CN113870574A - 一种自动检测客车违章载客预警的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动检测客车违章载客预警的系统，包括多个终端感知基站、驾乘人员的手机终端、后台服务器、车牌识别设备和运营商核心网，终端感知基站部署在待检测区域，终端感知基站接入运营商核心网；本发明还公开了一种自动检测客车违章载客预警的方法，本发明基于现有的移动通信基站技术，通过终端感知基站，在提供正常通信业务的同时,不断感知客车上驾乘人员的手机终端上报的特征信息，判定人车关系,识别出客运站出口、高速出入口、高速服务区出入口或者行驶途经点的客车内驾乘人员数量；实现对客车站外带客、中途上下车或超载等违章行为自动识别预警，提高车辆监管能力，不影响乘客的移动业务体验。

Description

一种自动检测客车违章载客预警的系统和方法

技术领域

本发明涉及交通技术领域，特别是一种自动检测客车违章载客预警的系统和方法。

背景技术

随着国家经济不断发展和人民生活水平的提高，人们外出出行更加便捷。而市民乘坐客车出行时为了方便省事，会选择就近在汽车站外上下车；而司机或车辆可能是违规运营，司机有时出现超员超载发车的情形。现阶段客车的违章监管，主要是由交通运输部门人员在客运站出站口、高速公路设置卡口的人工检查，存在效率低、工作量大、且无法杜绝客车站外带客和中途上下人员等违章行为的缺点。随着科技发展，已提出一些利用技术手段来识别预警的系统及方法。

申请号为202011383491.4的一种基于V2X的客运车辆超载实时监控系统、方法及V2X车载单元，该系统包括摄像头、客车中控平台、V2X车载单元、V2X路侧基站和客运后端平台。摄像头用于获取客车的上/下车人数和车内剩余人数，车载单元上传获取的车内人数信息给路侧基站。申请号为202011049517.1的一种用于检测车辆超载的系统和方法，该系统利用毫米波雷达模块，可以对车辆内的活体进行检测，根据发射信号和反射信号，确定出车辆内的人员数量。申请号为201911277754.0的一种基于乘客手机GPS定位的公路客运超载实时预警系统，通过乘客移动终端，收集多位乘客GPS数据集合，通过区块链数据处理服务器，得到车内乘客数量。

以上方法在实际场景中应用比较广泛，技术也较为成熟，但也存在一些缺点和局限性：依靠安装在车内的摄像头方式，存在无法准确识别出被遮盖的人脸等问题；依靠毫米波雷达方式，由于毫米波雷达的检测范围有限，不能对车辆内的每个位置进行检测，类似的还有依靠红外的方式；依靠乘客手机GPS定位方式，由于GPS信号传播延迟、多径衰落、遮挡等原因会导致定位误差，或者需要乘客手机安装APP来回传经纬度定位数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种自动检测客车违章载客预警的系统和方法，基于现有的移动通信基站技术，通过终端感知基站，在提供正常通信业务的同时,不断感知客车上驾乘人员的手机终端上报的特征信息，再识别出客运站出口、高速出入口、高速服务区出入口或者行驶途经点的客车内驾乘人员数量；实现对客车站外带客、中途上下车或超载等违章行为自动识别预警，提高车辆监管能力，不影响乘客的移动业务体验。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种自动检测客车违章载客预警的系统，包括多个终端感知基站、驾乘人员的手机终端、后台服务器、车牌识别设备和运营商核心网，终端感知基站部署在待检测区域，终端感知基站接入运营商核心网；其中，

终端感知基站，用于对待检查区域进行移动通信无线信号覆盖，当感知到有手机终端驻留时，自动提取手机终端IMSI和终端感知基站的ID信息并将其上报至后台服务器，并每隔一个预设测量周期内采集手机终端的信号强度平均值和时间戳,并将其上报至后台服务器；

驾乘人员的手机终端，用于当车辆驶入检查区域后，从宏基站切换到终端感知基站；

车牌识别设备，用于采集进入检查区域的车辆的车牌号和采集时间戳,并将其上报至后台服务器；

后台服务器，用于对接收到的手机终端IMSI、信号强度平均值、时间戳和终端感知基站的ID信息进行分析来判定人车关系，进而获得通过终端感知基站的手机终端的数量，手机终端的数量即为人数，结合上报的车牌号信息，根据该人数判断是否违章载客，若违章载客则报警。

作为本发明所述的一种自动检测客车违章载客预警的系统进一步优化方案，还包括显示设备，用于将人员数量有变化的车辆信息显示在显示设备上警告。

作为本发明所述的一种自动检测客车违章载客预警的系统进一步优化方案，后台服务器与终端感知基站通过socket建立TCP连接。

一种自动检测客车违章载客预警的方法，包括以下步骤：

步骤一、在待检查区域设有终端感知基站，当车辆驶入待检查区域，检查区域内部署的车牌识别设备抓拍车辆的图像信息并识别出车牌号，并将当前车牌号N_车牌和采集到当前车牌号的时间戳T_车牌上传至后台服务器；获得当前车牌号的车辆的核载人数信息N_核载数；

步骤二、驾乘人员的手机终端进入终端感知基站的覆盖范围，对于空闲态的手机终端从宏基站重选到该终端感知基站中，对于连接态的手机终端从宏基站切换到终端感知基站；

每个手机终端接入终端感知基站后收到终端感知基站下发的要求上报IMSI的消息,则每个手机终端上报一条包括其IMSI号的上行直传消息至终端感知基站；

终端感知基站将自动抓取接入的车辆内所有手机IMSI值和对应IMSI接入的时间戳T_{IMSI，抓取}发送到后台服务器；

步骤三、终端感知基站采集每个手机终端每个周期内上报的信号强度RSRP值R_IMSI，RSRP、对应的时间戳T_IMSI、终端感知基站唯一标识cellId值和IMSI号，并将信号强度RSRP值R_IMSI，RSRP、对应的时间戳T_IMSI、终端感知基站唯一标识cellId值和IMSI号上报至后台服务器；

步骤四、后台服务器对提取的IMSI号、信号强度和时间戳进行分析计算，得到每个抓取的手机终端驻留在该终端感知基站期间的信号强度轨迹；在单个终端感知基站的信号强度轨迹中，通过比较选择出信号强度最大值，此时对应的时间戳视为该手机终端通过该终端感知基站断面的时刻，从而找出每个手机终端通过该终端感知基站断面的时间戳T_{IMSI，断面}；

步骤五、后台服务器遍历保存的该终端感知基站关联的所有时间戳，以确定每个手机终端从接入终端感知基站到通过终端感知基站断面的时间差即运动时间T_{IMSI，运动时间} =T_{IMSI，断面}- T_{IMSI，抓取}；

步骤六、获取接入的时间戳T_{IMSI，抓取}晚于采集到当前车牌号的时间戳T_车牌，且运动时间小于预设阈值的手机终端，判定这些手机终端属于同一辆客车，记录当前手机终端的数目N_{手机，基站cellid值}，N_{手机，基站cellid值}即为当前车辆的识别人数N_{人数，基站cellid值}，从而实现违章载客的预警。

作为本发明所述的一种自动检测客车违章载客预警的方法进一步优化方案，步骤六之后还包括步骤七，步骤七、结合采集到当前车牌号的时间，确定步骤六识别人数N_{人数，基站cellid值}的车辆通过基站cellID值的终端感知基站时的车牌号，对应在后台服务器存储的信息一并展示在显示屏进行预警。

作为本发明所述的一种自动检测客车违章载客预警的方法进一步优化方案，实际部署时，终端感知基站的cellID值与客运站出口、高速公路出入口、行驶途径点的位置是一一对应关系。

作为本发明所述的一种自动检测客车违章载客预警的方法进一步优化方案，步骤一中通过访问交通部门内部网络可获得当前车牌号车辆的核载人数信息N_核载数。

作为本发明所述的一种自动检测客车违章载客预警的方法进一步优化方案，步骤六中，预设阈值的确定方法如下：若实际环境部署后终端感知基站的覆盖距离为固定值S，设置车辆通过的平均速率V，则预设阈值T为T = S/V。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明可以自动识别客车内驾乘人员数量，无需乘客在手机上安装APP，仅通过4G/5G通信信令获取乘客手机信息，匹配通行客车人数，识别时间短，无需停车和人工巡检记录，检查效率高，不影响驾乘人员的移动业务体验；

（2）本发明可以有相当的距离感知能力，可以将此技术应用在交通运输部门的电子运单管理等场景，也可结合GIS地图与现有监管手段，对车辆、驾驶员进行精准监管，与公安、消防以及安监等部门的公共管理、服务平台的联动。

附图说明

图1是本发明系统示意图。

图2是本发明方法流程图。

图3是移动通信终端信号上报强度与时间关系曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如今出行的驾乘人员一般都是携带移动通信手机的，终端IMSI号与乘客人员有着一定的对应关系（比如一对一、多对一的关系）。因此可利用移动终端近场识别技术，待客车驶入指定区域后，终端感知基站在提供正常移动通信业务的同时，自动抓取所有驾乘人员手机IMSI信息并采集手机上报的信号强度RSRP值，分析判定人车关系，从而自动识别车上驾乘人员数量，识别人数超过车辆核载人数门限值一定比例时进行预警，才需人工复核人数，从而减少停车和人工接触，提高检查效率，且不影响驾乘人员的移动业务体验。

如图1所示，本发明设计的一种基于移动终端近场识别技术自动检测客车违章载客预警系统，包括终端感知基站、驾乘人员手机终端、后台服务器、车牌识别设备、运营商核心网、显示设备。终端感知基站部署在检查区域的监控立杆或龙门架上，安装高度在5米以上，且天线方向要正对着覆盖范围，可以是客运站出口、高速出入口、高速服务区出入口、主要行驶途经点等重要节点处；在采集经过覆盖区域内手机IMSI信息和信号强度的同时，也为覆盖区域手机提供移动无线通信功能。驾乘人员携带手机随客车按一定速度在待检查区域移动，手机终端需保持开机状态、移动网络正常且不在欠费状态。后台服务器可部署在靠近检查区域，与终端感知基站通过socket建立TCP连接，汇聚、存储、分析前端终端感知基站采集的特征信息，并连接显示设备，将判定的是否违章等预警信息展示给交通部门人员。运营商核心网是移动通信网络的控制中心，终端感知基站、宏基站都需要通过授权才能接入核心网。

如图2所示，本发明提出一种利用移动终端近场识别技术自动检测客车违章载客预警方法，包括如下七个步骤：

步骤一：客车驶入待检查区域，区域内部署的车牌识别设备抓拍车辆的图像信息并识别出车牌号，并将当前车牌号N_车牌和采集到当前车牌号的时间戳T_车牌上传至后台服务器；通过访问交通部门内部网络可获得当前车牌号车辆的核载人数信息N_核载数。

步骤二：驾乘人员携带手机进入终端感知基站的覆盖范围，对于空闲态手机终端会从宏基站重选到该终端感知基站中，对于连接态手机终端会从宏基站切换到终端感知基站。每个手机终端接入后，终端感知基站通过下发Identity Request直传消息要求终端上报其IMSI号；每个手机终端收到该消息后，会返回一条包含其IMSI号的上行直传消息(Identity Response消息)作为响应。终端感知基站将自动抓取接入的客车内所有手机IMSI值和对应IMSI接入的时间戳T_{IMSI，抓取}，按照自定义的终端感知基站上报抓取IMSI消息发送到后台服务器。

步骤三：客车行驶过程中，终端感知基站通过RRCConnection Reconfiguration消息向手机终端下发测量控制消息（包括但不限制于A1测量控制消息、A2测量控制消息），手机终端会以一定周期持续向终端感知基站上报测量的基站信号强度RSRP值的测量报告（Measurement Reports消息）。终端感知基站将获取的每个IMSI手机每个周期内上报的信号强度RSRP值R_IMSI，RSRP、对应的时间戳T_IMSI、基站唯一标识cellId值、对应的IMSI号，按照自定义的终端感知基站上报IMSI测量RSRP消息发送到后台服务器。图3是移动通信终端信号上报强度与时间关系曲线。

步骤四：后台服务器对提取的IMSI号、信号强度和时间戳信息进行分析计算，可得到每个抓取的手机终端驻留在该终端感知基站期间的信号强度轨迹。在单个终端的信号强度轨迹中，通过比较选择出信号强度最大值，此时对应的时间戳可视为该手机终端通过该终端感知基站断面的时刻，从而找出每个IMSI手机通过该终端感知基站断面的时间戳T_{IMSI，断面}。

步骤五：后台服务器遍历保存的该终端感知基站关联的所有时间戳信息，以确定每个手机终端从接入终端感知基站到通过该基站断面的时间差即运动时间T_{IMSI，运动时间} =T_{IMSI，断面}- T_{IMSI，抓取}。

步骤六：由于同一辆车的驾乘人员速度一定，获取满足所述IMSI接入的时间戳T_{IMSI，抓取}晚于采集到当前车牌号的时间戳T_车牌，且所述IMSI手机终端的运动时间小于预设阈值的手机终端，可判定这些IMSI手机属于同一辆客车，记录当前IMSI手机数目N_{手机，基站cellid值}，对应于当前客车的识别人数N_{人数，基站cellid值}。

需要说明的是，所述预设阈值可以根据终端感知基站信号覆盖范围来确定，若实际环境部署后终端感知基站的覆盖距离为固定值S，设置客车通过的平均速率V，则所述预设阈值T为T = S/V。

步骤七：结合采集到当前车牌号的时间，可确定步骤六识别人数N_{人数，基站cellid值}的客车通过基站cellID值的终端感知基站时的车牌号，对应在后台服务器存储的所需信息可一并展示在显示屏进行预警。实际部署时，终端感知基站的cellID值与客运站出口、高速公路出入口、行驶途径点等位置是一一对应关系。当客车在客运站出口通过时，显示屏可显示通过车牌号、通过时间、识别人数、是否超载的提醒；当客车在高速公路出入口、行驶途径点通过时，显示屏可显示通过车牌号、通过时间、识别人数、是否超载、人数是否有变动的提醒。

需要说明的是，所述是否超载预警可根据步骤一的当前车牌号车辆的核载人数信息N_核载数来判别。实际驾乘人员存在一人携带多个手机、双卡手机、携带使用SIM卡设备等情况，会导致根据IMSI和RSRP识别的人数N_{人数，基站cellid值}与实载人数有出入。故当N_{人数，基站cellid值}大于核载人数信息N_核载数的90%时，预警“即将超载”提醒，需人工核验；当N_{人数，基站cellid值}大于等于核载人数信息N_核载数时，预警“超载”提醒，需人工处理违章。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自动检测客车违章载客预警的系统，其特征在于，包括多个终端感知基站、驾乘人员的手机终端、后台服务器、车牌识别设备和运营商核心网，终端感知基站部署在待检测区域，终端感知基站接入运营商核心网；其中，

终端感知基站，用于对待检查区域进行移动通信无线信号覆盖，当感知到有手机终端驻留时，自动提取手机终端IMSI和终端感知基站的ID信息并将其上报至后台服务器，并每隔一个预设测量周期内采集手机终端的信号强度平均值和时间戳,并将其上报至后台服务器；

驾乘人员的手机终端，用于当车辆驶入检查区域后，从宏基站切换到终端感知基站；

车牌识别设备，用于采集进入检查区域的车辆的车牌号和采集时间戳,并将其上报至后台服务器；

后台服务器，用于对接收到的手机终端IMSI、信号强度平均值、时间戳和终端感知基站的ID信息进行分析来判定人车关系，进而获得通过终端感知基站的手机终端的数量，手机终端的数量即为人数，结合上报的车牌号信息，根据该人数判断是否违章载客，若违章载客则报警。

2.根据权利要求1所述的一种自动检测客车违章载客预警的系统，其特征在于，还包括显示设备，用于将人员数量有变化的车辆信息显示在显示设备上警告。

3.根据权利要求1所述的一种自动检测客车违章载客预警的系统，其特征在于，后台服务器与终端感知基站通过socket建立TCP连接。

4.一种自动检测客车违章载客预警的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在待检查区域设有终端感知基站，当车辆驶入待检查区域，检查区域内部署的车牌识别设备抓拍车辆的图像信息并识别出车牌号，并将当前车牌号N_车牌和采集到当前车牌号的时间戳T_车牌上传至后台服务器；获得当前车牌号的车辆的核载人数信息N_核载数；

步骤二、驾乘人员的手机终端进入终端感知基站的覆盖范围，对于空闲态的手机终端从宏基站重选到该终端感知基站中，对于连接态的手机终端从宏基站切换到终端感知基站；

每个手机终端接入终端感知基站后收到终端感知基站下发的要求上报IMSI的消息,则每个手机终端上报一条包括其IMSI号的上行直传消息至终端感知基站；

终端感知基站将自动抓取接入的车辆内所有手机IMSI值和对应IMSI接入的时间戳T_{IMSI，抓取}发送到后台服务器；

步骤三、终端感知基站采集每个手机终端每个周期内上报的信号强度RSRP值R_IMSI，RSRP、对应的时间戳T_IMSI、终端感知基站唯一标识cellId值和IMSI号，并将信号强度RSRP值R_IMSI，RSRP、对应的时间戳T_IMSI、终端感知基站唯一标识cellId值和IMSI号上报至后台服务器；

步骤四、后台服务器对提取的IMSI号、信号强度和时间戳进行分析计算，得到每个抓取的手机终端驻留在该终端感知基站期间的信号强度轨迹；在单个终端感知基站的信号强度轨迹中，通过比较选择出信号强度最大值，此时对应的时间戳视为该手机终端通过该终端感知基站断面的时刻，从而找出每个手机终端通过该终端感知基站断面的时间戳T_{IMSI，断面}；

步骤五、后台服务器遍历保存的该终端感知基站关联的所有时间戳，以确定每个手机终端从接入终端感知基站到通过终端感知基站断面的时间差即运动时间T_{IMSI，运动时间} =T_{IMSI，断面} - T_{IMSI，抓取}；

步骤六、获取接入的时间戳T_{IMSI，抓取}晚于采集到当前车牌号的时间戳T_车牌，且运动时间小于预设阈值的手机终端，判定这些手机终端属于同一辆客车，记录当前手机终端的数目N_{手机，基站cellid值}，N_{手机，基站cellid值}即为当前车辆的识别人数N_{人数，基站cellid值}，从而实现违章载客的预警。

5.根据权利要求4所述的一种自动检测客车违章载客预警的方法，其特征在于，步骤六之后还包括步骤七，步骤七、结合采集到当前车牌号的时间，确定步骤六识别人数N_{人数，基站cellid值}的车辆通过基站cellID值的终端感知基站时的车牌号，对应在后台服务器存储的信息一并展示在显示屏进行预警。

6.根据权利要求5所述的一种自动检测客车违章载客预警的方法，其特征在于，实际部署时，终端感知基站的cellID值与客运站出口、高速公路出入口、行驶途径点的位置是一一对应关系。

7.根据权利要求4所述的一种自动检测客车违章载客预警的方法，其特征在于，步骤一中通过访问交通部门内部网络可获得当前车牌号车辆的核载人数信息N_核载数。

8.根据权利要求4所述的一种自动检测客车违章载客预警的方法，其特征在于，步骤六中，预设阈值的确定方法如下：若实际环境部署后终端感知基站的覆盖距离为固定值S，设置车辆通过的平均速率V，则预设阈值T为T = S/V。

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