基于FPGA的新型不停車(chē)收費系統中RSU設計

　　RSU系統概述

　　RSU和OBU(On-Board Unit, 車(chē)上電子標簽)、收費站管理系統、收費管理控制中心、金融機構及傳輸網(wǎng)絡(luò )等一起組成網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的ETC系統。根據分工的不同，ETC系統又可分為前臺和后臺兩大部分。其中后臺部分由收費管理控制中心和金融機構組成，完成系統運行參數的制定與修改，系統運行管理和監控，通行費用的匯總、拆分、清算，交通信息的分類(lèi)、統計，與金融機構進(jìn)行帳務(wù)結算和客戶(hù)服務(wù)等功能。ETC系統的前臺部分則由RSU和車(chē)載設備組成，完成對過(guò)往車(chē)輛車(chē)型的判別，收費信息的采集與處理，違章車(chē)輛圖像抓拍與處理等功能[2]。ETC系統框架結構如圖1所示。

　　路邊設備RSU是整個(gè)ETC系統的核心，不但負責與車(chē)載單元進(jìn)行通信，還具備與后端各系統進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，進(jìn)行數據處理的功能。RSU包括了射頻通信模塊、網(wǎng)絡(luò )通信模塊、基帶數據處理模塊、電源模塊。RSU中采用DSRC (Dedicated Short Range Communication，專(zhuān)用短程通信)作為通信協(xié)議標準[3]。

　　RSU系統設計

　　RSU是ETC系統的關(guān)鍵部位和聯(lián)系用戶(hù)與交易系統的紐帶。RSU負責主動(dòng)與OBU進(jìn)行通信并完成收費交易，同時(shí)還要通過(guò)交互界面與收費站人員進(jìn)行交互，并且還能通過(guò)以太網(wǎng)、CAN總線(xiàn)，無(wú)線(xiàn)寬帶或者電信運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )等通信方式向ETC后端部分報送交易數據、系統運行狀態(tài)以及接受后端部分的監控操作。RSU設備的整體結構如圖2所示。

　　ETC系統射頻電路工作在5.8GHz，極易受到公路收費站周?chē)蛙?chē)內環(huán)境等因素的干擾，如相鄰不同車(chē)道并行的車(chē)輛會(huì )引起同頻干擾、車(chē)輛內的無(wú)線(xiàn)電設施干擾(如移動(dòng)通信的干擾)、本系統對其他無(wú)線(xiàn)電設備的干擾等，這些都嚴重影響了系統的穩定性，也增加后期工作的維護量。因此，本設計提出了在RSU射頻讀寫(xiě)器和電子標簽之間采用跳頻擴頻的技術(shù)來(lái)達到抗干擾的目的，從而提高ETC系統的可靠性，減少系統的工作量。