交通违章抓拍系统的开发
作者：沈森，吴景艳，王士豪，胡超，董海清
科三考试全过程顺序来源：《科技视界》 2015年第30期
沈 森 吴景艳 王士豪 胡 超 董海清
（河南科技大学信息工程学院，河南 洛阳 471000）
【摘 要】智能交通逐渐出现在人们的生活当中，文中介绍的基于ARM的交通违章抓拍系统就是智能交通的一种，本文研究了交通违章抓拍系统的硬件检测部分，分析了软件设计流程。该交通违章抓拍系统具有简单可靠，灵敏度高的的优点。
【关键词】线圈检测； 红灯转换； 软件设计
基金项目：河南省自然科学基金项目(基础与前沿技术研究计划项目)“多小区协作通信系统最优资源分配”（142300410343）。
作者简介：沈森（1968—），47岁，男，硕士，河南科技大学信息工程学院，讲师，主要从事通信器件和子系统的研究与开发工作。
０ 引言
嵌入式系统就是嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。嵌入式系统无处不在，在很多行业中都得到了广泛的应用，并且逐步改变着这些行业，包括工业自动化、国防、运输和航天领域，日常生活中也有很多嵌入式家电产品，如 MP3、手机等。其中基于ARM的嵌入式系统凭借着其优势，发展迅速，交通违法抓拍系统(又称电子警察系统) 作为违章取证系统对交通行为起到了积极的规范作用。尤其是在交通法实施的今天，对交通违法行为的有效取证更为重要。目前交通违法抓拍系统控制设备大多采用工控机，由于其体积大、成本高及对道路恶劣的工作环境适应差，已不能完全满足需求；而嵌入式系统具有体积小、功耗低、可靠性高、剪裁性好、软硬件集成度高等特点，可以解决上述问题。本文设计提出一种基于ARM 车辆交通违法抓拍系统，并对其关键技术进行了研究和开发。
1 系统构成
交通违章抓拍系统主要是有两部分组成，分别是硬件设计和软件设计，检测单元负责检测在红灯信号灯下是否有车辆通过路口以及把抓拍命令发送给控制中心，红灯转换电路负责把红灯信号转换成可以识别的TTL电平，抓拍模块接收命令负责抓拍并对图片进行存储。软件部分设计使硬件与软件可以协调工作。设计原理图如图1所示：
２ 红灯检测单元
通过控制各车道红灯的供电电源线是否通电，来实现红灯的亮灭。红灯检测模块外接各路的红灯的电源线，检测电源线上是否有220V的交流电信号来判断红灯的亮灭状态。交通指挥灯信号机输出的红灯信号为220V的交流电，此时需要设计一个能够把它转换为TTL电平。红灯检测电路流程如图2所示：
从交通指挥灯信号机输出的是220V/50Hz 的交流电， 通过二级管全波整流后， 得到大约200V 的直流信号， 再经过电阻分压， 接着使用100uF 的电容平波， 获得5V 左右的直流电， 加到4N25 光隔输入端， 输出经过一个反向器获得5V的TTL 电平输出，电路图如图3所示。
３ 环形线圈车辆检测设计
道路车辆检测技术一般可以分为四种：线圈检测，激光检测，雷达检测和视频检测技术，表1给出了四种车辆检测方法的优缺点，其中利用感应线圈来检测车辆是否通过的技术较为成熟，也是使用最多的方法之一，本文采用环形线圈来进行车辆的检测。
表1 车辆检测方式比较
环形线圈检测器是基于电磁感应原理的车辆检测器。环形线圈埋设在停车线与斑马线之间，线圈上有一定的交变电流，当有车辆从埋设线圈的路面上行驶过时，会引起线圈回路电感量的变化，检测器可以检测出这个变化，那么就可以判断出车辆的存在。公务员考试条件
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通常，检测电感变化有两种方式：一种是利用相位锁存器和相位比较器来检测相位，根据相位变化从而进行判断；另一种就是通过检测由环形线圈构成的耦合电路的振荡频率来判断车辆的通过与存在，本文采用后者。该系统有环形线圈，耦合振荡电路，信号整形、放大电路组成。
耦合振荡电路采用电容反馈三点式振荡电路，如图4所示。图中，两个反接的稳压管抑制正弦振荡信号输出在一5～+5V范围内，耦合变压器原副边匝数比为1：1，二极管P6SMB22CAT3G用于消除由静电等原因引起的瞬间电压影响。正弦振荡信号经过比较器LM339AD整形后进入信号整形与放大电路，然后输出到微处理器的计数单元。
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4 抓拍模块设计
北京新车上牌 若路口为红灯信号时间，此时车辆检测器开始工作，若有闯红灯行为，由车辆检测器发送抓拍信号给系统。红灯信号情况下当车辆行驶到停车线位置时（线圈1位置），相机抓拍第一张图片，继续行驶到线圈2位置时抓拍第二张图片，此时图片信息为车辆压在停车线上，当车辆离开线圈2时，检测器发送信号抓拍第三张图片。过程如图5所示：
（１）操作平台选择及软件设计
本系统采用Linux 嵌入式开发。Linux 开放源码,而且可以根据实际需要任意裁减,以最大限度满足应用软件的需要具有丰富的软件资源;内核功能强大，性能高效、稳定、多任务；支持多种体系结构(X86,ARM，MIPS等)；支持大量的周边硬件设备,驱动丰富如串口标准驱动，DM9000驱动程序，USB Host驱动等。
（２）路口抓拍模块软件设计
本模块主要完成的任务是对违章车辆进行抓拍。软件设计流程图如图6所示。
5 结束语
基于ARM的违章车辆抓拍系统运用嵌入式技术，能够实时监控1～2车道的交通路口，并对闯红灯违章车辆进行抓拍，有效实现了机动车辆闯红灯违章行为的抓拍取证。与现有的国内抓拍系统相比具有系统集成更加紧凑、工作更加稳定的优点。
【参考文献】
［１］邓继坤.嵌入式电子警察抓拍系统[D].重庆大学，2013:9-10.
［２］臧利林,贾磊,秦伟刚,等.基于环形线圈车辆检测系统的研究与设计[J].仪表仪器学报,2004,21:330-331.
［３］龚鸣,薛平,戴高,等.基于DM355的闯红灯违章抓拍系统的设计[J].2013,2:59-60.
［４］周立功,等.ARM嵌入式基础教程[M].北京航空航天大学出版社,2008,(2):2-11.
［责任编辑：邓丽丽］
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