移動(dòng)智能車(chē)輛稽查系統的設計與實(shí)現

1 系統組成和功能

如圖1所示，本系統建立了一套基于PXA270嵌入式處理器技術(shù)、視頻圖像處理技術(shù)、車(chē)輛識別技術(shù)、GSM移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、GPS定位技術(shù)的移動(dòng)智能車(chē)輛稽查系統，實(shí)現了對違章、欠費等車(chē)輛的流動(dòng)稽查。本系統具有以下功能：

視頻采集 系統工作時(shí)，車(chē)前的攝像頭自動(dòng)采集數據，并存入視頻緩沖區；

車(chē)牌識別 根據數字視頻數據識別出車(chē)牌號；

通訊功能 系統采用GSM網(wǎng)SMS短消息服務(wù)進(jìn)行稽查終端與服務(wù)中心之間的實(shí)時(shí)交互通訊；

GPS定位 通過(guò)GPS定位可準確地向服務(wù)中心匯報稽查車(chē)輛當前的位置和時(shí)間，以便實(shí)現對終端的合理調度；

人機交互 提供實(shí)用而友好的用戶(hù)界面，通過(guò)紅外遙控器靈活、準確地完成應用軟件的大部分操作。

2 硬件設計

移動(dòng)智能車(chē)輛稽查系統由PXA270微處理器及外圍器件、視頻采集、GPS定位模塊GSU-36A3、無(wú)線(xiàn)通訊模塊GR47、遙控接收器等硬件組成，具體硬件結構如圖2所示。

2.1 PXA270微處理器及外圍器件

這部分電路主要包括PXA270、時(shí)鐘、復位電路、32 MB FLASH存儲器、64 MB SDRAM存儲器等，組成系統的控制和處理核心。PXA270基于Intel Xscale技術(shù)，主頻可達624 MHz，完全滿(mǎn)足本系統的處理要求。

2.2視頻采集實(shí)現

視頻采集模塊包括：視頻的解碼和輸出、數據緩沖和數據傳輸。視頻采集實(shí)現的原理如圖3所示。

攝像頭輸出的模擬視頻信號Philips公司的SAA7111A單片視頻解碼器后輸出數字視頻。PXA270實(shí)現對SAA7111A控制，完成對其初始化和狀態(tài)控制。

SAA7111A的輸出數據寫(xiě)入FIFO緩沖，當寫(xiě)入數據達到一定數量后使PXA270產(chǎn)生中斷。數據寫(xiě)入控制邏輯可用VHDL語(yǔ)言描述為(CREF，VREF為SAA7111A輸出信號，WEN，WCLK為FIFO寫(xiě)控制信號)：

PXA270中斷后，啟動(dòng)DMA，將視頻數據讀入緩沖區。PXA270對SN72V245的讀操作控制邏輯可用VHDL語(yǔ)言描述為(其中RCLK，REN，OE為SN72V245的控制信號，OE，CS5為PXA270的讀信號和片選信號)：



2.3 其他相關(guān)硬件電路設計

通訊模塊GR47通過(guò)RS 232接口與PXA270的URAT相連；GPS定位模塊GSU-36A3直接與PXA270的URAT相GSM連；紅外遙控接收器的信號輸出與PXA270的中斷相連，由軟件進(jìn)行解碼。

3 軟件設計

移動(dòng)智能車(chē)輛稽查系統軟件主要包括兩大部分，遠程服務(wù)中心軟件和嵌入式終端軟件。軟件開(kāi)發(fā)基于XWIN3.0開(kāi)發(fā)平臺實(shí)現。

3.1 XWIN 3.0開(kāi)發(fā)平臺簡(jiǎn)介

XWIN 3.0平臺的體系結構如圖4所示。XWIN采用分層式結構，主要由系統抽象層和虛擬操作系統層構成。其中系統抽象層負責完成對底層硬件和操作系統差異的屏蔽。在屏蔽了差異的基礎上，XWIN編寫(xiě)了自己的虛擬操作系統層，完成普通意義上操作系統的一些功能，如任務(wù)調度、消息處理、內存管理、文件調度等功能，并向上提供了一系列供用戶(hù)使用的API函數。正確合理地使用虛擬操作系統層提供的API函數，就可以根據需求編寫(xiě)出相應的應用程序。

由于定義了設備應用和驅動(dòng)程序之間的接口，驅動(dòng)程序的實(shí)現變得非常獨立和統一，一個(gè)驅動(dòng)程序就是利用硬件特征對接口函數的一個(gè)實(shí)現。如果換一種設備，只需加載新的設備驅動(dòng)程序，保持接口定義不變，仍然可以正常運行，使系統具有較好的可移植性。

3.2 服務(wù)中心軟件設計

服務(wù)中心軟件是基于Windows環(huán)境下MFC版本的XWIN 3.0平臺進(jìn)行開(kāi)發(fā)。主要實(shí)現了以下3個(gè)功能：數據庫的管理、拷入SD卡、重點(diǎn)警示。

3.3 嵌入式終端軟件的設計

嵌入式終端的軟件設計是基于XWIN 3.0嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平臺，采用分層次的體系結構和模塊化的設計，其組成如圖5所示。

3.3.1 系統軟件的功能和實(shí)現方法

(1)軟件功能

服務(wù)中心將最新的"黑名單"車(chē)輛及未按規定繳納"三費一稅"車(chē)輛所形成的數據庫拷入SD卡，或通過(guò)GR47將數據傳送至SD卡。視頻采集軟件采集視頻數據將其進(jìn)行格式轉換后送人識別緩沖區，采樣一場(chǎng)數據交給車(chē)牌識別軟件，車(chē)牌識別軟件識別出車(chē)牌并將識別出的車(chē)牌號與SD卡中的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)比較。如果是違章車(chē)輛，則將違章信息(包括車(chē)牌號、違章車(chē)輛和車(chē)主姓名)進(jìn)行顯示。如果車(chē)輛信息未在SD卡中則通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式，讓服務(wù)中心查詢(xún)并將結果傳回終端。

(2)實(shí)現方法

本系統應用軟件的設計按照功能模塊可劃分為：視頻采集模塊、車(chē)牌識別模塊、圖形用戶(hù)界面和通信模塊。視頻采集模塊在中斷服務(wù)程序中執行，車(chē)牌識別模塊和圖形用戶(hù)界面在主任務(wù)中執行，通信模塊單獨在一個(gè)任務(wù)中執行，各模塊之間的通信靠消息傳遞來(lái)實(shí)現。

3.3.2 相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)

Boot Loader的開(kāi)發(fā) Boot Loader是在操作系統內核運行之前運行的引導程序，位于系統的復位入口點(diǎn)，實(shí)現程序下載和程序加載功能。

驅動(dòng)程序 利用中問(wèn)件思想的硬件抽象層分離了與硬件平臺相關(guān)的部分，使平臺移植工作量達到最少。驅動(dòng)程序只需設計與硬件密切相關(guān)的代碼，為應用軟件提供一個(gè)統一的接口，本系統嵌入式終端軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)了SD卡驅動(dòng)程序、串口驅動(dòng)程序、遙控驅動(dòng)程序。

識別軟件 車(chē)牌識別模塊主要包括車(chē)牌區域定位、車(chē)牌圖像的預處理、車(chē)牌圖像中的字符分割和單個(gè)字符的識別，根據視頻數據實(shí)現對車(chē)牌號碼的實(shí)時(shí)識別。

通訊軟件 通信程序采用了XWIN 3.0通訊組件XCOM。XCOM組件向下屏蔽了各種不同介質(zhì)媒體的網(wǎng)絡(luò )通訊方式和各種通訊設備的物理特性，向上對應用程序提供了統一的通訊接口，并且提供了XCOM通訊協(xié)議，讓不同的通訊統一起來(lái)，為編寫(xiě)通用的通訊程序提供了便利，XCOM組件既支持同步數據傳輸，又支持異步數據傳輸。

人機交互 本系統的人機界面基于XWIN 3.0平臺直接在VC環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)成功后不用改動(dòng)源代碼就可直接移植到嵌入式上。界面簡(jiǎn)潔大方，操作簡(jiǎn)便。通過(guò)紅外遙控器對界面進(jìn)行控制操作。

4 結 語(yǔ)

本稽查系統應用視頻采集檢測技術(shù)、車(chē)牌自動(dòng)識別技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，具備對違規及欠費車(chē)輛進(jìn)行不停車(chē)稽查的功能，這一功能可滿(mǎn)足交警部門(mén)、車(chē)輛規費征收部門(mén)的使用要求，且成本低、體積小、功能全、可擴展性強。