高清雷达测速系统在港口交通安全管理中的应用

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1 应用背景

随着交通事业的快速发展,在港口码头发生交通事故的情况屡见不鲜,而造成交通事故的原因主要是汽车超速。车速较快时,汽车驾驶人员对前方出现的突发状况不能做出及时的反应,来不及刹车,最终酿成事故。

交通事故的发生对港口建设和受害者的家庭都造成了巨大的影响。如何使用技术化的手段对超速驾驶进行控制,减少港口码头的交通事故成为了目前公司运行面临的一个重要课题。

高清雷达测速系统可以实现对超速机动车的抓拍,同时可以对车牌号进行识别记录。这对于道路交通的超速违规管理和证据的获取具有十分重要的作用。本文架构了基于高清雷达测速系统的安全管理设计,希望为治理港口码头的交通事故提供有效的技术解决途径,减少公司现场发生交通事故的数量,达到安全生产的目的。

2 高清雷达测速系统的总体设计

2.1 设计原则
高清雷达测速系统需要具备一定的整体性和可靠性,其使用的技术必须是先进的。同时该系统必须兼顾可升级能力和良好的开放性能,经济合理且后期维护易于操作。

2.2 技术路线
(1)高清雷达测速系统前端设备技术路线。结合港口码头的工作实际,高清雷达测速系统一般布置在码头作业现场,现场工作环境比较恶劣,同时要求全天不间断地进行工作,这就对系统的稳定性和环境适应能力提出了更高的要求。在综合考虑技术适用性和经济性的原则后,本高清雷达测速系统抓拍单元中的摄像机采用了 CCD+ISP+DSP 结构,可以实现图像采集和车牌抓拍识别等多种功能。抓拍摄像机的分辨率可以达到 300 万 dpi,实现对两个车道同时进行抓拍的效果。车辆检测采用视频检测方式,可以保证车辆的捕获率,实现对监控断面的全天候车辆捕获功能。
(2)高清雷达测速系统中心管理平台技术路线。高清雷达测速管理平台采用 Linux 技术构建嵌入式系统,建设成开放性的平台。采用面向服务的构架(SOA)设计系统框架,采用 J2EE 体系作为应用实现的规范,通过将前端子系统、传输子系统和后台管理子系统结合的设计思路,最终实现高清雷达测速系统管理平台多维度的架构设计,通过系统的设计可以满足跨平台操作的功能

2.3 系统结构
本系统的设计基于分布式系统的集中管理策略,采用分层结构设计,从逻辑关系上看主要分为三层:前端子系统—传输子系统—后端管理子系统。如图 1 所示。

2.4 系统组成
高清雷达测速系统由卡口前端子系统、网络传输子系统和后端管理子系统组成。该系统可以有效地对汽车的信息进行收集和分析使用。
卡口前端子系统主要用来收集车辆的相关信息,网络传输子系统具有信息传输的功能,后端管理系统负责实现港口码头工作区域数据的汇总和存储。

2.5 功能描述
系统的功能需要满足公安部《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》(GA/T 497-2009)、《机动车测速仪》(GBT 21255-2007)等相关规范的要求,使用技术化手段促进系统升级换代,依据公司业务需求,对相关的数据进行采集分析,实现业务拓展的功能。高清雷达测速系统应实现以下功能:
(1)车辆信息获取功能。本系统可以有效地抓拍经过车辆并获取其相应的信息。在 5 公里每小时~ 180 公里每小时的正常车速范围内,系统可以保证汽车信息获取的准确性达到 90% 以上。


(2)车辆速度检测功能。在结合各种提高测速精度辅助手段的基础上采用雷达测速方式,从根本上最大程度地解决了系统测速准确性和异常速度的问题。
当汽车行驶的速度低于 100 公里每小时时,道路实测误差应该控制在 -5 公里每小时~ 5 公里每小时的范围内。当汽车行驶的速度高于 100 公里每小时时,道路实测误差应该控制在汽车速度的 -5% ~ 5% 的范围内。系统应该依据不同的车型设计标志和执法限速的功能。
(3)车辆图像的获取功能。系统应在短时间内准确地获取通行车辆地相关信息。除记录车辆的图像情况外,还应该包括其他有效的信息,如时间、地点、方向、号牌号码、车速等。然后将车辆信息录入相关数据库,实现汽车的图像信息与文字信息的统一。
(4)超速抓拍功能。系统在短时间内判断并抓拍汽车的超速违法行为,每辆超速车辆应最少有 2 张可以显示时间、地点信息的图片,以显示其超速违法的实际状况。抓拍的图片应该可以反映出车型、车牌号等基本的信息。然后将抓拍到的图片与其超速违法的相关信息(时间、地点、限速、超速状况等)进行链接,便于数据库的录入。
(5)智能补光功能。系统为了真实还原超速车辆的图像信息,为了避免因车辆挡风玻璃贴膜和环境光的影响,采用了智能补光系统,可以自动识别环境拍摄特征,进行合理的布设以满足拍摄的需求,确保拍摄的图片清晰,能够完整地反映超速违法车辆的相关信息。


(6)车辆牌照自动识别功能。系统可以对车牌的信息(车牌号和颜色等信息)进行准确的识别。在满足一般车牌号识别的基础上,还可以对如警用车辆等特殊车辆的车牌号进行系统识别。同时车牌照自动识别系统还可以通过技术优势对不同大小的车型进行基础识别。
系统获取的图形图像信息必须具有防止篡改的功能,避免出现人为篡改信息的情况。卡口前端子系统预留了时间校正接口、参数设置接口、运行情况的诊断接口和恢复接口,可对前端设备进行设置、调试及维护。管理员可以实时查看前端设备的运行状态。可通过网络实现远程维护、远程设置和远程升级等功能。


3 前端子系统设计
3.1 前端子系统组成
(1)前端子系统组成。雷达卡口前端子系统主要由以下功能单元组成:1)车辆测速单元:雷达;2)图像采集识别处理单元:含卡口抓拍单元和补光灯;3)卡口支架单元:卡口专用圆柱型支架。
(2)车辆测速单元。系统采用窄波束雷达测速的方法对车辆进行速度检测,雷达的有效测量范围只限定在一个标准车道,有效地避免了相邻车道的车辆速度的干扰,雷达根据多普勒原理,换算出车辆行驶速度,将对应的速度信息传输至卡口抓拍单元。与卡口抓拍单元之间采用 RS-485 串口通信,雷达通过 485 信号将车辆速度信息传递给卡口抓拍单元。


(3)图像采集识别处理单元。图像采集处理单元由卡口抓拍单元加补光灯组成。系统选用的高清摄像机采用高清CCD+ 高清 ISP+ 高性能嵌入式 DSP 一体化架构设计,集高清视频采集、高清视频处理等核心功能于一体。300 万像素高清抓拍相机有效像素达到 2048×1536;所拍摄的图片能清晰地分辨车牌号码、车牌颜色、车辆类型、车身颜色等,车牌识别率能否保证取决于车牌在照片中所占像素的多少,本系统所采用的号牌识别算法能够在车牌横向像素点不小于120 时保证号牌识别的准确率 80% 以上。
卡口抓拍单元能同时输出高清照片和车牌识别数据,具备强光(逆、顺)抑制功能,减弱白天日光对卡口抓拍单元和夜间机动车大灯对卡口抓拍单元拍照的影响,从所拍照片上能清晰呈现机动车正面全貌和车牌特征。卡口抓拍单元与补光灯安装在同一根立杆挑臂上,减少立杆数量和投资费用,减少后期设备污物清理难度。
(4)卡口支架单元。卡口支架单元主要选用圆柱型卡口专用支架,根据卡口设备使用需求及堆场的现场条件,采用定制支架用于卡口设备安装。考虑到作业现场腐蚀性及码头大风情况,本系统计划采用热镀锌圆柱形卡口支架,支架立柱根据不同点位高度在 2 米到 3 米之间,直径 15 厘米。

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