一种用于十字路口的交通违章检测系统及检测方法

1.一种用于十字路口的交通违章检测系统，包括有交通灯控制系统（3）和交通图像采集装置（4），其特征在于，还设置有监控服务器（1），多组RFID阅读器（7），以及分别与监控服务器（1）相连的实时时钟（2）、路由器（5）和多个汽车信息采集装置（6），所述的实时时钟（2）还分别连接交通灯控制系统（3）、交通图像采集装置（4）和多个汽车信息采集装置（6），用于提供高精度的时间基准，所述的监控服务器（1）通过路由器（5）连接到交通管理信息网络，所述的汽车信息采集装置（6）包括有控制单元（61）和：
数据传输模块（64），与控制单元（61）相连，负责接收来自实时时钟（2）的时钟同步信息，以及向监控服务器（1）传输汽车信息；
本地时钟模块（62），分别与控制单元（61）和时间戳模块（63）连接，提供时间基准；
数据采集模块（65），分别与控制单元（61）和时间戳模块（63）连接，负责接收多个RFID阅读器（7）采集的汽车ID和对应于不同车道的RFID阅读器（7）的编号，根据时间戳模块（63）所提供的时钟信息来记录采集时间，并发送给控制单元（61）。
2.根据权利要求1所述的一种用于十字路口的交通违章检测系统，其特征在于，所述的多个RFID阅读器（7）分别设置在十字路口的每一条车道的上方，用于读取设置在通过十字路口的汽车上的RFID电子标签（9）的汽车ID。
3.根据权利要求2所述的一种用于十字路口的交通违章检测系统，其特征在于，所述的RFID阅读器（7）的安装高度为4～6米，所述的阅读器（7）的外围设置有信号辐射范围限制罩（11）。
4.根据权利要求2所述的一种用于十字路口的交通违章检测系统，其特征在于，所述的RFID电子标签（9）设置在汽车挡风玻璃中间偏上方的位置。
5.一种基于权利要求1～4所述的一种用于十字路口的交通违章检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）交通管理信息网络首先将每个路口上的RFID阅读器（7）分为两组，驶入节点组（a2/a4/a6/a8）和驶出节点组（a1/a3/a5/a7），每组RFID阅读器配备一个汽车信息采集装置（6）；
2）当每个路口有汽车经过时，该路口的驶入节点组/驶出节点组上的RFID阅读器（7）读取设置在所述汽车上的RFID电子标签（9）的汽车ID，并将汽车ID以及与该汽车相关的信息传输给汽车信息采集装置（6）；
3）汽车信息采集装置（6）将得到的汽车ID信息存储并传输给监控服务器（1）；
4）监控服务器（1）通过驶入节点组（a2/a4/a6/a8）与驶出节点组（a1/a3/a5/a7）记录的汽车ID信息匹配，再根据记录该信息的汽车信息采集装置编号，判断汽车行驶方向；
5）监控服务器（1）根据步骤4）中判断所得的汽车行驶方向，以及所经过车道的类型，判断汽车通过十字路口时是否出现不按规定车道行驶的违章行为；
6）监控服务器（1）根据驶入节点组RDIF阅读器记录汽车ID时的交通灯状态，判断汽车通过十字路口时是否闯红或闯黄灯；
7）监控服务器（1）将接收到的信息和判断结果通过路由器（5）传送到交通管理信息网络。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述的驶入节点组（a2/a4/a6/a8）包括所有进入路口的车道对应的RFID阅读（7）器，驶出节点组（a1/a3/a5/a7）包括所有离开路口的车道对应的RFID阅读器（7），驶入节点组（a2/a4/a6/a8）的RFID阅读器（7）安装在人行横道线内侧的上方，驶出节点组（a1/a3/a5/a7）的RFID阅读器（7）安装在人行横道线外侧的道路上方。
7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，步骤2）所述的与该汽车相关的信息包括：采集该汽车的汽车ID信息时的交通灯状态、汽车行驶的车道类型、驶入/驶出节点组编号及记录时间；所述的车道类型包括：直行、左转、右转、掉头、直行及左转、直行及右转。
8.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，当一汽车在设定的T秒内被一驶入节点组或驶出节点组的多个RFID阅读器读取到，其信息传输至汽车信息采集装置（6）后，汽车信息采集装置（6）首先对这些信息进行冗余处理，将这段时间内第一个读取到该汽车信息的RFID阅读器传输的信息视为有效信息，将其它RFID阅读器传输的信息视为冗余信息进行清除。

一种用于十字路口的交通违章检测系统及检测方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种智能交通检测系统。特别是涉及一种可以快速准确地对十字路口的交通违章做出判断的用于十字路口的交通违章检测系统及检测方法。\n背景技术\n[0002] 近年来，随着机动车数量的迅速增长，由此带来的问题使我国现有的交通管理体系面临严峻的挑战。在国内主要城市中，交通事故的数量持续增长，其中多数是由于违章驾驶导致的。特别是城市交通的十字路口，流量大、状况复杂，由于部分驾驶员法制观念和安全意识淡薄，闯红、黄灯、违章占道、并道等现象屡见不鲜，严重影响了交通秩序，由此引发的严重交通事故也屡见不鲜。\n[0003] 目前通用的交通监控系统是在十字路口等重要路段使用电子摄像监管技术来确定车辆的违章行为，这种方式的主要局限性在于：必须通过复杂的算法来识别车辆的牌照，用以确定违章车辆，其准确性及可靠性受到诸多因素制约。如在夜晚、天气恶劣以及车速过高时，就会导致拍摄的影像清晰度较低，在车辆之间产生遮挡时，甚至会导致无法拍摄到违章车辆的车牌。因此，在目前条件下交管部门主要依靠通过人工方式(看交通录像)来辨别违章车辆，这就需要大量人力，同时也意味着判断违章的效率和实时性都不高。另一种技术是通过在地下埋设传感器来进行检测，该方法虽然不受道路可见度的制约，但地下的感应线易被重型车辆、路面修理等工作损坏，而修理或安装传感器时又会中断交通并且会影响路面寿命，在一定程度上影响交通的顺畅。总之，目前使用的技术手段均不能很好地解决大量存在的交通违章问题。\n[0004] 为有效解决上述交通管理问题，本发明充分利用射频识别(Radio FrequencyIdentification，RFID)技术所具有的无接触识别、可识别高速运动的物体、使用寿命长等优点，将其应用于智能交通领域。以RFID技术记录车辆的行车信息，进而利用相应的算法判断车辆的违章情况，目的在于提高交通违章检测系统处理车辆违章信息的能力，使交通违章检测更加高效迅捷。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以快速准确地对十字路口的交通违章(闯红、黄灯，不按规定车道行驶)做出判断，提升交通违章检测效率的用于十字路口的交通违章检测系统及检测方法。\n[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种用于十字路口的交通违章检测系统及检测方法。用于十字路口的交通违章检测系统，包括：监控服务器，多组RFID阅读器，分别与监控服务器相连的实时时钟、交通灯控制系统、交通图像采集装置、路由器以及多个汽车信息采集装置，所述的实时时钟还分别连接交通灯控制系统、交通图像采集装置和多个汽车信息采集装置，用于提供高精度的时间基准，所述的监控服务器通过路由器连接到交通管理信息网络。\n[0007] 所述的汽车信息采集装置包括有控制单元和：\n[0008] 数据传输模块，与控制单元相连，负责接收来自实时时钟的时钟同步信息，以及向监控服务器传输汽车信息；\n[0009] 本地时钟模块，分别与控制单元和时间戳模块连接，提供时间基准；\n[0010] 数据采集模块，分别与控制单元和时间戳模块连接，负责接收多个RFID阅读器采集的汽车ID和对应于不同车道的RFID阅读器的编号，根据时间戳模块所提供的时钟信息来记录采集时间，并发送给控制单元。\n[0011] 所述的多个RFID阅读器分别设置在十字路口的每一条车道的上方，用于读取设置在通过十字路口的汽车上的RFID电子标签的汽车ID。\n[0012] 所述的RFID阅读器的安装高度为4～6米，所述的阅读器的外围设置有信号辐射范围限制罩。\n[0013] 所述的RFID电子标签设置在汽车挡风玻璃中间偏上方的位置。\n[0014] 一种基于用于十字路口的交通违章检测系统的检测方法，包括如下步骤：\n[0015] 1)交通管理信息网络首先将每个路口上的RFID阅读器分为两组，驶入节点组和驶出节点组，每组RFID阅读器配备一个汽车信息采集装置；\n[0016] 2)当每个路口有汽车经过时，该路口的驶入节点组/驶出节点组上的RFID阅读器读取设置在所述汽车上的RFID电子标签的汽车ID，并将汽车ID以及与该汽车相关的信息传输给汽车信息采集装置；\n[0017] 3)汽车信息采集装置将得到的汽车ID信息存储并传输给监控服务器；\n[0018] 4)监控服务器通过驶入节点组与驶出节点组记录的汽车ID信息匹配，再根据记录该信息的汽车信息采集装置编号，判断汽车行驶方向；\n[0019] 5)监控服务器根据步骤4)中判断所得的汽车行驶方向，以及所经过车道的类型，判断汽车通过十字路口时是否出现不按规定车道行驶的违章行为；\n[0020] 6)监控服务器根据驶入节点组RDIF阅读器记录汽车ID时的交通灯状态，判断汽车通过十字路口时是否闯红或闯黄灯；\n[0021] 7)监控服务器将接收到的信息和判断结果通过路由器传送到交通管理信息网络。\n[0022] 所述的驶入节点组包括所有进入路口的车道对应的RFID阅读器，驶出节点组包括所有离开路口的车道对应的RFID阅读器，驶入节点组的RFID阅读器安装在人行横道线内侧的上方，驶出节点组的RFID阅读器安装在人行横道线外侧的道路上方。\n[0023] 步骤2)所述的与该汽车相关的信息包括：采集该汽车的汽车ID信息时的交通灯状态、汽车行驶的车道类型、驶入/驶出节点组编号及记录时间；所述的车道类型包括：直行、左转、右转、掉头、直行及左转、直行及右转。\n[0024] 当一汽车在设定的T秒内被一驶入节点组或驶出节点组的多个RFID阅读器读取到，其信息传输至汽车信息采集装置后，汽车信息采集装置首先对这些信息进行冗余处理，将这段时间内第一个读取到该汽车信息的RFID阅读器传输的信息视为有效信息，将其它RFID阅读器传输的信息视为冗余信息进行清除。\n[0025] 本发明的一种用于十字路口的交通违章检测系统及检测方法，基于RFID技术，可以快速准确地对十字路口的交通违章(闯红、黄灯，不按规定车道行驶)做出判断，提升交通违章检测效率。此外，本发明还能够为交通管理部门提供实时的交通流量信息。本发明不会受到天气等因素的制约，且判断违章的检测算法简单可靠，提高了交通违章检测系统的效率和实时性，另外采集到的信息还可以进行十字路口车辆流量信息的计算。\n附图说明\n[0026] 图1是一个十字路口的交通违章检测系统的结构框图；\n[0027] 图2是一组RFID阅读器与汽车信息采集装置的结构框图；\n[0028] 图3是一个十字路口的RFID阅读器设置方式的侧视图；\n[0029] 图4是带有信号范围限制罩的RFID阅读器的结构框图；\n[0030] 图5是十字路口的RFID阅读器安装结构的俯视图；\n[0031] 图6是十字路口的车道类型；\n[0032] 图7是汽车信息采集装置传输给监控服务器的汽车行驶信息；\n[0033] 图8是监控服务器的接收到驶入节点组和驶出节点组的数据后，总结的车辆行驶信息；\n[0034] 图9是该十字路口的违章判别规则。\n[0035] 图中：\n[0036] 1：监控服务器 2：实时时钟\n[0037] 3：交通灯控制系统 4：交通图像采集装置\n[0038] 5：路由器 6：汽车信息采集装置\n[0039] 61：控制单元 62：本地时钟模块\n[0040] 63：时间戳模块 64：数据传输模块\n[0041] 65：数据采集模块 7：RFID阅读器\n[0042] 8：汽车 9：RFID电子标签\n[0043] 10：支架 11：支撑柱\n[0044] 12：信号范围限制罩 13：RFID信号范围\n[0045] 14：停车线\n具体实施方式\n[0046] 下面结合实施例和附图对本发明的一种用于十字路口的交通违章检测系统及检测方法做出详细说明。\n[0047] 如图1所示，本发明的一种用于十字路口的交通违章检测系统，包括：监控服务器\n1、多组RFID阅读器7、分别与监控服务器1相连的实时时钟2、交通灯控制系统3、交通图像采集装置4、路由器5以及多个汽车信息采集装置6，所述的实时时钟2还分别连接交通灯控制系统3、交通图像采集装置4和多个汽车信息采集装置6，用于提供高精度的时间基准，所述的监控服务器1负责接收来自于汽车信息采集装置6和交通图像采集装置4的汽车信息，根据汽车信息和红绿灯信息来进行违章检测及交通信息监控，并通过路由器5连接到交通管理信息网络。这里所述的交通灯控制系统3与交通图像采集装置4是现有的用于控制设置在十字路口上的信号灯的控制系统，以及现有的设置在十字路口上的交通图像采集装置。\n[0048] 实时时钟2向汽车信息采集装置6、监控服务器1、交通灯控制系统3和交通图像采集装置4提供高精度的统一时间基准，因此汽车信息采集装置6、监控服务器1、交通灯控制系统3和交通图像采集装置4之间可以保持严格的时钟同步。在采集汽车ID信息时，汽车信息采集装置6可根据自身的时间判断该时刻交通灯的状态。\n[0049] 如图2所示，所述的汽车信息采集装置6包括有控制单元61和：数据传输模块64，与控制单元61相连，负责接收来自实时时钟2的时钟同步信息，以及向监控服务器1传输汽车信息；本地时钟模块62，分别与控制单元61和时间戳模块63连接，提供时间基准；数据采集模块65，分别与控制单元61和时间戳模块63连接，负责接收多个RFID阅读器7采集的汽车ID和对应于不同车道的RFID阅读器7的编号，根据时间戳模块63所提供的时钟信息来记录采集时间，并发送给控制单元61。控制单元61的功能是：1)通过数据传输模块\n64定时地接收来自实时时钟2的时间基准信息，并修正本地时钟；2)接收来自数据采集模块65的汽车ID、RFID阅读器编号及记录时间；3)通过数据传输模块64将相关的汽车行驶信息(包括汽车ID、采集汽车ID时的交通灯状态、汽车行驶的车道类型、汽车信息采集装置编号及记录时间)传输到监控服务器1。\n[0050] 所述的多个RFID阅读器7分别设置在十字路口的每一条车道的上方，用于读取设置在通过十字路口的汽车8上的RFID电子标签9的汽车ID，即负责记录经过汽车的识别信息(Identification，以下简称ID)。\n[0051] 所述的RFID阅读器7的安装高度为4～6米，所述的阅读器7的外围设置有一个金属制的信号辐射范围限制罩11，用来限制射频信号的覆盖范围。\n[0052] 所述的RFID电子标签9设置在汽车挡风玻璃中间偏上方的位置。\n[0053] 本发明的用于基于RFID的交通违章检测系统的检测方法，包括如下步骤：\n[0054] 1)交通管理信息网络首先将每个路口上的RFID阅读器7分为两组，驶入节点组a2/a4/a6/a8和驶出节点组a1/a3/a5/a7，每组RFID阅读器配备一个汽车信息采集装置6；\n[0055] 所述的驶入节点组a2/a4/a6/a8包括所有进入路口的车道对应的RFID阅读7器\n7，驶出节点组a1/a3/a5/a7包括所有离开路口的车道对应的RFID阅读器7，驶入节点组a2/a4/a6/a8的RFID阅读器7安装在人行横道线内侧的上方，驶出节点组a1/a3/a5/a7的RFID阅读器7安装在人行横道线外侧的道路上方。\n[0056] 2)当每个路口有汽车经过时，该路口的驶入节点组/驶出节点组上的RFID阅读器\n7读取设置在所述汽车上的RFID电子标签9的汽车ID，并将汽车ID以及与该汽车相关的信息传输给汽车信息采集装置6；\n[0057] 所述的与该汽车相关的信息包括：采集该汽车的汽车ID信息时的交通灯状态、汽车行驶的车道类型、驶入/驶出节点组编号(汽车信息采集装置编号)及记录时间；所述的车道类型包括：直行、左转、右转、掉头、直行及左转、直行及右转。\n[0058] 3)汽车信息采集装置6将得到的汽车ID信息存储并传输给监控服务器1；\n[0059] 4)监控服务器1通过驶入节点组a2/a4/a6/a8与驶出节点组a1/a3/a5/a7记录的汽车ID信息匹配，再根据记录该信息的汽车信息采集装置编号，判断汽车行驶方向；\n[0060] 5)监控服务器1根据步骤4)中判断所得的汽车行驶方向，以及所经过车道的类型，判断汽车通过十字路口时是否出现不按规定车道行驶的违章行为(如违章转弯、掉头等)；\n[0061] 6)监控服务器1根据驶入节点组RDIF阅读器记录汽车ID时的交通灯状态，判断汽车通过十字路口时是否闯红或闯黄灯；\n[0062] 7)监控服务器1将接收到的信息和判断结果通过路由器5传送到交通管理信息网络。\n[0063] 当一汽车在设定的T秒(T值由用户设定)内被一驶入节点组或驶出节点组的多个RFID阅读器读取到，其信息传输至汽车信息采集装置6后，汽车信息采集装置6首先对这些信息进行冗余处理，将这段时间内第一个读取到该汽车信息的RFID阅读器7传输的信息视为有效信息，将其它RFID阅读器7传输的信息视为冗余信息进行清除。\n[0064] 如图3所示，一个十字路口的RFID阅读器设置方式的侧视图。汽车8的RFID电子标签9安装在汽车挡风玻璃中间偏上方的位置，高度H2大约为1.5米左右，以不影响驾驶员的视线为原则。RFID阅读器7设置的高度H1为5米左右，扫描的有效长度L1大约为\n3.5米，由于现场环境各异，需要相关人员进行RFID高度、角度的调试，以达到最好效果。\n[0065] 如图4所示，RFID阅读器设置有信号范围限制罩，用来限制射频信号的覆盖范围\n13(如图中虚线所包括的范围)。安装信号范围限制罩的目的是：1)使RFID阅读器的射频信号范围限制在所对应车道，以防止相邻车道的信号互相干扰；2)对于驶入节点组的RFID阅读器，信号辐射范围沿车道方向应限制在停车线14以内靠近人行横道线的区域L2，以保证在红灯情况下，停车线以外的汽车的电子标签不会被扫描。\n[0066] 图如图5所示，十字路口的RFID阅读器安装方式是，四条干道分为八组，分别为a1-a8，图中对a1和a2所在路口的RFID阅读器进行了详细的标识，其它路口的RFID阅读器的安装方式应参照该路口，其中a1为驶出节点组，a2为驶入节点组，每组有4个RFID阅读器，每一个RFID阅读器扫描一个车道内经过的汽车。RFID阅读器的辐射范围限制罩的功能是将RFID阅读器的扫描范围限制在单个车道内，防止RFID阅读器扫描范围的重叠，另外一个路口的驶出节点组和驶入节点组的RFID阅读器应错开放置(如a1和a2)，最大限度的减少扫描范围的重合。检测范围如图所示，汽车进入该范围内，其RFID电子标签的内容就会被RFID阅读器进行读取。\n[0067] 图6所示为该十字路口的车道类型，分为直行、左转、右转、掉头几种通行方式。\n[0068] 图7所示是汽车信息采集装置6传输给监控服务器1的汽车行驶信息，包括汽车ID(30位)、汽车行驶的车道类型(共4位，直行、左转、右转、掉头各占一位，允许为“1”，禁止为“0”)、采集汽车ID时的交通灯状态(共3位，红、黄、绿各占一位，“1”表示亮，“0”表示灭)、驶入/驶出节点组编号(即汽车信息采集装置编号，3位)及记录时间(24位)。\n[0069] 图8是监控服务器1的接收到驶入节点组和驶出节点组的数据后，总结的汽车行驶信息，包括汽车ID(30位)、驶入节点组编号(3位)、驶出节点组编号(3位)、驶入的车道类型(4位，定义同图7)、驶入时的交通灯状态(3位，定义同图7)、驶入时间(24位，定义同图7)及驶出时间(24位，定义同图7)。\n[0070] 图9是上述十字路口的违章算法的判断规则图。正常情况下，汽车通过十字路口时，会被两个RFID阅读器扫描到，而且是由一个驶入节点组RFID阅读器的和一个驶出节点组RFID阅读器的构成，汽车的违章与否建立在“驶入节点组”和“驶出节点组”的匹配上。\n我们可以通过驶入节点组RFID阅读器和驶出节点组RFID阅读器扫描的一对信息判断汽车的行驶方向，再结合所在车道的允许通行方式以及驶入节点组RDIF阅读器记录时的交通灯状态，即可判断汽车的违章，判断违章的规则如图9所示，其中“√”表示“符合”，“×”表示“不符合”，“-”表示“不论是否符合”。\n[0071] 下面结合图9，给出违章判别规则：\n[0072] (1)通过驶入节点组编号和驶出节点组编号来判断汽车的行驶方向：左转、直行、右转或掉头；\n[0073] (2)对照驶入车道类型(即驶入车道的允许行驶方向)，如果由步骤(1)判断出的方向不在所允许的范围内，则定为违规；如果由步骤(1)判断出的方向在允许范围内，则继续对照第五栏“交通灯状态”；\n[0074] (3)如果汽车允许在其车道向相应方向行驶，则参照“驶入时交通灯状态”，若“驶入时交通灯状态”为“绿”，则该车为正常行驶，若为“黄”或“红”，则判定该车违章；\n[0075] (4)如果汽车驶入逆行的车道，则一律判定为违章。