基于FPGA的新型不停車收費系統中RSU設計

　　RSU系統概述

　　RSU和OBU(On-Board Unit, 車上電子標簽)、收費站管理系統、收費管理控制中心、金融機構及傳輸網絡等一起組成網絡環境下的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、統計，與金融機構進行帳務結算和客戶服務等功能。ETC系統的前臺部分則由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系統框架結構如圖1所示。

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

　　RSU系統設計

　　RSU是ETC系統的關鍵部位和聯系用戶與交易系統的紐帶。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、CAN總線，無線寬帶或者電信運營商網絡等通信方式向ETC后端部分報送交易數據、系統運行狀態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圍和車內環境等因素的干擾，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)、本系統對其他無線電設備的干擾等，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系統的可靠性，減少系統的工作量。