高速公路車輛路徑識別系統(tǒng)

1、高速公路網(wǎng)車輛路徑識別系統(tǒng)方案建議書目目 錄錄一、一、概述概述.31.1 需求分析.31.2 高清車牌識別系統(tǒng)解決方案.41.3 系統(tǒng)擴(kuò)展功能.4二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、系統(tǒng)設(shè)計(jì).63.1 系統(tǒng)規(guī)劃.63.2 多路徑車輛識別監(jiān)測系統(tǒng).73.2.1 點(diǎn)位設(shè)計(jì) .83.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成 .83.3 車輛超速全程監(jiān)控系統(tǒng).103.3.1 點(diǎn)位設(shè)計(jì) .113.3.2 系統(tǒng)構(gòu)成 .12一、一、概述概述1.1 需求分析需求分析目前在高速公路路徑識別的主要技術(shù)方法有標(biāo)識法、車牌照識別法、最短路徑法、布瑞爾交通分配法、出口確認(rèn)法、路網(wǎng)平衡法、最大概率法、協(xié)商法、抽樣調(diào)查法等等。國內(nèi)比較實(shí)用的有標(biāo)識站法和車牌照識別法。

2、1. 標(biāo)識站法標(biāo)識站識別方法是依據(jù)精確識別原理，準(zhǔn)確識別車輛的實(shí)際行駛路徑，標(biāo)識站法可分為停車式和不停車兩種。在本文中重點(diǎn)對停車式標(biāo)識站進(jìn)行分析，以下提到的標(biāo)識站均為“停車式標(biāo)識站” 。在需要設(shè)置標(biāo)識站的地方設(shè)置幾條帶收費(fèi)島的車道，前方設(shè)標(biāo)志說明，收費(fèi)車道上安裝費(fèi)接觸式IC卡讀寫設(shè)備，司機(jī)通過此路段時(shí)，需將IC卡在讀寫天線的規(guī)定距離內(nèi)劃過，自動(dòng)欄桿開啟、車輛通行，記錄該標(biāo)識站信息。標(biāo)識站還需要設(shè)置攝像機(jī)（對沖卡車輛進(jìn)行抓拍） 、霧燈等安全設(shè)施。該標(biāo)識站的設(shè)立實(shí)際上上相當(dāng)于主線收費(fèi)站的建設(shè)，由收費(fèi)亭、帶IC卡讀寫器的計(jì)算機(jī)、自動(dòng)欄桿、 （攝像機(jī)） 、霧燈、通行燈以及通行系統(tǒng)組成。路徑的識別主要依

3、靠寫入通行卡的標(biāo)識站編碼，由出口根據(jù)入口、標(biāo)識站信息自動(dòng)計(jì)算車輛行駛路徑。由于標(biāo)識站識別方法是依據(jù)精確識別原理，準(zhǔn)確識別車輛的實(shí)際行駛路徑，因此，標(biāo)識站識別方法識別的精度較高。標(biāo)識站的主要缺點(diǎn)是車輛每次經(jīng)過標(biāo)識站時(shí)必須停車，導(dǎo)致行車速度降低，降低了高速公路的服務(wù)水平，與聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的精神直接想違背，對社會形象也是一種極大的損害。2. 車牌照識別技術(shù)隨著圖像識別技術(shù)的發(fā)展，也可應(yīng)用“車牌照識別”技術(shù)進(jìn)行多路徑的識別。即高速公路出、入口設(shè)置車牌照抓拍系統(tǒng)，在路網(wǎng)內(nèi)關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置車牌照抓拍系統(tǒng)，攝取通過車輛牌照。車牌照實(shí)質(zhì)上也是一種相對精確的標(biāo)識方法，可以在很大程度上解決路徑識別的問題?；谝曨l車牌照識別技

4、術(shù)的車輛識別系統(tǒng)不需要降低行車速度，保證高速公路的服務(wù)水平。良好的視頻車牌識別系統(tǒng)能夠保證較高的車牌識別率，可以滿足高速公路車輛路徑識別的需要。1.2 高清車牌識別系統(tǒng)解決方案高清車牌識別系統(tǒng)解決方案本系統(tǒng)基于VROAD HDR高清視頻綜合檢測器，利用單臺高清攝像機(jī)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)單臺設(shè)備同時(shí)提供車牌識別、交通事件檢測、交通數(shù)據(jù)采集、違法行為記錄、高清電視監(jiān)控五大功能。該系統(tǒng)采用CCD高清攝像機(jī)和全高清視頻觸發(fā)的多車道車牌識別技術(shù)，不需要在路面上切割線圈，尤其適合在高速公路上使用。先進(jìn)的LED智能補(bǔ)光技術(shù)能夠保證該系統(tǒng)不受夜間影響，滿足國家GA-T 497-2009標(biāo)準(zhǔn)。在路段車流量大，大型車、超限

5、車比重高，大型車運(yùn)行速度低，而且長期占用超車道現(xiàn)象普遍，小型車受壓制，整體處于低速運(yùn)行狀態(tài)，無法發(fā)揮其高速公路的正常服務(wù)功能。此外，京石、京滬等高速部分路段路面破損狀況日趨嚴(yán)重，養(yǎng)護(hù)維護(hù)任務(wù)日趨繁重，施工作業(yè)點(diǎn)逐年增加，大大降低了這些高速公路的通行能力和服務(wù)水平。服務(wù)水平的降低增加了不規(guī)范運(yùn)行的行車行為。利用硬路肩超車現(xiàn)象普遍，誘發(fā)和導(dǎo)致交通安全事故呈不斷上升趨勢，其安全、快速的運(yùn)輸、保暢能力開始下降，并逐漸影響到社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的健康發(fā)展。利用VROAD HDR的車牌識別、交通事件檢測、車輛違法行為檢測功能，本車輛路徑識別系統(tǒng)還可提供下列擴(kuò)展功能：1.3 系統(tǒng)系統(tǒng)擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能 高速公路主線路

6、段卡口記錄、超速檢測及預(yù)警功能設(shè)在高速主線路段、主線收費(fèi)站前2KM（根據(jù)需要可以調(diào)整）,通過全天候監(jiān)控路面過往車輛，獲取通行車輛的信息。系統(tǒng)根據(jù)所拍攝的圖像信息進(jìn)行車牌、車型等特征信息的自動(dòng)識別，完成對違法、被盜搶、嫌疑車輛的記錄和信息傳輸，通過就近的各高速公路收費(fèi)站旁的警務(wù)工作站將信息送入全省高速公路警務(wù)信息系統(tǒng)，通過信息平臺軟件實(shí)現(xiàn)卡口信息入庫、區(qū)間超速檢測、盜搶等黑名單車輛報(bào)警，以及對高速公路主線警務(wù)工作站發(fā)布的到達(dá)車輛的提前預(yù)警。 卡口預(yù)警及高速公路出口攔截功能出省高速公路主線收費(fèi)站和各高速公路收費(fèi)站出口車道設(shè)置車道專用裝置完成車輛前部高清晰圖像抓拍、車牌識別、卡口攔截，通過全天候監(jiān)控

7、車道過往每一輛車輛，獲取通行車輛的詳細(xì)信息。系統(tǒng)根據(jù)所拍攝的圖像信息進(jìn)行車牌、車型等特征信息的自動(dòng)識別，完成對違法、被盜搶、嫌疑車輛的比對確認(rèn)、聲光報(bào)警，收費(fèi)站每車道設(shè)置抓拍機(jī)，同樣對車輛信息進(jìn)行比對，如果與預(yù)警信息一致則進(jìn)行攔截處理。并通過LED顯示屏告知當(dāng)事人違法事實(shí)及相關(guān)處罰決定。 全部車輛區(qū)間測速功能在主線路段道路安裝多處車輛卡口檢測裝置，通過記錄一輛車通過一定距離相鄰兩處檢測裝置的時(shí)間差，依據(jù)車輛前部牌照識別信息，實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇傟?duì)監(jiān)控中心或者各監(jiān)控指揮分中心，通過專門的區(qū)間測速軟件自動(dòng)判斷車輛在此區(qū)間是否超速，并自動(dòng)生成旅程軌跡和超速區(qū)段地圖，提供符合公安部非現(xiàn)場違法標(biāo)準(zhǔn)要求的地點(diǎn)照片

8、序列，供交通違法處罰后平臺客戶端使用。設(shè)置原則：長大平直路段連續(xù)間隔1KM設(shè)置；長下坡路段及限速路段間隔500M設(shè)置，隧道出入口各設(shè)置1處，事故黑點(diǎn)等事故常發(fā)地段根據(jù)需要加密設(shè)置。 特殊的交通違法行為檢測、異常交通事件檢測和交通量測量功能利用高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)覆蓋面大，單個(gè)攝像機(jī)可以同時(shí)檢測3條車道的特點(diǎn)，特殊的交通違法行為檢測，如大貨車長期占有小車道行駛、車輛跨實(shí)線行駛、車輛走緊急車道等違法行為；同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行異常交通事件檢測和交通量測量，交通事件檢測的內(nèi)容包括精確到每條車道的交通事故、車輛停駛、車輛逆行、交通擁堵等行為，交通量檢測可以提供按照車道統(tǒng)計(jì)的車流量、地點(diǎn)平均速度、時(shí)間占有率等基礎(chǔ)交通信

9、息。系統(tǒng)綜合建設(shè)成本性價(jià)比高，可靠性高、較為成熟，后期維護(hù)方便簡單，非常適用高速交警的投資、管理模式：前述的介紹充分說明本系統(tǒng)具有初期綜合建設(shè)成本低、功能強(qiáng)大、性能優(yōu)異、維護(hù)操作方便的特點(diǎn)，其檢測主機(jī)均采用成熟的Linux嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用工業(yè)級硬件平臺成熟穩(wěn)定，而且設(shè)備均具有自診斷遠(yuǎn)程管理的功能，具備自維、托管的基礎(chǔ)。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)劃本系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、中心綜合應(yīng)用和管理系統(tǒng)組成。 前端系統(tǒng)中心綜合應(yīng)用和管理系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)前端系統(tǒng)包括安裝在外場的圖像采集設(shè)備，補(bǔ)光系統(tǒng)，HDR視頻檢測器（也可放入中心） ；中心綜合應(yīng)用和管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、各種應(yīng)用

10、服務(wù)器、存儲設(shè)備等；前端系統(tǒng)與中心系統(tǒng)通過傳輸系統(tǒng)連接。高清攝像機(jī)同步補(bǔ)光信號防護(hù)罩光端機(jī)高清視頻檢測器LED頻閃燈板加強(qiáng)型LED頻閃燈設(shè)備機(jī)箱鏡頭聲光報(bào)警設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖高速公路現(xiàn)場安裝照片作為多路徑車輛識別功能的擴(kuò)展，本系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)車輛超速全程監(jiān)控、智能卡口預(yù)警攔截、交通違法綜合監(jiān)測的功能，能夠?qū)π旭傇谠撀范蔚能囕v違法行為進(jìn)行管理，降低交通事故的發(fā)生概率，減少交通事故損失。3.2 多路徑車輛識別監(jiān)測系統(tǒng)多路徑車輛識別監(jiān)測系統(tǒng)隨著高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，兩點(diǎn)之間車輛行駛的多路徑識別問題成為聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)及網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用清分模式中迫切需要解決的問題，且隨著一次行駛距離變長，交費(fèi)金額較多的情況下，一些

11、不法車戶就采用倒換通行卡以達(dá)到少交費(fèi)的目的。在封閉式的收費(fèi)系統(tǒng)環(huán)境下，車輛通過路網(wǎng)時(shí)，已經(jīng)具備了兩項(xiàng)信息出口信息和入口信息。對于路徑識別來說，路徑是由出口、入口、路段信息共同組成，只要三種信息齊全，路徑就可以唯一確定。因此，只需要在路網(wǎng)中會產(chǎn)生歧義的路段設(shè)立標(biāo)識，獲取車輛行駛的標(biāo)識信息，就可以根據(jù)出入口信息、標(biāo)識信息(可能有多個(gè))識別出任意車輛的準(zhǔn)確行駛路徑。基于射頻標(biāo)簽識別技術(shù)的路徑識別系統(tǒng)存在一旦標(biāo)簽與路側(cè)的標(biāo)識站之間的通訊通道被遮擋，那么標(biāo)識站就無法將信息寫入標(biāo)簽中，收費(fèi)站只能按最短路徑收費(fèi)（例如將標(biāo)簽放入金屬盒子中）的問題，因此并不能真正的解決路徑識別問題?；贖DR高清視頻檢測器的多

12、路徑車輛識別監(jiān)測系統(tǒng)通過在收費(fèi)站出入口附近、互通立交橋及二義性路段安裝高清卡口設(shè)備，獲取車輛號牌信息，從而得到車輛的行駛路徑，有效解決了路徑識別這一難題。同時(shí)，在服務(wù)區(qū)出入口建設(shè)智能車輛識別系統(tǒng)（見3.4節(jié)） ，可以為多路徑車輛識別檢測系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)補(bǔ)充。3.2.1 點(diǎn)位設(shè)計(jì)點(diǎn)位設(shè)計(jì)根據(jù)需要，本系統(tǒng)高清車輛標(biāo)示點(diǎn)點(diǎn)位有收費(fèi)站、互通立交、服務(wù)區(qū)等三類。充分利用各主線站和主要城市收費(fèi)站現(xiàn)有車牌識別系統(tǒng)的資源，將上述收費(fèi)站的車牌數(shù)據(jù)接入本系統(tǒng)；在未建設(shè)車牌識別系統(tǒng)的收費(fèi)站，建設(shè)基于高清視頻的車牌識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用單臺高清CCD攝像機(jī)可實(shí)現(xiàn)最多3個(gè)車道的車牌識別，一般在每個(gè)收費(fèi)站出入口匝道各設(shè)置1套即

13、可；可根據(jù)需要在高速公路服務(wù)區(qū)出入口安裝高清車牌識別系統(tǒng)，對進(jìn)出服務(wù)區(qū)的車輛進(jìn)行管理，對車輛套牌、倒卡逃費(fèi)現(xiàn)象進(jìn)行管理。在重點(diǎn)路段可根據(jù)需要增設(shè)路段車牌識別點(diǎn)，對過往車輛進(jìn)行標(biāo)識。上述標(biāo)識點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲入全省統(tǒng)一的車輛信息數(shù)據(jù)庫，由管理中心生成車輛行駛軌跡信息，當(dāng)車輛駛離高速公路時(shí)，收費(fèi)站根據(jù)車輛行駛軌跡進(jìn)行收費(fèi)，有效遏制車輛逃費(fèi)現(xiàn)象。3.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成多路徑車輛識別監(jiān)測系統(tǒng)可模擬高速公路各車輛行駛路線，確定其行駛路徑。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：P數(shù)據(jù)服務(wù)器查詢終端存儲系統(tǒng)高清攝像機(jī)補(bǔ)光系統(tǒng)綜合應(yīng)用服務(wù)器前端系統(tǒng)中心系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)P高清攝像機(jī)補(bǔ)光系統(tǒng)高清視頻檢測器高清視頻檢測器互通立交高速公路出入

14、口3.3 車輛超速全程監(jiān)控系統(tǒng)車輛超速全程監(jiān)控系統(tǒng)從2003年開始，全國高速公路陸續(xù)啟用超速電子監(jiān)控系統(tǒng)，加大對超速違章行為的查處力度，在一定程度上降低了交通事故的發(fā)生率。現(xiàn)有的高速公路超速監(jiān)控系統(tǒng)不能有效的判定超速行為，因?yàn)楝F(xiàn)有的測速手段多是測定瞬時(shí)速度，超速車可以在測速區(qū)減速，過了測速區(qū)又超速；系統(tǒng)功能單一，未能實(shí)現(xiàn)所采集信息(特別是視頻圖像資源)的充分利用：自動(dòng)化程度低，主要靠人工分析圖像，實(shí)時(shí)性差，耗費(fèi)大量人力等。由于區(qū)間測速比定點(diǎn)測速更科學(xué)更精確地對超速進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和抓拍，近幾年，國內(nèi)道路建設(shè)區(qū)間測速系統(tǒng)的呼聲越來越高，并且，區(qū)間測速正在寫入下一版本的超速執(zhí)法國家標(biāo)準(zhǔn)。高速公路區(qū)間測

15、速是指在高速公路的主線上設(shè)置覆蓋道路所有車道(含路肩的緊急行車道)的斷面車輛檢測系統(tǒng)，利用車牌自動(dòng)識別技術(shù)采集每個(gè)斷面的車輛通行信息，如車輛牌號、通過時(shí)間、車輛特寫及全景圖片等，用這些信息進(jìn)行超速判定、犯罪車輛檢測、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交通信息統(tǒng)計(jì)工作等，便能對其原有超速執(zhí)法系統(tǒng)的功能進(jìn)行彌補(bǔ)和提升，主要表現(xiàn)在以下方面：應(yīng)用車牌識別技術(shù)以后，所有經(jīng)過檢測斷面的車輛都會被識別并抓拍下來，根據(jù)相鄰兩檢測斷面上識別的車牌號可以精確測定同一輛車在兩斷面問的路段上的區(qū)間車速，最有效的遏制超速現(xiàn)象。利用同一套設(shè)備，還可以開展對不按道行駛等交通違法行為的監(jiān)測。打擊高速公路涉車犯罪。犯罪車輛通過多個(gè)檢測斷面時(shí)，除了根據(jù)識別出的車牌號和黑名單庫比對辨識出犯罪車輛外，還能指出車輛的行駛路徑，對公安部門抓獲犯罪車輛有很大意義。對查輯被盜搶機(jī)動(dòng)車、肇事逃逸車、套牌車成效顯著。實(shí)時(shí)采集動(dòng)態(tài)交通信息。傳統(tǒng)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)無法得到路段旅行時(shí)間等實(shí)時(shí)交通信息。另一方面與高速公路的安全運(yùn)行密切相關(guān)的那些交通事件的圖像往往淹沒在海量的正常圖像里未能被H前的人工觀察圖像方式及時(shí)識別，監(jiān)控系統(tǒng)并未發(fā)揮預(yù)想的作用，更不能及時(shí)將與這