專利名稱：一種智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具體涉及基于物聯(lián)網(wǎng)的道路交通數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，包括自由流道路車輛信息的采集、整合及實(shí)時(shí)發(fā)送。
背景技術(shù)：
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通管理上的應(yīng)用，愈發(fā)成熟的智能交通管理技術(shù)為提高交通管理水平、改善交通擁堵狀況作出了卓越的貢獻(xiàn)。這其中，及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理、分析成為智能交通技術(shù)重要的前提與基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要有線圈、視頻、紅外線等方法，大多都存在數(shù)據(jù)單一，難以個(gè)體識(shí)別，無(wú)法提供數(shù)據(jù)預(yù)處理等缺點(diǎn)。而環(huán)保RFID電子標(biāo)簽的應(yīng)用作為現(xiàn)代車輛的識(shí)別手段，其大范圍的應(yīng)用給數(shù)據(jù)采集提供了更加方便、快捷、準(zhǔn)確的新思路，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的不足，也為涉車管理應(yīng)用明確了 新的方向，射頻數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)交通行業(yè)數(shù)據(jù)的融入也為我們提出了新的課題。從行業(yè)內(nèi)建設(shè)發(fā)展的需求看，伴隨著智能交通基礎(chǔ)建設(shè)步伐的加快，各類數(shù)據(jù)采集、融合工作陸續(xù)的展開，基站建設(shè)的投入越來越多，維護(hù)的工作量越來越大，以后會(huì)經(jīng)常遇到如下的情況
I數(shù)據(jù)采集中轉(zhuǎn)設(shè)備功能單一，外場(chǎng)工作環(huán)境下穩(wěn)定性差；
I數(shù)據(jù)采集基站建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，成本投入大，建設(shè)進(jìn)度緩慢；
I采集預(yù)處理能力、容錯(cuò)機(jī)制欠缺，采集到異常數(shù)據(jù)，進(jìn)入分析系統(tǒng)后影響分析結(jié)果；
I數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安全機(jī)制不健全，攻擊者可以嘗試通過現(xiàn)場(chǎng)的采集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入系統(tǒng)，通過病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊等手段影響采集基站數(shù)據(jù)采集工作；
根據(jù)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)積累及相關(guān)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)行業(yè)應(yīng)用雖然已經(jīng)能夠在數(shù)據(jù)采集方面采用一定的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)功能和簡(jiǎn)單的管理措施，但是當(dāng)設(shè)備數(shù)量迅速增多，應(yīng)用場(chǎng)景訂制化、個(gè)性化，尤其是發(fā)生涉及維護(hù)管理和系統(tǒng)安全方面的事件后，卻仍然無(wú)法進(jìn)行及時(shí)告警響應(yīng)、準(zhǔn)確定位事件源頭，給應(yīng)用帶來極大的困擾和嚴(yán)重的信息安全隱患。如何將系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化集中式管理的同時(shí)，快速適應(yīng)某幾種具有代表性的應(yīng)用場(chǎng)景，如何有效監(jiān)控采集系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確掌握其運(yùn)行狀態(tài)，如何發(fā)現(xiàn)異常事件并實(shí)時(shí)告警、記錄，同時(shí)進(jìn)行異常事件定位分析，事后追查，是行業(yè)迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種及時(shí)、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其工作方法，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集采用了圖像設(shè)別和電子車輛信息相結(jié)合的形式，大大提高了準(zhǔn)確率。此外，由于采用了低成本的數(shù)據(jù)采集終端，降低了基站成本，并且引入了安全芯片，提高了系統(tǒng)的安全性。本發(fā)明的一種智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括設(shè)置在不同道路監(jiān)控基座上的車牌識(shí)別設(shè)備，與車牌識(shí)別設(shè)備連接的數(shù)據(jù)采集終端，與各數(shù)據(jù)采集終端連接的數(shù)據(jù)中心，其特征在于，在監(jiān)控基座上設(shè)有與車輛上安裝的環(huán)保電子卡相配套的RFID射頻設(shè)備，在獲取車輛視頻識(shí)別數(shù)據(jù)的同時(shí)向數(shù)據(jù)中心提供與該數(shù)據(jù)匹配的車輛電子信息。所述數(shù)據(jù)采集終端采用ARMll處理器及其主板，板載接口提供包括以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、3G、RS485、USB、SD、VGA接口的擴(kuò)展接入。終端提供標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備接入?yún)f(xié)議支持各種外圍設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入；系統(tǒng)提供過數(shù)據(jù)的采集和多元信息的融合匹配以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)和緩存等功能，與現(xiàn)有的終端相比，節(jié)約了成本。為了提高安全性，在主板上集成有用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)解析密鑰及設(shè)備安全認(rèn)證密鑰數(shù)據(jù)的安全芯片。此外，本發(fā)明還提供了該智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作方法，其工作步驟為
1)當(dāng)行駛的車輛觸發(fā)車牌識(shí)別設(shè)備工作時(shí)，車牌識(shí)別設(shè)備抓拍車輛圖像并得到車牌識(shí)別結(jié)果；同時(shí)RFID射頻設(shè)備工作，讀取車輛中環(huán)保電子卡的車輛電子信息；
2)車牌識(shí)別設(shè)備、RFID射頻設(shè)備通過局域網(wǎng)接入數(shù)據(jù)采集終端，數(shù)據(jù)采集終端獲得車牌識(shí)別結(jié)果和車輛電子信息；
3)數(shù)據(jù)采集終端將車牌識(shí)別結(jié)果和車輛電子信息實(shí)時(shí)匹配并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合；
4)數(shù)據(jù)采集終端獲取自身安全芯片里的密鑰，通過密鑰定時(shí)進(jìn)行設(shè)備身份認(rèn)證，與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向認(rèn)證，判斷數(shù)據(jù)采集終端是否允許接入；
5)—旦獲得許可，數(shù)據(jù)采集終端將采集到的車牌識(shí)別結(jié)果、車輛電子信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)封裝后打包實(shí)時(shí)上傳給數(shù)據(jù)中心，否則解除當(dāng)前操作，返回待機(jī)狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定可靠的嵌入式系統(tǒng)、配備無(wú)線通信、交通信息預(yù)處理及多元數(shù)據(jù)的融合匹配功能、支持RFID及其他采集外設(shè)動(dòng)態(tài)接入，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)穩(wěn)定的將采集到的各類型的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心；提供離線緩存，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、操縱及遠(yuǎn)程升級(jí)等高效的日常運(yùn)維功能；同時(shí)，采集設(shè)備的接入授權(quán)需通過安全模塊的安全認(rèn)證，保證系統(tǒng)安全可靠。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集流程圖，
圖3是過車彳目息米集不意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其主要包括
數(shù)據(jù)采集終端嵌入式設(shè)備，采用ARMl I處理器及其主板，板載接口提供包括以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、3G、RS485、USB、SD、VGA等接口的擴(kuò)展接入；終端提供標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備接入?yún)f(xié)議支持各種外圍設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入；系統(tǒng)提供過車數(shù)據(jù)的采集和多元信息的融合匹配，以及將數(shù)據(jù) 的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)和緩存等功能。環(huán)保電子卡車載RFID電子標(biāo)簽，通過射頻可以捕獲到標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)密鑰進(jìn)而解析得到當(dāng)前車輛的車輛信息。車牌識(shí)別設(shè)備傳統(tǒng)交通行業(yè)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，通過地感線圈觸發(fā)抓拍識(shí)別車輛，以標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議接入數(shù)據(jù)采集終端。RFID射頻設(shè)備無(wú)源超高頻電子標(biāo)簽讀卡器，用于獲得車載電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)。安全芯片集成于主板上，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)解析密鑰及設(shè)備安全認(rèn)證密鑰數(shù)據(jù)的芯片。數(shù)據(jù)中心用于存儲(chǔ)、匯聚各終端的采集數(shù)據(jù)。因?yàn)檐嚺埔曨l識(shí)別是以地感信號(hào)作為觸發(fā)條件，時(shí)間非常精確，并且經(jīng)過多年的 實(shí)踐檢驗(yàn)，應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，識(shí)別成功率在90%以上，而車輛電子信息作為車輛信息的新型載體，具有響應(yīng)速度快，信息量豐富等優(yōu)點(diǎn)。下面將對(duì)這兩種信息實(shí)時(shí)的計(jì)算匹配過程和工作原理進(jìn)行表述。如圖2，該智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作步驟為
1)當(dāng)行駛的車輛觸發(fā)車牌識(shí)別設(shè)備工作時(shí)，車牌識(shí)別設(shè)備抓拍車輛圖像并得到車牌識(shí)別結(jié)果；同時(shí)RFID射頻設(shè)備工作，讀取車輛中環(huán)保電子卡的車輛電子信息；
2)車牌識(shí)別設(shè)備、RFID射頻設(shè)備通過局域網(wǎng)接入數(shù)據(jù)采集終端，數(shù)據(jù)采集終端獲得車牌識(shí)別結(jié)果和車輛電子信息；
3)數(shù)據(jù)采集終端將車牌識(shí)別結(jié)果和車輛電子信息實(shí)時(shí)匹配并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合；
4)數(shù)據(jù)采集終端獲取自身安全芯片里的密鑰，通過密鑰定時(shí)進(jìn)行設(shè)備身份認(rèn)證，與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理服務(wù)器進(jìn)行雙向認(rèn)證，判斷數(shù)據(jù)采集終端是否允許接入；
5)—旦獲得許可，數(shù)據(jù)采集終端將采集到的車牌識(shí)別結(jié)果、車輛電子信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)封裝后打包實(shí)時(shí)上傳給數(shù)據(jù)中心，否則解除當(dāng)前操作，返回待機(jī)狀態(tài)。本發(fā)明中車牌識(shí)別結(jié)果和車輛電子信息實(shí)時(shí)匹配并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的過程為設(shè)車輛以基本相同均勻的車速通過基站，如圖3過車信息采集示意圖。車牌視頻識(shí)別結(jié)果形成一個(gè)按時(shí)間先后順序排列的隊(duì)列List，隊(duì)列里的元素包含過車時(shí)間(Ta)和車牌號(hào)碼等識(shí)別結(jié)果信息。RFID射頻識(shí)別結(jié)果形成一個(gè)哈希表Map，表里的元素包含首次讀到時(shí)間(Tl)，最后讀到時(shí)間(T2)，非常準(zhǔn)確的車牌號(hào)碼等信息。進(jìn)行匹配時(shí)首先取List中的第一個(gè)元素，即最早通過路口的車輛，如果當(dāng)前時(shí)間(TO)和過車時(shí)間(Ta)滿足以下條件，開始進(jìn)入匹配邏輯。I) TO - Ta > CO
CO為一常數(shù)，此常數(shù)值和車輛速度相關(guān)，此值代表車輛在正常行駛情況下，此時(shí)間后，已離開射頻識(shí)別區(qū)，故后續(xù)的RFID識(shí)別結(jié)果均不會(huì)與該車輛有匹配的可能性。此值可在實(shí)際應(yīng)用時(shí)根據(jù)正常車速來測(cè)定，也可采集車輛速度，通過計(jì)算得到。以下進(jìn)入匹配邏輯
查找Ml中是否有精確匹配的元素(車牌號(hào)碼相等)，如果有，匹配成功，List、Map中分別刪除匹配成功的元素，相應(yīng)信息寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。如果沒有找到精確匹配，在Map種查找時(shí)間符合下列規(guī)則的標(biāo)簽進(jìn)行非精確匹配
2)Ta - Tl〈 C1、T2 - Ta < C2
Cl、C2為常量，實(shí)際應(yīng)用中得到的常量值。在車輛勻速行駛時(shí)此二常量和射頻識(shí)別區(qū)范圍與地感線圈的距離相關(guān)。可以近似的理解為Ta到Tl的距離為Cl，T2到Ta的距離為C2, TO到Ta的距離為CO。因此，在實(shí)際應(yīng)用中C0總是大于C2無(wú)論是否找到合適RFID射頻匹配，從List中刪除視頻識(shí)別結(jié)果元素，因?yàn)榇塑囕v已經(jīng)離開射頻識(shí)別區(qū)，后面的識(shí)別結(jié)果已經(jīng)不可能與它相匹配。相應(yīng)信息寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。掃描Map中所有元素，如果當(dāng)前時(shí)間TO，Map中的元素最后讀到時(shí)間T2
3)TO - T2 > C3
C3為一常量，最極端的情況是車輛一進(jìn)入射頻識(shí)別區(qū)，RFID結(jié)果即被讀出，且只讀到這一次。因此T2 = Tl，為保證該結(jié)果能被匹配到，至少要等該車輛行駛到TO位置才能被刪除。因此C3應(yīng)該大于CO + C2。滿足這個(gè)條件表明已經(jīng)沒有車輛記錄可能與該標(biāo)簽匹配了，從Map中刪除此元素。匹配可信度計(jì)算說明 每個(gè)英文字母和數(shù)字占據(jù)的分?jǐn)?shù)為16分，車牌6個(gè)字符共90分省區(qū)漢字因?yàn)橹貜?fù)的幾率很大，且識(shí)別成功的機(jī)率相對(duì)較小，因此占據(jù)的比重為5分，車牌顏色占的分值比重為5分，三者相加最高分為100分
因?yàn)槊總€(gè)字符占據(jù)15分，因此85分相當(dāng)于車牌至少5個(gè)字符識(shí)別成功，僅識(shí)別錯(cuò)誤一個(gè)字符，因此二者對(duì)應(yīng)的幾率是非常大的，因此大于85分的得分可以認(rèn)為是精確匹配。如果得分在30分之下，可以認(rèn)為是沒有能夠成功識(shí)別，例如兩輛“蘇A”開頭的藍(lán)牌車匹配得分最少已經(jīng)是25分。對(duì)此類不能有效識(shí)別的車輛，使用時(shí)間相似度進(jìn)行模糊匹配。以上得分閾值與緩沖時(shí)間為參考值，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。安全方案介紹
在整個(gè)解密過程中，芯片中存儲(chǔ)的私鑰始終不出安全芯片，避免了私鑰的泄露，同時(shí)安全芯片本身提供了對(duì)私鑰的保護(hù)，包括不可復(fù)制性、Flash加密、防攻擊，安全芯片作為終端設(shè)備電路的一部分，集成在終端的電路板上，具有防拆防破壞的作用。設(shè)備可以通過安全模塊的支持庫(kù)，通過RSA算法配合密鑰獲得數(shù)據(jù)密鑰用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。本發(fā)明解決了目前常見交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的中設(shè)備訂制擴(kuò)展差、數(shù)據(jù)接口非標(biāo)，數(shù)據(jù)采集接入混亂，采集終端接入復(fù)雜度高、數(shù)據(jù)采集設(shè)備安全級(jí)別低、運(yùn)行穩(wěn)定性差的問題，終端自身可以做到輕便、靈活的匹配協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的各種外部設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括設(shè)置在不同道路監(jiān)控基座上的車牌識(shí)別設(shè)備，與車牌識(shí)別設(shè)備連接的數(shù)據(jù)采集終端，與各數(shù)據(jù)采集終端連接的數(shù)據(jù)中心，其特征在于，在監(jiān)控基座上設(shè)有與車輛上安裝的環(huán)保電子卡相配套的RFID射頻設(shè)備，在獲取車輛視頻識(shí)別數(shù)據(jù)的同時(shí)向數(shù)據(jù)中心提供與該數(shù)據(jù)匹配的車輛電子信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集終端采用ARMl I處理器及其主板，板載接口提供包括以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、3G、RS485、USB、SD、VGA接口的擴(kuò)展接入。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，在主板上集成有用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)解析密鑰及設(shè)備安全認(rèn)證密鑰數(shù)據(jù)的安全芯片。
4.一種權(quán)利要求I所述的智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作方法，其特征在于工作步驟為 1)當(dāng)行駛的車輛觸發(fā)車牌識(shí)別設(shè)備工作時(shí)，車牌識(shí)別設(shè)備抓拍車輛圖像并得到車牌識(shí)別結(jié)果；同時(shí)RFID射頻設(shè)備工作，讀取車輛中環(huán)保電子卡的車輛電子信息； 2)車牌識(shí)別設(shè)備、RFID射頻設(shè)備通過局域網(wǎng)接入數(shù)據(jù)采集終端，數(shù)據(jù)采集終端獲得車牌識(shí)別結(jié)果和車輛電子信息； 3)數(shù)據(jù)采集終端將車牌識(shí)別結(jié)果和車輛電子信息實(shí)時(shí)匹配并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合； 4)數(shù)據(jù)采集終端獲取自身安全芯片里的密鑰，通過密鑰定時(shí)進(jìn)行設(shè)備身份認(rèn)證，與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向認(rèn)證，判斷數(shù)據(jù)采集終端是否允許接入； 5)—旦獲得許可，數(shù)據(jù)采集終端將采集到的車牌識(shí)別結(jié)果、車輛電子信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)封裝后打包實(shí)時(shí)上傳給數(shù)據(jù)中心，否則解除當(dāng)前操作，返回待機(jī)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種及時(shí)、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的智能交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其工作方法，該系統(tǒng)包括設(shè)置在不同道路監(jiān)控基座上的車牌識(shí)別設(shè)備，與車牌識(shí)別設(shè)備連接的數(shù)據(jù)采集終端，與各數(shù)據(jù)采集終端連接的數(shù)據(jù)中心，在監(jiān)控基座上設(shè)有與車輛上安裝的環(huán)保電子卡相配套的RFID射頻設(shè)備，在獲取車輛視頻識(shí)別數(shù)據(jù)的同時(shí)向數(shù)據(jù)中心提供與該數(shù)據(jù)匹配的車輛電子信息。在車輛身份識(shí)別中采用車牌識(shí)別和電子信息識(shí)別，增加了識(shí)別的準(zhǔn)確性。工作方法是當(dāng)車輛觸發(fā)車牌識(shí)別設(shè)備的同時(shí)，RFID射頻設(shè)備讀取環(huán)保電子卡的信息，實(shí)時(shí)產(chǎn)生視頻和射頻的匹配數(shù)據(jù)后，打包上傳給數(shù)據(jù)中心，期間通過密鑰定時(shí)與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向認(rèn)證，確保設(shè)備身份安全受控。
文檔編號(hào)G08G1/017GK102708693SQ20121018022
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者張梁俊, 張篤續(xù), 於軍, 袁高峰, 郭棟 申請(qǐng)人:南京城市智能交通有限公司