超速电子警察方案

1、超速监控方案概述国内外的超速监控领域，以安装方式分类主要包括固定式与移动式两类。检测机制方面，主要有雷达测速、激光测速、环行线圈测速、红外测速以及近年来出现的利用视频检测，通过在监控范围内设置虚拟检测区域进行测速等等，随检测机制的不同，检测效果差别较大，应用领域也不同。以下我们将针对各类检测手段的特点进行比较，并在此基础上提出我公司关于超速监控的优化可选方案，供建设者参考。特点比较应该说，在雷达测速、激光测速、环行线圈测速、红外测速以及视频检测等五种速度检测手段中，每一种检测技术均有着各自的应用特点，关键在于具体的应用需求。而在超速监控领域，使用者需要将其作为一种辅助执法手段，因此，对监测技术

2、的要求很高，以下我们将围绕超速监控作为辅助执法设备来对各类检测手段进行比较分析。（一）激光测速：激光多普勒测速技术（简称LDV） ，利用的是采样反射脉冲时间、 测距的方式完成测速；采用了激光二极管发光器件，通常为900nm左右的红外线光波，经汇聚单元聚焦成一束只有三千分之一弧度发散的光束。测速过程中，要求激光枪与目标车辆行驶方向之间夹角越小越好；如果当中有障碍物，激光枪会因为這些障碍物所反射或散射回來的激光脉冲而受到干扰。目前主要应用于移动电子警察上进行机动式辅助超速执法监控，由执法者在需要监控时对准目标即时测量，不需要设备长时间运行。很少使用于需要长时间运行的领域。激光测速特点如下。优点非接

3、触测量，不需要破坏路面。测点小，精度高。动态响应快。可测多维速度和判别速度方向。探测距离远（可达2400 米） 。缺点造价高：由于生产工艺要求高，目前的激光发射装置一般需要进口，一个激光发射头设备成本在10 万元以上，设备成本高。寿命短、维护成本高：由于采用了激光二极管发光器件（发射及接收），如果采用持续脉冲检测方式，激光二极管发光器件使用寿命大约为半年左右，需要定期对激光发光装置进行更换。环境影响大：检测过程中，如有障碍物，激光枪会因为這些障碍物所反射或散射回來的激光脉冲而受到干扰，从而大大降低检测精度；特别是在雨雪天气下，检测精度将受到干扰而导致检测精度降低。安装调试复杂。（二）雷达测速雷

4、达主要有多普勒雷 达及 阵相控雷 达两种。阵相控雷达由于扫描频谱范围宽、多点扫描的特点，抗干扰能力极强，测量精度较高，但由于其扫描机理原因，运算处理设备要求高、设备造价昂贵且占用空间较大，一般用于军用或一些特殊专业用途（如气象部门）。多普勒型雷达利用多普勒 频率变化技术（ 多普勒频移）来测量移动物体的速度，一般采用X或 K两个波段信号进行扫描工作。X波段 （主频一般为10.525GHz，探频范围一般为50MHz）的设备一般采用连续波发射的形式进行扫描工作，通常无法在车阵中锁定车辆，多数情况下都是车阵中第一辆车被检出。K 波段雷达主要频率以12.150GHz或 24.150GHz主频进行工作，探

5、频范围在 100MHz之间，频率较高、工作频率范围较宽；扫描方式除了采用持续发射式（持续 ） 外，还有脉冲发射式（ 点放） ，可有效解决X 波段雷达存在的一些问题。雷达作为辅助执法设备如果用于移动式电子警察中，由执法者根据现场情况，主动进行发射扫描，监控效果较好；但如果应用在固定无人值守环境下，则还需要解决以下问题，才能满足使用要求。1、多目标、最快速度跟踪：当雷达正在测量某一目标车速度时，有一速度更高的目标出现，雷达需要对原目标进行继续跟踪测量，同时还将及时检测速度更高的目标并输出检测信号。2、数字天线通讯技术：采用数字天线技术，全面提高雷达抗干扰的能力及检测准确度。POP 技术： 降低雷达

6、探测器的功效，使得使用反雷达装置的超速者很难躲避雷达测速仪的侦测。方向感应技术：不论目标车是不是最近距离的车辆，也不论它是同一车道还是相反车道，雷达都可自动对其进行速度测量并输出检测信息。目前， 要实现上述技术要求，有两种技术手段可以实现，一种为采用综合以上技术的高性能雷达，设备成本约为60 万（如德国罗伯特6F） ；一种为采用单车道监控雷达，可在每条监控车道上安装一套单车道窄波雷达，防止相临干扰的同时，设备成本较低。雷达测速 与激光一样，可作为辅助执法设备加以利用，主要具备以下特点。非接触测量，不需要破坏路面，建设周期短。检测精度较高。环境适应性好，抗干扰能力强。动态响应快。设备成本较高，采

7、用一套综合性强的高性能（德国罗伯特6F） ， 至少需要60 万元，且备件进口，成本较高；采用单车道雷达，平均一个车道扫描探头 成本约 1.5 万，具体需要根据监控范围进行配置。维护成本较高：雷达核心电路中的振荡二极管，由于长时间运行，一般要求在 4 年左右更换1 次，以保证检测精度。（三）环行线圈测速利用电磁变换及磁通感应原理，完成对车辆的检测，超速检测时，在监控车道上前后固定距离埋设线圈，通过检测车辆通过固定线圈的时间差得以测速。如果需要进行辅助执法检测，环行线圈检测器的检测处理速度必须足够快，方能满足检测精度要求。环行线圈具有以下特点。性能稳定，环境适应性好。在检测处理速度足够快（如每通道

8、检测小于6ms）时，检测精度较高。单车道检测，不存在相临干扰问题。本系统支持光纤、ADSL或其他有/无线网络进行数据传输，并且，本系统的需要破路施工，建设周期长。成本较低。（四）红外测速多普勒测速技术，利用的是采样反射脉冲时间、测距的方式完成测速。由于红外波本身的技术特性所致，环境适应性不好，不能全天候保证检测精度，同时对安装、调试要求较高。一般用于交通数据采集等对检测精度要求不高的领域。（五）视频检测测速利用软件对视频信号进行分析处理，通过对采样范围内的视频信号灰度变化分析来实现车辆检测，而进一步通过设置相临虚拟区域，检测车辆通过相临虚拟区域的时间差以实现速度检测。视频检测由于是软件对视频的

9、分析处理，不能解决阴影干扰、遮挡、 雨雪干扰等等环境干扰问题，检测精度不高，且全天候检测效果差别较大，一般只能用于交通数据采集等对检测精度要求不高的领域。不能作为辅助执法工具加以利用。三、 雷达方案根据以上分析，结合建设及维护成本考虑，我们建议采用环行线圈检测或单车道雷达检测方案进行建设，如果建设者明确不允许采用环行线圈检测的方式，建议采用 单车道雷达检测方案。以下为方案概述。（一） 环行线圈超速检测方案我公司提供的JL-810 道路智能超速卡口系统为我公司将车牌识别技术引入超速监控的主力产品，具有功能丰富、性能优秀，模块化设计，可维护性及可扩展性良好的优点；除完全满足招标人的功能、性能要求外

10、，还提供了黑名单报警、交通流量统计等功能，大大方便招标人的辅助执法管理。该系统采用了模块化设计，整个过程面向服务，系统结构采用了面向服务的体系结构设计模型，因此， 该系统可灵活的服务于客户需求，当客户需求发生变化时， 只需要对系统进行模块化调整即可，因而能在短时间内响应招标人需求的变化。数据接口完全开放，数据格式的设计完全依照公安部相关标准进行设计，非常方便招标人进行系统的后台集成；同时， 我公司还准备了功能齐备的电子警察系统后台软件，可在招标人没有后台管理系统的条件下提供优质服务。（ 1）系统结构智能超速卡口在整个电子警察违章管理系统中，主要承担了前端超速监控的功能， 在整个电子警察违章管理

11、系统结构中，智能超速卡口可认为是系统中的前端超速监控子系统。作为功能、性能完备的前端超速监控子系统，其系统逻辑结构如下图所示。（图 智能超速卡口逻辑结构图）对于本项目建设，我方提供的超速违法自动记录系统应用拓扑结构如下图 所示。智能超速卡口应用拓扑结构图）（ 2）系统组成超速违法自动记录系统逻辑由四个单元组成，即车辆检测单元、前端摄像及辅助补光单元、图像采集及处理单元、传输单元。车辆检测单元此单元包括检测主机及地感线圈，完成对车辆的检测、车速的测定以及车流量的记数几统计功能。采用地感线圈的车辆检测方式，每个车道埋设两个地感线圈，线圈的间距为5.5 米。根据车辆通过后前两个地感线圈的时间可以计算

12、机出车辆的行驶速度。检出速度与限制速度进行比较，实现超速触发抓拍。本系统车辆检测器采用了高速环行线圈检测技术，每通道处理时间小于5ms，完全满足速度160KM/H以上的检测精度要求。前端摄像及辅助补光单元根据道路实际情况，每一个单机系统的配置（主要为摄像机数）存在不同差异。系统最常见的情况为2 车道（同向或相向），一个单机系统最大容量为同向3 车道，如果大于3 个车道，必须增加单机系统。前端摄像采用1/3 彩色CCD摄像机用于对车辆特征及车牌进行监视，镜头采用 1/3 手动变焦（倍数可选）自动光圈镜头，以便准确捕捉车牌号码，称为特征摄像机；另外采用1/3 CCD彩色摄像机（镜头为自动光圈、16

13、 倍光学变焦）对车辆的全貌进行监控，称为全景摄像机。每车道安装1 台特征摄像机，记录车辆头部特征及车牌号；单方向 3 车道以内 （含）， 每个方向安装1 台全景摄像机，分别用于拍摄车辆前部全景照片；单方向 3 车道以上情况，为取得好的图片效果，需增加全景摄像机数量。根据本次建设的实际情况，我公司将在每个监控点采用1 套单机系统的方式，每个方向配备1 台全景摄像机。所有摄像机均安装于室外防护罩内。夜间光线不足时，我们将采用长寿命高亮度LED发光管补光灯，应用视频同步技术，平时补光灯不点亮，只有在确认抓拍时才点亮，抓拍后熄灭。可针对不同地点四季白天和黑天时间长短变化较大的特点，补光灯启用时间可以自

14、动调整变化，以适应昼夜长短的变化。图像采集及处理单元该单元由1 台工业级控制主机和多块（一般为12 块）四路视频采集卡及相应的控制软件组成。控制软件包括图像采集处理软件、车牌自动识别软件及远程管理软件等等构成。传输单元JL-810 智能超速卡口系统的结构有2 种应用模式，即现场型及联网型。将图像采集及处理单元放置在卡口现场的称为现场型，当采用现场型时，图片信息被存储在现场的控制主机内，数据将以循环覆盖的方式记录在计算机硬盘内，当需要查询或调出数据时，需采用宽带通讯网络回传数据或人工到现场进行数据下载。联网型的卡口系统将图像采集及处理单元放置在远端的监控中心，图像的采集及图片的处理均在监控中心内

15、进行。采用这一方式时，系统需要有光缆线路，采用视频复用光端机（通常是4 路视频 +1 路数据）将摄像机的视频图像及地感检测信号实时传回监控中心，图像的采集与捕捉、车辆号牌的对比处理等工作均在监控中心进行。采用这种型式系统稳定性及可靠性较好，系统的“黑名单”数据库通过各种通讯网络可与车辆管理部门的数据库进行交换及时更新数据。（ 3）原理说明本系统的超速逻辑判断，原理简述如下。采用地感线圈检测方式检测车辆，每一个车道埋设1 组（ 2 个地感线圈），每组线圈前后相距5.5M, 通过车辆触发线圈的顺序可以判断车辆行驶的方向从而判断车辆是否逆向行驶；而通过计算车辆通过连续2 个线圈的时间可以精确地计算出

16、车辆行驶的速度，从而判断车辆是否超速，并可以判断车辆长度。示意如下图所示。（车辆超速检测单元原理图）至于跨车道压线行驶车辆的检测，是由两边车道的地感线圈共同完成，当有这种情况出现，两个车道的线圈会同时(或时间差足够小)检测到有车辆通过，系统则认为车辆是跨车道行驶。为保证系统检测精度，我们在两方面进行了技术保证，一是采用前后两个线圈检测， 速度校验修正的技术；一是采用了高速线圈检测器，每扫描一个线圈所用时间低于5ms，同时保证检测线圈的灵敏度8 级以上可调。因此，我们的超速检测精度可保证误差小于1KM/H。( 4)系统功能我公司拟用于本次建设的智能超速卡口系统，其具备的主要功能如下。车辆图像自动

17、记录：系统能够对通过监控点的所有超速车辆进行图像记录。自动抓拍超速违法车辆图片，拍摄像一至三张全景，一张近景牌照，所拍图片可清晰辨别违法时间、违法地点、违法类型、车辆类型、车牌号码等内容。三张全景图片能反映车辆超速违法过程，能清晰辨别超速时间、车辆类型、超速地点等情况车速范围在5KM/H 160KM/H时，车辆捕获率大于95%。超速检测：系统能够对通过的车辆速度进行测定及记录，并能对超速车辆发出报警信号，当车速在40km/hV车 120km/h 的范围时，测速误差在1%范围之内；当车速在大于120km/h 的时候，测速误差在2%范围之内，测速范围：5KM/H 160KM/H；同时，系统还具有测

18、速校正功能，确保违法纪录速度的准确性，不会出现冒高速等异常现象。逆行监控功能：系统集成逆行逻辑判断条件集，可通过车辆触发线圈的顺序判断车辆是否逆向行驶。车辆号牌自动识别：系统提供了齐全的用于号牌识别的字符库，能够对各种本系统支持光纤、ADSL或其他有/无线网络进行数据传输，并且，本系统的车牌 （民用及军警车牌，包括GA36G规定中除摩托车、临时号牌以外的号牌，2002 式号牌、武警汽车号牌、军队汽车号牌）号码进行自动识别，白天车辆号牌识别率应不小于85%，号牌识别准确率应不小于80%；夜间车辆号牌识别率应不小于80%，号牌识别准确率应不小于70%。“黑名单”管理功能：系统可实现对超速车辆实时识

19、别，并能通过违章车辆与“黑名单”车辆（布控车辆）号牌比对，发现嫌疑车辆后进行报警输出。数据传输与远程维护：系统能够通过网络与远端监控中心实现数据传输、远程访问以及远程系统维护。户外全天候工作：系统所使用的全部设备均能在各种天气情况下正常工作。系统所有设备和室外防护罩都进行了防锈、防腐蚀处理。系统内部的电路板也将进行防潮、防腐和防雾等处理，保证系统正常运行。设备自监测功能，能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常工作，具有断电自动重启动功能。系统安全保障功能，本系统采用基于工控机的嵌入式系统设计，具有系统保护和系统自恢复功能，可有效防止计算机病毒和黑客的恶意攻击。提高了系统安全性和稳定性。系统设计

20、有监控单元，可实现软硬件双重监测保护，当系统软件运行出现问题时可对系统进行复位，使软件恢复运行。一旦软件监测系统失灵，硬件监测系统可使整个主机系统复位，做到双重保护，提高了系统安全性和稳定性。（二） 单车道雷达测速方案我公司提供的JL-820 单车道雷达超速监控系统为我公司将车牌识别技术、单车道雷达测速引入超速监控的新产品，具有功能丰富、性能优秀，模块化设计，可维护性及可扩展性良好的优点；除完全满足招标人的功能、性能要求外，还提供了黑名单报警、交通流量统计等功能，大大方便招标人的辅助执法管理。该系统采用了模块化设计，整个过程面向服务，系统结构采用了面向服务的体系结构设计模型，因此， 该系统可灵

21、活的服务于客户需求，当客户需求发生变化时， 只需要对系统进行模块化调整即可，因而能在短时间内响应招标人需求的变化。数据接口完全开放，数据格式的设计完全依照公安部相关标准进行设计，非常方便招标人进行系统的后台集成；同时， 我公司还准备了功能齐备的电子警察系统后台软件，可在招标人没有后台管理系统的条件下提供优质服务。（ 1）系统结构智能超速卡口在整个电子警察违章管理系统中，主要承担了前端超速监控的功能， 在整个电子警察违章管理系统结构中，智能超速卡口可认为是系统中的前端超速监控子系统。作为功能、性能完备的前端超速监控子系统，其系统逻辑结构如下图7 所示。（单车道雷达超速监控系统物理结构图）（ 2）

22、系统组成超速违法自动记录系统逻辑由四个单元组成，即车辆检测单元、前端摄像 及辅助补光单元、图像采集及处理单元、传输单元。车辆检测单元车辆检测单元为安装在每个车道上方的单车道雷达检测单元完成对车辆的检测、车速的测定功能。该雷达采用了窄波扫描技术，可有效避免相临车道的监控目标干扰问题，可准确定位目标车辆，精确进行速度检测及超速报警、超速抓拍等。前端摄像及辅助补光单元根据道路实际情况，每一个单机系统的配置（主要为摄像机数）存在不同差异。系统最常见的情况为2 车道（同向或相向），一个单机系统最大容量为同向3 车道，如果大于3 个车道，必须增加单机系统。前端摄像采用1/3 彩色CCD摄像机用于对车辆特征

23、及车牌进行监视，镜头采用 1/3 手动变焦（倍数可选）自动光圈镜头，以便准确捕捉车牌号码，称为特征摄像机；另外采用1/3 CCD彩色摄像机（镜头为自动光圈、16 倍光学变焦）对车辆的全貌进行监控，称为全景摄像机。每车道安装1 台特征摄像机，记录车辆头部特征及车牌号；单方向 3 车道以内 （含）， 每个方向安装1 台全景摄像机，分别用于拍摄车辆前部全景照片；单方向 3 车道以上情况，为取得好的图片效果，需增加全景摄像机数量。根据本次建设的实际情况，我公司将在每个监控点采用1 套单机系统的方式，每个方向配备1 台全景摄像机。所有摄像机均安装于室外防护罩内。夜间光线不足时，我们将采用长寿命高亮度LE

24、D发光管补光灯，应用视频同步技术，平时补光灯不点亮，只有在确认抓拍时才点亮，抓拍后熄灭。可针对不同地点四季白天和黑天时间长短变化较大的特点，补光灯启用时间可以自动调整变化，以适应昼夜长短的变化。图像采集及处理单元该单元由1 台工业级控制主机和多块（一般为12 块）四路视频采集卡及相应的控制软件组成。控制软件包括图像采集处理软件、车牌自动识别软件及远程管理软件等等构成。传输单元JL-820 智能超速卡口系统的结构有2 种应用模式，即现场型及联网型。将图像采集及处理单元放置在卡口现场的称为现场型，当采用现场型时，图片信息被存储在现场的控制主机内，数据将以循环覆盖的方式记录在计算机硬盘内，当需要查询

25、或调出数据时，需采用宽带通讯网络回传数据或人工到现场进行数据下载。联网型的卡口系统将图像采集及处理单元放置在远端的监控中心，图像的采集及图片的处理均在监控中心内进行。采用这一方式时，系统需要有光缆线路，采用视频复用光端机（通常是4 路视频 +1 路数据）将摄像机的视频图像及地感检测信号实时传回监控中心，图像的采集与捕捉、车辆号牌的对比处理等工作均在监控中心进行。采用这种型式系统稳定性及可靠性较好，系统的“黑名单”数据库通过各种通讯网络可与车辆管理部门的数据库进行交换及时更新数据。（ 4）系统功能我公司拟用于本次建设的智能超速卡口系统，其具备的主要功能如下。车辆图像自动记录：系统能够对通过监控点的所有超速车辆进行图像记录。自动抓