基于蓝牙技术的车辆轨迹追踪方法

张景楠，李强伟

（浙江警察学院 浙江杭州 310053）

基于蓝牙技术的车辆轨迹追踪方法

张景楠，李强伟

（浙江警察学院 浙江杭州 310053）

针对现有视频监控技术存在的一些限制，提出了一种基于蓝牙技术的车辆轨迹追踪方法，研发了蓝牙检测器，能够有效辨识出蓝牙设备的MAC地址，并给出了监控系统的整体架构，实例测试表明，该系统可以有效的追踪车辆轨迹。

车辆轨迹；蓝牙技术；MAC地址；视频监控

目前，违法犯罪者利用车辆实施行为普遍性，并且反侦查手段多。这给案件查办增加了复杂性。公安机关对车辆车牌的识别，普遍采用的是视频技术，其存在以下诸多不足：一是总体投资较大；二是基于视频技术的车辆牌照识别，容易受恶劣天气等影响；三是针对套牌、假牌、去牌、遮挡等行为存在较多信息丢失的情形；四是视频监控目前只能分布在重点路段，因成本及系统安装等要求较难达到大面积的覆盖[1-3]。鉴于车辆厂商有标配蓝牙模块的趋势，如果研发出辨识出蓝牙设备的MAC地址的技术，则有助于解决上述问题。

一、监控方案

（一）监控原理和系统结构。

系统的核心思想是通过多蓝牙检测器的分布，记录所在地理位置的蓝牙MAC地址和时间，通过无线传输将信息传递到控制中心，控制中心比对数据库，过滤无效信息，通过分析同一MAC地址的不同时刻的地理位置信息绘制对应车辆的行驶轨迹。系统整体结构如图1所示，由蓝牙检测器、信号传输模块、控制中心组成。蓝牙检测器用于在其检测半径范围内检测蓝牙设备的MAC地址，信号传输模块用于将蓝牙检测器检测到的蓝牙设备MAC地址、检测时间、蓝牙检测器地理位置信息组成的蓝牙检测信息包，经无线方式传输到控制中心，控制中心根据蓝牙设备的MAC地址归属，在电子地图上显示对应MAC地址的蓝牙设备运行轨迹。

图1 蓝牙监控系统结构示意图

目前，研究团队已经开发出了蓝牙检测器实验样品，如图2所示，在后续开发中，可以将信号传输模块内嵌于蓝牙检测器。蓝牙检测器根据需要安装在城市各个关键点，关键点一般是指交叉口和高架出入口匝道等。蓝牙检测器按照指定时间间隔扫描检测半径范围内的蓝牙设备的蓝牙信号，蓝牙信号指的是蓝牙设备MAC地址，并将MAC地址、检测时间和蓝牙检测器的地理位置编号三个信号编组成蓝牙检测信息包经蓝牙信号传输模块通过无线方式传到控制中心。蓝牙检测器含有GPS模块或北斗模块，能定位地理位置信息，能接收卫星信号进行自我校时，也能接收控制中心信号统一校时。

图2 蓝牙检测器实验样品

控制中心收到蓝牙检测信息包后比对蓝牙数据库，将在蓝牙数据库有记录MAC地址的蓝牙信息包存储到蓝牙车辆轨迹数据库，蓝牙数据库无MAC地址记录的存储到冗余蓝牙数据库。调用蓝牙车辆轨迹数据库，能按照时间顺序在电子地图上显示对应MAC地址的车辆运行轨迹，调用冗余蓝牙数据库的蓝牙信息包，能按照时间顺序在电子地图上显示对应MAC地址的蓝牙设备运行轨迹。蓝牙数据库的数据来源有两种，第一种新车上牌时，如果车辆含有蓝牙设备，车管所登记记录该车蓝牙设备的MAC地址，第二种车辆年检时如果该车有蓝牙设备且在蓝牙数据库也无记录，则登记记录该车蓝牙设备的MAC地址。

（二）两种技术方案比较。

如图3所示，某区域路网呈“三纵四横”结构，共有29个交叉口，该路网只有在A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M共12个主要交叉口安装视频监控，其余路口均未安装。某车辆有蓝牙通信设备，该设备MAC地址为“0027133C10BA”，并且已经在蓝牙数据库登记，车辆实际行驶轨迹为“BN1-F-R2-Q1-Q2-Q3-Q4”，如果仅仅依靠视频监控至少有三种情形会出现无法捕捉到车辆轨迹情况。第一种正常情形下视频监控可以捕捉B-N1-F段行驶轨迹，此后的轨迹由于缺乏视频监控丢失；第二种情形，由于驾驶人采用故意或恶意的套牌、假牌、去牌、遮挡等行为，逃避了车辆的追踪，所有轨迹均无法及时查询，只有通过公安人员事后的其它线索还原出可能的行驶轨迹，存在不确定性和严重的滞后性；第三种情形由于恶劣天气等影响，视频监控无法准确辨析车牌号码，导致B-N1-F段也无法追踪。

图3 区域路网示意图

如果采用本蓝牙监控系统，以上三种情形均可以避免。由于安装成本低廉，远远小于视频监控的安装成本，而且安装尺寸小，可以控制在一个硬盘大小，可以在图3所有的交叉口均安装蓝牙检测器，能24小时全天候工作。表1是蓝牙检测器检测到的该MAC地址的时间节点，比如在F点检测到该MAC地址，会将MAC地址“0027133C10BA”、检测时间“09:10:19”和蓝牙检测器地理位置信息“F”组成蓝牙检测信息包通过信号传输模块，以无线的方式发送至控制中心，无线通讯方式可以租用移动或电信等公司的信号传输网络，控制中心首先在蓝牙数据库搜索有无该MAC地址，如果有则将该蓝牙信息包发送至蓝牙车辆轨迹数据库，如果没有该MAC地址，则将该蓝牙信息包发送至冗余蓝牙数据库。系统管理人员可以按照MAC地址选择在电子地图上显示对应车辆按照时间顺序的行驶轨迹。

表1 某车辆在各个交叉口的检测时间记录

二、监控实例

本团队对系统的可行性进行了实地测试，测试区域如图4所示。从起点至终点有三个路线可以选择，目前杭州基本所有的路口都装有视频监控，上文所提及的第一种情形遇到较少，但如果某车辆套牌、假牌、去牌、遮挡或者遇到恶劣天气则给公安机关带来了较大的工作难点。如果能够在图4所标注的交叉口布设蓝牙检测器，则可以很好的解决该问题。3辆测试车均自带蓝牙车载模块，同时出发分别选择图4所指的三条行驶路线，表2是实际测试的数据集合，显然根据表4的数据很容易就可以确定出对应车辆的行驶轨迹。

需要说明的是，该系统的应用除了技术上验证，还需要工作程序的一个调整，需要登记车辆的MAC地址。登记主要有两种途径，第一种新车上牌时，如果车辆含有蓝牙设备，车管所登记记录该车蓝牙设备的MAC地址；第二种车辆年检时如果该车有蓝牙设备且在蓝牙数据库也无记录，则登记记录该车蓝牙设备的MAC地址。某种意义上而言，MAC地址充当了电子车牌的角色。从可持续发展的角度分析，随着系统容量的不断增大和联网，最终形成车载蓝牙MAC地址的全国电子数据库。同时系统定位明确，不是与目前市场上主流的视频监控系统做竞争，而是做搭配互补，相当于延伸视频监控系统的监控深度和强度。该系统相对于用户而言具有非侵入性，系统对于车辆驾驶人没有任何要求。此外，蓝牙信号，类似于车牌监控记录存储于公安网，在法律上制度上有保证信息不被滥用，并且通过法定程序使用。

图4 蓝牙检测器实地测试区域

表2 某车辆在各个交叉口的检测时间记录

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

三、讨论

目前，如图2所示的蓝牙检测器样品理论上可以同时检测到128个蓝牙设备，由于检测器不需要与蓝牙设备建立通讯关系，同步检测时间可控制在1秒内，理论上高速公路120公里/小时的速度也能被检测到。蓝牙检测器一般布设在交叉口附近，在蓝牙检测器检测范围内（样品的检测范围在40米至50米之间，下一阶段将进一步降低检测范围并实现可控），正常情况下一个检测器在其检测范围内的蓝牙设备数量一般在几个或十几个级别，远小于理论检测极限，漏检的可能性较少（在实验测试中没有发现漏检），且该蓝牙系统定位于视频监控技术的补充系统，不要求进行全部检测。

通过多蓝牙检测器的布设可以组成一个分布式交通状态检测系统（课题组前期申报的发明专利“基于蓝牙技术的分布式交通状态检测系统及其方法”已授权，专利号：201410538940.6），基于蓝牙检测器的地理位置信息和蓝牙设备通过该检测器的时间信息可以判断车俩通行方向分析车辆轨迹，但无法确定具体在哪一个车道上，从这一角度而言，与视频监控技术互相配合补充可以发挥“1+1>2”的效益。

该系统目前仅仅还处于初级研发阶段，但从目前的测试结果来看，未来应用潜力巨大。当前公安系统主流采用的视频监控技术，如前文所述，由于系统固有不足以及犯罪分子反监控手段的一些应用，使得视频监控仍然存在一些死角。而本文所提供的技术恰恰为去除这些监控死角提供了一些低成本的补充技术可能性，可以说未来蓝牙技术搭配视频技术，可以延伸视频卡口系统的监控深度和强度，对于提升公共安全服务水平具有十分重要的意义。

[1]李胜广，谭 林，孙 健，等.基于物联网理念的公安监所智能视频监控[J].警察技术，2015,（3）：49-51.

[2]李金峰，吴菊才.涉车视频情报信息侦查系统应用研究[J].警察技术，2013，（5）：7-10.

[3]毕国玲.智能视频监控系统中若干关键技术研究[D].长春：中国科学院，2015.

（责任编辑：吴良培）

D631.5

：A

：1674-5612（2017）01-0074-05

浙江省公安厅重大科研项目“基于蓝牙技术的路段行程时间检测技术研究 ”（20130204）；智能交通浙江省重点科技创新团队（2013TD09）

2017-01-05

张景楠，（1994-），男，浙江舟山人，浙江警察学院通管理工程系学生，研究方向：交通安全和智能交通；李强伟，（1980- ），男，浙江宁海人，博士，浙江警察学院副教授，研究方向：交通安全和智能交通。