机动车超速检测

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2024年2月8日发(作者：)

高速公路电子警察——机动车超速检测系统

计控051 潘丽 30号

摘要：ITS智能交通在我国的发展应用已经很多年，尽管它发展很快，但大多数老百姓开始关注它是从电子警察违章处罚实施后。电子警察系统作为ITS智能交通的一部分，同时也是安防行业道路监控的一部分，随着技术的成熟和系统成本的降低，它被广泛应用在城市交通道路监控上、国道、省际公路和高速公路。而由于近年来新建、重新修整的高速公路、国道和省际公路的增多，大大缓解了公路交通压力，加快了流通速度，提高了运载能力。然而公路路况的整体提升却带来了另一个问题—“车辆超速”，大量的事实证明，在高速公路超速行驶是重大交通事故最主要的原因之一，由此而造成的人员伤亡和财产损失更是怵目惊心。机动车超速检测系统在高速公路的应用给违章超速的驾驶员最大的震慑作用，用经济处罚加上罚分、吊销驾照等方式，强制驾驶员遵守交通规则，将因此发生的事故降到最低。

关键字：高速公路，电子警察，测速检测

一、引言

20世纪60-70年代是世界经济发展的黄金时期，伴随经济高速发展，也出现了交通状况的不断恶化。尤其是进入21世纪以来，无论是发达国家还是发展中国家，都毫无例外不同程度地受交通问题的困扰，交通拥挤、交通事故、环境污染已成为现代社会亟待解决的几大问题。由此，带来了巨大的能源消耗，浪费了大量的宝贵时间。面临日益严重的交通问题，世界发达国家于上世纪60年代就开始研究并提出了智能交通系统（ITS）（英文Intelligent Transport Systems）的概念。进入90年代以后，ITS却突然以惊人的速度发展，许多发达国家争先恐后地投以巨资进行ITS的研究与开发。ITS是交通、计算机、信息、通信和系统科学与工程的有效结合，能最大限度缓解交通拥堵状况。城市道路监控是智能交通领域的一个重要部分，也是安防监控领域主要应用方面。随着计算机技术、通讯技术、信息技术的飞速发展，安防监控所涵盖的范围越来越大，并且与很多新技术密集型领域如IT、ITS等相互渗透扩展。

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城市道路监控主要有两部分，一是传统意义上的安防监控，二是交通监控。交通监控通常由交通信息统计系统和电子警察处罚系统组成，它是智能交通ITS技术和监控技术相结合的一种全新的技术形式。

交通信息统计系统可以对一个大范围内的公路路况信息进行及时、准确地采集和统计，信息包括“道路占有率、车流密度、车队长度、流通量、平均速度等，能为道路疏导提供有力的理论依据，可以配合广播等传媒实现交通诱导功能。

电子警察执法处罚系统具有高技术含量，可以对“超速、逆行、闯红灯、禁停、压黄线、抢占公交车道等一系列违章现象进行准确、稳定、自动、全天候的监控、执法和处罚。电子警察的出现可以大大缓解因违章行为导致交通事故增加与警力少和警务人员劳动强度大的矛盾，从而能有效地抑制由于人为违章引起的交通事故。

智能交通把交通信息统计系统和电子警察执法处罚系统引入到城市道路监控中，实现了城市道路的点面结合式监控，提高了城市整体安全防范水平，缓解了日益严重的交通压力，加强了驾驶员遵守交通法规的意识，降低了恶性事件发生率。

二、国内研究现状

我国大部分大中城市的道路监控系统中都有电子警察的身影，并且在使用数量上和功能需求上不断扩大和提高。电子警察的广泛应用和取得良好的社会效益和经济效益，再次体现了“科技强警”的重要意义。然而我国数量众多的中小城市在经济持续高速发展下，也面临着交通状况、治安状况恶化等问题，迫切需要建设城市道路监控系统。

大中城市道路监控系统由于监控点多、分布广且具监控中心距离较远，不能将所有监控点视频信号传输到监控中心进行监控，一般将重要监视点的画面视频信号通过光缆传输到监控中心进行录像和电视墙画面监控。对电子警察系统则要求将自动记录的违章图片和其它信息数据回传到监控中心，作为执法处罚证据和资料存档。这样电子警察的控制部分就需要安装在路口的机柜中，控制主机则要求能在恶劣环境下长期工作的工控计算机，通过电话线等现有传输线缆将数据传回监控中心，同时将视频录像资料存在本地计算机中，控制中心可以调用这些视频资料用于判断有争议的处罚事件和判断交通事故原因。

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一些中小城市主要路口少，监控点少，这些监控点距离监控中心近，这样可以从监控点到监控中心直接敷设光缆线，将监控点的视频信号直接传输到监控室。电子警察系统由于有视频虚拟线圈检测功能，可以将控制主机直接安放在控制中心，这种方式使前端摄像机即可用于道路监控又可用于电子警察检测取证。将电子警察系统安放在监控中心，对控制主机的要求降低，系统维护、维修成本降低，同时对于资金紧张的项目，可以用一套电子警察系统通过人工切换对多个路口进行轮流使用，这样即可对经常违章的驾驶员有震慑作用，又缓解了资金紧张的矛盾，使监控系统分步完善。这种模式已经在一些地区使用，并取得很好的效果。

由于各地区气候环境不同、车辆牌照所用材质不同及其它特殊情况，造成视频图像的差异。这就意味着某个电子警察系统在甲地使用效果很好，在乙地使用效果不好，另外每个地区交警部门可能根据实际需求提出一些新要求。对于一个较为成熟的电子警察系统，应该能满足大多数需求，同时能很方便地修改调整软件系统，满足用户的需求。随着监控数字化发展，城市道路监控完全数字化的时代为期不远了。

以前的测速系统大都是采用激光测速方式或雷达测速方式。在安装位置和角度合适时精度较高，但当安装在公路上方位置时，由于测机动车视频测速系统量角度限制，会具有不可克服的缺陷，如夹角问题。夹角虽然可以通过事先测量补偿，但由于车辆表面的不规则，车表面各平面的倾角不一致，引起测速误差，并且该误差无法通过补偿纠正，对复杂车型的影响更大。精确视频机动车测速仪的方法和原理，完全克服了激光测速和雷达测速中存在的对测速角度要求高的要求，非常适合于安装在道路上方，俯视路面进行监测。由于视频处理的独特优势，在交通监控系统采用视频处理已成为现代智能交通（ITS）的发展方向和趋势，现在多数大城市中闯红灯系统已经由线圈和雷达等工作方式过渡到视频处理方式，并取得了良好效果；流量、速度监控系统也逐渐采用了视频处理方式，在汉城机场高速路，香港海底隧道等近年投入的工程项目中，采用视频方式的系统逐渐增多，视频图像检测已成为 ITS 的关键核心技术之一。多车道实时精确视频机动车测速系统的出现，更说明了视频技术的飞速发展，将会在道路监控领域中起到车测速系统的出现，更说明了视频技术的飞速发展，将会在道路监控领域中起到越来越大的作用。

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三、典型系统分析

电子警察执法处罚系统

（一）机动车闯红灯违章视频监测系统

机动车闯红灯违章行为，经常引发严重的交通事故。机动车闯红灯违章视频监测系统安装于交通路口，全天候对闯红灯的违章机动车辆进行监测，不仅能对违章车辆拍照，还能够实时对违章车辆的牌照和违章轨迹进行自动判断识别。公安交通管理部门以抓拍的违章照片、视频录像为依据对违章者进行处罚教育，从而大大提高机动车驾驶员的自觉性，增强交通安全意识，减少因闯红灯违章行为而造成的事故、堵塞和交通混乱，加快车辆在交通路口行驶速度，保证道路畅通。

该系统是一个基于网络的分布式系统，系统分为前端视频检测与抓拍系统、路口局部数据处理系统、远程数据传输系统、中心数据管理与处罚系统四大部分。

交通信号控制系统输出路口红绿灯信号，确定放行车道和禁行车道。禁行车道通过视频车辆检测单元检测到有车辆通过禁行车道时，通过主控机控制闯红灯违章抓拍单元拍摄违章车辆号牌图片和该方向的全景图片。为确保所拍照片能够作为民警执法依据，系统抓拍两幅连续全景图片，以反映车辆运行轨迹，所有处理结果都存储于主控机（工控机）的存储单元中，并通过硬盘录像功能，将违章事件的视频数据纪录在硬盘上。存储信息可通过通信子系统由人工控制下载给笔记本计算机，或自动通过光纤、无线等传输方式传给中心端数据管理子系统。这样对于违章闯红灯行为既有违章抓拍图片，又有视频图像，避免了违章处罚引发的争 4

议，同时对于一些交通事故引发原因、责任判定也提供了有力的证据。

（二）机动车超速检测系统

随着国民经济的迅猛发展，我国高速公路、城市快速路上行驶的车辆越来越多、速度也越来越快，与车辆交通有关的案件也呈不断上升势头，交通肈事逃逸等案件时有发生。如何运用科学的手段帮助公安部门有效控制高速公路上超速违章现象、抓捕逃逸车辆，已成为公安交通部门亟待解决的问题。

基于这种情况，开发了机动车超速检测系统。系统利用视频图像处理技术，对高速公路车道上的汽车进行非接触式监控，获得超速车辆车速、车牌号码、违章照片等运行状态信息，可对高速公路或城市快速路上的超速车辆信息进行准确、稳定、全天候的检测和记录。同时与黑名单中的“稽查车辆”进行比对，可以很好的辅助治安监控管理。系统还可以将违章车辆信息送回指挥中心以及收费站，便于存档和对违章车辆进行处罚。这一套功能强大的智能交通监控系统可广泛应用于高速公路和城市快速路管理、卡口管理、巡逻执勤、逃逸车辆抓捕等场合，具有很好的应用前景。

该系统突破了大量的技术难点，实现了高速车牌识别。每车道在仅架设一台摄像机的情况下，并通过测速雷达的辅助，精确地检测车速、捕捉车牌信息。该系统具有：成本低、识别率高、软件测速、高速识别、性能稳定、结构精简、维护容易、低故障、完全采用视频触发和识别（无需破坏路面埋设线圈或安装红外探头）等技术优势，从而确定了在同类产品中的领先地位。

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“机动车超速检测系统”是实时响应系统。其原理是将前端CCD摄像头架设在待测车道上方，识别软件采用图像触发的方法，对CCD摄像头传回的数字视频信号进行分析，判断是否有车辆经过。当发现有车辆驶入监测区域，则立刻启动识别模块，获取实时车牌图像数据后，系统在极短时间（1秒左右）完成车速检测、图像识别、车辆数据入库、图像数据入库、道路信息分析、检索数据等处理。如果发现通过车辆超速或是交警、公安机关需要查找的车辆（如被盗抢车辆），系统可通过远程数据网络，向“指挥中心”和“拦截站”发出告警信息，通知有关部门或有关人员。告警信息包括：发现触发报警车辆的时间、地点、车速、车牌号码、抓拍的车辆照片、车辆被缉查的原因。对于存放于数据库中的过车记录，可以随时进行检索，掌握车辆的去向，可以作为违章处罚的根据或对破案提供帮助。

检测系统的组成原理：

1、 激光测速系统

²工作原理:

激光测速系统的工作原理是建立在光波测距的基础之上：利用对运动物体的多次测距与时间之比得出其运动速度。

2、 雷达测速系统

²工作原理:

雷达测速系统采用了多普勒雷达体制，多普勒效应是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时，接收到的信号频率将发生变化。

3、 精确视频机动车测速系统

²工作原理:

精确视频机动车测速系统采用目标识别与目标跟踪技术。目标识别技术为图像的特征模式识别，其基本原理是对所要识别的目标特征进行详细的描述和建模。如何正确的建模是技术的关键。

4、 多车道实时精确视频机动车测速仪

²工作原理:

多车道实时精确视频机动车测速仪，是以精确视频机动车测速仪

为基础；采用的是多目标跟踪技术。

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测量线路：

1、 激光测速系统

激光测速系统正确的测量安装方式为：

固定向下俯视激光测速系统的可行性分析:

2、 雷达测速系统

雷达测速系统正确的测量安装方式应为：

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固定向下俯视雷达测速系统的可行性分析:

3、 精确视频机动车测速系统

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误差分析及修正：

在对机车制动系统的压力信息在线监测必要性后,根据机车运行过程中制动系统在各工况下的实际工作情况,从理论上计算分析了压力检测系统必需达到的检测精度,以理论计算结果作为设计依据,对压力检测系统各环节的误差进行计算与分配,并根据计算结果对压力检测系统中各构成环节进行参数设计和元器件选择.实验结果表明根据各环节误差分析结果设计的系统的检测精度达到了设计要求.

★整套违章检测系统采用视频检测技术。

★能够测量车辆的运动速度。速度测量范围是0～300公里/小时，视频检测精确度达到±5公里，雷达检测精度到99%，全天候工作。

★能够自动识别运动车辆的牌照。在良好光照条件下，车牌整体识别（包括汉字、字母和数字）不低于94％，在阴雨天、夜间人工光照条件下，车牌整体识别率不低于90％。

★能够识别中国公安部颁布的“92式”汽车车牌，包括：普通民用机动车号牌、军用机动车号牌（含武警号牌）、警用机动车号牌，能够识别车牌颜色（蓝/黑/黄/白色）。

★能够检测车辆的超速等违反交通法规的行为。

★能够捕捉运动车辆的图片，包括：车辆全图、车牌照片等，并与被检测车辆的车牌信息相关联。

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★系统能够使用全天候条件工作，夜间运行时使用辅助灯光；可连续运行，稳定运行时间在7³24小时以上。

★违章检测系统用户界面友好，检测终端界面显示内容包括：行驶车辆的照片、运行速度（列表）、交通流量（列表）、车速车辆（列表）、系统时间、测量时间、运行方向、违章情况、报警信息等。

★违章检测系统提供系统参数设置方法，包括：检测框位置、尺寸、检测地点、车道等。

★违章检测系统的正常工作环境为：温度在-25℃- +55℃，能见度大于30米、车牌法线与地面夹角在-15°- +45°、车牌水平与水平夹角在30°以内，摄像机与道路平面的夹角在30°- 60°，摄像机方向与道路方向的夹角在0°- 40°，摄像机高度6米～15米，防护等级IP23。

★输出信息包括文字和图像信息，文字信息约1k，车辆全图19k，车牌照片3k，采用jpeg压缩。

系统应用范围：

多参数同时检测：从视频信号中可以提取大区域范围内的多种交通参数，并可以提取一些采用其它方法难于检测到的参数。

大范围检测：一路视频信号可以覆盖 4-6个车道，实现大区域范围的交通流检测。多阶段检测 ：可以检测进入路口的交通量需求及其变量，还能检测出信号控制方案执行的效果，完成信号自动控制全过程的检测。

设置、调整方便灵活：可以在视野范围内设置多个不同类型的虚拟检测区；可方便直观地在计算机上移动虚拟检测区的位置或改变其大小，以满足不同的交通应用和道路覆盖范围等方面要求。

无须破路、安装简便、维护方便： 安装时无须破坏路面，无须干扰正常交通，就可完成检测器的重新设置；无须因道路路面维修而中断交通检测。

可扩展性强：交通流参数可以存贮在视频车辆检测系统内部，以备后用；基于该系统，还可以扩展出很多实用功能（如违章检测、联网）。

应用实例：

在我国大部分大中城市的道路监控系统中都有电子警察的身影，并且在使用数量上和功能需求上不断扩大和提高。电子警察的广泛应用和取得良好的社会效益和经济效益，再次体现了“科技强警”的重要意义。然而我国数量众多的中小 10

城市在经济持续高速发展下，也面临着交通状况、治安状况恶化等问题，迫切需要建设城市道路监控系统。

大中城市道路监控系统由于监控点多、分布广且具监控中心距离较远，不能将所有监控点视频信号传输到监控中心进行监控，一般将重要监视点的画面视频信号通过光缆传输到监控中心进行录像和电视墙画面监控。对电子警察系统则要求将自动记录的违章图片和其它信息数据回传到监控中心，作为执法处罚证据和资料存档。这样电子警察的控制部分就需要安装在路口的机柜中，控制主机则要求能在恶劣环境下长期工作的工控计算机，通过电话线等现有传输线缆将数据传回监控中心，同时将视频录像资料存在本地计算机中，控制中心可以调用这些视频资料用于判断有争议的处罚事件和判断交通事故原因。

一些中小城市主要路口少，监控点少，这些监控点距离监控中心近，这样可以从监控点到监控中心直接敷设光缆线，将监控点的视频信号直接传输到监控室。电子警察系统由于有视频虚拟线圈检测功能，可以将控制主机直接安放在控制中心，这种方式使前端摄像机即可用于道路监控又可用于电子警察检测取证。将电子警察系统安放在监控中心，对控制主机的要求降低，系统维护、维修成本降低，同时对于资金紧张的项目，可以用一套电子警察系统通过人工切换对多个路口进行轮流使用，这样即可对经常违章的驾驶员有震慑作用，又缓解了资金紧张的矛盾，使监控系统分步完善。这种模式已经在一些地区使用，并取得很好的效果。

由于各地区气候环境不同、车辆牌照所用材质不同及其它特殊情况，造成视频图像的差异。这就意味着某个电子警察系统在甲地使用效果很好，在乙地使用效果不好，另外每个地区交警部门可能根据实际需求提出一些新要求。对于一个较为成熟的电子警察系统，应该能满足大多数需求，同时能很方便地修改调整软件系统，满足用户的需求。随着监控数字化发展，城市道路监控完全数字化的时代为期不远了。

结论：

一个城市,交通安全是非常重要的.因此城市安防监督系统,首先要有ITS智能交通.本系统采用的视频图像识别和多目标跟踪监测技术完全克服了雷达测速和激光测速对测速角度要求苛刻、难以测量变道行驶车辆、车速测量误差大、判别违章困难等缺陷；解决了线圈易损、难维护、测速误差大、费用高等难题。该系 11

统已经过华北国家计量检测中心的检测，符合所有相关标准。

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