智能化城市道路擁擠收費系統中關(guān)鍵技術(shù)的研究

　　隨著(zhù)現代城市社會(huì )、經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市交通 發(fā)生了前所未有的迅速增長(cháng)。為了改善日趨擁擠的交通狀況，各國城市對交通基礎設施建設投入了巨大的資源，但是單純的增加交通基礎設施建設，擴大道路占地面積是無(wú)法徹底解決城市交通擁擠問(wèn)題的，為了更好地解決交通擁擠問(wèn)題必須加強交通管理 ，而擁擠收費作為交通需求管理的一項措施，其重要性也越來(lái)越突出，也逐漸得到政府的重視與認可。

　　所謂擁擠收費，就是針對經(jīng)常發(fā)生擁擠的區域或道路，對進(jìn)入該區域內或道路上的車(chē)輛進(jìn)行收費，從而達到限制車(chē)輛的進(jìn)入，改善交通擁擠狀況的交通需求管理措施。本文對智能化城市道路 擁擠收費系統中車(chē)輛身份自動(dòng)識別和智能收費管理等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，以建立起有效的城市道路擁擠收費機

　　制，達到緩解城市交通擁擠的目的，提高整個(gè)城市交通的運營(yíng)效率。

　　1 系統體系結構

　　智能化城市道路擁擠收費主要由道路交通信息采集模塊、車(chē)輛識別模塊、車(chē)輛違規處理模塊、自助繳費管理模塊和中央處理模塊組成。系統的總體框架如圖1所示。

　　(1)道路交通信息采集模塊實(shí)時(shí)采集當前道路的交通狀況，結合預先定義的費率模型計算費用，并將道路實(shí)時(shí)路況 信息和相關(guān)的收費策略信息傳輸給中央處理模塊。

　　(2)車(chē)輛識別模塊主要采用基于無(wú)線(xiàn)射頻的車(chē)輛身份識別技術(shù)或基于圖像處理與光學(xué)字符識別的車(chē)牌識別技術(shù)，完成對進(jìn)入限制區的車(chē)輛進(jìn)行識別和確認。

　　(3)車(chē)輛違規處理模塊主要根據車(chē)輛識別模塊傳輸的信息確認車(chē)輛是否違規，并將違規信息傳送給中央處理模塊，等待并處理中央處理模塊下達的違規處理指令，如違章罰款、抓拍違規車(chē)輛車(chē)牌等。

　　(4)自助繳費管理模塊根據數據共享中心的車(chē)輛身份信息和中央處理模塊下達的繳費處理信息，自動(dòng)收取根據當前收費策略制定的道路通行費或違章罰款，支持如城市一卡通支付、手機支付、路側專(zhuān)用自助付費終端支付、因特網(wǎng)支付、簽約銀行支付等多種付費方式，方便用戶(hù)。

　　(5)中央處理模塊主要接受并根據其他各個(gè)模塊傳送上來(lái)的信息，決定相應的處理方式，并將處理指令下達給各個(gè)模塊。所有模塊的數據信息都保存到以行駛車(chē)輛實(shí)時(shí)數據為管理對象的數據共享中心中，供各模塊相互協(xié)調調用, 共同完成電子收費交易以及違章車(chē)輛識別任務(wù)。

　　2 關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1 基于RFID 的車(chē)輛身份識別

　　基于RFID的車(chē)輛識別模塊主要由三個(gè)部分組成：1)存儲車(chē)輛數據信息的電子標簽 ：它相當于條碼技術(shù)中的條碼符號，用來(lái)存儲需要識別傳輸的信息，此外它還必須存儲一定的附加信息，如錯誤校驗信息等。電子標簽一般是帶有天線(xiàn)、存儲器與控制系統的低電耗集成電路。按照不同的分類(lèi)標準，標簽有許多不同的分類(lèi)，如根據發(fā)送射頻信號的方式不同，電子標簽可分為主動(dòng)式電子標簽和被動(dòng)式電子標簽。2) 發(fā)送和接收信號的RFID天線(xiàn)：它是電子標簽與RFID閱讀器之間傳輸數據的收發(fā)裝置。3)用于讀取及寫(xiě)入電子標簽數據的RFID閱讀器：它的基本功能就是提供與電子標簽進(jìn)行數據傳輸的途徑。另外，它還提供相當復雜的信號狀態(tài)控制、奇偶錯誤校驗與更正功能等。

　　基于RFID的車(chē)輛身份識別如圖2所示

　　有電子標簽的車(chē)輛進(jìn)入RFID天線(xiàn)工作區域時(shí)產(chǎn)生感應電流，電子標簽獲得能量被激活，并將自身編碼等信息通過(guò)內置天線(xiàn)發(fā)送出去，RFID天線(xiàn)接收到從電子標簽發(fā)送的載波信號后，經(jīng)天線(xiàn)調節器傳送到RFID閱讀器，并對接收的信號進(jìn)行解調和解碼后傳送至后臺計算機系統進(jìn)行相關(guān)車(chē)輛身份識別。

　　2.2 基于圖像處理和OCR的車(chē)牌識別

　　基于圖像處理和OCR的車(chē)牌識別模塊一般順序可分為車(chē)輛圖像的采集、車(chē)牌定位、車(chē)牌字符分割和車(chē)牌字符識別四部分，如圖3所示。

　　(1)車(chē)輛圖像采集主要通過(guò)CCD攝像頭 與計算機的視頻 捕捉卡直接相連來(lái)完成，可以實(shí)時(shí)在監控圖像中抓取到含有車(chē)輛的圖像，該部分功能可簡(jiǎn)單調用計算機視頻捕捉卡廠(chǎng)商提供的各種軟件開(kāi)發(fā)包工具即可實(shí)現。

　　(2)車(chē)牌定位部分通過(guò)充分利用車(chē)牌的紋理、色彩及車(chē)牌長(cháng)寬比等特征，經(jīng)過(guò)水平梯度化，二值化，濾波，區域連通、連通域標記篩選，色彩匹配等幾個(gè)步驟，達到復雜背景下車(chē)牌定位。

　　(3)車(chē)牌字符分割則根據車(chē)牌字符的排列規律和字符的幾何特征，綜合垂直投影法、連通區域法、模板匹配法等幾種傳統字符分割算法的優(yōu)點(diǎn)，設計新的混合字符分割算法，該方法首先利用二、三字符間波谷長(cháng)并且二三字符水平方向連通的特性，初步確定前三個(gè)字符的匹配模板，并利用最大類(lèi)間方差的思想計算出車(chē)牌準確的分割模板，最終實(shí)現車(chē)牌字符的準確分割。

　　(4)車(chē)牌字符識別主要采用光學(xué)字符識別方法，對歸一化和二值化后的車(chē)牌圖像進(jìn)行字符識別。

　　2.3 基于數據共享中心的自助繳費管理

　　以行駛車(chē)輛實(shí)時(shí)數據為管理對象，建立數據共享中心，通過(guò)多種自助的繳費模式，如城市一卡通繳費、手機繳費、路側專(zhuān)用自助終端繳費、因特網(wǎng)繳費、特約銀行繳費等，實(shí)現便利的自助繳費管理，并通過(guò)CRT顯示器顯示相關(guān)的繳費信息，以解決當前城市道路的擁擠問(wèn)題?；跀祿蚕碇行牡淖灾U費管理如圖4所示。

　　3 結語(yǔ)

　　本文對智能化城市道路擁擠收費系統中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，作為一種智能交通 管理系統平臺，主要包括道路路況采集、車(chē)輛身份識別、違規處理、自助繳費等多個(gè)模塊，通過(guò)數字化技術(shù)實(shí)現各個(gè)模塊間的信息互通，從而促進(jìn)城市道路的有效利用，達到緩解交通擁擠的目的。隨著(zhù)國內外對道路擁擠收費理念的清晰，道路車(chē)輛運行效率的提高，智能化城市道路擁擠收費系統也將成為今后國內外各城市智能化交通的重要發(fā)展方向之一。

　　參考文獻：

　　[1] 陳來(lái)容，張北海，容建.城市道路擁擠收費的技術(shù)實(shí)現[J].交通科技，2005，(1)：68-70.

　　[2] 何鵬，史望聰，陳輝.RFID技術(shù)在電子收費系統路徑識別的應用設計[J].電子設計工程，2009，8(17)：15-17.

　　[3] 景云華，楊揚，李笑歌. 數字圖像處理技術(shù)在車(chē)輛自動(dòng)識別系統中的應用[J].2003，16(29)：100-102.

　　作者簡(jiǎn)介：

　　陳韋松(1983-)，男，工程師，主要研究方向：智能信息處理。

　　儲海波(1983-),男，碩士研究生，主要研究方向：智能信息處理和網(wǎng)絡(luò )安全 。