1.1.1 系统概述
本项目的卡口系统为道路卡口抓拍系统，卡口具备测速功能，而且采用雷达进行测速，卡口系统可以通过线圈、雷达实现单点测速功能，本方案设计的则是采用施工简单，测速精度较高的雷达方式进行测速。对于夜间，则采用补光系统进行的夜间补光，能够有效的对夜晚车辆进行抓拍和测速。在网络传输上，则采用电信运营商的光纤直传，将数据传输至交警的数据中心。中心平台的处理则包括视频数据和图片数据，均进入到交警的数据中心的云数据处理平台。
本次项目涉及到的点位有道路路口、加油站口、工厂路口、酒店路口、学校路口、隧道路口等路口及交警支队数据中心的处理与存储。
1.1.2 取证规范
根据《机动车区间测速技术规范》，区间测速违法证据主要包括以下几个要素：
（1）测速区间应设置在恒定限速值的路段。
（2）实施区间测速的路段应在起点前方200m~1000m处设置预告标志，并在起点和终点分别设置起点标志和终点标志。
（3）驶入、驶出测速区间时至少各采集一张机动车全景特征图片。通行车辆违反限速规定的，系统还应将采集的图片自动生成为一张机动车交通违法行为图片。
（4）机动车交通违法行为图片至少应包含测速区间名称、距离、驶入时间、驶出时间、平均速度、限速值等信息。
（5）区间距离不允许有正误差。
（6）时钟具有与北京时间同步的功能，误差不得超过1.0s；
（7）机动车交通违法行为图片应包含防伪信息，防伪信息应符合GA/T832的要求。
1.1.3 总体设计
1.1.3.1 系统架构
测速方式包括线圈测速、雷达测速、视频测速三种，本方案采用雷达测速。对比三种测速方式，视频测速的精准度相对较低，线圈测速施工不便需要破坏路面。因此本方案中选用目前应用最为广泛的雷达卡口系统来实现区间测速，并结合雷达卡口系统自身的单点测速结果，实现对高速车辆超速违法行为的严格管控。
卡口测速系统架构图
测速系统包括前端卡口相机、窄波平板雷达、智能终端盒以及中心平台，当车辆经过测速点，通过雷达检测车辆超速与否，并记录一张过车图片；对超速车辆会连续抓拍两张照片记录车辆明显位移。
智能终端盒合成过车图片，通过网络传输系统传到中心平台。
中心平台负责计算车辆在该点速度，并叠加区间测速相关信息，包括车辆信息、时间信息、车道信息、超速信息等。
1.1.4 系统组成
1.1.4.1 数据采集子系统
数据采集子系统对经过的所有车辆的综合信息进行采集，包括车辆特征照片、车牌号码与颜色、车身颜色、司乘人员面部特征等；同时完成图片信息识别、车辆速度检测、超速判别等功能。
该部分系统由嵌入式高清一体化摄像机、LED 频闪灯、闪光灯、智能交通终端管理设备、平板窄波雷达、以太网交换机、光传输设备等组成。
高清一体化摄像机：系统采用高清摄像主机，使用全嵌入式低功耗一体化结构设计，采用高性能多核处理器、图像传感器，具有高色彩还原度、高感光度，采用高性能图像预处理技术（ISP）。
平板窄波雷达：系统使用的雷达为大华自主研发设备，雷达波比较一般普通雷达更窄，其优越性在于其能有效的避免相邻车道车辆的速度干扰，确保执法取证的正确性、严肃性、唯一性。
智能交通终端管理设备：采用嵌入式高性能处理平台，内置大容量硬盘，可接收来至高清摄像机的 JPEG 流、H.264 视频流，并进行图片、录像的前端存储。支持200万、300万、700万、900万等高清监控摄像机的接入，具有图片断点续传、图片录像检索等功能。内置工业级交换机。
补光灯：当前大华卡口系统的辅助补光设备主要有闪光灯和LED频闪灯两种方式，可根据前端现场的实际情况选择最佳的补光方案。
LED频闪灯采用进口封装高亮度LED，内置灯泡全部采用原装进口的美国CREE灯泡，发光效率为普通补光灯的两倍以上，防护等级为IP66，能够适应在室外的恶劣环境下长时间无故障作业。
闪光灯使用高亮、高性能灯管，通过散热型、便捷安装结构设计，具有过压、欠压、过流保护功能，主要用于满足要求看清车牌和车内司机人脸效果等应用。
网络传输设备：由以太网交换机（内置于智能交通终端管理设备中）、光传输设备等设备组成，实现前端卡口子系统到后端中心管理平台之间数据的互联互通。
嵌入式一体化摄像机和补光设备采用同杆安装的方案，该方案成本较低，安装实施方便。安装示意图如下图所示：
 
1.1.4.2 网络传输子系统
网络传输子系统主要包括交换机、光传输设备等，实现前端采集子系统与中心管理子系统之间的数据和图像信息传输。
（1）光纤传输：如果线路可到达，且施工成本可以承受，推荐建设光纤链路作为前端与中心的数据传输通道，保证数据传输的实时性和可靠性。
（2）无线接入：使用3G/4G等无线数据传输方式，不需要架设线路。推荐通信线路无法到达或者架设线路成本较高，而卡点数据量不大、实时性要求不高时使用。
（3）运营商线路：使用运营商的专用线路，以ADSL/ISDN等方式接入。推荐卡点数据量不大，附近有运营商专线时使用。
1.1.4.3 中心管理子系统
中心管理子系统主要由设备接入、数据存储、集中管理和用户应用四大块组成。主要实现前端数据的接收与存储、前端设备的管理、数据的应用等功能。
中心系统中可以查看各设备实时上传的图片信息，实现查看路面过车图片以及视频录像；平台可通过设置区间测速起始卡口以及超速阈值等对过往车辆进行监测；支持在地图上直观展示各设备分布，可通过客户端完成设备参数的设置，实现远程升级和系统维护。
1.1.5 系统原理
1.1.5.1 雷达检测原理
 
雷达检测是根据多普勒原理：波是由频率及振幅所构成，无线电波在行进过程中，碰到物体时会反射，而且反射回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若物体朝着无线电波发射的方向前进，此时所反射回来的无线电波会被压缩，因此该电波的频率会随之增加；反之，若物体朝着远离无线电波方向行进，则反射回来的无线电波其频率会随之减小。根据此原理，由两个不同频率的差值，即可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射波和接收波的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。
在使用雷达检测卡口时（如图），当车辆驶向卡口点位时，雷达反射波的频率会增加；当车辆驶离卡口点位时，车辆反射的雷达波频率会降低。雷达根据发射频率和接收频率的差异，判断检测区内是否有运动车辆进入，并计算出雷达发射频率和反射频率之间的频率变化差值，依据特定的比例关系，即可精确的计算出被测车辆的速度：
fd=2/c（Kfov）
其中v为目标运动速度；c为电磁波在空气中的传播速度，是一个常数；fo为雷达的发射频率，是一个已知量；K 是单位换算系数为 3.6/106；fd 为测量到的运动目标引起的多普勒频率，其测量精度由石英晶体振荡器保证，最后将计算得到的速度值叠加到图片上。
1.1.6 详细设计
系统功能及性能规划严格按照公安部颁标准《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T 497-2016）以及《机动车测速技术规范》（GAT959-2011）中的有关规定执行，并进行部分功能扩展。
1.1.6.1 系统技术指标

 
1.1.7 前端系统功能详解
1.1.7.1 过车抓拍功能
采用先进的雷达和视频互补检测方式，能够对经过的所有车辆进行捕获。系统对通过检测区域的车辆记录一张高清图片，所记录的图像能清晰地反映车辆的特征、车内前排驾乘人员的脸部特征及衣着面貌、行驶车道、周围环境等。
图片编码符合 ISO/IEC 15444:2000 的要求，以  JPEG 格式存储于前端终端设备或SD卡内，并同时上传至中心进行存储。
系统记录的车辆信息除车辆图像信息外，还包括车辆的通行信息，如时间（精确到0.1秒）、地点、车速、限速、方向、号牌号码、号牌颜色、车身颜色、车道号等。车辆通行信息写入关联数据库，并将相关信息叠加到图片上。
1.1.7.2 速度测定功能
雷达对经过测速点的车辆进行测速，测速范围10km/h～250km/h，精度±1km/h，视频检测到车牌后会抓拍并自动识别车牌，识别结果上传到中心平台，包括车牌号码，通过时间等信息。
系统测速精度符合  GB21255-2007 机动车测速标准。
1.1.7.3 超速抓拍功能
系统可对违法超速的车辆进行有效抓拍并记录，采用 2 张连续抓拍模式，清晰反映车辆明显位移。在每张图片上叠加违法时间、违法地点、违法代码、违法行为、车道信息、车辆信息、防伪信息、限速值和行驶速度值等信息。
系统图片叠加信息符合GA/T832—2014 道路交通安全违法行为图像取证技术规范。
1.1.7.4 压、骑线抓拍功能
系统除了能抓拍在正常车道上行驶的车辆外，还具有抓拍压线、骑线等各类不规范行驶的车辆。尤其是在高速公路上或者某些不允许变道等控制路段，采用本系统可对以上行为进行记录，有效遏制违法变道、超速等违法行为，提高驾驶员行车素质。
1.1.7.5 逆行抓拍功能
系统可对违法超速和逆行车辆进行有效抓拍并记录，采用2张连续抓拍模式，清晰反映车辆明显位移，对违章和逆行行为可单独区分。
1.1.7.6 号牌自动识别功能
系统采用国内领先的图像识别算法，对通过的所有车辆进行车辆号码识别、号牌颜色识别、车身颜色及车型等自动识别。
1）号牌结构识别
系统能识别的号牌结构包括：
单排字符结构的号牌，如军队用小型汽车号牌、GA36-2014中的小型汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌等；
武警用小型汽车号牌；
警用汽车号牌；
双排字符结构的号牌，如军用大型汽车号牌、军用摩托车号牌、武警用大型汽车号牌、GA36-2014中的大型汽车号牌、挂车号牌、低速汽车号牌等。
2）号牌字符识别
识别的字符包括：
①数字：0~9；
②字母：A~Z；
③省、自治区、直辖市简称：京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝；
④2012 式军牌用字符：字头如V、H、K、B、N、G、J、S、L、C，字头号如A、B、C、D、K、P 等，间隔符如“■”；
⑤号牌分类用汉字：警、学、领、试、挂、港、澳、超、使；
⑥武警号牌特殊字符：WJ、00~34、练。
3）号牌颜色识别
系统能识别蓝、黄、白、黑四种底色的机动车号牌。系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型。对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。
4）车辆号牌识别
号牌识别信息包含号牌结构、号牌字符、号牌颜色等信息。
系统识别的车牌类型部分示例：

1.1.7.7 车身颜色识别功能
系统可自动对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行车辆，为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段。系统可自动区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆；并识别出10种常见车身颜色，10种颜色包括：白、黑、红、黄、灰、蓝、绿、粉、棕、紫。深浅分类准确率不小于80％；10种常见车身颜色识别准确率不小于70％。
1.1.7.8 车标识别功能
车标识别是车辆识别技术的重要组成部分，其核心技术在于车标定位和车标识别。本项目使用的摄像机产品在车牌检测的基础上定位车标所在的位置，在准确地定位车标后，车标图像识别就成为一个关键问题。通过建立丰富的车标识别库，将定位处理后的车标与识别库模型进行匹配确定所属的类型，即完成车标识别。
1.1.7.9 车型识别功能
系统在实时记录通行车辆图像的同时，具备车型识别功能。
1.1.7.10 车系识别功能
识别车辆的车系，例如大众品牌的宝来车系、大众品牌的朗逸车系等。
1.1.7.11 图片、视频防篡改功能
前端摄像机内置水印加密防篡改功能，利用数字水印加密技术，直接将加密信息嵌入图片和视频数据流，也就是从数据的源头加密，断绝了前端数据被篡改的可能性，从而确保了取证信息的准确可靠性。
数据信息在前端加密后，传输环节也采用安全性非常高的加密传输方式，然后进入中心平台，中心管理软件自动对图片和视频数据进行水印验证，以确认信息是否被篡改。也可通过单独的水印加密验证工具软件，对前端单独拷贝出来的图片和视频进行手动验证。
经源头加密、传输加密、后端验证等多重环节，图片和视频数据的安全性得到充分保障，具有极高的可信度。
1.1.7.12 数据传输与断点续传功能
系统支持多种方式的数据传输：可通过FTP或TCP/IP方式将车辆图片、违法图片、车辆通过信息（时间、地点、车牌号码、车身颜色等）、设备监测数据等上传到中心管理系统；
也可在中心通过网络调用或下载操控前端设备存储的数据。
系统支持数据的断点续传：如因网络中断或其它故障，数据无法上传至管理中心时，可暂时将数据存储在前端，待网络恢复后前端存储设备自动上传网络中断期间的数据至管理中心。
1.1.7.13 NTP 校时功能
前端可以通过以太网向NTP校时服务器校时，并且还支持对接校时GPS模块，接收卫星信号，提取其中的定时信息，用以调整设备的本地时间。
1.1.7.14 远程系统管理维护功能
系统具备故障自动检测功能，能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常工作。具有断电自动重启动、自动侦错报错、自动监测主要设备（摄像机、终端管理设备、车辆检测器、服务器等）和主要运行软件的工作状态（采集识别软件、传输软件等）等功能。
系统具备权限管理功能，能够对不同对象分配不同类型的使用权限。
系统具备日志记录功能。可记录主要设备、网络状态和主要运行软件的工作日志，还能记录设备或者网络状态改变（重启、或者重新连接）、主要软件发生重启或故障等事件日志。
系统具有主动校时功能，24h内设备的计时误差不超过1.0s。
系统具备远程维护及参数的设置等功能。
1.1.8 平台系统功能详解
1.1.8.1 视频监控功能

支持对测速卡口视频的实时监视，随时了解路面情况。
1、支持实时视频浏览，支持1到64之间11种模式的画面分割；
2、支持主辅码流切换；
3、支持设备目录分组，包括监控目录，监控组，收藏夹，最近浏览；
4、支持云台一般动作外，还支持云台锁定，模拟鼠标，三维定位；
5、支持监控任务、点间巡航。
1.1.8.2 录像回放功能
录像回放功能可以回放前端设备或中心平台的录像资料。
1、支持前端设备、中心平台录像查询及回放；
2、支持视频最多支持  36 路同步回放，支持快速回放（最快  8x）和慢速回放（最慢 1/8x）；
3、支持录像打标和查询；
4、支持报警录像查询及回放；
1.1.8.3 图片监控功能
图片监控窗口实时显示从前端设备获取的图片。
1、支持实时显示前端卡口上传的图片；
2、多种显示模式，可以单窗口覆盖、可以进行轮询模式、亦可以单一设备显示多张后轮询；
3、支持显示图片上叠加抓拍时间、车道、方向、限速、车牌号、车身颜色、速度，违章类型等多种信息，同时在窗口下也显示相关信息，可以双击放大图片。
1.1.8.4 超速信息查询功能
支持雷达卡口单点超速信息的查询。支持按时间/时段、抓拍设备/点位、号牌号码、号牌种类、号牌颜色、违法行为、行驶速度等条件进行违法记录查询，支持按照号牌号码模糊查询。
查询结果可以选择对采用列表、图片两种方式进行显示，可以导出查询结果。
1.1.8.5 测速功能
支持测速结果查询，支持按时间、区间、违法类型、号牌颜色等条件查看；支持违法信息的批量导出功能。
1.1.8.6 车辆查询功能
通过车辆查询功能，用户可以设置相应的查询条件，对所有接入到系统中的卡口设备抓拍到的车辆图片以及车辆信息进行查询。
支持按照抓拍时间、抓拍设备/点位、号牌号码、号牌种类、号牌颜色、车身颜色、行驶方向、行驶速度等条件进行过车记录综合查询，同时支持号牌号码的模糊查询。
一、车辆条件
“号牌号码”需要选择省名汉字和手工输入字符串，支持全部匹配和部分匹配。
“车身颜色”分为白、灰、黄、粉、红、绿、蓝、棕、黑等。
“车标类型”----奥迪、本田、别克、大众、丰田、宝马、标致、福特、马自达、尼桑、现代、铃木、雪铁龙、奔驰、比亚迪、吉利、雷克萨斯、雪佛兰、奇瑞、起亚、夏利等
“号牌颜色”分为蓝色、黄色、白色和黑色等。
“车道”分为小型、大型、使馆、警用汽车等。
“车道”分为车道一、车道二、车道三等。
二、时间条件
任一连续时段（按照年月日时分来分段选择）；
同一日期的不同时段
不同日期的同一时段。
三、区间条件
按行政区域和基层所队辖区选择；
按道路名称（编号）选择；
一条道路或部分卡口点的某方向等。
四、模糊查询
比如：%表示匹配多个字符，如“苏E%”表示以“苏E”开头的所有车牌!
_匹配单个字符。如“苏E_96”表示以“苏E”开头,以“96”结尾中间间隔一个字符的车牌。
车辆查询结果支持以列表和图片两种方式展示。支持图片局部电子放大功能，支持点击查看过车详细信息、以及车辆相关违法记录、行车轨迹和关联的视频录像，可以对号牌号码、号牌种类、车身颜色等车辆信息进行手工编辑校正。
支持过车历史记录和图片的批量导出。
1.1.8.7 电子地图功能
系统支持电子地图功能，可以直观显示前端设备的位置，以及车辆经过的轨迹路线。
1.1.8.8 关联视频功能

选择一条查询结果，点击操作栏下“关联视频”按钮，系统自动弹出并播放该设备所关联的摄像机从该图片抓拍时间向前10秒开始到该图片抓拍后10秒的录像片段，如图所示。视频片段播放完毕视频自动停止，视频播放窗口变灰。
1.1.8.9 远程系统管理功能
系统具备故障自动检测功能，能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常工作。具有断电自动重启动、自动侦错报错、自动监测主要设备（摄像机、终端管理设备、服务器等）和主要运行软件的工作状态。
系统具备权限管理功能，能够对不同对象分配不同类型的使用权限。
系统具备日志记录功能。可记录主要设备、网络状态和主要运行软件的工作日志，还能记录设备或者网络状态改变（重启、或者重新连接）、主要软件发生重启或故障等事件日志。
系统具有主动校时功能，校时支持NTP校时。
系统具备远程维护及参数的设置等功能。
1.1.8.10 NTP校时功能
系统配置高精度、高可靠的恒温晶振作为守时系统，时间同步服务器从BD/GPS卫星取得授时信号，对核心服务器及应用进行精确、可靠授时，各地所有的终端（服务器、PC、交换机等设备）可以和时间服务器同步。系统采用 RFC1119/1305 NTP 协议（Network Time Protocol）向下分发标准时间，并且支持 RFC1769/2030 SNTP 协议（Simple Network Time Protocol）。
1.1.9 方案优势
传统超速抓拍系统采用的是单点测速方式，测量的是车辆的瞬时速度，争议较大、容易躲避。区间测速是在公路某一区间的两端安装自动抓拍系统，记录车辆通过两端的时间，利用“速度=距离/时间”公式，计算出车辆在该区间内的平均车速。区间测速让驾驶员难以回避，作为处罚超速违法行为的法律依据将更有说服力。区间测速与单点测速相比有如下优势。
1.监控范围大。区间测速系统由于对监控路面进行长距离监控，对该区间内行驶的机动车进行全程监控，扩大了超速监控的范围，控制了区间内整体的行车速度。
2.测速精度高。区间距离为两个检测断面之间的距离，通过激光测量标定，距离误差几乎为零；机动车行驶时间为经过两个监测断面的时间差，所有断面点设备时间，并采用GPS时钟校时，时间误差小。
3.“反监控”能力强、监控效果显著。机动车驾驶员常利用电子狗等高科技设备提前发现电子警察并进行逃避；在单点测速或监控点周边地段刹车减速，经过监控点后继续超速行驶；这类具有反监控能力的违法超速车，在区间测速系统监控下将无所遁形。
4.可拓展性更强。根据应用的需要，区间测速系统可以扩展更多的应用功能，如：道路监控功能、治安卡口功能、交通流采集功能、交通诱导功能等。