沈森　吳景艷　王士豪　胡超　董海清

【摘 要】智能交通逐漸出現(xiàn)在人們的生活當中，文中介紹的基于ARM的交通違章抓拍系統(tǒng)就是智能交通的一種，本文研究了交通違章抓拍系統(tǒng)的硬件檢測部分，分析了軟件設計流程。該交通違章抓拍系統(tǒng)具有簡單可靠，靈敏度高的的優(yōu)點。

【關鍵詞】線圈檢測； 紅燈轉換； 軟件設計

0 引言

嵌入式系統(tǒng)就是嵌入到對象體系中的專用計算機應用系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)無處不在，在很多行業(yè)中都得到了廣泛的應用，并且逐步改變著這些行業(yè)，包括工業(yè)自動化、國防、運輸和航天領域，日常生活中也有很多嵌入式家電產品，如 MP3、手機等。其中基于ARM的嵌入式系統(tǒng)憑借著其優(yōu)勢，發(fā)展迅速，交通違法抓拍系統(tǒng)（又稱電子警察系統(tǒng)） 作為違章取證系統(tǒng)對交通行為起到了積極的規(guī)范作用。尤其是在交通法實施的今天，對交通違法行為的有效取證更為重要。目前交通違法抓拍系統(tǒng)控制設備大多采用工控機，由于其體積大、成本高及對道路惡劣的工作環(huán)境適應差，已不能完全滿足需求；而嵌入式系統(tǒng)具有體積小、功耗低、可靠性高、剪裁性好、軟硬件集成度高等特點，可以解決上述問題。本文設計提出一種基于ARM 車輛交通違法抓拍系統(tǒng)，并對其關鍵技術進行了研究和開發(fā)。

1 系統(tǒng)構成

交通違章抓拍系統(tǒng)主要是有兩部分組成，分別是硬件設計和軟件設計，檢測單元負責檢測在紅燈信號燈下是否有車輛通過路口以及把抓拍命令發(fā)送給控制中心，紅燈轉換電路負責把紅燈信號轉換成可以識別的TTL電平，抓拍模塊接收命令負責抓拍并對圖片進行存儲。軟件部分設計使硬件與軟件可以協(xié)調工作。設計原理圖如圖1所示：

2 紅燈檢測單元

通過控制各車道紅燈的供電電源線是否通電，來實現(xiàn)紅燈的亮滅。紅燈檢測模塊外接各路的紅燈的電源線，檢測電源線上是否有220V的交流電信號來判斷紅燈的亮滅狀態(tài)。交通指揮燈信號機輸出的紅燈信號為220V的交流電，此時需要設計一個能夠把它轉換為TTL電平。紅燈檢測電路流程如圖2所示：

從交通指揮燈信號機輸出的是220V/50Hz 的交流電， 通過二級管全波整流后， 得到大約200V 的直流信號， 再經(jīng)過電阻分壓， 接著使用100uF 的電容平波， 獲得5V 左右的直流電， 加到4N25 光隔輸入端， 輸出經(jīng)過一個反向器獲得5V的TTL 電平輸出，電路圖如圖3所示。

3 環(huán)形線圈車輛檢測設計

道路車輛檢測技術一般可以分為四種：線圈檢測，激光檢測，雷達檢測和視頻檢測技術，表1給出了四種車輛檢測方法的優(yōu)缺點，其中利用感應線圈來檢測車輛是否通過的技術較為成熟，也是使用最多的方法之一，本文采用環(huán)形線圈來進行車輛的檢測。

環(huán)形線圈檢測器是基于電磁感應原理的車輛檢測器。環(huán)形線圈埋設在停車線與斑馬線之間，線圈上有一定的交變電流，當有車輛從埋設線圈的路面上行駛過時，會引起線圈回路電感量的變化，檢測器可以檢測出這個變化，那么就可以判斷出車輛的存在。

通常，檢測電感變化有兩種方式：一種是利用相位鎖存器和相位比較器來檢測相位，根據(jù)相位變化從而進行判斷；另一種就是通過檢測由環(huán)形線圈構成的耦合電路的振蕩頻率來判斷車輛的通過與存在，本文采用后者。該系統(tǒng)有環(huán)形線圈，耦合振蕩電路，信號整形、放大電路組成。

耦合振蕩電路采用電容反饋三點式振蕩電路，如圖4所示。圖中，兩個反接的穩(wěn)壓管抑制正弦振蕩信號輸出在一5～+5V范圍內，耦合變壓器原副邊匝數(shù)比為1：1，二極管P6SMB22CAT3G用于消除由靜電等原因引起的瞬間電壓影響。正弦振蕩信號經(jīng)過比較器LM339AD整形后進入信號整形與放大電路，然后輸出到微處理器的計數(shù)單元。

4 抓拍模塊設計

若路口為紅燈信號時間，此時車輛檢測器開始工作，若有闖紅燈行為，由車輛檢測器發(fā)送抓拍信號給系統(tǒng)。紅燈信號情況下當車輛行駛到停車線位置時（線圈1位置），相機抓拍第一張圖片，繼續(xù)行駛到線圈2位置時抓拍第二張圖片，此時圖片信息為車輛壓在停車線上，當車輛離開線圈2時，檢測器發(fā)送信號抓拍第三張圖片。過程如圖5所示：

（1）操作平臺選擇及軟件設計

本系統(tǒng)采用Linux 嵌入式開發(fā)。Linux 開放源碼，而且可以根據(jù)實際需要任意裁減，以最大限度滿足應用軟件的需要具有豐富的軟件資源；內核功能強大，性能高效、穩(wěn)定、多任務；支持多種體系結構（X86，ARM，MIPS等）；支持大量的周邊硬件設備，驅動豐富如串口標準驅動，DM9000驅動程序，USB Host驅動等。

（2）路口抓拍模塊軟件設計

本模塊主要完成的任務是對違章車輛進行抓拍。軟件設計流程圖如圖6所示。

5 結束語

基于ARM的違章車輛抓拍系統(tǒng)運用嵌入式技術，能夠實時監(jiān)控1～2車道的交通路口，并對闖紅燈違章車輛進行抓拍，有效實現(xiàn)了機動車輛闖紅燈違章行為的抓拍取證。與現(xiàn)有的國內抓拍系統(tǒng)相比具有系統(tǒng)集成更加緊湊、工作更加穩(wěn)定的優(yōu)點。

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