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與普通計算機程序相比,計算機病毒也是一段小程序,這段程序能夠影響計算機的正常運行,甚至破壞數據信息,另外,計算機病毒還具有以下特點:①破壞性:凡是通過軟件手段能觸及到計算機資源的地方,均可能受到計算機病毒的破壞.具有進行自我復制的能力,對于計算機病毒來說,通常情況下都會隱藏在合法程序的內部,并且隨著操作進行自我復制,不斷蔓延。②隱蔽性:病毒程序大多夾在正常程序之中,很難發現。③潛伏性:感染病毒后,一般情況會潛藏在系統中,不會立即發作,當計算機病毒因某些事件被激發而發作,進一步破壞用戶的計算機系統。④人為編制:計算機病毒不會憑空產生,是個人或組織為了獲取某種資源,進而編寫出來的具有破壞性的計算機代碼。⑤傳染性:計算機病毒往往通過拷貝進行傳播。通常情況下,計算機病毒都是附著在正常程序上,當該程序的某個事件被激發時,就會激活潛在的計算機病毒,在這些病毒中,一部分進行自我復制,向其他程序不斷蔓延;另一部分執行特定的破壞行為。
1.2計算機病毒分類
對于計算機病毒來說,依據的準則不同,其分類也存在一定的差異:①根據存在的媒體,可以將計算機病毒分為網絡病毒、文件病毒、引導型病毒。②傳染的方法,根據計算機病毒的傳染方式,可以將計算機病毒分為駐留型病毒、非駐留型病毒。③破壞能力,根據病毒的破壞能力可以將其分為無害型,無危險型,危險型,非常危險型。④算法,計算機病毒根據算法可以分為伴隨型病毒、“蠕蟲”型病毒、寄生型病毒、練習型病毒、詭秘型病毒、變型病毒等。
1.3計算機病毒的危害性
對于計算機病毒來說,雖然病毒的形式多種多樣,但其目的都是破壞程序的完整性,篡改文件,破壞數據,是計算機失去服務功效:①破對文件的分配表,進一步導致用戶丟失計算機磁盤上的信息。②惡意篡改磁盤的分配情況,造成數據錯誤。③刪除磁盤上特定的文件,破壞文件的數據信息。④內存的常駐程序受到影響。⑤自我繁殖,占據存儲空間。⑥篡改正常的運行程序。⑦盜用用戶的重要數據。
2計算機病毒的感染
通過外界被感染的軟盤;通過外界被感染的硬盤;通過網絡很短的時間在網絡上傳播。
3計算機病毒的防治方法
3.1基于工作站的防治技術
一般情況下,工作站防治病毒的方法包括:一是軟件防治,對工作站的病毒感染情況,定期不定期地用反病毒軟件進行檢測。二是在工作站上設置防病毒卡。通過防病毒卡進一步實施檢測病毒感染情況,防病毒卡的缺陷就是升級不方便,進而在實際應用過程中,影響工作站的運行速度。三是將防病病毒芯片安裝在網絡接口卡上。
3.2服務器的防治技術
在計算機網絡中,網絡服務器是支柱,一旦病毒擊垮網絡服務器,給整個網絡就會造成毀滅性的損失,其損失難以估量,并且無法挽回。目前,為了提供實時掃描病毒的能力,基于服務器的防治病毒的方法主要采用防病毒可裝載模塊(NLM)。
3.3對計算機網絡加強管理
首先制定出嚴格的規章制度,對計算機硬件設備及軟件系統的使用、維護、管理、服務等進行監管,對網絡系統管理員及用戶加大法制教育、職業道德教育的力度,依據法律手段,嚴厲打擊從事非法活動的組織或個人。其次,通過設置專人負責具體事務,及時檢查系統中出現的病毒癥狀,在日常工作中,做好病毒檢測工作,同時將出現的新問題、新情況等進行及時的匯報。
3.4預防計算機病毒的途徑
①對于外單位或他人的軟盤不要隨便借用。如果確實需要借用,在使用之前,需要進行嚴格的檢查,同時查殺計算機病毒;②在計算機病毒傳播方面,游戲軟件是主要媒體,在使用過程中需要特別注意;③對于新計算機,先對計算機病毒進行檢查、殺滅處理,然后再進行使用;④通過寫保護措施對所有系統磁盤和重要文件進行處理;⑤對重要的文件和數據隨時進行復制和備份;⑥如果計算機裝有硬盤,通過硬盤啟動計算機;⑦不非法復制軟件;⑧安裝防病毒卡。如果發現計算機感染了病毒,在這種情況下,需要清除病源,同時對計算機進行殺毒處理。目前殺病毒軟件較為方便。計算機是否感染了病毒通過殺病毒軟件進行檢查,以便早發現,早防治。
根據《安徽省工業領域新興產業培育計劃(2010-2012)》(皖經信規劃〔2010〕53號)和《合肥公共安全產業發展規劃》(合政〔2009〕51號)兩個文件,目前安徽省屬于公共安全領域的企業共有99家,主要分布在生產安全、社會安全、防災減災和食品安全四個領域。經過多年的發展,已經形成合蕪蚌地區、皖江城市帶承接轉移示范區兩大產業集群,公共安全產品生產制造企業在地域上集中于合肥和蕪湖等城市,而且在單一產品領域又高度集中在一個或幾個地區,從而形成產業集群優勢。從地域分布看,合肥市的企業數量最多,共有70家,占企業總數的70.7%;合蕪蚌地區78家,占78.8%;皖江城市帶承接轉移示范區86家,占86.9%.
2012年,公共安全企業資產總額達到918.3億元,年末從業人數17792人;實現工業總產值388億元,營業總收入380.5億元,凈利潤35.1億元,上繳稅費56.6億元。企業研究與試驗發展經費支出額為19.6億元,占營業總收入的5.2%.從各類企業的規模看,生產安全類的企業規模最大,工業總產值所占份額為76.3%,其次是社會安全類企業占21.1%,食品安全類企業占1.9%,防災減災類企業占0.7%.
2 公共安全產業的核心技術
我省公共安全產業經過多年發展,在反恐安全(公共安全應急)、火災安全、信息安全等諸多安全領域都擁有一批核心技術和專利產品,公共安全產業已經具備一定的優勢和區域特色。
(1)火災安全技術。中國科技大學火災科學國家重點實驗室近6年來先后主持和承擔了119項火災科學領域重大(重點)科研項目,都取得了令世人矚目的成績,如“大空間早期火災智能監測與電氣火災隱患檢測系統”不僅獲得過國家科技進步二等獎,而且被人民大會堂、中央電視臺等單位廣泛應用。
(2)公共應急信息技術。中電集團38所在公共應急信息等方面擁有國際先進的核心技術。38所研發的互聯互通、應急指揮車、便攜式應急指揮箱、車載圖傳、動中通、動中看、指揮決策系統、新華頻煤等系列化的應急指揮產品和平臺構建了最全面覆蓋的應急指揮系統,廣泛應用于公安、武警、消防、電力、國家安全局等行業和領域。
(3)智能交通技術。中電集團38所研制的新一代應急通信集中一體化控制平臺(“路鷹”系統)廣泛使用在公路、人防、公安、交警、消防、甚至部隊邊防等領域。安徽科力信息產業有限責任公司擁有的智能交通信息采集及信息處理系統,在智能交通領域形成了“道路交通工程與交通安全設計”、“交通信息采集與”、“交通信號控制及交通仿真”、“警用裝備”、“智能交通軟件系統”等四項核心技術和40多項產品。
(4)視頻立體監控技術。中電集團38所研發的公共安全立體視頻監控系統,包括360度全景攝像機、公共安全立體視頻監控、多目標跟蹤,通過對監控區域的三維可視化表達,可以完全實現無死角的視頻立體監控。
(5)大氣環境監測技術。安徽光機所由于早年的成功“定位”,在大氣光學方面,針對環境光學與監測技術目標,積極開展環境監測技術新原理、新方法和環境監測儀器技術集成等環境高新技術研究,由單項技術與設備研發到多項技術與系列設備研發;由點式監測設備到區域監測設備;由地面監測技術到立體監測技術,都取得了較為全面的發展,在國內外已經獨樹一幟。
(6)量子通信技術。在量子密碼通信領域上,中國科技大學的研究水平已經躋身世界前沿,并在某些方面具有不可比擬的優勢。早在2009年5月初,中國科大潘建偉教授研究小組就在合肥建成世界上首個光量子電話網。2009年5月中旬,郭光燦院士研究小組在蕪湖市建成世界上第一個“量子政務網”,不僅可以實現保密聲音、保密文件和保密動態圖像的絕對安全通信,還能滿足通信量巨大的視頻保密會議和大量公文保密傳輸的需求,可以有效對抗黑客攻擊和木馬竊聽。
(7)煤礦安全技術。淮南礦業集團以袁亮院士為代表的科研團隊突破傳統的經典采礦理論,研究“低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采關鍵技術”,把瓦斯治理融入到采礦活動的全過程,創立的“卸壓開采抽采瓦斯、無煤柱煤與瓦斯共采”理論與技術,堅持煤與瓦斯共采,治理與利用并重,實施“可保盡保、應抽盡抽、先抽后采、煤氣共采”的瓦斯治理戰略,解決了低透氣性高瓦斯煤礦安全高效開采技術難題,基本找到了解決瓦斯治理難題的方法和途徑。
3 公共安全產業發展的有利條件
近年來,我省公共安全產業發展較快,目前我省加快發展公共安全產業在礦山安全、交通安全、食品安全、火災安全、信息安全等領域已具備較好的技術和產業基礎及條件。
3.1 產業基礎。
近年來,我省公共安全產業培育形成了一批擁有核心技術和專利產品、市場開拓能力強、成長性好的公共安全產品制造企業,統計數據顯示,2012年我省公共安全各項經濟指標都呈現增長勢頭,具有核心知識產權的產品占產品總數的88%;累計擁有的有效發明專利數、研發人員數量和研發經費支出也保持較好的增長趨勢。可以看出,我省公共安全企業的發展態勢較好,各項經濟指標增長較快,尤其具有核心知識產權的產品數增長最快,發明專利數也增長較快,大部分企業都比較重視企業的創新能力建設,創新能力比較突出,研發投入強度都相對較高,這些都為我省公共安全產業的發展奠定了良好的產業基礎。
3.2 科技資源。
安徽省和合肥市政府充分聚合政府、科研院所、高校和企業的優勢資源,聯合中國電子科技集團第38所、中國科學技術大學、中國科學院合肥物質分院,共同組建了“合肥公共安全技術研究院”,同年在全市新成立了6個公共安全產學研戰略聯盟,建立了公共安全產業發展引導基金,初步形成了科技、產業、基金三位一體的公共安全產業發展體系。合肥市作為安徽省省會城市,是全國唯一的科技創新型試點市,世界科技城市聯盟會員城市和國家知識產權示范城市,擁有高校51所,各類科研機構275家,國家及部級重點實驗室20個,市級以上工程(技術)研究中心和企業技術中心120家,兩院院士31人,每萬人擁有專業技術人員859人,居全國同類城市前列。因此,通過進一步強化技術創新和產業集聚,我省有望在國家公共安全產業發展中搶占先機、領先一步。
3.3 技術優勢。
近年來安徽省在公共安全領域取得了一批擁有國內外領先、具備產業化前景的技術及產品。煤礦安全領域,實現1m厚度以下的薄煤層高效安全開采,礦區杜絕了瓦斯爆炸事故,百萬噸死亡率由以前平均4.01下降到0.2左右,下降近20倍;交通安全領域,在智能交通領域具有航管、防撞雷達等一批成熟技術和產品,在交通事故防治領域已形成事故防治產業鏈;信息安全領域,在量子通信、應急通信指揮、北斗導航、公共安全核心器件等領域處于國內領先地位,在民用雷達、多媒體通信、微波組件、專業集成電路設計、系統集成等技術領域具有明顯優勢,在智能語音技術研發及產業化方面走在全國前列,中文語音產業鏈已初具規模;食品安全領域,合肥美亞光電色選機是國際食品加工領域的色選機首選品牌,被譽為“中國糧機行業的驕傲”;火災安全領域,部分項目已處于同行業中的領先地位,參與了多項國家消防規范的制定和修訂;電力安全領域,在配電網自動化的研發、制造、銷售和工程服務等方面具有一定優勢,已形成一定規模,在各種過電流及過電壓保護設備的研發、生產方面具有一定的競爭力;科技強警領域,提升和改善了我省公安科技裝備水平和技術手段,公安機關的核心戰斗力明顯增強。
3.4 區域優勢。
我省公共安全產業已經具備了一定的比較優勢和區域特色。從企業的區域分布來看,論文格式合肥市的公共安全企業總量最多,占全省總數的70%以上,產業發展在全省也是最快,各項經濟指標都居前列,研發投入強度進一步加大,創新能力比較突出,同時隨著合蕪蚌試驗區和皖江城市帶示范區建設的趨步推進,產業發展的區域優勢也日益顯現。
從省內環境看,我省自主創新的空間布局已經完成,創新體系初步形成,創新載體和平臺建設全面展開并積極發揮作用,為支撐公共安全產業發展以及引進集聚人才等各類要素創造了良好的環境。隨著合蕪蚌試驗區和國家技術創新工程試點省等體制環境的建設,企業主體、創新載體和產學研一體建設步伐加快,產業基礎和綜合配套能力不斷增強,工業園區和優勢產業集群逐步成型,工業化城鎮化發展迅速,農業綜合生產能力大幅提升,現代物流業、金融服務業等現代服務業帶動作用不斷增強,增長動力由“投資主導—工業推動”的組合向“消費主導—服務業推動”轉化,經濟和社會發展進入了一個厚積薄發、加速崛起的階段。
3.5 研發平臺。
安徽省公共安全產業擁有良好的研發平臺。火災科學國家重點實驗室、煤礦瓦斯治理國家工程研究中心等公共安全科技研發平臺技術力量十分雄厚。合肥市全力推進科技創新試點市和合蕪蚌自主創新綜合配套改革試驗區建設,建立健全產學研有效結合的運行機制,加快完善社會化、網絡化的科技創新中介服務體系,注重公共安全產業的平臺建設,先后形成了以高新區及科技創新試點市示范區為代表的園區平臺,以中國科技大學火災實驗室、中電38所、43所等為代表的科技研發平臺,以四創電子、科大立安、工大高科等為代表的成果轉化平臺等一批公共安全產業發展平臺,有力地推動了公共安全產業的快速發展。目前,合肥現有的三大開發區和七個省級工業園區,基礎設施比較完善,產業特色鮮明,公共安全產業配套能力較強。
3.6 政策扶持。
安徽省和合肥市政府先后明確將公共安全產業列為“合蕪蚌自主創新綜合配套改革試驗區”、“合肥國家科技創新型試點市”和“皖江城市帶承接產業轉移示范區”的先導性產業,優先重點發展。早在2008年,合肥市已明確將公共安全產業集群列入著力培育的五大新興產業集群,促進公共安全產業發展壯大。2009年6月,合肥市人民政府出臺了《合肥公共安全產業發展規劃(2009-2017年)》,對合肥市公共安全產業的發展作了全面規劃和部署。2010年8月,合肥市公共安全產業基地在合肥國家科技創新型試點市示范區內正式建設完成,主要為公共安全領域的科研院所和重點企業提供科技研究、產品開發、行業標準以及信息交流等服務。2011年5月,安徽省科技廳出臺了《安徽省公共安全產業技術發展指南(2010-2015年)》,提出了公共安全產業的發展思路。2011年9月,安徽省政府了《安徽省“十二五”科技發展規劃綱要》進一步提出優先發展公共安全產業,圍繞生產安全、社會安全、食品安全等重點領域,在煤礦、交通運載、信息網絡、食品等行業,加強關鍵技術研究。這一系列政策的出臺為提升我省公共安全產業技術水平,培育新型公共安全產業,促進和保障我省經濟社會又好又快發展,促進經濟社會發展都具有非常重要的意義。
4 公共安全產業發展存在的問題與制約因素
4.1 產業總體規模偏小,有些行業尚未形成規模。
與全省戰略性新興產業相比,2012年公共安全產業總產值占1.1%,高端裝備制造業占26.4%,電子信息產業占26%,新材料產業占20%,生物產業占13.7%,節能環保產業占6.4%,新能源產業占6.1%,新能源汽車占0.3%.可以看出,我省公共安全產業和新能源汽車產業的總體規模均相對偏小。從我省各類公共安全產業情況看,生產安全類的企業規模相對較大,食品安全類和防災減災類企業規模很小,這兩類企業工業總產值占全部企業工業總產值的比重僅2.6%,產業基礎相對較弱。
4.2 我省公共安全產業集群尚未形成,產業鏈不完整。
產業集群是指同處或相關于某一特定產業(行業)的眾多相互依賴的企業在一定地理空間上的集聚。目前我省公共安全產業的要素資源處于分散發展的狀態,未形成產業集群效應,完整的產業鏈尚未形成。公共安全企業絕大部分屬于中小企業,規模不大,不具有顯著的規模優勢和很高的市場占有率,更是缺乏行業領軍企業,部分掌握核心技術的科技型企業從技術源、外延生長、產品制造、產品應用、產品流通和服務等產業鏈核心環節缺失,配套不完善,關聯性不強,未形成以點帶線,以線帶面的聯動效應,因而對整個公共安全產業的帶動作用不強,尚未形成集群效應。
4.3 我省公共安全產業創新能力集中在少數企業。
我省公共安全企業的創新投入強度有所下降,其中社會安全類、防災減災類公共安全企業的創新投入2010年比上年出現負增長。從企業創新產出情況看,少數企業創新能力比較突出和集中,大多數企業的創新能力不足。2012年發明專利授權量前3名的企業,不論是發明專利申請量還是授權量占比均都超過了全部公共安全企業發明專利申請量和授權量半數以上,這也說明了大多數公共安全企業的創新能力仍有待提高。
4.4 促進公共安全產業技術研發和成果轉化的機制亟待完善。
1.前言
隨著科學技術的不斷發展,鐵路運輸已成為社會發展不可缺少的重要因素,而且已成為我國運輸行業的主要渠道,隨著今年來GSM-R基礎理論研究的深入、網絡設備及終端設備的引進、系統應用平臺的開發搭建,我國已形成基于GSM-R的完整鐵路應用體系,鐵路綜合數字移動通信系統GSM-R是在GSM蜂窩系統上增加了調度通信功能和適合高速環境下使用要素的系統,能滿足國際鐵路聯盟提出的鐵路專用調度通信的要求。由于GSM-R可以實現跨越國界的高速列車和一般列車的通信,能將現有的鐵路通信應用融合到單一網絡平臺中,以減少集成和運行費用,而且GSM-R是由已標準化的設備改進而成,就能保證價格低廉、性能可靠的實現和運行。
2.GSM-R基本原理及系統結構
現代數字蜂窩系統更具有低功率發射和小區域覆蓋、頻率復用、靈活的提高系統容量、業務密度的適應性等多方面的特性。因此GSM-R技術采用蜂窩式原理。在面狀覆蓋的服務區中,通常采用正六邊形的小區形狀。六邊形比正方形和正三角形在半徑相同的情況下,覆蓋面積要多30%-100%。因此采用六邊形的設計需要較少的小區,較少的發射基站。
GSM-R由網絡子系統(NSS)、基站子系統(BSS)、維護和管理子系統(OSS)三大系統構成。其中,網絡子系統由移動交換中心(MSC)、訪問位置寄存器(VLR)、歸屬位置寄存器(HLR)、鑒權中心(AUC)、移動設備識別器(EIR)、組呼寄存器(GCR)組成,用來管理用戶、移動臺和固網(PSTN)的接口;
3.GSM-R業務模型
GSM-R是專門為鐵路通信設計的綜合專用數字移動通信系統,它基于GSM的基礎設施及其提供的高級語音呼叫業務(ASCI),其中包含增強多優先級與強拆(EMLPP)、語音組呼(VGCS)和語音廣播(VBS),并提供鐵路特有的調度業務,包括:功能尋址、功能號表示、接入矩陣和基于位置的尋址,并以此作為信息化平臺,使鐵路用戶可以在此信息平臺上開發各種鐵路應用。圖2-2為GSM-R系統的業務模型層次結構圖,因此,GSM-R的業務模型可以概括為:GSM-R業務=GSM業務+語音調度業務+鐵路應用。
4.GSM-R標準
EIRENE規范為互用性(對移動通訊來講)提供了框架。它們和其他由ERTMS用戶組提出的規范一樣,是歐共體關于歐洲高速鐵路網的指示的基礎。GSM-R系統雖然采用了GSM標準,但系統也有某些方面不遵從GSM標準。無線通信系統的“馬蹄”模型顯示TGSM-R系統采用的不同標準(如圖4.1)。
GSM-R通信系統依據歐洲標準,在該標準中,對鐵路控制和防護系統的軟件進行了安全完善度等級(SIL)的劃分,針對不同的安全要求制訂了相應的標準,按不同等級對整個軟件的開發、檢查、評估、檢測過程,包括對軟件需求規格書、測試規格書、軟件結構、軟件設計開發、軟件檢驗和測試、軟硬件集成、軟件確認評估、質量保證、生命周期、文檔等提出相應的程序與規范的要求(如圖4.2、圖4.3)。
本標注定義了RAMS各要素(可靠性、可用性、可維護性和安全性)及其相互作用,規定了一個系統生命周期及其工作為基礎、用于管理RAMS流程,使RAMS各個要素之間的矛盾得到有效地控制和管理。
5.GSM-R鐵路通信系統優化
移動用戶通話過程中,為了使呼叫建立在最好的小區中以及為了使呼叫不至于掉話,就引入了切換的概念。切換就是為了維持移動臺從一個小區移動到另一個小區時通話能繼續進行,以滿足網絡管理的需要,越區切換是無線資源管理的重要內容。此外,GSM-R網絡是傳輸與鐵路運輸密切相關的調度通信、應急指揮通信業務的載體。根據鐵路通信對可靠性、實時性和不間斷性的要求,GSM-R網絡必須具有高可靠性和高容錯能力。因此,在GSM-R網絡中可以考慮采用冗余備份的方式,一旦其中一套設備發生故障,馬上切換到另一套設備工作,達到通信不中斷的目的,雙網之間的切換也是切換的一部分。對于應用于鐵路通信的GSM-R網絡,對越區切換的處理是提升整個系統有效性和可靠性的關鍵。網絡優化中對于切換事件做重點分析也是出于這個目的。
切換的成功保證了通信的可靠性,切換優化能降低整個系統的干擾情況,有效的均衡話務,提高了系統的平均容量。切換成功率(包括切入和切出)是網絡考核的一項重要指標,可以提高切換成功率,有效改善網絡質量,降低由于切換引起的掉話及擁塞,提高通話質量,提升用戶的滿意度
青藏線上GSM-采用的同址雙網基站冗余網絡結構,結合GSM中公路及鐵路中的切換內容,得到一種適用于雙冗余鏈狀網的計算切換目標小區列表的算法,該方法利用(Cl,TA)參數判定列車運行方向,減少了切換目標小區數目,選擇合適的小區冗余覆蓋方案可以提高系統的安全性并降低成本。對我國青藏線GSM-R主設備管理方式的基站同址雙網冗余覆蓋,研究其切換算法。由于列車以很高的速度穿過小區邊界,要求列車能夠快速切換到前方小區中,否則就會導致掉話。切換的成功處理能提升整個系統的有效性和可靠性,采用合理的切換算法,有利于降低乒乓效應,提高切換成功率,并保證移動臺的越區切換盡量發生在主應用層上,提高鐵路通信系統的可靠性和安全性。
理論上分析得到采用SAIC技術的可行性與潛在的系統性能改善。鏈路使用的聯合最大得到采用該SAIC檢測算法后對于鏈路上誤碼率(BER)性能的改善情況:對于未編碼的GSM-R鏈路而言,這種SAIC技術能夠給物理鏈路帶來2dB以上的性能增益。
6.結論
隨著科學技術的進步,GSM-R已經成為中國鐵路專用通信設備的發展方向,將為鐵路運輸的語音和數據通信提供傳輸通道。GSM-R(GSM for Railway)是一種基于目前世界最成熟、最通用的公共無線通信系統。GSM-R平臺上增加了鐵路通信所必備的功能(如群呼、組呼、優先級別、強插、強拆等功能)的鐵路專業無線通信系統,針對鐵路通信列車調度、列車控制、支持高速列車等特點,為鐵路運營提供定制的附加功能的一種經濟高效的綜合無線通信系統。目前鐵路GSM-R網絡建設是基于GSM網絡之上的,GSM網絡優化解決的主要問題有:信道擁塞率高、呼叫成功率低;越區切換失敗率高,掉話嚴重;通話質量低、有串音;移動臺占用話音信道后呼叫釋放、出現振鈴后無通話、移動臺接通后單邊通話;設備完好率較低;中繼電路的配置與實際話務不相符、電路群的每線話務量差別較大等。
參考文獻
[1]張濤.GSM-R綜合移動通信系統在青藏鐵路的應用研究[D].山東大學碩士學位論文,2006-09-20.
[2]鐵道勘查設計院.GSM-R系統歐洲標準簡介[J].鐵路通信信號工程技術,2008.03.
隨著生活水平的不斷提高,人們外出打工、探親、旅游的人數越來越多,尤其是節假日,而與此相關的公路客運(長途客車,旅游客車等)的運力卻沒有相應增加,致使超員現象頻頻出現。客車超載對國家的公路設施和客運市場造成了不良影響,也影響車輛本事和車輛的駕駛、控制,容易引發事故,給國家和百姓帶來重大的經濟損失和感情傷害。為更好地適應寧波市社會經濟迅猛發展的步伐,防止超載現象的發生,保證客運安全,開展客運車輛實時載客人數智能識別及遠程核查研究。
1 研究價值
在采取行政監督管理的同時,通過科學技術的手段來消除客車超載的現象也有著極其重要的意義和實用性。通過基于視頻識別技術的客運車輛超載遠程核查應用研究,實現長途客流的動態監管,為長途客運應急預案管理、應急資源配置與調度,應急處置與保障提供重要支撐作用,同時為長途客車超載、超員治理及執法提供依據,并有效遏制超載,超員,提升客運安全。
2 關鍵技術
2.1 Opencv
OpenCV的全稱是:Open Source Computer Vision Library。OpenCV是一個基于(開源)發行的跨平臺計算機視覺庫,可以運行在Linux、Windows和Mac OS操作系統上。它輕量級而且高效――由一系列 C 函數和少量 C++ 類構成,同時提供了Python、Ruby、MATLAB等語言的接口,實現了圖像處理和計算機視覺方面的很多通用算法。
OpenCV 用C++語言編寫,它的主要接口也是C++語言,但是依然保留了大量的C語言接口。該庫也有大量的Python, Java and MATLAB/OCTAVE (版本2.5)的接口。這些語言的API接口函數可以通過在線文檔獲得。如今也提供對于C#,Ch, Ruby的支持。
自從OpenCV在1999年1月alpha版本開始,它就被廣泛用在許多應用領域、產品和研究成果中。相關應用包括衛星地圖和電子地圖的拼接,掃描圖像的對齊,醫學圖像去噪(消噪或濾波),圖像中的物體分析,安全和入侵檢測系統,自動監視和安全系統,制造業中的產品質量檢測系統,攝像機標定,軍事應用,無人飛行器,無人汽車和無人水下機器人。
2.2 人臉檢測
人臉檢測從整體來看分為四個部分:
(1)Face detection 人臉識別,即識別出這是人的臉,而不管他是誰的。
(2)Face preprocessing 面部預處理,即提取出臉部圖像。
(3)Collect and learn faces 臉部的特征采集和學習
(4)Face recognition 臉部識別,找出最相近的相近臉部圖像。
“基于知識的方法主要利用先驗知識將人臉看作器官特征的組合,根據眼睛、眉毛、嘴巴、鼻子等器官的特征以及相互之間的幾何位置關系來檢測人臉。基于統計的方法則將人臉看作一個整體的模式――二維像素矩陣,從統計的觀點通過大量人臉圖像樣本構造人臉模式空間,根據相似度量來判斷人臉是否存在。在這兩種框架之下,發展了許多方法。目前隨著各種方法的不斷提出和應用條件的變化,將知識模型與統計模型相結合的綜合系統將成為未來的研究趨勢。”(來自論文《基于Adaboost的人臉檢測方法及眼睛定位算法研究》)
3 系統設計
3.1 系統組成
系統包括車載視頻終端、視頻平臺及遠程核查平臺三部分
3.1.1 車載視頻終端
安裝于車輛頭部;
根據指令采集車輛圖片信息;
通過DVR自帶3G/4G傳輸模塊將照片傳回視頻平臺。
3.1.2 視頻平臺
下發拍照指令給車載終端;
接收車載終端拍照照片;
將照片傳給核查平臺。
3.1.3 核查平臺
接收視頻平臺傳回車載照片;
針對車載照片進行分析,判定其是否超載。
3.2 系統架構
系統的總體設計分為四層,由下至上是數據采集層,基礎資源層,統一支撐層和系統應用層。
數據采集層實現基礎數據的采集。通過車載智能終端采集GPS信息、車輛上下客人數信息以及車內載客照片信息、車內視頻信息。
基礎資源層實現對數據的統一存儲、管理和維護。包括GPS信息、車輛上下客人數信息以及車內載客照片信息、車內視頻信息、車輛信息、車輛車內空載照片信息等。
統一支撐層實現車輛載客信息與空載信息的對比分析,超載預警計算等。
應用系統層是配合實際管理需求的應用系統的集合。
3.3 系統功能
客運車輛乘載人員數量智能識別與遠程核查系統經過分析包含以下功能:
3.3.1 車載人數統計查詢
核查平臺接收各客車車載視頻終端傳回照片,利用人臉識別技術,識別車輛實載人數。
3.3.2 載客車輛照片查詢
核查平臺接收車載視頻終端傳回車輛載客照片,提供用戶查詢,考慮到系統存儲問題,系統進提供15天內照片查詢。
3.3.3 車輛信息管理
通過與運政系統對接,獲取車輛相關基本信息,包括車型、荷載率,經營單位等。
3.3.4 車輛載客圖片對比分析
由于車內人員的坐姿比較多,低頭、側臉、戴帽或者批衣的情況比較復雜,難以通過單一的人臉檢測手段進行車載人數識別,通過思路轉換,由于車內的空間比較固定,桌椅安排有規律,一般情況下超載客車里的超載人員主要分布在過道里,座位多坐人的可能性不是很大(抱小孩的情況除外),故系統先行檢測過道,再對過道和空載的情況做對比,最后進行人臉檢測,將輪廓檢測、圖像對比分析和人臉檢測相結合以提高識別率。
圖2所示即為檢測的過程,首先對車內的過道進行檢測,智能分析出過道位置,為了更準確的識別,可以將過道內的圖片進行編碼,和空載的過道內的編碼進行比較,如果有異常,則再進行人臉檢測,查看是否有人在過道內或者是其他物體在過道內。
(1)過道檢測。過道檢測算法,是根據opencv的輪廓檢測算法,提取座椅的輪廓來獲得的。
首先將圖像灰度化,然后對圖像進行降噪處理,再對圖像進行腐蝕和膨脹操作,最后根據設置輪廓檢測的閥值,進行邊緣檢測。對邊緣檢測后的圖片再次進行線段檢測,線段的長度根據座椅在照片中所占的比例大致設置。
在得到所有檢測到的線段后,得到所有事豎線的線段。既在坐標系中x坐標相同的點。排除占圖片三分之一左右的車內上部線段,因為上部分是車廂上體,不可能是座椅;同時,自動找到照片的中間點,以此為中心向左右尋找豎線,當在某一側找到三個或以上的平行的豎線時,既認為找到座椅的邊緣,將此平行線的最靠近地點的且與中心點最接近的做為過道的一側的線段。同理,另外的一側也按此劃分。這樣就將過道區域劃分出來。
(2)圖像對比。圖像對比方法很多:如哈希對比,峰值信噪比對,特征點分析等。
將上述切分出的過道圖片與靜態下切分出的過道圖片進行對比,即可了解是否有差異,超過差異允許的范圍,則過道中有可疑物體或人員。
哈希圖像對比分析的詳細過程:
a.縮小尺寸:將圖像縮小到8*8的尺寸,總共64個像素。
b.簡化色彩:將縮小后的圖像,轉為64級灰度,即所有像素點總共只有64種顏色;
c.計算平均值:計算所有64個像素的灰度平均值;
d.比較像素的灰度:將每個像素的灰度,與平均值進行比較,大于或等于平均值記為1,小于平均值記為0;
e.計算哈希值:將上一步的比較結果,組合在一起,就構成了這張圖像的指紋。
f.得到指紋以后,看看64位中有多少位是不一樣的。設置不同的權重,分析是否相同或不同。
通過比較,對有問題的圖片進行下一步操作,既人臉檢測。
(3)人臉檢測。檢測上述的過道區域,采用opencv中的人臉識別算法,OpenCV已經提供了不同種類的人臉檢測的訓練文件。因此我們可以方便的通過載入這些訓練好的級聯分類器XML文件來實現人臉、眼睛、鼻子等檢測,這些基于Haar和LBP特征的人臉檢測可以自動的對大量數據圖片進行訓練,訓練結果存儲在XML文件中以供使用。
3.4 超載預警處置
系統將通過圖像比對分析后疑似超載車輛信息反饋到該功能,平臺監管人員可針對系統預警結果進行處置,并可調取車輛實時視頻進行驗證。
4 結論
基于視頻識別技術的客運車輛超載遠程核查應用技術的研究作為寧波智慧運管的重要部分,具有廣闊的社會經濟效益。通過基于視頻識別技術的客運車輛超載遠程核查應用技術的應用推廣,充分利用交通信息化技術和成果,實現對長途客車、旅游包車超載的智能監控,從而防止超載現象的發生,進而保證客運安全。
參考文獻
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