基于FPGA的新型不停车收费系统中RSU设计

RSU系统概述

RSU和OBU(On-Board Unit, 车上电子标签)、收费站管理系统、收费管理控制中心、金融机构及传输网络等一起组成网络环境下的ETC系统。根据分工的不同，ETC系统又可分为前台和后台两大部分。其中后台部分由收费管理控制中心和金融机构组成，完成系统运行参数的制定与修改，系统运行管理和监控，通行费用的汇总、拆分、清算，交通信息的分类、统计，与金融机构进行帐务结算和客户服务等功能。ETC系统的前台部分则由RSU和车载设备组成，完成对过往车辆车型的判别，收费信息的采集与处理，违章车辆图像抓拍与处理等功能[2]。ETC系统框架结构如图1所示。

路边设备RSU是整个ETC系统的核心，不但负责与车载单元进行通信，还具备与后端各系统进行联网通信，进行数据处理的功能。RSU包括了射频通信模块、网络通信模块、基带数据处理模块、电源模块。RSU中采用DSRC (Dedicated Short Range Communication，专用短程通信)作为通信协议标准[3]。

RSU系统设计

RSU是ETC系统的关键部位和联系用户与交易系统的纽带。RSU负责主动与OBU进行通信并完成收费交易，同时还要通过交互界面与收费站人员进行交互，并且还能通过以太网、CAN总线，无线宽带或者电信运营商网络等通信方式向ETC后端部分报送交易数据、系统运行状态以及接受后端部分的监控操作。RSU设备的整体结构如图2所示。

ETC系统射频电路工作在5.8GHz，极易受到公路收费站周围和车内环境等因素的干扰，如相邻不同车道并行的车辆会引起同频干扰、车辆内的无线电设施干扰(如移动通信的干扰)、本系统对其他无线电设备的干扰等，这些都严重影响了系统的稳定性，也增加后期工作的维护量。因此，本设计提出了在RSU射频读写器和电子标签之间采用跳频扩频的技术来达到抗干扰的目的，从而提高ETC系统的可靠性，减少系统的工作量。