CN101783072B - 一种可变限速的车辆超速违章记录系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆超速违章记录系统和方法，系统主要由路边的可变限速提示牌、违章取证单元、车内的限速触发器以及远程控制中心、远程数据中心和广域通信网络组成；方法是：远程控制中心确定各路段在不同情况下的合理限速值，并通过广域通信网络将限速信息发送至可变限速提示牌；可变限速提示牌动态显示限速值，并通过定向天线发射限速提示信息；限速触发器读取车速、接收限速提示信息，在收到有效限速提示信息后，提示司机，并在车速大于限速值情况下无线触发信号；违章取证单元捕获触发信号，在确认该信号有效后，提取摄像机当前图像，记录车辆违章证据，并通过广域通信网络将证据发送至远程数据中心。

Description

一种可变限速的车辆超速违章记录系统和方法

技术领域

本发明属于安全监控和交通运输技术领域，涉及一种车辆超速违章记录系统和方法。

背景技术

据统计，在我国发生的特大恶性交通事故中，与超速行驶相关的约占总数的39％，“十次事故九次快”成了交通安全生产的通俗警示语。为了预防事故和教育司机安全行车，广泛采用在路口或者路段安装超速抓拍设备的方法。

目前使用最为普遍的抓拍系统主要由三部分组成：限速提示牌、测速装置与抓拍装置。限速提示牌安装于车道附近，上面印有代表最高行车速度的数字，使用最广泛的测速装置是埋于车道中央、相隔一定距离的感应线圈，其次是安装于道路上方或两侧或警车内的雷达测速设备，抓拍装置普遍使用数字摄像机，摄像机固定在道路上方或两侧或警车上。操作方式是：由工作人员依据限速提示牌手动设定测速装置的速度告警值，测速装置将检测到的车辆速度与该告警值比较，如果高于该告警值，则触发抓拍装置捕获车辆行车时的影像，重点是获取车辆的车牌信息。

中国专利CN200710066642.1公布了一种将卫星定位系统、地面交通监管处和装于汽车上、由速度传感器控制的自锁装置三者进行无线联网，当速度传感器发现汽车超速后，延时切断汽车动力线路锁定车辆，直至交通监管处对该车辆作出处理后方能解除锁定。

中国专利CN86105883公开了一种利用无线技术的汽车超速行驶监控仪：路边的发射机发出所在限速路段允许速度限值频率信号，由车体仪表系统中的接收处理该频率信号，将限速信息显示在仪表上，并对超速车辆发出声、光信号，通过光敏传感器产生的电流变化控制汽车行驶速度。

美国专利US20060055561A1公布了一种利用雷达或激光速度检测器探测车辆超速、利用GPS或移动通信网络来获取超速地点、利用车内安装的RFID来获取超速车辆的执照信息，并在超速车辆的RFID中写入违章地点等信息。

以上发明共同存在的不足之处有：限速值固定，不能根据道路和天气情况动态调整；直接干预车辆控制系统，存在一定安全隐患；不涉及车辆违章的图像取证，不能做出让人信服的处罚；当相邻的多条道路分别设置了不同的限速值或车辆定位不准确时，容易出现误判断。

中国专利CN200710303837.3公布了一种智能车辆超速抓拍系统，由抓拍装置、车速检测装置、中央控制单元和能见度检测装置组成，车辆行车速度由外部的车速检测装置获取，中央控制单元对速度进行判断，当车辆超速时指令抓拍摄像机获取图像，由中央控制单元对图像进行处理，提取车牌等信息。该发明重点考虑了能见度对最高限速的影响，但不涉及雨雪、大风、交通流等其它影响车速的因素；同时，该发明包含了车辆超速违章抓拍，但是车牌等关键信息都是通过图像处理的方式提取，而成像清晰度受光照、车速、摄像机抖动等多种因素影响，并不能保证能准确识别出车牌。

发明内容

为了弥补现有技术在动态限速、测速精度、安装施工等环节中存在的问题，本发明提供一种可变限速的车辆超速违章记录系统和方法。

为达成所述目的，本发明第一方面，是提供一种车辆违章记录系统，该系统包括一个远程控制中心、多个安置在道路上的可变限速提示牌、一个安装在车内的限速触发器、多个固定在道路两侧或上方的违章取证单元、一个远程数据中心和一个广域通信网络；远程控制中心在统计和分析以往交通事故起因的基础上，总结并制定不同天气、照明和交通流条件下，各类型车辆在各路段的最佳限速值，当天气、照明和交通流发生改变时，远程控制中心通过专用通信线路接入广域通信网络，将限速值发送到对应的路边的可变限速提示牌；可变限速提示牌通过接入广域通信网络与远程控制中心连接，可变限速提示牌显示当前路段或路口的限速值，并通过可变限速提示牌上的多个射频前端和多个天线定向天线以无线电形式向多个指定物理区域定时广播该限速信息，且这多束广播信息所覆盖的物理区域在空间上不相交叠；限速触发器与可变限速提示牌无线连接，限速触发器读取车辆当前车速、接收可变限速提示牌发出的限速提示信息，并判断该限速提示信息是否有效，同时将当前车速与可变限速提示牌的设定值作比较，如果当前车速大于设定值，则以无线电形式发出触发信号；违章取证单元与限速触发器无线连接，违章取证单元捕获车辆发出的无线电触发信号，并判断该信号的有效性，如果有效，则提取摄像机当前图像，记录车辆的违章证据；远程数据中心通过接入广域通信网络与违章取证单元连接，将车辆的违章证据传送至远程数据中心；远程数据中心分类处理和管理违章取证单元传来的有关超速车辆违章的证据。

其中，所述可变限速提示牌能分别显示小客车、大客车、货车等不同车型车辆的最高上限行驶速度，并通过可变限速提示牌上的多个定向天线，针对上述车辆发出不同的限速提示信息。

其中，所述可变限速提示牌具有唯一的设备标示信息，可变限速提示牌上的射频前端也固定地分配了不同的地址标示，标示地址的大小顺序与正常情况下车辆经过可变限速提示牌上射频前端所覆盖区域的先后顺序一致，车辆先进入区域对应的可变限速提示牌上的射频前端称为上游射频前端，车辆后进入区域对应的可变限速提示牌上的射频前端称为下游射频前端。

其中，可变限速提示牌发出的限速提示信息包含可变限速提示牌设备标示信息、可变限速提示牌上的射频前端的地址标示、当前时间、限速值、限速值所针对的车型、空间效用值、时间效用值、校验码。

其中，所述限速触发器不仅能实时读取当前车速，还能通过测量或换算得出行驶里程，当收到限速提示信息后，根据限速提示信息内的空间效用值，不断提示司机并判断是否超速，并在确认超速行驶后通过限速触发器上的射频前端和限速触发器上的天线发出触发信号，并在发出的触发信号中包含限速提示信息附加的可变限速提示牌设备标示、限速值、当前车速、违章时间，以及限速触发器内部存储的车牌号、车型号、车辆颜色信息，同时在触发信号内容中添加校验码；当车辆行驶时间超出有效限速提示信息内的时间效用值，或车辆行驶里程超出有效限速提示信息内的空间效用值，限速触发器清除与该可变限速提示牌有关的变量信息。

其中，所述违章取证单元接收到一帧限速触发器发出的触发信号后，首先提取触发信号内的变限速提示牌设备标示、限速值、当前车速、违章时间、车牌号、车型号、车辆颜色，依照程序设定的算法对触发信号内容作完整性校验计算，再将计算结果与触发信号内附的校验码比较，若两者一致，则违章取证单元提取摄像机当前图像，记录车辆的违章证据。

其中，所述违章取证单元上的摄像机视场所覆盖的路段长度大于普通车辆的最大长度，并能按照一定间隔连续拍摄多张图片，图片上都叠加有精确到毫秒的时间信息，以记录车辆超速违章的动态过程，图片上同时也可根据需要，叠加限速值、当前车速、违章时间、车牌号、车型号、车辆颜色信息，违章取证单元同时通过违章取证单元上的射频前端和违章取证单元上的天线接入广域通信网络，将图片发送至远程数据中心。

其中，所述远程数据中心管理的超速车辆违章证据包括违章取证单元拍摄的现场图片，还包括由限速触发器发出的、违章取证单元转发的可变限速提示牌设备标示、限速值、当前车速、违章时间、车牌号、车型号和车辆颜色，以及从可变限速提示牌设备标示映射出的违章发生的地理位置。

为达成所述目的，本发明第二方面，是提供一种利用车辆违章记录系统的车辆超速违章记录方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1：远程控制中心综合气象、交通控制和交通流数据信息，计算出各路段、路口的最佳行车上限速度，并通过第4射频前端和第4天线接入广域无线网络，将该数值发送到路边的可变限速提示牌的第11天线上；

步骤S2：可变限速提示牌的通过第11射频前端和第11天线接入广域无线网络，接收远程控制中心发送的信息，并由第1微控制器驱动LED显示屏显示限速值，将限速值以定向无线电方式通过第12射频前端、第12定向天线第N射频前端、第N定向天线至周期性广播出去，这些无线信号将覆盖N-12个不同区域，N大于12且小于19；

步骤S3：车辆内部的限速触发器中的第2微控制器通过第2射频前端和第2天线接收可变信息提示牌发出的广播，提取出限速值，并与安装于车辆传动装置侧的传感器上测量到的车辆当前速度比较，如果当前车速高于限速值一定幅度，则通过第2射频前端和第2天线发出触发信号，并同时驱动设备向驾驶员发出提示；

步骤S4：架设于路边或者道路上方的违章取证单元内的第3微处理器通过第31射频前端和第31天线捕获超速车辆发出的触发信号，并判断该信号的有效性，如果有效，则驱动抓拍摄像机，记录车辆的违章证据，并通过第32射频前端和第32天线接入广域无线网，将证据传送至远程数据中心；

步骤S5：远程数据中心内的数据服务器通过第5射频前端和第5天线接入广域无线网，接收违章取证单元发来的证据，存入违章数据库，数据服务器同时支持事故处理服务台对违章记录的查询、标记操作，同时将违章信息发送至事故通告中心，以通知驾驶员前来处理违章事故。

其中，所述限速触发器收到可变限速提示牌发出的限速提示信息后，首先要判断该限速提示信息是否有效，判断方法如下：步骤31：限速触发器初始化结果寄存器为“有效”；步骤32：限速触发器提取限速提示信息的信号强度信息，并与内部存储的阈值做比较，如果信号强度小于该阈值，则设置结果寄存器为“无效”，直接跳转到步骤36，以避免其它路段上的可变限速提示牌的干扰；步骤33：限速触发器依照程序设定的算法对限速提示信息内容作完整性校验计算，再将计算结果与消息内附的校验字段比较，若两者不一致，则设置结果寄存器为“无效”，直接跳转到步骤36；步骤34：限速触发器提取限速提示信息内的车型字段，并与限速触发器内存储的本车型号字段比较，如果型号不同，则设置结果寄存器为“无效”，直接跳转到步骤36；步骤35：限速触发器提取限速消息内的可变限速提示牌的设备标示信息和第12至第N射频前端地址标示信息，以此判断限速提示信息来自于可变限速提示牌的上游射频前端还是下游射频前端，若限速提示信息来自下游射频前端，且内存空间中已保存有源自同一可变限速提示牌的上游射频前端的标示地址记录，则跳转到步骤36，若限速提示信息来自上游射频前端，则保存该射频前端的标示地址，并设置结果寄存器为“无效”，跳转到步骤36；步骤36：返回结果寄存器。

本发明的有益效果：本发明中的限速提示牌能接受远程数据中心的控制，可依据当前的天气、交通等情况的变化动态更新限速值，相比一般技术，能在提高道路通信效率的同时确保车辆行车安全；本发明基于无线技术，直接从车辆内部获取精确的行车速度，而且该数值与驾驶员在仪表盘观察到的完全一致，相比一般技术，不需要在道路上部署专用的测速设备，安装施工便捷，并能有效减少判罚争议，同时相比其它基于无线技术的系统，又能够准确识别车辆所在车道、行车方向，更能适应复杂道路环境和双向非平衡的限速需求；本发明通过在消息传输中叠加了时间、空间效用信息，能够实现在制定路段内的持续监测，并实时提示驾驶员速度上限，使驾驶员能更加集中精神安全行车；本发明中的违章取证单元直接通过无线传输获取车辆的当前速度、车牌、车型等信息，并连续拍摄多张图片，使违章取证更具说服力。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构示意框图

图2是本发明实施例中方法的主要流程

图3是本发明实施例中可变限速提示牌的组成示意图

图4是本发明实施例中限速触发器的组成示意图

图5是本发明实施例中违章取证单元的组成示意图

图6是本发明实施例中远程控制中心的组成示意图

图7是本发明实施例中远程数据中心的组成示意图

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细描述，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

近年来，由于无线通信技术，特别是以第三代移动通信的快速发展，广域无线通信在各领域广泛应用。相比传统的有线通信，能大大节省施工成本，因此，本发明优先选用无线方式实施发明中的远程数据通信。如图1示出本发明车辆违章记录系统，该系统包括一个远程控制中心4、多个安置在道路上的可变限速提示牌1、一个安装在车内的限速触发器2、多个固定在道路两侧或上方的违章取证单元3、一个远程数据中心5和一个广域通信网络6；远程控制中心4在统计和分析以往交通事故起因的基础上，总结并制定不同天气、照明和交通流条件下，各类型车辆在各路段的最佳限速值，当天气、照明和交通流发生改变时，远程控制中心4通过专用通信线路接入广域通信网络6，将限速值发送到对应的路边可变限速提示牌1；可变限速提示牌1通过接入广域通信网络6与远程控制中心4连接，可变限速提示牌1显示当前路段或路口的限速值，并通过可变限速提示牌1上的两组射频前端和天线定向天线以无线电形式向两个指定物理区域定时广播该限速信息，且这两束广播信息所覆盖的物理区域在空间上不相交叠；限速触发器3与可变限速提示牌1无线连接，限速触发器3读取车辆当前车速、接收可变限速提示牌1发出的限速提示信息，并判断该限速提示信息是否有效，同时将当前车速与可变限速提示牌1的设定值作比较，如果当前车速大于设定值，则以无线电形式发出触发信号；违章取证单元2与限速触发器3无线连接，违章取证单元2捕获车辆发出的无线电触发信号，并判断该信号的有效性，如果有效，则提取摄像机307的当前图像，记录车辆的违章证据；远程数据中心5通过接入广域通信网络6与违章取证单元2连接，将车辆的违章证据传送至远程数据中心5；远程数据中心5分类处理和管理违章取证单元2传来的有关超速车辆违章的证据。

所述可变限速提示牌1能分别显示小客车、大客车、货车等不同车型车辆的最高上限行驶速度，并通过可变限速提示牌上1的定向天线，针对上述车辆发出不同的限速提示信息。所述可变限速提示牌1具有唯一的设备标示信息，可变限速提示牌1上的第12射频前端104和第13射频前端106也固定地分配了不同的地址标示，标示地址的大小顺序与正常情况下车辆经过可变限速提示牌1上的第12射频前端104、第13射频前端106所覆盖区域的先后顺序一致，车辆先进入区域对应的可变限速提示牌上1的第12射频前端104称为上游射频前端，车辆后进入区域对应的可变限速提示牌1上的第13射频前端106称为下游射频前端。

可变限速提示牌1发出的限速提示信息包含可变限速提示牌1的设备标示信息、第12射频前端104、第13射频前端106的地址标示、当前时间、限速值、限速值所针对的车型、空间效用值、时间效用值、校验码。

限速触发器2不仅能实时读取当前车速，还能通过测量或换算得出行驶里程，当收到限速提示信息后，根据限速提示信息内的空间效用值，不断提示司机并判断是否超速，并在确认超速行驶后通过限速触发器2上的第2射频前端205和限速触发器2上的天线204发出触发信号，并在发出的触发信号中包含限速提示信息附加的可变限速提示牌1的设备标示、限速值、当前车速、违章时间，以及限速触发器2内部存储的车牌号、车型号、车辆颜色信息，同时在触发信号内容中添加校验码；当车辆行驶时间超出有效限速提示信息内的时间效用值，或车辆行驶里程超出有效限速提示信息内的空间效用值，限速触发器2清除与该可变限速提示牌1有关的变量信息。

违章取证单元3接收到一帧限速触发器2发出的触发信号后，首先提取触发信号内的变限速提示牌1的设备标示、限速值、当前车速、违章时间、车牌号、车型号、车辆颜色，依照程序设定的算法对触发信号内容作完整性校验计算，再将计算结果与触发信号内附的校验码比较，若两者一致，则违章取证单元3提取摄像机307的当前图像，记录车辆的违章证据，并保存于违章取证单元3上的存储器308中。所述违章取证单元3上的摄像机307的视场所覆盖的路段长度大于普通车辆的最大长度，并能按照一定间隔连续拍摄多张图片，图片上都叠加有精确到毫秒的时间信息，以记录车辆超速违章的动态过程，图片上同时也可根据需要，叠加限速值、当前车速、违章时间、车牌号、车型号、车辆颜色信息，违章取证单元3同时通过违章取证单元3上的第31射频前端302和违章取证单元3上的第31天线301接入广域通信网络6将图片发送至远程数据中心5。

远程数据中心5管理的超速车辆违章证据包括违章取证单元3拍摄的现场图片，还包括由限速触发器2发出的、违章取证单元3转发的可变限速提示牌1的设备标示、限速值、当前车速、违章时间、车牌号、车型号和车辆颜色，以及从可变限速提示牌1的设备标示映射出的违章发生的地理位置。

图2本发明实施例的方法流程图所示：

步骤S1：远程控制中心4内的控制服务器403综合气象系统404、交通控制系统405、交通流数据库406等信息，计算出各路段、路口的最佳行车上限速度，并通过第4射频前端402和第4天线401接入广域无线网络6，将该数值发送到路边的可变限速提示牌1的第11天线101上；

步骤S2：可变限速提示牌1的通过第11射频前端102和第11天线101接入广域无线网络6，接收远程控制中心4发送的信息，并由第1微控制器107驱动LED显示屏109显示限速值，将限速值以定向无线电方式通过第12射频前端104、第13射频前端106和第12定向天线103、第13定向天线105周期性广播出去，该无线信号将覆盖特定区域；

步骤S3：车辆内部的限速触发器2中的第2微控制器206通过第2射频前端205和第2天线204接收可变信息提示牌1发出的广播，提取出限速值，并与安装于车辆传动装置201侧的传感器202上测量到的车辆当前速度比较，如果当前车速高于限速值一定幅度，则通过第2射频前端205和第2天线204发出触发信号，并同时驱动音频设备208或LCD液晶显示器210向驾驶员发出声、光提示；

步骤S4：架设于路边或者道路上方的违章取证单元3内的第3微处理器305通过第31射频前端302和第31天线301捕获超速车辆发出的触发信号，并判断该信号的有效性，如果有效，则驱动抓拍摄像机307，记录车辆的违章证据，并通过第32射频前端304和第32天线303接入广域无线网6，将证据传送至远程数据中心5；

步骤S5：远程数据中心5内的数据服务器503通过第2射频前端205和第5天线501接入广域无线网，接收违章取证单元3发来的证据，存入违章数据库504，数据服务器同时支持事故处理服务台505对违章记录的查询、标记等操作，同时将违章信息发送至事故通告中心506，以通知驾驶员前来处理违章事故。

如图3本发明实施例中可变限速提示牌组成示意图所示：包括第11天线101、第11射频前端102、第12定向天线103、第12射频前端104、第13定向天线105、第13射频前端106、第1微控制器107、串-并移位寄存器组108和LED显示屏109；第11天线101与第11射频前端102连接，第12定向天线103与第12射频前端104连接，第13定向天线105与第13射频前端106连接；第11射频前端102、第12射频前端104和第13射频前端106的各自的输出端与第1微控制器107的输入端连接；第1微控制器107的输出端与串-并移位寄存器组108的输入端连接；串-并移位寄存器组108的输出端与LED显示屏109的输入端连接；可变限速提示牌的核心是第1微控制器107，完成以下功能：初始化第11射频前端102，由此接入到广域无线网6中，以接收来自远程控制中心4的限速设定值；初始化第12射频前端104、第13射频前端106，并经由第12定向天线103、第13定向天线105广播限速值；驱动LED显示屏109，显示限速值。

考虑远程控制中心4、违章取证单元3和远程数据中心5都要接入广域无线网络6，同时要需要传输违章图像，因此对无线网络信号的覆盖、带宽都有一定的要求。本实施例优先考虑在我国已正式商用的第三代移动通信技术-WCDMA构建广域无线网络6，该技术的解决方案可参考高通公司提供的MSM6246芯片组来实现，涉及本发明的第11射频前端102、第11天线101、第32射频前端304、第32天线303、第4射频前端402、第4天线401、第5射频前端502、第5天线501。

可变限速提示牌1、限速触发器2、违章取证单元3构建一个短距无线通信网络，考虑可变限速提示牌1发出的限速广播必须具有良好的方向性，理论上频率越高越好，本实施例中第12射频前端104、第13射频前端106、第2射频前端205、第31射频前端302采用2.4GHz ISM免费频段的射频前端解决方案，如德州仪器公司提供的CC2420。与普通天线系统不同，可变限速提示牌1的两个发射天线采用八木定向天线，并要求水平面波瓣宽度小于35度，垂直面波瓣宽度小于45度，增益大于10dBi。限速广播主要由以下字段组成：

表1可变限速提示牌1发出的限速广播帧结构

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可变限速牌ID

射频前端ID

时间效用

空间效用

车型

限速值

违章时间

校验码

可变限速牌ID-用以标示消息来源，同时通过远程控制中心1的映射，示出了可变限速提示牌1的地理位置信息；

射频前端ID-用以标示是第12射频前端104还是第13射频前端106发出的无线电波；

时间效用-用以标示该消息的时间效用，即自车辆收到该消息后多长时间内限速值仍然对车速起限制作用；

空间效用-用以标示该消息的空间效用，即自车辆收到该消息后行驶多长距离内限速值仍然对车速起限制作用；

车型-用以标示该消息对何种车辆起限定作用，具体可分为大货车、大客车、小客车等；

限速值-用以标示该路段的最高行车速度；

校验码-用以校验该消息正确与否；

可变限速提示牌1的第1微控制器107选用32位体系结构，主频高于50MHz，至少包括一个PCI或USB1.1以上接口以驱动第11射频前端102、2个SPI接口以驱动第12射频前端104和第13射频前端106、一组8位通用数据口以驱动串-并移位寄存器组108，如意法半导体公司的STM32F系列；多个74HC595可组成串-并移位寄存器组108，是被广泛使用的LED驱动芯片。

如图4示出本发明实施例中限速触发器，包括：传动装置201、传感器202、信号调理203、第2天线204、第2射频前端205、第2微控制器206、第21驱动电路207、音频设备208、第22驱动电路209和LCD液晶显示器210；传感器202分别与传动装置201和信号调理203连接，第2微控制器206分别与信号调理203和第2射频前端205连接，第2天线204与第2射频前端205无线连接，第2微控制器206与第21驱动电路207和第22驱动电路209连接；第21驱动电路207的输出端与音频设备208连接；第22驱动电路209的输出端与LCD液晶显示器210连接。

传感器202一般安装于汽车的驱动桥壳或变速器壳内，型号和种类依据所安装的传动装置201而定，常用的有磁电式、霍尔式和光电式三种。从90年代开始，汽车生产企业已将车速传感器作为汽车的标准配置之一，因此只需按照第2微控制器206的接口要求设计信号调理203的电路便能实现车速检测；第2射频前端205同样采用CC2420方案，但与第12定向天线103、第13定向天线105不同，为了应对复杂道路环境，第2天线204可采用全向吸盘天线；以声音方式提醒驾驶员的音频设备208可以使蜂鸣器或者普通扬声器，第21驱动电路207可选用桑德公司的SD系列语音芯片，该系列驱动芯片不仅能支持多段语音独立触发，还支持PWM方式的扬声器直接驱动；以图形文字方式显示详细超速信息的LCD液晶显示器210可以是断码液晶或者点阵液晶，一般内部都集成了第22驱动电路209；第2微控制器206仍然是限速触发器2的核心部件，考虑上述外围接口并不复杂，只需配置SPI、AD、并行数据口等接口、内部含有1K以上非易失存储器即可，可选用通用的16位微控制器，如微星公司的PIC16F系列。

第2微控制器206内部的非易失存储器内保存有管理部分事先写入的关于车辆车牌、车辆型号、车辆颜色的信息；第2微控制器206通过第2射频前端205和第2天线204接收来自可变限速提示牌发来的限速提示信息，并通过第2射频前端205内置的寄存器中提取接收信号的强度信息；首先要判断限速提示信息的有效性，方法和步骤如下：

所述限速触发器2收到可变限速提示牌1发出的限速提示信息后，首先要判断该限速提示信息是否有效，判断方法如下：

步骤31：限速触发器2初始化结果寄存器为“有效”；

步骤32：限速触发器2提取限速提示信息的信号强度信息，并与内部存储的阈值做比较，如果信号强度小于该阈值，则设置结果寄存器为“无效”，直接跳转到步骤36，以避免其它路段上的可变限速提示牌1的干扰；

步骤33：限速触发器2依照程序设定的算法对限速提示信息内容作完整性校验计算，再将计算结果与消息内附的校验字段比较，若两者不一致，则设置结果寄存器为“无效”，直接跳转到步骤36；

步骤34：限速触发器2提取限速提示信息内的车型字段，并与限速触发器2内存储的本车型号字段比较，如果型号不同，则设置结果寄存器为“无效”，直接跳转到步骤6；

步骤35：限速触发器2提取限速消息内的可变限速提示牌1的设备标示信息和射频前端地址标示信息，以此判断限速提示信息来自于可变限速提示牌1的上游射频前端还是下游射频前端，若限速提示信息来自下游射频前端，且内存空间中已保存有源自同一可变限速提示牌的上游射频前端的标示地址记录，则跳转到步骤36，若限速提示信息来自上游射频前端，则保存该射频前端的标示地址，并设置结果寄存器为“无效”，跳转到步骤36；

步骤36：返回结果寄存器。

当限速提示信息被判断为有效后，第2微处理器206提取消息中的“可变限速提示牌ID”、“限速值”、“时间效用”、“空间效用”字段，并在收到该消息后“时间效用”和“空间效用”有效期间，不断将“限速值”和实测速度向比较，如果实测速度高于“限速值”一定幅度，如常规使用的10％，则驱动音频设备208和LCD液晶显示器210，提示驾驶人员，同时驱动第2射频前端205发出无线抓拍触发信号，该信号由以下字段组成：

表2限速触发器2发出的无线抓拍触发信号帧结构

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1字节

2字节

1字节

1字节

可变限速牌ID

限速值

实际时速

车牌号

车型号

车辆颜色

违章时间

校验码

其中，“可变限速牌ID”、“限速值”、“违章时间”与表1相通；“车牌号”、“车型号”、“车辆颜色”与第2微控制器206内部非易失存储器保存的内容相同。

如图5本发明实施例中违章取证单元组成示意图所示：违章取证单元包括第31天线301、第31射频前端302、第32天线303、第32射频前端304、第3微处理器305、视频解码芯片306、摄像机307、存储器308；第31天线301与第31射频前端302连接；第32天线303与第32射频前端304连接；第3微处理器305与第31射频前端302、第32射频前端304、视频解码芯片306、存储器308连接；摄像机307与视频解码芯片306连接。第3微处理器305是违章取证单元3的核心，首先要初始化第32射频前端304和第31射频前端302，使违章取证单元3能接收限速触发器2发来的无线抓拍触发信号，同时将抓拍到的违章图像上传至远程数据中心5。第3微处理器305优先选用德州仪器公司提供的C6000系列数字信号处理器，如DM642，以便实现对图像的高效处理；摄像机307可选用池上公司提供的ICD-828P摄像机，并配合富士能FD7V70A镜头，实现高清效果；视频解码芯片306采用飞利浦半导体公司的SAA7115视频解码器；存储器308为MICRON公司的MT48LC4M32B2和AMD公司的AM29LV033。

第3微处理器305实现违章取证的方法如下：

步骤1、通过第31射频前端302的中断信号，捕获限速触发器2的无线信号，提取“可变限速牌ID”、“限速值”、“实际时速”、“车牌号”、“车型”、“车辆颜色”、“违章时间”等信息字段；进行本地校验计算，如常用的CRC校验，计算结果与消息内附加的1字节“校验码”不一致，则直接判定为“无效”，返回步骤1；

步骤2、利用解码芯片306输出的同步信号，按照一定间隔，如200毫秒，连续截取多幅图像；

步骤3、将“可变限速牌ID”、“限速值”、“实际时速”、“车牌号”、“车型”、“车辆颜色”、“违章时间”等信息，以及图像截取时间转换成文字，以OSD方式叠加到图像上；

步骤4、将叠加了信息的图像保存到存储器308；

步骤5、通过第32射频前端304和第32天线303，将存储器308中保存的、未成功发送的图像以及附加信息发送至广域无线网6另一端的远程数据中心5。

如图6本发明实施例中远程控制中心组成示意图所示：包括第4天线401、第4射频前端402、控制服务器403、气象系统404、交通控制系统405、交通流数据库406、道路管理系统407；第4天线401与第4射频前端402连接；控制服务器403与第4射频前端402、气象系统404、交通控制系统405、交通流数据库406、道路管理系统407连接。

一般来说，远程控制中心4内的气象系统404、交通控制系统405、交通流数据库406、道路管理407都是已有系统，本发明实施时，只需要在控制服务器403端实现与上述系统的通信协议即可。控制服务器403在综合气象、交通、市政施工、道路维护等信息的基础上，计算出各路段的理想限速值；通过第4射频前端402和第4天线401接入广域无线网6，从而实现设定可变限速提示牌1限速值的功能。

如图7本发明实施例中远程数据中心组成示意图所示：包括第5天线501、第5射频前端502、数据服务器503、违章数据库504、事故处理服务台505和事故通告系统506；第5天线501与第5射频前端502连接；数据服务器503与第5射频前端502、违章数据库504、事故处理服务台505和事故通告系统506连接。

一般来说，远程数据中心5内的违章数据库504、事故处理服务台505和事故通告系统506都是已有系统，本发明实施时，只需要在数据服务器503端实现与上述系统的通信协议即可。数据服务器503通过第5射频前端502和第5天线501接入广域无线网6，接收来自违章取证单元3发来的图像以及附加信息，并将其保存至违章数据库504，发送至事故处理服务台505和事故通告系统506。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种车辆违章记录系统，其特征在于：该系统包括一个远程控制中心、多个安置在道路上的可变限速提示牌、一个安装在车内的限速触发器、多个固定在道路两侧或上方的违章取证单元、一个远程数据中心和一个广域通信网络；

远程控制中心在统计和分析以往交通事故起因的基础上，总结并制定不同天气、照明和交通流条件下，各类型车辆在各路段的最佳限速值，当天气、照明和交通流发生改变时，远程控制中心通过专用通信线路接入广域通信网络，将限速值发送到对应的路边的可变限速提示牌；

可变限速提示牌通过接入广域通信网络与远程控制中心连接，可变限速提示牌显示当前路段或路口的限速值，并通过可变限速提示牌上的多个射频前端和多个定向天线以无线电形式向多个指定物理区域定时广播该限速信息，且这多束广播信息所覆盖的物理区域在空间上不相交叠；

限速触发器与可变限速提示牌无线连接，限速触发器读取车辆当前车速、接收可变限速提示牌发出的限速提示信息，并判断该限速提示信息是否有效，同时将当前车速与可变限速提示牌的设定值作比较，如果当前车速大于设定值，则以无线电形式发出触发信号；所述限速触发器不仅能实时读取当前车速，还能通过测量或换算得出行驶里程，当收到限速提示信息后，根据限速提示信息内的空间效用值，不断提示司机并判断是否超速，并在确认超速行驶后通过限速触发器上的射频前端和限速触发器上的天线发出触发信号，并在发出的触发信号中包含限速提示信息附加的可变限速提示牌设备标示、限速值、当前车速、违章时间，以及限速触发器内部存储的车牌号、车型号、车辆颜色信息，同时在触发信号内容中添加校验码；当车辆行驶时间超出有效限速提示信息内的时间效用值，或车辆行驶里程超出有效限速提示信息内的空间效用值，限速触发器清除与该可变限速提示牌有关的变量信息；

违章取证单元与限速触发器无线连接，违章取证单元捕获车辆发出的无线电触发信号，并判断该信号的有效性，如果有效，则提取摄像机当前图像，记录车辆的违章证据；

远程数据中心通过接入广域通信网络与违章取证单元连接，将车辆的违章证据传送至远程数据中心；远程数据中心分类处理和管理违章取证单元传来的有关超速车辆违章的证据。

2.如权利要求1所述的车辆违章记录系统，其特征在于，所述可变限速提示牌能分别显示小客车、大客车、货车不同车型车辆的最高上限行驶速度，并通过可变限速提示牌上的多个定向天线，针对上述车辆发出不同的限速提示信息。

3.如权利要求1所述的车辆违章记录系统，其特征在于，所述可变限速提示牌具有唯一的设备标示信息，可变限速提示牌上的射频前端也固定地分配了不同的地址标示，标示地址的大小顺序与正常情况下车辆经过可变限速提示牌上射频前端所覆盖区域的先后顺序一致，车辆先进入区域对应的可变限速提示牌上的射频前端称为上游射频前端，车辆后进入区域对应的可变限速提示牌上的射频前端称为下游射频前端。

4.如权利要求1所述的车辆违章记录系统，其特征在于，可变限速提示牌发出的限速提示信息包含可变限速提示牌设备标示信息、可变限速提示牌上的射频前端的地址标示、当前时间、限速值、限速值所针对的车型、空间效用值、时间效用值、校验码。

5.如权利要求1所述的车辆违章记录系统，其特征在于，所述违章取证单元接收到一帧限速触发器发出的触发信号后，首先提取触发信号内的可变限速提示牌设备标示、限速值、当前车速、违章时间、车牌号、车型号、车辆颜色，依照程序设定的算法对触发信号内容作完整性校验计算，再将计算结果与触发信号内附的校验码比较，若两者一致，则违章取证单元提取摄像机当前图像，记录车辆的违章证据。

6.如权利要求1所述的车辆违章记录系统，其特征在于，所述违章取证单元上的摄像机视场所覆盖的路段长度大于普通车辆的最大长度，并能按照一定间隔连续拍摄多张图片，图片上都叠加有精确到毫秒的时间信息，以记录车辆超速违章的动态过程，图片上同时也可根据需要，叠加限速值、当前车速、违章时间、车牌号、车型号、车辆颜色信息，违章取证单元同时通过违章取证单元上的射频前端和违章取证单元上的天线接入广域通信网络，将图片发送至远程数据中心。

7.如权利要求1所述的车辆违章记录系统，其特征在于，所述远程数据中心管理的超速车辆违章证据包括违章取证单元拍摄的现场图片，还包括由限速触发器发出的、违章取证单元转发的可变限速提示牌设备标示、限速值、当前车速、违章时间、车牌号、车型号和车辆颜色，以及从可变限速提示牌设备标示映射出的违章发生的地理位置。

8.一种如权利要求1所述系统的车辆超速违章记录方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：远程控制中心综合气象、交通控制和交通流数据信息，计算出各路段、路口的最佳行车上限速度，并通过第4射频前端和第4天线接入广域无线网络，将该数值发送到路边的可变限速提示牌的第11天线上；

步骤S2：可变限速提示牌的通过第11射频前端和第11天线接入广域无线网络，接收远程控制中心发送的信息，并由第1微控制器驱动LED显示屏显示限速值，将限速值以定向无线电方式通过第12射频前端、第12定向天线至第N射频前端、第N定向天线周期性广播出去，这些无线信号将覆盖N-12个不同区域，N大于12且小于19；

步骤S3：车辆内部的限速触发器中的第2微控制器通过第2射频前端和第2天线接收可变信息提示牌发出的广播，提取出限速值，并与安装于车辆传动装置侧的传感器上测量到的车辆当前速度比较，如果当前车速高于限速值一定幅度，则通过第2射频前端和第2天线发出触发信号，并同时驱动设备向驾驶员发出提示；

步骤S4：架设于路边或者道路上方的违章取证单元内的第3微处理器通过第31射频前端和第31天线捕获超速车辆发出的触发信号，并判断该信号的有效性，如果有效，则驱动抓拍摄像机，记录车辆的违章证据，并通过第32射频前端和第32天线接入广域无线网，将证据传送至远程数据中心；

步骤S5：远程数据中心内的数据服务器通过第5射频前端和第5天线接入广域无线网，接收违章取证单元发来的证据，存入违章数据库，数据服务器同时支持事故处理服务台对违章记录的查询、标记操作，同时将违章信息发送至事故通告中心，以通知驾驶员前来处理违章事故；

所述限速触发器收到可变限速提示牌发出的限速提示信息后，首先要判断该限速提示信息是否有效，判断方法如下：

步骤31：限速触发器初始化结果寄存器为“有效”；

步骤32：限速触发器提取限速提示信息的信号强度信息，并与内部存储的阈值做比较，如果信号强度小于该阈值，则设置结果寄存器为“无效”，直接跳转到步骤36，以避免其它路段上的可变限速提示牌的干扰；

步骤33：限速触发器依照程序设定的算法对限速提示信息内容作完整性校验计算，再将计算结果与消息内附的校验字段比较，若两者不一致，则设置结果寄存器为“无效”，直接跳转到步骤36；

步骤34：限速触发器提取限速提示信息内的车型字段，并与限速触发器内存储的本车型号字段比较，如果型号不同，则设置结果寄存器为“无效”，直接跳转到步骤36；

步骤35：限速触发器提取限速提示信息内的可变限速提示牌的设备标示信息和第12至第N射频前端地址标示信息，以此判断限速提示信息来自于可变限速提示牌的上游射频前端还是下游射频前端，若限速提示信息来自下游射频前端，且内存空间中已保存有源自同一可变限速提示牌的上游射频前端的标示地址记录，则跳转到步骤36，若限速提示信息来自上游射频前端，则保存该射频前端的标示地址，并设置结果寄存器为“无效”，跳转到步骤36；

步骤36：返回结果寄存器。

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