基于FPGA的新型不停車收費系統(tǒng)中RSU設計

　　RSU系統(tǒng)概述

　　RSU和OBU(On-Board Unit, 車上電子標簽)、收費站管理系統(tǒng)、收費管理控制中心、金融機構及傳輸網(wǎng)絡等一起組成網(wǎng)絡環(huán)境下的ETC系統(tǒng)。根據(jù)分工的不同，ETC系統(tǒng)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(tǒng)運行參數(shù)的制定與修改，系統(tǒng)運行管理和監(jiān)控，通行費用的匯總、拆分、清算，交通信息的分類、統(tǒng)計，與金融機構進行帳務結算和客戶服務等功能。ETC系統(tǒng)的前臺部分則由RSU和車載設備組成，完成對過往車輛車型的判別，收費信息的采集與處理，違章車輛圖像抓拍與處理等功能[2]。ETC系統(tǒng)框架結構如圖1所示。

　　路邊設備RSU是整個ETC系統(tǒng)的核心，不但負責與車載單元進行通信，還具備與后端各系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)通信，進行數(shù)據(jù)處理的功能。RSU包括了射頻通信模塊、網(wǎng)絡通信模塊、基帶數(shù)據(jù)處理模塊、電源模塊。RSU中采用DSRC (Dedicated Short Range Communication，專用短程通信)作為通信協(xié)議標準[3]。

　　RSU系統(tǒng)設計

　　RSU是ETC系統(tǒng)的關鍵部位和聯(lián)系用戶與交易系統(tǒng)的紐帶。RSU負責主動與OBU進行通信并完成收費交易，同時還要通過交互界面與收費站人員進行交互，并且還能通過以太網(wǎng)、CAN總線，無線寬帶或者電信運營商網(wǎng)絡等通信方式向ETC后端部分報送交易數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行狀態(tài)以及接受后端部分的監(jiān)控操作。RSU設備的整體結構如圖2所示。

　　ETC系統(tǒng)射頻電路工作在5.8GHz，極易受到公路收費站周圍和車內環(huán)境等因素的干擾，如相鄰不同車道并行的車輛會引起同頻干擾、車輛內的無線電設施干擾(如移動通信的干擾)、本系統(tǒng)對其他無線電設備的干擾等，這些都嚴重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也增加后期工作的維護量。因此，本設計提出了在RSU射頻讀寫器和電子標簽之間采用跳頻擴頻的技術來達到抗干擾的目的，從而提高ETC系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)的工作量。