采点测速仪解决方案

一、背景与需求

1.1背景介绍

目前城市道路车辆越来越多，超速行驶是一个普遍存在的社会现象，是引发交通事故的重要因素。道路上的固定移动测速仪由于测速位置固定，很容易被司机熟悉，一定时期以后超速违法容易形成习惯性固定点闪避，使得一些固定测速仪点设备形同虚设，未起到规范作用，还会造成交通事故的隐患。针对此情形，我公司推出了运用高清智能摄像机+窄波移动测速仪雷达技术研制开发的移动测速仪：采点测速仪，它可方便的安装在任何需要监测的路侧，实时对道路上车辆进行测速，并对超速车辆进行自动抓拍，可有效杜绝某些路段超速驾驶行为，保障道路行车安全。

1.2法律政策
GB/T 21255-2007《机动车测速仪》

二、产品方案设计

2.1工作原理
全套系统为一体化设计，包括测速雷达、摄像机、抓拍处理主机、显示单元等为一个完整整体，系统采用先进的数字高清晰工业数字摄像机作为抓拍单元，高清像素不小于300万像素。使用高精度、小角度窄波测速雷达作为系统测速取证单元，产品支持多路摄像机同步取证，系统抓拍主机单元采用嵌入式低功耗专业设备，配以硬件看门狗（监测电路），结合专用软件，确保系统长期稳定可靠自动工作，具备对4车道、24小时、智能化、高清晰的监测能力，整套产品采用一体化设计思路，配备大容量、便携型锂电池供电，具有操作方便、监测准确、自动化程度高、集成度高、支持多设备网络化执法和全天候固定执法能力；可对违法超速的车辆进行有效、快速、准确的抓拍取证，同时具有其它违法行为的取证能力。系统采用窄波雷达直接测量触发抓拍技术，对目标车辆的检测不受光线影响，必要时配备补光灯可实现24小时全天候的执法能力。
2.2系统功能
2.2.1一体化设计功能
全套系统为工业一体化设计（集成度高、结构合理、操作方便、能一键开机；性能稳定可靠、隐蔽性好，能适应白天、夜晚、阴、雨、雾、雪天气等各种条件下工作，满足全天候24小时工作。并具有野外使用的防盗、防雨、防尘、防雷、抗电磁干、散热等安全性能设计。整机便于携带，可在不同路段进行便携式执法。每套设备含一只具有自动方向判别、定位准确的定角式测速雷达、一套工业级控制计算机、一只高分辨率数字摄像机，图片质量200万像素、一只专用高速闪光灯、一套专用锂电池及充电器、一只无线路由器和无线传输模块、一套便携防尘防水机箱、一套系统附件、以及一套运行稳定且功能齐全，操作简单，便于维护的软件。结构紧凑，线缆连接隐蔽，能适应恶劣天气下执法，设备的安全性强，所有设备全部内置在一个机箱内，形成一套完整的产品。
2.2.2超速车辆捕获功能
系统对通过的目标车辆，自动区分行驶方向、自动测量瞬时速度；系统可根据需要预先对不同路段的限速值进行设定；同时根据不同路段的需求，对大小车进行分开设定限速值，在抓拍超高速车辆的同时还可对超低速的车辆进行抓拍；系统在发现车辆超速时，自动区分大小型车，根据不同车型的限速标准，对相应的违法车辆自动抓拍2张有效违法图片；且在图片上叠加有违法时间、限速值、超速值、违法地点、行驶方向、车牌号码、超速比例，违法代码等要素信息（可根据用户需求添加或减少），并能将上述信息显示在显示屏上。向、车速等内容。

2.2.3图像记录功能
系统对每辆违法车辆抓拍保存2张有效取证图片，并以JPEG格式保存；图片有效像素达200万以上，两张图片均能够清晰反映出违法车辆的全景特征和号牌。符合GA/T 823-2009图像取证技术规范要求。

2.2.4车牌识别功能
统可以自动识别动态和静态的车辆，识别国内的蓝牌、黄牌、黑牌和白牌等号牌，号牌识别准确率≥98%(见公司发明专利，专利号ZL 2005 1 0024593.6)，捕获号牌的捕获率达到96%以上。
系统通过高准确率的号牌识别功能，能够同步与后台数据(违法数据库和黑名单数据库)进行联动稽查比对，对过往摄像机视觉内的车辆进行自动车牌识别，黑名单比对，发现违法车辆(例如：违法闯红灯、未年检车辆、报废车辆、肇事逃逸和通缉盗抢车辆等)自动识别，自动比对，自动语音报警。(黑名单报警效果图片见下图)

特别提示：本系统是以“汽车号牌识别”为核心技术，在号牌识别领域具有国际领先的水平，采用视觉神经网络模糊识别技术，对图片进行快速扫描，分析筛选出车辆号牌进行二次扫描，进行两次识别结果判定，识别正确率大幅提升，对于稽查车辆黑名单具有决定性的意义。其次，本产品在号牌识别技术中，还加入了自动学习的功能，通过长期训练还能够自身不断完善提高识别的准确率，此项技术有别于其它厂家的模版匹配技术，需要以后长期的升级修改，增加了难度。系统具有良好的学习和升级功能，对以后产品的新型号牌，只需进行有效的学习和训练，便可正确的识别，具有良好的兼容性。
2.2.5车辆测速功能
产品经过公安部检测中心检测，符合GB/T21255-2007的相关要求。测速精度-1km/h。
2.2.6信息系统管理功能
（1）违法录入功能
前端设备抓拍图片时，抓拍软件对图片进行局部和整体放大，可以按序排列浏览图片等，能够自动显示测速设备的信息编号、号牌种类（大型小型汽车号牌）、车牌号码、车辆类型、采集时间、违法地点、违法行为（违法代码和违法行为描述）、行使方向、车辆速度等信息，软件具备查询、统计、打印等功能，可简单快捷的黑名单单条、批量导入。系统具备灵活完善的接口协议转换功能，违法数据能够通过交通管理综合平台提供的电子监控录入接口写入平台。
（2）维护工作管理
设备具备故障自动检测及自恢复功能，以日志形式详细记录每次维护工作过程及完成情况。设备维护支持远程参数设置、系统校时、远程升级、断电后自启动等功能。
（3）数据汇聚
可实现按照省厅统一数据标准和统一数据接口、传输、控制要求接入相关系统平台，进行逐级汇聚。
2.2.7数据传输功能
系统支持多种网络传输方式，内置有有线和无线传输模块，可根据需要通过网线、3G、WIFI等网络，将违法图片自动上传到后端笔记本上，在后端笔记本上可进行现场查询、处罚、处理、罚单打印等操作，且可通过网络远程对前端的抓拍主机系统配置进行更改设置。根据需要系统前端也可进行现场查询、处罚、处理、罚单打印等操作。
2.2.8网络安全功能
系统设备采用嵌入式低功耗工业级控制计算机，主机板采用低工耗嵌入式设计，模块化集成，嵌入式操作系统。系统具备良好的可扩充性、可移植性和兼容性，系统设计方案充分利用现有的信息化建设成果和接口资源，并预留扩展接口。数据平台采用开放性设计，可配置多种数据接口，对外提供标准的接口，以满足更多用户共享信息和其他系统协同工作的要求。系统提供了各种升级必备的硬件接口和软件接口模块，可扩展、可升级。主控设备断电来电后自动开机，自动加载工作参数。方便为以后根据招标方的工作需要进行开发和接口连接，系统可升级到网络交换功能，即采用非现场处理手段对违法车辆进行公告和告知，对违法数据进行锁定、解锁、分析、统计、查询、浏览、打印等一系列网络交换操作实现无纸化办公，提高工作效率和科技含量。系统为了增加防病毒、稳定性，采取了EWF保护功能模块，禁用绝大部分端口，只开放传输和控制抓拍端口，避免了病毒程序的影响。软件配有光盘，免费培训软件安装和使用。
2.2.9防伪水印功能
系统配备完善的后台管理和处罚管理软件，可进行现场查询、处罚、处理、罚单打印等操作。且可通过网络远程对前端的抓拍主机系统配置进行更改设置。系统抓拍的违法图片以JPEG格式保存，每辆违法车辆保存2张有效取证图片，图片具有防篡改功能，每张图片中增加了数字防伪水印技术，并将防伪水印叠加至图片上，违法图片应满足《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T 832-2009）相关规定。系统支持多种数据格式，可根据交管部门的需求与现有违法处罚系统对接，实现数字网络化管理。

加密的防伪信息代码
2.2.10黑名单抓拍告警功能
系统通过高准确率的号牌识别功能，能够同步与后台数据(违法数据库和黑名单数据库)进行联动稽查比对，对过往摄像机视觉内的车辆进行自动车牌识别，黑名单比对，发现违法车辆(例如：违法闯红灯、未年检车辆、报废车辆、肇事逃逸和通缉盗抢车辆等)自动识别，自动比对，自动语音报警并向中心及拦截点发告警信息。(黑名单报警效果图片见下图)

 
黑名单比对报警图
特别提示：本系统是以“汽车号牌识别”为核心技术，在号牌识别领域具有国际领先的水平，采用视觉神经网络模糊识别技术，对图片进行快速扫描，分析筛选出车辆号牌进行二次扫描，进行两次识别结果判定，识别正确率大幅提升，对于稽查车辆黑名单具有决定性的意义。其次，本产品在号牌识别技术中，还加入了自动学习的功能，通过长期训练还能够自身不断完善提高识别的准确率，此项技术有别于其它厂家的模版匹配技术，需要以后长期的升级修改，增加了难度。系统具有良好的学习和升级功能，对以后产品的新型号牌，只需进行有效的学习和训练，便可正确的识别，具有良好的兼容性。
2.2.11自适应功能
特有的抓拍单元自适应调整功能：采用光线自适应调节技术，使抓拍充分适应于各种道路、气候状况和不同光照的环境。无论在白天、雨、雪、雾等恶劣天气条件下（需要时可选配合适的补光灯，扩展夜间抓拍功能）均可准确进行车辆抓拍，确保图片质量。

雨天抓拍效果图
2.2.12其他交通违法行为抓拍功能

系统在抓拍超速违法行为的同时，还可对违法占道、逆行、压黄线、违法调头等违法行为进行自动或手动抓拍。
产品在原有系统基础上，新增加了其他违法行为快速抓拍的功能，其中包括违法压黄线、违法停车、违法调头、违法占道行驶、违法逆向行驶等违法行为，全实时录像功能，及其他违法行为的手动抓拍。产品可按照用户的需要对任意违法行为进行抓拍，同时可将此设备扩展为执法记录仪，进行录像，录像时间可自行定义，录像格式AVI。(可打击的违法行为：违法闯红灯、未年检车辆、报废车辆、肇事逃逸和通缉盗抢车辆等)自动识别，自动比对，自动语音报警。

2.2.13区间测速功能
采用2台雷达测速仪开机运行后，抓拍的图片传到后台，通过后台管理软件，可将两张图片信息合成，叠加包括区间名称、行驶方向、车牌号码、平均车速等信息。

三、系统配置

3.1产品简介

文康·采点式测速仪（ WK-MEP-II/R ）是安徽文康科技有限公司独立研发的新一代多功能、全天候、一体化、便携式智能交通（ITS）违法取证设备，公司拥有产品从硬件到软件的全部自主知识产权。整套产品采用一体化设计思路，配备大容量、便携型锂电池供电，具有操作方便、监测准确、自动化程度高、集成度高、支持多设备网络化执法和全天候移动执法能力。可对违法超速的车辆进行有效、快速、准确的抓拍取证。
该系统是安徽文康科技有限公司自主研发的针对智能交通领域移动执法的专业软件，软件内嵌了GPS自动校时,违法地点经纬度和车辆相关违法信息（时间、地点、限速、车速、违法名称、超速百分百、防伪码等）自动叠加。
系统采用具有国家发明专利的汽车号牌自动识别技术，可对公安部网站公布的黑名单车辆具有稽察功能。软件采用通用数据接口，便于接入全国各地交警非现场处罚平台，软件界面大方美观、一次性设置、傻瓜式操作。

3.2系统配置

3.2.1测速雷达单元
警博士雷达  WK-MEP-Ⅱ

文康•警博士雷达为新一代国产智能平板窄波束雷达，测量夹角水平6°，车辆定位准确，不同车速车辆（5km/h~250 km/h），定位抓拍前后位置相差小于±1.5米，两张照片有效；可以自动测量车辆反射信号，判断车辆类型，可以根据车辆类型自动采用不同限速标准限速；可以有效防电子狗检测，提高执法效力；违法图片自动筛选，有效捕获率高达96%；具有静态、同向、反向、全向测速抓拍功能。
详细技术参数：
Ø 工作波段：K-波段；
Ø 工作频率：24.150GHz±45MHz；
Ø 输出功率：10mW；
Ø 测速范围： 5～250km/h（静态）20～250km/h（动态）；
Ø 作用距离：＞100m；
Ø 工作电压：10.8-16VDC；
Ø 响应时间小于：30ms；
Ø 机械参数重量：250g，ABS外壳；
Ø 工作温度：-40°C~ +70°
Ø 尺寸：115x95x45mm；
Ø 测速精度：-1km/h
Ø 雷达种类：窄波雷达。
Ø 雷达天线：平面矩阵天线。
Ø 辐射：距测速仪2m任何方向功率密度≤10μW/c㎡。
Ø 雷达发射角度(辐射强度大于-3dB的空间区域)；
Ø 水平发射角度6 °，垂直方向28°。
主要功能特点：
Ø 工作模式：动态、静态两种测速方式；
Ø 测速状态：同向、反向、双向测速；
Ø 大小车辆分开限速；
Ø 可根据实际安装角度进行余弦角度修正；
Ø 根据不同道路环境调节、设置雷达灵敏度；
Ø 常规测量的同时还可测量超低速。

3.2.2高清摄像机
300 万像素 1/1.8"逐行扫描 CCD,最大分辨率可达 2048*1536,帧率高达
25 帧全数字逐行扫描、自动白平衡、高清成像移动车牌、专用抓拍控制功能、快速外触发响应、图像帧存可编程。照片上可自动叠加违法时间、地点、车辆速度、限速值、违法代码等信息，违法车辆连续捕获能力＞3次/秒，数据容量可达100万条，支持网络FTP断点续传.
主要技术参数：
最大图像尺寸：2048*1536
传感器类型：1/1.8" Progressive Scan CCD
最小照度：0.1Lux@(F1.2,AGC ON)
快门：1/25 秒至 1/100,000 秒
镜头接口类型：C/CS 接口
视频压缩标准：H.264/MJPEG
压缩输出码率：32 Kbps~16M bps
帧率：25fps(2048*1536)
图像设置：饱和度,亮度,对比度,白平衡,增益, 3D 降噪通过软件可调
支持协议;TCP/IP,HTTP,DHCP,DNS,RTP,RTSP,NTP,支持 FTP 上传图片

3.2.3嵌入式控制单元
采用专业级标准设计，具有良好的抗冲击防震能力，系统配置高性能，响应速度迅速，处理数据能力高效。采用12v直流稳压电源供电，使系统更安全、稳定、可靠。
采用正版windows 操作系统，低功耗，断电自动恢复启动。有较高的集成度，一体化设计，也能够十分方便地进行便携使用。系统应配备一体化使用的相关安装部件，优先采用便携一体式设备。
CPU ：ATOM  双核1.8G低功耗技术；
内存： 4G DDR3；
硬盘：60GB；
支持2个RJ45（10/100/1000 Mb/s以太网）；
高集成、高性能、零噪音设计；
采用无连接电缆设计,整机内部整洁、美观；
图片抓拍率：98％
照片有效率： 96％。
工作温度：-40℃~+70℃
3.2.4显示单元
屏幕类型：LED背光液晶
屏幕尺寸：7寸真彩
最佳分辨率：:800*600（最高分辨率：1024*768）
对比度：500 :1
亮 度：550cd/Squa
可视角度：160度/160度
响应时间：≤12ms 动态画面显示流畅
功能与特点：:具有全自动调节能使画面质量最优化。可做车载显示器，工控，监控及POS终端。
菜单语言：中、英、俄、法、西、德文
彩色系统：PAL/NTSC、 PAL/SECAM
伴音制式：BG/DK/I、 M/N/、 L
完美显示PC/AV输入信号强大功能
裸重： 0.8KG
单机尺寸（mm):198*138*30
3.2.5闪光灯
闪光指数：GN4~GN36；
闪光能量：21Ws~160Ws；
电源：220V 50-60HZ
供电：AC 220V/12DC
功率：最大160VA，待机状态1VA；
闪光灯闪光持续时间:≤1/2000S（防眩光）；
闪光灯闪光间隔时间:≤0.3S；
采用德国频闪技术，德国频闪灯管
闪光灯管使用寿命: ≥2000万次；
环境：-20℃~70℃，补光距离大于30米，与系统抓拍速率有机配合；
亮度、频闪速度可调
色温：5600k；
不炫目，安全性高；
同步TTL触发、485、试闪按纽等触发方式
三脚架、云台
万向节等安装方式，外型密封设计，防雨，防尘，可选嵌入式光控开关，支持单路，双路触发。
3.2.6电源
锂电池采用优质锂离子电池组制作而成的设备专用电源，体积非常小巧轻便，与传统电源相比，重量和体积都是传统电源的四分之一大小，寿命却是传统电源的十倍以上。方便携带，充电快，保证系统持续运行10小时以上。

3.2.7一体化采点式野外防护机箱
系统充分考虑交警执法的需求，设备为智能一体化采点式箱体。
产品类型：智能化设计  
净重（Kg）：  18
高度（Cm）：  39
宽度（Cm）：  25
深度（Cm）：  38
工作温度范围：  -40～75℃
湿度范围：  0～90% （无凝结状态）
机箱：结实、牢固、美观、耐腐蚀
防护等级 IP45

3.2.8文康·警博士雷达测速系统软件
超速自动抓拍、违章占道自动抓拍、逆行自动抓拍，违章停车、压黄线等违章行为手动抓拍和录像、黑名单功能。

3.2.9配置清单

四、系统特点

4.1快速定位
该项目所使用的雷达，为使其能够更好的适应国内的道路环境状况和技术要求我们对其进行了二次开发，在反应时间上达到30ms，测速范围达到静态5～250km/h，动态20～250km/h，误差-1km/h，触发范围误差1.5M，测量角度6°，可监控4车道以上。
4.2抗多车并行干扰
目前，市场上的高清雷达测速产品才刚刚兴起，各厂家之间的硬件配置大体上差异不大，但是在抓拍效果和取证质量上却大相径庭，其中一个关键性的因素就体现在抓拍的准确性和有效率上。
一般的国内厂家在实现了简单的超速抓拍后，只是简单的利用了雷达的测速原理，直接采集输送来的原始数据，对数据加以判断后就直接进行利用分析，此时往往数据的准确性和有效率难以保证。当遇到在多车道、大密度的测速环境，其抓拍的准确性和有效率将大打折扣。
举例说明：若在一个单向3车道的高速公路上进行测速抓拍，此时同时在两条行车道上有两部汽车都在已超速状态行驶时，雷达已经检测出发现前方有超速的车辆疾驶而来，但是并不能区分有几部车辆超速，为了解决以上出现的问题，我们在系统抓拍的技术实现上增加了车牌检测识别抗干扰取证技术，该技术能够有效的保证数据抓拍的准确性和有效率。
我公司在解决该问题时，沿用本公司的发明专利技术的“号牌识别检测”技术，及先对摄像机取证抓拍区域内的车辆号牌进行检测，若检测区域内只有一个号牌同时又有超速信号，则确定即只有唯一辆车辆超速，遂触发抓拍，并保存记录；若检测区域内有两部以上的车辆号牌，则根据不同用户的设置需求先进行抓拍触发，先保存在缓存中，利用了自身在号牌识别率高（98%）的优势，对系统性能加以提升，同时，我们还可以利用此技术对大型车辆和小型车辆进行分开打击限速抓拍，具有很好的扩展性。
4.3图片队列缓存特点
高清固定平板雷达标杆测速系统多应用在超速行为的打击上，特别在高速公路上由为重要。在高速公路上，行驶过往的车辆速度一般都在100KM以上，在多车道的环境中，车辆的密度是相当大的，很难在几乎在同时间记录超速车辆。
为了解决以上出现的问题，我们在系统抓拍的技术实现上增加了数据图片队列排序智能缓存技术。该技术能够保证在大密度、多车道的测速环境中，系统可以做到98%的捕获率。根据系统资源的繁忙程度，预先保存在系统缓存中，等系统空闲时再将数据图片保存在硬盘中。此外，如果系统连续抓拍了4、5条数据时，保存在缓存中的数据和图片，为了防止出现错位、丢失的现象，我们又采取了队列排队排序的策略，保证数据不会丢失和错位，确保了数据的一致性，提升了系统的工作能力，保证了系统的捕获率。
4.4防伪水印技术
系统抓拍的图片为公安部标准格式：JPEG。按照公安部相关要求，作为取证的违法图片必须具有一定的数字防伪、防篡改功能。
系统中所有抓拍的图片我们在存储的过程中在每张图片中增加了数字防伪水印技术，该技术是在保存图片的过程中，利用存储方式代码将数据里的相关信息一次性写入图片中的尾行，并将部分信息代码加密水印，显示为乱码。当利用任何图片编辑软件对图片进行人为修改、压缩、裁减时，添加在图片底层的数字防伪水印就会消失，则改图片被修改不能采用。