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电子不停车收费系统车载单元（obu）无线信号收发模块的设计

电子不停车收费系统车载单元（OBU）无线信号收发模块的设计

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作者：杨成祥北方工业大学

学位级别：硕士

电子不停车收费系统(Electronic Tolling Collection,简称ETC)作为我国目前大力发展的智能收费系统,主要应用于公路、大桥、隧道等收费站中。使用该系统的车辆在通过收费站时无需停车缴费,车辆中的交易设备会与高速公路收费站的接收设... 详细信息

电子不停车收费系统(Electronic Tolling Collection,简称ETC)作为我国目前大力发展的智能收费系统,主要应用于公路、大桥、隧道等收费站中。使用该系统的车辆在通过收费站时无需停车缴费,车辆中的交易设备会与高速公路收费站的接收设备自动交易,且整个交易过程耗时不到2秒,运作能力远远优于人工收费通道。车载单元(On Board Unit,简称obu)射频部分由5.8GHz射频收发模块与微带天线组成。射频芯片选用BEKEN公司的ETC专用芯片BK5822完成数据的收发工作,同时通过优化程序可以使obu在两条BST指令间隔内实现唤醒并响应来自路侧单元(Road Side Unit,简称RSU)的通信请求。天线部分采用单馈点矩形切角微带天线,工作频段在5.83GHz,驻波比小于1.5,采用圆极化和微带馈电方式,同时获得3.4dB的增益。同时对射频部分的占用带宽、发射功率调制深度、杂散测试、唤醒与接收灵敏度、发射功率进行调试,并通过由北京交通部授权的北京快通科技有限公司的测试。在安全密钥与IC卡操作中,对系统数据读取与IC卡操作做了改进,如在系统指令的间隔中预读安全密钥与IC卡信息,缩小等待时间,对IC卡实现提速操作,降低obu与IC卡的交互时间,缩短交易等待时间,从而达到降低交易时间的效果。另外在对IC卡实现接触读卡的基础上,增加对非接触读卡功能的实现,使客户在使用时无须考虑IC卡插卡的方式,达到防呆的作用,实现人性化服务,增加在同类产品中的竞争力。最后,实现信号收发模块整体的设计,并可与国内在用的RSU完成正式通信交易,交易时间保持在260ms,且该项目已通过北京快通科技有限公司的测试。为测试所设计的obu的性能,对其进行了环境适应性测试。经测试后,obu的各项性能指标均达到国家标准。

关键词：车载单元obu 信号收发 BK5822 IC卡 ESAM

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基于RFID的电子不停车收费系统中obu模块设计

基于RFID的电子不停车收费系统中OBU模块设计

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作者：代玲玉武汉理工大学

学位级别：硕士

随着我国经济的飞速发展,现有高速公路的通行能力已不能满足日益增长的交通需求,融合现代高新技术,以射频识别技术为核心的电子不停车收费系统（ETC）能够非常高效地完成收费工作,缓解交通压力,减轻收费站交通拥堵、环境污染等问题。 ... 详细信息

随着我国经济的飞速发展,现有高速公路的通行能力已不能满足日益增长的交通需求,融合现代高新技术,以射频识别技术为核心的电子不停车收费系统（ETC）能够非常高效地完成收费工作,缓解交通压力,减轻收费站交通拥堵、环境污染等问题。 ETC系统主要由路侧单元（RSU）和车载单元（obu）两部分组成,本文的主要工作是研究基于RFID的5.8GHz ETC系统中,车载设备obu模块的硬件设计和实现。首先介绍了ETC系统在国内外发展现状以及短程通信协议（DSRC）标准,对比分析欧洲标准、日本标准及国家标准的异同点,重点参考国家标准物理层的具体规范指标,并在此基础上,展开obu模块的设计工作。天线作为射频识别的关键部分,本文选用体积小,性能优,工作频率在5.8GHz的二元微带贴片天线阵列完成obu和RSU之间的无线通信;并采用STM32嵌入式控制器作为obu的核心控制单元,同时结合RFMD公司生产的发射芯片ML5830完成上行链路中数据的发射工作;接收部分则选用二极管完成ASK检波,由三极管对信号进行放大,输出的唤醒信号激活电源管理模块,为obu系统中所有设备提供工作电压,使系统由低功耗的睡眠模式切换到进行收费交易的唤醒模式,实现节能环保;而输出的数据则送到STM32中进行相关的处理。此外,为了提高数据传输的可靠性,上下行链路数据均采用FM0编码,因此设计了基于CPLD的D触发器FM0硬件编码电路,并利用STM32现有的DMA和Timer捕获功能来实现FMO的软解码工作,而STM32高达72MHz的主频为ETC系统的实时交易提供可靠的保障。

关键词：电子不停车收费系统ETC 车载单元obu 5.8GHz微带贴片天线阵列 ML5830发射芯片 STM32微处理器

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