ETC不停車收費的基本原理和解決方案

點擊數：58732017-12-07 09:23:29　來源: 重慶哥爾摩科技有限公司、電波暗室、電磁兼容暗室、汽車電子暗室、EMI系統測試、EMS系統測試、EMC測試附件、EMC測試天線

ETC系統構成及原理

 ETC系統的基本概念

電子不停車收費系統（Electronic Toll Collection，簡稱ETC）是國際上正在努力開發并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費系統，它的最大特點是不停車收費，從根本上杜絕收費票款的流失現象，解決公路收費中的財務管理混亂問題。ETC系統是智能交通系統（Intelligent Transport System，簡稱ITS）領域中的一個重要方面。由于它涉及交通基礎設施投資的回收，又是緩解收費站交通堵塞“瓶頸”的有效手段，減少了環境污染，所以各國都把不停車收費系統作為ITS領域最先投入應用的系統來開發。我國交通部門已經把不停車收費系統的開發和應用列為我國ITS領域首先啟動的項目，并在“十五”期間列入交通科技的技術創新重點之一。

ETC系統的射頻測試

由于ETC產品中的OBU及RSU均是無線電收發設備，所以在實際測試過程中需要采用一些專用的測試儀器來進行。對于無線電收發設備來說，常用的測試設備主要包括測量接收機、頻譜分析儀、信號源、綜測儀和示波器等。

依據GB/T 20851.5-2007標準，主要是針對RSU和OBU物理層參數的測試，包括 RSU發射機測試，RSU接收機測試，OBU 發射機測試和 OBU 接收機測試共4 類。其測試框圖如下：

射頻指標測試

射頻測試主要包括：頻率、頻率容限、占用帶寬、鄰道功率及雜散發射等指標，可以采用FSV的基本射頻功能完成測試，其測試結果如下：

調制方式、調制系數及調制速率測試

在數據率不大的情況下，采用ASK調制方式可以滿足通信傳輸的需要。且信號占用帶寬小，調制和解調的電路比較簡單，容易實現。可以采用FSV-K70VSA任意矢量分析軟件，對ASK信號進行解調，同時可以得到調制系數和調制速率的測試結果，如下：

OBU通常情況下處于休閑狀態，當有車輛進入時，RSU會發送相應的喚醒信號，喚醒信號由15-17個周期的14kHz方波信號組成，ODU采用二極管檢波方式，能夠將喚醒信號包絡檢出，送給處理器進行判斷，是否喚醒整個系統工作。當OBU被喚醒后，才開始加電工作，喚醒靈敏度指的是OBU接收機被正確喚醒時，所接收到的最低信號電平。使用R&S矢量信號源SMBV100A，可以產生中心頻率為5.83GHz，80%調制深度的ASK信號，模擬產生14KHz方波，同時測試過程中可以通過接收機的蜂鳴器表示是否正常喚醒。

接收靈敏度和誤碼率測

接收靈敏度是指OBU能夠正確接收小信號的能力，即：滿足規定誤碼率情況下，能夠接收最小信號功率。國標規定接收靈敏度要高于喚醒靈敏度，這樣OBU被喚醒后，即使接收的信號功率發生波動，也不會造成通信中斷，保證交易穩定性。接收靈敏度并非越高越好，容易引入更多的干擾。通過矢量信號源SMBV100A選件，可以通過Data List和Control List進行FM0編碼數據的導入，完成接收靈敏度測試。關于接收機誤碼率測試，可以使用SMBV100A-K80來完成，具體的測試框圖如下：

  ETC系統的協議一致性測試

 隨著國標的發布，越來越多的廠商和科研單位開始了RSU和OBU的研發工作。為了保證各廠商及科研單位開發的RSU和OBU之間的射頻性能，需要在應用前對這些設備進行協議一致性測試。一般的通用測試設備在未配備專用軟件的條件下僅可對DUT進行簡單的射頻指標測試，但是產品的協議一致性無法進行充分測試。為對其進行充分測試，需要提供專用測試系統或對通用測試儀表進行二次開發。基于GB/T 20851-2007標準需求，我公司開發的ETC測試系統可以為相關設備測試提供整套軟硬件解決方案，可同時完成射頻測試和協議一致性測試需求。 

ETC協議仿真器主要由射頻單元、信號處理單元及主控單元三部分組成準檢測中心或各大生產廠商不同的測試需求。為同時滿足設備射頻測試及協議測試需求，ETC協議仿真器采用對通用測試儀表進行二次開發的方式實現。其中，各個部分的功能如下： 

1、射頻單元：包括天線、收發開關、接收鏈路及發射鏈路

主要完成射頻信號外差接收及基帶信號混頻發射等功能； 

2、信號處理單元：包括FPGA處理芯片、數字基帶接口單元及多種對外接口芯片；

主要完成基帶信號接收、協議解析及基帶信號產生等功能； 

3、主控單元：包括PC及相應控制軟件。

主要完成仿真器模擬協議切換、交易過程監控顯示及測試結果生成等功能。