遼寧省國省公路高清智能卡口綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

摘 要：隨著我國國內(nèi)高速公路和城市道路建設(shè)的快速發(fā)展，對交通控制及安全管理的要求也越來越高。公路高清智能卡口綜合管理系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前交通管理發(fā)展的主要方向，而其中車牌識別技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)的核心內(nèi)容，發(fā)揮著重要的作用。本文通過分析當(dāng)前地感線圈檢測模式存在的問題，提出雷達(dá)檢測模式的高清卡口技術(shù)方案，該方案中采用的模式具有雷達(dá)觸發(fā)與視頻輔助檢測相結(jié)合，無需破壞路面，捕獲率不受天氣、環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：公路；智能；治安卡口；系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.115

1 應(yīng)用背景

在治安卡口系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，地感線圈檢測模式一直占據(jù)著市場最大份額，雖然它有著捕獲率高、抓拍位置精準(zhǔn)等優(yōu)勢，但是切割地感線圈造成路面結(jié)構(gòu)破壞、后期維護(hù)麻煩、地感線圈檢測在功能的擴(kuò)展應(yīng)用方面也存在不足，一般只適用于機(jī)動車觸發(fā)，不能有效抓拍在機(jī)動車道上行駛的非機(jī)動車和行人，沒有充分發(fā)揮視頻圖像的優(yōu)勢。

治安卡口系統(tǒng)建設(shè)一直處在多種技術(shù)形態(tài)并存、融合的環(huán)境中，比如：數(shù)碼相機(jī)模式與攝像機(jī)模式、標(biāo)清圖像與高清圖像、地感線圈檢測、雷達(dá)檢測與視頻檢測等等。目前全國各地交通管理部門建設(shè)的治安卡口系統(tǒng)型式很多，但無論何種技術(shù)路線、何種產(chǎn)品形態(tài)，整體看下來都面臨以下幾個(gè)典型問題：（1）系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。國內(nèi)相當(dāng)一部分廠家是“拼湊”方案，沒有真正的研發(fā)能力，絕大部分組件都是外購再自行組合，在產(chǎn)品選型上又趨于廉價(jià)產(chǎn)品，最終形成“不穩(wěn)定產(chǎn)品”+“不穩(wěn)定集成”的局面，這是導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的癥結(jié)所在；（2）系統(tǒng)效果不好。系統(tǒng)效果不好直觀地體現(xiàn)在“圖片不清晰”、“取證有效率不高”。其實(shí)治安卡口系統(tǒng)的研發(fā)、實(shí)施與反饋修正是個(gè)精細(xì)活，它需要對大量的現(xiàn)場樣本進(jìn)行分析，要對圖像成像質(zhì)量、車輛捕獲方式與抓拍位置、設(shè)備安裝位置與角度、圖片處理方法等等進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化與改進(jìn)；（3）系統(tǒng)建設(shè)成本高。大部分治安卡口系統(tǒng)的建設(shè)采用線圈檢測方式，切割線圈的費(fèi)用及破壞路面后造成的維護(hù)費(fèi)用推高了治安卡口系統(tǒng)的建設(shè)和使用成本。

2 高清卡口技術(shù)方案

為了解決以上問題，采用以下核心技術(shù)路線及具體功能設(shè)計(jì)如下：（系統(tǒng)功能及性能規(guī)劃嚴(yán)格按照公安部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》（GA/T 497-2009）中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行）

（1）現(xiàn)場布局。卡口抓拍單元與補(bǔ)光燈安裝在同一根立桿上，立桿高度一般6m。高清抓拍攝像機(jī)投影位置與虛擬線圈位置相距25m。

（2）基本功能描述。1）車輛捕獲功能。本設(shè)計(jì)采用雷達(dá)檢測模式方案：雷達(dá)觸發(fā)與視頻輔助檢測相結(jié)合，無需破壞路面，捕獲率不受天氣、環(huán)境影響。采用以窄波雷達(dá)檢測觸發(fā)為主、視頻觸發(fā)檢測為輔，兩者相結(jié)合的車輛捕獲觸發(fā)機(jī)制。通常情況下采用窄波雷達(dá)檢測觸發(fā)，當(dāng)窄波雷達(dá)觸發(fā)模式無法正常運(yùn)行時(shí)，前端系統(tǒng)能自動切換到視頻觸發(fā)觸發(fā)模式，并能向平臺發(fā)送告警信號，通知維修人員進(jìn)行維修。當(dāng)故障修復(fù)以后，前端系統(tǒng)能自動切換回窄波雷達(dá)檢測觸發(fā)模式，恢復(fù)到常規(guī)工作狀態(tài)，切換過程無需人工干預(yù)。最大限度地避免因窄波雷達(dá)觸發(fā)故障造成長時(shí)間漏車、無記錄的現(xiàn)象出現(xiàn)。窄波雷達(dá)觸發(fā)原理簡介（見圖1）。由于雷達(dá)在連續(xù)不間斷的探測，當(dāng)運(yùn)動的車輛到達(dá)雷達(dá)的探測區(qū)域時(shí)，雷達(dá)會發(fā)現(xiàn)在探測區(qū)域出現(xiàn)了目標(biāo)，雷達(dá)會持續(xù)跟蹤該目標(biāo)，待目標(biāo)的反射信號強(qiáng)度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，雷達(dá)會輸出一個(gè)確認(rèn)的觸發(fā)信號，這樣就完成了雷達(dá)檢測車輛、給出觸發(fā)信號的過程；2）視頻檢測。視頻檢測基于一臺高清200萬像素（1600×1200）抓拍攝像機(jī)對1條車道（國標(biāo)寬度）進(jìn)行視頻檢測。在畫面上為每個(gè)車道設(shè)置一個(gè)虛擬線圈，車輛經(jīng)過虛擬線圈時(shí)，視頻檢測模塊發(fā)送信息給成像與控制模塊在控制補(bǔ)光的同時(shí)進(jìn)行同步抓拍；3）車輛測速功能。設(shè)計(jì)采用雷達(dá)作為系統(tǒng)的車速檢測設(shè)備，為每條車道配置1臺平板窄波雷達(dá)用于檢測車輛速度。利用都卜勒效應(yīng)（Doppler Effect）原理：當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí)，反射信號頻率將高于發(fā)射機(jī)頻率；反之，當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí)，反射信號頻率將低于發(fā)射機(jī)率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值，計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對速度。

本設(shè)計(jì)采用測速儀安裝于車道正向的安裝模式，安裝高度為路面上6m，離車道中心軸 ±2m，垂直界面安裝角度25±1o （輻射軸相對車輛行使方向角度） ，監(jiān)測向來的車輛。當(dāng)車輛進(jìn)入探測區(qū)域的時(shí)刻，測速儀通過連接器輸出第一個(gè)觸發(fā)信號，同時(shí)輸出具有相同作用的電壓脈沖信號。車輛離開探測區(qū)域的時(shí)刻，測速儀通過連接器輸出第二個(gè)觸發(fā)信號，同時(shí)脈沖電壓下降。輸出第二個(gè)觸發(fā)信號之后，測速儀輸出被測車速和車長信息，見圖2。

測速儀安裝在車道正向，監(jiān)測向來的車輛

3 總結(jié)

綜上，前端系統(tǒng)主要由百萬級像素高清攝像機(jī)、高清鏡頭、處理主機(jī)和補(bǔ)光設(shè)備組成，由于使用標(biāo)準(zhǔn)化的IP接口，使系統(tǒng)的主要部分：高清相機(jī)與處理主機(jī)間只需要一根網(wǎng)線便能完成通訊，不需要增加其他連接設(shè)備，同時(shí)易于與其它設(shè)備連接。前端設(shè)備桿具上除設(shè)備機(jī)箱外僅需要安裝補(bǔ)光設(shè)備和一個(gè)高清攝像機(jī)，由于系統(tǒng)采用視頻檢測的模式，無需破壞路面進(jìn)行切割線圈，大大降低了安裝、調(diào)試的工作量，同時(shí)也方便日后的維護(hù)保養(yǎng)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔春方.道路交通治安卡口管控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京交通大學(xué)，2014.

[2]楊麗琴.高速公路車道高清卡口系統(tǒng)實(shí)施方案[J].中國交通信息化，2015（06）：107-108.

作者簡介：唐元鵬（1988-），男，遼寧阜新人，助理電氣工程師，研究方向：智能交通，安防方面。