嵌入式雷达测速系统解决方案
雷达测速文件编号：（由系统方案对外发布时统一管理）
嵌入式雷达测速系统
解决方案
版本号：Ver 1.0
编写人：应健
编写时间：2012.1.5
部门名：产品中心-智能交通
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目录
目录 (2)
1.概述 (5)
1.1前言 (5)
1.2设计依据 (5)
1.3设计原则 (6)
2系统优势 (8)
2.1全嵌入式结构稳定可靠 (8)
2.2精美制造工艺集成度高 (8)
2.3多种人机接口操作简便 (9)
2.4两张高清照片取证严谨 (10)
2.5高性能窄波雷达测速精确 (10)
2.6高可靠接插件质量保证 (11)
2.7全模块化设计维护便利 (12)
2.8多种组网方式灵活简便 (12)
2.9超低功耗设计节能减排 (12)
2.10固定便携转换操作简便 (13)
2.11图片防篡改设计安全可靠 (13)
2.12虚/实结合安装节省造价 (14)
3系统方案介绍 (15)
3.1原理简介 (15)
3.2系统组成 (16)
3.2.1雷达单元 (17)
3.2.2 摄像单元 (18)
3.2.3 显示单元 (19)
3.2.4 补光单元 (20)
3.2.5 操作单元 (21)
3.3系统部署结构 (22)
3.4系统组网设计 (24)
3.5系统供电设计 (29)
3.6数据接入设计 (32)
4系统功能 (46)
4.1车辆捕获功能 (46)
4.2图像抓拍功能 (46)
4.3车牌信息识别功能 (46)
4.4曝光自动调节功能 (48)
4.5测速范围设置功能 (48)
4.6车型设置及报警功能 (48)
4.7本地存储功能 (48)
4.8数据检索功能 (48)
4.9日志查询功能 (49)
4.10自动维护功能 (49)
4.11软件升级功能 (49)
4.12USB备份功能 (49)
4.13远程维护功能 (49)
4.14用户管理功能 (49)
5系统技术指标 (51)
6系统配置 (52)
6.1便携式测速仪清单（单套） (52)
6.2固定式测速仪清单（单套） (52)
7实际案例 (53)
7.1 浙江省高速总队项目 (53)
7.1.1项目简介 (53)
7.1.2实拍图片 (54)
7.2广西省高速总队项目 (56)
7.2.1项目简介 (56)
7.2.2实拍图片 (57)
8售后服务承诺 (58)
8.1三级售后服务体系 (59)
8.2售后服务机构和人员情况 (61)
1. 概述
1.1前言
近年来，随着城市机动车数量的不断增长，在带来诸多便利的同时，也存在着一些问题。车辆违法行为层出不穷，交通事故频频发生，都给城市交通管理造成了一定的难度。在“向科技要警力、向科技要效率”的今天，充分利用高科技手段，开发和研制出可以纠正遏制交通违法行为，有效实现交通管理，提高交通运输效率的产品显的十分必要。目前国内外虽有类似产品先后被研发出并面世，但都或多或少存在着不足之处。产品大多采取工控机＋视频采集卡的方式实现对违法车辆的记录，虽然价格低廉，但稳定性欠缺，故障率较高，增加了维护成本和工作量。国外产品较为稳定，但功能相对比较单一，价格十分昂贵，不适宜全面推广，大多只应用在一些要求非常严格的高端智能测速抓拍领域。
针对上述情况，浙江大华技术股份有限公司推出了新一代嵌入式一体化测速抓拍取证系统DH-HWS200+。它相对大华第一代测速仪有了很大的改进，像素从原来的140万提高到200万，操作从原来单一的遥控器操作变为遥控器加触摸屏两种方式，操作起来更加简便明了。同时二代测速系统设计更加简单轻便，更加灵活，并且增加了一些智能调节功能。该系统紧密结合公安业务需求，综合吸收了国内外产品的优点，采用全嵌入式结构，系统稳定可靠、功能强大、安装方便，适宜全面推广。系统的设计还充分利用了公司在安防监控行业的技术优势，实现了安防监控与智能交通的完美结合，随着该系统的推出，将真正的解放警力，提高交警的工作效率，实现“科技强警”。
1.2设计依据
1.《中华人民共和国道路交通安全法》
2.《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》
3.《公路交通安全实施设计技术规范》(JTJ074-2003)
4.《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2009）
5.《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》（GA/T651-2006）
6.《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》（GA/T652-2006）
7.《公安交通指挥系统工程设计制图规范》（GA/T515-2004）
8.《安全防范工程技术规范》(GB50348—2004)
9.《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》（GA/T670-2006）
10.《交通电视监视系统工程验收规范》（GA/T514-2004）
11.《机动车超速自动监测系统》（JJG527-2007）
12.《机动车雷达测速仪》（JJG528-2004）
13．《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009）
14. 国家和地方相关标准的规定
1.3设计原则
1、标准化：
系统按照公安部相关标准规范规定的技术要求进行设计，各软硬件模块和协议接口等都按照国际和国家等相关标准。同时，在采用高清摄像技术方面又进行了功能和性能上的扩展。
2、扩展性和兼容性：
由于用户以后的需求会不断增加，系统建设的规模将随之扩大，在设计上，既要在功能上推陈出新，又要兼容旧的系统，以保护用户的投资，因此我们采用模块化设计，模块间数据传输均采用标准的传输协议，任何一个模块的升级短期内都不会影响到其它模块的正常应用。
3、易用性：
测速仪采用嵌入式一体化设计，模块化的设计使安装使用非常方便。用户只需简单的接线，并按相应的调试程序进行安装调试就可达到最佳的应用效果。所有超速抓拍、实时上传等工作，均为完全智能控制，不用单独设置。系统功能充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护、扩展。系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，与用户在经济承受能力方面的实际情况相吻合。
4、先进性：
充分利用科技进步成果，采用先进设备和软件，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。
5、可靠性：
采取选用高集成设备，采用自动检测、自动报警、自动监控和容错等技术来保证可靠性。系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复措施。系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。
2系统优势
2.1全嵌入式结构稳定可靠
目前国内大多数雷达测速抓拍系统均采用工控机＋高清摄像机的方式实现图像的抓拍，这种方式在研发上较为便捷，容易实现，但稳定性欠缺，体积庞大，使用不便，此外，计算机病毒以及操作系统的漏洞等都将会给系统的稳定性造成不良后果。而DH-HWS200+的系统设计充分利用大华公司在视频图像监控领域的技术优势，主机硬件上采用大华公司已在安防领域有成熟应用的硬件平台，并根据测速抓拍实际应用的需要，对硬件电路进行了改进和优化，在元器件选择上全部采用工业级或军工级芯片，降低了功耗，确保了系统在恶劣条件下的长时间可靠运行。DH-HWS200+采用LINUX操作系统，并专门针对雷达测速抓拍功能的需要对代码进行了裁减和优化，软件功能较为“专一”，提升了CPU的工作效率和整机的工作稳定性，而且采用软硬件双重看门狗技术，绝对避免了系统死机。
图2.1 工控机模式与嵌入式模式对比
2.2精美制造工艺集成度高
做为一款平时需要便携式携带的设备，系统的集成度、体积和重量都是直接
影响使用的重要因素，所以大华嵌入式一体化雷达测速仪在设计时，充分考虑到这些因素，在现有技术条件下，高度集成各个功能模块。HWS200+测速仪具有体积小，重量轻，功能齐全和可独立工作等特点，测速仪主机大小185.6*160*132mm，重量不超过8KG。单台测速仪具备车辆检测、图像采集、数据处理、数据大容量存储和传输等功能，内置锂电池，可独立工作。
大华一体化测速仪6F测速仪
图2.2 大华测速仪与ROBOT测速仪比较图
2.3多种人机接口操作简便
为便于操作使用，系统提供遥控器和触摸屏两种人机界面，采用全中文人性化的操作界面，界面设计简洁易懂。为配合户外复杂的工作环境，设备采用触摸屏设计，并且可以通过液晶屏实时观看抓拍到的违法车辆图像及超速车辆通过的时间、速度等违法信息，也可通过TFT液晶显示屏实时监控车道的动态信息。
遥控器触摸屏中文友善界面
图2.2 人机操作界面
2.4两张高清照片取证严谨
DH-HWS200+系统采用高清摄像机，能准确拍摄超速车辆全景图像，每车2张照片，图像分辨率高达1600*1264（含OSD信息），并将图像以JPEG格式存储到嵌入式一体化主机中，同时在图像中标明车辆通行数据，主要包括通过时间、地点、车速、限速等。
照片一照片二
图2.3 实拍图例
2.5高性能窄波雷达测速精确
系统采用大华公司自主研发的窄波平板雷达，测速精度优于国标要求，窄波束保证雷达不易被“电子狗”侦测到，并可同时监测多条来向和去向车辆。窄波束雷达之所以被称之为窄波雷达，是因为其自身雷达发射波瓣角非常窄；从其运用的角度而言，也被称之为单车道雷达，因其波瓣角比较窄，正装时，可在雷达有效测量范围，将雷达波只限定在一个车道，有效的避免了相邻车道的车辆速度干扰；其又被称之为平板雷达，是用户从外观上给出的直观的名称，普通雷达的发射天线是喇叭型，而窄波束雷达测速仪的发射天线是平板型的，比起普通的宽波
雷达，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。同时可以保证测速的精确性。
图2.4 窄波束雷达跟普通雷达对比
图2.5测速精度对比
2.6高可靠接插件质量保证
功耗低，连接可靠，保证了系统在恶劣条件下全天候无故障运行。系统在硬件电路设计上采用工业级器件，整机功耗低、性能可靠，锂电池工作时间可达8h。在连接器件的选择上，系统采用进口高可靠性接插件，如采用LEMO接插件，进一步保证了设备的可靠性。
图2.6 嵌入式一体化主机详图
2.7全模块化设计维护便利
系统各主要部分都采用模块化设计，各硬件部分通过高可靠接插件连接，整个系统牢固可靠，维护便利快捷。同时系统具有综合管理与远程维护功能，可以通过网络对系统进行远程故障自动诊断、故障报警和修复，真正减少了用户的维护工作量。
2.8多种组网方式灵活简便
系统除了可以使用以太网、光纤等物理连接的方式进行组网外，还可采用CDMA/GRPS/3G等无线方式组建网络，最大程度的减少了对安装位置的依赖。
2.9超低功耗设计节能减排
系统整机平均功耗在正常情况下小于15W，设备主机内置锂电池，每块锂电池可保证设备正常工作8小时左右，配2块锂电池可完全保证日常出勤需要。系统的超低功耗设计，可支持太阳能供电，配合3G无线传输完全解决了施工取电组网问题，是真正意义上的完全“无线”
图2.7 太阳能供电实际安装图
2.10固定便携转换操作简便
DH-HWS200+测速抓拍仪集高清抓拍摄像机、控制主机、液晶显示屏、电源、测速雷达、存储固态硬盘等为一体，整个系统结构紧凑，体积小巧。嵌入式一体化的设计方便用户在固定式和便携式间相互转换，数根连接线之间的接插即可完成便携式跟固定式之间的转换。
图2.8 便携式与固定式转换图
2.11图片防篡改设计安全可靠
系统采用200万像素CCD摄像机对违法车辆进行抓拍取证，图片上叠加车辆速度、抓拍时间、抓拍地点等信息，并且在图片生成最初时，便将水印内嵌于照片之内，实现从源头上的图片防篡改加密，任何对图片的篡改都可以被检测到，最大程度的保证了图片的有效性。
2.12虚/实结合安装节省造价
根据国际上测速仪的使用经验，实点及虚点的合理比例为4：1，平均25公里布置一个实点，平均5公里布置一个虚点，在每个箱体前后500米各立一块警示牌，一年之内就可以治理好该路段的超速问题，降低事故。全嵌入式一体机在任何一个箱体内轮换都非常方便，为整个项目大大的节约了成本，提升了效果。
3系统方案介绍
3.1原理简介
测速仪的工作原理为多普勒雷达原理：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，反射波的频率与发射波的频率之间的差值，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度。
当雷达测速仪正常工作时，测速捕获雷达会对来车区域不停发射高频雷达波，当有车辆车辆进入扫描区域时，雷达会根据发射波和反射波之间的差值计算车辆速度，根据抓拍策略，当速度高于或者低于某个设定数值时，雷达会发送触发抓拍信号给抓拍摄像机，摄像机在接收到信号后对相应车辆进行抓拍，处理芯片会对图片进行处理、存储和传输。
图3.1 雷达原理图
3.2系统组成
大华机动车雷达测速系统主要可分为便携式和固定式两类，固定式测速仪配置专用集成防暴机箱。系统主要由嵌入一体化雷达测速仪主机、辅助补光设备、三脚架支撑设备、移动电源、防暴机箱和相关附件组成，并有USB2.0、RS232、以太网等各种丰富的数据接口，锂电池一次充电可连续工作8小时以上，完全可以满足正常的测速抓拍需求。系统核心设备为嵌入式一体化雷达测速抓拍主机（以下简称测速抓拍主机）。该主机为我公司自主研发设计，采用LINUX操作系统，具有完全自主知识产权，集图像采集、数据处理、数据存储和传输于一体，前端无需放置工控机，结构简单、性能稳定，环境适应性强，它相比于工控机系统结构更能满足智能交通产品在室外全天候24小时不间断的工作要求。
测速抓拍主机组成图：
图3.2 系统组成结构图
测速抓拍主机实图：
图3.3 DH-HWS200+主机图一
图3.4 DH-HWS200+主机图二
3.2.1雷达单元
雷达所发射的高频信号作用于移动车辆时，其反射频率会有改变（多普勒效应），这种多普勒频移正比于移动目标的速度，测速抓拍主机通过检测所发频率跟反射频率的差值，计算移动车辆的速度。
浙江大华技术股份有限公司自主研发的CS R-68平板雷达，具有自主知识产权，测速精度高，能提供狭窄的辐射场型，保证狭窄的探测区域。在正常情况下雷达发送触发信号时，对应的车辆所在的位置会在±1.5m的探测区域之内。这种工作模式保证触发信号和速度值属于同一辆车，保证了测速抓拍主机的捕获准确率和图片的有效性。
图3.5 CSR-68平板雷达外形
CS R-68平板雷达技术参数如下：
振荡频率：24.150GHz
发射功率：小于10mW
无线波瓣宽度：5度（-3db）
雷达反应时间：小于0.1秒
电源电压：直流10.5-14.5V
功耗：DC12V时，电流小于700mA
外型尺寸：200*90*150mm
重量：1.4kg
工作温度范围：-20~60摄氏度
相对湿度范围：0~90%（非凝结状态）
3.2.2 摄像单元
采用日本索尼逐行扫描1/1.8"CCD芯片，图像分辨率达1600×1264（含OSD 信息）。当检测到有超速车辆经过时，摄像单元拍摄2张高清照片，保证违法证据的可用性。摄像单元集成了最新的镜头设计技术，在偏振镜的帮助下，通过特殊的光学镀膜处理可使得在同一个照片中清晰的显示司机面容和车辆牌照。
3.2.3 显示单元
高清晰高亮度的显示单元保证了在阳光照射下仍可以看清系统操作界面；密封面板的设计使得系统具有可靠的防尘、防潮性能；触摸屏使得在野外实际操作时更简单方便；平均无故障工作时间3万小时充分保证系统的稳定性。轻触式操作按键，可对亮度、对比度、色度等参数进行调整以满足各种使用要求。在非现场处罚使用条件下，调试完成后可按轻触式电源开关关闭显示器电源，以便节省电量。
图3.6 触摸显示屏
显示单元技术参数如下：
★安装方式：面板式安装
★输入信号：VGA
★控制：前面板OSD
★电源供应：DC 12V电源
★系统支持：MS DOS, Linux Windows 98/SE, Windows NT4.0, Windows 2000, Windows XP
★尺寸（宽X高X厚）：222X150X72mm
★视角：+75～-75°(H), +75～-60°(V)
★工作温度：0℃～60℃（32°F～140°F）
★储存温度：-20℃～60℃（-4°F～140°F）
★储存湿度：10%～95%@40℃
★振动：10～150Hz，0.15mm 10循环1G
★冲击：30G锋值加速度（11毫秒，周期）