5.8GHz电子不停车收费技术综述

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东海自由流电子不停车收费系统路侧单元RSU

东海自由流电子不停车收费系统路侧单元RSU

东海自由流电子不停车收费系统路侧单元RSU,其由微波天线(型号:TQXS6-WB-RSU)和读写控制器(型号:TQXS6-FFC)组成。

微波天线是一个微波收发模块,负责信号和数据的接收/发送、调制/解调、编码/解码、加密/解密;读写控制器是控制发射和接收数据以及处理向上位机收发信息的模块。

DSRC微波天线以5.8GHZ微波无线DSRC协议的通讯方式与单片式OBU进行数据交换,并通过串行口或网口与车道控制器进行通讯。

将本产品安装在高速公路、城市路桥及隧道出入口,与安装在车辆的前风挡玻璃上的电子标签进行无线的数据交换,可以实现电子不停车收费功能。

本产品可用于车辆自动登记、自动识别和不停车收费系统,尤其适用于多车道自由流模式的高速公路多义性路径识别系统(标识站)、城市路桥自由流收费系统和城市拥堵收费ERP系统。

具有路径识别功能的电子不停车收费系统解决方案分析

具有路径识别功能的电子不停车收费系统解决方案分析

具有路径识别功能的电子不停车收费系统解决方案分析摘要:为进一步促进高速公路etc收费管理服务规范化、标准化、现代化,更好的满足管理者和用户需要,提出了兼容现有国标和联网收费系统的解决方案。

该方案融合了现有应用功能与相关技术产品综合实现了路网收费和路径识别两大应用功能,可以用较低的投入,完整解决包括mtc和etc两种应用的高速公路路径识别问题。

关键词:高速公路联网收费路径识别电子不停车收费系统解决方案【中图分类号】f407.6一、方案背景自《交通运输信息化”十二五”规划》出台,极大推动了全国城市智能交通建设。

以区域发展情况看,北京、上海、广州等经济发达城市的智能交通建设已经初具规模。

截至2011年5月份,中国的一级城市百分之百提出了”智慧城市”的详细规划;有80%以上的二级城市也明确提出了建设”智慧城市”。

智能交通是智慧城市的重要组成部分,各地对智能交通的投资力度也在逐步加大。

而高速公路etc作为智能交通的重要组成部门,她的发展对建设“智慧城市”起到了举足轻重的作用。

二.具有路径识别功能的电子不停车收费系统(pr-etc)介绍pr-etc系统以ic卡作为数据载体,以车载单元(简称obu)作为辅助载体,通过路侧天线(又称路侧单元,简称rsu)和车载单元之间的dsrc通信链路,实现收费计算机与ic卡的远程读写功能,在不需要司机停车和人员操作的情况下,自动完成收费处理过程。

计算机可以读取ic卡中存放的有关车辆的固有信息(如车型、车牌号、重量等)、车辆行驶路径信息、道路运行信息、缴费状态信息等。

按照既定的费率计算通行费,并自动从ic卡中扣除,完成自动缴费。

pr-etc系统主要由etc路侧单元(etc rsu,统称etc天线)、etc 车载单元(obu)和pis路径标识站(也称pis天线)组成。

其中,pis路径标识站由微处理器、射频模块、功率放大器、天线单元、gps模块、远程控制模块、电源模块等组成,具有5.8ghz dsrc通信功能和gps自动校时、授时功能,以及远程状态监控和升级维护功能。

停车场管理系统方案

停车场管理系统方案

目录一、概述 (1)二、设计原则 (1)三、系统设计 (2)1.设计目标 (2)2.系统组成 (4)3.系统拓扑图 (5)4.工作流程 (5)四、系统功能 (9)1.车道日常作业功能 (9)2.收费管理与监控功能 (10)3.收费信息查询与统计功能 (10)4.系统安全、可靠性保证 (11)5.系统可扩充功能 (11)6.自动道闸机具有防抬杆、防砸车的安全保护功能。

(12)7.监控功能 (12)8.信息提示功能 (13)五、系统设备 (14)1.UHF900M/2.4G远距离读卡控制一体机 (14)2.一体化道闸 (15)3.组合式入口发卡机 (16)4.组合式出口收费机 (17)5.停车场专用网络摄像机 (18)6.红外对射 (19)7.抗金属干扰盒式双通道车辆检测器 (19)8.防腐地感线圈 (20)9.网络高亮LED显示屏 (21)10.热敏票据打印机 (22)11.车辆专用卡 (23)六、系统管理软件(G3) (25)1.软件名称及版本 (25)2.运行环境 (25)3.软件功能结构 (25)4.管理程序 (26)5.卡管理界面 (28)6.卡权限设置 (28)7.车辆出入报表 (29)8.车辆收费报表 (30)9.卡操作报表 (30)10.图片原始记录查询 (31)11.岗亭程序 (31)12.设备状态 (32)七、注意事项 (34)1.施工安装场地勘查测量 (34)2.地感线圈施工规程 (34)3.埋设地感线圈 (35)4.线路施工要求 (36)5.卡在车辆中安装最佳位置说明 (37)一、概述停车场ETC是采用5.8GHz双片式电子标签作为车辆身份识别装置,运用成熟的电子不停车收费(ETC)技术,通过与系统配备的车辆远距离识别专用读头进行通信,以实现车辆身份精确识别,非现金支付和不停车高效通行等多种应用功能,从而构建一个统一、规范、安全的车辆管理平台。

二、设计原则✧保证停车场出入口道路畅通,高度自动化操作✧保证车辆安全,通道口控制可靠稳定✧保证收费准确,防止乱收费以及营私舞弊✧系统的规范化和可扩充性✧系统的易操作性和易维护性三、系统设计1.设计目标作为管理的硬件设施,不停车通行停车场管理系统的目的是提高管理水平,营造一个规范、快捷、“停的放心,管的放心”的停车环境,在监督工作人员更尽心尽责工作的同时,还要能够帮助管理者提高管理的方便、可靠,以实现投资回报。

基于5.8G自由流分段收费系统设计

基于5.8G自由流分段收费系统设计

基于5.8G自由流分段收费系统设计作者:庄成桂来源:《科学与财富》2019年第31期摘要:全国高速公路路网四通八达,纵横交错,现各省之间通过省界站收费,影响通行效率,为实现全国联网,撤消省界站并确保通行效率,交通部提出通过电子不停车快捷收费(ETC)、辅以车牌图像识别、多种支付手段融合应用的技术路径来实现高速公路收费,本文着重阐述了基于5.8G自由流分段收费系统设计与实现,以及系统的主要功能。

关键词:ETC; 5.8G;自由流;分段收费1.前言根据部路网中心取消省界站,实现全国联网的技术方案。

全国联网的总体技术思路:1)ETC车辆:采用自由流ETC+车牌识别技术;2)MTC车辆:采用5.8G CPC卡作为通行介质+车牌识别。

基于上述思路,本文研究设计一种基于5.8G的自由流分段收费系统,ETC车辆采用5.8G自由流分段收费,即在高速公路收费站间设立ETC门架的自由流收费系统,车辆经过该点时进行一次收费;非ETC车辆采用5.8GHz复合通行卡(CPC卡)作为通行介质、采用自由流分段计费,即在车辆通过ETC门架时将分段计费金额写入CPC卡,当车辆离开高速时使用现金或非现金支付方式一次性收费。

同时,系统需记录交易流水,汇报天线、车牌识别仪、机柜等主要设备工作状态,由于系统需要在无人条件下长期运行,系统的稳定性需求极为强烈。

2.业务流程5.8G自由流分段收费,指在高速公路两个收费站间的断面上,安装横跨公路的龙门架。

在龙门加上方架设微波读写天线、车牌识别仪,对于ETC车辆,系统读取OBU中的车辆信息、依据本路段费率计算费额;对于CPC卡车辆,系统通过CPC卡的车辆信息,计算通行费并写入CPC卡中,作为出口的收费依据,并形成通行记录。

2.1路网入口在车辆进入路网入口,对于ETC车辆,已通过一车一标签实现OBU与车辆信息绑定,系统将车辆入口信息写入安装在电子标签中的CUP卡中;对于非ETC车辆,通过入口判断将车型、车牌等车辆相关信息写入CPC卡。

电子不停车收费系统(ETC)工作原理综述

电子不停车收费系统(ETC)工作原理综述

电子不停车收费系统(ETC)工作原理综述电子不停车收费系统(ETC)工作原理综述电子不停车收费系统(ETC)工作原理综述智能交通系统(ITS)是目前世界交通运输领域前沿研究课题,也是我国交通科技发展重点方向,其核心是针对日益严重交通需求和环境保护压力,采用信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术及网络技术等对传统交通运输系统进行深入改造,以提高系统资源使用效率、系统安全性,减少资源消耗和环境污染。

电子(不停车)收费系统(ETC:ElectronicTollCollection)是ITS (IntelligentTransportSystem)领域中一个重要方面。

它涉及交通基础设施投资回收,又是缓解收费站交通堵塞“瓶颈”有效手段,减少了环境污染,各国都把不停车收费系统作为ITS领域最先投入应用系统来开发。

我国交通部门已经把不停车收费系统开发和应用列为我国ITS领域首先启动项目,并“十五”期间列入交通科技技术创新重点之一。

1ETC系统简介ETC系统是利用微波(或红外或射频)技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图象识别技术等高新技术设备和软件(包括管理)所组成先进系统,以实现车辆无需停车既可自动收取道路通行费用。

目前,大多数ETC系统均采用微波技术,本文主要针对此类系统进行综述。

不停车收费系统路边车道设备控制系统信号发射与接收装置(称为路边读写设备,简称RSE),识别车辆上设备(称为车载器,简称OBU)内特有编码,判别车型,计算通行费用,并自动从车辆用户专用帐户中扣除通行费。

对使用ETC车道未安装车载器或车载器无效车辆,则视作违章车辆,实施图象抓拍和识别,会同交警部门事后处理。

与传统人工收费(ManualTollCollection,简称MTC)方式不同,ETC 带来好处有:无需收费广场,节省收费站占面积;节省能源消耗,减少停车时废气排放和对城市环境污染;降低车辆部件损耗;减少收费人员,降低收费管理单位管理成本;实现计算机管理,提高收费管理单位管理水平;对因缺乏收费广场而无条件实施停车收费场合,有实施收费可能;无需排队停车,可节省出行人时间等;避免因停车收费而造成收费口堵塞,形成新瓶颈等。

交通部关于发布《高速公路联网收费暂行技术要求》的通知

交通部关于发布《高速公路联网收费暂行技术要求》的通知

【发布单位】交通部【发布文号】交公路发[2000]463号【发布日期】2001-09-06【生效日期】2001-10-01【失效日期】【所属类别】国家法律法规【文件来源】中国法院网交通部关于发布《高速公路联网收费暂行技术要求》的通知(交公路发〔2000〕463号)各省、自治区、直辖市交通厅(局、委),上海市政工程管理局,天津市市政工程局:为了提高高速公路的使用效率和服务质量,规范全国高速公路联网收费设施的规划、设计、建设和运营管理,现发布《高速公路联网收费暂行技术要求》,自2000年10月1日起施行。

该要求由交通部负责解释。

各地在执行中有何问题和意见,请及时函告我部(公路司),以便修订。

中华人民共和国交通部二000年九月六日附件:高速公路联网收费暂行技术要求为提高高速公路的使用效率和服务质量,规范高速公路联网收费设施的规划、设计、建设和运营管理,根据《公路法》及有关技术标准,制定本暂行技术要求。

第一章总则第一条高速公路应首先实现省(自治区、直辖市)内联网收费,逐步实现省(自治区、直辖市)际间的联网,为全国联网收费电子货币化做好基础工作。

第二条同一条收费高速公路由不同的交通主管部门组织修建或者由不同的公路经营企业投资建设或经营的,应当实行“统一收费、按比例分成”的管理方式。

第三条各省(自治区、直辖市)在实施高速公路联网收费时,应按照“统一规划、一次设计、分期实施、逐步联网”的方针,在不断总结和积累高速公路联网收费经验的基础上,逐步扩大联网收费的规模和范围。

第四条各省(自治区、直辖市)交通主管部门应结合本地实际,制定本省(自治区、直辖市)高速公路联网收费的总体规划;统一高速公路联网收费管理模式、系统技术标准和收费业务流程;制定高速公路联网收费的管理规章等。

第五条联网收费项目的实施应按照国家规定的基本建设程序和有关规定进行。

第六条高速公路联网收费应结合当地高速公路管理体制,设置收费结算中心,按照“准确、公正、高效”的要求,对各收费单位收取的通行费进行拆分和清算。

微带天线(5.8GHz)

微带天线(5.8GHz)
应用场合本次课题中的天线用于国家信息产业部规定的58ghz频段该频段的应用范围不仅在无线局域网宽带无线接入系统蓝牙技术设备同时还用于车辆无线自动识别系统不停车电子收费系统etc采用的结构模型上图是一个简单的微带贴片天线的结构由辐射元介质层和参考地三部分组成
微带天线设计(5.8GHz)
曹健 孙贝妮 孙豪
2014-12-21
三人分工
孙贝妮:查找资料及制作ppt初稿 孙豪: 制作ppt终稿及仿真HFSS 曹健: 仿真HSS及分析性能指标
2014-12-21

\(^o^)/~
谢谢!
2014-12-21
从三维增益方向图中可以看出该微带贴片天线最大辐射方向是微 带贴片的法向方向,即z 轴正向,最大增益约为5.91dB。
2014-12-21
查看平面方向图
微带天线的E 平面位于xOz 平面上。
2014-12-21
其他天线参数
2014-12-21
设计难点
在前面的分析设计中,我们只优化了微带贴片的长 度,使天线的谐振频点(也就是中心工作频率)落 在5.75GHz,但是天线在5.75GHz 时的输入阻抗并没 有达到标准的50Ω,分析结果可知,其归一化的输入 阻抗为(1.24−j0.28) Ω。如果读者对于优化后的天线性 能(如输入阻抗)不满意,可以继续使用参数扫描 分析功能分析变量Xf 的变化对输入阻 抗的影响,然后优化变量Xf,达到更好的性能。
优化设计
5.35GHz与期望的中心频率5.8GHz 相比,存在一定的 误差,所以需要进行优化设计。矩形微带天线的谐 振频率由微带贴片的长度和宽度决定,贴片尺寸越 小谐振频率越高。 需进行参数扫描分析
2014-12-21
微带天线的谐振频点随着微带贴片长度Length 的减 小而变大,当Length=9.5mm 时,谐振频点约为 5.8GHz。

ETC系统及DSRC协议的分析与实现

ETC系统及DSRC协议的分析与实现
The ETC system includes two parts:oneof themisroadside unit(RSU),and the other isonboard equipment(OBU).TheRSUcommunicate withtheOBUusingDSRC protocal(the dedicated short rangecommunication)completing bargain process.The DSRC protocal isa kind of short range wireless communication protocols,whichisapplied exclusively in the intelligence transportation field.It defines threelayers:physical layer,data linker layer,and application Iayer.TheinlandDSRC protocal isbased on thefrequency of 5.8GHz.Itisa standard of interactive communication in the single ordouble directions betweenonboard equipment(OBU)androadside unit(RSU).And with the help of thisprotocol,the roadside and vehicle unit are connectedperfectlytogether.Thereby thetransportation control center can manage the vehicle with the communication data ofthe driving vehicle.At the same time.the vehicle can connect into the transportationinformationnetwork and use the information resources in the network.Firstly,this thesisintroducethe ETC system, andintroduce simply architectureof ETC system.Thenwefocusonthetheory,designing ideaandarchitectureof DSRC protocal,andthenanalyseandrealizetheMedia Access Controllayer(MAC) andlogical link controllayer(LLC),whichconstituteDSRCdata link layer.On these basises,through field testing of its communicationprocess,we can veilfy the consistencydependabilityandstabilityof theprotocal.Finally, weindicatetheweaknessandshortageof our design andimplementforDSRC protocal.

电子不停车收费(ETC)发展的问题与方向

电子不停车收费(ETC)发展的问题与方向

+电子不停车收费(ETC)发展的问题与方向作者:金溢科技瑞发发布时间:2010-01-29 09:06:15 来源:RFID中国网关键词:电子不停车收费 ETC 国家标准交通运输部文档:技术文档 | 技术原理 | 软件 | 产品资料 | 方案案例 | 智能卡分享到:虽然GB20851国家标准的颁布使ETC技术发展的方向得到了统一,为我国ETC应用的进一步推广和迈向产业化扫清了障碍,虽然包括交通运输部《公路联网收费技术要求》和“长三角和京津冀区域高速公路联网电子不停车收费”示范工程等的实施,对ETC在我国的蓬勃发展起了很好的引导和带动作用,但是,与很多发展中的新技术、新应用和新产业一样,ETC行业仍然将在发展中不断的接受洗礼并逐步走向成熟。

第一、关于运营模式如何进一步创新的问题在ETC系统运营中,运营主体及其运营模式始终是推动ETC应用与用户发展的核心。

尽管广东省采用政府监管下的专营公司运营发卡模式在实践中取得了一定的成功,并且已经为北京市ETC建设实施所借鉴,但是,迄今为止关于运营模式的争论仍然没有停止。

我国幅员广阔,各地区经济与社会发展水平不一,各省市高速公路建设和管理模式不同,决定了我国不可能采用单一的一种运营模式。

事实上,上海在ETC发卡运营上交由负责城市公交一卡通的东方卡公司承担,江苏由省交通控股集团属下的联网收费技术服务公司承担,江西由省交通厅高速公路收费结算中心承担,福建由省高速公路建设总指挥部属下的电子收费中心承担,彼此各有异同。

无论如何,在运营模式中,要解决的核心问题是如何有效吸引更多用户加入ETC 系统成为ETC使用者,以形成规模效益。

在仅有传统的MTC收费模式下,用路者对交费没有选择。

当有了ETC以后,从服务的可选择性来说,用户可以自由选择ETC或者MTC,因此,ETC成为MTC的竞争者。

ETC 运营中,如何让运营主体更好的发展用户,必须在体制和机制方面进行更大力度的创新,让运营机构在外有压力和内有动力的条件下展开服务,从而更好的提升服务水平,吸引更多的用路者加入ETC。

ETC电子不停车收费系统的

ETC电子不停车收费系统的

公共交通收费
公平性
01
电子不停车收费系统可以实现公交车、地铁等公共交通工具的
自动收费,提高了收费的公平性和透明度。
提高效率
02
乘客可以通过电子不停车收费系统快速支付费用,提高了公共
交通的效率。
数据统计
03
电子不停车收费系统可以提供准确的乘客数据统计,为公共交
通部门提供决策支持。
03
电子不停车收费系统的技术
某市公共交通电子不停车收费系统是 利用射频技术,实现乘客快速、安全 通过公交车的收费系统。
该系统采用射频技术,具有识别率高 、抗干扰能力强、安全可靠等特点。 同时,该系统还采用了自动控制技术 ,实现了乘客的自动识别和自动收费 。
03
应用效果
该系统的应用大大提高了公交车的通 行效率,减少了乘客的等待时间,同 时提高了收费的准确性和安全性。
减少拥堵
电子不停车收费系统可以 调节车辆的行驶速度和分 布,有助于减少交通拥堵 。
停车场管理
01
自动计时计费
电子不停车收费系统可以实现自 动计时计费,提高停车场管理的 效率和精度。
方便快捷
02
03
提高安全性
车辆在离开停车场时,可以通过 电子不停车收费系统快速支付停 车费用,方便快捷。
电子不停车收费系统可以减少人 为干涉,提高停车场管理的安全 性和公正性。
某市停车场电子不停车收费系统
概述
技术特点
应用效果
某市停车场电子不停车收费系 统是利用图像识别技术,实现 车辆快速、安全离开停车场的 收费系统。
该系统采用图像识别技术,具 有识别率高、抗干扰能力强、 安全可靠等特点。同时,该系 统还采用了自动控制技术,实 现了车辆的自动识别和自动收 费。

ETC系统中路边单元的设计

ETC系统中路边单元的设计

ETC系统中路边单元的设计李新友;孙仲;许菲;王昱【摘要】基于5.8 GHz DSRC技术设计了ETC系统中的路边单元,进行了系统总体设计,并描述了RSU中天线阵列、微波接收与微波发射电路设计过程,最后给出了基带部分的单片机选型和网络接口实现方法.设计的天线为5.8 GHz右旋圆极化,采用8单元微带贴片阵列,增益高于14 dBi;设计的射频接收电路采用两级AGC,接收动态范围高达+5~-75 dBm;提出了一种新型ASK调制电路,较之传统调制器电路简洁,调制度5%~95%连续可调;设计的发射电路功率+0.5~+31.5 dBm,步进0.5 dB可调,发射频率5.70~5.85 GHz,步进1 MHz可调.%The paper presented a basic design scheme of the RSU in ETC system based on 5.8 GHz DSRC technology.A further detailed design of each modules including antenna array,receiver and transmitter of microwave signals,could also be found in relevant parts of this paper.Finally an implementation of network interface and the targeted selection of MCU in base band circuit design were described in details.The microstrip antenna array designed in this paper was composed of 8 units which were SMD and right-hand-circular polarized.The gain of antenna array was no less than 14 dBi.RF receiver circuit worked in a form of two-stage AGC which leaded to a wider dynamic gain range up to +5 to-75 dBm.A new compact scheme of ASK modulation circuit with a continually adjustablemodulation depth range of 5 %~95 % was presented.The stepping and adjustable range of transmittedpower was +0.5 to +31.5 dBm,0.5 dB; the stepping andadjustable range of frequency of transmitted signals was 5.70 GHz to 5.85 GHz,1 MHz.【期刊名称】《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》【年(卷),期】2013(037)004【总页数】5页(P873-877)【关键词】电子不停车收费;路边单元;专用短程通信;5.8 GGHz射频收发;5.8 GHz 微带天线阵列【作者】李新友;孙仲;许菲;王昱【作者单位】武汉理工大学信息工程学院武汉 430070;武汉市城市路桥收费管理中心武汉430050;武汉理工大学信息工程学院武汉 430070;武汉理工大学信息工程学院武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TN925电子不停车收费(electronic toll collection,ETC)系统是一种基于5.8GHz专用短程通信(dedicated short range communications,DSRC)技术,通过射频识别获取车载单元记载的车辆信息来实现车辆识别,并配合后台数据管理系统完成相应的缴费、记录等操作,实现车辆不停车收费的智能交通系统(inteligence transport system,ITS).专用短程通信(DSRC)是智能交通系统运作的协议基础,2007年中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会发布了GB/T20851-2007《电子收费专用短程通信》[1]国家标准,其技术参数见表1.表1 DSRC物理层上下行链路参数?表1列出了GB/T 20851-2007-1电子收费专用短程通信协议物理层中所规定的关键技术指标.其中下行链路由路边单元(road side unit,RSU)完成,上行链路由车载单元(on board unit,OBU)实现[2].本文讨论的就是路边单元RSU 的设计.1 系统总体设计RSU系统结构框图见图1,可分为射频部分和基带部分.射频部分包括射频接收模块、射频发射模块、收发微带天线阵列;基带部分包括MCU微处理器、安全认证模块、数据存储模块、网络接口模块等部分.图1 RSU系统结构框图MCU微处理器是RSU的控制核心,协调各个模块有序的完成DSRC协议所要求的交易流程.网络接模块口负责将RSU成功交易所获得OBU的数据通过网口上传,同时接受后台管理系统的远程控制.安全认证模块负责RSU对OBU进行认证,负责对空中接口的数据进行加密解密,提高交易信息的安全性.数据存储模块用于当网络有故障时临时存储交易信息,同时存放网络下发的交易黑白名单.射频发射模块负责将RSU中单片机产生的基带数据调制到5.8GHz.射频接收模块负责接收OBU发出的5.8GHz射频信号并从中解调出基带信号[3].射频发射与射频接收电路通过T/R射频开关分时复用微带天线.2 系统关键部件设计2.1 RSU微带天线阵列设计RSU系统中选用微带天线来收发射频信号.微带天线是一种片状金属结构天线,外观一般为附于带有接地平面的电介质薄板上的矩形单个金属贴片或阵列,微带天线由一个或多个这样的贴片组成,可以利用成熟的PCB线路板工艺制作,成本低,适合于RSU的小型化[4].设计微带天线首先要选定介质板.介质板是一片具有均匀介电常数一定厚度的电介质薄板,一面附有金属铜箔作为地平面,另一面印刷有微带天线.本设计中选用厚度为1.0mm材质为聚四氟乙烯PTFE的PCB作为介质板,介电常数为2.55.图2是RSU微带天线的基本天线单元,设计为一带切角的方形铜箔,馈电点从图中A点处接入即可实现右旋圆极化.中心频率和介电常数决定天线的尺寸[5],本RSU的天线设计为通过T/R射频开关收发共用,故天线的谐振频率取为接收与发射4个信道公共的中心频率5.82GHz,带宽取为5.785~5.845GHz.借助理论计算与HFSS软件仿真,确定基本天线单元的尺寸为图中a=15.5mm,b=2mm.图中A点处的开路线用于微调天线阵在中心频率处的阻抗与驻波值.图2 微带天线基本单元由于RSU需要发射较大的功率,以及较高的接受灵敏度,因此RSU微带天线的需要设计较高的增益.为了满足此要求RSU天线在设计上选择了微带阵列形式.图3给出了8单元微带阵列天线的几何排列和馈电网络.整个天线阵是由2个2×2阵列并联而成,射频信号从图中A点背馈接入,要求A点处的输入阻抗为50Ω,则左右2个2×2天线阵列的输入阻抗各为100Ω.每个2×2阵列是由4个相同形状的基本单元旋转对称排列而成,每个基本单元与相邻单元之间相位相差90,各单元的相位值标示见图3中,相邻单元间距为25.8 mm,约为半波长.图3 8单元微带天线阵列通过HFSS软件仿真结果可以确定该8单元微带天线阵在5.785~5.845GHz频率范围内增益约为15dBi,驻波比<1.3.2.2 射频接收电路设计为了降低了系统复杂度,射频接收电路采用单次混频超外差式接收电路结构[6].接收电路电路结构如图4所示,主要包括低噪声放大器、混频器、中频滤波器与中频AGC放大器、本地振荡器、检波器、低频放大与整形六大部分.图4 RSU射频接收电路框图天线接收的信号首先经2级低噪声放大器(LNA)进行放大,2级LNA间增加射频介质带通滤波器抑制带外噪声信号;放大后的射频信号与本振信号进行混频,将射频信号转换为固定的中频;中频信号再经中频声表滤波器滤波、中频AGC放大、检波还原出基带信号;基带信号还需放大与整形才能达到单片机所能辨认的数字信号电平幅度.2.2.1 本地振荡器设计无线通信系统中本地振荡器通常的实现方法是一片PLL锁相环频率合成器芯片(如ADF4107等)配合一款压控振荡器芯片实现[7].本设计基于简化的原则选用了美国HITTITE公司的集成频综器件HMC5833LP6CE.该器件的优势在于其内置了PLL与VCO,外围电路简单.图5给出了基于HMC5833的本地振荡器电路.通过芯片外接五线式(CEN,SCK,SDI,SEN,SDO)数字接口可以控制芯片内部的寄存器进行预置和调整,实现输出频率范围从5.70~5.85GHz,步进为1MHz的频率调整,参考源取为10MHz.HMC5833输出功率约+2 dBm.图5 本地振荡电路2.2.2 低噪声放大器设计 LNA位于射频接收机的前端,对整个系统的接收性能起着至关重要的作用.现今许多射频接收机中低噪声放大器LNA的设计是基于分立的解决方案,其原因是使用晶体管的分立解决方案会使放大器的噪声系数NF与MMIC(单片微波集成电路)LNA相比较低.但分立的解决方案缺点明显,如集成度不高、占用空间大、阻抗匹配麻烦、调试困难、设计门槛高.而MMIC LNA电路,外围元件数量少、开发周期短,并且由于大多数MMIC LNA具有内部偏压和反馈电路,这些器件上的阻抗匹配更加简便,噪声性能也能较好控制.因此,经过综合考虑,本设计中采用的是基于MMIC LNA的电路设计方案.在设计中对许多LNA 芯片的参数进行比较,最后确定选用美国AVAGO公司的 MGA-665P8芯片作为射频小信号放大器.MGA-665P8低噪声放大器是专为0.5~6 GHz频率范围内的无线应用所设计,输入输出匹配到50Ω,电源偏置电路简单.在3.3V工作电压5.8GHz频率时,噪声系数NF小于1.5dB,增益达到15dB.图6给出了MGA-665P8组成的低噪声放大电路图.2.2.3 中频AGC放大电路设计在RSU接收单元中AGC的动态范围对系统的性能有很大影响,本设计中采用两级ADI公司的AD8367 AGC芯片实现[8],可实现-5~-75dBm动态,AGC控制范围可达70dB.图7给出了AD8367的中频AGC放大电路图.图6 低噪声放大电路图7 中频AGC放大电路2.2.4 对数检波电路设计 RSU接收的数据是经过OBU发射的经过FM0编码的512kbit/s位速率的数据,信号脉宽为1~2μs,其全零码为1 024kHz.故检波电路选用了ADI公司快速对数放大检波器AD8307,该芯片延迟时间<15ns,足以应付1 024kHz的全零码接收.对数检波电路如图8所示.图8 对数检波电路2.3 射频发射电路设计RSUD的射频发射电路采取利用基带信号直接调制载波的结构.发射模块电路结构如图9所示,主要包括载波振荡器、ASK调制器、数控衰减器、功率发大器四大部分.图9 RSU射频发射电路框图载波振荡器用于产生5.83和5.84GHz两个信道的下行载波频率,采用和接收模块中本地振荡器相同的实现方案,用HMC5833实现.ETC系统专用短程通信规定上下行链路采用ASK调制方式主要原因是:首先ASK 短距离通信中抗衰落能力强,其次ASK调制方式的解调电路简单,只需包络微波检波二极管,有利于降低成本.在ETC专用短程通信系统中,ASK调制器的载波振荡振幅在Amax和Amin2种状态切换,如图10所示,调制度ma定义为:我国国标要求调制度ma处于0.5~0.9之间.图10 ASK调制度ETC系统中ASK调制器通常的设计方法是采用模拟衰减器,利用基带信号的1和0控制模拟衰减器的不同衰减幅度实现.该方法的优点是调制度连续可调,缺点是调制度可调范围不大且电路略显复杂.本设计选用两个射频开关设计了一款固定调制度产生电路,电路结构如图11所示.当基带数据TX_DATA为1时,单刀双掷射频开关RF SW1和RF SW2同时接到上端,载波信号无衰减送至后级;当TX_DATA为0时,单刀双掷开关RF SW1和RF SW2同时接到下端,载波信号通过三个电阻构成的π型衰减器送至后级;选用不同的电阻即可控制衰减器的衰减量,从而达到控制ASK调制器的调制度的目的.由于电路中π型衰减器的电阻值一旦确定,其衰减量就是确定的,电路的调制度就被确定下来,所以本方案是一个固定调制度ASK产生电路.通过合理选取π型衰减器的电阻值即可使调制度ma在5%~95%之间可调,达到国标要求. RSU发射数据的位速率是256kb/s,经过FM0编码后信号脉宽为2~4μs,其全零码为512 kHz.ASK调制器中射频开关选择为HMC536LP2E,其开关速度<100ns,能够满足RSU发射256kb/s全零FM0码的需要.图11 固定调制度ASK调制电路用于共享微带天线的T/R射频收发开关也选为HMC536LP2E,其输入功率可达33dBm,满足RSU收发射频信号的需要.RSU发射模块中设计数控衰减电路的作用是调节 RSU 的发射功率[9-10],满足 ETC车道通信距离和通信区域的要求.设计中选用6位数字衰减器HMC425实现功率调节,输出0.5~31.5 dBm,步进0.5dB可调.2.4 基带电路设计基带电路设计包括RSU中单片机的选型、安全认证、数据存储及网络接口部分的实现.设计中选用ST公司的ARM7系列单片机STR712,该单片机的优势是自带DSRC 协议要求的硬件HDLC和硬件FM0编解码电路,可以极大减轻单片机处理RDSC 协议编程的工作量.数据存储模块通过给单片机扩展了SD卡读卡器实现.安全认证模块即PSAM卡读写电路.STR712自带操作PSAM卡所需的ISO7816读写总线.设计中选用韩国WIZNET公司的W5200实现网络接口功能.该网络芯片的优势是其具有完整的全硬件TCP/IP协议栈,及以太网链路层和物理层;W5200与单片机的连接通过SPI接口实现,单片机只需通过SPI串口对该网络接口芯片进行网络参数的配置即可,W5200与单片机的数据传输也通过高速SPI串口实现,即W5200实现了SPI串口转网口的功能.W5200有多达8个socket端口,能满足RSU交易、下载等需要.该方案的优点是避免了单片机端较复杂的TCP/IP协议编程,开发成本低.3 结束语ETC技术作为智能交通和物联网技术的重要分支近年来一直保持快速增长的态势.本文基于5.8GHz DSRC技术设计了ETC系统中的路边单元,给出了系统总体设计、射频与基带部分的设计过程.重点描述了RSU中射频部分8单元天线阵列、微波接收与微波发射电路的设计.RSU收发模块在实际工程测试中的主要性能指标如表2所列.测试结果表明,RSU 射频模块各项技术指标均已达到和超过设计要求.表2 RSU射频收发模块测试结果?本RSU的硬件设计方案电路简洁,成本低,编程工作量较小,符合我国自由流ETC收费系统的发展趋势,具有非常好的应用前景.参考文献[1]中国国家标准化管理委员会.GB/T 20851-2007,电子收费专用短程通信[S].北京:中国国家标准化管理委员会,2007.[2]许菲,李新友.ETC系统中车载单元的研究与设计[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2011,35(5):1049-1052.[3]LI Xinyou,XU Zebin,GUO Jinxu.Research and design of the DSRC device measuring instrument[C]∥2nd International Conference on Computer Science and Electronics Engineering[C]∥Paris:Atlantis Press,2013:1256-1259.[4]XIA Yingqing,LUO Jia.RHCP patch antenna for automotive DSRC system[C]∥6th International Conference on Wireless Communications Networking and MobileComputing,2010,Page(s):1-3.[5]崔昌云,史小卫,黄丘林,等.5.8GHz右手圆极化微带天线阵[C]∥2009年全国微波毫米波会议论文集(上册),2009,605-608.[6]ZHOU Hongbao,LUO Bin.Design and budget analysis of RF receiver of 5.8GHz ETC reader[C]∥12th International Conference on Communication Technology,2010,Page(s):354-357.[7]秦璐璐,陈永泰.基于ADF4106的串行数字锁相频率合成的设计[J].现代计算机,2007(3):69-71.[8]许庆,曾瑞锋,苗一新.ETC.RSU收发前端模块设计[J].固体电子学研究与进展,2013,33(1):63-67.[9]罗佳.不停车收费系统中DSRC综合测试仪的实现[D].武汉:华中师范大学,2011.[10]中华人民共和国交通运输部公路科学研究院.收费公路联网电子不停车收费技术要求[S].北京:人民交通出版社,2011.。

ETC不停车收费系统的原理及技术

ETC不停车收费系统的原理及技术

ETC不停车收费系统的原理及技术ETC( Electronic Toll Collection ) 即电子不停车收费系统。

是国内外正在努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统。

使用该系统,车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用,通过收费站时便不用人工缴费,也无须停车,高速费将从卡中自动扣除。

这种收费系统每车收费耗时不到两秒,其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。

针对此情况,多奥科技研发出ETC停车场系统方案。

不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。

在传统采用ETC车道隔离措施下的不停车收费系统通常称为单车道不停车收费系统,在无车道隔离情况下的自由交通流下的不停车收费系统通常称为自由流不停车收费系统。

实施不停车收费,可以允许车辆高速通过(几十公里以至100 多公里),故可大大提高公路的通行能力;公路收费走向电子化,可降低收费管理的成本,有利于提高车辆的营运效益;同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。

由于通行能力得到大幅度的提高,所以,可以缩小收费站的规模,节约基建费用和管理费用。

另外,不停车收费系统对于城市来说,就不仅仅是一项先进的收费技术,它还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段。

对于交通繁忙的大桥、隧道,不停车收费系统可以避免月票制度和人工收费的众多弱点,有效提高这些市政设施的资金回收能力。

系统组成:ETC车道与传统的MTC车道建设相似,主要由ETC天线、车道控制器、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器等组成。

功能实现:1.车辆进入通讯范围2. 读写天线与电子标签和CPU卡进行通讯,判别车辆是否有效,如有效则进行交易;无效则报警并封闭车道,直到车辆离开检测线圈。

3. 如交易完成,系统控制栏杆抬升,通行信号灯变绿,费额显示牌上显示交易金额4. 车辆通过自动栏杆下的落杆线圈后,栏杆自动回落,通行信号灯变红,系统等待下一辆车进入。

【金溢】多车道自由流电子不停车收费MLFF-ETC系统

【金溢】多车道自由流电子不停车收费MLFF-ETC系统

本方案适用于多车道自由流(MLFF:Multi-Lane Free Flow)场景下的电子不停车收费(ETC:Electronic Toll Collection)应用,如城市拥堵收费、城市路桥收费等。

基于5.8GHz专用短程通信(DSRC:Dedicated Short Range Communication)技术,实现多车道自由流场景下的车路双向通信,完成收费的所有流程和步骤,不影响车辆行驶,最高允许车速可达150km/h。

该方案需要给车辆安装1台DSRC电子标签(OBU:On Board Unit)和1张具有电子钱包功能的IC卡,OBU 和IC卡由系统运营商发行和维护。

收费道路(隧道、桥梁)的路段断面需要安装龙门架及DSRC读写器(RSU:Road Side Unit),与OBU和IC卡配合使用。

支持前端扣费或后台记账,如采用后台扣费,可使用单片式DSRC电子标签;支持按次扣费或按时扣费;支持基于日期、时段、车速等因素的可变费率;支持车辆身份自动识别、车型自动判别、车速自动检测、方向判别、车道判别;整个路段断面的通信区域实现交叉无缝覆盖,对车辆行驶轨迹无任何特别要求;采用TDMA、FDMA、相控阵定位等多种先进技术,适用于各种特征的城市交通流,并发处理能力强,无旁道干扰、邻道干扰、跟车干扰,环境适应性好;城市道路、桥梁、隧道等交通基础设施收费时,设卡收费公平性较好,但效率低、影响通行、造成拥堵、污染环境;年票收费效率较高,但缺乏公平性,多走少走、走或不走缴费一样。

在多车道自由流场景下按次收费,可同时解决收费效率与公平的问题。

基于DSRC技术的多车道自由流电子不停车收费系统,由DSRC收发天线、MLFF控制器、通信及电源部分组成。

其中,天线是收发一体化天线,布设采用N+1的方式,即N条车道需要N+1台一体化天线,紧急停车带或路肩算一条车道,布设示意图如下:当安装有电子标签OBU的车辆经过上图所示椭圆形通信区域时,MLFF路侧单元(DSRC收发天线与控制器)与OBU经过双向安全认证等一系列信息交互后,完成收费。

园区车辆自动识别与自动收费管理系统

园区车辆自动识别与自动收费管理系统

园区车辆自动识别与自动收费管理系统
DSRC 电子标签:基于5.8GHz DSRC 专用短程通信技术和高安全性加解密算法,存储车辆身份信息、月票信息、余额信息、出入口信息,固定安装
在车辆挡风玻璃内侧,具有防拆装置,唯一标识车辆身份,与路侧DSRC 读写
器配合使用,可远距离自动识别车辆。

DSRC 电子标签分为单片式和双片式,
双片式电子标签支持IC 卡读写。

方案采用DSRC 技术管理园区内固定月卡车辆进出,在月卡车辆内安装
单/双片式电子标签,实现出入口自动识别车辆身份,允许车辆不停车通行;采用IC 卡技术,管理临时车辆的进出,进入园区的车辆自助取卡,出口缴费还卡,
同时系统支持采用城市一卡通IC 卡与DSRC 电子标签配合使用,进行自动缴费或半自动缴费。

将电子不停车收费ETC 技术应用于园区停车收费管理,可显著减少出入口的人员配置和管理成本,同时又能提高出入口车辆通行效率、减少拥堵和改
善车辆出入的安全性,提升物业形象。

典型特征:
自动识别:通过DSRC 技术,在出入口自动识别车辆身份,实现车辆不
停车通行;
自动扣费:采用双片式电子标签,结合城市一卡通或其它支付卡,自动
完成扣费和结算;
兼容城市一卡通:可与城市一卡通卡配合使用,临时车也可不停车进出
园区。

方案背景:
工业园车辆以月卡车为主,占车流量的90%以上,临时车较少。

目前,。

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目前 , 系统 主要采 用远 距 离有 源 R I (ai FI rdo )
r un yi n fai ) e d i i o 关键词 :电子不停 车收费 ;5 8G z专用 短程 无线通 信 ;车 f q e c e t ct n 技 术来 实 现 车辆 与 收 费 站 之 . H
频 段 并 存 . 于专 用 短 程 通 信 (ei t hrrne 鉴 ddc e sotag a d -
cmm nct n o ui i , ao ) 协议标 准 发 展趋 势 和 国 内 圈
( TS) 5 8 Hz b n , h i s r a o e n e n t n 1 I . . G a d t e ma n t e m f t i t r a i a h o
辆识别 ;车载单元 ;射频识别
中 图分 类 号 : P3 1 T 9
间的无线数据通信 . 国际上 圈 系统使用的通信频段
9 5 MH , . H , . H . 1 文 献标 识 码 : 主要 有 3种 :1 z 2 4 G z 5 8 G z 其 中 9 5 A
MH 和 2 4G{ 频段 在 移动 通 信 、 z . 王z 医疗 、 科研 等 领域
系统应 用现状 ,07年 5月 实施 的 圈 & D R 20 S C中国
国家标 准 G / 2 8 1 2 0 B T 0 5- 0 7以及 2 0 0 7年 1 0月 国家
s n a do C, sa o tdb h ain lse i cto so a t d r fET wa d p e y t n t a p cf a in f e o i
电 子 不 停 车 收 费 ( l to i tl cl cin ee rnc ol ol t , c e o
E C 是 国际 上 正 在 努 力 开 发 并 推 广 普 及 的一 种 用 T )
20 0 7年颁 布的 国家 标 准也 规 定 了 中 国 E C系统 使 用 5 8 于道路 、 T . 大桥和 隧道 的 电子收 费技 术 . T E C系 统利 用 Gz H 通信频 段 . 我 国 E C技术 标准 出发 , 从 T 阐述 了 5 8G z 车辆 自动识别 技术 完成 车辆 与 收费 站 之 间 的无 线 数 . H
第3 8卷第 1 期 1
21 0 0年 l 月 1
同 济 大 学 学 报( 然 科 学 版) 自
J U N L O 0 G I N v R I Y N T R L S I N E 0 R A FT N J U I E Sr ( A U A c E C ) r
Vo . 8 No 1 I3 . 1 NO V.2 0 01
(. 1 东南大学 仪器科学与工程学院 , 江苏 南京 2 0 9 ; . 1 0 6 2 东南大学 常州研究院, 江苏 常州 2 3 6 ) 1 14
摘要 :电子不停车收费 ( T ) E C 是智 能交通 系统 (T ) I S 的重要 组成部 分 , . H 5 8G z已成为 国际 E C系统 的主流频 段 . 国 T 我
E C系统构成 和实现原理 , T 综述并分析了 5 8G zE C系统 . H T
的关 键 技 术 , 出 了 5 8G zE C技 术 今 后 的 研 究 方 向 和 发 指 . H T 展趋势 .
据通讯 , 行Leabharlann 车辆 自动识 别 和有关 收费 数 据 的交 换 , 进
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S r e u vy o n 5 8 GHz . El cr n c e t o i To l 具有广 泛应用 , l 其频 率争 用严 重 , 以背 景噪声 较 大 , 所 C le to c o o is o lc in Te hn l ge
并且没有 有效 的安 全机 制 , 信 能力 也较 低 , 通 特别 是 24G 频段是 全球免许可频 段 , 问题更 为严重 . . 】 其 从 已经建成 的应用 系统来 看 ,1 95Ⅻ z 系统 主要应 用 于 北美地 区.. H 专用通信 系统主要应 用 于欧洲 、 58G z 亚
Ab t a t Elcr nc ol olcin ( C) s se sr c : e to i t 1 l t c e o ET y tm i a S n
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文章 编 号 : 2 33 4 (0 0 1—6 50 0 5—7 X 2 1 ) 11 7 —7
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5 8GHz电子 不 停 车收 费技 术 综 述 .
陈 俊 杰 , 宝 银 山
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