神马文学网电子警察产业巡礼
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/25 18:13:47
发布时间:2008年3月30日 来源: 阅读:152
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，汽车保有量急剧增加，在积极发展道路建设的同时，由于交通管理经验有限，导致交通拥堵不断加剧，交通事故频繁发生，交通状况日益恶化。而交通违法行为，是造成交通事故、交通拥堵的主要原因，也是交通管理的重点之一。国内大中城市交通路口众多，交通流量大，对诸如闯红灯、超速等交通违法行为进行监测、取证，从而建立交通违章监测系统是非常必要的。同时，由于警力的严重不足，以往的交通警察现场执法不仅难度大，效率低而且易影响交通，费时费力。80年代末90年代初，通过从国外引进交通检测设备，我国逐渐开始了电子警察系统的开发和使用。从1996年北京市公安局公安交通管理局科研所在北京市西四路口试验国内第一台“抢红灯自动拍摄器”获得成功发展至今，市场上出现了胶片式相机抓拍、数码相机抓拍、“数码+视频”、纯视频等多种产品。 1998年3月，中央电视台“东方时空”节目中，为报道北京市机动车闯红灯自动监测系统的开通使用，使用了“电子警察”一词，这是“电子警察”第一次在媒体公开露面。由此“电予警察”陆续在全国各种新闻媒体的相关报道中被采用。由于可以全天候工作，电子警察系统在缓解日益繁忙的道路交通管理任务与警力严重不足之间的矛盾同时，一定程度上消除了道路交通管理在时间和空间上的“盲点”，扩大了交通管理的监控时段和监控范围，也提高了交通参与者遵纪守法意识，得到各级道路交通管理部门的认同，目前在国内各级城市都有广泛应用。
电子警察的普及越来越广泛
电子警察系统形成了强大的威慑效果，可以促使广大驾驶员不敢随意违章，从而既保障了交通安全，减轻了民警的劳动强度，又解放了大量的纠违警力用于处置突发事件。以北京为例，2000年3月1日至2003年5月31日电子警察系统累计记录交通违章530858笔。其中2003年1月至5月电子警察记录交通违章97222笔，2002年电子警察记录交通违章223789笔，2001年电子警察记录交通违章181592笔，2000年3月至l2月的9个月中记录28255笔。2002年全年比2O01年全年电子警察执法增加了42197笔，增长了23％ 。科技手段与路面管理的紧密结合，有效增强了道路交通管控能力和执法效率，其他城市如上海，广州，深圳也都受益于电子警察的普及和应用，电子警察已成为未来交通管理发展的趋势。
功能日趋完善的电子警察管理平台
与此同时，由于我国幅员辽阔，地域经济发展不平衡，在大城市和经济发达地区普遍安装电子警察系统的时候，还有许多不发达地方依旧是交通监管的盲点。即便是安装了电子警察系统的城市，由于技术上的不完善，电子警察功能单一等原因，交通事故依旧频繁，急需增强电子警察监查能力，威慑交通违法行为。在2005年全国共发生道路交通事故450254起，造成98738人死亡、469911人受伤、直接财产损失18.8亿元。2005年，全国机动车驾驶人交通肇事417355起，造成91062人死亡，分别占总数的92.7%和92.2%，其中因超速行驶导致16015人死亡；因疲劳驾驶导致2566人死亡；因违法超、会车导致6871人死亡；因违法超、会车导致6871人死亡；因违法占道行驶导致4488人死亡；超员客车交通事故导致3039人死亡。2005年，全国共发生一次死亡10人以上特大道路交通事故47起，造成807人死亡。2006年上半年，全国发生道路交通事故190270起，造成41933人死亡、221838人受伤，直接财产损失7.1亿元，因机动车驾驶人交通违法肇事161159起，造成35475人死亡。面对如此巨大的伤亡和损失，党中央、国务院专题召开了全国道路交通事故预防会议，要求全国各地积极推广并使用电子警察系统。
不幸的瞬间，如果每次人为事故都能被拍到，司机还敢闯红灯吗
电子警察系统因此方兴未艾，巨大的市场吸引了许多的厂商参与进来，竞争角逐。但与其他的新兴市场一样，在有难得的机遇同时，成长中的电子警察产业也面临着诸多问题，接下来的文章中，我们智能交通网将从技术和市场等几个方面浅析电子警察产业。
“电子警察”的基本思路和结构：
一次交通违章，从取证到处理，按逻辑顺序可以分为以下几个过程：
判断违章与否（监测系统）→即时取证（图象拍摄系统）→保存和传输证据（数据存储传输系统）→案件定性和处理（数据分析和管理平台）
由此我们可以看出，电子警察系统是由以下几个部分组成：1监测系统，2图象拍摄系统，3数据存储传输系统，4数据分析和管理平台。
接下来我们将详细介绍各个系统的原理构成和技术特征，主要针对的是闯红灯违法抓拍自动记录系统。
一.监测系统。
在闯红灯系统中首先检测“红灯信号”。在禁行信号有效后，就开始对闯红灯行为进监测，由于闯红灯违法行为是一种典型的过程行为，因此检测过程分为三步(1)、行为预测(2)、行为跟踪(3)、行为判决，这三部分缺一不可。
例如在普遍采用的双线圈感应的系统中，当红灯亮的情况下，有车一部分越过停止线，触动了第一个线圈，感应器发出信号，这时候则意味着该车有闯红灯的行为可能，但不能确定，而当该车闯过第二个线圈时，感应器发出第二个信号，这时候就能完全确认该车是在闯红灯。两个信号在一个红灯周期内发出，则系统指令拍摄系统开始拍照。
在早期的闯红灯监测系统(包括现在的个别城市仍在使用的系统)中，由于忽略了上述三个检测过程，因此造成其处罚的法律依据不充分，从而影响了执法机关的执法严谨性。
鉴于此检测部分需与分析控制部分紧密结合，对违法行为进行预处理、分析，判别同时控制拍照系统进行抓拍，以便得到最有效、最充分而必要的法律依据即机动车闯红灯违法的详细记录信息。因此，闯红灯违法监测系统中检测的优劣会直接影响到监测系统的可行性。从理论上讲，检测部分的检测机理及监测方法有许多种，但可作为产品且实用的并不多。下面对一些方案作一详细分析：
1、地面埋设感应线圈
环形线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈(一般为2m×1．5m)。当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感量就可以检测出车辆的存在，检测这个电感变化量一般来说有两种方式：一种是利用相位锁存器和相位比较器，对相位的变化进行检测；另一种方式则是利用由环形地埋线圈构成回路的耦合电路对其振荡频率进行检测。
这种方式比较常用，检测效果也不错。如台湾省、北欧的一些国家多采用此法，比较成熟的有悉尼协调自适应交通系统，绿信比、周期和相位差优化技术，它们使用的车辆检测器均为环形线圈车辆检测器。 该检测方法的缺点是在于地面埋设感应线圈的施工量大，路面变更渠化时亦需重埋线圈，另外高纬度开冻期和低纬度夏季路面以及路面质量不好的地方对线圈的维护工作都是巨大的，但环形线圈可达99％ 的检测精度以及全天候24小时运行的优点还是吸引了绝大多数的用户。
图(1)
图(2)
图(1)和图(2)是常见的两种线圈铺设方式
同时，铺设线圈还能够丰富电子警察监测违章的范围。
1、用两个线圈的埋设，就可以抓拍到超速的违章现象，并自动记录下时间和速度。
2、使用线型感应器，就可以抓拍到违章变道、压黄线的违章现象。
3、使用双线圈的判别，就可以抓拍到逆向行驶或闯单行线的违章。
4、使用线圈感应器，也可以在某些地方抓拍到违章停车现象，并记录下违停时间等。
2、视频检测
该方法通过对连续视频图像的分析，跟踪违法车辆行为过程，通过分析控制拍照进行违法车辆抓拍。此种检测方法对检测路口的光线变化较敏感，因此图像的算法优略是影响检测效果好坏的根本。一些成熟产品的检测效果还是相当不错的。利用视频检测无须挖沟刨路，安装设备的工程量大量减少，减少了路政设置的破坏。但鉴于摄像机成像技术的障碍．目前在应用的时候还是有相当的缺陷。线圈检测的时间是1Oms左右，而且位置固定，快速和精确度是其最明显的优势。工业成像CCD在成像速度上需要2O～40MS的时间，而且通过视频软件来判断是否有车辆闯红灯，在精确度上又存在误差。同时对于天气时间有一定的依赖性，比如浓雾，大雨，夜间，此类能见度低的情况会对视频检测产生较大的影响。
视频检测过程大多分为两部分，
一是信号检测，也就是通过视频判断红灯还是绿灯。通过远景摄像机实时采集全景图片．然后在信号灯位置进行图像处理．分析信号灯的变化。当绿灯变成红灯的时候．启动相应的近景摄像机进行工作。在天气晴朗光线良好的情况下．检测红绿灯变化自然容易：但是在夜间．特别是大的交通路口，路灯对摄像机光线的影响是非常大的。因为摄像机对红色的敏感度非常差．导致成像时红灯信号非常弱。虽然这对检测红绿灯信号没有影响．但是影响取证效果。
二是违法检测，在红灯以及特定条件下判断是否有违章行车。这个功能主要依赖于摄象机的成象效果，以及判断违章与否所设计的算法的精确性，实用性。主要通过软件设计来实现，目前还没有特别完美的解决方案，不过相信随着技术的不断进步，视频检测的功能会越来越完善，精确度也会越来越高。
视频检测器除了初期投入成本较高、环境适应性稍差之外，其安装、使用及维护简便，设置直观灵活、检测范围大、性价比高、故障率低，功能全，可实施全过程智能化检测，又没有环行线圈检测器的固有不足等特点，应用逐渐广泛。
3、微波雷达
微波雷达通过对闯红灯违法车辆行驶造成的微波多普勒效应实现检测，但由于监测路口的多车道、多车辆的复杂性，尤其对违法行为过程性三部分的检测实现较困难，因此实际应用中在固定监测系统中用微波雷达的很少见，但在移动电子警察系统中大部分采用微波技术来检测速度。
移动电子警察多用雷达测速
4、超声检测
主要是利用超声测距原理。超声波传感头在路口这种灰尘极大的恶略环境中起使用寿命非常短也就几周。因此检测方法不实用。
5、激光检测
由于激光为点测量行为，无论是通过多普勒效应还是激光高速测距来实现闯红灯违法车辆的检测。从理论上讲是可行的并且检测精度过程都相当高，但激光检测中的激光束对人体主要是人眼的伤害是其在使用中极为严重的问题。在欧美等国家又用激光测速的交通测速仪器，其性能指标不仅要达到国际Class1安全标准，同时在使用中必须人工操控，以避免多人眼造成伤害。在日本是严格禁止用激光作交通检测设备的，因此激光检测在理论上较好，但目前存在成本过高的问题，使得其使用范围受到限制。
另外，由于夜间环境照度不能满足数码相机、摄像机的成像要求，因此夜间补光灯是闯红灯自动记录系统必备的部件之一，常用的夜间补光灯有闪光灯、LED等，其中闪光灯可以直接与数码相机同步输出口相连，但由于存在影响驾驶员行驶的问题，使用受到限制；LED灯由于功耗极其低，因此可以由路灯控制器控制，夜间可以处于常亮状态，是非常好的补光灯选择。
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，汽车保有量急剧增加，在积极发展道路建设的同时，由于交通管理经验有限，导致交通拥堵不断加剧，交通事故频繁发生，交通状况日益恶化。而交通违法行为，是造成交通事故、交通拥堵的主要原因，也是交通管理的重点之一。国内大中城市交通路口众多，交通流量大，对诸如闯红灯、超速等交通违法行为进行监测、取证，从而建立交通违章监测系统是非常必要的。同时，由于警力的严重不足，以往的交通警察现场执法不仅难度大，效率低而且易影响交通，费时费力。80年代末90年代初，通过从国外引进交通检测设备，我国逐渐开始了电子警察系统的开发和使用。从1996年北京市公安局公安交通管理局科研所在北京市西四路口试验国内第一台“抢红灯自动拍摄器”获得成功发展至今，市场上出现了胶片式相机抓拍、数码相机抓拍、“数码+视频”、纯视频等多种产品。 1998年3月，中央电视台“东方时空”节目中，为报道北京市机动车闯红灯自动监测系统的开通使用，使用了“电子警察”一词，这是“电子警察”第一次在媒体公开露面。由此“电予警察”陆续在全国各种新闻媒体的相关报道中被采用。由于可以全天候工作，电子警察系统在缓解日益繁忙的道路交通管理任务与警力严重不足之间的矛盾同时，一定程度上消除了道路交通管理在时间和空间上的“盲点”，扩大了交通管理的监控时段和监控范围，也提高了交通参与者遵纪守法意识，得到各级道路交通管理部门的认同，目前在国内各级城市都有广泛应用。
电子警察的普及越来越广泛
电子警察系统形成了强大的威慑效果，可以促使广大驾驶员不敢随意违章，从而既保障了交通安全，减轻了民警的劳动强度，又解放了大量的纠违警力用于处置突发事件。以北京为例，2000年3月1日至2003年5月31日电子警察系统累计记录交通违章530858笔。其中2003年1月至5月电子警察记录交通违章97222笔，2002年电子警察记录交通违章223789笔，2001年电子警察记录交通违章181592笔，2000年3月至l2月的9个月中记录28255笔。2002年全年比2O01年全年电子警察执法增加了42197笔，增长了23％ 。科技手段与路面管理的紧密结合，有效增强了道路交通管控能力和执法效率，其他城市如上海，广州，深圳也都受益于电子警察的普及和应用，电子警察已成为未来交通管理发展的趋势。
功能日趋完善的电子警察管理平台
与此同时，由于我国幅员辽阔，地域经济发展不平衡，在大城市和经济发达地区普遍安装电子警察系统的时候，还有许多不发达地方依旧是交通监管的盲点。即便是安装了电子警察系统的城市，由于技术上的不完善，电子警察功能单一等原因，交通事故依旧频繁，急需增强电子警察监查能力，威慑交通违法行为。在2005年全国共发生道路交通事故450254起，造成98738人死亡、469911人受伤、直接财产损失18.8亿元。2005年，全国机动车驾驶人交通肇事417355起，造成91062人死亡，分别占总数的92.7%和92.2%，其中因超速行驶导致16015人死亡；因疲劳驾驶导致2566人死亡；因违法超、会车导致6871人死亡；因违法超、会车导致6871人死亡；因违法占道行驶导致4488人死亡；超员客车交通事故导致3039人死亡。2005年，全国共发生一次死亡10人以上特大道路交通事故47起，造成807人死亡。2006年上半年，全国发生道路交通事故190270起，造成41933人死亡、221838人受伤，直接财产损失7.1亿元，因机动车驾驶人交通违法肇事161159起，造成35475人死亡。面对如此巨大的伤亡和损失，党中央、国务院专题召开了全国道路交通事故预防会议，要求全国各地积极推广并使用电子警察系统。
不幸的瞬间，如果每次人为事故都能被拍到，司机还敢闯红灯吗
电子警察系统因此方兴未艾，巨大的市场吸引了许多的厂商参与进来，竞争角逐。但与其他的新兴市场一样，在有难得的机遇同时，成长中的电子警察产业也面临着诸多问题，接下来的文章中，我们智能交通网将从技术和市场等几个方面浅析电子警察产业。
“电子警察”的基本思路和结构：
一次交通违章，从取证到处理，按逻辑顺序可以分为以下几个过程：
判断违章与否（监测系统）→即时取证（图象拍摄系统）→保存和传输证据（数据存储传输系统）→案件定性和处理（数据分析和管理平台）
由此我们可以看出，电子警察系统是由以下几个部分组成：1监测系统，2图象拍摄系统，3数据存储传输系统，4数据分析和管理平台。
接下来我们将详细介绍各个系统的原理构成和技术特征，主要针对的是闯红灯违法抓拍自动记录系统。
一.监测系统。
在闯红灯系统中首先检测“红灯信号”。在禁行信号有效后，就开始对闯红灯行为进监测，由于闯红灯违法行为是一种典型的过程行为，因此检测过程分为三步(1)、行为预测(2)、行为跟踪(3)、行为判决，这三部分缺一不可。
例如在普遍采用的双线圈感应的系统中，当红灯亮的情况下，有车一部分越过停止线，触动了第一个线圈，感应器发出信号，这时候则意味着该车有闯红灯的行为可能，但不能确定，而当该车闯过第二个线圈时，感应器发出第二个信号，这时候就能完全确认该车是在闯红灯。两个信号在一个红灯周期内发出，则系统指令拍摄系统开始拍照。
在早期的闯红灯监测系统(包括现在的个别城市仍在使用的系统)中，由于忽略了上述三个检测过程，因此造成其处罚的法律依据不充分，从而影响了执法机关的执法严谨性。
鉴于此检测部分需与分析控制部分紧密结合，对违法行为进行预处理、分析，判别同时控制拍照系统进行抓拍，以便得到最有效、最充分而必要的法律依据即机动车闯红灯违法的详细记录信息。因此，闯红灯违法监测系统中检测的优劣会直接影响到监测系统的可行性。从理论上讲，检测部分的检测机理及监测方法有许多种，但可作为产品且实用的并不多。下面对一些方案作一详细分析：
1、地面埋设感应线圈
环形线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈(一般为2m×1．5m)。当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感量就可以检测出车辆的存在，检测这个电感变化量一般来说有两种方式：一种是利用相位锁存器和相位比较器，对相位的变化进行检测；另一种方式则是利用由环形地埋线圈构成回路的耦合电路对其振荡频率进行检测。
这种方式比较常用，检测效果也不错。如台湾省、北欧的一些国家多采用此法，比较成熟的有悉尼协调自适应交通系统，绿信比、周期和相位差优化技术，它们使用的车辆检测器均为环形线圈车辆检测器。 该检测方法的缺点是在于地面埋设感应线圈的施工量大，路面变更渠化时亦需重埋线圈，另外高纬度开冻期和低纬度夏季路面以及路面质量不好的地方对线圈的维护工作都是巨大的，但环形线圈可达99％ 的检测精度以及全天候24小时运行的优点还是吸引了绝大多数的用户。
图(1)
图(2)
图(1)和图(2)是常见的两种线圈铺设方式
同时，铺设线圈还能够丰富电子警察监测违章的范围。
1、用两个线圈的埋设，就可以抓拍到超速的违章现象，并自动记录下时间和速度。
2、使用线型感应器，就可以抓拍到违章变道、压黄线的违章现象。
3、使用双线圈的判别，就可以抓拍到逆向行驶或闯单行线的违章。
4、使用线圈感应器，也可以在某些地方抓拍到违章停车现象，并记录下违停时间等。
2、视频检测
该方法通过对连续视频图像的分析，跟踪违法车辆行为过程，通过分析控制拍照进行违法车辆抓拍。此种检测方法对检测路口的光线变化较敏感，因此图像的算法优略是影响检测效果好坏的根本。一些成熟产品的检测效果还是相当不错的。利用视频检测无须挖沟刨路，安装设备的工程量大量减少，减少了路政设置的破坏。但鉴于摄像机成像技术的障碍．目前在应用的时候还是有相当的缺陷。线圈检测的时间是1Oms左右，而且位置固定，快速和精确度是其最明显的优势。工业成像CCD在成像速度上需要2O～40MS的时间，而且通过视频软件来判断是否有车辆闯红灯，在精确度上又存在误差。同时对于天气时间有一定的依赖性，比如浓雾，大雨，夜间，此类能见度低的情况会对视频检测产生较大的影响。
视频检测过程大多分为两部分，
一是信号检测，也就是通过视频判断红灯还是绿灯。通过远景摄像机实时采集全景图片．然后在信号灯位置进行图像处理．分析信号灯的变化。当绿灯变成红灯的时候．启动相应的近景摄像机进行工作。在天气晴朗光线良好的情况下．检测红绿灯变化自然容易：但是在夜间．特别是大的交通路口，路灯对摄像机光线的影响是非常大的。因为摄像机对红色的敏感度非常差．导致成像时红灯信号非常弱。虽然这对检测红绿灯信号没有影响．但是影响取证效果。
二是违法检测，在红灯以及特定条件下判断是否有违章行车。这个功能主要依赖于摄象机的成象效果，以及判断违章与否所设计的算法的精确性，实用性。主要通过软件设计来实现，目前还没有特别完美的解决方案，不过相信随着技术的不断进步，视频检测的功能会越来越完善，精确度也会越来越高。
视频检测器除了初期投入成本较高、环境适应性稍差之外，其安装、使用及维护简便，设置直观灵活、检测范围大、性价比高、故障率低，功能全，可实施全过程智能化检测，又没有环行线圈检测器的固有不足等特点，应用逐渐广泛。
3、微波雷达
微波雷达通过对闯红灯违法车辆行驶造成的微波多普勒效应实现检测，但由于监测路口的多车道、多车辆的复杂性，尤其对违法行为过程性三部分的检测实现较困难，因此实际应用中在固定监测系统中用微波雷达的很少见，但在移动电子警察系统中大部分采用微波技术来检测速度。
移动电子警察多用雷达测速
4、超声检测
主要是利用超声测距原理。超声波传感头在路口这种灰尘极大的恶略环境中起使用寿命非常短也就几周。因此检测方法不实用。
5、激光检测
由于激光为点测量行为，无论是通过多普勒效应还是激光高速测距来实现闯红灯违法车辆的检测。从理论上讲是可行的并且检测精度过程都相当高，但激光检测中的激光束对人体主要是人眼的伤害是其在使用中极为严重的问题。在欧美等国家又用激光测速的交通测速仪器，其性能指标不仅要达到国际Class1安全标准，同时在使用中必须人工操控，以避免多人眼造成伤害。在日本是严格禁止用激光作交通检测设备的，因此激光检测在理论上较好，但目前存在成本过高的问题，使得其使用范围受到限制。
另外，由于夜间环境照度不能满足数码相机、摄像机的成像要求，因此夜间补光灯是闯红灯自动记录系统必备的部件之一，常用的夜间补光灯有闪光灯、LED等，其中闪光灯可以直接与数码相机同步输出口相连，但由于存在影响驾驶员行驶的问题，使用受到限制；LED灯由于功耗极其低，因此可以由路灯控制器控制，夜间可以处于常亮状态，是非常好的补光灯选择。