基于FPGA的新型不停車收費(fèi)系統(tǒng)中RSU設(shè)計(jì)

　　RSU系統(tǒng)概述

　　RSU和OBU(On-Board Unit, 車上電子標(biāo)簽)、收費(fèi)站管理系統(tǒng)、收費(fèi)管理控制中心、金融機(jī)構(gòu)及傳輸網(wǎng)絡(luò)等一起組成網(wǎng)絡(luò)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(tái)和后臺(tái)兩大部分。其中后臺(tái)部分由收費(fèi)管理控制中心和金融機(jī)構(gòu)組成，完成系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的制定與修改，系統(tǒng)運(yùn)行管理和監(jiān)控，通行費(fèi)用的匯總、拆分、清算，交通信息的分類、統(tǒng)計(jì)，與金融機(jī)構(gòu)進(jìn)行帳務(wù)結(jié)算和客戶服務(wù)等功能。ETC系統(tǒng)的前臺(tái)部分則由RSU和車載設(shè)備組成，完成對(duì)過往車輛車型的判別，收費(fèi)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(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　路邊設(shè)備RSU是整個(gè)ETC系統(tǒng)的核心，不但負(fù)責(zé)與車載單元進(jìn)行通信，還具備與后端各系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)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(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(biāo)準(zhǔn)[3]。

　　RSU系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　RSU是ETC系統(tǒng)的關(guān)鍵部位和聯(lián)系用戶與交易系統(tǒng)的紐帶。RSU負(fù)責(zé)主動(dòng)與OBU進(jìn)行通信并完成收費(fèi)交易，同時(shí)還要通過交互界面與收費(fèi)站人員進(jìn)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(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)等通信方式向ETC后端部分報(bào)送交易數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及接受后端部分的監(jiān)控操作。RSU設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)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(fèi)站周圍和車內(nèi)環(huán)境等因素的干擾，如相鄰不同車道并行的車輛會(huì)引起同頻干擾、車輛內(nèi)的無線電設(shè)施干擾(如移動(dòng)通信的干擾)、本系統(tǒng)對(duì)其他無線電設(shè)備的干擾等，這些都嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也增加后期工作的維護(hù)量。因此，本設(shè)計(jì)提出了在RSU射頻讀寫器和電子標(biāo)簽之間采用跳頻擴(kuò)頻的技術(shù)來達(dá)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。