CN116599607A - 一种适用于etc路侧天线的dsrc综合检测设备 - Google Patents

一种适用于etc路侧天线的dsrc综合检测设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，本发明提供的一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，本身具备通过5.8G模块与车载单元交互完成ETC扣费的功能，其次还通过设置2G/4G无线网络模块，使RSU设备与服务器端无线通信，这样一来RSU在安装过程中不用使用信号线，能够避免因为信号线而导致的诸多问题；另外本发明还考虑到RSU在可以移动后面临的定位问题，增设了北斗定位模块对RSU的位置进行实时监控，确保RSU位置安全；并且，RSU还能够通过车流量监控单元通过与车载单元交互读取车辆信息以对车流量进行记录，在服务器端在接收到RSU上报的车流量信息时会对车流量是否异常进行判断，丰富RSU设备的功能。

Description

一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备
技术领域
本发明涉及ETC相关技术领域，尤其涉及一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备。
背景技术
为进一步实现不停车快捷收费，减少拥堵、便利群众，国家密集出台政策大力推广ETC，ETC(Electronic Toll Collection System)称为电子不停车收费系统，是目前世界上普遍使用的道路收费方式，它是利用基于5.8GHz微波频段的专用短程通信(DSRC)技术设备来实现电子不停车收费。DSRC(Dedicated Short Range Communication)称为专用短程通信技术，这一技术使得道路的通行能力与收费效率大幅度提高。
ETC的路侧设备包括：车道天线、门架天线、车道控制器、费额显示器等设备。随着ETC的推广，路侧天线设备众多，且在长期使用过程中，受环境和振动等因素影响，可能会出现发射功率不够或灵敏度下降等性能指标不符合的现象，例如路侧天线角度偏移造成辐射区域偏移，调制系数和发射功率下降等，会影响ETC车道车辆通行和标识路径的交易成功率。如何在ETC运行过程中，定期或不定期检测路侧天线设备进行情况，及时发现问题并维护，保证ETC的稳定性和可靠性，是当今市场急需解决的问题。
目前市场上出现了以检测ETC车道系统的计时精度、车道路侧单元的频率和通信区域漂移、路侧设备的响应时间等参数的设备，基本都是针对收费站ETC车道天线的测试设备。
以上所列出的ETC车道系统检测方案有如下缺点：
1.测试流程复杂。需封闭车道和更换秘钥卡才能进行测试。
2.测试频点无法自适应。测试时需提前从运营商处得知当前车道的信道，否则无法测量。
3.测试设备单一。只针对收费站ETC车道测试，无法对高速路上的ETC门架天线进行测试。
4.测试功能不全面。无法测试ETC路侧天线物理层的频率容限、占用带宽、临道功率泄露比、位速率、占空比、调制系数和临道功率泄露比等
5.自动化程度不高。测试工程车与被测天线的初始距离，需要人工做好标点，到达初始点后由人工通知下发命令开始测试。
发明内容
本发明的目的是为了至少解决现有技术的不足之一，提供一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
具体的，提出一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，包括以下：
信号分析设备，设置于测试工程车内，所述信号分析设备包括，
可视化软件界面模块，用于完成图形化参数设置、数据展示，数据分析、存储以及回放；
DSRC检测设备，长度至少覆盖车道宽度，设置于所述测试工程车的车头位置且与车道两侧垂直，所述DSRC检测设备包括，
协议解析模块，用于对ETC路侧天线和OBU、CPC卡空中数据的采集和分析；
时域分析模块，用于对被测设备的DSRC信号基带号解析和调制系数检测；
频谱分析模块，用于对被测设备的DSRC信号频率和信号场强进行检测；
阵列开关无线模块，用于接收车道横截面的射频信号，天线采用右旋圆极化天线，频率范围5.7GHz～5.85GHz，能够同时检测DSRC信道1以及信道2的上下链路的4个信道；
定位模块，内置于所述阵列开关无线模块中，用于对整个设备的时基授时校准、核对ETC设备的基准时间以及车道天线的基准坐标标定；
激光测距模块，通过Uart串口与所述阵列开关无线模块连接，用于基于激光测距原理，对目标天线与所述测试工程车之间进行高精度测距；
毫米波雷达模块，通过Uart串口与所述阵列开关无线模块连接，用于通过毫米波雷达测距原理，进行门架天线前向一定范围内的目标识别以及测距。
进一步，所述DSRC综合检测设备还包括，
电源模块，用于为整个DSRC综合检测设备进行供电；
微带天线模块，包括若干个右旋圆极化微带天线阵列，集成与所述阵列开关无线模块中，为DSRC检测设备接收射频信号；
无线局域网路由模块，用于为整个DSRC综合检测设备提供局域网环境，使所述信号分析设备以及DSRC检测设备处于同一局域网内，实现各个模块之间的信息互通。
进一步，具体的，所述DSRC检测设备能够通过阵列开关无线模块能同时接收DSRC信道1/信道2上下链路四个信道的频点信号，对信号进行解析存储分析，且会分类各个频点的数据，使数据简洁明了，避免所设信道于ETC路侧天线发的不一致，导致重复测试，耗费不必要的时间。
进一步，具体的，所述时域分析模块包括对位速率、占空比、前导码波形、帧起始标志、帧结束标志、14k方波的时域信息的解析功能。
进一步，具体的，所述协议解析模块支持bst、vst、getsecure复合消费和计费文件(EF04)的异常分析，交易时间检测，精度us级，能够详细分析ETC路侧单元的交易流程，解读交易失败原因，判别设备是否满足正常工作条件。
进一步，具体的，
通过BD定位和激光测距技术，采用差分定位方法，实现对门架的高精度定位和测距。从而实现了对高速公路门架ETC路侧天线的DSRC信号场强分布和门架天线交易数据的检测分析，看该ETC门架天线运行是否正常。
进一步，具体的，
所述定位模块为北斗定位模块。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，
在检测DSRC信号强度时，可以同时检测载波频率、频率容限、占用带宽和邻道功率泄露比，保证了对ETC路侧天线性能的多方参数测量；
能同时接收DSRC信道1/信道2上下链路四个信道的频点信号，对信号进行解析存储分析，且会分类各个频点的数据，使数据简洁明了，避免所设信道于ETC路侧天线发的不一致，导致重复测试，耗费不必要的时间；
智能化的进行分析检测，避免了人工标定距离和车道封闭车道检测的情况，减便了测试流程和缩短测试时间；
可以详细分析ETC路侧单元的交易流程，解读交易失败原因，判别设备是否满足正常工作条件；
充分利用BD定位和激光测距技术，采用差分定位方法，实现对门架的高精度定位和测距。从而实现了对高速公路门架ETC路侧天线的DSRC信号场强分布和门架天线交易数据的检测分析，看该ETC门架天线运行是否正常。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为本发明一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备的结构框图；
图2所示为本发明一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备的DSRC检测设备硬件架构图；
图3所示为本发明一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备应用于车道天线检测示意图；
图4所示为本发明一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备在一个实施方式中的输出场强分布图；
图5所示为本发明一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备应用于门架天线检测示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
参照图1，实施例1，本发明提出一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，包括以下：
信号分析设备，设置于测试工程车内，所述信号分析设备包括，
可视化软件界面模块，用于完成图形化参数设置、数据展示，数据分析、存储以及回放；
DSRC检测设备，长度至少覆盖车道宽度，设置于所述测试工程车的车头位置且与车道两侧垂直，所述DSRC检测设备包括，
协议解析模块，用于对ETC路侧天线和OBU、CPC卡空中数据的采集和分析；
时域分析模块，用于对被测设备的DSRC信号基带号解析和调制系数检测；
频谱分析模块，用于对被测设备的DSRC信号频率和信号场强进行检测；
阵列开关无线模块，用于接收车道横截面的射频信号，天线采用右旋圆极化天线，频率范围5.7GHz～5.85GHz，能够同时检测DSRC信道1以及信道2的上下链路的4个信道；
定位模块，内置于所述阵列开关无线模块中，用于对整个设备的时基授时校准、核对ETC设备的基准时间以及车道天线的基准坐标标定；
激光测距模块，通过Uart串口与所述阵列开关无线模块连接，用于基于激光测距原理，对目标天线与所述测试工程车之间进行高精度测距；
毫米波雷达模块，通过Uart串口与所述阵列开关无线模块连接，用于通过毫米波雷达测距原理，进行门架天线前向一定范围内的目标识别以及测距。
作为本发明的优选实施方式，所述DSRC综合检测设备还包括，
电源模块，用于为整个DSRC综合检测设备进行供电；
微带天线模块，包括若干个右旋圆极化微带天线阵列，集成与所述阵列开关无线模块中，为DSRC检测设备接收射频信号；
无线局域网路由模块，用于为整个DSRC综合检测设备提供局域网环境，使所述信号分析设备以及DSRC检测设备处于同一局域网内，实现各个模块之间的信息互通。
作为本发明的优选实施方式，具体的，所述DSRC检测设备能够通过阵列开关无线模块能同时接收DSRC信道1/信道2上下链路四个信道的频点信号，对信号进行解析存储分析，且会分类各个频点的数据，使数据简洁明了，避免所设信道于ETC路侧天线发的不一致，导致重复测试，耗费不必要的时间。
作为本发明的优选实施方式，具体的，所述时域分析模块包括对位速率、占空比、前导码波形、帧起始标志、帧结束标志、14k方波的时域信息的解析功能。
作为本发明的优选实施方式，具体的，所述协议解析模块支持bst、vst、getsecure复合消费和计费文件(EF04)的异常分析，交易时间检测，精度us级，能够详细分析ETC路侧单元的交易流程，解读交易失败原因，判别设备是否满足正常工作条件。
作为本发明的优选实施方式，具体的，
通过BD定位和激光测距技术，采用差分定位方法，实现对门架的高精度定位和测距。从而实现了对高速公路门架ETC路侧天线的DSRC信号场强分布和门架天线交易数据的检测分析，看该ETC门架天线运行是否正常。
作为本发明的优选实施方式，具体的，
所述定位模块为北斗定位模块。
在一个应用场景中，如图3所示，是单个收费站ETC车道设备布局的俯视图。该车道布局为车道栏杆后置的模式。标准的车道宽度为3.5米或者3.75米，ETC车道路侧天线位于车道上方龙门架中间位置，高度为6米到7米左右。本检测设备横向安装在工程车的车头，车内分析设备放置在工程车中。在上位机中设置距离路侧单元距离：30米，点击开始检测，命令会发送至DSRC检测设备，初始化各个节点模块开始工作。激光测距和毫米波雷达测距开始探测工程车辆和ETC车道路侧天线的距离，当距离30米时，自动采集DSRC信号场强分布情况和物理层数据波形，通wifi路由模块把数据时传输到车内分析设备进行处理。最后可视化软件界面输出DSRC信号场强分布图(如图4)、DSRC物理层和协议层交易数据。
在另一个应用场景中，如图5所示，所述检测设备对ETC门架路侧天线进行检测。所流程与第一个实施例相同，但启用了北斗定位模块进行实时定位，与毫米波雷达差分定位，可以使检测工程车可以保持高速行驶状态下对门架路侧天线进行检测，并输出DSRC信号场强分布图、DSRC物理层和协议层交易数据。也可以将检测工程车停放在路侧单元的路边，运行所述检测设备对来往车辆的交易数据进行实时检测，分析交易失败数据，找出对应原因。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例中的方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储的介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包括的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (6)

1.一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，其特征在于，包括以下：
信号分析设备，设置于测试工程车内，所述信号分析设备包括，
可视化软件界面模块，用于完成图形化参数设置、数据展示，数据分析、存储以及回放；
DSRC检测设备，长度至少覆盖车道宽度，设置于所述测试工程车的车头位置且与车道两侧垂直，所述DSRC检测设备包括，
协议解析模块，用于对ETC路侧天线和OBU、CPC卡空中数据的采集和分析；
时域分析模块，用于对被测设备的DSRC信号基带号解析和调制系数检测；
频谱分析模块，用于对被测设备的DSRC信号频率和信号场强进行检测；
阵列开关无线模块，用于接收车道横截面的射频信号，天线采用右旋圆极化天线，频率范围5.7GHz～5.85GHz，能够同时检测DSRC信道1以及信道2的上下链路的4个信道；
定位模块，内置于所述阵列开关无线模块中，用于对整个设备的时基授时校准、核对ETC设备的基准时间以及车道天线的基准坐标标定；
激光测距模块，通过Uart串口与所述阵列开关无线模块连接，用于基于激光测距原理，对目标天线与所述测试工程车之间进行高精度测距；
毫米波雷达模块，通过Uart串口与所述阵列开关无线模块连接，用于通过毫米波雷达测距原理，进行门架天线前向一定范围内的目标识别以及测距。
2.根据权利要求1中所述的一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，其特征在于，所述DSRC综合检测设备还包括，
电源模块，用于为整个DSRC综合检测设备进行供电；
微带天线模块，包括若干个右旋圆极化微带天线阵列，集成与所述阵列开关无线模块中，为DSRC检测设备接收射频信号；
无线局域网路由模块，用于为整个DSRC综合检测设备提供局域网环境，使所述信号分析设备以及DSRC检测设备处于同一局域网内，实现各个模块之间的信息互通。
3.根据权利要求1中所述的一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，其特征在于，具体的，所述DSRC检测设备通过阵列开关无线模块同时接收DSRC信道1/信道2上下链路四个信道的频点信号，对信号进行解析存储分析，且对各个频点的数据进行分类。
4.根据权利要求1中所述的一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，其特征在于，具体的，所述时域分析模块用于对被测设备的DSRC信号的位速率、占空比、前导码波形、帧起始标志、帧结束标志、14k方波的时域信息进行解析。
5.根据权利要求1中所述的一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，其特征在于，具体的，所述协议解析模块在对ETC路侧天线和OBU、CPC卡空中数据解析后，能够bst、vst、getsecure复合消费和计费文件EF04进行异常分析以及交易时间检测，并分析ETC路侧单元的交易流程，解读交易失败原因，以及判别设备是否满足正常工作条件。
6.根据权利要求1中所述的一种适用于ETC路侧天线的DSRC综合检测设备，其特征在于，具体的，
所述定位模块通过BD定位采用差分定位方法，实现对门架的定位，结合定位模块以及激光测距模块实现了对高速公路门架ETC路侧天线的DSRC信号场强分布和门架天线交易数据的检测分析，进而评判该ETC门架天线运行是否正常。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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