高清雷达超速抓拍系统前端信号控制器的设计

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摘 要：高清雷达超速抓拍系统由雷达传感器、闪光灯、前端信号控制器（以下简称控制器）、高清摄像机、PC机、光收发器及供电设备组成，具有抗临道车辆干扰，清晰图像处理等特点，本文介绍一种高清雷达超速抓拍系统前端信号控制器的设计，包括系统组成、电路图、通信方法及程序流程。

关键词：雷达测速；超速抓拍；控制器设计

中图分类号：TP27 文献标识码：A

该文介绍一种侧向安装的固定式雷达超速抓拍系统。测速雷达和高清摄像机安装于道路旁边的同一立杆上，抓拍车头，雷达照射方向与车道成30度角左右。最多可监控3个车道。

1系统组成

高清雷达超速抓拍系统由雷达传感器、闪光灯、前端信号控制器（以下简称控制器）、高清摄像机、PC机、光收发器及供电设备组成，系统框图见图1。雷达传感器（猫头鹰牌OWL-H型）用于检测车辆速度。高清摄像机（海康威视DS-2CD986型）具有串口通信和网络功能，像素为500万。两只闪光灯用于拍摄补光。根据国家标准要求，对违章超速车辆的取证图片至少是两张有位移的抓拍图片。使用一只闪光灯因其反应速度的限制无法满足快速连续抓拍2张照片的要求，故采用2只闪光灯轮流触发。高清雷达超速抓拍系统的主要工作过程简述如下：

（1）控制器预先接收来自PC机的起拍速度和速度校正系数并保存在单片机内EEPROM中。来自PC机的数据是通过高清摄像机透传至控制器的RS232接口的。

（2）控制器实时接收雷达传感器的车速信息。控制器比较经过校正的目标车速与起拍速度，当车速值大于起拍速度时，控制器通过RS485接口发出抓拍命令到高清摄像机，高清摄像机执行抓拍任务，然后将图片文件传送到PC机，PC机将图片数据进行必要的处理后通过公安网传送到交通指挥中心。

（4）当环境亮度较暗时高清摄像机会输出闪光灯触发信号至控制器，控制器轮流触发两只闪光灯。

2控制器电路

控制器电路原理图见图2。

U1（STC12C5A16S2）为双串口单片机。串口1与高清摄像机通信，用于起拍速度和速度校正系数的设置。串口2与雷达传感器通信，用于传输测速数据。由单片机产生的拍照触发命令通过RS485接口（MAX481）发送到高清摄像机。FL1和FL2为闪光灯的选择信号，由单片机输出，分别作用于光耦VS1和VS2的输入端2脚。闪光灯的同步触发信号由摄像机输出，经光耦VS5隔离后的信号FLCTR作用于光耦VS1和VS2的输入端1脚。闪光灯1的触发信号是FL1和FLON的“与”。 闪光灯2的触发信号是FL2和FLCTR的“与”。U4为硬件看门狗电路。虽然STC内部含有看门狗功能，但使用外部看门狗更可靠。跳线JP1在正常工作时应短路，在程序下载时要断开，以免U4影响程序下载。

3软件设计

主程序流程图见3。

抓拍命令数据格式：

起拍速度和速度校正系数的数据从串口1输入。起拍速度设置命令数据格式为：EB A1 xx 0D。数据为16进制，xx为起拍速度值，1字节，单位为km/h。控制器接收到起拍速度数据时立即回复下述数据：F1 0E [EB A1 xx 00 00 00 00] 0D。[ ]括号内为ASCII码，其余为16进制码，xx为刚收到的起拍速度值。速度修正系设置命令数据格式为：EB B2 yy 0D。数据为16进制，yy为速度校正系数值，1字节，yy为实际值的100倍，如实际值为1.02，则：yy=102。控制器接收到速度修正系数据时立即回复下述数据：F1 0E [EB B2 yy 00 00 00 00] 0D。[ ]括号内为ASCII码，其余为16进制码，yy为刚收到的速度修正系数。串口1中断服务程序流程图见图4。

猫头鹰牌OWL-H型测速雷达传感器的速度测量输出数据格式为：第1字节：FF，第2字节：目标速度低位，第3字节：目标速度高位。目标速度 =目标速度高位×128 +目标速度低位。无车时雷达输出速度数据为0值。该雷达在实际使用中速度测量输出存在两种情况：（1）在约95%的情况下，当车辆进入照射区时雷达会连续输出数值很接近且依次减小的若干个非0速度数据，第一个非0速度为最佳数值。（2）在约5%的情况下，当车辆进入照射区时雷达输出的第一个非0速度数值是实际车速的2倍，紧接的第二个输出的速度数值为最佳的正常速度数值。兼顾前述两种情况我们取第二个非0速度数值为测量速度。单片机串口2用于接收雷达测速数据，串口2断服务程序流程图见图5。

2个串口的数据帧格式：8个数据位，1个特停止位，无校验位。波特率均为19200。

结语

该文介绍的控制器及其高清雷达超速抓拍系统已经在多处安装使用，系统运行稳定，效果良好。

参考文献

[1]GA/T832-2009，道路交通安全违法行为图像取证技术规范[S].

[2]STC12C5A60S2，系列单片机器件手册[S].