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    国标ETC应用中的主要问题浅析及应对解决措施
    2013-10-09 15:44:27   来源:Tranbbs.com       评论:0 点击:

      高速公路电子收费(ETC)国家标准自2007年颁布实施以来,经过国内多个省市的实践,已经证明能够为广大高速公路使用者提供方便、快速的通行方式,有效地减少了繁忙时段主要收费站的拥堵情况,充分体现了人文高速、科技高速和绿色高速的建设思想。

      快通公司作为国标ETC应用的最大运营商,经过两年多的运营,积累了丰富的运营经验,在贯彻实施国标方面暂时走在了兄弟省市的前面,在实际运营中,我们也遇到了一系列技术问题,这是一个新的标准实施过程中不可避免的。下面我们将实际遇到的几个主要问题逐一列出,并根据我们的应用经验以及与OBU厂商的技术交流,提出了相应的解决措施。

      1. 分离元件与芯片的选择

      目前在用的电子标签(OBU)基本采用分离元件构成,特别是射频发射部分通常采用介质振荡器,因而OBU工作的发射中心频率由于容易受到器件的选择、温度、元器件老化等影响而偏移量过大,超出国标要求,也经常超出路测单元(RSU)的接收带宽范围,从而造成OBU与RSU无法正常通信,严重影响了ETC车辆的不停车通行。在这两年的运营中,根据对召回产品的分析,OBU频偏的影响是影响ETC车道天线交易成功率的主要原因之一。因而我们在OBU到货验收中也加强了频率偏移的检查,多次发生过OBU因为频偏严重而批次退货的情况,从而推动厂商加强元器件的选择和出厂检验的严格管理,但是在用户返修的OBU故障原因中也经常出现因器件老化等原因而造成的频偏现象。

      因而,为解决这一问题,仅仅依靠元器件的选择是不够的,成本、供货源、长时间的验证测试都是很现实的问题。最根本或最终的解决方式就是产品的集成化,特别是ETC国标射频芯片的开发和应用。目前,适用于国标ETC应用的主流射频芯片主要有以下几种:

      单发芯片,即发射部分为芯片,唤醒和接收部分为分离元件。这一类以美国RFMD公司的ML5830为代表。

      收发一体芯片,即发射和接收部分集成为一个芯片,唤醒电路为分离元件。该类芯片以日本东芝公司的TB32160、OKI公司的ML9636、韩国PHYCHIPS公司的PD5000为代表。

      全集成射频芯片,即发射、接收、唤醒完全集成为一个芯片。目前已经研制成功的为上海博通公司的BK5822。

      全集成芯片,即将射频、MCU和ESAM完全集成为一个单一芯片,尚处于研发的初级阶段。

      前三种芯片已经分别被国内大多数OBU厂商逐步采用,但均尚处于试验或试用阶段,测试结果表明能够有效地解决上述频偏问题,但芯片本身的成熟度和工作的稳定性尚未完全得到验证,仍有待时间的考验。预计今年(2010年)下半年上述三类芯片会逐步开始正式投入商用,但发展方向仍然是向集成化更高的后两类芯片过渡,最终的全集成芯片成熟期则至少需要2~3年的时间。

      2. 射频指标的一致性

      目前国标ETC应用中的最大问题之一是RSU和OBU射频指标的一致性。由于国标中暂时只对部分射频指标的上限做出了规定,比如国标中OBU的发射功率(e.i.r.p)≤+10dBm、唤醒灵敏度≤-40dBm和接收灵敏度≤-50dBm,RSU的发射功率(e.i.r.p)≤+33dBm和接收灵敏度≤-70dBm,并未对上述射频指标的下限做出明确要求,换句话而言,尚没有针对实际ETC车道的布局和有效通信范围给出一个合理的天线射频指标范围。因而,各ETC专用设备厂商只是根据自己的理解和产品设计、生产条件自行确定设备的射频指标,从而造成不仅不同厂商的产品射频指标的不一致,甚至同一厂商的不同批次产品射频指标也不一致。快通公司近两年的运营经验表明,由于没有统一的射频指标体系约束,不同ETC收费车道的交易成功率差别很大,并且经常发生ETC车辆在某些站点通行顺畅,某些站点却无法在车道RSU天线下正常交易不得不停车刷卡缴费的情况,而邻道干扰问题也时有发生。这种情况给包括快通公司在内的ETC运营商造成了很大的困扰,一定程度上影响了ETC系统的大规模扩展和应用。

      射频指标的确定,不是简单的定一个值,既要考虑到新RSU和OBU的需求,也要兼顾到已投入应用的大多数RSU和OBU。因而,首先需要结合ETC专用车道的布局进行理论分析和仿真计算,确定一个合理的取值范围;然后需要进行大量的室内和室外测试,特别是获取在用RSU和OBU的典型指标值。

      上述测试中的难点在于测试方法,RSU的射频指标相对容易,因为天线增益和线缆损耗都是可测可控的,但OBU却因为体积小、电池供电或受环境影响比较大等原因,其测试方法很值得商榷。对于传导测量,由于OBU引线比较困难,且OBU开盖测量引入的误差会很大,因而我们推荐采用辐射等效的测量方法。

    责任编辑:吕圣霞

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    [专栏文章:9 篇]人物简介
      张北海,男,1977年5月出生,现任北京速通科技有限公司技术总监,全国智能交通系统标准化委员会通讯委员。1999年-2007年,任职于国家智能交通系统工程技术研究中心(交通部公路科学研究院ITS中心);2007年至今,任职于北京速通科技有限公司,主要从事专用短程通信(DSRC)技术、高速通路联网电子收费系统、高速公路信息化等领域的研究、开发、设计及标准化工作,是基于“两片式电子标签+双界面CUP卡”的组合式电子收费系统技术的主要提出人之一。