摘 要 关于高速公路超速现象的管理问题一直是国家交通行业、各高速公路业主所关心的主要问题之一，传统的高速公路超速布控系统智能化程度低，已无法适应不断发展的交通的需要。本文综合了车牌识别技术在高速公路超速布控系统的试验系统及实际应用经验，阐述了应用LPR技术的高速公路超速布控系统的系统结构和实现流程，并分析了需要注意的技术难点，为对这一系统感兴趣或认识不够的技术人员、管理部门提供了一个较为清楚和系统的描述。
1：概述
车牌识别(LPR)技术是文字模式识别技术在交通领域的一种具体应用，这种技术的工作流程简单地说，它经过图像抓拍、车牌定位、图像处理、字符分割、字符识别等一系列算法运算，识别出视野范围内的车辆牌照号码。它是一种自动识别技术，应用于交通领域，可以大大提高我国交通管理的智能化和自动化水平，能够使我国的智能交通系统(ITS)的现代化水平跨上一个新台阶。
车牌识别技术的开始得研究很早，早在上世纪七十年代，就有不少研究人员和单位开始了这一技术的研究，由于在实际中存在光照、污损、缺损、无牌、格式多样等各种技术难题，这一技术一直都停留在实验室阶段，无法在实际工程中得到广泛应用。
直到近两年，我国的车牌识别技术才开始在高速公路中得到一定的应用，我国第一条将车牌识别技术应用于高速公路收费系统并率先通过系统验收进入实际运营(而不是试验性的安装试用)的高速公路是广东汕汾(汕头至汾水关)高速公路，使用的是北京汉王科技股份有限公司的嵌入式一体化车牌识别产品----“汉王眼”，在此之后，越来越多的高速公路业主不再把这一技术看成一种试验、一种试用，而是开始从实用的角度考虑其安装的效益和技术细节。到目前为止，已有多条高速公路已经或正在计划在收费系统中加入车牌识别系统，以制止因为倒卡、换卡、换牌等作弊手段造成的大量通行费的流失(也正是这种经济效益驱使业主考虑采用这一技术)。
短短两年多时间，这似乎成了一种时尚，也正因为车牌识别技术在高速公路收费系统的巨大市场，让为数不多的几家单位(目前国内仅有数家单位拥有自主技术核心，如北京汉王、上海高德威、昆明利普视觉、川大智胜等)忙于争夺、拼得焦头烂额。
事实上，高速公路上车牌识别技术不仅仅能用在公路收费管理系统中，还有很多很广阔的应用领域和前景，超速布控就是其中的一种。
2：应用要求
我国高速公路建设时间并不长，考虑到安全因素，一般来说高速公路的最高速限为110~130公里/小时。但随着汽车技术的发展，对于小型轿车来说，开到150公里每小时已经是很容易的事了，因此高速公路超速已是非常普遍的事。曾有业主断言：“在高速公路上的80%的小车都超速!”大量超速行为，给高速公路行车安全带来了极大隐患，近年来高速公路交通事故不断，曾有统计数字表明，70%以上的高速公路交通事故都是由超速引起的。如何做好高速公路超速管理和处罚，促使驾驶人员降低车速，保证自身、他人的安全，保障个人、集体、国家的财产安全，成为摆在高速公路管理部门面前的一个严肃的问题。
对于这一问题，绝大部分高速公路都安装了超速监测设备，在路边或龙门架上架设测速仪器，发现超速车辆时自动抓拍车辆图像进行记录，以便进行处罚。但这种超速布控系统都是通过事后人工判读抓拍车辆图像的车牌号码，并在出口处进行人工监测，不但费时费力，劳动强度非常大，并且在超速车辆数量较多时无法及时人工判读并在出口进行及时处罚。即使将超速车辆号码录入车辆管理所黑名单以便在车辆缴费时进行事后处理，也只能针对本地车辆进行处罚，对通行的外地、外省车辆通常无能为力。
实际应用需要急需解决一个实时自动报警问题。一旦可以实现出口自动实时报警，则管理部门人员即可当场处理，既可为高速公路管理部门带来经济效益，更因为驾驶人员无法逃避处罚(总得从高速公路出口出去)，对其产生强大的威慑力量，促使其自觉减少超速现象，降低高速公路行车风险，产生极大的社会效益。
3：系统构成
A 系统总体流程
超速布控系统分为超速检测系统和车辆拦截系统两个部分，其中超速检测系统完成车速检测、车牌号码识别、行驶车辆记录等工作；车辆拦截系统对通行车辆进行车牌识别，判断是否为超速或其他黑名单车辆，对黑名单车辆进行拦截和处罚。
事实上，采用车牌识别技术的超速布控系统即是将人工判读车牌改成了使用车牌识别技术自动地识别车牌号码，实现自动构造超速黑名单和自动报警，既实现了处理的即时性(下高速时即可处罚)，又大大降低了人工工作量(无需人工判读车牌)。
基本流程框图如下图所示：
图中仅画出了测速点和出口点的基本功能模块，其余设备仅仅是为了完成辅助功能而已，如软件统计、触摸屏查询等，为使功能模块流程明晰，在图中就不再列入了。
B：前端测速点
前端的关键模块有三个：测速、识别、发送
1)：测速
测速一般有两种选择方式：设备测速和计算测速
设备测速指采用专用的测速设备(一般指各种品牌型号的雷达)进行测速，直接输出被测车辆速度值。
· 优点：安装简单，直接输出测速结果，调试方便
· 缺点：测速性能依赖于产品品牌性能，价格昂贵，不易给识别系统产生及时准确的触发信号，可能导致识别系统无法抓拍到最佳的车辆图像进行车牌识别
计算测速指安装固定间距的两触发点(线圈或其他感应触发器等)，利用车辆通过该两点的时间差计算车速
· 优点：计算准确、成本低、稳定可靠，可提供准确的触发信号供识别系统使用，有利于抓拍到清晰的图像以供识别
· 缺点：安装时需要架设或铺设器件，较麻烦，
2)：识别
车牌识别是区别于普通超速布控系统的关键，目前国内已有多家单位具有此类产品，其算法、性能、结构等都各有特点，但在使用中，需要考虑到以下一些实际问题：
· 抓拍速度的问题：超速布控系统所主要针对的都是正在超速行驶的车辆，应该要求能在目标车速很高(一般>150km/h)的情况下仍可抓拍到比较清晰的车辆图像，以提高后续识别环节中的车牌号码识别率；
· 必须考虑电源问题，特别对于在原有高速公路上新设立的超速监测点，在设计中往往没有预先留有供电线路。
对目前国内的车牌识别产品进行分析，出于各家各有算法的原因，且由于在不同测试环境下各家产品在识别率方面各有优势，因此本文不对识别率作评论。但仅就上述两个实际问题来说，北京汉王科技公司的“汉王眼”比较占优，由于采用DSP嵌入式一体化结构，其硬件运算平台与图像抓拍摄头均集中在一个箱体内，可以控制达到很高的快门速度以便适应高速抓拍，而其摆脱工控机的嵌入式一体化方式使识别系统功耗很低(<20W)，甚至于采用太阳能供电，彻底解决供电问题，也解决了在恶劣环境下(高温、高湿、电压不稳等)稳定工作的问题，而这一问题对于交通行业应用产品来说要求较高，以实现无人值守情况下的正常运转。采用工控机软件识别方式的其他单位产品则由于耗电量较大、环境适应能力相对较差、抓拍反应速度较慢，在这一应用领域中并不占很大的优势，当然，针对具体的应用需求，其他单位产品也可以采用其他巧妙的办法解决这些问题，目前也已有多家车牌识别产品生产单位致力于DSP结构产品的研究。
3)：传送
传送是指将测速点获得的车辆牌照号码和速度值等信息发送到出口处罚点，以便将超速车辆列入违章超速黑名单。
传送牵涉到两个方面，一是传送数据量及传输速度，二是传送介质或方式。
对于超速布控系统，各家产品一般均在测速点就进行了车牌号的识别，这是因为将抓拍图片传送到后端进行集中识别的方式牵涉到传输图像质量和数据量的矛盾，也造成了各测速点同时向后端传输图像引起后端识别速度瓶颈的问题。因此如果在测速点就完成了车牌号码的识别，则只需传送识别结果、行驶速度，测速时间、测速地点(这两项也可在出口端根据判断信号来源来确定)，在要求进行举证时，还需传输抓拍到的图片(此时对传输的图像质量要求可以大幅降低以降低数据量)。
传送数据量有全部车辆记录上传和超速车辆记录上传两种方式，后一种方式所传送的数据量较小，但需要考虑到与后端管理软件在超速标准上的一致性，而前一种方式虽然数据量较大，但由于全部车辆记录(含速度)都传送到了后端管理系统，对即时改变超速限速标准和设置多种黑名单(如肇事车辆黑名单)提供了相当大的灵活性。
也有传送动态视频送到出口处进行抓拍识别的方法，但这种方式由于需要传输动态视频，信息量太大，仅仅是车牌识别技术研究初期的一种思路，因此很快就被淘汰。
既是在测速点进行车牌识别，则对于识别设备的环境适应能力则要求比较高，野外测速点，一般工作环境比较恶劣，高温高湿及震动等，都对识别设备提出比较高的要求。如果采用工控机进行车牌识别，将要求采用价格比较高的高档工控机才可。
对于传送介质，一为有线一为无线。有线一般为光纤，无线则可以采用微波、GPRS、无线电等传输介质。
高速公路一般沿路铺设有光纤，光纤传输带宽很宽，传输能力很强，但如果是一条原已修好的高速公路，其通讯系统冗余量比较小，有时无法为新增加的超速布控系统分配传输带宽，此时对传输数据量的要求将更高。
由于超速布控系统在测速点即对车牌进行了识别，即使加上车速、时间地点等数据，数据量也比较小，因此完全可以使用无线传输，但如果要求传送图片进行处罚举证时，则需要考虑其带
