■雷玉堂

現(xiàn)代化城市所應(yīng)具備的智能交通系統(tǒng)

■雷玉堂

現(xiàn)代城市迅速發(fā)展，城市交通擁堵日益加劇，交通事故不斷增加，交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。因此，更好地協(xié)調(diào)人、車(chē)、路三者的關(guān)系，已成為交管部門(mén)所面臨的重要問(wèn)題。建立智能交通（ITS）體系勢(shì)在必行。

引言

現(xiàn)代城市經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人與車(chē)輛均在快速增加，城市交通擁堵日益加劇，交通事故也不斷增加，交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。因此，更好地協(xié)調(diào)人、車(chē)、路三者的關(guān)系，已成為交通管理部門(mén)所面臨的重要問(wèn)題。尤其在平安城市創(chuàng)建中，首先必須要建立智能交通系統(tǒng)。這種城市智能交通系統(tǒng)，要面向全市的交通參數(shù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通誘導(dǎo)等，并有電子警察日夜代替交通警察執(zhí)行任務(wù)，以打擊利用機(jī)動(dòng)車(chē)犯罪，使交通安全而通暢，最大限度地提高道路的使用效率，保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

智能化道路交通系統(tǒng)重要的內(nèi)容是對(duì)交通運(yùn)行狀況要能及時(shí)了解、分析、判斷。并能讓駕駛員對(duì)交通狀況了如指掌。這種利用計(jì)算機(jī)的智能交通系統(tǒng)，主要用于城市道路交通控制與管理，對(duì)提高城市道路的通行能力、緩和城市交通擁擠起著重要的作用。

下面介紹現(xiàn)代城市應(yīng)具備的智能交通系統(tǒng)的總的組成及功能，各個(gè)子系統(tǒng)的組成原理及功能，并展望其發(fā)展方向。

城市智能交通系統(tǒng)的組成

一般，城市智能交通系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市交通監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一控制、協(xié)調(diào)和管理，采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信和系統(tǒng)集成技術(shù)，具有穩(wěn)定性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。城市智能交通系統(tǒng)，其總的結(jié)構(gòu)組成與原理框圖如圖1所示。由圖1可看出，城市智能交通系統(tǒng)，主要由車(chē)輛交通參數(shù)檢測(cè)、車(chē)輛異常行為檢測(cè)、車(chē)輛擁堵檢測(cè)與控制疏導(dǎo)、車(chē)輛不停車(chē)收費(fèi)、車(chē)輛3G定位與跟蹤、道路治安卡口檢測(cè)、車(chē)輛牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別與車(chē)輛違章檢測(cè)的電子警察等8個(gè)子系統(tǒng)組成。這些子系統(tǒng)檢測(cè)的情況均可通過(guò)城市有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到交通監(jiān)控管理與指揮中心，中心也可通過(guò)交通管理控制軟件，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)去控制和指揮前端的子系統(tǒng)。

■ 圖1：城市智能交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成原理框圖

在城市智能交通系統(tǒng)的通信中，可以采用數(shù)傳電臺(tái)、GSM短消息、光纖接入等方式。目前較方便的多是采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)GPRS與CDMA傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?/p>

城市道路交通控制主要是對(duì)交通信號(hào)的控制。而交叉口處的交通信號(hào)燈是城市道路網(wǎng)中的主要控制設(shè)施。但定時(shí)的交通信號(hào)燈影響交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，因此信號(hào)燈必須以最優(yōu)控制策略存在，即根據(jù)車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行情況自適應(yīng)地控制紅綠信號(hào)燈的轉(zhuǎn)換，以減小道路網(wǎng)絡(luò)中所有車(chē)輛的行程的時(shí)間，以達(dá)到城市道路的最大暢通。

下面再具體介紹一下城市智能交通應(yīng)具備的8個(gè)子系統(tǒng)。

車(chē)輛交通參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)

車(chē)輛交通參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，能識(shí)別車(chē)輛的形狀、顏色、類(lèi)型、車(chē)速、車(chē)流量、道路占有率以及是否有非法?？?、是否有故障車(chē)輛等。并且，將這些交通參數(shù)反饋給交通監(jiān)控管理中心，以利于交通管理。

目前，車(chē)輛交通參數(shù)檢測(cè)的方法很多：如有磁感應(yīng)車(chē)輛檢測(cè)器、微波雷達(dá)車(chē)輛檢測(cè)器、超聲波車(chē)輛檢測(cè)器、紅外線車(chē)輛檢測(cè)器、激光車(chē)輛檢測(cè)器、無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器與視頻車(chē)輛檢測(cè)器等。其中以視頻車(chē)輛檢測(cè)器所檢測(cè)的交通參數(shù)最為齊全，且所采集圖像的攝像機(jī)還可與道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)兼容，并便于識(shí)別與跟蹤，是現(xiàn)代智能交通ITS中車(chē)輛檢測(cè)的最佳選擇與發(fā)展方向。

實(shí)際上，視頻車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)是利用已建立的交通電視監(jiān)控系統(tǒng)的信息資源（即交通數(shù)據(jù)的采集），采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)圖像處理及模糊識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)處理連續(xù)動(dòng)態(tài)的道路交通監(jiān)測(cè)圖像，以獲得分類(lèi)交通參數(shù)的一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)。它可以單獨(dú)建立，如在道路上合適的地點(diǎn)安裝攝像機(jī)，也可以建立在道路監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上。通常，現(xiàn)在比較流行的做法是將視頻車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)建立在道路監(jiān)控系統(tǒng)之上。

視頻車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)所提供的交通參數(shù)數(shù)據(jù)一般比較齊全，有如下的兩類(lèi)：

用于統(tǒng)計(jì)的交通數(shù)據(jù)：車(chē)流量，車(chē)的速度，車(chē)的密度，道路占有率，車(chē)輛類(lèi)型（主要根據(jù)車(chē)輛長(zhǎng)度）等。

用于事件有關(guān)的數(shù)據(jù)：車(chē)輛高速、高密度或高占有率，停車(chē)或非常慢的運(yùn)動(dòng)車(chē)輛，車(chē)輛排隊(duì)，路上異物，車(chē)輛違章，交通事故，逆向行駛等。

根據(jù)檢測(cè)到的用于事件有關(guān)的數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的報(bào)警。因?yàn)楫?dāng)探測(cè)某一事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警以提醒工作人員。然后，工作人員可從圖像上了解事件發(fā)生的地點(diǎn)、該地點(diǎn)的交通狀況，這樣就可及時(shí)采取措施或指揮就近的有關(guān)人員救護(hù)，以減少事故的再發(fā)生。

違章檢測(cè)的電子警察系統(tǒng)

違章檢測(cè)的電子警察系統(tǒng)主要由機(jī)動(dòng)車(chē)沖紅燈、超速、逆行、壓黃線等違章子系統(tǒng)組成?，F(xiàn)分別簡(jiǎn)述如下：

（1）機(jī)動(dòng)車(chē)沖紅燈違章檢測(cè)系統(tǒng)

機(jī)動(dòng)車(chē)沖紅燈違章檢測(cè)系統(tǒng)的主要功能是自動(dòng)探測(cè)交通信號(hào)為紅燈時(shí)違章超越停車(chē)的車(chē)輛，并自動(dòng)拍攝和記錄違章時(shí)間、地點(diǎn)，拍攝的圖像經(jīng)過(guò)編碼壓縮處理，自動(dòng)源源不斷地傳輸至公安局交警控制中心，交警部門(mén)掌握了確鑿的證據(jù)，對(duì)違章者進(jìn)行處罰，從而有效地減少違章沖紅燈車(chē)輛，規(guī)范行車(chē)秩序。

■ 圖2：沖紅燈電子警察系統(tǒng)工作原理

■ 圖3：機(jī)動(dòng)車(chē)超速、逆行、壓黃線違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)的組成與原理框圖

沖紅燈違章檢測(cè)系統(tǒng)由拍照控制器、圖片采集控制器和控制中心三部分組成。圖片采集控制器和拍照控制器安裝在交通路口現(xiàn)場(chǎng)，一個(gè)圖片采集控制器可以連接四個(gè)拍照控制器?？刂浦行陌惭b在交通公安局，通過(guò)公用電話網(wǎng)或其他網(wǎng)接收?qǐng)D片采集控制器的現(xiàn)場(chǎng)圖片，一個(gè)中心可以連接任意多的圖片采集控制器。拍照控制器由控制電路、數(shù)碼相機(jī)、閃光燈、感應(yīng)線圈及轉(zhuǎn)發(fā)器組成；圖片采集控制器由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、Modem（或集線器等）組成；控制中心由中心計(jì)算機(jī)、Modem（或集線器等）、打印機(jī)組成。

系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。當(dāng)感應(yīng)線圈偵測(cè)到汽車(chē)、摩托車(chē)等經(jīng)過(guò)時(shí)，便立即將信號(hào)送到控制電路。控制電路判斷此時(shí)為紅燈，則啟動(dòng)閃光燈和數(shù)碼相機(jī)，使之及時(shí)拍下車(chē)輛沖紅燈時(shí)的清晰全景，包括紅燈信號(hào)、車(chē)輛位置、車(chē)牌號(hào)碼等。若圖片采集控制器檢測(cè)到數(shù)碼相機(jī)已拍照，便將相片從數(shù)碼相機(jī)中取出，并清空數(shù)碼相機(jī)內(nèi)存，同時(shí)圖片采集控制器通過(guò)公用電話網(wǎng)或其他網(wǎng)將照片傳到控制中心?？刂浦行脑賹⑹盏降恼掌M(jìn)行管理，如查詢、注釋、打印、備份等。

（2）機(jī)動(dòng)車(chē)超速、逆行、壓黃線違章檢測(cè)系統(tǒng)

機(jī)動(dòng)車(chē)超速、逆行、壓黃線違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)的組成與原理框圖如圖3所示。

由圖3看出，機(jī)動(dòng)車(chē)超速、逆行、壓黃線違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)由前端視頻組件、檢測(cè)工控主機(jī)、與機(jī)動(dòng)車(chē)違章管理軟件等組成。

系統(tǒng)的工作原理是，系統(tǒng)對(duì)特定的地點(diǎn)路面(即劃定的檢測(cè)區(qū)域)的車(chē)輛的速度與方向以及黃線的圖像進(jìn)行視頻監(jiān)控與檢測(cè)(有的可采用微波雷達(dá)測(cè)速)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車(chē)超過(guò)限速值(高速行駛車(chē)速大于120km/h)、或機(jī)動(dòng)車(chē)的行駛方向違反工控機(jī)設(shè)定的行駛方向、或機(jī)動(dòng)車(chē)輛壓黃線時(shí)，即通過(guò)視頻檢測(cè)工控主機(jī)控制違章檢測(cè)控制單元控制閃光燈驅(qū)動(dòng)單元，使閃光燈閃光，由近景攝像機(jī)拍攝違章車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)像片，遠(yuǎn)景攝像機(jī)拍攝該方向的全景像片。為確保所攝的像片能作為交管部門(mén)的執(zhí)法依據(jù)，一般系統(tǒng)也抓拍二幅連續(xù)全景像片和一幅能看清車(chē)牌號(hào)的特寫(xiě)像片，并在違章車(chē)輛的圖像上，記錄車(chē)輛違章的時(shí)間、地點(diǎn)以及違章的參數(shù)(如超速的速度等)。同時(shí)，將該結(jié)果存貯起來(lái)，生成違法圖像和違章信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)實(shí)際要求生成違法處罰通知單，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸?shù)浇煌ü芾聿块T(mén)作為執(zhí)法依據(jù)。以規(guī)范司機(jī)遵章駕駛，提高道路的通暢能力。

■ 圖4：不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的原理框圖

■ 圖5：GPS不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

收費(fèi)站不仃車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

收費(fèi)站不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)主要用于高速公路、城市入口等收費(fèi)站的不仃車(chē)收費(fèi)，以利于車(chē)輛通行，解決交通瓶頸。目前，收費(fèi)站不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，有下面二種類(lèi)型：

(1)ETC不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

收費(fèi)站不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，是一種電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)ETC），是國(guó)內(nèi)外正在開(kāi)發(fā)并且推廣普及的一種用于高速公路、大橋和隧道的一種收費(fèi)系統(tǒng)。它通過(guò)路側(cè)天線與車(chē)載電子標(biāo)簽之間的專(zhuān)用短距離通訊，在不需要司機(jī)停車(chē)和其他收費(fèi)人員采取任何操作的情況下，能自動(dòng)地完成收費(fèi)的全過(guò)程。

ETC系統(tǒng)主要由ETC收費(fèi)車(chē)道、收費(fèi)站管理系統(tǒng)、ETC管理中心、專(zhuān)業(yè)銀行及傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。ETC系統(tǒng)是利用微波（或紅外或射頻）技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)等高新技術(shù)的設(shè)備和軟件（包括管理）所組成的先進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛無(wú)需停車(chē)即可自動(dòng)收取道路通行費(fèi)用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)。這種不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的原理框圖如圖4所示。

由圖4可知，當(dāng)汽車(chē)通過(guò)路邊車(chē)道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射與接收裝置（路邊讀寫(xiě)設(shè)備簡(jiǎn)稱(chēng)RSE，即圖中的閱讀器）時(shí)，經(jīng)天線，能識(shí)別車(chē)輛上設(shè)備（即圖中的射頻卡或標(biāo)簽，因放在汽車(chē)前玻璃上也稱(chēng)為車(chē)載器，簡(jiǎn)稱(chēng)OBU）內(nèi)特有的編碼、車(chē)牌號(hào)、判別車(chē)型、計(jì)算通行費(fèi)用，并自動(dòng)從車(chē)輛用戶的專(zhuān)用帳戶中扣除通行費(fèi)。對(duì)使用ETC車(chē)道的未安裝電子標(biāo)簽或標(biāo)簽無(wú)效的車(chē)輛，則視作違章車(chē)輛，并立即自動(dòng)實(shí)施圖像抓拍和識(shí)別，以傳送交警部門(mén)事后處理。

這類(lèi)收費(fèi)站不仃車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)目前有二種類(lèi)型：一是標(biāo)簽上無(wú)車(chē)型信息的，這種ETC自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，需要采用車(chē)輛檢測(cè)器，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行分類(lèi)；二是標(biāo)簽上有車(chē)型信息的，這就是目前所說(shuō)的射頻自動(dòng)識(shí)別技術(shù)RFID不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)。因這種系統(tǒng)的電子標(biāo)簽(即射頻卡)上的信息是非常完整的。

(2)GPS不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

高速公路GPS不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，是GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等的高度融合。它將裝有GPS接收機(jī)的移動(dòng)車(chē)輛位置數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理，經(jīng)GSM通信模塊以短信息的方式發(fā)送至移動(dòng)通信網(wǎng)的短消息中心(SMC)，SMC再通過(guò)專(zhuān)線把車(chē)輛定位信息傳遞給收費(fèi)中心，當(dāng)收費(fèi)中心接收到移動(dòng)終端發(fā)送來(lái)的位置信息，利用GIS軟件和快速的投影匹配算法，準(zhǔn)確將車(chē)輛的行駛路線與數(shù)據(jù)庫(kù)中的道路網(wǎng)進(jìn)行匹配，獲得其在收費(fèi)道路上的行駛軌跡，然后由收費(fèi)軟件按照各條公路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)分開(kāi)進(jìn)行計(jì)費(fèi)，以實(shí)現(xiàn)道路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)；車(chē)主可在網(wǎng)上查詢自己的收費(fèi)詳細(xì)情況，使收費(fèi)過(guò)程透明；收費(fèi)中心然后再通過(guò)專(zhuān)線與銀行進(jìn)行交割。

整個(gè)系統(tǒng)由移動(dòng)終端和收費(fèi)服務(wù)中心兩部分組成。如圖5所示。

移動(dòng)終端由GPS接收機(jī)、單片機(jī)、GSM通信模塊、天線等軟硬件設(shè)備組成；收費(fèi)服務(wù)器端硬件主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器，路由器及輸出端。軟件主要包括：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的道路電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)(包括各條收費(fèi)道路的詳細(xì)信息，如車(chē)道數(shù)、管理部門(mén)及各條道路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)等)、車(chē)輛行駛路線及自動(dòng)收費(fèi)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)、車(chē)輛及車(chē)主信息庫(kù)等，應(yīng)用服務(wù)器上收費(fèi)軟件、GIS應(yīng)用軟件等。

本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全天侯24小時(shí)不停車(chē)收費(fèi)與分時(shí)段收費(fèi)；實(shí)現(xiàn)車(chē)輛全程跟蹤與定位以及道路信息查詢等功能。

城市智能交通采用不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的好處有：杜絕少數(shù)不法收費(fèi)員貪污路費(fèi)；無(wú)需收費(fèi)廣場(chǎng)，節(jié)省收費(fèi)站的占地面積；節(jié)省能源消耗，減少停車(chē)時(shí)的廢氣排放和對(duì)城市環(huán)境的污染；降低車(chē)輛部件損耗；減少收費(fèi)人員，降低收費(fèi)管理單位的管理成本；無(wú)需排隊(duì)停車(chē)，節(jié)省出行人的時(shí)間；避免因停車(chē)收費(fèi)而造成收費(fèi)口堵塞，形成新的瓶頸等。

車(chē)輛異常行為檢測(cè)系統(tǒng)

車(chē)輛異常行為檢測(cè)系統(tǒng)，可用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛行駛行為，當(dāng)檢測(cè)到車(chē)輛行駛異常時(shí)，立即進(jìn)行預(yù)/報(bào)警。通常，系統(tǒng)首先通過(guò)背景減除提取運(yùn)動(dòng)圖像，并進(jìn)行跟蹤和目標(biāo)類(lèi)型識(shí)別。如有一輛汽車(chē)駛?cè)肴诵械罆r(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在該車(chē)周?chē)虺鰞蓚€(gè)紅色問(wèn)號(hào)，表示其行駛異常，并同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲，以引起監(jiān)控人員的注意。當(dāng)車(chē)輛退出人行道后，紅色問(wèn)號(hào)消失，警報(bào)解除。又如有一輛小汽車(chē)快速在停車(chē)場(chǎng)或高速公路收費(fèi)廣場(chǎng)逆行，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)在其周?chē)虺鰞蓚€(gè)紅色驚嘆號(hào)，并發(fā)出警報(bào)聲，表示其行駛行為已經(jīng)發(fā)生異常。再如，那種頻繁超越各車(chē)道正常行駛車(chē)輛的超速行駛的車(chē)輛，多為被劫或逃竄等車(chē)輛，也屬行駛行為異常車(chē)輛，這時(shí)系統(tǒng)要發(fā)出急促的警報(bào)聲等。這種車(chē)輛異常行為檢測(cè)系統(tǒng)，尤其在城市道路監(jiān)控中有非常大的作用。

顯然，這種智能化功能的實(shí)現(xiàn)，可以在無(wú)人巡視的條件下，能檢測(cè)識(shí)別車(chē)輛的異常行為，如車(chē)輛駛?cè)刖G化草地、人行道、逆行、超速、行駛過(guò)程突然停下橫擋車(chē)輛沖出人實(shí)施掄劫與綁架等違法違章行為，均能自動(dòng)檢測(cè)到，并立即進(jìn)行預(yù)/報(bào)警，從而可實(shí)現(xiàn)高效智能化的交通管理。

交通擁堵檢測(cè)及自動(dòng)疏導(dǎo)控制系統(tǒng)

交通擁堵檢測(cè)及自動(dòng)疏導(dǎo)系統(tǒng)，能統(tǒng)計(jì)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)與檢測(cè)交通擁堵，并通過(guò)交通信息牌和無(wú)線臺(tái)對(duì)交通進(jìn)行自動(dòng)疏導(dǎo)。同時(shí)，還可根據(jù)實(shí)際擁堵情況，在十字路口自適應(yīng)地控制紅綠燈的轉(zhuǎn)換時(shí)間，以自動(dòng)疏導(dǎo)車(chē)輛，使交通通暢。

在視頻檢測(cè)系統(tǒng)中，為了及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)交通擁擠，在系統(tǒng)上端軟件中加入了“常發(fā)性擁擠自動(dòng)檢測(cè)及警告”模塊。當(dāng)交通擁擠發(fā)生時(shí)，從行程速度參數(shù)上反映交通流變化最敏感，交通量次之，因而利用視頻檢測(cè)技術(shù)和擁擠檢測(cè)算法，可以準(zhǔn)確及時(shí)地得到交通流量、行程速度及車(chē)道占有率和交通延誤等交通參數(shù)(而這后3個(gè)參數(shù)是傳統(tǒng)檢測(cè)方法無(wú)法準(zhǔn)確得到的)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)道路擁擠程度的直接測(cè)量。如果有擁擠，就發(fā)出警告，并根據(jù)實(shí)際情況自適應(yīng)地控制紅綠燈的轉(zhuǎn)換時(shí)間（不是原來(lái)的固定的轉(zhuǎn)換時(shí)間）。

此外，交通管理中心還可以利用這些數(shù)據(jù)，在發(fā)生交通堵塞或交通事故時(shí)迅速采取措施。并且，交通管理中心還可把采集的交通數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)道路上的電子顯示屏或交通電臺(tái)等途徑傳給司機(jī)。這樣，有助于疏通車(chē)流、減緩交通擁擠，并可使司機(jī)提高警惕，防止事故發(fā)生，以優(yōu)化行車(chē)路線。

■ 圖6：道路治安卡口機(jī)動(dòng)車(chē)視頻檢測(cè)系統(tǒng)的組成與原理框圖

道路治安卡口機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)系統(tǒng)

道路治安卡口機(jī)動(dòng)車(chē)視頻檢測(cè)系統(tǒng)一般用于城市道路或高速公路出入口、收費(fèi)站及重點(diǎn)治安地段的治安卡口，其組成與工作原理框圖如圖6所示。

該系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別過(guò)往卡口的車(chē)輛牌號(hào)與車(chē)牌特征，自動(dòng)核對(duì)黑名單庫(kù)，驗(yàn)證出車(chē)輛的合法身份。此外，還可對(duì)路口情況進(jìn)行監(jiān)控和管理，包含出入口車(chē)輛的采集、統(tǒng)計(jì)、存貯數(shù)據(jù)和系統(tǒng)工作狀態(tài)，以便工作人員對(duì)道路交通安全進(jìn)行監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、查詢和打印報(bào)表等工作。

道路治安卡口機(jī)動(dòng)車(chē)視頻檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理是，根據(jù)每一車(chē)輛對(duì)應(yīng)唯一的車(chē)牌號(hào)，通過(guò)近景與遠(yuǎn)景攝像機(jī)對(duì)路口過(guò)往的每一車(chē)輛車(chē)牌號(hào)圖像和車(chē)輛全景圖像進(jìn)行連續(xù)全天候?qū)崟r(shí)記錄，并進(jìn)行車(chē)牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別。通常，系統(tǒng)是通過(guò)高清晰攝像機(jī)及高倍率自動(dòng)光圈鏡頭，對(duì)路口交通狀況實(shí)施監(jiān)視的。在監(jiān)控室，還可通過(guò)系統(tǒng)遙控前端的攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、控制鏡頭的調(diào)焦、變倍；在晚上，為保證系統(tǒng)得到高清晰度的圖像，還可自動(dòng)開(kāi)啟道路上所配置的路燈等燈光設(shè)施。

在與對(duì)應(yīng)地區(qū)的車(chē)管庫(kù)相連接的情況下，可對(duì)比分析當(dāng)前過(guò)往車(chē)輛是否為合法車(chē)輛，若為違法車(chē)輛即自動(dòng)報(bào)警。并且，還要及時(shí)準(zhǔn)確地為系統(tǒng)提供相應(yīng)車(chē)輛的車(chē)型、顏色、車(chē)牌號(hào)、行駛方向、車(chē)速、經(jīng)過(guò)時(shí)間等各種參數(shù)，以保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，且數(shù)據(jù)具備聯(lián)網(wǎng)查詢功能。

利用這種道路治安卡口機(jī)動(dòng)車(chē)視頻檢測(cè)系統(tǒng)，也能檢測(cè)識(shí)別車(chē)輛的違規(guī)，如闖紅燈、超速、逆行與非法停靠等。

利用3G的車(chē)輛定位控制與跟蹤系統(tǒng)

大家知道，全球定位系統(tǒng)GPS應(yīng)用于移動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)控，有著比其他監(jiān)控手段無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。利用3G(即GPS、GIS、GSM)的車(chē)輛定位監(jiān)控系統(tǒng)，是對(duì)各種車(chē)輛實(shí)施定位跟蹤、監(jiān)控、調(diào)度管理提出的比較理想的解決方案。該系統(tǒng)采用GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位；利用GSM全球移動(dòng)通訊技術(shù)即GSM數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸；利用GIS地理信息處理技術(shù)即以GIS電子地圖和空間信息系統(tǒng)為支撐平臺(tái)。同時(shí)，還采用大容量數(shù)據(jù)采集技術(shù)和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信與數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以盡可能多地采集并記錄車(chē)輛行駛過(guò)程中大量的數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)生成圖形和數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、比較、分析、列表，從而提高車(chē)輛營(yíng)運(yùn)管理工作的效率。因此，利用3G的車(chē)輛定位監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車(chē)、船等移動(dòng)目標(biāo)的精確定位跟蹤、監(jiān)控報(bào)警、反劫防盜、指揮調(diào)度和信息查詢管理等。這種3G的系統(tǒng)具有定位精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、使用效果好等特點(diǎn)。

實(shí)際上，這種3G的車(chē)輛定位跟蹤的智能監(jiān)控系統(tǒng)是由GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和地面移動(dòng)通信系統(tǒng)兩大部分組成。其中，地面移動(dòng)通信系統(tǒng)是由指揮監(jiān)控中心、車(chē)載移動(dòng)單元和GSM通信網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分組成。車(chē)載移動(dòng)單元設(shè)備可以為指揮監(jiān)控中心實(shí)時(shí)提供每一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)的最新定位數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀況和報(bào)警信息等，并自動(dòng)記錄這些信息以便事后查詢分析，因而也是用戶終端。監(jiān)控中心接收車(chē)載移動(dòng)單元傳送來(lái)的車(chē)輛GPS定位數(shù)據(jù)信息，并對(duì)車(chē)輛的報(bào)警和調(diào)度信息進(jìn)行處理，并且通過(guò)GIS地圖匹配，就能在電子地圖上實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛當(dāng)前精確位置，從而能方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的定位跟蹤、監(jiān)控防盜、反劫報(bào)警、指揮調(diào)度等功能；同時(shí)也可通過(guò)GSM無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像的傳輸。即向指定的車(chē)載臺(tái)發(fā)送各種控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的遠(yuǎn)程控制和信息查詢等服務(wù)。

實(shí)際上，該系統(tǒng)主要用于車(chē)輛的定位，使監(jiān)控管理中心通過(guò)GIS電子地圖知道車(chē)輛的位置，如遇掄劫，能實(shí)施報(bào)警、跟蹤該車(chē)輛的行蹤。

車(chē)輛牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

車(chē)輛牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)也是ITS系統(tǒng)中必不可少的，它能將輸入的汽車(chē)及車(chē)牌圖像通過(guò)處理識(shí)別，輸出為幾個(gè)字節(jié)大小的車(chē)牌字符串，它無(wú)論在存儲(chǔ)空間的占用上還是與管理數(shù)據(jù)庫(kù)相連方面，都有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。這在大型停車(chē)場(chǎng)，交通部門(mén)的違章監(jiān)測(cè)（電子警察）、高速公路及橋梁的收費(fèi)站管理等方面，有著廣泛的應(yīng)用前景。如識(shí)別是遇盜或逃犯的車(chē)牌號(hào)，就立即自動(dòng)報(bào)警。

一般，采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)識(shí)別車(chē)牌的流程通常都包括車(chē)輛圖像采集，車(chē)牌定位，字符分割，光學(xué)字符識(shí)別，輸出識(shí)別結(jié)果5個(gè)步驟。車(chē)輛圖像的采集方式?jīng)Q定車(chē)牌識(shí)別的技術(shù)路線。目前國(guó)際ITS通行的兩條主流技術(shù)路線是自然光和紅外光圖像采集識(shí)別。自然光和紅外光不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良的心理影響，也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生新的電子污染，屬于綠色環(huán)保技術(shù)。

自然光方式是指白天利用自然光線，夜間采用輔助照明光源，用彩色攝像機(jī)采集車(chē)輛真彩色圖像，然后用彩色圖像分析處理方法識(shí)別車(chē)牌。自然光真彩色識(shí)別與人眼感光習(xí)慣一致，并且真彩色圖像能夠反映車(chē)輛及其周?chē)h(huán)境真實(shí)的圖像信息，因而不僅可以用來(lái)識(shí)別車(chē)牌照，而且可以用來(lái)識(shí)別車(chē)牌照顏色、車(chē)流量、車(chē)型、車(chē)顏色等車(chē)輛特征。用一個(gè)攝像機(jī)采集的圖像，同時(shí)實(shí)現(xiàn)所有前端基本視頻信息采集、識(shí)別和人工輔助圖像取證判別。

紅外光方式是指利用車(chē)牌反光和紅外光的光學(xué)特性，用紅外攝像機(jī)采集車(chē)輛灰度圖像，由于紅外特性，車(chē)輛圖像上幾乎只能看見(jiàn)車(chē)牌，然后用黑白圖像處理方法識(shí)別車(chē)牌。950nm的紅外照明裝置可抓拍到很好的反光車(chē)牌照?qǐng)D像。因紅外光是不可見(jiàn)光，它不會(huì)對(duì)駕駛員產(chǎn)生視覺(jué)影響。此外，紅外照明裝置提供的是不變的光，所抓拍的圖像都是一樣的，不論是在一天中最明亮的時(shí)候，還是在一天中最暗的時(shí)候。但在白天，有時(shí)會(huì)看到一些牌照周?chē)募?xì)節(jié)，這是因?yàn)榍缋侍鞖鈺r(shí)太陽(yáng)光的紅外光波的影響。采用紅外燈的缺點(diǎn)就是所捕獲的車(chē)牌照?qǐng)D像不是彩色的，不能獲取整車(chē)圖像，并且還嚴(yán)重依賴車(chē)牌反光材料。

結(jié)束語(yǔ)

由上述的8個(gè)子系統(tǒng)組成的城市智能交通系統(tǒng)，包含了一個(gè)城市對(duì)交通進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)與管理的方方面面，因此它是平安城市建設(shè)中必不可少的重要的一部分。要想使整個(gè)城市的安全技術(shù)防范系統(tǒng)在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上智能化，首先必須建立城市智能交通系統(tǒng)。只要有了這8個(gè)子系統(tǒng)對(duì)城市的交通安全進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)與管理，城市的其他安防監(jiān)控系統(tǒng)的智能化建設(shè)，也就有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，對(duì)平安城市建設(shè)來(lái)說(shuō)，智能交通建設(shè)是首要的。也就是說(shuō)，必須要建立和完善好文中所述的8個(gè)子系統(tǒng)，這也是智能交通系統(tǒng)發(fā)展的方向。但目前一些城市的智能交通系統(tǒng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有完善的8個(gè)子系統(tǒng)，因此必須加倍努力，盡快地使城市交通安全而通暢，進(jìn)而使其他安防監(jiān)控系統(tǒng)智能化，以保證整個(gè)城市的平安。

作者為中國(guó)光電與安防技術(shù)專(zhuān)家、教授，本刊技術(shù)專(zhuān)家顧問(wèn)