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車輛識(shí)別系統(tǒng)研究

文章出處:http://m.overnightmodel.com 作者:射頻網(wǎng)   人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年11月02日

[文章內(nèi)容簡介]:車輛識(shí)別系統(tǒng)研究

 ——車輛識(shí)別系統(tǒng)研究——

                  
                  一、前言
                   隨著市場經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,在人們已經(jīng)接受了對某些道路、橋梁征收通行費(fèi)這一事實(shí)后,傳統(tǒng)收費(fèi)方法的缺點(diǎn)(
                  如效率低下、漏洞大等)就顯得越來越突出。
                  實(shí)現(xiàn)車輛收費(fèi)管理的自動(dòng)化,解決路橋擁擠的狀況,建立有效、可靠的車輛自動(dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng)已成為交通管理的新課題。我國現(xiàn)行的路橋收費(fèi)方式有:


                  1.人工判別車型,人工收費(fèi)。這種早期的收費(fèi)方式?jīng)]有監(jiān)督,漏洞
                    大,而且平均收費(fèi)時(shí)間在10~15秒左右,車輛通行速率受到很大
                    限制;

                  2.儀器判別車型,人工收費(fèi),計(jì)算機(jī)管理。這種收費(fèi)方式的關(guān)鍵取
                    決于儀器判別車型的準(zhǔn)確性,對免費(fèi)車輛(如軍車、警車等)經(jīng)過
                    時(shí)系統(tǒng)無法識(shí)別。另外,計(jì)算機(jī)管理程度不高,效率低下; 
                   3.磁卡或IC卡自動(dòng)收費(fèi)。這種收費(fèi)方式只要讀卡器質(zhì)量穩(wěn)定可靠,則是目前一種較好的收費(fèi)方式。其
                    缺點(diǎn)是無法核對車、卡是否一致,卡的物理損傷現(xiàn)象嚴(yán)重;

                  4.非接觸IC卡(感應(yīng)卡)收費(fèi)。該收費(fèi)方式利用電磁感應(yīng)原理,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)非接觸傳輸,可大大提高卡的
                    使用壽命,是一種較理想的收費(fèi)方式。但還不是真正的不停車自動(dòng)收費(fèi),且傳輸距離一般在10cm~
                    50cm左右,范圍小。

                  上述幾種收費(fèi)方式,存在的問題有:收費(fèi)沒有監(jiān)督、漏洞大;收費(fèi)時(shí)間長,車輛通行速度無法提高;車、卡不一致;某些車輛非法逃票等。為了克服這些問題,以滿足市場發(fā)展的需求,業(yè)內(nèi)商家開發(fā)出了一種不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用無線射頻技術(shù),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)車輛與收費(fèi)站間的數(shù)據(jù)傳輸,從而完成整個(gè)收費(fèi)過程。


                  
                  
                  
                  二、不停車自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)概述
                  
                  所謂不停車自動(dòng)收費(fèi),就是指車輛通過收費(fèi)站時(shí),能自動(dòng)地完成移動(dòng)車輛與收費(fèi)站之間所有信息的傳遞,完成車輛的收費(fèi)、登記及建檔的過程。信息的傳遞是在車輛不停車的情況下實(shí)現(xiàn)的。傳遞的信息包括車輛號(hào)碼、車型類別、車輛顏色、車牌顏色、銀行帳號(hào)、單位名稱及用戶姓名。因此,不停車自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)具有車輛自動(dòng)識(shí)別功能和自動(dòng)收費(fèi)、登記、建檔功能。

                  為實(shí)現(xiàn)全國或某地區(qū)的自動(dòng)收費(fèi),可采用兩種付款方式,即預(yù)付方式和后付方式。但無論是哪一種付款方式,都必須通過銀行定期或不定期結(jié)算。

                  
                  三、自動(dòng)車輛識(shí)別AVI技術(shù)
                   1.自動(dòng)車輛識(shí)別原理及組成
                    自動(dòng)車輛識(shí)別是實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)收費(fèi)的核心技術(shù)。所謂自動(dòng)車輛識(shí)別是當(dāng)車輛通過特殊點(diǎn)( 如收費(fèi)
                    站)時(shí),不需駕駛員和收費(fèi)者采取任何措施,就能精確、快速地識(shí)別車輛身份的一種技術(shù)。 它一般
                    可由三個(gè)功能部分組成:

                    其識(shí)別車輛的過程如下:當(dāng)車輛通過收費(fèi)站收發(fā)信機(jī)時(shí),車載收發(fā)信機(jī)被觸發(fā),發(fā)射出能唯一表明
                    通過車輛身份的代碼信息( 如車牌號(hào)碼、車型類別、車輛顏色、車牌顏色、銀行帳號(hào)、單位名稱及
                    用戶姓名等 ),收費(fèi)站收發(fā)信機(jī)接收信號(hào)后,經(jīng)處理傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng),進(jìn)行數(shù)據(jù)管理及存檔,以
                    備查詢。

                  2.自動(dòng)車輛識(shí)別AVI技術(shù)
                    根據(jù)自動(dòng)車輛識(shí)別原理,可用于車輛自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)有:
                    ·圖像處理AVI系統(tǒng)
                      圖像處理AVI系統(tǒng)由視頻攝像機(jī)(CCD)、圖像采集設(shè)備及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)組成。由CCD攝取圖像,經(jīng)
                      A/D采樣轉(zhuǎn)換后,再輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行圖像的預(yù)處理及識(shí)別,識(shí)別的內(nèi)容一般包括車牌號(hào)碼、車
                      型類別及車輛顏色等。其缺點(diǎn)是可靠性差,受環(huán)境干擾大,數(shù)據(jù)傳輸率不高。

                    ·光學(xué)和紅外AVI系統(tǒng)
                      該系統(tǒng)利用裝在車輛外面的一個(gè)類似于條形碼的代碼標(biāo)簽作為車輛識(shí)別的唯一標(biāo)志。 該代碼標(biāo)簽
                      由一系列寬度或顏色變化的線條組成, 當(dāng)車輛經(jīng)過收費(fèi)站時(shí),數(shù)量和顏色變化的光被反射到接收
                      單元上,這些反射光的形式被自動(dòng)分析后,表明車輛身份的代碼信息被抽取出來。其缺點(diǎn)同前。

                    ·電感耦合AVI系統(tǒng)
                      該系統(tǒng)利用電感耦合來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。收費(fèi)單元采用傳統(tǒng)的線圈作為天線, 用于傳送信號(hào)給車輛
                      或從車輛傳送信號(hào)給收費(fèi)單元。 車輛收發(fā)兩用機(jī)使用簡單的線圈或鐵氧體線圈為天線,天線大小
                      與通訊波長有關(guān)。該系統(tǒng)可靠性好,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),但數(shù)據(jù)傳輸速率較低。

                    ·射頻AVI系統(tǒng)
                      該系統(tǒng)利用無線射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸。其優(yōu)點(diǎn)就是使用高頻載波時(shí),可實(shí)現(xiàn)比電感耦合AVI
                      系統(tǒng)高得多的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外, 由于天線的大小與使用載波波長有關(guān),因此,系統(tǒng)的收發(fā)信
                      機(jī)可以做得很小,性能可靠。

                  
                  四、射頻AVI系統(tǒng)實(shí)例
                   1.系統(tǒng)組成及原理
                    自行開發(fā)的無線車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng),由收費(fèi)站和車輛收發(fā)信機(jī)、通信接口及計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)組成。
                    具體包括MC2833、MC3363、MC145162、MC68HC05、EEPROM和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等。

                    MC2833是一片單片調(diào)頻發(fā)射集成芯片, 由話筒放大器、可變電抗器、射頻振蕩器、輸出緩沖器、兩
                    個(gè)輔助晶體管構(gòu)成。系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)字信號(hào)采用FSK調(diào)制方式,經(jīng)調(diào)制、內(nèi)部兩級(jí)晶體管的放大,送往
                    雙工器,經(jīng)天線發(fā)射出去。發(fā)射功率可達(dá)+10dBm。

                    MC3363是一片單片調(diào)頻接收集成芯片, 它由低噪聲高頻放大器、兩個(gè)混頻和振蕩器、中頻限幅放大
                    器、頻率解調(diào)器、音頻前置放大器、幅寬比較器等幾部分構(gòu)成。 經(jīng)它解調(diào)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)18腳送往微
                    處理器的中斷腳。為了提高通信質(zhì)量,可利用MC3363的12、13、15、19腳組成一靜噪電路。

                    集成鎖相環(huán)MC145162是用來提供高精度的本機(jī)振蕩頻率和發(fā)射載波頻率。它是通用可編程序的雙PLL
                    芯片。

                    微處理器采用MC68HC05系列,采用HCMOS技術(shù)制造,執(zhí)行速度快,并有多種型號(hào)可供不同的設(shè)計(jì)目的
                    選用。設(shè)計(jì)中使用MC68HC05R3,用INT口接收MC3363的數(shù)字信號(hào), 用PB6口輸出要發(fā)射的數(shù)據(jù)代碼,
                    用一般的I/O口,通過軟件編程與EEPROM和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成串行通信接口。

                    EEPROM用于存貯車輛的身份代碼。為了提高系統(tǒng)抗干擾能力, 設(shè)計(jì)中采用了前向糾錯(cuò)技術(shù),即存在
                    EEPROM中的數(shù)據(jù)是經(jīng)BCH[15,5,7]碼編碼而成。一個(gè)碼字的長度為15位, 其中前5位是信息位,
                    后10位是冗余位。設(shè)計(jì)中選用Microchip公司的24LC02B。

                    計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)通過RS232接口與微處理器相連,處理接收到的車輛代碼,完成經(jīng)過車輛的收費(fèi)、登
                    記和建檔等,并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可隨時(shí)查詢車輛的資料。

                  2.通信協(xié)議及數(shù)據(jù)類型
                    ·通信協(xié)議
                      車輛收發(fā)信機(jī)與收費(fèi)站收發(fā)信機(jī)之間,在正式傳輸車輛信息之前, 雙方應(yīng)互發(fā)握手信號(hào)以確保通
                      信接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。首先由收費(fèi)站收發(fā)信機(jī)發(fā)出一握手信號(hào)88H,車輛收發(fā)信機(jī)接收該數(shù)據(jù),如
                      果接收正確,則將88H發(fā)回收費(fèi)站收發(fā)信機(jī)。 緊接著再由收費(fèi)站收發(fā)信機(jī)再發(fā)AAH信號(hào),車輛收發(fā)
                      信機(jī)再判斷是否收到。 如上述過程準(zhǔn)確無誤, 則由車輛收發(fā)信機(jī)發(fā)射車輛信息給收費(fèi)站收發(fā)信
                      機(jī)。設(shè)計(jì)中選用的數(shù)據(jù)速率為1200波特。

                    ·數(shù)據(jù)類型
                      為了把車輛身份代碼通過FSK調(diào)制發(fā)射出去,首先要把車牌號(hào)碼、車輛顏色、銀行帳號(hào)、車輛類型
                      等變換成相應(yīng)的二進(jìn)制表示法。
                      車牌號(hào)碼:特征號(hào)代表車輛特殊身份。0代表普通收費(fèi)車;1代表特殊免費(fèi)車,如軍、警車等。
                      車輛類型:用1字節(jié)代表,最多可表示256種車型。
                      車輛顏色和車牌顏色:用1字節(jié)表示,分別可表示16種不同的車輛顏色和16種車牌顏色。
                      銀行帳號(hào):用10個(gè)字節(jié)表示,最多可表示長度為20位的銀行帳號(hào)。

                  3.軟件設(shè)計(jì)
                    軟件設(shè)計(jì)包括收發(fā)信機(jī)中的控制軟件設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)。
                    ·收發(fā)信機(jī)的控制軟件
                      控制軟件主要由通信握手子程序、數(shù)據(jù)發(fā)送子程序、數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)子程序、譯碼糾錯(cuò)子程
                      序、RS232通信子程序和EEPROM讀數(shù)據(jù)子程序組成。

                    ·計(jì)算機(jī)管理軟件
                      計(jì)算機(jī)管理軟件主要有完成數(shù)據(jù)的讀取、數(shù)據(jù)庫的建立以及查詢和設(shè)置功能。由讀取數(shù)據(jù)模塊、
                      處理數(shù)據(jù)模塊、查詢及設(shè)置模塊組成。

                      讀取數(shù)據(jù)模塊:它由后臺(tái)線程完成,線程在程序運(yùn)行時(shí)即創(chuàng)建。它由初始化和讀取數(shù)據(jù)兩部組
                      成。讀數(shù)據(jù)時(shí),每隔一定時(shí)間檢查串行口緩沖區(qū),非定時(shí)讀取數(shù)據(jù)并存放在程序緩沖區(qū)中,此緩
                      沖區(qū)已在程序初始化時(shí)分配。

                      處理數(shù)據(jù)模塊:定時(shí)檢測程序緩沖區(qū),非定時(shí)讀數(shù)據(jù),經(jīng)處理后插入數(shù)據(jù)庫Autoinfo.db中。

                      查詢模塊:查詢Autoinfo數(shù)據(jù)庫,可按車牌號(hào)碼、車輛類型、車輛顏色和日期查詢。

                      整個(gè)程序用Object Pascal語言編寫。

                  4.系統(tǒng)主要特點(diǎn)
                    ·實(shí)現(xiàn)真正的不停車收費(fèi);
                    ·數(shù)據(jù)通信采用全雙工方式;
                    ·整個(gè)收費(fèi)時(shí)間大大縮短,每收發(fā)一次車輛信息,僅需625ms左右,提高車輛流速;
                    ·付款方式由銀行間結(jié)算完成,完全杜絕資金流失。但實(shí)行難度很大。

                    本系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境下,收發(fā)距離小于5m時(shí),數(shù)據(jù)誤碼率小于10-3,基本能滿足不停車收費(fèi)的要求。
                  

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