高速公路安全车距稽查系统及其检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速公路安全车距稽查系统及其检测方法，该系统包括通过接入点设备与工业控制计算机连接的无线磁阻传感器，分别与工业控制计算机连接雷达测速仪和视频图像采集单元。检测方法包括：系统初始化后，无线磁阻传感器将车辆检测信息经接入点设备TCP/IP协议输出给工业控制计算机，工业控制计算机记录下此刻的时间tn并通过雷达测速仪记录的速度计算出相邻车辆的车间距，根据车间距和速度判断车辆是否违章，若违章则对车辆信息进行摄像采集。该高速公路安全车距稽查系统可以自动对高速公路固定路段前后相邻车辆的纵向行车间距进行检测，并判断是否违章，若判定违章则对该车拍照取证，并自动识别车牌，建立和保存违章车辆信息。
【专利说明】高速公路安全车距稽查系统及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高速公路车辆违规行驶检测领域；具体涉及一种高速公路安全车距稽查系统和用该系统稽查车辆的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，因高速公路行车安全车距不足引发的追尾事故已经成为我国高速公路交通事故的主要事故形态之一，并且频发多车追尾的特大事故，造成重大的生命和财产损失。
[0003]目前，车辆之间的安全距离主要依靠驾驶者目测和经验来判定，虽然《中华人民共和国道路交通安全法》对高速公路行车安全车距做了明确规定，但在高速公路营运中，车辆安全距离往往由于无序的车辆变道和超车等多种因素影响，无法得到有效保障，在监控管理上也没有可行的技术手段。
[0004]本发明就是针对现实需求而提出的一种技术方案。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的上述不足，本发明提供的高速公路安全车距稽查系统可以自动对高速公路固定路段前后相邻车辆的纵向行车间距进行检测，并判断是否违章，若判定违章则对该车拍照取证，并自动识别车牌，建立和保存违章车辆信息。
[0006]为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为:提供一种高速公路安全车距稽查系统，其包括:
无线磁阻传感器，用于检测车辆通过其上时的运动信号，并根据运动信号向外输出一信号;
接入点设备，用于接收无线磁阻传感器的输出信号，并将接收到信号用TCP/IP协议输出，接入点设备是一个采用Linux操作系统的智能设备；
雷达测速仪，接收工业控制计算机的启动信号后，记录通过无线磁阻传感器上车辆的瞬时速度，并将此速度信息传递给工业控制计算机；
视频图像采集单元，接收工业控制计算机的启动信号后，拍摄违章车辆周边环境信息及违章车辆的图片信息，并将此图片信息传递给工业控制计算机；
工业控制计算机，用于接收接入点设备用TCP/IP协议输出的信号，记录此刻时间，同时向雷达测速仪发送一启动信号，根据雷达测速仪回传的速度信号计算通过无线磁阻传感器上的两辆车辆的车间距，根据车间距判断车辆是否违章，若违章，向视频图像采集单元发送启动信号，接收视频图像采集单元回传的视频信号并提取车辆信息，并将上述时间信息、速度信息和视频信息进行存储；
所述无线磁阻传感器通过接入点设备与工业控制计算机连接，雷达测速仪和视频图像采集单元分别与工业控制计算机连接。
[0007]本发明同时还提供了一种应用高速公路安全车距稽查系统检测违章车辆的方法，其包括:步骤一，无线磁阻传感器检测到通过其上的每辆车的运动信号后向外输出一信号； 步骤二，接入点设备接收到无线磁阻传感器输出的信号后，将此信号用TCP/IP协议输
出； 步骤三，工业控制计算机接收到接入点设备输出的信号后，记录下此刻的时间tn，并同时向启动雷达测速仪发送一启动信息；雷达测速仪记录下该辆车的瞬时速度Vn，并将其作为该车的平均速度；并根据公式
L n= vnX (t n-t m) /36X 10_5 (m)
计算出第η辆车与第η-l辆车之间的车间距，其中，η > Lt^t0;
步骤四，若 V η < 100 km/h, Ln^ 50m,或 v n > 100 km/h, Ln^ 100m,则车辆不违章，进入步骤七；若V n < 100 km/h，L n < 50m,或v n > 100 km/h, L n < 100m,则车辆违章，工业控制计算机向视频图像采集单元发出一启动信号；
步骤五，视频图像采集单元接收启动信号后，对违章车辆周边环境信息及违章车辆进行拍摄，并将视频信息输出给工业控制计算机；
步骤六，工业控制计算机接收到视频图像采集单元回传的信息后，对图片中车辆的牌照号进行识别，并将该车辆的牌照号、时间信息、速度信息和视频信息进行存储；
步骤七，结束该车辆的信息的采集。
[0008]本发明的有益效果为:本发明的工业控制计算机通过无线磁阻传感器采集的信号，记录下每辆车通过无线磁阻传感器的时间，同时通过雷达测速仪测量出每辆车的瞬时速度，并将该速度作为该车的平均速度，并计算出每相邻两辆车的车间距，并根据每辆的瞬时速度和车间距判断车辆是否违反交通规则，若违返规则，则对该车拍照取证，并自动提取和存储的车辆牌照号码、违章检测时间与地点等信息进行存储和上传。
[0009]说明附图
图1为的结构不意图；
图2为应用高速公路安全车距稽查系统检测违章车辆的方法的流程图。
[0010]其中，1、无线磁阻传感器；2、视频图像采集单元；3、支架；4、接入点设备；5、雷达测速仪；6、控制柜。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的实施方式进行详细地描述。
[0012]如图1所示，该高速公路安全车距稽查系统安装在高速公路旁边的检测点，其在每条车道中央安装有一个用于检测车辆通过其上的运动信号，并根据运动信号向外输出一信号的无线磁阻传感器I;用于接收无线磁阻传感器I的输出信号，并将接收到信号用TCP/IP协议输出的接入点设备4，一个接入点设备4可以接收多个无线磁阻传感器I送来的信息；接收工业控制计算机的启动信号后，记录通过无线磁阻传感器I上的车辆的瞬时速度，并将此速度信息传递给工业控制计算机的雷达测速仪5 ;接收工业控制计算机的启动信号后，拍摄违章车辆周边环境信息及违章车辆的图片信息，并将此图片信息传递给工业控制计算机的视频图像采集单元2 ；
以及一台工业控制计算机，其用于接收接入点设备4用TCP/IP协议输出的信号，记录此刻时间，同时向雷达测速仪5发送一启动信号，根据雷达测速仪5回传的速度信号计算通过无线磁阻传感器I上的两辆车辆的车间距，根据车间距判断车辆是否违章，若违章，向视频图像采集单元2发送启动信号，接收视频图像采集单元2回传的视频信号并提取车辆信息，并将上述时间信息、速度信息和视频信息进行存储。为了确保雷达测速仪5能够对所有车道通行车辆车速进行记录，所述雷达测速仪5为窄波雷达测速仪。
[0013]其中，接入点设备是一个采用Linux操作系统的智能设备。
[0014]每个无线磁阻传感器I内设置有先进的磁电阻感应装置以128赫兹的采样率测量地球磁场的X、Y和Z轴向量。当车辆进入范围时，测量磁场中的X、Y或Z轴将发生明显变化。当没有车辆时，无线磁阻传感器I不断测量背景磁场作为参考标准。每个无线磁阻传感器I自动根据当地的环境自我校准，对于当地磁场的任何长期变化，可使这个参考值随时间而改变。
[0015]使用无线磁阻传感器I来检测车辆的存在和运动。无线磁阻传感器I安装在路面上的小洞中，通过低功率无线电技术实时向附近的接入点设备4发送检测数据。
[0016]上述的接入点设备4、雷达测速仪5和视频图像采集单元2可以通过安装在高速公路上的支架3上进行固定，也可以通过其他只要能将每个视频图像采集单元2固定在每条车道上即可；若采用支架3方式固定，则接入点设备4和雷达测速仪5安装在支架3的纵梁上，每个视频图像采集单元2安装在每个车道正上方支架3的横梁上。
[0017]由于该系统是安装在户外，雨水或天气的能见度对视频图像采集单元2的影响相当大，于是将每个视频图像采集单元2安装于防护罩内，并在每个防护罩内安装一个补光灯，补光灯的设置可以降低天气亮度比较暗时给视频图像采集单元2的拍摄带来影响。所述视频图像采集单元2包括一用于拍摄车辆周边环境和车辆整体图像的第一摄像机和一用于拍摄车辆车尾或车头图像的第二摄像机。
[0018]该系统稽查获取的信息可以由人工方式从检测点用移动存储设备进行复制；为了方便稽查信息的读取，该系统可以设置一个控制中心，该控制中心用于接收工业控制计算机通过无线/有线输出的违章车辆的时间信息、速度信息和视频信息。
[0019]将该系统的工业控制计算机设置在临近支架3的控制柜6内，所述控制柜6内还设置有用于稽查系统各设备之间及工业控制计算机与控制中心之间进行通讯的通信设备和一个电源模块。
[0020]上述电源模块将220伏的交流电转换为雷达测速仪5和视频图像采集单元2需要的工作电源，并且给工业控制计算机、通信设备等提供电源。无线磁阻传感器I采用电池供电，接入点设备4通过RJ45网口供电，无需单独提供电源。
[0021]该稽查系统的工业控制计算机内的软件系统主要包括:稽查系统应用平台、数据库、车牌自动识别模块。
[0022]综上所述，本发明所提供的高速公路安全车距稽查系统可以对高速公路行驶车辆与前车的纵向车距进行检测，并判断是否符合《中华人民共和国道路交通安全法》要求，如不符合，将自动对涉嫌违章车辆拍照取证，并自动提取和存储车辆牌照号码，与违章检测时间、地点等信息进行存储和上传。该系统对路面破坏小，安装容易，使用方便。
[0023]用上述的高速公路安全车距稽查系统进行违章车辆的检测:
系统初始化后，无线磁阻传感器I将检测到的信息传递给接入点设备4，接入点设备4接收无线磁阻传感器I的输出信号，并将接收到信号用TCP/IP协议输出给工业控制计算机，工业控制计算机给雷达测速仪5 —个启动信号，同时将检测到通过的第一辆车的时刻作为检测初始时间t1(s)，之后通过的被检测车辆通行的时刻依次记为t2(s)、t3(s)...tn(s)。雷达测速仪5检测通过的车辆瞬时速度依次为V1 (km/h) >v2 (km/h)…Vn(km/h),测量的同时将该瞬时速度传递给工业控制计算机，由于机动车在高速公路上短距离正常行驶途中车速变化很小，故用其检测的瞬时速度作为该车在检测的区间的平均速度，因此，V2近似作为第二辆车t2(s)至t1(s)时间段的行驶平均速度，依次类推，可用Vn近似作为第n辆车tn (s)至tn-1(s)时间段的行驶平均速度。工业控制计算机可以根据
L n= vnX (t n-t m) /36X 10_5 (m)
得该车与前车的车距；根据《中华人民共和国道路交通安全法》的规定，若V n< 100km/h, Ln≥ 50m,或v n > 100 km/h, Ln≥ 100m,则车辆不违章，结束该车辆的检测；若v n< 100 km/h, L n < 50m,或v n > 100 km/h, L n < 100m,则该车与前车的车距小于《中华人民共和国道路交通安全法》对安全车距的要求，车辆违章，工业控制计算机向视频图像采集单元2发出一启动信号，视频图像采集单元2将拍摄和记录该车辆的附近的环境图像和车辆全部特写图像后，将采集的视频传递给工业控制计算机，其根据其内部的车牌自动识别模块从车辆全部特写图像中自动提取出该车的车辆牌照号码，与违章检测时间、地点等信息一并记录并进行存储，并将判断为违章车辆的牌照号、时间信息、速度信息和视频信息通过无线/有线传递给控制中心，作为执法部门的处罚依据。
[0024]虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
【权利要求】
1.一种高速公路安全车距稽查系统，其特征在于:该系统包括: 无线磁阻传感器，用于检测车辆通过其上的运动信号，并根据运动信号向外输出一信号; 接入点设备，用于接收无线磁阻传感器的输出信号，并将接收到的信号用TCP/IP协议输出； 雷达测速仪，接收工业控制计算机的启动信号后，记录通过无线磁阻传感器上车辆的瞬时速度，并将此速度信息传递给工业控制计算机； 视频图像采集单元，接收工业控制计算机的启动信号后，拍摄违章车辆周边环境信息及违章车辆的图片信息，并将此图片信息传递给工业控制计算机； 工业控制计算机，用于接收接入点设备用TCP/IP协议输出的信号，记录此刻时间，同时向雷达测速仪发送一启动信号，根据雷达测速仪回传的速度信号计算通过无线磁阻传感器上的两辆车辆的车间距，根据车间距判断车辆是否违章，若违章，向视频图像采集单元发送启动信号，接收视频图像采集单元回传的视频信号并提取车辆信息，并将上述时间信息、速度信息和视频信息进行存储； 所述无线磁阻传感器通过接入点设备与工业控制计算机连接 ，雷达测速仪和视频图像采集单元分别与工业控制计算机连接。
2.根据权利要求1所述的高速公路安全车距稽查系统，其特征在于:该系统还包括一控制中心，其用于接收工业控制计算机通过无线/有线输出的违章车辆的时间信息、速度Ih息和视频息。
3.根据权利要求2所述的高速公路安全车距稽查系统，其特征在于:所述工业控制计算机设置控制柜内，所述控制柜内还设置一个电源模块以及用于系统各设备之间及工业控制计算机与控制中心之间进行通讯的通信设备。
4.根据权利要求1所述的高速公路安全车距稽查系统，其特征在于:该系统还包括设置于高速公路上支架，所述接入点设备和雷达测速仪安装在支架的纵梁上，每个视频图像采集单元安装在每个车道正上方的支架横梁上。
5.根据权利要求4所述的高速公路安全车距稽查系统，其特征在于:还包括一用于增加周边环境亮度的补光灯，所述补光灯和视频图像采集单元均安装在横梁上的防护罩内。
6.根据权利要求1-5任一所述的高速公路安全车距稽查系统，其特征在于:所述视频图像采集单元包括一用于拍摄车辆周边环境和车辆整体图像的第一摄像机和一用于拍摄车辆车尾或车头图像的第二摄像机。
7.根据权利要求6所述的高速公路安全车距稽查系统，其特征在于:所述雷达测速仪为窄波雷达测速仪。
8.一种应用高速公路安全车距稽查系统检测违章车辆的方法，其特征在于:该方法包括: 步骤一，无线磁阻传感器检测到通过其上的每辆车的运动信号后向外输出一信号； 步骤二，接入点设备接收到无线磁阻传感器输出的信号后，将此信号用TCP/IP协议输出； 步骤三，工业控制计算机接收到接入点设备输出的信号后，记录下此刻的时间tn，并同时向雷达测速仪发送一启动信息；雷达测速仪记录下该辆车的瞬时速度Vn，并将其作为该车的平均速度；并根据公式
L n= vnX (t n-t m) /36X 10_5 (m) 计算出第η辆车与第η-l辆车之间的车间距，其中，η > Lt^t0; 步骤四，若 V η < 100 km/h, Ln^ 50m,或 v n > 100 km/h, Ln^ 100m,则车辆不违章，进入步骤七；若V n < 100 km/h，L n < 50m,或v n > 100 km/h, L n < 100m,则车辆违章，工业控制计算机向视频图像采集单元发出一启动信号； 步骤五，视频图像采集单元接收启动信号后，对违章车辆周边环境信息及违章车辆进行拍摄，并将视频信息输出给工业控制计算机； 步骤六，工业控制计算机接收到视频图像采集单元回传的信息后，对图片中车辆的牌照号进行识别，并将该车辆的牌照号、时间信息、速度信息和视频信息进行存储； 步骤七，结束该车辆的信息采集。
9.根据权利要求8所述的应用高速公路安全车距稽查系统检测违章车辆的方法，其特征在于:步骤六与步骤七之间该方法还包括:将判断为违章车辆的牌照号、时间信息、速度信息和视频信息通过无线传递给控制中心。
【文档编号】G08G1/052GK103680144SQ201310637267
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】陈斌, 张丽霞 申请人:四川交通职业技术学院