基于卫星定位系统和GIS系统的便携式移动区间测速实现方法及系统

摘要

基于卫星定位系统和GIS系统的便携式移动区间测速方法及系统，采用一个便携式监控设备和其它便携式或固定监控设备，所述监控设备通过无线通讯系统与后台处理系统连接。系统通过前端设备完成车辆捕获和相关数据检测，并将捕获的车辆数据信息传送到后台处理系统并存储起来；待系统中其它前端捕获同一辆车时，系统会自动分析两点间路径距离，判断车辆是否区间超速；如超速，则自动叠加区间路段、区间限制速度、区间距离、平均速度、通行时间等信息，作为执法证据。该发明创新的区间测速方式，大幅度提高了设备的使用效率，降低了区间测速设备的造价，动态区间测速系统为灵活的道路交通速度管控需求提供了低价、高效的实现方法和设备。

说明书

技术领域

本发明属于一种智能道路交通安全管控设备，特别是一种可以便携，且可灵活 快捷组网使用的道路区间测速系统。

背景技术

近年来，随着我国社会和经济飞速发展，社会车辆保有量迅猛增加，随之 而来道路交通事故频频发生，车辆超速是道路事故频发的主要诱因。传统的点测 速方式由于管控范围极其有限，越来越不适应道路管理的需求；而时兴的区间测 速系统由于管控范围广、管控科学被逐渐大量采用，但由于其使用条件苛刻，起 点和终点必须使用固定卡口或测速设备造成造价高而无法广泛采用。如何解决这 一矛盾，使区间测速组成的各项设备一机多用、区间测速动态灵活方便组网，大 幅降低系统设备造价，促使区间测速这一科学的道路安全管控措施能够更快、更 广的普及，为道路安全管理贡献更科学的科技设备。

发明内容

本发明目的是设计一种用于道路交通安全管理，将传统的“定点测速，固定区 间测速”道路交通速度管控模式创新为“定点和区间同时灵活适用，自由灵活快速 组成动态区间测速系统，自动智能分析生成并上传违法证据”的管控模式，大幅度 提高了设备的使用效率，降低了区间测速设备的造价，动态区间测速系统为灵活的 道路交通速度管控需求提供了低价、高效的实现方法和设备。对提高道路管控效率， 减少交通事故的发生，提高巡逻效率和警力使用效力，保障人民生命财产安全具有 积极意义。

基于卫星定位系统和GIS系统的便携式移动区间测速实现方法，其特征在于 按照如下步骤实施：

（1）用一台便携监控设备捕获车辆信息并通过卫星定位系统和GIS系统对 便携式设备地理位置定位；

（2）便携监控设备自动在捕获的车辆证据图片上叠加设备ID、捕获车辆行 驶方向、设备地理位置信息；

（3）便携监控设备通过无线通讯系统将车辆证据图片传送到后台处理系统 并存储；

（4）待与后台处理系统相联系的其它监控设备捕获同一辆车辆行驶信号 时，系统分析判断两点间路径距离和行驶时间，判断该车辆是否区间超速；如超 速，则自动生成区间测速违法信息证据图片，并给证据图片自动叠加区间路段、 区间限制速度、区间距离、平均速度、通行时间等信息作为执法证据。

便携监控设备是安放于地面或移动车辆上；且安放在地面时，是通过三脚架 和防水式快捷安装支架或安装盘安装。

所述监控设备是通过集成的北斗或GPS终端模块获取精准的时间授时和设 备安放地经纬度信息；或者通过网络实时与后台系统进行时间同步。

后台处理系统与GIS系统通讯实现路径分析功能，根据监控设备捕获的同一 辆车的不同捕获点经纬度地理信息，分析计算出捕获的同一辆车不同地点之间的 距离和区间所处的详细道路地点、道路名称以及行驶方向，并可获取路段限速值。

工作时，位于监控设备上的地磁方位传感器能自动分析出捕获目标的运行方 向；并将所捕获信息实时回传，由后台GIS系统自动分析工作点所处的道路信息， 自动进行信息叠加并合成证据图片储存于系统中或实时上传违法业务信息系统； 在不具备实时回传网络条件下，前端设备可暂时存储捕获信息，事后可将捕获数 据信息上传通过后台系统分析得到道路信息并储存于系统中或实时上传违法业 务信息系统；证据信息也可经过人工审核确认后上传违法业务信息系统。

后台处理系统可与指挥中心平台连接，根据指挥中心平台基础设施系统的 相关信息，通过GIS分析出地理位置相近的交通诱导屏动态信息发布设备，并自 动通过交通诱导屏发布“前方区间测速”“前方区间测速起点”“前方区间测速距 离XXXKM”诸提示信息。

实现所述的基于卫星定位系统和GIS系统的便携式移动区间测速方法的系 统，其是至少包括一个便携式监控设备和其它便携式或固定监控设备，所述监控 设备通过无线通讯系统与后台处理系统连接；监控设备包括单目标或多目标速度 传感测速设备（雷达、激光、视频分析）、目标捕获传感设备、高清视频设备、 北斗或GPS卫星定位设备、设备方向检测设备、智能分析处理机、通讯设备、号 牌识别系统、电源系统并且诸系统模块化或集成化为一体；所述监控设备上装有 能自动分析出捕获目标的运行方向的地磁方位传感器并且系统具备自动捕获来 车目标，智能记录设备运动状态并分析目标行驶方向，自动精确测量其速度，自 动在捕获证据图片上叠加设备ID、工作点经纬度、车辆类型、车牌号码、时间、 速度信息的模块，实时与后台进行数据交互。

模块化设计时，通过数据信息、视频及电源传输线缆和可靠的航空插头对接； 后台系统包括GIS系统和后台数据处理系统。

固定监控设备和便携监控设备通过无线通讯形成动态的区间测速设备；系 统对前端设备捕获的同一辆车信息，自动叠加路段、限制速度、区间距离、平均 速度、通行时间等信息，自动判断车辆是否区间超速，并通过接口写入交通管理 业务信息系统。

便携监控装备装有实时信息传输的无线网络设备，可装备的无线传输模块 包括但不限于GPRS、3G、WIFI、蓝牙、无线光纤。

该发明由便携式和固定式前端设备（至少包含一处便携式设备）与后台处理 系统集成设计而成。前端便携式测速设备除过设备防水式快捷安装支架或安装盘 外，仪器全部集成一体设计。本发明前端便携式测速设备放置安装：（1）道路， 实时监测来车速度，捕获其车辆数据（包括捕获的图片、速度、经纬度、时间、 行驶方向、车辆类型、车牌号码等）信息传送到后台处理系统并存储起来。（2） 运动的勤务车辆上，实时监测目标车速度，捕获其车辆数据（包括捕获的图片、 速度、经纬度、时间、行驶方向、车辆类型、车牌号码等）信息传送到后台处理 系统并存储起来。本发明后台处理系统GIS系统路径分析功能，根据前端设备捕 获的同一辆车的不同捕获点经纬度等地理信息，分析计算出捕获的同一辆车不同 地点之间的距离（即区间距离）和区间所处的详细道路地点、道路名称以及行驶 方向，并可获取路段限速值，自动判断车辆是否区间超速，如超速，则自动在证 据上叠加路段、限制速度、区间距离、平均速度、通行时间等信息，并通过接口 写入交通管理业务信息系统。本发明使区间测速组成的各项设备一机多用、区间 测速动态灵活方便组网，大幅降低系统设备造价，促使区间测速这一科学的道路 安全管控措施能够更快、更广的普及，为道路安全管理贡献更科学的科技设备。

系统前端完成车辆捕获时，系统将捕获的车辆数据（包括捕获的图片、速 度、经纬度、时间、行驶方向、车辆类型、车牌号码等）信息传送到后台处理系 统并存储起来；待系统中其它前端捕获同一辆车时，系统会自动分析判断两点间 路径距离，车辆是否区间超速；如超速，则自动叠加区间路段、区间限制速度、 区间距离、平均速度、通行时间等信息，作为执法证据。本发明专利，具备利用 已有以及便携式前端设备灵活组建区间测速系统，改变了传统的区间测速系统必 须由固定式前端设备组成的弊端，具备系统组建灵活，测速精准度高，管控成本 低等特点，便携式前端设备也可装备在机动车上，在运动中主动对行驶方向和后 方进行动态抓拍。

该发明：1、数据采集由目标捕获传感设备，单目标或多目标速度传感测速 雷达、高清视频设备、北斗或GPS卫星定位设备、设备方向检测设备、智能分析 处理机、无线（有线）通讯设备、号牌识别系统、电源系统通过模块化或集成化 设计来完成。模块化设计时，通过数据信息、视频及电源传输线缆和可靠的航空 插头对接。前端通过通讯模块传输到后台后，由后台分析处理车辆违法证据信息， 并上传到违法业务信息系统中。具体如图1所示。2、前端检测设备由捕获传感 器、速度传感器、视频捕获等检测设备组成，传感、检测仪器间相互独立，对车 辆来车方向检测范围内的多个车辆进行速度、方向、时间、地理位置、车辆特征 等检测采集。具体如图4所示。区间起点和终点可以存在固定设备；前端仪器在 路面使用车顶安装示意图如图3所示，仪器在路面使用便携式安装示意图如图所 示。具体如图2、3所示。3、后台处理系统包含GIS（地理信息系统）路径分析 功能和数据分析处理功能。其将前端设备捕获的车辆信息，分类存储在系统中。 待系统中其它前端捕获同一辆车时，系统会自动分析计算出捕获的同一辆车不同 地点之间的距离（即区间距离）和区间所处的详细道路地点、道路名称以及行驶 方向、路段限速值、两点间路径距离，判断车辆是否区间超速。如超速，则自动 叠加区间路段、区间限制速度、区间距离、平均速度、通行时间等信息，作为执 法证据。4、前端设备地磁方向传感器负责为前端系统提供方向基准信息；北斗 或GPS设备负责采集当前目标的地理位置；捕获传感器负责捕获目标；速度传感 器负责采集目标的行驶速度；视频摄像机负责根据捕获传感器指令采集目标视频 或图片信息；信息经过前端数据智能分析处理后通过通信模块传输到后台系统， 进行进一步处理。5、后台GIS系统（地理信息系统）负责根据不同前端设备传 输的同一辆车的不同地理位置信息计算出车辆运行区间的精确距离。

本发明对动态区间超速违法信息的采集和处理系统前端是基于不少于一套 的便携式信息采集终端，其在路面使用车顶安装示意图如图3所示，仪器在路面 使用便携式安装示意图如图4所示。后台处理系统对前端传回的和GIS分析的信 息进行处理，得到精确的车辆区间超速违法证据信息，并传输到交通管理业务信 息系统，完成一次信息的采集分析流程。

本发明的特点

危险事件智能预警保护器有以下特点：

1、本发明打破现有道路区间测速必须完全采用固定式设备的局限性，将便 携式设备引用到区间测速系统中，经过前端信息的精确采集，后台智能分析，灵 活便捷的构建动态区间测速系统。

2、本发明首次提出运用北斗或GPS定位系统以及GIS（地理信息系统）, 精确动态分析区间测速距离，并运用北斗或GPS定位系统精确授时功能保障系统 中不同设备时间同步精度。有效解决了动态区间测速精确获得区间距离的难题。

3、本发明首次将传统的“定点测速，固定区间测速”道路交通速度管控模 式创新为“定点和区间同时灵活适用，自由灵活快速组成动态区间测速系统，自 动智能分析生成并上传违法证据”的管控模式，大幅度提高了设备的使用效率， 降低了区间测速设备的造价，动态区间测速系统为灵活的道路交通速度管控需求 提供了低价、高效的实现方法和设备。

4、本发明设备功能实现应用的技术成熟，系统组网灵活，稳定性好，功能 全面、安装操作简单，实用易于推广。

附图说明

图1为基于卫星定位系统（北斗或GPS）和GIS系统的便携式移动区间测 速系统工作原理框图和工作流程图。

图2为基于卫星定位系统（北斗或GPS）和GIS系统的便携式移动区间测 速系统前端设备车顶安装示意图。

图3为基于卫星定位系统（北斗或GPS）和GIS系统的便携式移动区间测 速系统前端设备路面使用便携式安装示意图。

图4为基于卫星定位系统（北斗或GPS）和GIS系统的便携式测速系统工 作原理框图和工作流程图。

图2、图3中的①为基于卫星定位系统（北斗或GPS）和GIS系统的便携式 移动区间测速系统前端设备安装示意位置。

具体实施方式

为有效解决目前道路传统的点测速方式其管控范围和管控效果的局限性， 而时兴的区间测速系统由于管控范围广、管控科学被逐渐大量采用，但由于其使 用条件苛刻，起点和终点必须使用固定卡口或测速设备，一旦安装迁移要重新进 行线圈施工，重新进行区间距离鉴定，从而导致迁移极其繁琐。并且受制于设备 安装、设备成本造价高而无法广泛采用。本发明打破现有点测速和固定区间测速 构成的局限性，采用动态的便携式信息采集终端组成区间测速系统。具有区间组 网灵活、管控重点机动可变、设备利用效率极高、系统造价极低、技术成熟可靠 等特点，能促使区间测速这一科学、有效的道路安全管控措施能够更快、更广的 普及，并可与交通指挥中心对接，实时控制道路交通信息发布设备发送信息，具 体工作实现流程如图1所示。

基于卫星定位系统（北斗或GPS）和GIS系统的便携式移动区间测速系统实 现方法，首先由便携式和固定式前端设备（至少包含一处便携式设备）与后台处 理系统完成车辆捕获和相关数据检测，系统将捕获的车辆数据（包括捕获的图片、 速度、经纬度、时间、行驶方向、车辆类型、车牌号码等）信息传送到后台处理 系统并存储起来；待系统中其它前端捕获同一辆车时，系统会自动分析两点间路 径距离，判断车辆是否区间超速；如超速，则自动叠加区间路段、区间限制速度、 区间距离、平均速度、通行时间等信息，作为执法证据。本发明专利，具备利用 已有以及便携式前端设备灵活组建区间测速系统，改变了传统的区间测速系统必 须由固定式前端设备组成的弊端，具备系统组建灵活，测速精准度高，管控成本 低等特点，便携式前端设备也可装备在机动车上，在运动中主动对行驶方向和后 方进行动态抓拍。

实现基于卫星定位系统（北斗或GPS）和GIS系统的便携式移动区间测速方 法的系统，其由便携式前端设备和固定式前端设备（至少包含一处以上的便携式 设备）与后台处理系统通过网络组网而成。便携式前端设备包括单目标或多目标 速度传感测速雷达、目标捕获传感设备、高清视频设备、北斗或GPS卫星定位设 备、设备方向检测设备、智能分析处理机、无线（有线）通讯设备、号牌识别系 统、电源系统通过模块化或集成化设计组成。

该系统的测速区间构成是动态的，构成区间测速的起点和终点可以是静止 的，也可以是移动的动态的。具体区间距离是通过后台数据处理系统的GIS系统 中精确的路径分析功能来计算的。系统具备自动捕获来车目标，智能记录设备运 动状态并分析目标行驶方向，自动基于GIS路径分析功能精确分析区间距离，自 动分析两点间时间差，从而精确获得其区间行驶速度。如超速，则自动在捕获证 据图片上叠加设备ID、工作点经纬度、车辆类型、车牌号码、时间、速度等必 要信息，实时与业务系统进行证据数据交互。

前端设备具备基于地磁的设备方向检测设备，并能向前端智能分析处理机 传递方向信息。

前端设备基于北斗或GPS精确授时来同步设备和系统时间。

系统前端和后台的实时信息传输，其移动前端设备装备有实时信息传输的 无线网络设备，可装备但不限于GPRS、3G、WIFI、蓝牙、无线光纤等无线传输 模块。

系统与指挥中心平台连接后，可根据指挥中心平台基础设施系统的相关信 息，通过GIS分析出地理位置相近的交通诱导屏等信息发布设备，并自动通过交 通诱导屏发布“前方区间测速”“前方区间测速起点”“前方区间测速距离XXXKM” 等信息。

所述便携式前端设备取电由集成高性能电池为设备提供供电，并可通过车 载12V电源供电并对电池充电，也可用市电通过稳压电路转换成12V电源供电并 对电池充电。

还包括用于与设备物理连接并固定和保护设备的防水式快捷安装支架或安 装盘。

本发明目的是设计一种用于道路交通安全管理，将传统的“定点测速，固定区 间测速”道路交通速度管控模式创新为“定点和区间同时灵活适用，自由灵活快速 组成动态区间测速系统，自动智能分析生成并上传违法证据”的管控模式，大幅度 提高了设备的使用效率，降低了区间测速设备的造价，动态区间测速系统为灵活的 道路交通速度管控需求提供了低价、高效的实现方法和设备。对提高道路管控效率， 减少交通事故的发生，提高巡逻效率和警力使用效力，保障人民生命财产安全具有 积极意义。

工作原理：

基于卫星定位系统（北斗或GPS）和GIS系统的便携式移动区间测速系统组 成及其实现方法，首先由便携式和固定式前端设备（至少包含一处便携式设备） 与后台处理系统完成车辆捕获和相关数据检测，系统将捕获的车辆数据（包括捕 获的图片、速度、经纬度、时间、行驶方向、车辆类型、车牌号码等）信息传送 到后台处理系统并存储起来；待系统中其它前端捕获同一辆车时，系统会自动分 析两点间路径距离，判断车辆是否区间超速；如超速，则自动叠加区间路段、区 间限制速度、区间距离、平均速度、通行时间等信息，作为执法证据。本发明专 利，具备利用已有以及便携式前端设备灵活组建区间测速系统，改变了传统的区 间测速系统必须由固定式前端设备组成的弊端，具备系统组建灵活，测速精准度 高，管控成本低等特点，便携式前端设备也可装备在机动车上，在运动中主动对 行驶方向和后方进行动态抓拍。

1、系统由便携式和固定式前端设备（至少包含一处便携式设备）与后台处 理系统组成。系统前端完成车辆捕获时，系统将捕获的车辆数据（包括捕获的图 片、速度、经纬度、时间、行驶方向、车辆类型、车牌号码等）信息传送到后台 处理系统并存储起来；待系统中其它前端捕获同一辆车时，系统会自动分析判断 两点间路径距离，车辆是否区间超速；如超速，则自动叠加区间路段、区间限制 速度、区间距离、平均速度、通行时间等信息，作为执法证据。本发明专利，具 备利用已有以及便携式前端设备灵活组建区间测速系统，改变了传统的区间测速 系统必须由固定式前端设备组成的弊端，具备系统组建灵活，测速精准度高，管 控成本低等特点，便携式前端设备也可装备在机动车上，在运动中主动对行驶方 向和后方进行动态抓拍。前端便携式检测设备是安放于地面或移动车辆上。安放 在地面时，是通过三脚架和防水式快捷安装支架或安装盘安装。

便携式前端设备包括单目标或多目标速度传感测速雷达、目标捕获传感设 备、高清视频设备、北斗或GPS卫星定位设备、设备方向检测设备、智能分析处 理机、无线（有线）通讯设备、号牌识别系统、电源系统，以上系统模块化或集 成化设计，模块化设计时，通过数据信息、视频及电源传输线缆和可靠的航空插 头对接；后台系统包括GIS（地理信息系统）系统和后台数据处理系统。系统具 备自动捕获来车目标，智能记录设备运动状态并分析目标行驶方向，自动精确测 量其速度，自动在捕获证据图片上叠加设备ID、工作点经纬度、车辆类型、车 牌号码、时间、速度等必要信息，实时与后台进行数据交互。前端设备是通过集 成的北斗或GPS终端模块获取精准的时间授时和设备安放地经纬度信息，前端设 备也可通过网络实时与后台系统进行时间同步。固定测速设备可经加装北斗或 GPS终端模块或在后台系统中标注GIS（地理信息系统）信息，与系统后台联网 工作，实现系统功能。

前端设备安装有基于地磁感应的方向感应设备，能实时读取设备目标捕获 方向，通过智能分析处理机分析得出被捕获目标行驶方向。

后台系统GIS（地理信息系统）路径分析功能，根据前端设备捕获的同一辆 车的不同捕获点经纬度等地理信息，分析计算出捕获的同一辆车不同地点之间的 距离（即区间距离）和区间所处的详细道路地点、道路名称以及行驶方向，并可 获取路段限速值。

用于单点测速时，系统能自动分析出捕获目标的运行方向。所捕获信息实 时回传，由后台GIS（地理信息系统）（地理信息系统）系统自动分析工作点所 处的道路信息，自动进行信息叠加并合成证据图片储存于系统中或实时上传违法 业务信息系统；在不具备实时回传网络条件下，事后可将捕获数据信息通过后台 系统分析得到道路信息并储存于系统中或实时上传违法业务信息系统。证据信息 也可经过人工确认后上传违法业务信息系统。

可便捷的整合前端固定测速设备和移动设备，形成动态的区间测速设备。 系统对前端设备捕获的同一辆车信息，自动叠加路段、限制速度、区间距离、平 均速度、通行时间等信息，自动判断车辆是否区间超速，并通过接口写入交通管 理业务信息系统。

移动前端设备装备有实时信息传输的无线网络设备，可装备但不限于GPRS、 3G、WIFI、蓝牙、无线光纤等无线传输模块。

指挥中心平台连接后，可根据指挥中心平台基础设施系统的相关信息，通过 GIS（地理信息系统）分析出地理位置相近的交通诱导屏等信息发布设备，并自 动通过交通诱导屏发布“前方区间测速”“前方区间测速起点”“前方区间测速距 离XXXKM”等信息。