تحقیق دوربین مدار بسته و سامانه های هوشمند در کنترل ترافیک



وزارت علوم تحقیقات و فناوری
دانشگاه
مرکز

رشته: مهندسی فناوری اطلاعات
گرایش: فناوری اطلاعات

عنوان پایان نامه:
کاربرد دوربینهای مدار بسته و سامانه های هوشمند در کنترل ترافیک

نگارنده

استاد راهنما

دی-94

فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده 4
مقدمه 5
"دوربین مداربسته" چیست؟ 5
تاریخچه 6
برخی کاربردهای دوربین مداربسته: 7
انواع دوربین مداربسته 9
مزایای دوربین های آی پی 11
digital video recording ( DVR ) 16
دوربین مدار بسته کنترل ترافیک 17
Lidar 20
انواع دوربین کنترل ترافیک 23
دوربین مدار بسته چراغ قرمز 23
دوربین کنترل سرعت 24
دوربین مدار بسته طرح ترافیک 25
تله سرعتی 26
واسکار 28
لیزر تفنگی 29
سیستم لوپ 29
رادیو شناسه(RFID) و کنترل ترافیک 31
نمونه ای از کاربرد رادیو شناسه در ترافیک(پارکینگ ها) 36
Geographical information system (GIS) 38
GPS 39
انواع سرعت سنج ها 41
تشخیص خودکار پلاک خودرو 47
قابلیتهای سامانه' هوشمند تشخیص پلاک 49
معرفی سامانه 52
ITS چیست 73
نمونه هایی از سامانه های ITS 77
کنترل و مدیریت ترافیک با داده های سنجش از راه دور 82
نتیجه گیری 87
منابع

چکیده
اهمیت نظارت ترافیکی

حفاظت و کنترل ترافیکی اگر نگوییم بزرگ ترین دغدغه پلیس های راهنمایی و رانندگی است، حداقل یکی از مهم ترین آن به شمار می رود. تجربه و آمارهای مختلف نشان داده رانندگان زمانی که حس کنند زیر نظر هستند، رفتار ترافیکی بهتری از خود نشان می دهند. این القای حس نظارت، می تواند از طریق واقعی یعنی حضور افسران پلیس در جاده ها، حضور خودروهای آنها و تابلوهای هشداردهنده باشد. روش دیگر، طریق غیرواقعی آن است، مانند قرار دادن ماکت خودرو پلیس و نصب چراغ های گردان در معابر پرخطر. شاید یکی از موفق ترین و مدرن ترین روش های کنترل ترافیکی، استفاده از دوربین های هوشمند باشد.از دیگر ابزارها و تکنیکها در این حوزه میتوان بکارگیری فناوریهای رادیو شناسه، GPS،GIS ، پردازش تصویرو … اشاره کرد. در این پروژه قصد داریم به معرفی و بررسی جامع ابزارها و فناوریهای هوشمند و مبتنی بر دانش فناوری اطلاعات که در کنترل ترافیک استفاده میشوند بپردازیم.

مقدمه
اطلاعاتی درباره دوربین های مداربسته

"دوربین مداربسته" چیست؟

واژه "دوربین مداربسته" برگردان فارسی کلمه انگلیسی closet circuit television یا به اختصار cctv می باشد. معنی لغوی آن جعبه جادویی مدار بسته است و به دوربین هایی گفته می شود که در جای خود ثابت اند.
دوربین مداربسته به کلیه دوربین هایی اطلاق می گردد که در محل خود ثابت بوده و تصاویر را به یک یا چند محل ارسال می کنند. از آنجا که اغلب این دوربین ها در حفاظت، نظارت و سیستم های مانیتورینگ امنیت بکار می رود این واژه بیشتر به همین حیطه بر می گردد اما معنی فنی آن حتی دوربین های ویدیو تلفن و کنفرانس را نیز دربر می گیرد. [1]

تاریخچه:
نخستین سیستم مداربسته در سال 1942 میلادی توسط شرکت زیمنس آلمان به منظور مشاهده پرتاب موشک های v2 نصب شد. یک مهندس آلمانی بنام "والتر بروچ" مسئول نصب این سیستم بود.
در آمریکا اولین تبلیغ دوربین مداربسته در سال 1949 مربوط به محصولی با نام "وریکون" بود که در تبلیغات گفته میشد به مجوز دولتی نیازی ندارد.از آن پس سیستم های ضبط تصاویر دوربین مداربسته در برخی پایگاه های فضایی بزرگ جهت ضبط تصاویر پرتاب موشک ها بکار گرفته شد و خیلی زود روی موشک ها نصب شد تا جایی که تصاویر را همراه با صدا به زمین ارسال کرد.

اولین رونمایی از دوربین مداربسته در اماکن عمومی آمریکا در سال 1973 بود. زمانی که در میدان تایمز نیویورک اولین دوربین مداربسته به منظور جلوگیری از جرایم در محدوده نصب شد اما نقش چشمگیری در کاهش جرایم ایفا نکرد. تا ایتکه در سال 1980 دوربین های مداربسته در سطح گسترده ای در سراسر آمریکا بخصوص در مراکز عمومی بکار گرفته شد. بنظر می آمد استفاده از دوربین مداربسته راهی ارزان تر در مقایسه با بکارگیری نیروهای پلیس برای شناسایی جرایم باشد.

بتدریج برخی از حرفه ها و مشاغل بخصوص آنهایی که بیشتر در معرض سرقت قرار داشتند نیز به دوربین مداربسته روی آوردند. در سال 1990 دستگاه های ضبط تصاویر دوربین ها تنها با قابلیت " ضبط بعد از شناسایی حرکت" وارد بازار شدند که استفاده از دوربین مداربسته را در این کشور بسیار بیشتر کرد. تا قبل از آن، دستگاه های ضبط تصاویر تا حد زیادی از نظر میزان حجم ذخیره و قابلیت ها بسیار محدود بود. از نیمه دوم سال 1990 پلیس دوربین های زیادی را در سطح شهرها بخصوص مراکز عمومی ، مدارس و پروژه های ساختمانی نصب کرد.در انگلستان نیز استفاده از دوربین مداربسته بسیار متداول شد. شهر "نورفولک" انگلستان نخستین جایی در این کشور بود که دوربین ها در آن نصب شدند.بطور کلی در دهه میلادی بین 1990 تا 2000 استفاده از دوربین های مداربسته در بسیاری از کشورها رواج یافت.

برخی کاربردهای دوربین مداربسته:

کاربرد اصلی و عمده دوربین های مداربسته در سیستم های حفاظتی است اما کاربرد های آن به سیستم های حفاظتی محدود نبوده و از آن فراتر میرود کاربردهایی از قبیل کاربردهای پلیسی ، نظامی، فضایی ،صنعتی ، کنترل ترافیک ، ارتباطات ویدیویی، و تصویر برداری نامحسوس.

– جلوگیری از ارتکاب جرایم
-امنیت نقل و انتقالات.
-کاربرد صنعتی:

-کنترل ترافیک:

امروزه در اکثر کشورهای جهان از دوربین های مداربسته برای کنترل ترافیک وسایل نقلیه در سطح گسترده ای استفاده می شود. از جمله کنترل میزان ترافیک در خیابان ها و ارسال اطلاعات توسط gps به رانندگانی که قصد عبور از مسیر آن خیابان ها را دارند.تحت نظارت قراردادن تصادفات و شناسایی جرایم رانندگی حداقل کاربرد های دوربین مداربسته در کنترل وسایل نقلیه هستند. شناسایی اتوماتیک پلاک خودروها از جمله آخرین دستاورد های دوربین های مداربسته در این بخش می باشند.

انواع دوربین مداربسته
از نظر نوع سیگنال:
-دوربین های آنالوگ
-دیجیتال
-دوربین های ip (تحت شبکه)
-دوربین های دو منظوره

از نظر شکل ظاهری و کاربرد متناظر:
-دوربین های دام dome
-دوربین های صنعتی
-دوربین های مینیاتوری
-دوربین های مادون قرمز ir
-دوربین های اسپید دام (دوربین های چرخشی

از نظر قاب و پوشش:
-دوربین های ضد آب قاب بزرگ (پمپ بنزینی)
-دوربین های مخفی
-دوربین های قاب فانتزی

دوربین های آی پی تحت شبکه

دوربین های ip نسل جدید دوربین های مداربسته هستند. امروزه بازارهای جهانی تمایل زیادی به دوربین های دیجیتال نشان داده است. این دوربین ها همانگونه که از نامشان پیداست از امواج کاملا دیجیتال برای تحلیل و ارسال داده های تصویر و صدا استفاده می کنند. یعنی برخلاف دوربین های آنالوگ، این دوربین ها از همان ابتدای دریافت تصاویر امواج را دیجیتال می کنند. ضمن بکارگیری از امواج دیجیتال ، آنها تحت بستر شبکه کنترل و مرتبط می شوند. هر دوربین همانند یک وسیله در شبکه عمل می کند و به وسیله شناسه شبکه ip و در قالب الگوها و قوانین شبکه به مرکز کنترل متصل می گردد.

همین ویژگی تحت شبکه بودن در دوربین های مداربسته ip برای آنها مزایای زیادی را به همراه می آورد.

مزایای دوربین های آی پی
-کیفیت بالای تمام دیجیتال
-امکان استفاده بهینه از کابل های ارتباطی
–امکان ارتباط بیسیم با امنیت و کیفیت بالا
-امکان ارسال همزمان تصویر،صدا و برق در بستر شبکه
معایب دوربین های آی پی
-قیمت بالای دوربین ها
-محدودیت پهنای باند

دوربین های تحت شبکه ارتباط نزدیکی با شبکه جهانی اینترنت دارند. می توانند از شبکه داخلی به شبکه اینترنت متصل شوند و یا حتی مستقل از شبکه داخلی به اینترنت مرتبط شده و از آن طریق کنترل شوند.
برای ضبط تصاویر آنها دیگر نیازی به dvr نیست بلکه یک دستگاه که تنها ارتباط شبکه ای ایجاد کرده و داده های دوربین های آی پی را ذخیره کند کافی است. به همین دلیل مفهوم ضبط دیجیتال جای خود را به مفهوم کاربردی تر ضبط شبکه می دهد. دستگاه ضبط تصاویر دیحیتال nvr بدین منظور مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربرد دوربین های مداربسته ip آنجا نمود روشنی پیدا می کند که در پروژه های بزرگ بهینه سازی سیستم یک امتیاز محسوب می شود. اینکه چگونه تصاویر با حداقل کابل ارتباطی و با بالاترین کیفیت ممکن به مرکز نظارتی منتقل شود تنها از سیستم های تحت بستر شبکه بر می آید. امروزه یکی از دغدغه های مردم، عدم تمایل به وجود هرگونه سیم ارتباطیست. به همین دلیل است که شرکت های جهان تمام تلاش خود را بر ارتباطات بیسیم متمرکز می کنند. [1]
در سیستم های مداربسته آنجا که نیاز به کابل ارتباطی است دوربین های تحت شبکه می توانند با ارتباطات سری و شبکه ای از افزایش تعداد سیم جلوگیری کنند. حال آنکه در بسیاری از مواقع در دوربین های شبکه می توان از ارتباط کاملا بی سیسم استفاده کرد.ارتباط دوربین های مداربسته بیسیم از طریق ip بسیار مطمئن تر و امن تر است. برخلاف دوربین های آنالوگ که نگرانی است ربوده شدن تصاویر توسط هر فرد مبتدی توسط دریافت امواج آنالوگ وجود داشت در سیستم های بستر شبکه امکان کد گذاری امنیت بالایی را برای آن فراهم می کند. ضمن اینکه ارتباط بیسیم دیجیتال و تحت شبکه بدون افت کیفیت تصویر و صداست و امواج نویز بر کیفیت تصویر بی تاثیر است.

دوربین های دومنظوره

این دوربین ها در واقع دوربین های آنالوگی هستند که پرت خروجی شبکه نیز در آنها تعبیه شده است. کیفیت آنها آنالوگ است و امکان استفاده از آنها بصورت دوربین آنالوگ و یا دوربین تحت شبکه وجود دارد.

استفاده از این دوربین ها تنها زمانی توصیه می شود که سیستم مداربسته از نوع آنالوگ بوده اما اتصال یک یا چند دوربین بصورت مستقیم به شبکه مورد نیاز است.

دوربین های دام dome

معنی لغتی کلمه دام dome گنبد است. در واقع دوربین دام به معنی دوربین گنبدی شکل بوده و عنوان دوربین های سقفی نیز درباره آنها بکار میرود. این دوربین ها بیشتر برای نصب بر روی سقف طراحی شده و در اشکال فانتزی و متفاوتی در بازار موجود است. صرف نظر از قابلیت دید در شب و یا نوع لنز یا نوع امواج به کلیه دوربین های سقفی گنبدی شکل دوربین دام گفته می شود.

دوربین های چرخشی یا speed dome و یا ptz به کلیه دوربین های مداربسته گفته می شود که قابلیت چرخش دوربین در جای خود بوسیله کنترل کننده یا اتوماتیک فراهم شده باشد. از این دوربین ها بیشتر در مواقعی استفاده می شود که نیاز است که فرد تصاویر دوربین مداربسته را همزمان نظارت کند. از اینرو فرد می تواند با استفاده از قابلیت ptz سیستم های مداربسته ، دوربین را به هر جهت که می خواهد بچرخاند و در هر جا که می خواهد زوم کند. دوربین های اسپید دام به دلیل تعبیه شدن موتور روی آنها از قیمت بالاتری نسبت به سایر دوربین های مداربسته برخوردارند.

در این قسمت به بخش اصلی دوربین های مداربسته یعنی DVR می پردازیم.

dvr چیست ؟

دستگاه ضبط تصاویر دیجیتال digital video recording که به اختصار dvr نامیده می شود یک سیستم نظارت و کنترل بر دوربین های مداربسته آنالوگ است. این سیستم قابلیت های فرآوانی را برای دوربین ها فرآهم می کند. از ضبط تصاویر با فرمت های تصویری و کیفیت های مختلف تا قابلیت های هشداری متنوع. ارتباط با شبکه و بکارگیری نرم افزارهای کاربردی. [5]

دوربین مدار بسته کنترل ترافیک چیست؟
دوربین کنترل ترافیک در واقع نوعی از دوربین مدار بسته می باشد که در حاشیه یک مسیر و یا بر روی دکل هایی که درعرض اتوبان ها، مسلط بر مسیر عبور خودروها و یا داخل خودروی پلیس نصب شده و وظیفه ثبت تخلفات رانندگی، شامل سرعت غیرمجاز، عبور از چراغ قرمز، استفاده غیر مجاز از خطوط ویژه اتوبوس، ورود غیرمجاز به محدوده طرح ترافیک و… را به عهده دارند. [3]

. این نوع از دوربین مداربسته در سال های اخیر در برخی از جاده های بین شهری و تعداد محدودی از بزرگراه های اصلی کشورمان به مرحله نصب و بهره برداری رسیده، و مصرف آن در ایرن رو به گسترش است. در حال حاظر اولویت نصب دوربین مداربسته کنترل ترافیک در ایران، نقاط پرتردد و حادثه خیز می باشد.
وظیفه اصلی این گونه از دوربین مداربسته ثبت و شناسایی شماره پلاک خودرو در صورت عدم رعایت سرعت مجاز، عبور خودرو از چراغ قرمز و به طور کلی ثبت تصویر از کلیه تخلفات رانندگی می باشد. از مهم ترین موار استفاده دوربین مداربسته کنترل ترافیک، ثبت و بررسی ورود غیرمجاز خودرو در خرج از محدوده زمانی مشخص شده به ناحیه طرح ترافیک می باشد.

محدوده طرح ترافیک یا Congestion Area در اغلب کشور های پیشرفته توسط دوربین مداربسته کنترل ترافیک مدیریت می شود. شهر لندن اولین شهر مجهز به این نوع از دوربین مداربسته است. امروزه در لندن کلیه فرایند های ثبت پلاک خودرو متخلف، شناسایی مالک و ارسال جریمه به آدرس پستی مالک به صورت کاملا اتوماتیک انجام می گیرد. مراحل اولیه فرایند مشابه نیز توسط اداره راهنمایی و رانندگی جمهوری اسلامی ایران به مرحله اجرا رسیده است. این پروژه ابتدا در بزرگراه های اصلی شهر تهران اجرا شد و سپس به سرعت در شهرستان های گشور مورد استقبال قرار گرفت. به عنوان مثال در اوایل سال ۱۳۹۱ شمسی تعداد ۲۵ عدد دوربین مدار بسته کنترل ترافیک در بزرگراه ها و خیابان های اصلی شهر زنجان نصب و به مرحله بهره برداری رسید که طبق آمار و گزارش های موجود در سالهای اخیر، میزان حوادث و تخلفات رانندگی در این مناطق بسیار کاهش داشته است.

تصویر زیر یک نمونه از اتاق کنترل را نشان می دهد که علیرغم اتوماتیک بودن اکثر سیستم، همچنان نیاز به اوپراتور نیز هست.

دوربین مداربسته کنترل ترافیک به کمک دو تکنولوژی LIDAR و Doppler به تشخیص خودکار پلاک خودرو می پردازد که این تکنولوژی معمولا بر روی دوربین مداربسته اسپید دام و در انواع به خصوصی از دوربین مداربسته صنعتی موجود می باشد. دو تکنولوژی LIDAR و Doppler مجهز به سنسور تشخیص پلاک و توانایی سرعت فریم برداری بالا می باشند و قادر به گرفتن Screenshot با کیفیت بالا به هنگام عبور خودرو با سرعت زیاد هستند. این گونه از دوربین مداربسته که قادر به شناسایی شماره پلاک اتوموبیل می باشد را با نام ANPR نیز می شناسند.
نصب دوربین مداربسته کنترل ترافیک در کاهش حوادث رانندگی در نقاط پرتردد و مدیریت ترافیک درون شهری تاثیر بسزایی داشته است.
لایدار ( Lidar، ترکیبی از دو واژه Light و ( Radar یکی از فناوری های سنجش از راه دور است که از طریق روشن کردن هدف با لیزر و تجزیه و تحلیل نور منعکس شده، فاصله ها را اندازه گیری می کند. فناوری لایدار مشابه اصول رادار کار می کند که بعضی اوقات نیز رادار لیزری نامیده می شود. اختلاف اصلی بین لایدار و رادار در واقع نوع طول موج های تابشی مورد استفاده است. رادار از طول موج هایی در ناحیه رادیویی استفاده می کند در حالی که لایدار طول موج های لیزری بکار می برد. [4]

روش متداول برای تعیین کردن فاصله تا یک جسم یا سطح استفاده از پالس های لیزری است. مانند فناوری رادار که از امواج رادیویی استفاده می کند و فاصله تا جسم با اندازه گیری اختلاف زمانی بین ارسال پالس و دریافت پالس بازتابی تعیین می کنند. فناوری لایدار زمین شناسی، باستان شناسی، گیتازمین شناسی، لرزه سنجی، جنگل داری، ارزیابی فاصله دور و فیزیک هوا شناسی کاربرد دارد، کاربرد لایدار شامل ALSM( لیزر هوابرد نگاشت ردپا)، ارتفاع سنجی بوسیله لیزر یا لایدار برای تهیه "نقشه عوارض نما" است. اسم مخفف دیگری به شکلLADAR (آشکارسازی لیزر و مسافت یابی) معمولاً در زمینه نظامی استفاده می شود. واژه رادار لیزری، نیز استفاده می شود اگرچه لایدار از مایکروویو با امواج رادیویی استفاده نمی کند که برای رادار تعریف شده است.

تفاوت اولیه بین لایدار و رادار این است لایدار که از امواج با طول موج کوتاه تر از طیف الکترو مغناطیسی استفاده می کند. به طور ویژه در محدوده فرابنفش، مرئی یا نزدیک فروسرخ در کل این امکان وجود دارد که جسمی با اندازه ای تقریباً برابر طول موج یا بزرگتر از آن را مجسم کرد؛ بنابراین Lidarبه ذرات کلوئیدی موجود در هوا یا مایع و ذرات ابر حساس است و کاربردهای زیادی در تحقیقات هواشناسی و جوشناسی دارد.
یک جسم برای منعکس کردن موج ارسال شده نیاز به ناپیوستگی دی الکتریک دارد. در فرکانسهای کار رادار (رادیو یا مایکروویو) یک جسم متالیک و براق بازتابی بسیار خوبی ایجاد می کند؛ ولی اجسام غیر متالیک، مثل باران و سنگ ها بازتاب ضعیف تری و بعضی از اجسام ممکن است هیچ بازتاب قابل تشخیص ایجاد نکنند. به این معنی که بعضی اجسام یا ترکیبات از فرکانس کار رادار نامرئی هستند و غیرقابل تشخیص. این به ویژه برای اجسام بسیار کوچک درست است.لیزر یک راه حل برای این مشکل فراهم کرده است. چگالی آن بسیار عالی است. به علاوه طول موج ها خیلی کوچک تر از آن است که بوسیله سیستم های رادیویی قابل دستیابی باشد لیزر به طور ویژه یک پرتو باریک دارد که امکان نقشه برداری کردن از اجزای فیزیکی را با وضوح بالا در مقایسه با رادار در اختیار ما قرار می دهد، به علاوه بسیاری از ترکیبات شیمیایی در برابر طول موج مرئی فعل و انفعال بیشتری از خود نشان می دهند در مقایسه با مایکرویو در نتیجه تصویر قوی تری از این اجسام بدست می آید. ترکیبات مناسبی از لیزر امکان نگاشت راه دور اجزای اتمسفری را با جستجوی تغییرات شدت سیگنال بازگشت در طول موج وابسته فراهم می کند. لایدار به طور گسترده در تحقیقات اتمسفری وهواشناسی مورد استفاده قرار می گیرد. با گسترش فناوری جی پی اس مکان یابی دقیق هواپیماها ممکن است. جی پی اس که بر پایه فناوری نقشه برداری است. نقشه برداری هوایی و کاربردهای نقشه برداری راممکن و اجرایی ساخته است. استفاده از لایدار در هواپیماها و ماهواره ها بسیار پیشرفت کرده است.

انواع دوربین مدار بسته کنترل ترافیک [3]
دوربین مداربسته کنترل خط ویژه اتوبوس

دوربین مدار بسته خط ویژه شامل یک سنسور نصب شده بر روی خیابان هستند. در واقع این سنسور یک دوربین مدار بسته را راه اندازی می نماید که قادر است شماره پلاک وسیله نقلیه را تشخیص داده و آن را با لیست شماره پلاک وسایل نقلیه مجاز مقایسه نماید.
گاهی اوقات نیزدوربین مداربسته بر روی اتوبوس ها نصب شده و شماره وسایل نقلیه غیرمجاز را تشخیص می دهند.
دوربین مدار بسته چراغ قرمز

دوربین چراغ قرمز نوعی از دوربین مدار بسته است که قادر است عکس و پلاک وسایل نقلیه ای که مرتکب عبور از چراغ قرمز می شوند را ثبت و ضبط نماید.
دوربین مدار بسته کنترل سرعت

این نوع دوربین جهت مقایسه سرعت وسایل نقلیه با سرعت غیرمجاز در مسیر عبوری به کار می رود. در واقع در این نوع از یک رادار داپلر، لیدار (وسیله تعیین فاصله مبتنی بر لیزر) و ابزار تشخیص شماره پلاک خودرو استفاده می گردد.
در واقع عملکرد این دوربین ها باعث می شود زمان عبور از دو نقطه متوالی ثبت گردیده و بر این اساس قادر خواهید بود که سرعت متوسط وسیله نقلیه را در فاصله مورد نظر به دست آورید. در صورتی که سرعت به دست آمده از سرعت مجاز در آن مسیر بیشتر باشد. شماره پلاک وسیله نقلیه مورد نظر ثبت و جهت اعمال قانون گزارش می گردد. پس از ثبت گزارش تخلف انجام گرفته قبوض جریمه به درب منزل یا نشانی ثبت شده در سیستم های راهنمایی و رانندگی ارسال می گردد. امروزه با استفاده از این تکنولوژی های بروز همواره شاهد کاهش تخلفات رانندگی و افزایش ضریب ایمنی در سطح معابر عبوری می باشیم.
از سایر دوربین های مدار بسته ای که در معابر مختلف برای کنترل موارد مشابه کاربرد دارند می توان به دوربین مداربسته محدوده کنترل ترافیک – دوربین مدار بسته کنترل خطوط HOV دوربین های مداربسته نظارت بر تقاطع های خطوط راه آهن – دوربین های مداربسته محل های اخذ عوارضی – دوربین مداربسته کنترل وسایل نقلیه دارای آلودگی صوتی – دوربین های مدار بسته تشخیص و ثبت پلاک وسایل نقلیه – دوربین های مدار بسته کنترل محل های گردش ممنوع نام برد.
دوربین مدار بسته محدوده طرح ترافیک

یکی از مهمترین کاربردهای دوربین مدار بسته در سطح شهر، نصب دوربین مدار بسته برای مبادی ورودی و خروجی محدوده مشخص شده طرح ترافیک می باشد.
به علت گستردگی این معابر، امکان پوشش و کنترل تمامی معابر امکان پذیر نبوده و یا نیازمند نیروی اضافی بسیار زیادی خواهد بود لذا با نصب دوربین مدار بسته در مبادی ورودی و خروجی این گونه معابر به راحتی می توان به ثبت تخلفات رانندگانی که به صورت غیرمجاز به تردد در اینگونه اماکن می پردازند نائل آمد. استفاده از اینگونه تجهیزات از جمله دوربین مدار بسته کمک شایانی به کنترل ترافیک در شهرهای بزرگ نموده که باعث کاهش ترافیک و آلودگی هوا در این کلان شهرها گردیده است. [1]

الف) تله سرعتی: شامل یک الگوریتم کامپیوتری می شود. فرض کنید خودروی X با سرعت V روی مسیر D در حال حرکت است. حسگرهای راداری و یا لیزری در کسری از ثانیه، دو پالس رفت و برگشتی را به سوی جسم X ارسال می کنند. زمان رفت t1 و زمان برگشت t2 خواهد بود. فاصله بین t1 و t2 محاسبه و با یک جدول از پیش تعیین شده نرم افزاری، تطابق داده می شود. مثلاً اگر زمان پیموده شده بین t1 و t2 دقیقاً سه دهم ثانیه و مسافت پیموده شده روی مسیر D حدود 10 متر باشد، آنگاه جدول، سرعتِ V را 100 کیلومتر در ساعت محاسبه می کند.احتمالا زمان بازتاب امواج صوتى را در قالب یک پژواک تجربه کرده اید؛ براى مثال، اگر شما درون یک چاه یا میان یک دره فریاد بکشید، صدا مقدار قابل توجهی زمان می برد که به ته چاه برسد و دوباره به گوش شما بازگردد (سرعت صوت، چیزی بیش از 300 متر در ثانیه است). ولی نور منتشر شده از یک سرعت سنج لیزری، خیلی سریع تر از صوت حرکت می کند (حدود ۳۰۰ میلیون متر در ثانیه یا حدود 30.4 سانتیمتر در یک میلیاردیوم ثانیه!). سرعت سنج براى یک رفت و برگشت، تعداد نانو ثانیه ها را می شمارد و با تقسیم کردن بر ۲ می تواند فاصله دوربین تا خودرو را محاسبه کند.مزیت یک سرعت سنج لیزری (براى پلیس) آن است که اندازه مخروط نور منتشر شده از سرعت سنج، خیلی کوچک است و با نزدیکتر شدن خودرو به دوربین، این میزان کمتر و کمتر می شود (در محدوده ۳۰۰ متری، قطر مخروط به حدود یک متر می رسد). این مزیت به سرعت سنج این اجازه را می دهد که یک خودرو را از میان سایر خودروها هدف گیری کند. بنابراین سرعت سنج لیزری بسیار دقیق است.دستگاه های پیشرفته این امکان را به افسران پلیس می دهند که از فواصل دورتری به محاسبه سرعت راننده بپردازند؛ چراکه بسیاری از رانندگان با نزدیک شدن به خودروی پلیس و مجموعه دورب ها، سرعت خود را کاهش می دهند.

ب) واسکار [1]
این عبارت، مخفف ثبت کامپیوتری میانگین سرعت است. در این روش، پیمایش یک مسیر طولانی مدت با سرعت غیرمجاز محاسبه می شود. بدین صورت که اطلاعات پلاک خودرو در مبدا و مقصد (و احتمالاً میانه راه) ثبت می شود و با توجه به علائم جاده و محدودیتهای سرعتی اعلام شده در طول مسیر، حداقل مدت زمان مجاز برای طی آن مسیر تعیین می شود و در صورتی که راننده در مدت زمان کمتری، آن مسیر را طی کرده باشد، تخلف تخطی از سرعت مجاز، برای او ثبت می شود. بطور مثال اگر شما قصد داشته باشید از تهران به سمت قم حرکت کنید، ابتدا و انتهای اتوبان تهران ـ قم این دوربین ها نصب شده اند و اگر شما 130 کیلومتر فاصله بین تهران تا قم را در کمتر از مدت زمان تعریف شده برای سیستم بپیمایید (مثلا با سرعت بیش از 120 کیلومتر رانندگی کرده باشید)، تخلف برای شما ثبت می شود. واسکار، بی اندازه گران قیمت است و علاوه بر دوربین ، به نصب تجهیزات راداری نیز نیاز دارد.

ج) لیزر تفنگی: اگر از اتوبان قزوین به سمت آزادراه شمال حرکت کرده باشید، در مسیر خود تابلوهای بزرگی با این عنوان می بینید: "تمام مسیر، توسط لیزر گان کنترل می شود"! دلیل اسم گذاری Gun یا تفنگ، نوع بهره گیری از آن است؛ به طوری که افسر پلیس، درست مانند یک اسلحه آن را به سوی خودرو هدف می گیرد و همان پروسه پالس رفت و برگشت امواج فروسرخ تکرار می شود.

د) سیستم لوپ

در روش لوپ، از یکی از اصول الکترودینامیک به نام القای الکترومغناطیسی استفاده می شود. به این ترتیب که تغییر در میدان مغناطیسی، منجر به القای جریان در مدار می شود. برای همین یک پیچه (لوپ) در کف خیابان کشیده می شود که در آن جریان برقرار است و با عبور خودرو از بالای این لوپ، تراوایی مغناطیسی محیط تغییر می کند و به این ترتیب، شدت میدان مغناطیسی نیز تغییر می یابد. این تغییر میدان، باعث القای جریان در پیچه می شود. شدت این جریان توسط یک آمپرسنج اندازه گیری شده و تغییر این جریان، سرعت خودرو را تعیین می کند و اگر این سرعت از حد مجاز بیشتر باشد، دستگاه، تصویر خودرو و پلاک آن را ثبت می کند
نحوه کنترل محدوده های طرح ترافیک
برای نمونه شهر تهران ، مناطق ممنوعه ترافیکی بسیاری دارد (مساحتی بیش از ۳ میلیون متر مربع). این محدوده وسیع، شامل بیش از ۱۰۰ ورودی است که کنترل آن کار ساده ای به نظر نمی رسد. تا قبل از اجرایی شدن طرح کنترل مکانیزه، این مجراهای ورودی بوسیله نیروی انسانی کنترل می شدند. کنترل مکانیزه، آخرین راه حل مدیران شهری برای جلوگیری از ورود خودروهای غیرمجاز به محدوده طرح ترافیک است. شما می توانید قانون را شکسته و وارد محدوده طرح ترافیک شوید ولی باید عواقب آن را نیز بپذیرید؛ چراکه دوربین های نظارت مکانیزه، ورود غیرمجاز شما را ثبت و جهت صدور قبض جریمه، به بانک اطلاعات پلیس ارسال می کنند.این سیستم، براساس یک روش جهانی (که به آن شناسایی الگو گفته می شود)، کار شناسایی پلاک خودروی مجاز را از غیرمجاز انجام می دهد؛ بدین صورت که پلاک خودروهای وارد شده به محدوده طرح ترافیک را با اطلاعات خودروهای مجاز که قبلاً برای آن تعریف شده، مقایسه می کند و در صورت عدم تطبیق، آن را متخلف برمی شمرد!

کاربرد فناوری رادیو شناسه (RFID) در کنترل ترافیک [5] [7]
ترافیک شهری شامل فاکتورهای مختلفی است که اندازه گیری دقیق آنها می تواند تا حد زیادی نهادهای ذیربط در امور مربوط به ترافیک را یاری داده و آنانرا در بهبود شرایط کمک نماید.
برچسب خوان با استفاده از سیستم RFID علاوه برآنکه می توان محدوده های تعریف شده ترافیکی را براحتی کنترل و نظارت نمود، همچنین قادر خواهیم بود که سرعت حرکت وسائط نقلیه را محاسبه و کنترل نمائیم و پایگاه مرکزی نظارت بر ترافیک با استفاده از برچسب های نصب شده بر روی هر خودرو همزمان سرعت یکایک آنان را تشخیص داده و در صورت وجود تخلف مستند به اطلاعات موثق موجود با آنان برخورد نماید.
از دیگر مزایای سیستم مورد نظر تشخیص مدت زمان دقیق ورود وسائط نقلیه مختلف به محدوده های ممنوعه ترافیکی و نیز عمق ورود آنان به محدوده مذکور بوده و اطلاعات بدست آمده از برچسب ها راه برخورد عادلانه و در خور هر گونه تخلفی را هموار خواهد ساخت.
همچنین ردیابی وسائط نقلیه عمومی ملزم به ارائه خدمات به شهروندان نظیر اتوبوسها، تاکسی ها ، مینی بوس ها و سواری های خطی و حضور و عدم حضور آنان میسر گردیده و مبالغ قابل توجهی در زمینه بازرسی خطوط مذکور صرفه جوئی صورت خواهد گرفت.ثبت سرعت در خیابانهابطور کلی می توان گفت که بکارگیری سیستم RFID برای ارگانها و موسساتی که بطور مستقیم و غیر مستقیم با صنعت حمل و نقل سروکار دارند موجب سهولت کنترل وسائط نقلیه، ردیابی، نظارت، برنامه ریزی و اعمال تام و تمام جوانب قانون خواهد بود. ارگانها و سازمانهایی نظیر وزارت راه و ترابری، راهنمائی و رانندگی نیروی انتظامی، سازمانهای حمل و نقل و کنترل ترافیک، تاکسیرانی، اتوبوس رانی و سازمان حمل و نقل و پایانه های کشور می توانند از مزایای این سیستم به حد کافی بهره برداری نمایند. بصورت خلاصه و به شکل اجمال می توان مزایا و کارکردهای سیستم RFID در صنعت حمل و نقل را بصورت ذیل بر شمرد :
v مدیریت ترافیک شهری.
v جمع آوری اطلاعات دقیق نسبت به رفتار حمل و نقل .
v ردیابی وسائط نقلیه عمومی ملزم به ارائه خدمات حمل و نقل .
v کنترل سرعت وسائط نقلیه.
v کنترل محدوده های طرح ترافیک.
v حذف جایگاههای عوارضی.
v رعایت عدالت در زمینه برخورد متناسب با تخلفات دارندگان وسائط نقلیه.
v شناسائی وسائل نقیله پر تردد شخصی
v شناسائی نقاط حادثه خیز و بطور کلی شناسائی نقاط تصادف و برخورد وسائط نقلیه .
v ارائه طرح پرداخت مقدار مالیات براساس میزان سفر.
v استفاده از اهرم سوخت علیه وسائط نقلیه فاقد برچسب شناسائی و دیگر وسائط نقیله ایی که به پرداخت جرائم و عوارض سالیانه اقدام نمی نمایند.و سرانجام اینکه امروزه در تمامی کشورهای پیشرفته جهان کاهش هزینه و استفاده از تکنولوژیهای جدید در جهت امور فوق الذکر مدّنظر بوده و مورد عنایت است. سیستم RFID هزینه ای در حدود 3.000 ریالی برای هر خودرو خواهد داشت که هزینه تراشه و برچسب مورد اشاره است که در مقایسه با هزینه های سرسام آور دیگر سامانه های مشابه حقیقتاً هزینه ایی ناچیز است .با نصب برچسب های مورد بحث برروی هر وسیله نقلیه می توان براحتی رفتار آنان را زیر نظر گرفت و با توجه به اینکه برچسب ها غیر قابل کپی برداری توسط اشخاص می باشند از ایمنی بالائی برخودار خواهند بود و در صورت موافقت سازمانها و نهادهای ذیربط می توان تمامی اجزاء آنها را در داخل کشور تولید و زمینه های اشتغال زایی را در کشور ایجاد نمود.

تجهیزات مورد نیاز
بطور کلی فن آوری RFID از تجهیزات ذیل جهت پیاده سازی بهیه خود کمک میگیرد: [7]
1. انواع برچسب Tag
2. انواع خواننده بر چسب Reader
3. انواع نویسنده اطلاعات Printer
4. آنتن- تقویت کننده سیگنال
5. نرم افزار مدیریت اطلاعات
6. بانک اطلاعاتی، ساختار شبکه اطلاعاتی

Tag
این وسیله شناسایی متصل شده به کالا، شئ، فردی هستندکه مامی خواهیم آنراردیابی بکنیم.
بعضی از ویژگیهای ظاهری Tagها بصورت زیر میباشد:
الف- Tag هایی که دارای کفه پلاستیکی از جنس PVC میباشند
ب- Tag هایی که شبیه کارتهای اعتباری هستند Smart Cards)) گفته میشود.
ج- Tag هایی که بصورت لایه های کاغذی بر روی برچسب ساخته میشوند (Smart Labels) گفته میشود.
د- Tag هایی که در محیطهای قابل فرسایش (مثلاً آب یا مایع) به خوبی کار میکنند.
ه- Tag های کوچک که در داخل اشیاء عمومی مثل لباس، ساعت، دستبند و …. کارگذاشته میشود

Reader چیست ؟ [7] [5]
قبلاً اشاره شد که Reader ها وسایل الکترونیکی هستند که حضور Tag ها در محیط را تشخیص ، داده و اطلاعات ذخیره شده در آنها را بازیابی میکنند.
سه دسته عمده Reader ها بصورت:
1. مدل ثابت Fixed Type
2. مدل دستی Hand held Type
3. مدل کارت PC Card Type

بررسی نمونه ای از استفاده های رادیو شناسه [5]
در بسیاری از مراکز، مانند، ادارات، شرکت ها، دانشگاه ها و… تنها اشخاص ویژه ای با اتومبیل حق ورود دارند. به این منظور در ورودی این سازمان ها، ایستگاهی وجود دارد که ابتدا توسط مانع از ورود خودروها جلوگیری به عمل می آورد و پس از شناسایی راننده، اتومبیل اجازه ورود را پیدا می کند. با استفاده از کارت های RFID، این فرایند از جهات مختلفی بهبود می یابد. به این منظور توسط سازمان به اشخاصی که اجازه عبور دارند کارت یا برچسب RFID داده می شود. در زمان نزدیک شدن یک خودرو که مجهّز به برچسب RFID است، شماره این برچسب بصورت اتوماتیک استخراج شده و این شماره در بانک اطّلاعات مرکزی جستجو می گردد. در صورت معتبر بودن، راهبند بصورت خودکار باز شده و به خودرو اجازه ورود یا خروج داده می شود. مزیت اصلی این وضعیت، حرکت بدون توقف خودروهای پشت سرهم می باشد. این مساله معمولا برای سازمان هایی که درب پارکینگ آنها در خیابان اصلی است، اهمیت دارد. در کاربردی دیگر زمانیکه یک پارکینگ عمومی مجهر به گیرنده RFID باشد خودروها در صورت داشتن کارت RFID بدون صرف کردن زمان اضافی در ورودی که خود منجر به ترافیک می گردد، وارد پارکینگ شده و زمان ورود و خروج خودرو نیز ثبت می شود. علاوه بر این هزینه استفاده از پارکینگ که بر اساس زمان ورود و خروج خودرو محاسبه می شود به صورت اعتباری از کارت کسر می گردد.

به طور خلاصه استفاده از RFID در پارکینگ امکان بهره وری از مزایای زیر را فراهم می آورد:
– شناسایی هوشمند خودرو
– تعریف انواع تعرفه و هزینه توقف در پارکینگ های مختلف
– محاسبه خودکار هزینه پارکینگ و اخذ آن بطور اتوماتیک
– ثبت ساعت تاریخ و ساعت ورود و خروج هر خودرو
– وجود چند حالت، قابلیت تنظیم برای هر نوع پارکینگ
– محدود کردن دسترسی و ایجاد عبور افراد دارای مجوز
– مدیریت فضای خالی پارکینگ با تابلوهای علامت الکترونیکی
– تخصیص محل های مشخص در محل به پرسنل خاص با استفاده از سیستم انعطاف پذیر زمانبندی
– کنترل جابجایی اموال بوسیله پرسنل مشخص
– کنترل رانندگان خودروهای تجاری
– دسترسی به اطلاعات زمان حضور در محوطه
– رهگیری خودرو، ارائه دسترسی برای کاربران به ثبت رسیده و میهمانان و بازدیدکنندگان
– مدیریت قابل حمل پارکینگ، ارائه ویژگی هایی چون صدور بلیط، پایش اموال و بازرسی و کنترل

[5] Geographical information system (GIS)
مجموعه ای از ابزارهای قدرتمند برای دسته بندی، ذخیره، بازیابی، انتقال و نمایش اطلاعات سه بعدی برای اهداف خاص .
این سامانه ها، اطلاعات جغرافیایی یک منطقه را در اختیار ما می گذارند.دستگاه های GPS یا سامانه های موقعیت یابی جهانی نقش مهمی را در این سامانه ها ایفا می کنند.

Global Positioning System (GPS) [5]
فناوری تعیین موقعیت جغرافیایی
24 ماه واره که دور زمین در فاصله ی 24000 مایلی و با سرعت 700 مایل بر ساعت در گردش هستند.این ماهواره ها نیروی خود را از خورشید تامین می کنند.
نحوه ی عملکرد دستگاه های GPS
ماهواره های این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز 2 بار به دور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند.
نمونه ای از استفاده' هوشمندانه از سیستم موقعیت یاب در ترافیک
تاکسی های جدید شهر استانبول مجهز به پنلهای هوشمند چند زبانه هستند که امکان محاسبه کرایه، امکان اعلام خطر به مرکز امداد، سیستم GPS کنترل مسیر که به 7 زبان زنده مسافر و راننده را کمک و راهنمایی میکنند.همچنین سیستم مسیریابی آنلاین ناوبری) Navigation) در داخل اتومبیل و متصل به مرکز کنترل از راه دور با بررسی موقعیت مکانی تاکسی راننده را در گزینش بهترین، و کم ترددترین مسیر یاری میدهند.

انواع سرعت سنج ها [10] [9]
سرعت سنج ها را از دید کلی می توان به چند دسته استقراری، که در محل ثابتی نصب میشوند، خودرویی ،که در خودرو پلیس استقاده میشوند( و دستی )که توسط پلیس درکنار جاده استفاده میشوند( تقسیم نمود. در بخشهای بعدی به توضیح بیشتر هرکدام خواهیم پرداخت.

سرعت سنج های استقراری
محل استقرار دوربینهای ثبت تخلفات سرعت استقراری یک فاکتور موثر در کاهش تصادفات جاده ای است. بالاترین بازدهی با نصب یک سامانه راداری استقراری چند کاناله Multiple Lane در هر 30 کیلومتر می باشد. تخلیه دوربینها و ارسال برگه جریمه در کوتاهترین زمان انجام شود تا فرهنگ رانندگی درست با سرعت مومئنه هر چه سریعتر نهادینه گردد.

1- سرعت سنج استقراری راداری نسل سوم
دوربین سرعت سنج استقراری با حسگر راداری تنها سامانه ایست که امروزه به صورت گسترده در کشورهای صنعتی برای ثبت تخلفات سرعت بکار می رود. اصول کار این سامانه ها بر مبنای پدیده داپلر است. زمانی که خودرویی در محدوده امواج رادار سرعت سنج، قرار می گیرد، اگر به سامانه نزدیک شود فرکانس امواج برگشتی تشدید می شود و اگر از سامانه دور شود فرکانس امواج برگشتی کم می شود. با بهره گیری از پدیده داپلر ،دوربین راداری با دقت بسیار بالا، سرعت خودروها را تعیین می نماید. دوربین های راداری ثبت تخلفات سرعت بصورت استقراری، دستی و خودرویی عرضه می شوند.
. سامانه های نسل اول و دوم تنها زمانی عمل می کنند که فقط یک خودرو در محدوده دید سامانه قرار گیرد، در نتیجه زمانی که بیش از یک خودرو در خووط مختلف جلوی دید سامانه قرار گیرد قادر به تعیین خودروهای متخلف نیستند. از اینرو ،از این سامانه ها در خیابانها، جاده ها و اتوبانهای پر تردد استفاده نشدند. توان خروجی سامانه های نسل اول و نسل دوم حداقل23 مگا وات بود که با قوانین جدید زیست محیوی موابقت ندارد. در حال حاضر حداکثر توان خروجی مجاز 30 مگاوات است. از اینرو، در کشورهای صنعتی در حال جایگزینی سامانه های نسل دوم با نسل سوم می باشند. باید از خرید سامانه های غیر استاندارد از جمله سامانه ای که توان خروجی بیش از 30 مگاوات دارد جداً خودداری نمود. عدم توجه به این موضوع سلامتی شهروندان را تهدید میکند.
با پیشرفت تکنولوژی و ساخت سامانه های نسل سوم چند کاناله ، تمام مشکلات سامانه های نسل اول ودوم برطرف شده است. اولاً توان خروجی حداکثر 30 مگاوات است که از نظر مقررات زیست محیوی بین المللی مورد تایید می باشد. ثانیاً، سرعت تمام خودروهایی که در خووط مختلف در دید سامانه می باشند به دقت اندازه گیری می گردد و خطای اندازه گیری نیز حداکثر 0% است. نظر به اینکه سرعت تمام خودروها در تمام لحظات اندازه گیری می شود، سامانه نسل سوم ، هم ترافیک شمار دارد و هم می تواند میانگین سرعت ترافیک را با دقت بسیار بالا مشخص نماید. سامانه نسل سوم بصورت Online ، تخلیه اطلاعات را انجام می دهد. نظر به کم بودن توان مصرفی، برق سامانه با صفحاتی به نسبت کوچک انرژی خورشیدی تامین میشود. از اینرو، دوربینهای راداری ثبت تخلفات سرعت نسل سوم استقراری در تمام جاده ها به سادگی قابل نصب و بهره برداری اند. تکنولوژی پیشرفته سامانه های نسل سوم تخلیه اطلاعات را با پهنای باند کم نظیر پهنای باند تلفنهای همراه امکان پذیر ساخته است.
سامانه نسل سوم با بهره گیری از قابلیت تلفیق با تکنولوژی پردازش تصویر و پردازش اطلاعات است که قادر به تفکیک خودروها و طبقه بندی در چند کلاس است. همچنین در صورت لزوم میتوان مسیر را مانیتور کرد. با پیشرفتی که در تکنولوژی دوربینهای راداری ثبت تخلفات سرعت نسل سوم استقراری حاصل شده، هر سامانه نسل سوم حقیقتاً یک ایستگاه ITS است که همزمان دیتا، صوت و تصویر را در اختیار مدیران ITS، آنهم با هزینه هائی به نسبت بسیار اندک قرار می دهد. سامانه راداری ثبت تخلفات سرعت نسل سوم چند کاناله Multiple Lane)) استقراری تنها تکنولوژی مورد تایید کشورهای صنعتی و اتحادیه اروپا برای کنترل سرعت و صدور برگه جریمه در بزرگراه ها و مسیرهای پر تردد است .
مطابق استانداردهای سازمان ملل دوربین ثبت تخلفات سرعت باید دارای مشخصات فنی ذیل باشد:
– دوربین از نوع راداری و در باندهای فرکانس 22 گیگاهرتز و یا 30 گیگاهرتز قرار داشته باشد.
– دوربین نسل سوم چندکاناله ( و بر خط) Online باشد.
– رادار با توان خروجی بالا
– دارای پورت های مختلف خروجی و ورودی باشد.دارای پورتهای پهنای باند وسیع برای اتصال به فیبر نوری، ماهواره و غیره و پورتهای پهنای باند باریک برای اتصال به GPRS ، 4G,3G, EDGE و غیره که بصورت دو طرفه (ارسال- دریافت) فراهم شده باشد.
– امکان ایجاد ایستگاه محلی ITS فراهم شده باشد. دوربین ثبت تخلفات استقراری باید بتواند به عنوان یک مرکز Server ، دیتا، صوت وتصویر را دریافت، ضبط و انتقال دهد. سامانه ثبت تخلفات سرعت استقراری می بایستی قابلیت آن را داشته باشد که علاوه بر کنترل سرعت به عنوان یک کیوسک اطلاع رسانی عمل نماید. این قابلیت صرفه جویی قابل ملاحظه در مجموعه ITS دارد و بهره دهی مجموعه ITS را افزایش چشمگیری میدهد.
– امکانات مانیتورینگ، تردد شماری، طبقه بندی، سرعت میانگین، هشدار سرعتهای خور آفرین و اعلام گذر خودروهای تحت تعقیب ، سرقتی و غیره در سیستم فراهم شده باشد.
– امکان محاسبه فاصله بین خودروها با توجه به سرعت و سنگینی ترافیک پیش بینی شده باشد.
– نرم افزارهای مدیریتی ITS جهت نمایش گرافیکی اطلاعات در مرکز کنترل و یا بصورت محلی وجود داشته باشد.

2- سرعت سنج لوپی
در این نوع سامانه ها ابتدا کف اتوبان کنده شده و حسگرهای مغناطیسی کارگذاشته می شوند. خروجی این حسگرها به دستگاههایی که شامل دوربین و کنترلر می باشد متصل می شود. بکارگیری این سامانه ها به دلیل عملیات کندن آسفالت، تعمیر و نگهداری دشوار حسگر، مشکلات جابجایی و غیره، امروزه عملاً در مواردی خاص نظیر کنترل چراغهای راهنمایی و رانندگی و پارکینگها ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. کاربری حسگرهای پیزو در کنترل سرعت نظیر حسگرهای مغناطیسی است.
تا قبل از ورود سامانه های راداری ثبت تخلفات سرعت نسل سوم استقراری، اجباراً در مسیرهای پر تردد سرعت پایین از تکنولوژی لوپ استفاده می شد ولی، با پیشرفت تکنولوژی استفاده از این نوع حسگرها منسوخ شده است.
سرعت سنج- های لوپی نمی توانند سرعت های بالا را تشخیص دهند و از این رو در بزرگراهها غیر قابل استفاده اند
3- سرعت سنج ویدئویی
سرعت سنج های ویدئویی به دو گروه نور مرئی و نور نامرئی تقسیم می شوند. اصل کار سرعت سنجهای ویدئویی نور مرئی و نور نامرئی بر مبنای عکسبرداری متوالی است. هر گروه مشکلات تکنولوژی خاص خود را دارد. اندازه گیری دقیق سرعت با نورمرئی، در صبحگاه و شامگاه که گروهی با چراغهای روشن، گروهی نیمه روشن و گروهی با چراغهای خاموش حرکت می کنند دچار مشکل می شوند، همچنین زمانی که هوا مه آلود ،غبار آلود، بارانی و یا دود متصاعد از خودروهای فرسوده و یا ناسالم در هوا وجود دارد غیر دقیق می باشد و بعضاً دچار خوای محاسباتی فاحش میشوند که در اثر آن صدور ورقه جریمه غیر ممکن سرعت سنج های ویدئویی با نور نامرئی )پسیو و اکتیو(، در زمانیکه هوا غبار آلود ، مه آلود، بارانی، برفی و یا دود متصاعد از خودروهای فرسوده و یا ناسالم وجود دارد بعضاً خوای محاسباتی فاحش در تعیین سرعت دارند که صدور برگه جریمه را عملاً ناممکن می سازد. سرعت سنجهای ویدئویی قادر به تشخیص سرعتهای بالا نیستند و حقیقتاً محدودیت سرعت دارند.
همچنین، دقت در تشخیص وجود خودروها نیز در موارد یاد شده می تواند به شدت کاهش یابد. گذشته از موارد یاد شده انعکاس نور و حرارت برای هر دو گروه مشکل ایجاد می کند. هر دو گروه بایستی ابتدا عکسبرداری کرده و سپس تعیین سرعت نمایند. در حالیکه، در سرعت سنجهای راداری ابتدا سرعت تعیین میشود و در صورت تخلف عکسبرداری میشود که عملاً خوای عکسبرداری و پردازش تصویر در محاسبات نقش اصلی را ندارد. سرعت سنجهای ویدئویی دارای مشکلات فنی متعددی هستند. به عنوان مثال، بستن تار عنکبوت در جلوی دوربین ویدئویی و یا دود متصاعد از خودروهای فرسوده باعث تشخیص خوای فاحش سرعت می گردند. بدلایل یاد شده، سرعت سنجهای ویدیویی )چه مرئی و چه نامرئی( تنها برای تعیین سرعت میانگین، ترافیک شماری، همراه با طبقه بندی و اطلاعات مدیریتی قابل استفاده اند.
مشکل اساسی سرعت سنجهای ویدئویی تغییرات سریع و ناگهانی است که در غلظت و شفافیت هوا و فضا، در فاصله زمان برداشت فریم های متوالی بوجود می آید. تشخیص سرعت بر مبنای محاسبه تغییرات ابعاد هندسی خودرو، اندازه پلاک، اندازه نمره ها و غیره در فاصله زمان فریم های متوالی تعیین میگردد. اما زمانی که در فضا دود، گرد و غبار، مه، باران، برف و غیره وجود دارد، در اثر سرعتهای بالا و یا باد شدید ،مولکولهای هوا به شدت جابجا می شوند، غلظت و شفافیت محیط عکسبرداری برای فریم های متوالی تغییر میکنند و اشتباهات فاحشی در محاسبات رخ میدهد. این اختلاف محاسبات هر چه هدف اندازه گیری بزرگتر باشد بیشتر میشود. در مواردی خوای محاسبه برای خودروهای سنگین بیشتر از خودروهای سبک است. توجه داشته باشیم که تغییرات محیوی که در اثر سرعت های بالا و یا باد شدید ایجاد میشود بسیارسریع است. برابر اصول فیزیک این امکان وجود دارد که خودروئی را که با سرعت93 کیلومتر در ساعت حرکت میکند سرعت سنج ویدئویی با محاسبات اشتباه، عکس این خودرو را با 233 کیلومتر در ساعت بگیرد.
تشخیص خودکار شماره پلاک خودرو

دوربین سامانه' تشخیص پلاک خودرو
تشخیص خودکار شماره پلاک خودرو سامانه ای برای خواندن پلاک وسیله نقلیه با استفاده از نویسه خوان نوری است شماره پلاک خودرو یکی از مناسب ترین اقلام اطلاعاتی جهت احراز هویت خودروها می باشد. تشخیص خودکار شماره پلاک خودرو سامانه ای کاملاً مکانیزه است که با استفاده از پردازش تصویر خودروهای عبوری از یک مکان، شماره پلاک آنها را استخراج می کند. برای استفاده از این سامانه، نیازی به نصب و تجهیز خودروها به وسیله' دیگری مانند GPS یا برچسب های رادیویی (RFID Tag ) وجود ندارد. این سامانه با استفاده از دوربین های مخصوص، تصویری از خودرو در حال عبور اخذ می کند و آن تصویر را جهت پردازش توسط نرم افزار تشخیص پلاک خودرو به رایانه ارسال می کند. از این سامانه می توان در زمینه های امنیتی و ترافیکی بسیار بهره گرفت.
شماره ی پلاک خودرو یکی از مناسب ترین اقلام اطلاعاتی جهت احراز هویت خودروها می باشد. ثبت شماره ی پلاک خودروهای عبوری از یک مکان کاربردهای بسیار مفید و متنوع اطلاعاتی و امنیتی دارد. کاربردهائی چون کنترل دسترسی خودروها به یک محدوده ی خاص، اخذ عوارض به صورت خودکار و الکترونیکی، کسب اطلاعات آماریِ ترافیکی، ردیابی خودروها جهت سیستم های امنیتی و غیره می توانند بر اساس شماره ی پلاک خودروها بنا شوند.
سامانه ی تشخیص پلاک خودرو سامانه ای کاملا خودکار است که شماره ی پلاک خودرو را تشخیص می دهد. این سامانه ابتدا توسط سخت افزارهای مخصوص، تصویری از خودروی عبوری اخذ می کند و سپس با استفاده از روش های پردازش تصویر پیشرفته شماره ی پلاک خودرو را استخراج می کند. این سامانه یکی از کم هزینه ترین سامانه ها برای تشخیص خودروها است، چرا که برای استفاده از آن هیچ نیازی به مجهز کردن خودروها به وسیله ی خاصی (مانند گیرنده های رادیوئی و یا ردیاب های ماهواره ای) وجود ندارد.
در همین راستا شرکت مهندسی بصیر پردازش با استفاده از متخصصین توانمند داخلی در زمینه ی نرم افزار و سخت افزار اقدام به تولید سامانه ی تشخیص پلاک خودرو در کشور نموده است.
این سیستم در کلیه پارکینگها، معابر، جاده ها، عوارضی، محدوده های ترافیکی و برزگراهها جهت کنترل خودروها و ثبت اطلاعات دقیق و جامع از تردد آنها قابل استفاده می باشد.

قابلیتهای سامانه' تشخیص پلاک خودرو
قابلیت پردازش تصاویر رنگی دوربین های CCTV و همچنین تصاویر دوربین IR مادون قرمز
دقت تشخیص بالا (۹۷ درصد)
کنترل راه بند (Gate) پارکینگ ها به صورت خودکار
سرعت تشخیص بسیار بالا
قابلیت کار در شرایط مختلف ترافیکی (با توجه به سرعت های متفاوت خودرو)
سرعت پردازش منحصر به فرد
قابلیت ارسال اطلاعات بر روی انواع شبکه Ethernet,GPRS و…
کاربردهای سامانه' تشخیص پلاک
کنترل و اخذ عوارض ورود به محدوده طرح ترافیک
امروزه شهرهای بسیاری (از جمله تهران و اصفهان) ورود خودروها به منطقه مرکزی شهر را به منظور کنترل ترافیکِ آن محدود ساخته اند. از آنجا که استفاده از روش های سنتی (قرار دادن نیروهای پلیس در تمامی مبادی محدوده) هم پر هزینه و هم کم دقت است، راه حل های جدیدی برای کنترل و اخذ عوارض ورود به محدوده پرتردد شهرها پیشنهاد شده است. یکی از این راه حل ها (که برای مثال در استکهلم و لندن استفاده می شود استفاده از فناوری تشخیص پلاک خودرو است. در این راه حل، دوربین های تشخیص پلاک خودرو در تمامی مبادی طرح نصب می شوند و ورود هر خودرو به محدوده طرح ثبت می شود. سپس مانند روش اخذ عوارض، فرصتی به راننده داده می شود تا عوارض ورود به طرح را تا زمان مقرر پرداخت کند. در غیر اینصورت، راننده طبق قانون ملزم به پرداخت جریمه خواهد بود.
اخذ عوارض جاده ها و بزرگراه ها به صورت خودکار
از آنجا که وجود مانع بر سر راه خودروها در عوارضی ها باعث کند شدن حرکت، ایجاد ترافیک، و به تبع آن آلودگی محیط زیست می شود، راه های مختلفی برای حذف موانعِ موجود در عوارضی ها پیشنهاد شده است. یکی از این راه ها استفاده از سامانه' تشخیص پلاک خودرو می باشد. در این راه حل، خودروها بدون نیاز به توقف از عوارضی ها عبور می کنند و سامانه' تشخیص پلاک خودرو شماره پلاک آنها را ثبت می کند. بر اساس شماره پلاک، عوارض مربوطه محاسبه می شود و راننده ملزم به پرداخت عوارض در زمان مشخصی خواهد بود. در صورت عدم پرداخت عوارض در زمان مقرر، خودرو طبق قانون جریمه خواهد شد. به این روش عوارض ویدئویی گفته می شود.
محاسبه مدت سفر
تخمین مدتِ زمان سفر یکی از کاربردهای مهم سیستم های ترافیک هوشمند می باشد. در این کاربرد، مسافران می توانند پیش از سفر به آمارها و اطلاعات مربوطه مراجعه کنند و تخمینی از مدتِ زمان سفر میان مبدا و مقصد خود داشته باشند. سامانه تشخیص پلاک خودرو یکی از راه حل های مناسب جهت این کاربرد به شمار می رود. در این راه حل، سامانه' تشخیص پلاک خودرو در نقاط مختلف یک جاده نصب می شود (برای مثال در مبدا و مقصد) و بنابراین مدت زمان سفر را به صورت تفکیک شده برای هر خودرو محاسبه می کند. با تحلیل آماری این مدت برای تمامی خودروها می توان با دقتِ مطلوبی، متوسط و تغییراتِ آن در زمان های مختلف روز و هفته را در جاده اندازه گرفت و برای تصمیم گیری در اختیار عموم قرار داد.
اندازه گیری سرعت متوسط خودروها
علاوه بر روش های معمولِ اندازه گیری سرعت که در یک نقطه' خاص سرعت خودروها را محاسبه می کنند، روش هایی نیز جهت محاسبه سرعت متوسط خودروها در یک مسیر وجود دارد. جهت اندازه گیریِ سرعتِ متوسط نیاز به تشخیص هویت خودروها در ابتدا و انتهای مسیر می باشد. تشخیص پلاک خودرو یکی از راه های مناسب جهت تشخیص هویت خودروها و به تبعِ آن اندازه گیریِ سرعت متوسط آنها می باشد. در این راه حل، دوربین های تشخیص پلاک در چندین نقطه از مسیر نصب می شوند و با ثبتِ زمان تردد خودرو از مقابل هر یک از آنها، امکان محاسبه سرعت متوسط خودرو میان هر دو نقطه متوالی وجود دارد. در این راه حل، حتی اگر رانندگان در مقابل این دوربین ها ترمز کنند تاثیر چندانی در سرعت متوسط محاسبه شده در مسیر نخواهند گذاشت و بنابراین تا حدی در مقایسه با روش های مبتنی بر سرعتِ نقطه ای برتری دارد.
* دیده بانی معابر، گلوگاه ها و مرزها و گزارش سریع خودروهای سرقتی عبور کرده از آنها
* ثبت اطلاعات ترافیکی دقیق و جامع از تردد خودروها در معابر
امکانات جانبی سامانه تشخیص خودکار شماره پلاک خودرو [6] [1]
در سامانه پلاک خوان امکانات جانبی بیشتر بنابر خواست خریدار نصب و به سیستم افزوده خواهد شد. امکانتی نظیر: سنسور نوری تشخیص مانع، کارت های حافظه دار یا بارکد دو بعدی، دوربین نظارتی، دوربین ثبت چهره راننده، تابلوی نمایشگر، UPS یا باتری پشتیبان

معرفی یک سامانه' سرعت سنج در ایران
سامانه سرعت سنج بصیر [1]
امروزه با پیشرفت تکنولوژی می توان راه حلها و ایده های بهتری را جهت رفع مشکلات ترافیکیِ جاده ها ارائه کرد. در این راستا شرکت مهندسی بصیر پردازش سامانه تشخیص سرعت خودرو را به عنوان یک سیستم پیشرفته ارائه کرده است که می تواند در نقشِ دوربین های کنترل سرعت مورد استفاده قرار گیرد. این سامانه سرعت خودروها را با استفاده از تکنیک های پردازش ویدئویی تشخیص می دهد. دقت تشخیص بالا (حداکثر ۲ تا ۳ درصد خطا) ،پلاک خوانی همزمان، سرعت سنجی هوشمند و قابلیت عدم شناسایی توسط رانندگان از جمله ویژگی های سرعت سنج ویدئویی بصیر می باشند. به خاطر ویژگی های جدید و متنوع و همچنین امکاناتی که سامانه سرعت سنج بصیر در اختیار قرار می دهد، حقیقتا می توان عنوان دوربین های سرعت سنج هوشمند را به آن ها اطلاق کرد.
با توجه به رشد روز افزون صنعت حمل و نقل جاده ای در جهان امروز، و به تبع آن گسترش استفاده از وسائط نقلیه کوچک و بزرگ در معابر، کنترل و مدیریت جاده ها و راه ها به ضرورتی انکارناپذیر تبدیل شده است. یکی از معضلاتی که امروزه گریبانگیر صنعت حمل و نقل جاده ای است، خسارات جانی و مالی بسیاری است که از این طریق بر پیکره اجتماع وارد می شود. از آنجا که یکی از مهمترین دلایل این خسارات سرعت غیر مجاز و بالای خودروهای در حال تردد است، کنترل سرعت خودروهای در حال عبور از یک محور می تواند به کاهش قابل توجه این خسارات بیانجامد. همانگونه که واضح است، جهت کنترل سرعت خودروهای در حال عبور، ابتدا به ابزارهائی جهت تشخیص سرعت این خودروها نیازمندیم تا بتوانیم با جریمه خودروهای متخلف، سرعت های غیر مجاز را در جاده ها کاهش دهیم.

کاربردهای سامانه سرعت سنج بصیر
تشخیص سرعت خودرو با حداقل خطا (۳ درصد)
توانایی ثبت سرعت خودرو از ۱۰ تا ۲۵۰ کیلومتر در ساعت
عدم بروز تداخل در هنگام عبور چندین خودرو از کنار دوربین و تشخیص سرعت هریک از خودروها به تفکیک
قابلیت استناد حقوقی بالا (بدلیل عدم بروز حالتهای تداخلی)
عدم نیاز به تخلیه اطلاعات دیسک در بازه های زمانی کوتاه
تعیین میزان ترافیک جاده در تمام روزهای سال و امکان ارائه گزارش های متنوع
امکان اتصال به شبکه و ارسال اطلاعات حاصل از احصاء تخلف روی شبکه
پلاک خوانی خودروهای عبوری به صورت خودرکار و شناسایی و اعلام خودروهای تحت تعقیب
قابلیت ها و ویژگی های سامانه سرعت سنج بصیر
قابلیت تشخیص نوع خودرو (سبک و سنگین) و اعمال آستانه ی متفاوت برای سرعت انواع خودروها
قابلیت تشخیص لاین خودروی عبوری و اعمال آستانه ی متفاوت سرعت برای هر لاین
قابلیت ثبت تصویر و شماره پلاک برای خودروهای عبوری در محور
قابلیت تشخیص سرعت متوسط در صورت نیاز
قابلیت اخذ تصویر رنگی از خودرو متخلف با قدرت تفکیک بالا
عدم آشکارسازی محل سیستم سرعت سنج برخلاف سیستم های راداری و لیزری
توانایی کارکرد در تمام فصول سال و شرایط متفاوت آب و هوایی
لازم به ذکر است که تشخیص سرعت خودروها می تواند به دو صورت انجام پذیرد:
۱- سرعت لحظه ای
سرعت لحظه ای تشخیص سرعت خودروها در یک نقطه است. این بدان معنا است که نقاطی از جاده (به نام دام های سرعت) وجود دارند که به محض عبور خودرو از آن نقاط، سرعت خودرو تشخیص داده می شود.
۲- سرعت متوسط
سرعت متوسط تشخیص سرعت متوسط خودروها در طول یک مسیر است. این امر به ابزاری جهت تشخیص هویت خودروها در ابتدا و انتهای یک مسیر نیازمند است.

۱. روش های تشخیص سرعت لحظه ای(نقطه ای)
امواج رادیوئی
لیزر
حسگرهای تشخیص عبور خودرو
پردازش تصویر
۲. روش های تشخیص سرعت متوسط
استفاده از برچسب های تعیین هویت با استفاده از فرکانس رادیوئی
استفاده از فناوری تشخیص پلاک
۳ مبتنی بر پردازش تصویر [6] [1]
با استفاده از روش مبتنی بر پردازش تصویر می توان اطلاعات جامعی از خودروهای عبوری را به دست آورد. در این روش با مدلسازی مسیر حرکت خودروها و تحلیل دقیق رفتار ترافیکی آنها می توان اطلاعات ارزشمندی را استخراج نمود که قدرت بالایی را جهت برقراری مدیریت منعطف ترافیکی ایجاد می نمایند.
این روش نسبت به سایر روش های تشخیص سرعت خودرو، دارای مزایایی می باشد که از آن جمله به موارد زیر می توان اشاره کرد:
امکان تشخیص سرعت دقیق برای هر خودرو بصورت جداگانه
امکان اعمال دو یا چند آستانه جهت خودروهای سنگین و سبک
امکان تشخیص تخلفاتی مانند انحراف به چپ
امکان تشخیص همزمان سرعت چندین خودرو
تشخیص پلاک خودروهای عبوری که جهت کشف خودروهای مسروقه و بدست آوردن اطلاعات آماری از تردد خودروها استفاده می گردد.
عملکرد مناسب در شرایط مختلف جوی
امکان ادغام با تشخیص سرعت متوسط
عدم نیاز به تغییرات فیزیکی در سطح جاده
امکان تشخیص سبقت غیر مجاز در محدوده ی دید دوربین
امکان تشص عدم رعایت فاصله مجاز دو خودرو در محدوده ی دید دوربین
در حال حاضر این سامانه در بزرگراه کرج-قزوین به درخواست وزارت راه و ترابری نصب و راه اندازی شده است، که به صورت لحظه ای و هوشمند، سرعت خودروهای عبوری را ثبت و ذخیره می نماید. دکل آسانسوری این سیستم با ارتفاع 6 متر و کاملا اتوماتیک برای اولین بار توسط متخصصین شرکت بصیر پردازش طراحی و ساخته شده است. سیستم سرعت سنج ویدویی بصیر مورد تایید کارشناسان ناجا می باشد.
پلاک ها
تمام قابلیت دوربین ها و رادارهای کنترلی، زمانی مشخص می شوند که پالس ارسالی به درستی بازگردد. امواج رادیویی ماکروویو، فروسرخ (مادون قرمز و یا همان اینفرارد) و رادیویی در صورتی که با فلز برخورد نکنند، بازتابی ندارند. از آنجایی که تمام بدنه خودرو فلزی است، تصویر بازگشتی به دوربین، نمایه ای مبهم از یک خودرو است. به همین دلیل، مکانیزم ANPR (تشخیص خودکار شماره پلاک) ابداع شد که موجب می شود تا پالس های بازگشتی، بتوانند تصویر خودرو به همراه پلاک آن را به دوربین منتقل کنند.از سیستم ANPR فقط برای ثبت ناهنجاری های ترافیکی استفاده نمی شود. کنترل و اخذ عوارض ورود به محدوده طرح ترافیک، اخذ عوارض جاده ها و بزرگراه ها به صورت خودکار، محاسبه مدت سفر و اندازه گیری سرعت متوسط خودروها، مزیت های دیگر تشخیص خودکار پلاک هستند. قابلیت بزرگ این سیستم، خواندن دقیق شماره پلاک است. به همین دلیل پلاک های مخدوش، بسرعت توسط سیستم علامت گذاری می شوند و گشت پلیس را برای بازرسی اعزام می کند.
در این میان، دوربین های ویدئویی با پوشش فضای وسیعی از صحنه های ترافیکی، بیشترین اطلاعات را از این صحنه ها نسبت به سایر سنسورها دریافت می نمایند. همچنین نصب دوربین های ویدئویی نسبت به سایر سنســورها بـه هزینـه کمـتری احتیاج داشته و ارائه خدمات و نگهداری از آنها نیز مستلزم قطــع جریـان ترافیـک معـابر مربوطـه نمـی باشـد. عـلاوه بـر ایـن،متخصصان با بهرهگیری از روشهای تحلیلی و پردازشی اعمال شده بر تصاویر دریافتی از دوربینها می توانند به شکل بهینه تر و کم هزینه تری ترافیک شهری را مدیریت و کنترل نمایند.
چندی است شرکت کنترل ترافیک تهران با نصب دوربین های نظارت، در خیابانها و اتوبانها و به منظــور توسـعه سیسـتم پیشین خود و همچنین ایجاد یک سیستم نظارت خودکار و هوشمند، سعی در تسهیل و بهبود کیفیت حمل و نقــل شـهر تـهران داشته است. از اینرو با همکاری دانشگاه علم و صنعت ایران اقدام به توسعه یک سیستم نظارت ترافیکی اتوماتیک نموده اســت. طراحی و پیاده سازی چنین سیستمی با مشکلات و محدودیتهایی همراه بوده است که در این پروژه در جهت رفع و حذف تــاثیر آنها بر عملکرد سیستم، گام برداشته شده است.

مشخصات و محدودیتهای موجود:
در سیستمهای اتوماتیک نظارت ترافیکی موجود درجهان، دوربینهای نظارت ثابت م ی باشـند. ولـی در سیسـتم مـورد بحث در این مقاله بدلیل کاربرد شهری آن و نیاز به تحلیل ترافیکی تقاطع ها و هر دو جهت اتوبانها، از دوربینهای متحرک با قابلیت چرخش ٣٦٠ درجهای استفاده شده است.
ارتفاع دوربینهای نصب شده در این سیستم نیز متفاوت می باشـد کـه بـاعث ایجـاد دیدهـای مختلفـی در خیابانـهای متفاوت می گردد.
همچنین در بعضی موارد وجود پلهای عابر پیاده و تابلوها، دید مغشوشی از خیابانها ایجاد کرده و ناحیه نظارتی مناسبی را فراهم نمی آورد.
عدم رعایت قوانین راهنمایی و رانندگی در تهران و همچنین وجود خطوط ویژه اتوبـوس و فوریتـها کـه دارای شـرایط خاص ترافیکی می باشند نیز محدودیتهایی در طراحی سیستم ایجاد می نماید.
با توجه به مشخصات سیستم و بهره گیری از امکانات موجود و همچنین مد نظر قرار دادن محدودیتـها و مشـکلات فـوق الذکر، تلاش گردیده است تا سیستم حاضر، به گونه ای طراحی و پیاده سازی شود که در شرایط مختلف نوری و آب و هوایــی، قابلیت نظارت و تشخیص در هر دو محیط درون شهری (خیابانی) و بزرگراهی را داشــته و حداکـثر کـارایی را بـا حداقـل تـاثیر پذیری از مشکلات دارا باشد. در این سیستم هر بار که بخش PrePosition ، دوربین های نظارت را در موقعیت جدیــدی قـرار دهد ابتدا محدوده جاده، تعیین گشته و سپس در فضای مشخص شده، پارامترهای کیفی و کمــی اسـتخراج مـی شـوند و مـورد تحلیل قرار میگیرند. بنابراین در این مقاله نیز، ما سیستم نظارت ترافیکی را بر اسـاس عملکـرد آن در ٤ بخـش موقعیت اولیه (PrePosition)، تشخیص محدوده جاده، اندازه گیری پارامترهای کیفی و کمی مورد بررسی قرار خواهیم داد.
سیستم PrePosition (موقعیت اولیه) از طریق سوئیچهای تصویری، دوربینهای نظارت را به موقعیت خاص خــود فرمـان داده و هدایـت می نماید. تا کنون سیستمهای نظارت تصویری ترافیکی از دوربینهای ثابت استفاده نموده و دارای این خاصیت نبوده اند. از ایــن حیث پیاده سازی سیستم فوق تجربه جدیدی در این زمینه می باشد، به همین منظور مداری در کنار هـر دوربیـن طراحـی شـده است که بتواند این قابلیت را به دوربین اضافه کند. با توجه به پیچیدگی این مدار و حجم مقاله از جزئیات طراحــی ایـن مـدار در اینجا صرفنظر می شود.

تشخیص محدوده جاده
مهمترین مسئله در سیستمهای نظارت اتوماتیک ترافیک با دوربینهای متحرک، مشخص کردن محدوده جاده مــی باشـد. چرا که هر گونه تحلیل و استخراج اطلاعات ترافیکی از تصاویر دریافت شده توسط دوربین، بــاید در فضـای مشـخصی صـورت گیرد و آن فضا، تنها محدوده جاده و خیابان است که دارای اطلاعات با اهمیت و قابل تحلیل می باشد. به همین دلیل تلاشهایمتعددی در این زمینه صورت گرفته است.

شناسایی حرکت
همانگونه که بیان شد روش استفاده شده به منظور شناسایی مرزهای جاده بر پایه تشخیص مسـیر حرکـت خودروهـا مـی باشد. به عبارت دیگر چون جاده ها تنها منطقه مجاز برای عبور و مرور وسایل نقلیه می باشند، لذا با معین نمودن مسـیر حرکـت خودروها می توان محدوده جاده را از دیگر قسمتهای تصویر تفکیک نمود. در زمینه تشخیص حرکت، ایــده هـای متفـاوت و یـا مشابهی مطرح می باشد که با توجه به پاسخگویی بلادرنگ و نیز نیازها و امکانات سیســتم، طبقـه بنـدی مـی شـوند. از جملـه روشهای مطرح در این زمینه می توان به روش جریان نوری اشاره نمود. این روش ضمن مشـکلات مبنایی خاصی که دارد، از پیچیدگی محاسباتی بالایی نیز برخوردار است. از اینرو استفاده از این روش مستلزم بکارگیـری سـخت افزار موازی خواهد بود. بنابراین دراین سیستم، ما با تفاضل فریمهای متوالی و اندازه گیری میزان حرکت های موجود در تصاویر ترافیکی، تغییرات بی اهمیت که مربوط به حرکت برگ درختان، عبور پرندگان، بارش برف و باران و حرکت عابرین پیاده بـوده را حذف کرده و تنها تغییرات با اهمیت که مربوط به حرکت خودروها می باشد را ثبت خواهیم نمود. بر اساس آزمایشهای متعــددی که در این پروژه انجام شد مشخص گردید که شناسایی حرکات با اهمیت به ٢ فاکتور مهم بستگی دارد:
فاصله زمانی بین ٢ فریم(تصویر یا موقعیت ذخیره شده) متوالی
تعیین حد آستانه

فاصله زمانی بین ٢ فریم متوالی [6]
وجود فاصله زمان زیاد بین ٢ فریم متوالی باعث ثبت هر نوع حرکتی شده و همچنیــن در ترافیـک سـبک، موجـب ایجـاد گسستگی در ثبت حرکات خودروها می گردد. در ضمن زمان اجرای الگوریتم نیز افزایش مــی یـابد. از ایـنرو بـه منظـور حـذف گسستگی و ایجاد پیوستگی در ثبت حرکات خودروها و به عبارتی ردیابی آنها از یک سو و همچنین حذف حرکات بی اهمیت و کاهش حساسیت سیستم به وجود آنها، می بایست فاصله زمانی بین ٢ فریم متوالی از صحنه ترافیکی تا حد ممکن کم باشــد تـا نداشتن اطلاعات نسبت به نوع تصویربرداری و وضعیت ترافیکی خللی در کارکرد سیستم ایجاد نکند.
تعیین حد آستانه (حرکت اشیاء اطراف خودرو)
با اعمال حد آستانه مناسب، حرکات بی اهمیت که شامل حرکت اشیاء غیر از خودرو می باشند حذف خواهنــد شـد. مـیزان حد آستانه کاملا" وابسته به فاکتور اول می باشد. چراکه با تغییر فواصل زمانی بین دو فریم متوالی، فریمــهای حـاصل از تفـاضل متفاوتی بوجود خواهند آمد و آستانه اعمال شده نیز باید تغییر نماید. به منظور تعیین یک حد آستانه واحد و یکسان سازی شرایط نوری مختلف می توان از گسترش هیستوگرام استفاده نمود.
"هیستوگرام نموداری است که محتوای نوری تصویر را برای ما نمایش می دهد. منظور از محتوای نوری مقادیر روشنایی و تاریکی تصویر است. هیستوگرام به ما مقدار پیکسل های تیره، روشن و خاکستری تصویر را نشان می دهد. توجه کنید که هیستوگرام فقط مختص تصاویر سیاه و سفید نبوده، بلکه در تصاویر رنگی نیز می توانیم مقادیر روشنایی کانال های مختلف رنگی تصویر را مشاهده و در صورت نیاز، تنظیم کنیم."
ولی به دلیل اینکه عملیات تفاضل، باید به دفعات تکرار گردد تــا در تمام سطوح جاده، حرکت خودروها ردیابی گردد، استفاده از گسترش هیستوگرام برای هر دو فریم متوالی، بسیار زمان بـر بـوده و امکان استفاده از این روش غیر عملی می نمایاند. بنابراین برای حل مشکل فوق باید از هیسـتوگرام تفـاضل دو فریـم اسـتفاده نمود. زیرا در اثر تفاضل دو فریم، تنها تغییرات موجود در فریم، باقی خواهند ماند و به همین دلیل می توان با تحلیل هیسـتوگرام حد آستانه را تعیین نمود. در همین راستا آزمایش های مختلفی صورت گرفت بطوریکه مشخص شد در شرایط مختلــف نـوری و جوی هیستوگرامهای حاصل از تفاضل، تنوع چندانی نداشته و توزیع سطوح خاکستری در اکثر هیستوگرامها از ســاختار یکسـانی تبعیت می کنند. از اینرو با تحلیل ساختار هیستوگرام می توان حدود آستانه را به شکل بهینه تر و آسانتری بدست آورد(شکل ١).

ساختار یکسان هیستوگرامها

ایجاد ساختار جاده :
با تفاضل دو فریم متوالی و انجام عملیات آستانهگیری بخش نا چیزی از سطح جاده و خیابان مشخص می گردد. بنـابراین می بایست فرایند تشخیص حرکت را به دفعات انجام داد تا در هر بار قسمتی از جاده معین گردد. اما تعداد دفعات تکــرار، معیـار مهمی در ارزیابی این سیستم بوده و زمان پاسخگویی سیستم را مشخص مــی نمـاید. در ایـن پـروژه بدلیـل وجـود ترافیکـهای سنگین شهری و چراغهای راهنمایی و رانندگی زمان تشخیص محدوده جاده را حدود ٥/١ دقیقه در نظر می گیریم.
در هر صورت جمع آوری اطلاعات مربوط به حرکت خودروها در سطح جاده و خیابان در قالب یک فریم، موج ب تشـکیل ساختار کلی جاده می گردد .البته شکل حاصل شباهت ک املی بـا فرمـت خیابـان نـدارد کـه ایـن امـر بدلیـل وجـود خودروهای پارک شده در خیابان، عبور خودروها از کنار خیابان و ایجاد حرکت در حاش یه، وقـوع تصـادف و همچنیـن نویزهـای پراکنده ناشی از وجود خطا در تشخیص حرکت می باشد.

جمع آوری اثر حرکتهای با اهمیت

بنابراین به منظور نزدیک کردن نقشه بدست آمده به ساختار اصلی جاده، می توان از فیلترهــای تصویـری بـهره بـرد. بـه همین دلیل با اعمال فیلتر میانه بمنظور حذف نویزهای پراکنده و اعمال فیلتر میانگین بمنظور بسط تاثیر حرکت خودروها شــکل بدست آمده تا حد خیلی زیادی شبیه به ساختار اصلی جاده خواهد شد

بسط سطح ایجاد شده و نزدیک شدن به ساختار جاده

تعیین معادلات خطوط جاده :
به منظور اندازهگیری خودکار پارامترهای کمی و کیفی ترافیک شهری در این سیستم، وجــود فضـای تحلیـل در تصـاویر ترافیکی، لازم و ضروری است. به عبارت دیگر با مشخص کردن محدوده جاده در تصویــر و تعییـن خطـوط چـپ و راسـت آن، پارامترهای فوق در بین این دو خط استخراج شده و مورد ارزیابی قرار می گیرند. البته اگر تنها یک جاده در تصویر وجـود داشـته باشد، با استفاده از قسمتهایی که در بخش قبل به عنوان جاده مشخص گردید، م ی تـوان پارامترهـای کمـی و کیفـی را انـدازه گیری نمود. ولی در این پروژه به دلیل وجود اتوبان، بلوار و جداول وسط خیابان در تصاویر باید جاده مورد نظـر را (جـاده ای کـه قصد داریم محدوده آن را تعیین کرده و مورد تحلیل قرار دهیم) از بین دیگر قسمتهای تصویر تفکیـک نمـوده و سـپس خطـوط چپ و راست آن را تعیین نمود

تعیین خطوط چپ و راست جاده

بدین منظور پیش فرضی برای تفکیک جاده از دیگر قسمتها در نظر گرفته ایم و بر این اساس مـی بایسـت، وسـِطِ پـایین ترین خط افقی تصویر، بر جاده و یا خیابان با اهمیت در تصاویر دریافت شده توسط دوربین، منطبق باشد. بدین شکل، با حرکــت از وسط تصویر به دو طرف و یادداشت مختصات لبه های سمت چپ و راست و ادامه این کار تــا قسـمت مشـخصی از تصویـر، براحتی می توان معادله خطوط جاده را تعیین نمود.

اندازه گیری متغیرهای کیفی
در این بخش، راهکاری بلادرنگ مبتنی بر ویژگی به منظور اندازه گیری پارامترهای کیفی ترافیکــی از مجموعـه تصـاویر ترافیکی قابل دریافت معرفی میگردد. از جمله ویژگیهای مهم این الگوریتم میتوان به، پاســخگویی بلادرنـگ علـیرغم پـردازش زمانی تصاویر دریافتی، استفاده از فضای حافظه اندک بدلیل استفاده از ویژگیهای تصویری بجای خود تصویر و تجربه استفاده از شبکه های عصبی تاخیر زمانی در کاربردهای ترافیکی اشاره نمود. در ادامه به صورت مختصر به مراحل کلــی الگوریتـم اشـاره شده است.

انتخاب قطعات مناسب تصویر جهت پردازش
پس از جدا شدن خیابان از محدوده اطرافش و تعیین مختصات نقاط مرزی آن توســط بخـش تشـخیص محـدوده جـاده، محدوده خیابان جدا شده نیز مجدد قطعه بندی خواهد شد و قسمتهایی از محدوده خیابان جهت پردازش انتخاب می شوند که با حداقل مساحت، بتوانند اطلاعات مکفی، مناسب و مفید را عرضه کنند. به این ترتیب پردازشـهای بعـدی در پنجـره هـای مجـزا صورت خواهد پذیرفت. پنجره های انتخاب شده به شکل مربعی به طول نصف عرض خطــوط ترافیکـی مـی باشـند و بدون هیچ فاصلهای از یکدیگر در راستای عمودی، در وسط خطوط قرار میگیرند. به این ترتیــب عملا" تـاحدود زیـادی تصویـر خط کشیهای خیابان نیز از محدوده مورد پردازش ما جدا می شود (شکل ٥ ).

. نمونه ای از پنجره بندی محدوده جاده تعیین شده

استخراج ویژگیها
در تحلیل ترافیکی دو ویژگی قابل توجه در تصاویر وجود دارد. نخست، ویژگی مبتنی بر اینکه در کــدام نواحـی از تصویـر، خودروها وجود دارند (نه اینکه خودروهای مشخص در کجای تصویر قرار دارند) و دومین ویژگی به بیان توزیع حرکت در تصوی ر می پردازد. ارتباط بین این دو ویژگی می تواند بیانگر رفتار ترافیکی صحنه مورد نظارت باشد

تصمیم گیری در مورد وضعیت هر خط ترافیکی
در این مرحله اطلاعات هر خط ترافیکی شامل ٢ ویژگی از هر سلول و ٨ سلول در هر خط را درفریم های متوالـی بعنـوان ورودی شبکه عصبی تاخیر زمانی به آن شبکه داده می شود. شبکه استفاده شده در این پروژه دارای لایه ورودی 16×10، لایــه میانی اول ٨×٥، لایه میانی دوم ٥×٥ و لایه خروجی ٥×١ می باشد. بعنوان تابع فعالیت تابع تانژانت هیپربولیک استفاده شــده و آموزش شبکه به شیوه تصادفی و به روش انتشار خطا انجام پذیرفته است. وضعیت ترافیکــی خطـی کـه اطلاعـات آن بعنـوان ورودی به شبکه داده شده، توسط لایه خروجی شبکه عصبی کــه هـر یـک نمایـانگر یـک وضعیـت ترافیکـی اسـت مشـخص میشود.

اندازه گیری پارامترهای کمی
از جمله پارامترهای مهم ترافیکی، پارامترهای کمی می باشند که مهندسین ترافیک با اندازه گیری و تحلیل آنــها همـواره در جهت بهبود کیفیت حمل و نقل شهری گام برداشته اند. این پارامترها عبارتند از:
تشخیص و شمارش تعداد خودرو عبوری و نوع آنها از لحاظ بزرگی و کوچکی
اندازه گیری سرعت خودروها
اندازه گیری طول صفهایی که پشت چراغ قرمز تکمیل می شوند.

تشخیص و شمارش خودرو
میتوان برای محاسبه پارامترهای کمی ترافیک از روش پنجره استفاده کرد. در این روش یک ردیــف پنجـره بین دو خط تعیین شده توسط الگوریتم شناسایی محدوده جاده و در مسیر حرکت وســایل نقلیـه بـاز مـی شـود. از آنجـا کـه در بسیاری از موارد وسایل نقلیه در وسط باند حرکتی، حرکت نمی کنند، لازم است پهنای خیابــان بـه تعـدادی پنجـره بـه نحـوی تقسیم گردد که روی هر باند خیابان چند پنجره باز شود. به این ترتیب اگر وسیله نقلیه بین دو باند هم حرکت کند، بــا تحریـک شدن پنجره های نزدیک به هم در هر دو باند، عبور وسیله نقلیه تشخیص داده می شود. در این پروژه تعداد پنجــره هـا ٤ برابـر تعداد باندهای حرکتی در نظر گرفته شده است.
پس از تعیین پنجره ها و به منظور تشخیص و شمارش خودروها ابتدا تصویر زمینه با محاسبه میانگین تعدادی از فریمهای دریافتی ساخته می شود. سپس با تفاضل فریمهای دریافتی از تصویر زمینــه، و اعمـال حـد آسـتانه، وجـود خـودرو در پنجرههـا شناسایی شده و به صورت آرایه هایی از صفر و یکها ذخیره می گردد. در ادامه با بررسی صفر و یکهای آرایه ها می تـوان تعـداد خودروهای عبور کرده از خیابان را محاسبه کرد. همچنین بر اساس تعداد یکها، می توان تخمینی از ابع اد خـودرو را نـیز بدسـت آورد.

سرعت خودرو
برای اندازه گیری سرعت خودرو باید از دو پنجره افقی در هر باند استفاده نمــود. فاصلـه بیـن دو پنجـره تـاثیر مـهمی در صحت اندازه گیری سرعت خودروها دارد. زیرا در صورت زیاد بودن فاصله ممکن است خودروی عبور کرده از پنجره اول، قبل از رسیدن به پنجره دوم، باند حرکتی خود را تغییر دهد و یا در صورت کوچک بودن فاصله و بالا بودن سرعت در یک لحظه در هر دو پنجره قرار گیرد. به همین منظور فاصله دو پنجره با توجه به بزرگی تصویر و ضریب سرعت خیابان انتخاب می شود.
پس از تشکیل پنجره ها، در محدوده مشخص شده توسط الگوریتم شناسایی مرزهای جاده، مانند شیوه شمارش خودرو، بـا تفاضل فریمها در هر بازه زمانی و باینری کردن مقادیر حاصل، دو آرایه از صفر و یکها، متناظر ب ا دو ردیـف پنجـره، تولیـد مـی شود. سپس با داشتن دو فــاکتور، فاصلـه بیـن دو پنجـره و زمـان پیمـودن آن فاصلـه مـی توانیـم سـرعت خـودرو را محاسـبه نماییم

تشخیص صف
به منظور اندازه گیری طول صف، ابتدا باید عدم حرکت را در قسمتهای جلوی جاده تشخیص دهیم. اگر حرکتی مشــاهده نشد، تا جایی که حرکت نداریم پیش می رویم. این نقطه جایی است که انتظار می رود صف تا آنجا کشــیده شـده باشـد. بـرای اینکه قسمتهای خالی را به اشتباه به عنوان صف در نظر نگیریم، از الگوریتم تشخیص خودرو کمک گرفته و ص ف را تـا نواحـی که خودرو وجود دارد در نظر می گیریم. در پایان نیز طول صف را بر حسب ابعاد واقعی بدست می آوریم.
برای تشخیص عدم حرکت و یا توقف خودروها، از تفاضل دو فریم متوالی استفاده می کنیــم. در ایـن روش از هـر فریـم، خطی به پهنای ٣ تا ٨ پیکسل را موازی با مرزهای جاده، انتخاب نموده و سپس با تفاضل مقــادیر آن دو خـط و اعمـال آسـتانه توقف را تشخیص می دهیم.
حا ل ممکن است توقِفِ تشخیص داده شده بدلیل عدم حضور خودرو در تصویر باشد. بدین منظور پنجره تشخیص صــف را با پنجره متناظرش در تصویر زمینه مقایسه می نماییم. چنانچه مقدار بدست آمده از مقدار آستانه ای بزرگتر بود وجــود خـودرو تشخیص داده می شود و در غیر اینصورت تفاوت چندانی بین تصویر زمینه و تصویر فعلی وجود نداشته و ایــن بـه معنـی خـالی بودن خیابان در آن محل می باشد.

ITS چیست؟
ITS مخفف عبارت "Intelligent Transportation Systems" و به معنای سیستم های هوشمند حمل و نقل می باشد. تعاریف منعددی از ITS ارائه شده است که از جمله آتها میتوان به مورد زیر اشاره نمود:
ITS بکارگیری فن آوری اطلاعات برای بهبود عملکرد سیستم حمل و نقل است.
آشنایی با سیستم حمل و نقل هوشمند (ITS)
وجود حمل و نقل روان و ایمن از اساسی ترین زیر ساخت های لازم برای توسعه صنایع و افزایش سطح رفاه اجتماعی هر کشور است
اﻣـﺮوزه ﻣﺴﺎﯾﻞ و ﻣﺸﮑﻼت ﺣﻤﻞ وﻧﻘﻞ از ﻗﺒﯿﻞ آﻟﻮدﮔﯿ ﻬﺎی زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ، ﮐﺎﻫﺶ ﻣﻨﺎﺑﻊ اﻧﺮژی، اﻓﺰاﯾﺶ ﺧﺴـﺎرتﻫﺎی ﻣﺎدی و ﻣﻌﻨﻮی ﻧﺎﺷﯽ از ﺳـﻮاﻧﺢ و ﺗﺼﺎدﻓﺎت، ﻣﺸﮑﻼت ﻧﻈﺎرت و ﻣﺪﯾﺮﯾﺖ در ﺣﻤﻞ و ﻧﻘﻞ ﺑﺮوﻧﺸـﻬﺮی، اﻓـﺰاﯾﺶ زﻣﺎﻧﻬﺎی ﺗﻠﻒ ﺷﺪه و روﻧﺪ رﺷﺪ ﺳﺮﯾﻊ ﺗﻘﺎﺿﺎی ﺣﻤﻞ و ﻧﻘﻞ ﺑﻪ وﯾﮋه در ﺳﺎﻋﺎت اوج درﮐـﻼن ﺷـﻬﺮﻫﺎی دﻧـﯿﺎ ﺑـﻪ ﯾـﮏ ﻣﺸـﮑﻞ ﺟﺪی ﺗﺒﺪﯾﻞ ﺷﺪه اﺳﺖ.
سیستم حمل ونقل هوشمند یا Intelligent Transportation Systems به مجموعه ای از ابزارها، امکانات و تخصص ها از قبیل مفاهیم مهندسی ترافیک، تکنولوژی های نرم افزاری، سخت افزاری و مخابراتی اطلاق می شود که به صورت هماهنگ و یکپارچه به منظور بهبود کارآیی و ایمنی در سیستم حمل ونقل به کار گرفته می شود.
سیستمهای حمل و نقل هوشمند ITS، سیستم هایی متشکل از فناوری های نوین الکترونیک، کامپیوتر، IT، الکترو مکانیک و … هستند که در برنامه ریزی سیستم های حمل و نقل زمینی، امروزه نقش بسیار مهمی ایفا می نمایند.
قدمت کاربرد و برنامه ریزی سیستم های حمل و نقل هوشمند (ITS) به اوایل دهه 90 میلادی می رسد که در کشورهای توسعه یافته، از همان زمان شروع به مطالعه طراحی و گسترش این سیستم ها نموده اند با توجه به توسعه سیستم های مختلف حمل و نقل زمینی و افزایش تقاضای سفر به صورت تصادعدی و مشکلات عرضه، شاخه های مختلف ( ITS) توانسته اند، تاثیرات بسیار مطلوبی در حل چالشهای حمل و نقل برای دولتها فراهم می آورد. [5][9]

فناوری های سیستمهای هوشمند حمل و نقل
در سیستمهای هوشمند ترافیک فناوری های متفاوتی بکار می رود. از سیستم های اولیه ای مانند هدایت خودرو و سیستم کنترل چراغ های راهنمایی، تابلوهای اعلان ترافیک، دوربین سرعت سنج و سیستم خودکار شناسایی شماره خودرو گرفته تا سیستمهای پیشرفته و پیچیده تری که بطور همزمان اطلاعات متفاوتی را از منابع متفاوت یکپارچه می کند. اطلاعاتی مانند وضع آب و هوا، وضعیت ترافیک، وضعیت جاده و …
مهمترین عملکردهای ITS
مدیریت و بهینه سازی جریان ترافیک و روانسازی حرکت
مدیریت و کنترل حوادث
مدیریت و پشتیبانی وسائل نقلیه امدادی
مدیریت اخذ الکترونیکی عوارض, هزینه پارکینگ, خرید و رزرواسیون بلیط و…
مانیتورینگ و کنترل حمل و نقل سبک و سنگین
مدیریت و ناوبری پیشرفته
مدیریت حمل و نقل عمومی
مدیریت و پشتیبانی عابر پیاده و …
نقش سیستم حمل و نقل هوشمند در یکپارچه سازی سیستم حمل ونقل
سیستم حمل و نقل هوشمند تنها یک ابزار یا تکنولوژی جدید نیست. در واقع، ITS امکان یکپارچه سازی سیستم حمل ونقل را فراهم می آورد. یک سیستم حمل ونقل به طور کلی، شامل شبکه ها، وسایل نقلیه، افراد و کالاهاست. هر کدام از اجزای سیستم حمل ونقل مشخصات، ارگان ها، و گاهی آژانس های جداگانه دولتی دارند. ولی فن آوری اطلاعات قادر است تمامی این اجزا را به صورت یک سیستم یکپارچه درآورد.
اگر اطلاعات به صورت آسان و ارزان توسط تکنولوژی مدرن رد و بدل شود، سیستم امکان بیشتری برای بهینه شدن و مناسب عمل کردن خواهد داشت. برعکس، اگر اطلاعات در دسترس نباشد و یا با تاخیر جریان یابد، عملکرد درست سیستم امکان پذیر نیست. در واقع، تبادل اطلاعات تاثیر مستقیمی بر روی کارآمدی سیستم حمل ونقل دارد.
یک سیستم حمل ونقل با محوریت اطلاعات، می تواند به حل مشکلات قدیمی و کاذب موجود بین حمل ونقل و ارتباطات کمک کند. افراد، کالا و اطلاعات می توانند از یک نقطه به نقطه ای دیگر منتقل شوند و در موارد زیادی، برای دستیابی موثرتر به این هدف، یکی می تواند جایگزین دیگری شود. برای مثال، فرستادن یک نامه به صورت الکترونیکی سریع تر، ارزان تر و قابل اطمینان تر از پست کردن آن است و یا شرکت در یک ویدئو کنفرانس به جای مسافرت کردن و حضور در کنفرانس در مکانی دیگر به مراتب ساده تر و اقتصادی تر است.
پیشرفت های بوجود آمده در فن آوری اطلاعات می توانند به ایجاد یک سیستم کاملاً یکپارچه برای سال های آینده کمک کنند.
نیازمندی های مخابراتی ITS شامل ارتباطات ذیل است:
– بین دو نقطه ثابت (تجهیزات کنار جاده نظیر دوربین تا مرکز کنترل)
– بین یک نقطه ثابت و یک نقطه درحال حرکت نظیر AVL و نیز اخذ الکترونیکی عوارض
– بین نقاط درحال حرکت (ارتباط اتومبیل ها) است.
این بدان معناست که تامین بستر مخابراتی برای راه اندازی پروژه های ITS طیف وسیعی از فناوری ها و ارتباطات مخابراتی و به خصوص فیبرنوری، بی سیم و سیستم های کابلی را دربر می گیرد.
نمونه هایی از سامانه های ITS
Advanced Traffic Management System (ATMS)سامانه' پیشرفته' مدیریت ترافیک
مهمترین کاربرد:کنترل ترافیک در حوادث ویژه مانند برگزاری المپیک یا حوادث غیر منتظره

سامانه ' کنترل ترافیک شهری (UTS) Urban traffic control
مهمترین کاربرد: زمانبندی و هماهنگی چراغهای راهنمایی با بهره گیری از کنترل کننده ها، حسگرهای هوشمند واطلاعات دریافتی از سیستم موقعیت یاب جغرافیایی GPS

کریدور آزاد راهی و بزرگراه
مهمترین کاربرد:
کنترل تابلوهای پیام متغیر(VMS) در نقاط مهم تصمیم گیری راننده با توجه به وضعیت ترافیکی
تشخیص و پیش بینی هوشمند ترافیک مسیرهای شاهراهی و پیشنهاد مسیرهای جایگزین بصورت آنلاین [5]

ATIS درون خودرویی
یک نمونه کاربرد ساده: پیام رسانی از مرکز کنترل ترافیک به راننده با استفاده از امواج رادیویی

نمونه' پیشرفته' ITMS درون خودرویی شرکت خودرو سازی ولوو سوئد [5] [8]

فناوری تشخیص چهره کمپانی ولو از تصادفات رانندگی جلوگیری می کند کمپانی ولو همیشه در زمینه ایمنی خودرویی پیشرو و نوآور بوده است. این خودروساز بتازگی تکنیکی را گسترش داده که به خودرو امکان تشخیص خستگی و بی توجهی راننده را می دهد، این سیستم ایمنی روی راننده اشعه فروسرخ می تاباند. این اشعه اگرچه برای راننده نامحسوس است ولی حسگرهای فروسرخ می توانند حالت و حرکات چشم راننده را زیر نظر بگیرند.

به محض خواب آلوده بودن راننده، سیستم ایمنی خودرو متوجه بی توجهی او شده و فاصله بین پلک زدن ها و تغییر وضعیت بدن او را زیر نظر می گیرد و از خواب رفتن وی جلوگیری می کند.حواس پرتی راننده از مسیر (مثلا هنگام تنظیم موج رادیو)، خیره ماندن به یک نقطه و نزدیک شدن بیش از اندازه به خودرو جلویی برای این سیستم عدم تمرکز معنی شده و به راننده اخطار می کند.

این سیستم کاربردهای دیگری هم دارد. وزن و قد فردی که پشت فرمان می نشیند را تشخیص می دهد و صندلی، فرمان و آیینه ها را تنظیم می کند. همچنین چراغ های جلو را در جهت نگاه راننده تنظیم می کند و یک نورپردازی دقیق ارائه می دهد ,البته در این بین مهندسان این شرکت راحتی و امنیت راننده را نیز در نظر گرفته اند به صورتی که این سامانه هیچ تصویری را از راننده ثبت نمی کند و راننده نیز حس بدی نسبت به دخالت یا نظارت دائمی سامانه بر روی خود نخواهد داشت.

* سیستم جامع کنترل تردد

این سیستم که خود مجموعه ای از نرم افزارها (software suite) است، با توجه به اطلاعات دریافتی از سیستم پلاک خوان به صورت خودکار و با کمترین نیاز به دخالت انسانی، امور مربوط به کنترل تردد را انجام خواهد داد. همچنین گزارشات قابل ارائه از سوی این سیستم به صورت آماری و لیستی، طیف وسیعی از نیازمندی های مدیریتی را به خوبی پوشش خواهد داد. نکته ی مهم و بارز در استفاده از نرم افزار مدیریت جامع اطلاعات بصیر، امکان ایجاد مدیریت یکپارچه و همزمان در چند درب می باشد. در این صورت یکی از سامانه ها به عنوان سرور مرکزی انتخاب شده و با به وجود آمدن یک پایگاه داده ی مرکزی، تمامی اطلاعات ترددها و جداول متناظر در آن ذخیره خواهد شد. در این صورت می توان خدمات متنوعی را بر مبنای این سیستم کنترلی به سازمان ارائه نمود. گزارش های ارائه شده در این نرم افزار از جامعیت کامل برخوردار و به تفکیک اطلاعات به دست آمده از هر درب ارائه خواهند شد.
کنترل و مدیریت ترافیک شهرى با استفاده از داده های سنجش از دور [10]
این بخش، شامل دو مرحله کلى مى باشد. مرحله اول، تشخیص وسیله نقلیه و استخراج آن از سطح جاده است که با توجه به نوع سنجنده و نوع اطلاعات خروجى سنجنده روش هاى متفاوتى براى این امر پیشنهاد شده است. از آن جمله، تکنیک هاى تشخیص لبه و استفاده از حد آستانه مى باشد. مرحله دوم، تشخیص نوع وسیله نقلیه و دسته بندى آن مى باشد. دسته بندى وسایل نقلیه به تفکیک مدل آنها امرى بسیار پیچیده مى باشد، اما مى توان وسایل نقلیه را به تفکیک کاربرى در دسته هاى سوارى، کامیون و چندمنظوره دسته بندى کرد
تصویر برداری اپتیکى(نوری)
تصویربردارى اپتیکى هوایی [10] [6]
تصویربرداری هوایی،در دهه های اخیر اساسی ترین ابزار نقشه برداری بوده است و امروزه دوربین هایی با قدرت تفکیک بسیار بالا ساخته می شوند که قادرند تا ۹۵ درصد اطلاعات زمینی را در خود جای دهند. دوربین های رقومى که امروزه برروی هواپیماها نصب می شوند، دارای محدودیت در محدوده پوشش، هستند. در این میان، سیستم هایی جدید دوربین های دیجیتال، سرعت تصویر برداری های متوالی را بسیار افزایش داده است و این امر موجب تسریع در تشخیص رخدادهای سریع شده است. به عنوان مثال، برای تشخیص سرعت خودرو، با تصویر برداری های متوالی از خودرو در سطح جاده و به کارگیری الگوریتم های مقایسه ا ی، مى توان سرعت و جهت خودرو برروی سطح جاده را تعیین کرد. شکل زیر، قسمتى از یک تصویر دوربین رقومى را نمایش می دهد. در این تصویر، وسایط نقلیه از سطح جاده کاملا متمایز بوده و با استفاده از الگوریتم هاى استخراج عوارض، مانند شبکه هاى عصبى و یا روشهای آشکارسازی لبه، وسایل نقلیه را از سطح جاده، استخراج کرد.

براى دسته بندى وسایط نقلیه در تصاویر اپتیکی هوایی، از المان هاى طول و عرض وسیله نقلیه مىت وان استفاده کرد. یعنى با قرار دادن حد آستانه اى براى طول یا عرض هر نوع وسیله نقلیه، نوع وسیله را مشخص کرد. همچنین، از شبکه هاى عصبى، به عنوان الگوریتمى انعطاف پذیر، با استفاده از نمونه هاى آموزشى مناسب مى توان براى دسته بندى وسایط نقلیه استفاده کرد
شکل زیر، نمونه اى از اعمال آشکارساز بر روى تصاویر ویدئویى کنترل ترافیک را نمایش می دهد.

براى دسته بندى وسایل نقلیه در این روش، بهترین کار، استفاده از شبکه هاى عصبى، به عنوان الگوریتم هایى انعطاف پذیر براى تشخیص عوارض، با استفاده از نمونه هاى آموزشى متفاوت است. شبکه هاى عصبى مصنوعى، الگوریتم هاى ریاضى مى باشند که به منظور مدل کردن تصمیم گیرى هاى انسانى و توابع پیچیده مورد استفاده قرار مى گیرند.یکی از اساتید آنالیز ریاضی بنام بالوجا در مقاله اى به تشریح استفاده از شبکه هاى عصبى مصنوعى، به منظور استخراج و دسته بندى وسایل نقلیه بصورت خودکار پرداخته است
تصاویر لیدار [6]
لیدار، یک تکنولوژی سنجش از دور نوری فعال می باشد که با ثبت اطلاعات امواج پراکنده شده از اجسام در طول موج های کوتاهتر از محدوده رادار در محدوده فرابنفش، مرئى و مادون قرمز نزدیک ، اطلاعاتی از قبیل محدوده و تغییرات ارتفاعی عوارض را ثبت می کند. تکنولوژی رایج در این روش، استفاده از پالس های لیزر است و مشابه با تکنولوژی رادار، از تاخیر فاز و زمان رفت و برگشت امواج ارسالی و دریافتی، برای تشخیص ویژگی های عوارض استفاده می کند. سنجنده های لیدار عموماً برروی هواپیما و هلیکوپتر نسب می شوند و از سری سنجنده های فعال می باشند که قادرند تغییرات ارتفاعی سطوح را تا حد دسیمتر اندازه گیری کنند. به همین دلیل، این تکنولوژی به سرعت تبدیل به یک ابزار تجاری سریع و دقیق در زمینه تهیه نقشه گردیده است
در بحث لیدار میتوان استخراج وسایل نقلیه را با استفاده از اختلاف بازتابش وسایل نقلیه و سطح جاده و یا اختلاف ارتفاع سقف وسیله نقلیه و سطح جاده، انجام داد. بنابراین، در یک تصویر لیدار اختلافات زمانی یا فازی امواج ارسالی و دریافتی در سنجنده، در سطح جاده را میتوان نشانه وجود وسیله نقلیه در سطح جاده دانست. بنابراین، با شناسایی سطح جاده و محدوده آن با استفاده از نقشه هاى موجود در محیط هاى اتوکد و جی آی اس و همچنین، اعمال الگوریتم هایی برای تشخیص اختلافات، میتوان وسایط نقلیه را از سطح جاده استخراج نمود. شکل هاى ۸ و ۷ نمایش دهنده اطلاعات ارتفاعی و اطلاعات شدت بازتابش سطوح از یک تصویر لیدار مربوط به تصویر ارائه شده در شکل ۱ ، میباشد. در این دو شکل، به راحتى مى توان مشاهده کرد که تفاوت ارتفاع وسیله نقلیه از سطح جاده و همچنین تفاوت شدت بازتابش وسیله نقلیه با سطح جاده، مىتواند معیار استخراج وسایل نقلیه از سطح جاده باشد

همانطور که در شکل مشاهده مى شود، تغییرات ارتفاعى سطح زمین، مى تواند به عنوان یک عامل مزاحم براى تشخیص وسیله نقلیه به شمار آید، بنابراین، با داشتن مدل ارتفاعى رقومى منطقه و اعمال آن به تصویر، میتوان این مشکل را مرتفع کرد. همچنین در حالتى که سنجنده برروى هواپیما سوار است، مى بایست کشیدگى وسایط نقلیه در حال حرکت در جهت حرکت سنجنده در تصویر لیدار، مى بایست به عنوان یک عامل ایجاد خطا در دسته بندى وسایط نقلیه مورد توجه قرار گیرد. علت ایجاد این خطا، کمتر بودن سرعت نسبى وسیله نقلیه نسبت به هواپیما، در مقایسه به حالت سکون و یا حرکت در خلاف جهت هواپیماست، که این امر باعث مى شود وسیله نقلیه، مدت زمان بیشترى در دید سنجنده قرار داشته باشد. نکته قابل توجه در ارتباط با تصاویر لیدار، دقت ارتفاعى بالاى این تصاویر است. بنابراین، در مرحله ى دسته بندى وسایط نقلیه، المان ارتفاع را مى توان، علاوه بر المان هاى طول و عرض وسیله نقلیه، به منظور دسته بندى وسایط نقلیه مورد استفاده قرار داد. با در نظر گرفتن المانهاى طولى، عرضى و ارتفاعى وسایط نقلیه و با استفاده از الگوریتم هاییی از قبیل خوشه بندی(گروهبندی خودروها) مى توان یک فضاى ویژگى دو بعدى را براى دسته بندى وسایل نقلیه ایجاد کرد. براى مثال، براى پارامتر ارتفاع، مى توان ۴ کلاس و براى هریک از پارامترهاى طول و عرض نیز ۱ گروه در نظر گرفته و وسایط نقلیه مختلف را در کلاس هاى مختلف مثل سوارى، حمل و نقل عمومى، کامیون و . . طبقه بندى کرد.

نتیجه گیری

نظارت تصویری امروز در اغلب نقاط دنیا مورد توجه قرار گرفته است، زیرا یکی از اصلی ترین اجزاء نظارت و کنترل هوشمند حمل و نقل و ترافیک را تشکیل می دهد و در سیستم های حمل و نقلی متعدد و متنوعی از آن استفاده می شود.امروزه در اکثر شهرهای دنیا سیستم های نظارت تصویری ابزار اصلی مدیریت ترافیک هستند و مزیت آن ها فراهم کردن اطلاعات تصویری برای تصمیم گیری است.
تردد میلیونی وسایل حمل ونقل شهری و بین شهری هر روز می تواند در بزرگراه ها و خیابان های شریانی شهر و محورهای پرتردد جادهای موجب گره های ترافیکی، تخلفات ، تصادفات و تبعات مادی و معنوی متعدد ناشی از آن شود اما دوربین های متعدد، ابزارهای کنترلی و مدیریت هوشمند و دارای کاربری های مختلف میتواند تاحدود زیادی از مشکلات تردد در جاده ها و تخلفات رانندگان بکاهد.
از سویی استفاده از تجهیزات الکترونیکی از جمله سامانه های هوشمند مدیریت ترافیک ، روشی اثربخش برای کاهش تخلفات ترافیکی است. براساس اعلام پلیس راهنمایی و رانندگی تهران بزرگ، سال گذشته به رغم افزایش 56درصدی دوربین های ثبت تخلف، تخلفات رانندگی 12درصد کاهش یافته و این مزیت بزرگ بهره گیری از تجهیزات الکترونیکی در کاهش وقوع تخلفات را نشان می دهد. مزیت دیگر بهره گیری از سیستمهای هوشمند ترافیک صرفه جویی در مصرف سوخت، کاهش آلودگی هوا و کاهش زمان تلف شده از مبدا' رانندگان و مسافران است .هم اکنون در سراسر دنیا استفاده از سیستم کنترل هوشمند چراغهای راهنمایی به عنوان ابزاری برای کاهش میزان تاخیر در شبکه راههای شهری مطرح و اکنون در بیش از ۶۵ کلان شهر مهم جهان حدود ۱۲۱۰۰ تقاطع را تحت پوشش دارد.خلاصه ای از نتایج نصب سیستم های کنترل هوشمند در شهرهای مختلف دنیا به صورت زیر است:در شهر سیدنی (استرالیا) نصب این سیستم باعث ۳۰ درصد کاهش مصرف سوخت و ۲۵ درصد کاهش آلودگی هوا شده است.برای شهرهای مختلف آمریکا نتایج زیر بدست آمده است:در شهر ارلاندو در ایالت فلوریدای آمریکا ۲/۲ میلیون دلار در سال صرفه جویی در مصرف سوخت، ۵۶ درصد کاهش توقف، ۵۶ درصد کاهش زمان تاخیر و ۹ الی ۱۴ درصد کاهش آلودگی هوا.در لوس آنجلس ۱۳ درصد کاهش مصرف سوخت، ۴۱ درصد کاهش زمان توقف، ۴۴ درصد کاهش زمان تاخیر و ا۴ درصد کاهش آلودگی هوا.در واشنگتن ۲۹۵ هزار و ۵۰۰ گالن در سال کاهش مصرف سوخت،۱۴۵ هزار وسیله نقلیه ساعت کاهش تاخیر سالیانه در ویرجینیا ۳/۷ درصد کاهش مصرف سوخت، ۵/۲۵ درصد کاهش توقف، ۲۵/۲ درصد کاهش زمان تاخیر و ۱۶ الی ۱۹/۵ درصد کاهش آلودگی هوادر آبلین ۶ درصد کاهش مصرف سوخت، ۳۷ درصد کاهش زمان تاخیر، ۱۲ درصد کاهش آلودگی هوا،در شهر پاریس ۱۰ درصد کاهش مصرف سوخت، ۳۰ درصد کاهش توقف، ۲۰ درصد کاهش زمان سفر،در شهر تورنتو ۵/۷ درصد کاهش مصرف سوخت، ۲۲ درصد کاهش توقف و ۸ درصد کاهش زمان سفردر تهران از حدود ۴ سال پیش عملیات نصب و راه اندازی سیستم های هوشمند شروع شده و در حال حاضر۲۹۲ تقاطع مجهز به سیستم های هوشمند وجود دارد که ۲۲۱ مورد آن از طریق مرکز کنترل ترافیک کنترل می شود.با انجام مطالعات قبل و بعد روی چندین تقاطع در تهران نتایج زیر حاصل شده است:با به کارگیری سیستم های هوشمند ترافیک، مقدار ۲۰۳ میلیون و ۲۸۰ هزار لیتر در سال صرفه جویی در مصرف سوخت خواهیم داشت که معادل ۲۸ میلیارد و ۲۹۶ میلیون و ۵۷۶ هزار تومان می باشد. این صرفه جویی در یک ساعت ۱۵۳۱۲ تومان است و بنابر آمار و ارقام موجود با به کارگیری سیستم هوشمند ۲۴ درصد صرفه جویی در مصرف سوخت خواهیم داشت. با توجه به تولید روز افزون خودرو، بعلاوه غیر استاندارد بودن اکثر جاده ها در کشور ما ،استفاده از ابزارهای کنترلی هوشمند ترافیک، در کنار آموزش و اطلاع رسانی اقشار جامعه، نیازی اجتناب ناپذیر بنظر میرسد. بدیهی است دستیابی به سطح استاندارد و اخذ نتایج بهینه در این حوزه مستلزم سرمایه گذاری بلند مدت و هدفمند از طرف همه' دست اندار کاران بخش دولتی و خصوصی مرتبط از جمله قانونگذاران ، تولید کنندگان خودرو ،تولیدکنندگان تجهیزات هوشمند کنترل ترافیک، و رصد فناوری های نوین در این عرصه از طرف متخصصان و محققان میباشد.
منابع

1)
مقاله ' انواع دوربین مداربسته کنترل ترافیک و تجهیزات جانبی
http://www.dndc.ir/?page_id=192
2)
فناوری، روشها و الگوریتم های تشخیص پلاک خودرو- محمد تقی نورسته (۱۸ مهر ۱۳۸۶)
3)
https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=مدیریت ترافیک جاده ایoldid=1615343
4)
https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=لایدار&oldid=16068303
5)
http://www.platerecognition.info/1101.htm
6)
processing.htm http://www.mathworks.ir/forum/9—-/335—–image-
7)
مقاله' کاربرد RFID در خودروها با امکاناتی فراتر از کارت هوشمند- سمیعی زفرقندی
8)
مقاله حسینی، هادی؛ حسین زاده، افشین. نمایشگر خواب آلودگی راننده و سیستم هشدار دهنده، کنفرانس بین المللی حوادث رانندگی و جاده ای، دانشگاه تهران.
9)
مقاله' دکتر علیخان زاده- شهر، شهرداری و شهروند الکترونیک
10)
Transportation Research Board 2013)). Traffic how theory: A state-of-theart report. Technical report. Transportation Research Board.

1)1
https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=تشخیص_خودکار_شماره_پلاک_خودرو&oldid=16133643
مولای متقیان علی (ع): هر کس که به من نکته ای بیاموزد، بدرستیکه مرا بنده' خود ساخته است

با سپاس از همراهی صمیمانه' استاد راهنمای محترم

5