高速公路车载全景取证系统

时间：2019-06-23 14:58:58 来源：星际控股集团有限公司

[法安导读] 　　一、项目概述　　（一）、道路交通管理现状分析　　国内道路交通现行体制的路面防控管理措施，一是硬件设施上的各种测速、视频监控、道

　　一、项目概述

　　（一）、道路交通管理现状分析

　　国内道路交通现行体制的路面防控管理措施，一是硬件设施上的各种测速、视频监控、道路卡口等固定点检测取证措施；二是采取人工检查超速行驶、灯光设施不全、收费站口检查客车超员、重点路段检查占道行驶、服务区强化安全宣教兼顾检查其他违法行为的日常管理措施；三是结合定期开展实施的道路交通安全集中专项整顿活动措施；发现和治理道路交通存在的各类严重违法行为，实现路面防控目的，整体运行成本过高。

　　随着公路交通安全防控体系的建设，公安交警科学规划建设了智能化交通管理系统，本着服务实战、技术创新的原则，全面提速建设警务信息发展的硬实力、软实力，积极推进科技信息化工作在公路交通管理中的应用，确定了建立资源共享，布局合理，业务规范，指挥有序的智能化交通管理系统应用机制的思路，尝试探索走出一条从传统的人海式、车轮式勤务模式向新型的以网上视频巡逻、电子警察监控、非现场执法处罚为主导，重点路段、重点时段巡逻管控为辅助的勤务模式转变的新路子。

　　（二）、项目实施的目的

　　公安部全国公路交通安全防控体系建设的推进会议精神，加快了公路智能交通安全系统建设进程，推动建立健全科学布局、动态监管、实时预警、智能管控、高效服务的公路智能交通安全系统，全面提升道路管控能力和执法水平。

　　本项目通过在巡逻车（高速道路管理用）上安装高精度、智能化、人性化的高速公路车载全景取证系统，实现对道路上的车辆进行动态监管、智能取证。对遏制交通违法行为，规范高速公路交通秩序，降低事故发生率，营造安全、畅通的交通环境、节省大量警力从事其他工作有着积极推进作用。

　　 （三）、项目建设的必要性

　　随着国家经济的繁荣及社会的发展，城市乡镇建设正朝着立体化、智能化发展，高速化、立体化的公路交通枢纽使得交通现状愈来愈复杂，多种交通违法行为层出不穷，大大小小的交通事故从数量上呈上升趋势。各类交通事故的高频率发生给国家以及人民生命财产带来了巨大损失，同时也给交通管理、交通事故现场施救以及事故现场处理工作带来了较大的困难，对公安交警部门提出了更高的要求。快速、敏捷的反应体制，智能化、高科技装备的运用，已是交通管理部门的基本需求。

　　高速公路车载全景取证系统正是在这种复杂状况及急切需求下，依照公安部交通管理科学研究所牵头的《国家科技支撑计划课题》关于新产品开发需求，联合星际控股集团有限公司，合作开发了这款能针对高速公路交通违章实施自动抓拍的新型车载取证系统。根据对道路交通违法行为实施监控取证纠违的需求所设计的，是为适应国内交通道路以及城市交通道路目前日益复杂的交通状况、结合公安交通管理部门工作需要，以通用车型为平台设计的一款多功能移动式执法系统。新颖合理的设计理念、尖端超强的系统配置体现在强而有效的取证效果，大大提高了驾驶员的守法意识，有效的遏制交通事故的发生，更好的辅助交通管理部门达到创建平安高速的目标，是公安部门提高科技强警能力特别是道路交通管理的水平的一个重要标志。

　　（四）、设计原则

　　 1、先进性原则

　　系统在设计思想、系统架构、采用技术、选用平台上均要具有一定的先进性、前瞻性和扩充性，在满足现有需求的基础上，能够适应今后一定时期内需求的增长、变化，以保障对设备投资的回报。

　　 2、实用性原则

　　设备配置将以满足现行需求为基础，在节省投资的同时，充分考虑高速道路管理的需要来确定系统规模，能够适应今后高集成、系统化的管理要求，以满足今后业务量增长的需求。

　　 3、一体化原则

　　整个系统的建设要充分体现与警务指挥系统的一体化建设，按照统一流程规范、统一技术标准、统一数据结构、统一操作平台等系统一体化的建设原则。

　　 4、可靠性原则

　　科学设计，以人为本，确保系统设备运行在各种环境下的可靠性。

　　 5、安全性原则

　　为了有效地保障整个无线网络通讯系统的安全、稳定运行，网络应能提供网络层的安全手段防止系统外部成员的非法侵入以及操作人员的越级操作，保护无线网络安全运行。

　　 6、标准化原则

　　系统设计应采用符合国际标准、国家标准、主流行业标准。

　　 7、操控简便原则

　　为了减轻民警劳动强度，系统应能操作简单、学用方便。

　　 8、易维护性原则

　　对于系统的管理和维护功能，能灵活、方便地根据各地的实际情况进行定制和修改。

　　二、设计方案

　　（一）、系统主要功能

　　1、具备5路视频实时监控录像和4G图传功能。

　　2、车辆号牌识别和车道线类型识别功能。

　　3、交通违法检测和取证：系统可自动抓拍车辆超速（静态测速、动态测速）、占用应急车道、不按规定车道行驶，手动抓拍违法停车、倒车、逆行等其他多种违章行为。

　　4、移动卡口功能：系统应能对经过的车辆进行卡口过车抓拍，同时对车牌进行识别分析，并根据对应的布控车辆数据库实现实时的车辆布控稽查和预警功能。

　　5、信息叠加功能：能够把时间、地点、车牌号码、车牌颜色、违法行为类型、设备编号、防伪码等详细抓拍信息自动叠加到每张图片预留的区域内。

　　6、信息传输：违章抓拍数据支持4G无线传输和人工拷贝方式。

　　7、人工控制和取证：具备通过车载显示控制器操控摄像机抓拍角度、手动控制获取执法图片和录像；针对多种交通违法行为，可预设多种取证方式控制摄像机进行取证抓拍。

　　8、其他功能：图像记录防篡改、自动校时、自动定位、故障自动监测、权限管理、日志管理、系统接口开放。

　　9、警示功能：系统具备一体化的警灯、警报器、全景照明灯等声光警示设备。

　　（二）、功能设计

　　车载执法系统集动态执法取证、纠违稽查、监控传输、警示为一体，可以针对公路上各种类型的违法行为进行违法取证。取证方式包含视频、图片等多种方式。对道路违法行为中的超速、不按规定车道行驶、占用应急车道（前三类为自动抓拍）、违法停车、违法倒车、逆行、遮挡号牌等进行取证抓拍、信息传输、声光警示等，从而解决道路违法行为取证难的问题，为实现实时管控、实时指挥的直观化、现场化打好基础。通过动态执法系统，数据中心能及时的更新本地的黑车库信息，系统可实时对目标车牌进行识别查询比对，实现稽查布控的预警功能。这些自动化功能的投入使用，能克服以往人工查询比对处理的繁琐过程、节省了大量警力财力的同时，也提高了民警的工作效率，改变了原有的现场处罚效率低、民警安全保障低等弊端，并且利用高效的取证能力达到了一定的震慑作用，加强了驾驶员的交通守法意识，提前预防事故的发生，也为努力实现降事故、保安全、保畅通的工作目标奠定了基础。

　　高速公路车载全景取证系统适合公安系统基层交警部门日常道路巡逻执法，系统可在轿车、皮卡车、越野车等通用车型上安装。系统由车外一体化设备（高集成化设备与警示设备）和车内操作设备组成，安装简便快捷，只须接入汽车电源即可。内部操作设备无须安装（提供万向托架），操作简单，功能实用，属新一代车载高科技执法产品。

　　（三）、工作模式

　　系统具有抓拍、测速、卡口布控三个工作模式可选择。

　　1、抓拍模式

　　（1）、左侧抓拍：前向取证相机对左侧不按规定车道行驶的黄牌车辆，进行自动取证抓拍。

　　（2）、右侧抓拍：前向取证相机对右侧占用应急车道的所有车辆进行自动取证抓拍。

　　（3）、该抓拍模式下，双击相机的监控画面，可对其他违章手动抓拍多张照片形成完整的违章证据。

　　图1 左侧抓拍图2 右侧抓拍

　　2、测速模式

　　（1）、左侧测速：在车辆静止或者匀速行驶状态下，前向取证相机对左侧车道上超速行驶的所有车辆进行自动测速取证抓拍。

　　（2）、右侧测速：在车辆静止或者匀速行驶状态下，前向取证相机对右侧车道上超速行驶的所有车辆进行自动测速取证抓拍。

　　（3）、该抓拍模式下，双击相机的监控画面，可对其他违章手动抓拍多张照片形成完整的违章证据。

　　左侧测速

　　图3 左侧测速

　　3、卡口布控模式

　　顶部监控球机或前部500万主取证相机均可启动卡口布控模式(可手动抓拍)。

　　(1)、卡口布控：

　　该模式下系统启动卡口布控功能，对所有经过的车辆抓拍一张过车照片，同时识别车牌信息与布控车辆数据进行实时比对，发现在库车辆后发送预警信息提醒车内及指挥中心平台进行提醒。

　　（2）、该监控模式下，手动抓拍车辆违章时同步启动预录像功能进行该车违法行为过程的记录；

　　（3）、该监控模式下，双击相机的监控画面，可对其他违章手动抓拍多张照片形成完整的违章证据。

　　卡口布控

　　图4 卡口布控

　　图1至图3中蓝圈为蓝牌（小车）抓拍，黄圈为黄牌（大车），红圈为超速抓拍。

　　（四）、系统方案

　　 1、系统构成

　　高速公路车载全景取证系统由车外一体化监控取证设备、车内触摸显示控制器、系统主机以及快速安装支架等组成。

　　系统硬件拓扑图

　　图5 系统硬件拓扑图

　　 (1)、车外一体化监控取证设备

　　一体化监控取证设备由高清摄像机（含水平偏转机构）、多路广角监控相机、测速雷达、监控取证主机以及包含警灯、警报器、照明灯的一体化长排警示灯组成。

　　一体化监控取证设备通过车内触控显示屏集中控制。

　　（2）、车内控制设备

　　控制设备由高亮度触控液晶屏、背光按键等组成，通过通信协议对车外一体化监控取证设备进行控制。

　　图6 车内显示控制器

　　（3）、系统主机

　　安装在车内座椅下方，主机内集成了车牌识别、车道识别、取证数据库、北斗/GPS定位、3G/4G通讯等软硬件模块。对所有的视频和控制信号进行分析处理，并能与交警数据平台进行双向数据传输。

　　系统主机

　　图7 系统主机

　　（4）、快速安装支架

　　车外一体化监控取证设备通过快速安装支架（减震拉勾）安装固定，车内触控显示屏由可调节角度的万向托架固定。

　　快速安装支架

　　图8 快速安装支架

　　2、系统功能设计

　　前端车载功能部分：

　　系统具有操作模式选择、交通违法行为取证、案件管理、设备管理、对外接口等功能，如图9所示。

　　（1）、实时全方位视频监控

　　实时5路1080P高清视频监控录像，可通过4G全网通模块来实现视频画面的实时无线图传。

　　（2）、车辆、车道特征识别和自动抓拍功能

　　系统能够通过视频分析技术识别过往车辆的号牌信息等车辆特征，并对画面中的各条车道线进行识别分析，通过判断车辆和车道间的相互关系，来为违法行为的自动抓拍提供依据。

　　表1. 车辆特征识别和捕获的准确程度

项目

参数

车辆捕获率

≥95%（静止模式）；

车牌识别率

≥90%（违法数据）；

　　图9 系统功能流程图

　　操作者通过按键确认工作模式后，系统能够自动识别超速、不按规定车道行驶、占用应急车道等违章驾驶行为，并根据取证流程对其进行自动抓拍。

　　违法行为取证处理流程图

　　图10 违法行为取证处理流程图

　　表2. 交通违法检测和取证的准确程度

项目

参数

测速误差

速度在20-100km/h时，误差在-6km/h之内；速度≥100km/h时，误差在-6%之内；

超速行驶

静止模式≥90%；运动模式≥80%；

违法占用应急车道

静止模式≥90%；运动模式≥80%；

不按规定车道行驶

运动模式≥80%；

　　检测交通违法行为及取证由三个步骤完成，第一步由视频监控模块对进入检测区域的车辆进行目标检测、识别、跟踪；第二步在监控取证主机上通过视频分析判断当前目标所处车道类型，以及如雷达等其他设备返回的相关参数，对交通违法行为进行判断；最后根据判断结果对目标进行抓拍取证，并生成车辆特征和其他违章行为的相关信息，完成证据链保存。

　　（3）、案件生成、管理、检索、展示和存储等功能

　　交通违法行为的相关案件编号、车辆号牌、车辆类型、车身颜色、违法类型、时间、地点等信息分类归档。系统能够将按照取证数据建构案件，组织证据库，并存储在车载数据库中；通过触控显示器对数据进行管理、检索、展示；通过无线网络将取证数据上传到对应的数据管理中心服务器；对案件生成、管理、检索、展示和存储等操作都有相应的日志记录。

　　（4）、动态水印技术保证视频、图像的完整性

　　为了保证视频、图像完整性，目前普通使用水印技术。相比于静态水印，动态水印具有较强的抗攻击能力，成为这一领域的新兴技术。我们利用图结构编码，将完整性信息隐藏到图中，同时利用混沌系统产生混沌序列，将水印信息矩阵分割、混沌置乱，形成分存水印，防止对软件水印的篡改。该方案具有较高的隐蔽性、鲁棒性和数据率，实用性较强。

　　（5）、设备管理

　　系统具有自检功能，可以自动对前端设备的工作状态与故障情况进行全面监测诊断，并具有断电自动重启功能。在设备出现故障时能发现、回报及记录故障情况，提醒故障点，同时生成相应的日志记录。

　　（6）、信息自动获取和叠加

　　系统具有自动校时功能，能通过定位卫星或数据中心的校时服务器自动校准监控取证主机的系统时间。还具有违法地点自动定位功能，通过北斗和GPS定位系统实现精准定位，并能显示标准格式的中文地址信息。时间(精确到毫秒)、地点信息、车牌号码、车牌颜色、违法行为种类以及抓拍设备编号等详细抓拍信息能自动叠加到每张图片边缘预留的显示区域中。

　　(7)、案件展示及人机交互接口

　　车内触摸显示控制器，可以人工触发生成案件，可以管理、展示案件相关的原始图片、视频和相应数据、操控设备，可以观看实时的取证画面，也可以浏览历史视频，可以人工操控两个取证特写摄像机方向、控制警灯和补光灯，在相应权限下可以设置、更改系统及设备的参数。

　　（8）、角色管理

　　系统具有细粒度的权限管理，使用权限包括允许使用系统、允许关闭系统、允许人工操作、允许查看案件、允许下载案件、允许注释案件，角色包括系统管理员、交警操作员、交警领导等。对每种角色，都有适当的权限配合。

　　（9）、日志记录

　　系统具备日志记录功能，可记录案件、设备、角色以及客户端的操作、故障，以及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。

　　（10）、开放接口

　　系统仅有监控取证主机对外开放，提供接口与外部系统联系，接收、发送数据和指令，能够与公安视频监控平台、六合一平台等业务应用系统进行对接，实现自动上传取证数据、下载布控车辆数据、远程预览视频监控图像、双向语音对讲、下发警务信息等功能。有限的接口开放能保证系统的安全性、密闭性和完整性。

　　后端平台功能部分：

　　1、平台具备前端车载违章数据汇总统计功能，能通过4G网络传输方式来接收违章数据，并根据用户需要进行在线统计查询。

　　2、平台具备前端车载移动卡口过车抓拍数据汇总统计功能，能通过4G网络传输方式来实时的接收过车抓拍数据，并根据用户需要进行分类在线统计查询，当用户需要查询某个车辆的通行信息时，可以在线通过平台调取前端车载数据库中的图片和抓拍信息。

　　3、平台具备前端车载移动卡口缉查布控功能，能通过4G网络传输方式在线更新前端车载系统中的布控车辆数据库，并实时接收到前端车载设备发现的布控车辆报警提醒，便于及时安排后续处置方案，