辽宁省国省公路高清智能卡口综合管理系统设计概述
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摘 要：随着我国国内高速公路和城市道路建设的快速发展，对交通控制及安全管理的要求也越来越高。公路高清智能卡口综合管理系统已经成为当前交通管理发展的主要方向，而其中车牌识别技术作为智能交通系统的核心内容，发挥着重要的作用。本文通过分析当前地感线圈检测模式存在的问题，提出雷达检测模式的高清卡口技术方案，该方案中采用的模式具有雷达触发与视频辅助检测相结合，无需破坏路面，捕获率不受天气、环境影响等优点。
关键词：公路；智能；治安卡口；系统
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.115
1 应用背景
在治安卡口系统的发展历程中，地感线圈检测模式一直占据着市场最大份额，虽然它有着捕获率高、抓拍位置精准等优势，但是切割地感线圈造成路面结构破坏、后期维护麻烦、地感线圈检测在功能的扩展应用方面也存在不足，一般只适用于机动车触发，不能有效抓拍在机动车道上行驶的非机动车和行人，没有充分发挥视频图像的优势。
治安卡口系统建设一直处在多种技术形态并存、融合的环境中，比如：数码相机模式与摄像机模式、标清图像与高清图像、地感线圈检测、雷达检测与视频检测等等。目前全国各地交通管理部门建设的治安卡口系统型式很多，但无论何种技术路线、何种产品形态，整体看下来都面临以下几个典型问题：（1）系统稳定性不好。国内相当一部分厂家是“拼凑”方案，没有真正的研发能力，绝大部分组件都是外购再自行组合，在产品选型上又趋于廉价产品，最终形成“不稳定产品”+“不稳定集成”的局面，这是导致系统运行不稳定的症结所在；（2）系统效果不好。系统效果不好直观地体现在“图片不清晰”、“取证有效率不高”。其实治安卡口系统的研发、实施与反馈修正是个精细活，它需要对大量的现场样本进行分析，要对图像成像质量、车辆捕获方式与抓拍位置、设备安装位置与角度、图片处理方法等等进行持续优化与改进；（3）系统建设成本高。大部分治安卡口系统的建设采用线圈检测方式，切割线圈的费用及破坏路面后造成的维护费用推高了治安卡口系统的建设和使用成本。
2 高清卡口技术方案
为了解决以上问题，采用以下核心技术路线及具体功能设计如下：（系统功能及性能规划严格按照公安部颁标准《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T 497-2009）中的有关规定执行）
（1）现场布局。卡口抓拍单元与补光灯安装在同一根立杆上，立杆高度一般6m。高清抓拍摄像机投影位置与虚拟线圈位置相距25m。
（2）基本功能描述。1）车辆捕获功能。本设计采用雷达检测模式方案：雷达触发与视频辅助检测相结合，无需破坏路面，捕获率不受天气、环境影响。采用以窄波雷达检测触发为主、视频触发检测为辅，两者相结合的车辆捕获触发机制。通常情况下采用窄波雷达检测触发，当窄波雷达触发模式无法正常运行时，前端系统能自动切换到视频触发触发模式，并能向平台发送告警信号，通知维修人员进行维修。当故障修复以后，前端系统能自动切换回窄波雷达检测触发模式，恢复到常规工作状态，切换过程无需人工干预。最大限度地避免因窄波雷达触发故障造成长时间漏车、无记录的现象出现。窄波雷达触发原理简介（见图1）。由于雷达在连续不间断的探测，当运动的车辆到达雷达的探测区域时，雷达会发现在探测区域出现了目标，雷达会持续跟踪该目标，待目标的反射信号强度达到预先设定的阈值时，雷达会输出一个确认的触发信号，这样就完成了雷达检测车辆、给出触发信号的过程；2）视频检测。视频检测基于一台高清200万像素（1600×1200）抓拍摄像机对1条车道（国标宽度）进行视频检测。在画面上为每个车道设置一个虚拟线圈，车辆经过虚拟线圈时，视频检测模块发送信息给成像与控制模块在控制补光的同时进行同步抓拍；3）车辆测速功能。设计采用雷达作为系统的车速检测设备，为每条车道配置1台平板窄波雷达用于检测车辆速度。利用都卜勒效应（Doppler Effect）原理：当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。
本设计采用测速仪安装于车道正向的安装模式，安装高度为路面上6m，离车道中心轴 ±2m，垂直界面安装角度25±1? （辐射轴相对车辆行使方向角度） ，监测向来的车辆。当车辆进入探测区域的时刻，测速仪通过连接器输出第一个触发信号，同时输出具有相同作用的电压脉冲信号。车辆离开探测区域的时刻，测速仪通过连接器输出第二个触发信号，同时脉冲电压下降。输出第二个触发信号之后，测速仪输出被测车速和车长信息，见图2。
测速仪安装在车道正向，监测向来的车辆
3 总结
综上，前端系统主要由百万级像素高清摄像机、高清镜头、处理主机和补光设备组成，由于使用标准化的IP接口，使系统的主要部分：高清相机与处理主机间只需要一根网线便能完成通讯，不需要增加其他连接设备，同时易于与其它设备连接。前端设备杆具上除设备机箱外仅需要安装补光设备和一个高清摄像机，由于系统采用视频检测的模式，无需破坏路面进行切割线圈，大大降低了安装、调试的工作量，同时也方便日后的维护保养工作。
参考文献：
[1]龚春方.道路交通治安卡口管控系统的设计与实现[D].北京交通大学，2014.
[2]杨丽琴.高速公路车道高清卡口系统实施方案[J].中国交通信息化，2015（06）：107-108.
作者简介：唐元鹏（1988-），男，辽宁阜新人，助理电气工程师，研究方向：智能交通，安防方面。
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