手持拍照型雷达测速仪设计方案.docx

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手持拍照型雷达测速仪设计方案

手持拍照型雷达测速仪设计方案

技

术

设

计

方

案

介

绍

设计单位：

广州莱安智能化系统开发

网站：

地址：

广州市天河区中山大道建中路5号天河软件园海天楼3A06

用户效劳中心：

Tel：

联系人：

周先生：

陈先生：

欢迎来电索取详细方案或来电洽谈业务，免费提供设计方案，价钱实惠

我司开发和生产大量的雷达测速、车辆雷达测速抓拍系统，欢迎各界人士批发和代理。

第一章公司简介

广州莱安智能化系统开发成立于是2002年，专业从事数字网络视频监控系统、智能视频分析、机房动力环境监控、机房建设、雷达测速、闯红灯电子警察抓拍、电子治安卡口、智能操纵等智能化系统开发的大型综合型企业，欢迎来电洽谈业务！

质量方针：

以人为本、质量第一　

公司成立至今，坚持以领先的技术、优良的商品、完善的售后服务、微利提取的原则服务于社会。

我公司为您提供的产品，关键设备采用高质量进口合格产品，一般设备及材料采用国内大型企业或合资企业的产品，各种产品企业都通过ISO9001国际质量体系认证。

有一支精良的安防建设队伍，由专业技术人员为您设计，现场有专业技术人员带领施工，有良好职业道德施工人员。

我公司用户拥有优质的设计施工质量和优质的售后服务保障。

客户哲学：

全新理念、一流的技术、丰硕的体会，开辟数字新生活

专注——维护世界第一中小企业管理品牌、跟踪业界一流信息技术、传播经营管理理念是莱安永恒不变的追求，莱安坚持“全新的理念、一流的技术、丰富的经验、优质的服务”，专注于核心竞争力的建设是莱安取得今天成功的根本，也必将是莱安再创辉煌的基础！

分享——“道不同，不相谋”，莱安在公司团队之间和与股东、渠道伙伴、客户之间均提倡平等、共赢、和谐、协同的合作文化，在迎接外部挑战的进程中，咱们一起期待进展和超越，一起分享激情与欢乐！

“合作的聪慧”是决定莱安青春永葆的最终动力！

客户效劳：

以高科技手腕、专业化的效劳为客户制造价值

散布于神州大地各行业中的800万中小企业是中国最具活力的经济力量，尽管没有强势的市场阻碍力和雄厚的资金储蓄，但无疑，个性张扬的他们最具上升的潜力，后WTO时期市场开放融合，残烈的竞争使他们的进展加倍充满变数。

基于以上熟悉，在智能化设备治理市场概念喧嚣的热潮中，独辟“有效主义”产品哲学，莱安将客户视为合作关系，咱们提供最为有效的产品和效劳，博得良好的口碑。

咱们以为，用户企业运做效率的提升是莱安实现社会价值的唯一途径。

承蒙广大用户的厚爱，我公司得以健康进展。

在跨入新的世纪后，公司将加速进展速度，充分发挥已有资源，更多地开展行业用户的效劳工作，开辟新的进展局面。

我公司全部员工愿与社会各界携手共创以后!

咱们秉承真诚合作精神向广大客户提供相关的系统解决方案，设备销售及技术支持，价钱合理，欢迎来人来电咨询、洽谈业务！

第二章手持拍照型雷达测速仪

手持拍照型雷达测速仪为了完善交通治理工作不断进步的需求，我公司紧跟最新技术的进展，结合连年智能交通系统和产品研发的体会，利用先进的嵌入式运算机技术，自主研制了这款体积小巧利用方便的嵌入式测速、视频搜集一体化的测速设备——手持式雷达测速仪。

      手持式雷达测速仪是我公司Trouspy（超速拍）测速仪系列中的佼佼者。

操作者能够用它对车辆进行实时的测速、抓拍，所有测量出来的数据都能够显示叠加在图片上，测速、取证一次完成。

所有数据存储在测速仪的MMC卡上，能够直接插入带有读卡器的打印机上进行现场打印。

一、手持式雷达测速仪系统功能:

*抓拍功能---能够对20～200米范围内的车辆进行实时抓拍。

    *测速功能---可实现多种状态测速，包括静止、运动、正向、反向测速，并对超速车辆实时报警提示。

    *图片回放---可在本地对图片进行回访浏览。

    *图片编辑---可在本地对图片和车牌进行编辑。

    *汉字输入---可在本地对违法地点以汉字输入的方式进行编辑。

    *字符叠加---可在图片上自动叠加日期、时间、车牌、车速、限速值、超速比例等信息。

  手持式雷达测速仪工作现场

二、手持式雷达测速仪系统组成

*采纳ARM9专用数字图像处置芯片实时搜集图片。

    *采纳18倍光学变焦工业级CCD摄像机进行视频搜集。

    *采纳体积小、精度高的测速雷达进行车速测量。

    *采纳高亮度、大视角的液晶触摸显示器。

    *采纳大容量MMC/SD卡，体积小、重量轻、容量大，易于携带。

    *采纳锂离子充电电池，提供壮大持久的电源，知足路面民警执勤任务需要。

三、手持式雷达测速仪技术特点

*即开即用、快速方便。

*多种测量方式，支持静态测量和动态测量。

*调整灵活方便，刹时捕捉所见场景。

*测速、取证、保留一键完成。

    *功能壮大，现场、非现场惩罚都可完成。

    *功耗低、存储量大。

                    手持式雷达测速仪抓拍结果

四、手持式雷达测速仪系统优势

*独立研发，全中文界面，具有自主知识产权。

*体积小，重量轻，功耗低，功能全。

    *支持向公安部车辆数据库的数据上传。

    *操作灵活，如同使用电话、数码相机一样方便。

    *采用Linux系统，无需硬盘、快速启动、即开即用。

    *支持现场打印，便于现场执法。

*手持式造型，单手即可操作。

五、手持式雷达测速仪技术指标

*锂电池供电

 *图像分辨率：

352×288

    *测速范围：

20～250公里/小时

 *测速误差：

≤±1%

    *连续工作时间：

4小时

    *重量：

    *体积：

长210mm×宽110mm×高300mm

第三章一体化雷达测速仪

一体化雷达测速仪KITOZER-DRDAR-2型雷达测速仪是采纳定角式和运动式测速技术、8mm微波技术、嵌入式模块运算机操纵、图像识别技术开发的新型便携式测速仪器，用于捕捉超速等违章车辆的车牌图片，作为交通执法的证据，可普遍的适用于高速和一般干线公路车辆速度的检测和城市交通治理。

具有测速精度高、范围宽、捕捉目标准、清楚度高、车牌识别准确、操作灵活、适应性强等显著的特点，为交通治理部门的科技性、标准性执法提供了强有力的保证。

一、采纳小尺寸，低功耗，中高性能的嵌入式模块运算机设计方案，极低的电源功耗却拥有RISC的性能，保证了系统的便携、稳固、高效。

高感度触摸屏操作，方便、快捷、简单。

二、有测速精度高、范围宽、捕捉目标准、清楚度高、操作灵活、适应性强等特点，图像清楚；系统能自动识别违章车辆号牌，采纳亚洲最快的车牌识别算法模块，准确率90在%以上。

3、设备具有抗干扰能力强，良好的防水、防震性能，可全天候不中断靠得住工作。

4、系统能够监测和自动抓拍到机动车违章行为的现场图片，自动存储，自动在图片上叠加违章时刻、地址和违章类型、车辆号牌、车牌颜色、车速等信息，也可手动进行抓拍。

五、静态抓拍超速车辆时，可实现无人职守自动工作抓拍车辆违法超速行为。

六、自动将违章图片导入到优盘中，并自动生成统计表格文件，操作简单、方便，软件可提供数据接口，可较方便与交警违法系统数据库进行连接。

7、违章车辆号牌及违章车辆场景图片清楚可辨，图片上能显示岀车辆违章时周边标识性物体，同时具有细目特点放大功能，以确信违章车辆客观存在的证据，

八、依照不同公路限速规定设置限速值，能够同时设置高速及低速，能分辨出大、小车，并能够依照各自不同的限速标准来对其进行监控，计算出超速的百分比。

九、系统能在各类天气环境下对机动车辆的各类交通违法行为进行抓拍

10、大容量的硬盘空间保证了违章信息的长时刻大量寄存。

1一、具有良好的配套数据处置系统和完善的后台处置软件，通过微机处置，能提供违章车辆的图像文件（图中包括车牌号码，相应车速，时刻，车籍等信息），并能打印输出成标准的违章信息告知单。

使纠正违法有据，现场取证的数据不能修改，杜绝法律纠纷。

1二、系统可灵活拆卸，易于保管。

支架稳固，操作简单，多种专用三角支架可供选择，可将设备移至车外，用于机动式“治安卡口”治理。

也能够将设备放在不同的车型上利用，安装方便、快捷。

13、两块大容量免保护聚合物电瓶保证了工作的全天候。

第四章雷达与激光测速仪的工作原理

一、激光测速仪

激光测速仪是采纳激光测距的原理。

激光测距（即电磁波，其速度为30万千米/秒），是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时刻差，来确信被测物体与测试点的距离。

激光测速是对被测物体进行两次有特按时刻距离的激光测距，取得在该一时段内被测物体的移动距离，从而取得该被测物体的移动速度。

二、激光与雷达测速的比较

雷达测速仪激光测速仪  

照射面  大，易于捕捉目标  小，可精准对准任一目标

测量时刻  慢，易被反测速  快，可不能被反测速

测速误差  ±2km/h  ±1km/h

最远测距  800米  2400米

    对人体阻碍：

电磁辐射，对人体健康有害通过fda一级标准的904nm红外线对人眼无阻碍，无辐射。

发达国家的执法部门正愈来愈多地利用激光装置测速。

我国一些地址的交通执法部门也已开始引进利用激光测速装置。

随着新式装备的普遍利用，单靠雷达探测器已不能提供足够的爱惜。

本文将说明什么缘故激光信号更难探测。

并将介绍几款能够提供足够时刻减速或干脆阻断激光信号的产品和解决方案。

三、激光测速枪的工作原理?

激光测速枪发射出一束狭小的激光束射向目标车辆。

一部份光波被反射回来。

测速枪内的电脑可据此计算出车辆行进速度。

激光测速时，操作人员将对准车辆易于反光的部位。

一样顺序第一是车牌，然后是车灯，也可能车头发光的装饰件。

激光测速枪发射出一束狭小的激光束射向目标车辆。

一部份光波被反射回来。

测速枪内的电脑可据此计算出车辆行进速度。

激光测速时，操作人员将对准车辆易于反光的部位。

一样顺序第一是车牌，然后是车灯，也可能车头发光的装饰件。

四、什么缘故雷达探测器对激光测速难以有效？

传统的雷达枪发射出很宽范围的雷达波，并在任何物体表面反射形成散射波。

这种特点使雷达信号极易被测到。

即便是对及时测速雷达也常常轻易提早报警。

当雷达枪对周围的车辆测速时，雷达探测器可轻易捕捉到那些散射出来的雷达信号。

在300米远的距离，激光波只有米宽范围。

而且不散射。

因此雷达探测器只有在激光测速枪准确对准时才会报警。

大多数情形下，报警前已经被对准，由于激光测速枪能够在1秒内测出车速，你将不可能有足够的时刻减速。

    幸运的是，目前市场上有几种对策可供驾驶人选择。

分为主动型和被动型两大类。

主动型最好，最靠得住的是安装激光阻断器。

属于主动型激光防卫装置。

依照第三方权威机构测评，护航者zr3，贝尔rx75+,是目前市场上同类产品最靠得住，最先进的激光测速防卫装置。

    被动型如果激光枪接受不到反射回来的激光波，他就不能计算出车速。

被动型产品的原理是减少激光的反射。

使激光枪需要几秒以上的时间测出车速。

和高端雷达探测器结合使用，便可争取到足够的减速时间。

雷射测距原理为雷射对目标发射一个光束,目标反射光波回到侦测器,得出光波来回所历时刻,即可换算成距离.雷射测速确实是从激光束射出至终止的时刻（持续测距）加上目标的移动距离换算出速度,也确实是测打出去后到反射回来的时刻差,因为光速是必然的,就能够够算出移动的速度。

第五章基于KITOZERP的雷达测速监控系统的设计

目前，车辆测速方式要紧有线圈测速、光电式测速、雷达测速、视频测速等。

线圈测速多为埋设式,车辆通过线圈时，会引发线圈磁场转变，检测器依此计算出车辆速度。

线圈在安装或保护时必需直接埋入车道，安装进程中会临时阻碍交通，且保护时容易使路面受损，线圈也易受到冰冻、路基下沉等因素的阻碍，当车流拥堵时，检测精度会大大降低。

光电式测速在低速测量时精度较高，但时速达150千米以上时，存在着精度问题。

雷达测速是目前检测车辆超速行驶的要紧方式，但大多数雷达测速仪采纳的计数鉴频方式测试精度不高、电路复杂、测量功能单一，限制了其进一步推行应用。

视频检测的测速方式将摄像机安装在车道上方，拍照车辆运动图像序列，运用图像处置与模式识别方式对接收到的图像序列进行分析,获取图像中车辆在两帧间的位移，从而取得车辆的行驶速度，此方式成立在准确的响应时刻基础之上，但由于受接收设备的限制，不可能准确取得触发时刻帧序列，因此会造成测得的速度误差较大。

本系统采纳KITOZERP进行数字信号处置，利用频谱分析技术捕捉雷达回波信号的多普勒频移来计算汽车的速度,可大大提高测速精度。

本文所设计的基于KITOZERP的雷达测速监控系统提高了测试精度、增加了视频监控功能，提高了系统的靠得住性和有效性，具有很高的推行价值。

一、设计思想和系统框图

依照多普勒效应原理，即移动物体对所接收的电磁波有频移的效应，由接收到的反射波频移量计算得出被测物体的运动速度。

物体运动速度与多普勒频率之间的关系为[1]:

式中，fD为多普勒频率（Hz）；Vt为运动目标的速度（m/s）；c为光速;f0为发射波频率（Hz）。

从式

（1）能够看到其他变量都是已知的，只要测出fD就能够够计算出被测车辆的速度。

系统一旦检测到超速车辆，摄像头便开始捕捉超速车辆信息，并通过RS-485接口将超速车辆信息传送至监控中心。

系统结构框图如图1所示。

二、系统硬件设计

　通过图1系统结构框图可知,整个系统能够分4部份：

雷达信号处置通道、视频搜集通道、串行通信接口及外围辅助接口键盘/显示器等。

雷达信号处置通道

此部份要紧由雷达传感器模块和雷达信号处置模块两部份组成。

2.1.1雷达传感器

本系统的测速雷达传感器采纳了多普勒效应的工作原理，以发射频率为24．15GHz的微波雷达作为信号的收发装置。

微波雷达具有方向性好、速度等于光速的优势。

发射微波碰到车辆当即被反射回来，被接收端混频后即产生和速度对应的差频信号,即差拍中频信号，该信号频率范围为10~100000Hz（和被测物移动速度有关），速度越快频率越高。

回波差频信号随目标远近幅度在1mV~100mV之间转变，越接近幅度越大。

图2（a）为被测移动目标接近探测传感器时的波形，图2（b）为被测移动目标远离探测传感器时的波形。

2.1.2雷达信号处置模块

　回波差频信号随目标远近幅度在1mV~100mV之间转变，回波信号较微弱，容易受外部信号干扰，需对回波中频信号进行放大至30mV~3V之间。

混频后的多普勒信号经中频放大后由AD7274以1．25MHz的频率对信号进行采样，因此保证了较高的转换精度和快速的采样速度。

经A/D转换后的数字信号送入KITOZERP进行频谱分析估算多普勒频率，经KITOZERP运算后转换成km/h。

视频搜集通道

　此部份要紧由SAA7111A视频搜集模块、扩展存储模块和CPLD模块组成。

2.2.1SAA7111A视频搜集模块

　　系统为方便获取超速车辆信息，扩展了外部摄像头接口，目前多数摄像头都支持PAL/NTSC制式输出。

PAL/NTSC模拟视频信号中不仅包括图像信号，还包括行同步、行消隐、场同步、场消隐等信号。

模拟视频信号不方便远距离传输，因此需将模拟信号转换成数字信号，通过视频紧缩算法传输至监控中心。

SAA7111A集A/D与解码功能于一身，既支持PAL电视制式，又支持NTSC电视制式，能够专门好地知足本文的设计要求。

　　本系统中SAA7111A的初始设定为一路模拟视频信号输人，自动增益操纵，625行50HzPAL制式，采纳720×576的分辨率和4:

2:

2YUV格式（16bit的数字视频信号输出），设置默许的图像亮度、对照度及饱和度。

由于本课题的图像是黑白图像，因此只需取8bit的亮度信号即可从SAA7111A芯片中分离出状态信号（行同步信号HREF、奇偶场标志信号RTSO、像素同步时钟LLC,LLC的二分频LLC2等信号）。

2.2.2扩展存储模块

由于KITOZER320VC5502片内的RAM只有32KB,系统需要较大空间寄存视频数据，因此本系统对存储空间进行了扩展，扩展了64KB的双口RAM数据空间，双口RAM要紧用于存储图像，由于双口RAM有2个独立的访问接口，对图像的写入（CPLD）和对图像的读出（KITOZERP）能够同时进行，有利于提高系统处置的速度和精度。

而且也扩充了1块Flash（不易失的重复可读写存储器）存储器。

要紧为了KITOZERP上电以后完成初始化加载程序（BootLoader），把固化在Flash中的程序读人KITOZERP的片上RAM或片外RAM映射的存储空间。

2.2.3CPLD部份设计

由于本系统接口电路比较复杂，因此在SAA7111A的接口设计中采纳CPLD完成。

CPLD驱动操纵SAA7111A视频图像搜集，将搜集数据寄存于双口RAM中。

系统上电初始化时CPLD对SAA7111A进行配置。

本系统选用Altera公司的EPM7128SLC84芯片，该芯片有门单元2500个，逻辑宏单元128个，I/O引脚84个。

在CPLD的设计进程中，采纳了Altera公司的可编程逻辑器件和开发软件Max+PlusⅡ。

串行通信接口

系统扩展视频监控接口，输入视频信号经模数转换后通过视频紧缩算法打包通过串口传送至监控中心，考虑到监控中心往往远离测试点，因此串口传输视频数据选用RS-485传输方式。

本设计选用MAXIM公司生产的MAX3160，它是一种可编程的多协议收发器，能支持RS-232/RS-485/RS-422等传送方式，其数据传输速度在RS-485/RS-422模式下可高达10Mb/s,传输距离能达到1200m。

系统采纳MAX3160的RS-485传输方式，MAX3160的8和16引脚别离和KITOZER320VC5502的SP3（KITOZERP第34引脚）、SP1（KITOZERP第37引脚）相连[2]。

LCD显示部份设计

由于本系统的显示只是简单的4位车辆行驶速度，因此选用了1块二线式串行接口的液晶SMS0401。

SMS0401有VSS（电源地）、CLK（串口移位脉冲输入）、DI（串行数据输入）及VDD（电源正极）4个接口。

本系统把KITOZER320VC5502的McBSP0概念成一样通用I/O口，让McBSP0的DX0连接液晶的DI口，McBSP0的CLKX0连接液晶的CLK，电源VDD和VSS别离接系统的3．3V电源和地。

然后用McBSP0的CLKX0仿照CLK信号，再从McBSP0的DX0依次输出数据，完成液晶显示。

三、软件设计

系统软件的要紧功能是实时采样车辆的行驶速度，对超速车辆搜集其视频信号并把图像数据传送给主机。

系统主程序流程如图3所示，系统软件分为系统上电复位初始化、速度采样、视频搜集、紧缩编码和数据传输5个要紧模块。

系统上电复位后，系统对KITOZERP和CPLD进行初始化，初始化要紧包括：

CPLD通过I2C总线初始化SAA711一、工作模式设置；KITOZERP空间分派，EMIF的配置以保证外部存储器的正常访问；配置RS485串口模块，设定DMA通道和设定外部中断，然后KITOZERP等待CPLD的中断，DMA读取数据，并进行编码。

当编码终止后，KITOZERP把数据交付RS485模块。

通过RS485总线传送至上位机，同时KITOZERP向CPLD发送空闲信号，通知CPLD继续发送下一帧。

4、实验结果与数据分析

车辆速度搜集

以一高速公路行驶的现代红色轿车为例，依照测试的需要，设置超速上限为100km/h，将采样的数据存于KITOZERP2048个RAM单元中，提取RAM单元数据经MATLAB处置后输出波形如图4所示。

依照式

（1）知，若是需要算出车辆的行驶速度，需测得测速雷达回波差频信号的频率。

目前，测试频率的方式有经典谱估量方式和现代谱估量方式。

经典谱估量方式整体来讲方差性能较差，分辨率较低，不能适应高分辨率谱估量的需要。

现代谱估量从方式上大致分为参数模型估量和非参数模型估量，前者有AR模型、MA模型、ARMA模型、PRONY指数模型等,后者有最小方差方式,多分量的MUSIC方式等。

其中，AR模型的正那么方程是一组线性方程,而MA、ARMA模型是非线性方程。

而且AR模型易于反映信号的谱峰，本系统中的问题确实是提取最大功率处的频率，重点在于谱峰分析,因此AR模型比较符合系统的实际需要。

AR模型的参数能够求解下面的方程取得。

多普勒雷达接收到的回波差频信号通过A/D变换后输入KITOZER320VC5502计算取得的功率谱波形如图5所示。

雷达信号输入频谱分析仪显示的最大频率为kHz，由图5估量出的波形通过谱峰搜索能够取得，估量后的频谱最大值（多普勒频率）对应的频率值为kHz。

依照式

（1）现在车辆速度达到km/h。

计算取得误差。

能够看出,通过KITOZER320VC5502的运算估算出的多普勒频率误差在1％之内。

视频图像实验结果

本系统实现了静止图像的实时紧缩和高速传输。

采纳标准JPEG紧缩算法，每秒钟可紧缩并传输5帧512×512×8的灰度图像，性价比极高。

JPEG紧缩编码要紧由预处置、DCT变换、量化、Huffman编码等流程组成。

JPEG紧缩编码时，需先将原始YcbCr空间的二维图像分成8×8的数据块，然后将各数据块按从左到右，从上到下的顺序别离进行DCT变换、量化、“之”字型（Zig—Zag）扫描和Huffman编码（量化和Huffman编码别离需要量化表和Huffman表的支持）[3]，此处不作详细描述。

视频图像数据存储于双口RAM中，提取图像数据MATLAB显示结果如图6所示。

视频图像经JPEG紧缩后，通过RS485通信接口上传至运算机，运算机终端通过解紧缩算法把图像还原出来，解紧缩后成效图如图7所示。

介绍基于KITOZER320VC5502KITOZERP的雷达测速监控系统的设计和实现方案，该系统硬件设计采纳KITOZERP+CPLD的方案,充分发挥了各自优势,通过验证达到较好的实时成效。

由于应用了KITOZERP分析多普勒频谱，频率估量加倍准确靠得住，测速误差在1％之内。

该系统体积小、质量轻、操作方便，能够知足目前国内对速度检测的要求，为交通治理部门对机动车速度的监控提供了重要手腕。

第六章机动车雷达测速仪检定装置

一、系统简介

KITOZER型机动车雷达测速仪检定装置，是由广州莱安公司首个制造，用于对多普勒原理雷达测速仪进行计量检定，可检定三个波段的雷达测速仪（X、K、Ka），符合计量检定规程相关规定，KITOZER检定装置可模拟两个运动目标信号，包括方向、速度、距离精准信息，是模拟实际道路测速环境，内置频率计，可检测雷达的发射频率，是机动车雷达测速仪检定的首选装置。

检定装置功能

检定项目

模拟1~2个运动目标的速度检定运动目标测速准确度

模拟本身车速　　　　　　　　　检定本身车速准确度

模拟至运动目标的距离　　　　　检定雷达测速仪作用距离

模拟目标运动方向　　　　　　　检定雷达测速仪方向识别功能

内置频率计　　　　　　　　　　检定雷达测速仪发射频率

变换频率标称值　　　　　　　　检定雷达频偏误差

二、系统组成及工作原理

检定装置的组成部件

1.无回波室BKYUF构建无回波室时，考虑了对保护人员完全屏蔽被检测测速仪超高频射线的要求，腔体结构及其内部涂层保证模拟测速仪的实际工作状态，保证计算来自移动对象的信号电平，