CN103778672A - 通信性能测试方法及综合测试仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种通信性能测试方法及综合测试仪，一方面，底层设备可根据上位机下发的指令完成对车载设备的模拟处理，进而针对路侧单元进行性能测试；另一方面，底层设备可根据上位机下发的指令完成对路侧单元的模拟处理，进而针对车载设备进行性能测试。这样，通过一台综合测试仪即可实现对RSU、OBU的性能测试，且在研发、生产或实际应用等场景下均可应用，极大地提高了测试的便利性，由于综合测试仪结构简单、便于携带且操作简单，在实际应用情况下即可节省人力支出进行快速的性能测试，大大提高测试效率。

Description

通信性能测试方法及综合测试仪

技术领域

本申请涉及电子不停车收费系统领域，尤其涉及一种通信性能测试方法及综合测试仪。

背景技术

电子不停车收费系统（Electronic Toll Collection，ETC）是为了减少道路收费口处的交通拥挤，加快车辆通过收费口的速度而建设的。ETC是智能交通（Intelligent Transportation System，ITS）的一项具体应用。ETC主要由多种ETC设备组成，如路侧单元（Road-Side Units，RSU）和车载设备（On-Board Units，OBU）。当车辆通过收费口时，OBU读取集成电路（Integrated Circuit，IC）卡，收费口处设置的RSU会与车辆上的OBU之间进行通信，RSU会将IC卡信息与计算机收费系统通信，从而在计算机收费系统和IC卡之间完成对通行费的计费处理，实现电子结算收费。

随着ETC建设的大力推进，相关设备RSU及OBU在ITS中应用越来越广泛，因而，对RSU或OBU的性能测试显得尤为重要。一般，在设备出厂前，需要通过专门的仪器对其各项性能指标进行测试。当设备在车道上应用发生故障时，又需要将设备送回厂同样通过专门的仪器进行测试，以找出故障原因进而检修。现有技术不仅对RSU及OBU需要采用不同的设备对其进行性能测试，而且设备的性能测试依赖于厂中专门的仪器进行，在实际应用情况下无法进行快速的性能测试，检修十分不便。

发明内容

本申请提供一种通信性能测试方法及综合测试仪，以解决对RSU、OBU的性能测试受限于专用仪器及场地，且测试效率低下的问题。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种通信性能测试方法,所述方法基于一种设置有上位机及底层设备的综合测试仪，所述方法包括：

所述上位机向底层设备发送用于对ETC设备进行测试的指令；

所述底层设备根据所述指令完成模拟ETC设备的对端设备的初始化配置；

所述上位机将用于测试的协议下的通信帧按照协议规定流程发送给底层设备，触发所述底层设备与ETC设备进行信息交互；

所述上位机基于信息交互完成通信性能测试。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种综合测试仪，所述综合测试仪对ETC设备进行检测，包括上位机及底层设备，其中：

上位机，用于向所述底层设备发送用于对ETC设备进行测试的指令，将用于测试的协议下的通信帧按照协议规定流程发送给所述底层设备；

底层设备，用于根据所述指令完成模拟ETC设备的对端设备的初始化配置，通过所述通信帧与ETC设备进行信息交互，并对所述信息交互进行监测，以将监测信息发送至上位机完成通信性能测试。

本申请的有益效果是：

通过提供一种通信性能测试方法及综合测试仪，一方面，底层设备可根据上位机下发的指令完成对车载设备的模拟处理，进而针对路侧单元进行性能测试；另一方面，底层设备可根据上位机下发的指令完成对路侧单元的模拟处理，进而针对车载设备进行性能测试。这样，通过一台综合测试仪即可实现对RSU、OBU的性能测试，且在研发、生产或实际应用等场景下均可应用，极大地提高了测试的便利性，由于综合测试仪结构简单、便于携带且操作简单，在实际应用情况下即可节省人力支出进行快速的性能测试，大大提高测试效率。

附图说明

图1为本申请实施例一的DSRC综合测试仪的结构图；

图2为本申请实施例一的通信测试方法的流程图；

图3为本申请实施例二的DSRC综合测试仪的结构图；

图4为本申请实施例三的DSRC综合测试仪的结构图；

图5为本申请实施例四的DSRC综合测试仪的结构图；

图6为本申请实施例四中功率自动控制模块503的结构图；

图7为本申请实施例四中CPLD逻辑处理电路505的结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

本申请提供了一种专用短程通信（Dedicated Short Range Communications，DSRC）综合测试仪及对应的通信性能测试方法，主要用于对ETC中的OBU或者RSU进行模拟，对应与RSU或OBU通信，完成通信性能测试。性能测试具体可包括对链路性能的测试、DSRC通信协议分析等。DSRC综合测试仪可以适用于研发（如实验室）、生产（如工厂）或实际应用（如车道）等场景。

请参考图1，DSRC综合测试仪主要包括相连的上位机101及底层设备102，其中：

上位机101用于向底层设备102发送用于对ETC设备（RSU或OBU）进行测试的指令，将用于测试的协议下的通信帧按照协议规定流程发送给底层设备102；

底层设备102，用于根据上述指令完成模拟ETC设备的对端设备（OBU或RSU）的初始化配置，通过通信帧与ETC设备进行信息交互，并对信息交互进行监测，以将监测信息发送至上位机101完成通信性能测试。

具体地，上述协议可以是GB/T20851-2007、DB44/127-2002、WH/T1.3-2009等版本的ETC协议。每个版本的ETC协议均定义了对应的通信帧和通信帧的执行流程。操作员可根据ETC设备上执行的当前ETC协议，在上位机101上选择DSRC综合测试仪所要执行的当前ETC协议，从而底层设备102将按照与ETC设备匹配的当前ETC协议与ETC设备进行信息交互，完成通信性能测试。底层设备102上所进行的初始化配置主要是指为完成与ETC设备的信息交互，而进行的模拟ETC设备的对端设备的参数配置。DSRC综合测试仪可通过模拟OBU或RSU，完成与对端设备（RSU或OBU）的通信，从而进行通信性能测试，如设备参数（如OBU唤醒时间、OBU唤醒灵敏度、OBU通信频率、RSU与OBU的交易时间等）、帧信息量可靠性、帧完整性、读卡是否成功、对所接收信号的波形进行记录、事件分析、事件发生前后通信过程记录、异常事件（上行/下行帧错误、超时、重发等）记录、检测统计、失败率统计、数据记录查询与分析、链路通信性能实时检测（如信号强度、调制度、误码率等）等。上位机101还可以在显示界面上对整个交易信息帧数据和系统信息进行显示。DSRC综合测试仪可以模拟无故障的OBU或RSU与对端设备通信，也可以模拟有故障的OBU或RSU与对端设备通信，对应只需在初始化时进行对应配置，如设置故障时的经验参数等。

相应地，本申请的通信性能测试方法基于上述DSRC综合测试仪进行，其流程主要如图2所示：

步骤201，上位机101向底层设备102发送用于对ETC设备（RSU或OBU）进行测试的指令；

步骤202，底层设备102根据上述指令完成模拟ETC设备的对端设备（OBU或RSU）的初始化配置；

步骤203，上位机101将用于测试的协议下的通信帧按照协议规定流程发送给底层设备202；

步骤204，底层设备102利用通信帧与ETC设备进行信息交互，具体地，在信息交互过程中，底层设备102会对信息交互进行监测，并且将监测结果返回给上位机101；

步骤205，上位机101基于信息交互完成通信性能测试，具体地，上位机101根据底层设备102返回的监测结果进行分析，从而完成基于上述信息交互的通信性能测试。

实施本申请的DSRC综合测试仪及通信性能测试方法，通过一台DSRC综合测试仪即可实现与RSU或OBU通信的通信性能测试，且在研发、生产或实际应用等场景下均可应用，极大地提高了测试的便利性，由于综合测试仪结构简单、便于携带且操作简单，在实际应用情况下即可节省人力支出进行快速的性能测试，大大提高测试效率。

实施例二：

本实施例的DSRC综合测试仪在实施例一的基础上进一步拓展，具体如图3所示，底层设备102进一步包括控制模块301、读卡模块302及信号收发模块303，其中：

信号收发模块303主要用作对RSU发来的信号进行接收并处理，如前置放大、解调、基带放大及判决等处理，对发往RSU的信号进行发送前处理并发送，发送前处理如调制、功率控制等处理。

而本实施例的通信测试方法进一步包括：

当需要与OBU通信进行通信性能测试时：

控制模块301根据用于对OBU进行测试的指令，首先对信号收发模块进行参数配置，从而能够使DSRC综合测试仪工作在模拟RSU的模式下，完成模拟RSU的初始化配置，随后，控制模块301控制信号收发模块303将通信帧发送到OBU，并从OBU获得反馈帧，同时对信息交互进行监测，并将监测信息发送至上位机101完成通信性能测试。

当需要与RSU通信进行通信性能测试时：

控制模块301根据用于对RSU进行测试的指令，首先对信号收发模块303进行参数配置，从而能够使DSRC综合测试仪工作在模拟OBU的模式下，完成模拟OBU的初始化配置，随后，控制模块301控制信号收发模块303将通信帧发送到RSU，并从RSU获得反馈帧，控制读卡模块301控制读卡模块302从用户卡获得IC卡信息并携带于通信帧中，同时对信息交互进行监测，并将监测信息发送至上位机101完成通信性能测试。

实施例三：

上述实施例二中各模块在应用时可采用如下具体结构实现，参照图4所示：

读卡模块302可用读卡器404实现；

信号收发模块303可包括天线系统401、与天线系统401相连的调制解调器402及与调制解调器402相连的判决器403。其中：

当DSRC综合测试仪需要与OBU通信进行测试时，首先，上位机101下发指令到控制模块301，控制模块301控制上述天线系统401、调制解调器402及判决器403完成初始化，初始化包括模拟RSU的参数配置过程。在信号发射过程中，控制模块301输出待发射信号到调制解调器402，调制解调器402将信号进行调制后通过天线系统401发出。在信号接收过程中，天线系统401将所接收信号通过调制解调器402解调后，再通过判决器403将解调所得模拟信号转换成数字信号，发送到控制模块301进行处理。

当DSRC综合测试仪需要与RSU通信进行测试时，首先，上位机101下发指令到控制模块301，控制模块301控制上述天线系统401、调制解调器402、判决器403、读卡器404及上位机101完成初始化，初始化包括模拟OBU的参数配置过程。在信号发射过程中，控制模块301输出待发射信号到调制解调器402，调制解调器402将信号进行调制后通过天线系统401发出，而当信号中需要携带IC卡信息时，读卡器404需要读取IC卡信息并携带于待发射信号中。在信号接收过程中，天线系统401将所接收信号通过调制解调器402解调后，再通过判决器403将解调所得模拟信号转换成数字信号，发送到控制模块301进行处理。

实施例四：

本申请的DSRC综合测试仪的具体实施例四在实施例三基础上可进一步如图5所示。其中：

上位机101可为一微型化的计算机系统，其具有完整的计算机硬件和软件。

天线系统401包括天线501、分别与天线501及调制解调器402相连的对所接收信号进行处理的前置放大电路502、对待发射信号进行处理的功率自动控制模块503。具体地，在对所接收信号进行解调前，需要以前置放大电路502进行放大及滤波处理。在对待发射信号进行发射前，需要将待发射信号的功率调整为设定功率，此时就需要功率自动控制模块503进行对应功率调整处理。

为了使功率调整更为精确，上述功率自动控制模块503可如图6所示，包括射频耦合器601、与射频耦合器601相连的功率检测器602、与射频耦合器601相连的多级压控增益放大器603、参考电压电路604，以及分别与参考电压电路604、多级压控增益放大器603及功率检测器602相连的控制电压变换与调理电路605。其中，待发射信号从多级压控增益放大器603一端输入，经过多级压控增益放大器603的功率调整后输出到与天线501相连的射频耦合器601。功率检测器602用于对输出到天线501的待发射信号的功率进行实时检测，并将检测结果返回至控制电压变换与调理电路605，该检测结果为与输出到天线501的待发射信号的功率成对数关系的电压。控制电压变换与调理电路605接收参考电压电路604输入的用于指示设定功率的参考电压以及功率检测器602返回的检测结果，通过比较检测结果与参考电压，对多级压控增益放大器603输出调整控制信号，控制多级压控增益放大器603对待发射信号的功率进行调整以匹配设定功率。这种闭环控制结构具有功率调节灵敏度高、响应快的特点。多级压控增益放大器603中可包含多个压控增益放大器、功率放大器及压控增益衰减器等，从而使功率调节更加精确。其中，压控增益放大器根据给定电压来控制信号增益，压控增益衰减器根据给定电压来控制信号衰减量，功率放大器为固定增益放大器，增益不可调，该组合可实现-50dB至20dB的可调动态范围。

天线501可包括内置天线、外置天线，以及在内置天线与外置天线之间切换的射频切换开关。通过设置射频切换开关，可根据实际情况需要选择采用内置天线或外置天线。例如，在工厂进行在线测试时，可选择内置天线作为信号收发功能件，在车道进行测试时，可以分别针对下行链路和上行链路选择独立的外置天线进行信号收发处理，所接收信号经过放大滤波后以一路或分两路送到调制解调器402，从而实现双通道或单通道信号的高灵敏度接收解调。

基带放大电路504与调制解调器402相连以对所接收信号进行基带放大处理。

判决器403分别与基带放大电路504及控制模块301相连，用于对基带放大电路504处理所得基带信号进行0、1判决，以将调制解调器402解调所得模拟信号转换成数字信号。

基带放大电路504及判决器403具有增益高、对信号脉宽影响小的特点，能大大降低系统的接受误码率。

调制解调器402对所接收信号解调出的基带信号经基带放大电路504及判决器403处理后送往控制模块301进行处理。调制解调器402采用专用集成电路实现，具有频率合成、信号放大、功率控制、接收灵敏度控制、调制解调等多种功率于一体，能大大简化电路设计，使系统小型化且稳定可靠。

采样电路506具体为模拟数字（AD）采样电路，其分别与基带放大电路504及上位机101相连，可以高速采样速率（如6MHz-8MHz）对基带放大电路504处理所得基带信号进行采样，得到采样数据。

USB接口507，其分别与上位机101与控制模块301相连，其主要用于在上位机101与控制模块301之间完成信号传递，以及将采样电路506的采样数据批量、连续同步地传输到上位机101以进行显示、数据分析或处理。

控制模块301具体可包括ARM控制器507，以及与ARM控制器507相连的、用于提供系统时钟及对待发送至ARM控制器508的信号或ARM控制器508输入的信号进行码变换处理的复杂可编程逻辑器件（Complex ProgrammableLogic Device，CPLD）逻辑处理电路505。

ARM控制器508响应上位机101的各种命令并完成对应的功能，例如模拟RSU或OBU，读写各种IC，功率设置，DSRC帧封装发送与帧接收分析、车道控制信号处理与响应，天线501的参数设置等。ARM控制器508与USB接口507之间可通过双口RAM实现数据交换，大大提高了数据的处理与响应速度。

CPLD逻辑处理电路505实现逻辑信号的产生和信号处理等功能，能使系统简化、工作稳定，并方便系统的升级处理。其可包括如图7所示的结构：时钟生成单元701、码变换单元702，以及控制时钟生成单元701、码变换单元702及外围器件进行处理的逻辑信号生成单元703。逻辑信号生成单元703接收ARM控制器508输入的信号，触发时钟生成单元701生成系统所用的各个时钟，如采样电路506的采样时钟、USB接口507的传输时钟、读卡器404的频率时钟等，并触发码变换单元702将所接收信号的码型转换为ARM控制器508要求的码型，同时输出码元同步时钟至ARM控制器508，或者，对ARM控制器508输出的待发射信号的码型进行转换，例如，将所接收信号的双向间隔（Bi-phaseSpace，FM0）码转换为不归零（No Return Zero，NRZ）码以送至ARM控制器508处理，待发射信号的FM0码可不进行转换。另外，逻辑信号生成单元703还可以根据ARM控制器508的控制信号，选择天线501的不同接收通道。例如，ARM控制器508可输入一天线选择信号，逻辑信号生成单元703根据该信号产生对射频切换开关作用的控制信号；ARM控制器508可输入一通道选择信号，逻辑信号生成单元703根据该信号将ARM控制器508的I2C时钟信号切换给相应第一通道或第二通道；ARM控制器508可输入一通道选择信号，逻辑信号生成单元703根据该信号确定码变换单元702的时钟频率。

读卡器404可将各种IC卡的读写电路集成在一起，从而完成对各种IC的读写操作。IC卡可以是消费安全存取（Purchase Secure Access Module，PSAM）卡、嵌入式安全存取（Embedded Secure Access Module，ESAM）卡或非接触卡等。读卡器404中可设置PSAM卡座或ESAM卡快速插拔插座等，通过软件切换、分时工作，并且可通过维护窗口对卡座或插座进行更换。并且通过读卡器404的设置，还可以实现上位机101操作界面对IC卡进行发行和充值。

需要说明的是：

1、在本申请其他实施例中，待发射信号只要满足设定功率要求，可不经过功率自动控制模块503的功率调节，从而DSRC综合测试仪中可不设置功率自动控制模块503。

2、在本申请其他实施例中，多级压控增益放大器603中可仅设置压控增益放大器及压控增益衰减器，或者多级压控增益放大器603中可仅设置压控增益放大器或压控增益衰减器。

3、在本申请其他实施例中，天线501可仅设置内置天线或外置天线，从而无需采用射频切换开关进行切换选择。

4、在本申请其他实施例中，某些可选功能对应的模块是可以不配置的，例如，若无需对基带放大电路504处理所得基带信号进行采样，则可不配置采样电路506。

5、在本申请其他实施例中，控制模块301还可以体现为一个单片机来实现，或由其他具有控制功能的芯片实现。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种通信性能测试方法,其特征在于，所述方法基于一种设置有上位机及底层设备的综合测试仪，所述方法包括：

所述上位机向底层设备发送用于对ETC设备进行测试的指令；

所述底层设备根据所述指令完成模拟ETC设备的对端设备的初始化配置；

所述上位机将用于测试的协议下的通信帧按照协议规定流程发送给底层设备，触发所述底层设备与ETC设备进行信息交互；

所述上位机基于信息交互完成通信性能测试。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述底层设备包括：控制模块、读卡模块及信号收发模块，当所述ETC设备为OBU时，所述底层设备完成模拟RSU的初始化配置，所述底层设备与ETC设备进行信息交互具体包括：所述控制模块控制信号收发模块将通信帧发送到OBU，并从所述OBU获得反馈帧。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述底层设备包括：控制模块、读卡模块及信号收发模块，当所述ETC设备为RSU时，所述底层设备完成模拟OBU的初始化配置，所述底层设备与ETC设备进行信息交互具体包括：所述控制模块控制信号收发模块将通信帧发送到RSU，并从所述RSU获得反馈帧，所述读卡模块从用户卡获得的IC卡信息并携带于所述通信帧中。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述用户卡为消费安全存取卡、嵌入式安全存取卡或非接触卡。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信性能测试具体包括：记录所接收信号波形、事件分析、事件发生前后通信过程记录、上行/下行帧错误或超时或重发记录、失败率统计、信号强度实时监测、调制度实时监测或误码率实时监测。

6.一种综合测试仪，其特征在于，所述综合测试仪对ETC设备进行检测，包括上位机及底层设备，其中：

上位机，用于向所述底层设备发送用于对ETC设备进行测试的指令，将用于测试的协议下的通信帧按照协议规定流程发送给所述底层设备；

底层设备，用于根据所述指令完成模拟ETC设备的对端设备的初始化配置，通过所述通信帧与ETC设备进行信息交互，并对所述信息交互进行监测，以将监测信息发送至上位机完成通信性能测试。

7.如权利要求5所述的综合测试仪，其特征在于，所述底层设备包括控制模块、读卡模块及信号收发模块，当所述ETC设备为OBU时，所述底层设备完成模拟RSU的初始化配置，控制模块用于控制所述信号收发模块将通信帧发送到OBU，并从所述OBU获得反馈帧，同时对信息交互进行监测，并将监测信息发送至上位机完成通信性能测试。

8.如权利要求5所述的综合测试仪，其特征在于，所述底层设备包括控制模块、读卡模块及信号收发模块，当所述ETC设备为RSU时，所述底层设备完成模拟OBU的初始化配置，控制模块用于控制所述信号收发模块将通信帧发送到RSU，并从所述RSU获得反馈帧，控制所述读卡模块从用户卡获得的IC卡信息并携带于所述通信帧中，同时对信息交互进行监测，并将监测信息发送至上位机完成通信性能测试。

9.如权利要求6所述的综合测试仪，其特征在于，所述用户卡为消费安全存取卡、嵌入式安全存取卡或非接触卡。

10.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述通信性能测试具体包括如下内容中的一种或多种的组合：记录所接收信号波形、事件分析、事件发生前后通信过程记录、上行/下行帧错误或超时或重发记录、失败率统计、信号强度实时监测、调制度实时监测或误码率实时监测。

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