遼寧省國省公路高清智能卡口綜合管理系統設計概述

摘 要：隨著我國國內高速公路和城市道路建設的快速發展，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已經成為當前交通管理發展的主要方向，而其中車牌識別技術作為智能交通系統的核心內容，發揮著重要的作用。本文通過分析當前地感線圈檢測模式存在的問題，提出雷達檢測模式的高清卡口技術方案，該方案中采用的模式具有雷達觸發與視頻輔助檢測相結合，無需破壞路面，捕獲率不受天氣、環境影響等優點。

關鍵詞：公路；智能；治安卡口；系統

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

1 應用背景

在治安卡口系統的發展歷程中，地感線圈檢測模式一直占據著市場最大份額，雖然它有著捕獲率高、抓拍位置精準等優勢，但是切割地感線圈造成路面結構破壞、后期維護麻煩、地感線圈檢測在功能的擴展應用方面也存在不足，一般只適用于機動車觸發，不能有效抓拍在機動車道上行駛的非機動車和行人，沒有充分發揮視頻圖像的優勢。

治安卡口系統建設一直處在多種技術形態并存、融合的環境中，比如：數碼相機模式與攝像機模式、標清圖像與高清圖像、地感線圈檢測、雷達檢測與視頻檢測等等。目前全國各地交通管理部門建設的治安卡口系統型式很多，但無論何種技術路線、何種產品形態，整體看下來都面臨以下幾個典型問題：（1）系統穩定性不好。國內相當一部分廠家是“拼湊”方案，沒有真正的研發能力，絕大部分組件都是外購再自行組合，在產品選型上又趨于廉價產品，最終形成“不穩定產品”+“不穩定集成”的局面，這是導致系統運行不穩定的癥結所在；（2）系統效果不好。系統效果不好直觀地體現在“圖片不清晰”、“取證有效率不高”。其實治安卡口系統的研發、實施與反饋修正是個精細活，它需要對大量的現場樣本進行分析，要對圖像成像質量、車輛捕獲方式與抓拍位置、設備安裝位置與角度、圖片處理方法等等進行持續優化與改進；（3）系統建設成本高。大部分治安卡口系統的建設采用線圈檢測方式，切割線圈的費用及破壞路面后造成的維護費用推高了治安卡口系統的建設和使用成本。

2 高清卡口技術方案

為了解決以上問題，采用以下核心技術路線及具體功能設計如下：（系統功能及性能規劃嚴格按照公安部頒標準《公路車輛智能監測記錄系統通用技術條件》（GA/T 497-2009）中的有關規定執行）

（1）現場布局?？谧ヅ膯卧c補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。本設計采用雷達檢測模式方案：雷達觸發與視頻輔助檢測相結合，無需破壞路面，捕獲率不受天氣、環境影響。采用以窄波雷達檢測觸發為主、視頻觸發檢測為輔，兩者相結合的車輛捕獲觸發機制。通常情況下采用窄波雷達檢測觸發，當窄波雷達觸發模式無法正常運行時，前端系統能自動切換到視頻觸發觸發模式，并能向平臺發送告警信號，通知維修人員進行維修。當故障修復以后，前端系統能自動切換回窄波雷達檢測觸發模式，恢復到常規工作狀態，切換過程無需人工干預。最大限度地避免因窄波雷達觸發故障造成長時間漏車、無記錄的現象出現。窄波雷達觸發原理簡介（見圖1）。由于雷達在連續不間斷的探測，當運動的車輛到達雷達的探測區域時，雷達會發現在探測區域出現了目標，雷達會持續跟蹤該目標，待目標的反射信號強度達到預先設定的閾值時，雷達會輸出一個確認的觸發信號，這樣就完成了雷達檢測車輛、給出觸發信號的過程；2）視頻檢測。視頻檢測基于一臺高清200萬像素（1600×1200）抓拍攝像機對1條車道（國標寬度）進行視頻檢測。在畫面上為每個車道設置一個虛擬線圈，車輛經過虛擬線圈時，視頻檢測模塊發送信息給成像與控制模塊在控制補光的同時進行同步抓拍；3）車輛測速功能。設計采用雷達作為系統的車速檢測設備，為每條車道配置1臺平板窄波雷達用于檢測車輛速度。利用都卜勒效應（Doppler Effect）原理：當目標向雷達天線靠近時，反射信號頻率將高于發射機頻率；反之，當目標遠離天線而去時，反射信號頻率將低于發射機率。如此即可借由頻率的改變數值，計算出目標與雷達的相對速度。

本設計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） ，監測向來的車輛。當車輛進入探測區域的時刻，測速儀通過連接器輸出第一個觸發信號，同時輸出具有相同作用的電壓脈沖信號。車輛離開探測區域的時刻，測速儀通過連接器輸出第二個觸發信號，同時脈沖電壓下降。輸出第二個觸發信號之后，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，監測向來的車輛

3 總結

綜上，前端系統主要由百萬級像素高清攝像機、高清鏡頭、處理主機和補光設備組成，由于使用標準化的IP接口，使系統的主要部分：高清相機與處理主機間只需要一根網線便能完成通訊，不需要增加其他連接設備，同時易于與其它設備連接。前端設備桿具上除設備機箱外僅需要安裝補光設備和一個高清攝像機，由于系統采用視頻檢測的模式，無需破壞路面進行切割線圈，大大降低了安裝、調試的工作量，同時也方便日后的維護保養工作。

參考文獻：

[1]龔春方.道路交通治安卡口管控系統的設計與實現[D].北京交通大學，2014.

[2]楊麗琴.高速公路車道高清卡口系統實施方案[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。