ETC系統(tǒng)構(gòu)成及原理

 ETC系統(tǒng)的基本概念

電子不停車收費系統(tǒng)（Electronic Toll Collection，簡稱ETC）是國際上正在努力開發(fā)并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費系統(tǒng)，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(xiàn)象，解決公路收費中的財務(wù)管理混亂問題。ETC系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System，簡稱ITS）領(lǐng)域中的一個重要方面。由于它涉及交通基礎(chǔ)設(shè)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(huán)境污染，所以各國都把不停車收費系統(tǒng)作為ITS領(lǐng)域最先投入應(yīng)用的系統(tǒng)來開發(fā)。我國交通部門已經(jīng)把不停車收費系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用列為我國ITS領(lǐng)域首先啟動的項目，并在“十五”期間列入交通科技的技術(shù)創(chuàng)新重點之一。

ETC系統(tǒng)的射頻測試

由于ETC產(chǎn)品中的OBU及RSU均是無線電收發(fā)設(shè)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(fā)設(shè)備來說，常用的測試設(shè)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(jù)GB/T 20851.5-2007標(biāo)準(zhǔn)，主要是針對RSU和OBU物理層參數(shù)的測試，包括 RSU發(fā)射機測試，RSU接收機測試，OBU 發(fā)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(biāo)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(fā)射等指標(biāo)，可以采用FSV的基本射頻功能完成測試，其測試結(jié)果如下：

調(diào)制方式、調(diào)制系數(shù)及調(diào)制速率測試

在數(shù)據(jù)率不大的情況下，采用ASK調(diào)制方式可以滿足通信傳輸?shù)男枰?。且信號占用帶寬小，調(diào)制和解調(diào)的電路比較簡單，容易實現(xiàn)?？梢圆捎肍SV-K70VSA任意矢量分析軟件，對ASK信號進行解調(diào)，同時可以得到調(diào)制系數(shù)和調(diào)制速率的測試結(jié)果，如下：

OBU通常情況下處于休閑狀態(tài)，當(dāng)有車輛進入時，RSU會發(fā)送相應(yīng)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?qū)拘研盘柊j(luò)檢出，送給處理器進行判斷，是否喚醒整個系統(tǒng)工作。當(dāng)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(chǎn)生中心頻率為5.83GHz，80%調(diào)制深度的ASK信號，模擬產(chǎn)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(guī)定誤碼率情況下，能夠接收最小信號功率。國標(biāo)規(guī)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(fā)生波動，也不會造成通信中斷，保證交易穩(wěn)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(shù)據(jù)的導(dǎo)入，完成接收靈敏度測試。關(guān)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(tǒng)的協(xié)議一致性測試

 隨著國標(biāo)的發(fā)布，越來越多的廠商和科研單位開始了RSU和OBU的研發(fā)工作。為了保證各廠商及科研單位開發(fā)的RSU和OBU之間的射頻性能，需要在應(yīng)用前對這些設(shè)備進行協(xié)議一致性測試。一般的通用測試設(shè)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(biāo)測試，但是產(chǎn)品的協(xié)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(tǒng)或?qū)νㄓ脺y試儀表進行二次開發(fā)。基于GB/T 20851-2007標(biāo)準(zhǔn)需求，我公司開發(fā)的ETC測試系統(tǒng)可以為相關(guān)設(shè)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(xié)議一致性測試需求。 

ETC協(xié)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(zhǔn)檢測中心或各大生產(chǎn)廠商不同的測試需求。為同時滿足設(shè)備射頻測試及協(xié)議測試需求，ETC協(xié)議仿真器采用對通用測試儀表進行二次開發(fā)的方式實現(xiàn)。其中，各個部分的功能如下： 

1、射頻單元：包括天線、收發(fā)開關(guān)、接收鏈路及發(fā)射鏈路

主要完成射頻信號外差接收及基帶信號混頻發(fā)射等功能； 

2、信號處理單元：包括FPGA處理芯片、數(shù)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(xié)議解析及基帶信號產(chǎn)生等功能； 

3、主控單元：包括PC及相應(yīng)控制軟件。

主要完成仿真器模擬協(xié)議切換、交易過程監(jiān)控顯示及測試結(jié)果生成等功能。