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  • 关于智能交通视频检测数据的混沌数字化通信技术应用研究

    2012-06-29 15:15:58 来源: 作者:张爱华 评论:
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      摘 要 当今城镇化快速发展, 流动人口与交通运输工具进入城市的数量不断增加,高科技道路交通犯罪与交通事故频繁发生,对大中型城市交通智能化管理的要求随之提高,视频检测数据通信传输的安全性要求也越来越高,这就需要对车辆运行状态、路面与环境气候状况、道路交通犯罪及交通事故发生现场痕迹物证进行全方位实时动态跟踪检测。为此,本文提出智能交通视频检测数据混沌数字化通信技术的应用现实性、必要性及原理和方法,通过调制混沌数字化射频识别RFID信号,采用无线射频方式进行非接触的双向通信技术,达到识别目标并可触发视频检测装置采集数据与交换数据之目的,提高智能交通信息的保密与数字通讯的安全性和可靠性,促进射频识别技术在道路交通视频检测中的进一步应用和发展。



      近年来,随着经济与交通运输业的快速发展,道路交通事故时常发生,伤者人数增多,死亡人数可怕的惊人,其安全形势十分严峻。因此,运用必要的科技手段监控与预防道路交通事故的发生是非常必要的。关于智能交通视频检测数据的混沌数字化通信技术是确保相关道路交通检测数据安全通信传输的重要手段之一,是道路交通科技化管理的一项重要内容,而智能交通系统的主要任务是:使交通低成本安全畅通,为此目标的实现,目前采用先进的数字视频技术,促使智能交通信号控制系统应用视频检测技术获得车辆视频检测数据,融于智能交通信号控制系统、电子警察抓拍系统,整合到交通数据采集系统,应用于城市智能交通信号控制、数据采集及公路隧道、桥梁事故监控系统中。因而,视频车辆检测装置在大中型城市的应用发展空间是广阔的,混沌数字化视频检测技术与感应线圈检测技术相比具有可操性方面的优势,安装方便、设置容易、维护快捷,检测可靠性也是比较高的,对于复杂路口比较恶劣天气状况, 采用数字信号处理技术(Digital Signal Processing,DSP),使视频检测装置可实现较高的检测精度,接近高档感应线圈检测器的检测精度,不论过往车辆夜间是否启用灯光,检测问题均可以得到较好的解决,有效识别车辆及其阴影和环境物体。


      实际上,在智能交通视频监测数字信号处理(DSP)与数据通信传输中存在极强的保密性和其它良好的通信性能问题,需要加强通信技术的应用研究。相关资料表明[ 1 ],混沌具有类随机和连续宽带功率谱的特性,将这些特性用于通信中,以混沌波替代传统通信中的周期载波,可以扩展信息频谱,获得更好的保密性能和其它通信特性。一个实际通信系统的应用,关键是在高速率数据传输且存在信道噪声和畸变时要具有好的误码率(BER)特性、低截获率和好的保密性等性能,与传统的基于同步的调制方法相比,混沌数字调制方法在通信信道中更具有优越性。


      一、关于智能交通视频检测数据混沌数字化通信技术应用的现实性和必要性分析。


      混沌数字通信系统主要有:①由混沌移位键控(CSK)发展起来的混沌键控调制通信系统;②基于混沌序列的扩频通讯系统;③混沌脉位调制(CPPM)数字通信系统[ 2 ] 。CSK是一种传输数字信息的混沌调制技术,把二进制(或多进制)数字信号中不同信息代码映射到分段的混沌波形上,接收端按照相关接收原理对已经调制的混沌信号进行检测,判断其特性并由此解调出原信息。把符号"1"和"0"分别映射到两个不同的混沌波形上形成两个基函数的CSK,选择两个标准正交的基函数,可构成DCSK调制,再外加一个混沌频率调制器就构成FM-DCSK[ 3 ]。FM-DCSK调制适合用于无线局域网、室内无线通信、移动通信等对多径干扰敏感的场合,还有其它一些因恶劣信道使其无法同步的场合,这对于特殊的道路交通视频检测数据的通信传输是极有益处的。


      混沌脉位调制(Chaos Pulse Place Modulate,CPPM)数字通信,存在噪声畸变时仍然具有较好的性能。这种通信基于混沌脉冲序列,脉冲间的时间间隔由脉冲发生器的混沌动力学确定。这种带有混沌脉冲间隔的脉冲序列可用作载波。用脉位调制的方法把二进制信息调制在载波上,每一脉冲的左沿在一定的时刻不变或延迟分别取决于发射的是"0"还是"1"。通过接收系统与混沌脉冲序列同步,能够预测相应于"0"和"1"的脉冲时间,便可以解码恢复发射信息。混沌脉冲发生器产生的混沌脉冲信号经过调制作为发射信号,这一发射信号保证接收端解码器的启动,当接收到的信号为非线性函数没有足够的精度确保与发射端匹配时,将导致大的解码误差。因此,CPPM具有很低的截获率,与其它脉冲通信系统相比,CPPM不依靠周期时钟,可以从发送信号谱中消除周期性的任意跟踪,从而使得CPPM在智能交通视频检测实施道路、匝道、高速路等特殊复杂路况监控中具有广阔的应用发展空间。


      二、智能交通视频检测数据的混沌数字化通信技术的应用与发展。


      1.在道路交通监控中的应用分析。


      近年来,道路交通犯罪、盗劫监控信息、车辆抢劫、交通事故等现象时有发生,使我们交通管理工作面对的形式日趋严峻。犯罪分子的反侦控、反监控活动主要是利用先进的通讯信息截获技术,获取我们道路交通视频检测信号和相关的检测方法以及我们侦控中的保密安全信息,造成我们侦控与监控难度上升。目前,要提高我们的智能交通视频检测水平和能力,就有必要加强视频检测数据处理与通信技术应用研究,提高我们智能交通信息的保密与数字通讯的安全性和可靠性,混沌数字通信在这方面占有极大的优势。因此,在我们智能交通视频检测中引入混沌数字通讯技术,发挥其抗截获能力的优势,加强数字通讯技术的深入研究是非常必要的。


      2.关于道路交通犯罪与交通事故痕迹和微量物证信号视频检测的唯一性与多样化研究中的应用分析。


      在智能交通视频检测中,获取车辆信息固然必要,检测交通事故痕迹与微量物证信号更有必要。对于如何采集和安全传输相关唯一性痕迹与物证信号是至关重要的问题,特别是获取炎热水腐、药腐、危险化学物品、烈性燃油等特殊环境中造成事故死伤者的体内伤和外伤以及遗留物品信号的多样化更是问题。把混沌数字通信技术用于微量物证与痕迹信号的抽取中,将会避免利用传统数字通信技术由于各种因素造成对抽取必要信号时产生的信道噪声和畸变所带来的不利影响。通过使用混沌数字调制方法,可以获得好的误码率(BER)特性、抗多径传播特性,以及频带和功率的高利用率特性,并获得低截获率和好的保密性等特有性能,从而有助于在智能交通视频检测中对微量物证与痕迹信号的多样性中选取必要的唯一性信号,提供交通事故处置与逃逸案件侦破的必要信息。


      3.在智能交通视频检测驾驶人员信息管理中的应用分析。


      关于智能交通视频检测,不仅需要检测车辆信息、道路交通路况、交通事故现场、痕迹、微量物证,还要检测驾驶人员信息,而这一信息包括某一时段地域、路段、路口、重要标志参照物以及相关驾驶人员个别人或某一人群的居住地段、年龄、性别、血型、性格、文化、职业、外貌、体格、语言、文字、活动习惯等特征信息,并包括重点驾驶人员人体局部的如指纹、瞳孔、骨骼骨髓、血液、发丝等部位的信息。这些信息有助于道路交通公安机关进行道路交通事故、案事件的处置。随着智能交通视频检测技术与网络信息化的发展,基于先进道路交通管理与混沌数字信号通信传输技术[ 4 ]的出现,促使我们道路交通管理视频检测信息资源的共享和快速有效的利用,极大地减少或消除目前数字通信系统存在的隐患,提高安全性、可靠性,最大限度地发挥道路交通视频检测对驾驶人员信息化动态管理的作用。


      4.关于智能交通视频检测数据混沌数字化通信技术与射频识别技术的应用与发展。


      目前大中型城市智能化交通管理的要求日益提高,视频检测数据通信传输的安全性要求也要随之加强,不单纯对十字路口、匝道、特殊高速路段和路口对车辆进行视频检测,而且需要对车辆运行状态、路面与环境气候状况及发生交通事故现场、痕迹物证进行实时的跟踪检测,这是道路交通智能化发展的必要。为此,运用混沌数字化通信技术可以很好的解决视频检测数据通信传输的安全性与抗拦截性[ 5 ]问题,进一步促使射频识别(Radio Frequency IdentIfic-


      ation,RFID)技术的更加安全、可靠地运用于车辆识别与检测当中。实现这一目标的基本原理和方法,主要是调制混沌数字化射频识别RFID信号,采用无线射频方式进行非接触的双向通信技术,达到识别目标并可触发视频检测装置采集数据与交换数据之目的,实现人们对各类物体或车辆在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和视频检测管理,这是目前视频检测技术与感应线圈检测技术不可比拟的,关于混沌数字化射频识别RFID技术的应用和发展,将对智能化道路交通全方位动态化视频检测管理产生极大的推动作用。


      参考文献:


      [1] Y.F.Zhang,G.R.Chen,C.Y.Zhu.A system inversion approach to chaos-based secure speech communication[J].Int.J.B.C,2005,15(8):2569.


      [2] T.Yang.Recovery of digital signals from chaotic switching[J].Int.J.Circuit theory Appl.1995,23(60):611-615.


      [3] Kolumban G,Kis G,Kennedy M et al.FM-DCSK:A new and robust solution to ch-


      aos communications[C].In:Proc International Symposium on Nonlinear Theory a-


      nd Its Applications,Hawaii,1997:117-120


      [4] Kumar K,Van Hillegersherg J.ERP experiences and evolution[J]. Communi catio-


      ns of the ACM,2000;4


      [5] 王大虎; 非线性理论在保密通信中的应用研究 [D],北京交通大学, 2007年。


      张爱华:广州市公安局交警支队昌岗中队



  • 关键字: 视频检测 RFID 混沌数字化 通信技术 CPPM
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