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车辆自动识别系统移动站及其在城市交通监管中的应用

已有 833 次阅读  2009-09-18 16:25   标签自动识别  系统  应用  监管  交通 

1  车辆自动识别系统移动站的功能

 

随着经济和交通事业的迅速发展,我国汽车总数已超过6000万辆,而且以每年10%以上的速度增长。随着车辆的增多,逃避年检、挪用号牌、使用假车牌、改装被盗车辆等违章违法现象日趋增多。随着人民生活水平的不断提高,城市出租车的数量猛增,少数车主拒办营运执照,或在周边小城镇办理低价营运执照,到大城市载客营运,这类出租车(俗称“野的”)侵犯了国家和行业的利益。随着我国改革开放的深入和加入WTO,大型国际、国内会议以及文化、体育交流活动日益频繁,活动现场人车拥挤、车辆堵塞、无证闯入、引发纠纷甚至治安刑事案件的现象常有发生。

 

对上述现象,以往主要依靠设卡抽查、临时增派警力和值勤人员进行治理,治理效率很低,现场查证十分困难,司乘人员抵赖现象屡见不鲜。

 

车辆自动识别(AVI)系统安装在中型客车上,构成AVI系统移动站,它是解决上述问题的实用而有效的手段之一。它可以根据需要,停放在指定的会场入口、路边、检查站或收费站;它能实时准确、可靠地采集从它旁边驶过的(或停靠的)、装有车卡(或未装车卡)的车辆的数据信息或图像信息,利用射频识别(RFID)和视频识别(VFID)技术,对这些信息,进行识别处理,从中提取车牌号信息;也可以将这些信息,通过通信网络(系统)传到车管中心计算机(工作站),与其数据库已存的有关车辆的信息进行比对,判断该车辆是否违章违法,并将比对判断结果及指令,实时地返回到AVI系统,决定对该车的处理。比对判断结果及车辆相关信息可以打印出来。对于已被列入黑名单的违法车辆,可以当场报警拦截,或通过通信设备通知车行前方的检查站进行拦截。

 

AVI系统移动站可以完成如下功能:实时地识别更换车牌的车辆;实时地识别未年检的车辆;实时地识别未办营运执照的车辆;实时地识别无通行证的车辆;实时地查控违法黑名单车辆;实时地向车管中心报告AVI系统移动站所在地理位置;实时地记载通过车辆的车牌号和通过时间以便统计查询。

 

2 AVI系统移动站的组成

 

AVI系统移动站由车辆自动识别(AVI)设备和车辆识别卡(TAG,简称车卡或电子标签)组成。车卡安装在被识别车辆的前窗挡风玻璃的内侧。AVI设备包括天线、收发器、计算机(含嵌入式图像识别模块、压缩模块、声卡、音响)、显示器、摄像机、录像机、打印机、调制解调器(Modem)GPs接收机、通信设备、车载电源及相应的软件等。

 

按功能,它可以分为RFID子系统和VFID子系统,如图11.8所示。

 

由天线、收发器、计算机(含声卡、音响)、显示器及安装在被识别车辆挡风玻璃内侧的车卡组成RFID子系统,完成对装卡车辆的车牌号等数据信息的采集及自动识别;由摄像机、录像机、计算机(含嵌入式图像识别和压缩模块及相应软件)和显示器组成VFID子系统,完成对未装车卡车辆图像信息的采集及车牌号的自动识别;由GPS接收机和通信设备完成AVI系统移动站位置信息的采集和定位;由Modem、通信设备等完成移动站与车管中心之间的通信联络、数据及图像信息的传输。
 

RFID子系统的工作频段有13.56MHz915MHz2.45GHz5.8GHz等多种选择。不同频段的RFID设备,性能和价格不同。一般工作于高频(13.56MHz)RFID设备,其读卡距离不超过0.1m,价格便宜;工作于微波频段(915MHz2.45GHz5.8GHz)RFID设备,读卡距离较远,可超过 7m,其价格较贵。车卡可分为有源卡和无源卡两种:有源卡有电池供电,读卡距离较远,可达到15m以上;无源卡不用电池供电,读卡距离较有源卡小,一般小于13m而大于7m,其寿命可达10年。

 

RFID子系统的工作频段不同,其天线和收发器也不同,高频(13.56MHz)RFID设备采用集中参数线绕天线;微波频段(915MHz2.45GHz5.8GHz)的天线可采用线极化合成振子天线、八木天线、对数周期天线等。高频收发器和车卡采用进口或国产产品,如美国TI公司、上海华虹集成电路公司的产品,性能稳定可靠;微波收发器和车卡均采用进口产品,如美国intermec公司、瑞典Combitech公司和日本Denso公司的产品,在国内均已成功地应用。微波防拆车卡,可以实现一车一卡的惟一对应的关系,防止恶意换卡。

 

VFID子系统中的摄像机一般采用进口彩色摄像机。录像机可采用国产数字视频录像机(DVR),快速目标录像回放图像清晰。VFID子系统与RFID子系统共用一套计算机,它包含有显示器、声卡、音响、嵌入式图像识别和压缩模块及相应的软件,完成系统对所采集的数据和图像信息的识别处理,从中提出车辆车牌号信息。计算机可选用市售工业级计算机或笔记本电脑,图像识别模块和相应软件可从国内专业公司订购。

 

GPS接收机包含有天线和12路接收处理单元,它可以同时接收多个(至少4)卫星定位信标信号,解算出自身所在地理位置。美国RockWell公司生产的GPS接收机性能较好,已广泛应用。国内有厂商已将GPS接收机与GSM手机模块集成一体,既能采集、传输GPS定位数据信息,又能通话。

 

通信系统(网络)可有多种选择,如DDNPSTNGSM、光纤网或微波通信等,采用成熟的微波通信设备可以不用长期支付通信费用。

 

移动站供电由车上逆变电源和电池来完成。

 

3 AVI系统移动站的工作原理

 

    (1)RFID技术完成车辆数据信息的采集和车牌号的识别

 

如前所述,安装在车辆挡风玻璃内侧的车卡,存储有车辆的相关数据信息,RFID子系统采集车卡的信息,完成对车辆的自动识别,识别距离大于 7m,识别率超过99%

 

当装有车卡的车辆通过AVI系统移动站的读卡范围时,车卡和收发器,按专用短程通信(DSRC)协议,进行数据信息交换。车载计算机从收发器解调得到车卡的ID号和车牌号,并叠加上车辆通过AVI系统移动站的时间、地点、序号(这些数据称为动态数据)等,经通信系统传递给车管中心计算机,存入其动态数据库。其中,序号可作为车辆计数。利用AVI系统采集到的车卡中的ID号和车牌号,查询车管中心计算机静态数据库数据,并进行比较判断,再将查询处理结果及指令,通过通信系统回传给AVI系统,在计算机的显示器上显示。如果是违章违法或属于黑名单查控车辆,计算机根据车管中心回传指令,发出报警声,在显示器上显示该车的车型、车牌号、车主姓名、车身颜色、年检日期、是否办理营运执照或报案时间等,以此对该车进行现场处理,或通知车行前方检查站,对该车进行拦截。计算机可控制打印机将该车辆的相关信息,包括通过AVI系统的移动站时间、地点等打印出来,供当场核实和事后备案。

 

车卡在安装到车辆挡风玻璃之前,将其驾驶执照上的相关信息,如车牌号、车主姓名、所在单位、年检日期、车型、车身颜色、车架号、发动机号,以及对应车卡的识别地址(ID)(这些数据称为静态数据)等,一并录入车管中心计算机的静态数据库中备查。通过写卡站,对应车卡的ID号,将车辆的车牌号、车型、车身颜色等写入车卡中。只要读到车卡的ID号和车牌号,甚至只要读到ID号,就可以通过静态数据库,查到车辆的相应数据信息,如车主姓名、车型、车身颜色、年检日期等。ID号和相应的静态数据是一一对应的。

 

(2)采用VFID技术进行车辆图像信息的自动采集和车牌号的识别

 

VFID子系统对车辆的识别不受有无车卡的限制,在光照较强的情况下,识别率可达到80%以上。

 

当车辆从AVI系统移动站旁驶过时,摄像机采集到车辆的运动图像并存到录像设备中,利用计算机、图像识别和压缩模块及其软件,进行自动识别并从中提取其车牌号信息,同时进行图像信息的压缩。同样,也可像RFID子系统一样,将识别出的车牌号及压缩后的图像信息,叠加上车辆通过的时间、地点、序号,通过通信系统传到车管中心计算机,进行比对、判断,再将处理结果和指令回传到移动站,以决定对车辆的处理。录像机采用数字视频录像机和MPEG-II压缩标准,可对快速运动目标的录像进行存储和回放,回放图像清晰,具有DVD的效果。

 

VFID子系统的优点是,不论车辆是否安装了车卡,都能进行识别。与RFID子系统相比,它的缺点也很突出:识别率远低于RFID子系统,另外对光照的强度和角度、车牌污染情况要求很严格。所以,它适合于在光照较强的环境下对车辆进行识别,主要用于对识别率要求不同的路政稽查、交通抽查等领域。

 

(3)采用GPS技术确定移动站的地理位置

 

全球定位系统(GPS)包括空间24个定位卫星和GPS接收机。利用多通道GPS接收机,接收空中卫星(至少4个卫星)的信标定位信号,解算出GPS接收机自身所在地理位置。为了提高定位精度,可以选定一个或多个地面基站,准确地测量其地理坐标,以它()为基准进行校准,通过通信系统,采用差分算法,可以将地理位置误差减少到5m以下。

 

有的GPS接收机带小型液晶显示器,可以显示位置测量结果。如果车管中心设有电子地图,可以在图上显示GPS接收的地理位置信息。

 

(4)通信系统(网络)的选择和比较

 

移动站与车管中心之间的数据图像信息传输系统(网络),可有多种选择,视用户的需要而定。可以采用光纤网、数字数据网(DDN)、公用电话交换网(PSTN)、微波通信系统、移动通信系统(GSM)和警用电台。前二者通信网的性能稳定可靠,由电信部门经营,而且受网点位置的限制,机动性差,还需要支付租用费;微波通信系统和警用电台机动性好,不需支付租用费,但是易被建筑物遮挡,出现通信盲区;GSM的中继站多,易于通信,而且目前已有GPSGSM合二为一的手持型产品,既可传送经过压缩的数据图像信息,又可传送GPS位置信息。当然它也需支付通信租用费。采用“短消息”传送数据信息,可以减少费用支出。值得注意的是,为了适应通信系统(网络)带宽的限制以及节省传输通信费用,数据信息,特别是图像信息,必须经过压缩后传输,接收站应配置相应的解压设施。

 

4 AVI系统移动站的配置选择

 

用户根据实际需求和经费情况,选择移动站的配置,配置的繁简决定系统的性能和价格。移动站最简单的配置是高频RFID设备加电脑(不含图像识别和压缩模块),其价格低、功能不全,被识别的车辆必须停车验卡,不能在车速高、车流量大的场合应用。

 

移动站配置微波RFID设备和电脑(不含图像识别和压缩模块),读卡距离超过7m,被识别的车辆可以不停车,就能与系统进行数据信息交换,可在车速较高、车流量较大的道路、收费站以及海关车道应用。

 

上述两种配置的优点是车辆识别率高,不受光照和车牌污染的影响。但是,它们都需要在车辆上配置车卡,这就限制了它们的应用范围。

 

如果需要对无车卡的车辆进行识别,可以在移动站配置摄像机和在电脑中增配图像识别模块及相关软件,采用视频识别技术,对车辆进行识别和提取车牌号信息,这将扩大移动站的应用范围。如前所述,视频识别的识别率较低,在有些对识别率要求高的领域(如海关)不能应用。

 

    如果要确定移动站的位置及保持与车管中心的通信联系还应配置GPS接收机和通信设备。

 

AVI系统移动站己在某些城市(如广州)用于对出租车进行监管,打击非营运车辆(俗称“野的”)的非法经营活动;有的城市将AVI系统移动站用于路政稽查、交警执法和大型会议场馆门禁自动验放等。随着城市经济发展,AVI系统移动必将发挥它机动、快速、自动识别车辆的优势,显现广阔的应用前景。

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