基于LabWindows/CVI的车辆违章检测系统的分析与设计

梁云杰，陈明淑，高心愿，李佳浩

（西京学院，陕西西安，710123）

基于LabWindows/CVI的车辆违章检测系统的分析与设计

梁云杰，陈明淑，高心愿，李佳浩

（西京学院，陕西西安，710123）

本文主要是基于LabWindows/CVI的车辆位置违章检测系统。应用地感线圈检测技术检测车辆是否有位置违章，然后通过USB-4711A-AE数据采集卡采集车辆违章的电信号，用来检测车辆是否违章，如果有车辆违章则在LabWindows/CVI采集界面上就会有波形出现。这种检测方法只采集违章信号，在一定程度上，减少了人工的工作压力。经过实验仿真表明，该系统能够实现车辆违章检测数据的采集。

LabWindows/CVI；车辆违章检测；USB-4711A-AE

1　引言

1.1题目背景及其意义

如今，随着城市的发展和国民经济的增长，汽车已成为现代人生活中不可或缺的部分。大量的私家车的出现使得城市的交通压力不断增大，由此引发的交通拥挤、交通事故频发，严重影响到社会经济的发展和社会秩序的稳定，也是影响城市交通的安全、通畅的主要原因。因此需要设计一套准确的行之有效的车辆位置违章智能检测系统来有效地预防交通事故的发生，以便促进人们树立自觉维护公共交通安全的意识。

本课题是应用LabWindows/CVI软件设计一个车辆违章检测系统，主要是检测十字路口的压黄实线、十字路口横向停止线等，利用其设计的检测系统，相比之前的基于视频的违章检测系统，减少人工的视觉疲劳，也减少了交通执法人员人力的投入。它可以帮助管理人员对交通状况进行及时、准确的分析和处理最大限度地降低处理信息的劳动强度。

1.2国内外相关研究情况

在20世纪60年代，美国就将信息技术与计算机处理技术相结合应用在交通管理领域。世界上最早研发并获得专利的是Image Sening System开发的大区域视频检测技术Autoscope2004TM，它在世界上的30多个智能交通中得到了运用。美国思泰瑞研发的Vantage系统用于处理较大难度交通视频及相关精确数据的采集。由于其自身携带报警处理功能，在各国的视频检测领域中基本都采用这款视频检测器。此外由加利福尼亚大学分校的“计算机视觉与机器人研究实验室”开发的由复杂分布式的多传感器组成的ATON系统，用于对交通流及道路事故检测的管理，它还将阴影检测技术与之相结合，取得了良好的效果。日本在2001年提出了通过世界最先进的信息通讯技术，实现人—车辆—道路的一体化，即“e-Japan”战略。

智能交通系统在我国起步较晚。直到20世纪90年代，我国才开始对智能交通系统有了基础性研究工作，主要涉及的领域有道路交通管理的优化、交通信息的采集、驾驶员考试系统以及车辆动态识别等。在网络技术与信息技术快速发展的影响下，我国在智能交通系统的研究也很快步入了快速发展的道路。我国的交通发展经历了：（1）利用黑白照相和线圈检测的物理方法；（2）利用计算机控制抓拍，所使用的设备为黑白摄像机；（3）利用视频的图像处理和模式识别对车辆检测。

2　车辆位置违章控制系统的总体方案设计

本课题主要研究的是基于LabWindows/CVI的道路车辆位置违章检测系统，可以对压实车道线、双黄线等纵向线，红灯时压路口横向停止线，停车时压停车位的4条边线等情况进行实时地监控，对违章的数据可以进行实时的采集保存。为了实现对车辆位置违章数据的采集，选用USB-4711A-AE数据采集卡，建立基于LabWindows/CVI的数据采集系统。

2.1数据采集卡的设计

USB-4711A-AE是12位的多功能USB模块。它有16路模拟输入通道、8路DI， 8路DO， 2路AO和1路32位计数器、采样速度高达150kS/s。它支持USB 2.0使用，使用简单，便携设计，总线供电，带有接线端子，锁紧式USB电缆用于紧固式连接。

本论文中设计采取有8种模拟信号，需要8路的模拟信号输入通道，用来采集车辆违章的信号采集，在采集过程中连接地感线圈所发出的信号，采集该模拟量的信号，采用所输入的模拟量的信号来完成车辆的检测，若车辆违章，可以检测到信号的变化量，通过信号波形的变化来判定车辆是否违章。

2.2地感线圈的设计

地感线圈其本身就是振荡回路。通常，在地上先凿出一个大约直径为1米的圆形的沟槽，或面积相当的矩形沟槽，在沟槽中埋入两到三匝导线，这就构成了一个埋于地表的电感线圈。但地感线圈只是振荡电路的一部分，电容和地感线圈组成振荡回路。振荡信号通过变换送到单片机组成的频率测量电路，单片机便可以测量这个振荡器的频率。当汽车经过时，会引起振荡频率的变化，振荡频率升高，能就感知有汽车经过。

2.3硬件电路的设计

本论文的地感线圈是以矩形的实行预埋的，当车辆经过的时候，所产生的电感信号，通过数据采集卡来采集模拟量信号和模拟量信号的输入输出，所得到的模拟量的信号通过A/D转化，转化成为数字量的信号，并在车辆违章系统的界面输入。

电压输入通过示波器来调试，要求电压的档位分为3个档位，根据所调试的电压值，来实时在线的采集车辆的违章信息。

3　车辆位置违章检测系统的软件设计

3.1车辆位置违章检测系统软件功能模块设计

软件功能模块采用自上而下的模块化的设计方法，把各模块通过检测系统结合在一起，使得各模块之间既相互独立又存在内在联系。功能模块主要包括初始化模块、数据采集模块、A/D转换模块、信号提取模块和数据显示及存储模块。

图1　数据采集过程图

车辆位置违章检测系统的流程图如图1所示，首先，当程序启动后，调用初始化模块完成对数据采集系统内各模块的初始化工作，设置好各个参数以及变量模块，调用采集卡函数。然后显示各个设备名称，选择好通道号及电压的参数范围，开始数据采集。当对数据采集完毕后，对采集到的数据进行数据处理。当采集完一个阶段的数据后，选择是否继续，如若继续，创建数据库并显示；若不继续，则绘制实验曲线，对该阶段的数据进行分析。最后完成了数据采集后，对数据进行存储，关闭存储卡。

3.2车辆位置违章检测控制系统的软件设计

车辆位置违章的信号是通过数据采集卡进行采集的，采集车辆位置违章时的信号，根据所采集到模拟量信号进行数据检测，由于输入的是模拟量信号，所以要进行A/D信号转换，将其转换为数据量进行输出，最终转换为模拟量输出。

3.2.1车辆位置违章检测信号模拟量的输入系统设计

当车辆通过十字路口的时候，车辆压实车道线、双黄线等纵向线，红灯时压路口横向停止线，停车时压停车位的4条边线等情况都会产生一个模拟量的信号，采集这个模拟量的信号，用来检测车辆的违章。部分主函数如下所示：

int main （intargc， char *argv［］）

｛

if （initCVIRTE （0， argv，0） == 0）

return-1；

if （（panelHandle = LoadPanel （0， “AI.uir”，PANEL））＜ 0）

return-1；

DisplayPanel（panelHandle）；

｝

3.2.2违章检测信号模拟量的输出系统设计

当检测到车辆违章的信号以后，为了及时的传送出车辆违章信号的信息，以便于交警能够及时的查看车辆的违章信息。

3.2.3AD转化模块信号的程序设计

违章车辆所发出的信号为模拟量信号，但是计算机接受的信号为数字量信号，因此需要将模拟量的信号转换为数字量。

3.3车辆违章系统的数据采集软件界面设计

车辆位置违章检测系统主要检测的是车辆位置违章的电信号。数据采集的软件的界面主要分为两部分，一部分是检测信号的区域，另一部分是实时数据的显示界面。检测人员可以通过控制检测信号的区域来实时的控制数据采集系统的运行，当检测人员选择实时数据的显示时，程序就会将经过处理后的数据实时地显示在数据采集显示界面，以便相关工作人员可以随时分析和检测车辆的具体违章情况。车辆违章系统的数据采集软件界面的设计如图2所示。

3.4车辆违章检测系统的仿真

将系统的软硬件结合，可以仿真得到车辆违章检测系统，从图3中可以看出来，当车辆压实车道线、双黄线等纵向线，红灯时压路口横向停止线，停车时压停车位的4条边线等情况的时候，车辆违章检测的界面就有波形出现，波形的剧烈程度代表车辆违章的密集程度。

4　总结

由实验和综合验证可知，所设计的检测系统能够满足实时采集车辆违章数据的功能。USB-4711A-AE数据采集卡所采集到的数据信号对车辆检测系统提供了实际可靠的实时数据源。工作人员通过所采集到的实时数据或所存储的数据，可以判定车辆是否违章。在一定程度上，较之前的传统判定车辆违章的方法，节省了大量的人力物力。

［1］程晓东.复杂场景中车辆违章检测及跟踪算法的研究与实现［D］.南京：南京邮电大学.2014（05）

［2］ 王航宇.基于LabWindows/CVI的车辆检测数据采集系统［J］.仪表技术与传感器.2009（01）

［3］ 李江全.LabWindows/CVI 数据采集与串口通信典型应用实例［M］ 北京：电子工业出版社.2014.（01）

［4］ 王海涛，付钧，杜向辉等.基于LabWindows/CVI的数据采集系统软件设计［J］.舰船电子工程.2010（05）

Analysis and design of vehicle violation detection system based on LabWindows/CVI

Liang Yunjie，Chen Mingshu，Gao Xinyuan，Li Jiahao
（Xijing University，shaanxi xi’an，710123）

This passage is mainly based on the LabWindows/CVI vehicles violation detection system. Application of ground sense coil detection technology to detect whether the vehicle has a yelloe line violation，then through the USB-4711A-AE data acquisition card to collect the electric signal of the vehicle violation，.Use these signals can detect whether the vehicle violation.If there is a vehicle violation，the collection interface will have the waveform appeared.This detection methods only collect the violation signals.To a certain excent，it reduces the manual work pressure.Simulation experiments show that the system can achieve the collection of vehicles violation detection data.

LabWindows/CVI；Vehicles Violation Detection；USB-4711A-AE

图 2 数据采集软件界面

图3　车辆检测系统的仿真图

梁云杰（1993-），男，陕西西安人，西京学院自动化专业学生；

陈明淑（1986-），女，陕西西安人，西京学院助教，研究方向为智能控制；

高心愿（1993-），男，陕西西安人，西京学院自动化专业学生；

李佳浩（1994-），男，陕西西安人，西京学院自动化专业学生。

2015年国家级“大学生创新创业训练计划”项目，项目编号：201512715804 ，项目名称《基于LabWindows/CVI的车辆违章检测系统设计》2015年。