作者：孫紅勝，岳春生，馮曉鵬

目前我國的公路基礎設施建設已進入快速發展階段，公路里程有了大幅度的提高，在路車輛不斷增加。據不完全統計，每年全國漏征養路費高達人民幣30～40億元，給國家造成了巨大的經濟損失。同時汽車的盜搶、丟失、違章等事件越來越多，需要交通征費稽查部門、公安交警部門上路檢查的時間大大增加。現在大多數部門仍按傳統的方式進行人工判斷，攔車路檢。但這種傳統的稽查方式存在著漏查、誤查、稽查人員工作強度大等弊端。因此尋求一種智能識別手段取代傳統的上路稽查方式是相關部門的愿望。我們基于英特爾PXA270處理器設計的“移動智能車輛稽查系統”完全滿足這一實際應用的需求。

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、視頻圖像處理技術、車輛識別技術、GSM移動無線通信技術、GPS定位技術的移動智能車輛稽查系統，實現了對違章、欠費等車輛的流動稽查。本系統具有以下功能：

視頻采集 系統工作時，車前的攝像頭自動采集數據，并存入視頻緩沖區；

車牌識別 根據數字視頻數據識別出車牌號；

通訊功能 系統采用GSM網SMS短消息服務進行稽查終端與服務中心之間的 實時交互通訊；

GPS定位 通過GPS定位可準確地向服務中心匯報稽查車輛當前的位置和時間，以便實現對終端的合理調度；

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

2 硬件設計

移動智能車輛稽查系統由PXA270微處理器及外圍器件、視頻采集、GPS定位模塊GSU-36A3、無線通訊模塊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，主頻可達624 MHz，完全滿足本系統的處理要求。

2.2 視頻采集實現

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實現對SAA7111A控制，完成對其初始化和狀態控制。

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

PXA270中斷后，啟動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 其他相關硬件電路設計

通訊模塊GR47通過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，由軟件進行解碼。

3 軟件設計

移動智能車輛稽查系統軟件主要包括兩大部分，遠程服務中心軟件和嵌入式終端軟件。軟件開發基于XWIN3.0開發平臺實現。

3.1 XWIN 3.0開發平臺簡介

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出相應的應用程序。

由于定義了設備應用和驅動程序之間的接口，驅動程序的實現變得非常獨立和統一，一個驅動程序就是利用硬件特征對接口函數的一個實現。如果換一種設備，只需加載新的設備驅動程序，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 服務中心軟件設計

服務中心軟件是基于Windows環境下MFC版本的XWIN 3.0平臺進行開發。主要實現了以下3個功能：數據庫的管理、拷入SD卡、重點警示。

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嵌入式軟件開發平臺，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現方法

（1）軟件功能

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

（2）實現方法

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、車牌識別模塊、圖形用戶界面和通信模塊。視頻采集模塊在中斷服務程序中執行，車牌識別模塊和圖形用戶界面在主任務中執行，通信模塊單獨在一個任務中執行，各模塊之間的通信靠消息傳遞來實現。

3.3.2 相關軟件開發

Boot Loader的開發 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，實現程序下載和程序加載功能。

驅動程序 利用中問件思想的硬件抽象層分離了與硬件平臺相關的部分，使平臺移植工作量達到最少。驅動程序只需設計與硬件密切相關的代碼，為應用軟件提供一個統一的接口， 本系統嵌入式終端軟件開發過程中，開發了SD卡驅動程序、串口驅動程序、遙控驅動程序。

識別軟件 車牌識別模塊主要包括車牌區域定位、車牌圖像的預處理、車牌圖像中的字符分割和單個字符的識別，根據視頻數據實現對車牌號碼的實時識別。

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媒體的網絡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通訊協議，讓不同的通訊統一起來，為編寫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環境下進行開發，開發成功后不用改動源代碼就可直接移植到嵌入式上。界面簡潔大方，操作簡便。通過紅外遙控器對界面進行控制操作。

4 結 語

本稽查系統應用視頻采集檢測技術、車牌自動識別技術、無線通信技術，具備對違規及欠費車輛進行不停車稽查的功能，這一功能可滿足交警部門、車輛規費征收部門的使用要求，且成本低、體積小、功能全、可擴展性強。

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