套牌车辆的检测装置、检测系统及其检测方法

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套牌车辆的检测装置、检测系统及其检测方法\n背景技术\n[0001] 套牌车辆，是指非法使用他人车辆牌号和号牌行驶的车辆，由于套牌车辆无法追踪，常常成为犯罪分子作案的工具。道路卡口系统中，可以通过各种技术来检测套牌车辆。\n[0002] 1.根据车辆外部特征信息(如车身颜色、车辆标志等)进行分析。通过卡口系统检测到的具有相同号牌的两个车辆样本，得出每辆车辆的相关特征信息，如果一辆车的车身颜色是白色、另一辆车的车身颜色是黑色，则可以确定存在套牌行为，即对此号牌进行布控。\n[0003] 由于检测技术的局限，目前对车辆特征的检测能力尚不完善，不能可靠检出车辆颜色和车标，系统的报警可靠性大为降低。\n[0004] 2.正常情况下，车辆在道路上行驶，以合理的速度，限制了车辆在空间上的移动可能性，通过分析车辆号牌在空间的移动情况，分析出不合理的空间分布，如不可能在5分钟内出现在相距50公里的两处卡口。通过建立整个卡口系统间平均车速模型来作为衡量标准，如果同一号牌通过两个卡口的平均车速大于车速模型中的最大阈值，则判断为套牌车辆。\n[0005] 因此，如何确定合理的阈值，即从甲地到乙地的合理平均车速是提高有效性的关键，但是，由于交通状况的不同，道路畅通和道路拥堵的时候车辆平均车速相差很大。因此车速阈值如果设置过小会造成畅通时的误报警，车速阈值设置的过大又会造成一些套牌行为没有及时报警，这就对判定的准确性造成了影响。\n发明内容\n[0006] 鉴于以上问题，一种通过网络与分别设置在不同交通卡口的多个数据采集设备相互连接并能够相互通信，并能够计算卡口间合理车速阈值，并通过此车辆实际行驶平均车速与车速阈值进行比较，判断车辆是否为套牌车辆的检测装置、检测系统及其检测方法。\n[0007] 本发明的套牌车辆的检测装置，其特征在于，包括：存储了两个相邻交通卡口间的长度、自由行驶车速和阻塞密度的相邻卡口参数表；接收从数据采集设备发送来的经过相对应的交通卡口的车辆的车牌号码以及经过时间的装置通信部；对应于交通卡口存储由装置通信部接收的车牌号码和经过时间的数据存储部；根据车辆经过相邻两个交通卡口的经过时间，从数据存储部中检索由该两个经过时间决定的时间段内不同的车牌号码并计算出该时间段内的车流量的检索计算部；根据车流量以及相邻卡口参数表中的自由行驶速度和阻塞密度计算出该车辆行驶的合理的车速阈值的阈值计算部；根据相邻卡口参数表中的两个相邻交通卡口间的长度以及相对应的经过时间计算出车辆行驶的平均速度的平均速度计算部；把车速阈值与平均速度进行比较来判断车辆是否为套牌车辆的判断部，当平均速度大于车速阈值时，该车辆为套牌车辆。\n[0008] 进一步，本发明的套牌车辆检测装置还可以具有告知存储部，当判断结果为套牌车辆时，该告知存储部存储该车辆经过相对应的卡口时的车牌号码以及经过时间和并通知控制中心。\n[0009] 进一步，本发明的套牌车辆检测装置还可以具有这样的特征：以车牌号码作为关键字从数据储存部中检索车辆经过相对应的相邻交通卡口时的车牌类型、所述经过时间、车辆颜色的信息，并将该信息储存的相邻卡口检索储存部。\n[0010] 进一步，本发明的套牌车辆检测装置还可以具有这样的特征：其阈值计算部是通过公式 来计算车速阈值的，Kj为阻塞密度，Vf为自由行驶车速，Q为所述车流量，V为车速阈值。\n[0011] 进一步，本发明的套牌车辆检测装置中的数据存储部所存储的信息还可以包括车牌类型、车身颜色。\n[0012] 另外，本发明的套牌车辆的检测系统，其特征在于，包括：\n[0013] 设置在不同的交通卡口上并采集所有经过相对应的交通卡口的车辆的的车牌号码以及经过时间的多个数据采集设备和设置在控制中心并通过网络与多个数据采集设备相互连接并相互通信的套牌车辆检测装置。\n[0014] 其中，套牌车辆检测装置具有：存储了两个相邻交通卡口间的长度、自由行驶车速和阻塞密度的相邻卡口参数表；接收从数据采集设备发送来的经过相对应的交通卡口的车辆的车牌号码以及经过时间的装置通信部；对应于交通卡口存储由装置通信部接收的车牌号码和经过时间的数据存储部；根据车辆经过相邻两个交通卡口的经过时间，从数据存储部中检索由该两个经过时间决定的时间段内不同的车牌号码并计算出该时间段内的车流量的检索计算部；根据车流量以及相邻卡口参数表中的自由行驶速度和阻塞密度计算出该车辆行驶的合理的车速阈值的阈值计算部；根据相邻卡口参数表中的两个相邻交通卡口间的长度以及相对应的经过时间计算出车辆行驶的平均速度的平均速度计算部；把车速阈值与平均速度进行比较来判断车辆是否为套牌车辆的判断部，当平均速度大于车速阈值时，该车辆为套牌车辆。\n[0015] 进一步，本发明的套牌车辆的检测系统还可以具有这样的特征：套牌车辆的检测系统中的数据采集设备还具有拍摄车辆的照片并对该照片进行处理并识别出车牌号码的摄像识别部；获取该车辆经过交通卡口的精确的经过时间的计时器；存储该车辆的车牌号码以及经过时间的采集存储部，将采集存储部中的信息通过网络发送给套牌车辆检测装置的采集通信部。\n[0016] 进一步，本发明的套牌车辆的检测系统还可以具有这样的特征：套牌车辆的检测系统中套牌车辆检测装置还具有当判断部对所述车辆的判断结果为套牌车辆时，存储该车辆经过相对应的交通卡口的车牌号码以及经过时间并通知控制中心的告知存储部。\n[0017] 进一步，本发明的套牌车辆的检测系统还可以具有这样的特征：套牌车辆的检测系统中套牌车辆检测装置还具有：以车牌号码作为关键字从数据储存部中检索该车辆经过相对应的相邻所述交通卡口时的经过时间并做好相对应的车牌号码以及经过时间的储存的相邻卡口检索储存部。\n[0018] 进一步，本发明的套牌车辆的检测系统还可以具有这样的特征：阈值计算部是通过公式 来计算车速阈值的，Kj为阻塞密度，Vf为自由行驶车速，Q为车流量，V为车速阈值。\n[0019] 进一步，本发明的套牌车辆的检测系统还可以具有这样的特征：数据采集设备采集的信息还包括：经过相对应的交通卡口的车辆的车牌类型、车身颜色，数据存储部存储的信息也还包括车牌类型、车身颜色。\n[0020] 另外，本发明的套牌车辆的检测方法可以具有这样的特征：采用相邻卡口参数表存储不同所述交通卡口间的距离、自由行驶车速和阻塞密度；采用装置通信部接收从不同数据采集设备发送来的经过相应的交通卡口的车辆的车牌号码以及经过时间；采用数据存储部对应于交通卡口存储由装置通信部接收的车牌号码和经过时间；采用检索计算部根据所述车辆经过相邻两个交通卡口的经过时间，从数据存储部中检索由该两个所述经过时间决定的时间段内不同的车牌号码并计算出该时间段内的车流量；采用阈值计算部根据车流量以及相邻卡口参数表中的自由行驶速度和阻塞密度计算出车辆行驶的合理的车速阈值；\n采用平均速度计算部根据相邻卡口参数表中的两个相邻所述交通卡口间的距离以及相对应的经过时间计算出车辆行驶的平均速度；采用判断部把车速阈值与平均速度进行比较来判断车辆是否为套牌车辆，当平均速度大于车速阈值时，该车辆为套牌车辆。\n[0021] 进一步，本发明的套牌车辆的检测方法可以具有这样的特征：当判断部对车辆的判断结果为套牌车辆时，采用告知存储部存储该车辆经过相对应的交通卡口的车牌号码以及经过时间并通知控制中心。\n[0022] 进一步，本发明的套牌车辆的检测方法可以具有这样的特征：采用相邻卡口检索储存部以车牌号码作为关键字从数据储存部中检索该车辆经过相对应的相邻所述交通卡口时的经过时间并做好相对应的车牌号码以及经过时间的储存。\n[0023] 进一步，本发明的套牌车辆的检测方法可以具有这样的特征：采用公式来计算车速阈值，Kj为阻塞密度，Vf为自由行驶车速，Q为车流量，V为车速阈值。\n[0024] 发明作用与效果\n[0025] 由于在本发明的套牌车辆检测装置、套牌车辆检测系统、套牌车辆检测方法中，车速阈值是实时计算的，判定依据也会根据实际道路畅通情况不断调整，形成实时连续的判定阈值曲线，避免了采用固定判定阈值的不足。提高了套牌车辆的识别率，降低了判定的误报率。\n附图说明\n[0026] 图1是表示具有本发明在实施例中的套牌车辆检测装置的套牌车辆检测系统结构的示意图。\n[0027] 图2是表示实施例中的车辆数据采集装置的系统结构示意图。\n[0028] 图3是表示在实施例中的套牌车辆检测装置的内部结构示意图。\n[0029] 图4是表示实施例中的套牌车辆检车装置的数据储存部的结构示意图。\n[0030] 图5是实施例中套牌车辆检测装置的相邻卡口检索存储部的结构示意图。\n[0031] 图6是表示不同的相邻交通卡口之间的距离、自由行驶车速和阻塞密度等相邻卡口参数表的示意图。\n[0032] 图7是表示实施例中的套牌车辆检车装置的阈值计算部根据交通流模型中密度-速度，车流量-速度曲线图。\n[0033] 图8是表示本发明在实施例中的的检测装置检测套牌车辆的动作流程图。\n具体实施方式\n[0034] 下面参照附图，对本发明的装置、系统及其方法进行详细说明。\n[0035] 图1是表示具有本发明在实施例中的套牌车辆检测装置的套牌车辆检测系统结构的示意图。如图1所示，本发明的检测装置11设置在控制中心，通过网络12与多个卡口的数据采集设备13相连接，每个卡口的数据采集设备13采集到的过车数据通过网络12发送到控制中心的检测装置11进行套牌车辆的检测。\n[0036] 图2为本实施例中的数据采集设备13的系统结构示意图，如图2所示。\n[0037] 数据采集设备13是由摄像识别部130，摄像元件131，牌照识别132，计时器133，通信模块134和缓冲区135构成，其中摄像识别部130包括摄像元件131和牌照识别132。当车辆通过卡口时，摄像元件131拍摄车辆的照片，然后牌照识别132对照片进行处理并将照片中的车辆的牌照识别出来，时间基准133中获取车辆通过相对应卡口的精确经过时间，然后采集存储区134将车牌号码，经过时间的信息进行存储。最后通过采集通信部135将采集存储区134中的存储信息经过网络12发送到设置在控制中心的套牌车辆检测装置11。\n[0038] 图3是本实施例中的套牌车辆检测装置11的结构示意图，如图3所示，检测装置11是由装置通信部111，数据存储部112，相邻卡口检索存储部113，检索计算部120，相邻卡口参数表114，阈值计算部115，平均车速计算部119，判断部116和告知存储部117构成。\n[0039] 其中装置通信部111通过网络12与每个卡口的数据采集设备相互连接并相互通信，装置通信部收到车辆通行数据之后将数据放入到数据存储部112中。\n[0040] 图4为实施例中的套牌车辆检车装置的数据储存部的结构示意图，如图4所示，数据存储部112用于存储包含车牌号码，车牌类型，所经过的卡口标识，经过卡口的时间，车身颜色等信息。\n[0041] 图5是本实施例中套牌车辆检测装置的相邻卡口检索存储部113的结构示意图，如图5所示，相邻卡口检索存储部以不同车辆的车牌号码作为关键字从数据储存部中检索所述车辆经过其他相对应的相邻交通卡口时的经过时间并做好相对应的车牌号码以及经过时间的储存(如图4中车牌为沪A12345的第1条和第N条数据)。\n[0042] 检索计算部根据车辆经过相邻两个交通卡口的经过时间，从数据存储部中检索由该两个经过时间决定的时间段内不同的车牌号码并计算出该时间段内的车流量。\n[0043] 图6是本实施例中套牌车辆检测装置的相邻卡口参数表的结构示意图，如图6所示，包括第一卡口和第二卡口之间的距离(km)，车辆在卡口间的自由行驶车速Vf，卡口间的阻塞密度Kj。\n[0044] 平均速度计算部119根据相邻卡口参数表中的两个相邻交通卡口间的长度以及相对应的经过相邻两卡口的时间计算出车辆行驶的平均速度。\n[0045] 阈值计算部115根据车辆在卡口间的自由行驶车速Vf，卡口间的阻塞密度Kj以及相对应的卡口间的车流量Q即可计算出在当前时刻合理的车速阈值。\n[0046] 判断部116根据车速阈值与车辆在卡口间行驶的平均车速相比较对该车辆是否为套牌车辆进行判断，当平均速度大于车速阈值时，该车辆为套牌车辆。\n[0047] 如果判断结果为套牌车辆，告知存储模块117对该车牌号码的车辆的过车信息进行保存并通知控制中心的工作人员。\n[0048] 控制中心118用来控制套牌车辆检测装置的装置通信部，数据存储部，数据检索部，相邻卡口参数表，阈值计算部，平均速度计算部，判断部，告知存储部正常工作。\n[0049] 图7是表示实施例中的套牌车辆检车装置的阈值计算部根据交通流模型中密度-速度，车流量-速度曲线图。如图7所示，交通流分析与模型建立如下描述：\n[0050] 道路交通流的状态可以通过研究交通流三要素来判别。交通流量反映道路的交通流负荷程度；速度反映道路能提供的服务水平；密度反映的是车辆在道路上行驶的自由程度。\n[0051] 交通流三要素关系如式(1)。\n[0052] Q＝V·K  (1)\n[0053] 其中Q为交通流量(veh/h)；V为区间平均速度(km/h)；K为车流密度(veh/km)。\n[0054] 分析K-V的关系，然后由式(1)推导出Q-V关系。\n[0055] 一般情况下，当行驶车辆前后的车辆数量增多时，驾驶员就得降低车速，说明交通密度升高时，速度呈下降趋势。假设速度-密度模型为线性模型，即采用Greenshields线性关系模型，如式(2)：\n[0056]\n[0057] 其中Vf为交通流的自由流速度，即驾驶员前后没有车辆干扰而能自由行驶时的车辆行驶速度；Kj为车辆的阻塞密度，即当交通流处于阻塞状态时的交通流密度。\n[0058] 根据式(2)，可得到式(3)如下：\n[0059]\n[0060] 将式(3)代入式(1)可得交通流量-速度关系式(4)如下：\n[0061]\n[0062] 式(4)基本关系图如图7所示。\n[0063] 由式(3)、(4)和图7可知，当交通流密度趋近于零(交通量很小)时，车辆平均速度趋近于自由流的平均速度Vf，同时车流量趋近于零。当交通流密度趋近于最大值，即趋近于阻塞密度Kj时，车辆平均速度趋近于零，同时车流量再次趋近于零。\n[0064] 因此，根据车流量计算出车辆的合理的理论平均速度，即车速阈值，并将此车辆的实际平均速度与车速阈值进行比较，如果车辆的实际平均速度高于车辆的车速阈值，则可以判断此车辆为套牌车辆。\n[0065] 下面对本发明检测装置11的检测流程进行说明。\n[0066] 图8是表示本实施例中的套牌车辆检测装置检测套牌车辆的流程图。\n[0067] 检测装置启动后控制模块118开始创建数据存储部112，相邻卡口检索存储部113开始从数据存储部112中检索数据，并从相邻卡口参数表114中读取相邻卡口参数。然后装置通信部111与前端卡口上的数据采集设备建立通信连接，(步骤01)。\n[0068] 其中数据存储部112采用字典映射的方式存储包含包含车牌号码，车牌类型，所经过的卡口标识，经过卡口的时间标记，车身颜色等数据。\n[0069] 相邻卡口检索存储部113也采用字典映射的方式检索数据，首先使用车辆通行数据中的车牌号码作为关键检索，保证能够快速的查看到数据存储部中某一车牌号码的车辆经过其他卡口的通行数据，同时以第一卡口和第二卡口的标识集合作为为关键字，建立所有经过第一卡口后再经过第二卡口的车辆数据列表并对该列表进行存储。\n[0070] 检索计算部120也采用字典映射的方式根据车辆经过相邻两个交通卡口的经过时间，从数据存储部中检索由该两个经过时间决定的时间段内不同的车牌号码并计算出该时间段内的车流量。\n[0071] 缓冲区和装置通信部建立完毕以后，检测装置开始等待前端卡口数据采集设备发送来的包含车牌号码，经过时间，卡口标识，车牌类型，车辆颜色的车辆通行数据(步骤02)。\n[0072] 当装置通信部111接收到车辆通行数据后，数据存储部112对这些通行数据进行存储。(步骤03)。\n[0073] 相邻卡口检索储存,113以经过的车辆的车牌号码作为关键字对数据存储部112进行检索，如果在数据存储部112中没有相同车牌号码的相邻交通卡口的通行数据，将此通行数据写入到数据存储部112中，然后继续等待下一车辆通行数据(步骤04)。如图4所示序号为1的记录，当车牌号码为“沪A12345”的车辆经过标识为1001的卡口时，检查在数据存储部中是否存在车牌号码为“沪A12345”的车辆通行数据，因为没有找到符合的数据，将车牌号码为“沪A12345”的车辆通行数据写入数据存储部。\n[0074] 如果在数据存储部112中存在一条相同车牌号码的在相邻交通卡口的通行数据，相邻卡口检索储存部113将原有通行数据从数据存储部中取出(步骤05)。如图4所示序号为\n1014的记录，当车牌号码为“沪A12345”的车辆经过标识为1002的卡口时，检查在数据存储部中是否存在经过与标识为1002的卡口相邻的卡口的车牌号码为“沪A12345”的车辆通行数据，因为在数据存储部112中找到该车辆经过1001卡口的通行数据，将此信息从数据存储部112中取出，得到该车辆通过1001卡口和1002卡口的通行数据。\n[0075] 相邻卡口检索存储部113提取原有通行数据中经过的卡口标识作为第一卡口，再根据当前通行数据中经过的卡口标识作为第二卡口，根据两条卡口标识，将通行数据建立数据列表，此数据列表中保存的是所有经过此第一卡口和第二卡口的通行数据(步骤06)。\n将从上一步骤得到的两条车辆过车信息根据经过的卡口标识1001/1002，存放到相邻卡口检索存储部113中，如图5所示第一条数据列表。\n[0076] 检索计算部120根据车辆经过相邻两个交通卡口的经过时间，从数据存储部112中检索由该两个经过时间决定的时间段内不同的车牌号码并计算出所述时间段内的车流量。\n[0077] 根据通行数据的第一卡口标识和第二卡口标识从相邻卡口参数表114中读取卡口间自由行驶速度Vf＝78.1、卡口间的阻塞密度Kj＝72.8和卡口间距离L＝3.49，[0078] 检索计算部120根据车辆经过相邻两个交通卡口的经过时间，从数据存储部112中检索由该两个经过时间决定的时间段内不同的车牌号码并计算出单位时间内的车流量Q＝\n1117。\n[0079] 车速阈值计算部115根据Vf、Kj、Q利用公式4计算出平均通行速度阈值Vt＝20.99或者Vt＝57.01。因为考虑到车辆可能在行驶过程中停车等因素，小速度的Vt数值可以忽略，在此选取最大的Vt＝57.01来作为平均通行速度阈值(步骤07)。\n[0080] 原有通行数据和当前通行数据的经过时间标记为t1＝2011-10-1513:14:27和t2＝2011-10-1513:17:19，卡口间距离为L＝3.49，利用公式 计算出车辆在卡口间的平均车速为Va＝73.04，判断部116将车辆平均车速Va＝73.04和平均通行速度阈值Vt＝\n57.01相比较来判定车辆是否为套牌车辆，如果Va>Vt，说明车辆为套牌车辆，否则，车辆为正常车辆(步骤08)。由于73.04>57.01，因此可以判定车辆号牌为“沪A12345”的车辆存在套牌行为。\n[0081] 如果车辆为套牌车辆，将判定结果输入告知存储模块117，写入存储数据库并告知用户发现套牌车辆(步骤9)。\n[0082] 判定结束之后，将当前通行数据写入到数据存储部112中，原有通行数据从数据存储部112中删除。同时将缓冲区中的超过单位时间的过期数据删除(步骤10)。\n[0083] 采用交通流模型检测技术，由于确定了车辆平均速度与交通流之间的关系，判断套牌车辆的标准不再是固定速度阈值，而充分利用了统计的结果，根据车流量的动态变化，确定动态的速度阈值来进行判断，从而大大降低了不同道路情况对判断造成的影响。\n[0084] 当车流量比较小的时候，可能由于道路状况非常好，车流密度小的原因，而这个时候车辆的速度会提高，因此需要把车速的判断标准提高。当车流量开始增大的时候，说明车流密度逐渐变大，车辆会降低车速，因此需要把车速的判断标准降低。通过使用交通流模型中车速与交通流的关系，可以根据实际道路情况动态调整车速判断阈值。降低了漏报和误报情况的发生概率。