法监控司机在车内行驶过程中出现的打电话、与乘客聊天等不规范行为。

　　近几年，偶发的一些暴恐事件及个人泄愤行为严重威胁到公共车辆运行安全，在成都、昆明、杭州、广州等地，针对公交车辆发生重大纵火案件，严重威胁乘客的人身安全。事后如果没有视频监控取证，难以还原现场发生的情况，为刑侦破案造成很大困难。

　　二、 车载监控系统构成

　　车载监控系统一般由前端车载硬盘录像机、车载专用摄像机、车载LCD显示屏、报警按钮与状态显示终端及配套的线缆线材等组成。一辆车上会安装4个至8个车载摄像机覆盖车辆的内部和外部环境，对实时运行画面进行采集和编码，把录像数据存储到减震保护下的硬盘里面，通过内置的GPS/北斗模块接收卫星定位信号，利用内置的3G/4G无线网络通讯模块，把采集到视频画面数据实时传输到移动视频监控中心平台，并能够在地图上定位车辆所处的位置，采集车辆运行数据上传至运营平台，实现对远程车辆视频画面预览、远程录像回放、实时车辆定位、轨迹回放等监管功能。整体系统框图如下图所示。

　　图1 车载监控系统框图

　　以杭州公交车载视频项目方案为例，通常会在车辆上安装5路左右车载摄像头，分别监控车辆前方、驾驶员和上客门区域、车厢内前段区域、下客门和车厢后段区域以及车辆后方区域，车载硬盘录像机主机安装在驾驶员座位后方或者通风管道等隐蔽、不易触及的位置，车载LCD显示和报警按钮放置在仪表盘上，便于驾驶员实施查看下客门画面和车厢内监视画面。所有连接线缆都需要埋入车辆装饰内部，做到布局美观，整体车辆安装布局视图如下图所示。

　　图2 车辆安装布局示意图

　　三、 车载监控系统特点

　　相比较固定点位视频监控设备应用而言，车载监控终端所采用技术更为复杂。

　　高效的车载电源管理功能。车载硬盘录像机内置电源需要符合ISO-7637-II和GB/T21437等车载电源标准，具备8V~36V宽幅电压输入，大功率稳压电源输出，以适应12V和24V不同种类车型，能够适应车辆启动瞬间低压和抛负载时上百伏的瞬态高压情况。对输出电压提供有效保护，避免因为音视频延长线短路导致设备损坏，甚至发生起火的情况。同时具有超低功耗特性，在设备待机时，避免过度消耗车辆电瓶。

　　可靠的硬盘减震技术。由于车辆行驶过程中伴随着激烈震动，需要强大的硬盘减震技术，以保障视频录像数据能够稳定且完整的写入到硬盘中，并对硬盘起到良好的保护作用，延迟使用寿命。同时，需要车载摄像机具备图像去抖功能，避免监控画面因为震动导致画面模糊或拖影现象。

　　全封闭外壳和无风扇散热技术。车辆运行过程中，长期处于灰尘、水汽环境里，要求设备必须具有很好的密封性，避免灰尘和水汽进入到设备内部，造成设备损坏。同时，由于芯片、硬盘工作时产生很大热量，无法通过风扇来进行散热，需要依靠良好的结构设计，能够设备内部热量导出，保证设备正常工作。

　　专用航空头连接。采用航空接头能够有效保证连接可靠性和信号传输完整性，避免由于车辆震动导致接头松动或脱落，并利于车上布线和安装。针对于网络型车载NVR设备，可以采用POE技术在网线上叠加供电信号，可以减少连接线缆，提升连接可靠性。

　　备用电源技术。在车辆遇到碰撞事故等情况时，车辆电瓶往往不能给设备供电，需要采用备用电源技术以防止突然断电瞬间导致数据丢失。备用电源技术能够把断电时刻还存放在内存中录像数据写入到硬盘里面，避免此刻关键录像丢失。

　　无线网络传输自适应技术。由于无线通讯网络存在不同区域覆盖信号强度不一样的情况，需要车载DVR根据无线网络信号强度情况，在信号较强时提录像编码高码率，而在信号弱时，根据当前网络带宽情况，可降编码低码率和帧率，保证中心平台远程预览画面的流畅性。

　　可更换网络模块设计。采用模块化设计，能够在现场把原有设备的3G制式升级到4G制式，便于设备无线通讯网络制式的升级，减轻用户升级网络制式时的成本压力。

　　一键紧急报警机制。当车辆在运行时发生紧急情况，驾驶员可以通过触发报警按钮，把现场车载监控画面利用无线通讯网络，实时回传到监控中心平台，让监管人员及时查看到现场情况，并能够联动到110、120、119等相关部门，对现场情况制定应急处理预案。

　　四、 发展趋势

　　随着微处理器技术、视频编解码技术、无线网络通讯技术、图像模式识别技术的迅速发展，车载监控系统也随着市场应用需求也不断演化，并就近期及将来发展趋势进行展望。

　　车载视频监控高清化

　　随着视频编码技术的发展，车载视频监控需求也从看得见变为看得清。监控画面分辨率已从CIF(352×288)过渡到目前以D1(704×576)为主，预期720P、1080P及更高分辨率的车载视频监控产品会逐步占据原有市场。

　　目前主流编解码均采用H.264技术，随着H.265视频编码技术逐步成熟，能够提供更高的编解码效率，通过H.265编码的视频大小将减少大约39-44%，在有限无线网络带宽下传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。

　　4G网络普及

　　随着2013年12月份工信部正式发布4G牌照，车载视频监控随着4G商业化进程也已逐步普及，相比之前3G网络，4G通讯技术能够提供更加稳定和高速的无线传输网络，实现远程高清监控画面浏览，可以满足车载无线视频监控对传输带宽的要求。

　　大容量存储技术

　　随着高速串行总线技术发展，针对大数据量传输需求激增，出现eSATA、USB3.0等高速接口，能够满足海量音视频传输和存储的需要，在较短时间内完成对GB级别录像数据的拷贝。同时，针对车载环境的专业监控级2.5寸的硬盘容量也不断扩大，已从之前320GB、500GB的容量发展到单盘1TB、2TB的存储空间。

　　针对震动环境，西部数据也推出了监控级的固态混合硬盘SSHD。

　　视频客流统计技术

　　利用智能模式识别技术，来识别图像画面中乘客运动轨迹，来判断是上下车状态，实现对客流数量进行精确统计，为城市客流量趋势及人员流向提供数据支持，满足城市线网优化设计要求。

　　人脸识别技术

　　车辆作为流动的公共场合，每日人流量非常庞大，利用人脸识别技术抓拍到乘客的人脸图片并上传至监控中心进行对比，及时发现小偷惯犯、在逃的通缉犯人等，在发生民事或者刑事案件时能够提供犯罪嫌疑人的图片，为公安图像侦查提供有效证据。

　　车牌识别技术

　　利用车辆前、后安装的摄像头，对车前方和车后方的车辆进行车牌识别，设备具备移动卡口的功能，结合卫星定位数据在GIS地图上可以定位所关注车辆所在位置，作为固定卡口的很好补充，很好满足移动治安刑侦的需求。

　　视频智能识别技术

　　图像模式识别与车载监控系统相结合，形成诸如高级驾驶辅助系统ADAS能够为驾驶员提供车辆前防撞预警、车道偏离报警、自动泊车等高级功能，利用图像拼接和视频图像矫正技术能够为驾驶员提供360°环视功能，基于视频人眼分析技术能够判断驾驶员是否处于疲劳驾驶中，为驾驶员提供更安全可靠的辅助驾驶功能。

　　车联网系统

　　车载监控设备都具有丰富的扩展接口，能够接入各种类型车身信号，预留串行接口、以太网口与其他车载电子终端进行互联互通，通过CAN总线接口能够实时采集车辆运行的实时数据，通过本身无线数据传输通道与中心运维平台进行信息采集和交互，俨然成为车联网系统中控设备。从而让运输企业等实时了解到司机驾驶行为、油耗统计、超员/超载统计、发动机等车况车辆信息汇总，最终让企业能够针对所属驾驶员、车辆、运营等情况有全面的了解，可以带来有利的经济效益、降低事故的损失，降低管理的成本，增加企业受益。

　　五、 行业化应用

　　随着行业用户对车载监控系统愈发重视，车载监控逐步从单一的视频监控应用向与相应行业深度结合的系统方案方向发展。交通部陆续出台《道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求》、《城市公共汽电车车载智能服务终端》、《出租汽车服务管理信息系统—运营专用设备》、《校车安全管理条例》等相关标准和条例，对车载监控系统均有迫切需求。

　　公交行业应用为例，车载视频监控设备已经融合到公交调度运营系统中，具备原有GPS终端、字符显示屏、电脑自动报站器、下客门显示器等诸多车载设备的主要功能为一体，演化为智能公交调度监控终端设备。并能够与车内外喇叭、车载LED屏、CAN总线、公交IC卡刷卡设备、智能投币机及多媒体播放器等设备相互连接，采集和控制其他车载终端，把完整运营数据上传至调度、监控中心平台，形成各式各样的公交运营分析报表。

　　图3 智能公交车载终端系统框图

　　出租车行业应用为例，车载监控设备已经融合到出租车电招运营系统中，能够以车辆中控的角色，实现与出租车智能信息屏、计价器、空车状态牌、服务评价器、出租车顶灯及LED屏，甚至多媒体广告播放终端、一卡通POS消费终端等互联互通，采集出租车运营时产生的数据，并上传至出租车电招运营平台。

　　图4 智能出租车载终端系统框图

　　诸如校车动态监管系统、物流车辆车货匹配系统、金融押运车运维监管系统、警用车辆动态取证系统、铁路车厢监管系统等行业车载智能监控系统，在此就不一一展开详述。

　　六、 总结

　　伴随着高清化、智能化及4G网络技术迅速发展，车载监控系统已成为智能交通一个重要的组成部分，在公众出行的需求急剧增长的情况下，如何提供更安全、更便利的交通车载环境已为越多的人所关注。在智能交通迅速发展的带动下，车载监控系统必将广泛普及并有拥有更大应用前景，也可以带来更好的企业经济效益及社会效益。