【正文】 路側(cè) 單元 (RoadSide Units，簡稱 RSU)和車載單元 (On board Unit，簡稱 OBU)。 RSU通過 專用短程通信 協(xié)議 (Dedicated Short Range Communication，簡稱 DSRC)與 OBU實(shí)現(xiàn) 通信和數(shù)據(jù)交互 ，完成交易過程。從而，交通控制中心可以通過與行駛車輛的數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)對車輛的 智能管理，同時車輛還能夠接入交通信息網(wǎng)，使用信息網(wǎng)中的資源。 關(guān)鍵詞： ETC系統(tǒng) ； 專用短程通信 (DSRC)；路側(cè) 單元 (RSU)和車載單元 (OBU)；媒介訪問控制子層 (MAC)； 邏輯 鏈路控制子層 (LLC) Abstract Abstract With the constant increasing of highway construction and traffic, the existing manual traffic capacity of the toll station could not meet the requirements of the speedy passage of vehicles. Using Electronic Toll Collection(ETC) can effectively solve this problem. In this paper, we focus on the design and implement of DSRC protocal data link layer based on the analysis of ETC system. The ETC system includes two parts: one of them is road side unit(RSU), and the other is on board equipment(OBU). The RSU municate with the OBU using DSRC protocal(the dedicated short range munication) pleting bargain process． The DSRC protocal is a kind of short range wireless munication protocols, which is applied exclusively in the intelligence transportation field. It defines three layers: physical layer,data linker layer,and application Iayer. The inland DSRC protocal is based on the frequency of . It is a standard of interactive munication in the single or double directions between on board equipment(OBU) and road side unit(RSU). And with the help of this protocol, the roadside and vehicle unit are connected perfectly together. Thereby the transportation control center can manage the vehicle with the munication data of the driving vehicle. At the same time. the vehicle can connect into the transportation information work and use the information resources in the work. Firstly, this thesis introduce the ETC system, and introduce simply architecture of ETC system. Then we focus on the theory, designing idea and architecture of DSRC protocal, and then analyse and realize the Media Access Control layer(MAC) and logical link control layer(LLC), which constitute DSRC data link layer. On these basises, through field testing of its municationprocess, we can veilfy the consistency dependability and stability of the , we indicate the weakness and shortage of our design and implement for DSRC protocal. Key words: ETC system。 MAC。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校 有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 國內(nèi)外 狀況及發(fā)展 國外 ETC 和 DSRC 狀況及 發(fā)展 在 國際上，美國 、 日本、 歐洲 各國等 很早就針對 電子 不停車收費(fèi)系統(tǒng)中的 關(guān)鍵 技術(shù)、工程實(shí)施、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行了 深入研究，并向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交了有關(guān)電子不停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的草案，其中歐洲提出的標(biāo)準(zhǔn)較為成熟，獲得了較廣泛的廠商支持， 但在 ETC技術(shù) 和 DSRC協(xié)議方面都經(jīng)歷了很長 的過程。另外，歐洲的 Bosch、 CGE和 Combitech還聯(lián)合制定了 Global Specification for DSRC和 Global Tolling System廠商統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為不同 ETC系統(tǒng) 的通用性做好了硬件技術(shù)準(zhǔn)備。關(guān)于頻率資源問題， 1997年 5月 19日， ITS America向聯(lián)邦通信委員會（ FCC）提出將 ~配給智能運(yùn)輸服務(wù)領(lǐng)域并保留 915MHz用于近期 ETC系統(tǒng)的申請。 1997年 1月，日本 TC204委員會完成了 DSRC標(biāo)準(zhǔn)制定工作，已提交給郵政省和建設(shè)省待批。在 1997年 10月 ITS柏林世界大會上，歐盟代表 Carl Herbert Rokitansk博士提議 CEN/TC278標(biāo)準(zhǔn)作為 ISO標(biāo)準(zhǔn)時，遭到美日代表的反對。內(nèi)容是完成公路交通工程設(shè)施綜合標(biāo)準(zhǔn)化研究報(bào)告和標(biāo)準(zhǔn)化體系表，并在相應(yīng)的試驗(yàn)基礎(chǔ)上編制國家首批急需的 20～ 25項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中 ETC系統(tǒng) DSRC是其中一項(xiàng)，整個項(xiàng)目研究和首批標(biāo)準(zhǔn)編制工作計(jì)劃于 1999年 10月之前完成。 1998年 5月，交通部 ITS中心向交通部無線電管理委員會提出將 配給智能運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的短程通信（包括 ETC系統(tǒng) ）。 在此 課 題 研 究 的 基礎(chǔ)上，中國交通工程設(shè)施（公路）標(biāo)委會和中國 ISO/TC204技術(shù)委員會將完成 ETC系統(tǒng) DSRC標(biāo)準(zhǔn)化 [1]。 (3) 對 ETC系統(tǒng) 中我國標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的 DSRC協(xié)議物理層 、數(shù)據(jù)鏈路層以及應(yīng)用層進(jìn)行了深入研究與分析 。 第二章 ETC車道系統(tǒng) ， 分析了 ETC系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究了 ETC車道系統(tǒng) 功能、總體結(jié)構(gòu)、 相關(guān)技術(shù) 和 DSRC通信協(xié)議 等 。 第六章 總結(jié)與展 望 ， 對全文的研究工作進(jìn)行總結(jié)，并對未來研究工作做出展望。 ETC系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是在收費(fèi)站附近部署的 車道系統(tǒng) ，它是整個 ETC系統(tǒng) 的終端系統(tǒng)和 數(shù)據(jù)來源。 ETC 系統(tǒng) 的 整體構(gòu)成 一個 完整的 ETC系統(tǒng) ， 必須 由 聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中心 、 ETC收費(fèi)站系統(tǒng)、 ETC收費(fèi) 車道系統(tǒng) 和電子標(biāo)簽銷售充值點(diǎn) (POS)組成 [2]， ETC總體結(jié)構(gòu)如圖 。ETC車道系統(tǒng) 負(fù)責(zé)完成與車載電子標(biāo)簽 OBU的數(shù)據(jù)交換，費(fèi)用扣除， 統(tǒng)一 控制車道 外圍 設(shè)備 ，使 合法用戶不停車通過。與傳統(tǒng)的人工收費(fèi)方式相比， ETC收費(fèi)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 減少交通擁堵，提高道路通行能力 采用電子收費(fèi)技術(shù)將大大提高收費(fèi)路口的通行能力，減緩收費(fèi)站的瓶頸 效應(yīng) 。 車輛管理及防盜 根據(jù)設(shè)置在城市或地區(qū)各出入通道 的 檢查站、收費(fèi)站和出入口的 ETC系統(tǒng)，可以對車輛進(jìn)行有效監(jiān)控，加強(qiáng)了對車輛的管理。 ETC 車道系統(tǒng) 和 DSRC 協(xié)議 的地位 在國內(nèi)現(xiàn)存的組合式車道收費(fèi)系統(tǒng)中， ETC車道系統(tǒng) 分為 MTC(人工收費(fèi)車道 )和 ETC車道系統(tǒng) ， ETC車道系統(tǒng) 是 ETC系統(tǒng) 的基本工作單元 。 ETC 車道系統(tǒng) 和 DSRC 協(xié)議的 功能 ETC車道系統(tǒng) 通過 DSRC協(xié)議來完成 收費(fèi)車道數(shù)據(jù)采集、交通控制以及與上級系統(tǒng)通信的前端系統(tǒng)，是 整個 ETC系統(tǒng)能否正常有效運(yùn)行的關(guān)鍵。 在 整個收費(fèi)過程中 ， 車道系統(tǒng) 和 DSRC協(xié)議發(fā)揮了至關(guān)重要 的作用。 ETC 車道系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 和 DSRC 協(xié)議的地位 根據(jù) ETC車道系統(tǒng) 的功能， ETC車道系統(tǒng) 分為兩 部分 ： ETC入口車道收費(fèi) 和ETC出口車道收費(fèi) 。 ETC車道系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)如圖 [15]。 車道控制機(jī) 車道控制機(jī) 是 一臺具有特殊要求的計(jì)算機(jī) 。此外 ， 為了 提高 軟件運(yùn)行速度和對外圍設(shè)備控制的實(shí)時性，對車道控制機(jī)的 CPU處理能力和內(nèi)存 容量 都有較高的要求。每個 繼電器都帶有一個紅色的 LED指示燈 ， 用來顯示繼電器的開 /關(guān)狀態(tài)以便檢測 。當(dāng)車輛通過以后， PCL725卡的這一通道的電路信號恢復(fù)，表示無車。若交易失敗，黃閃報(bào)警器發(fā)出報(bào)警。 字符疊加器 VDM 字符疊加器這一設(shè)備的主要目的是把有關(guān)的收費(fèi)信息同步疊加到車道視頻的一定位置。 抓拍攝像機(jī)和車牌識別器 VPR 抓拍攝像機(jī)和車牌識別器的主要作用是抓拍停車?yán)U費(fèi)的車輛的圖像并識別、提取出該車的車牌。 通行燈和雨棚燈 通行燈位于車道通行出口旁邊，有紅、綠兩色，用以指示車輛駕駛員是否可以駛離收費(fèi)作業(yè)區(qū)。 車 道 控 制 機(jī) 電 動 欄 桿 機(jī) 通 行 信 號 燈 雨 棚 信 號 燈 黃 閃 報(bào) 警 器 P C L 7 2 5 I / O 卡 串口通行卡 R S U 控 制 器 費(fèi) 額 顯 示 器 視 頻 卡 字 符 疊 加 器 車 牌 識 別 器 攝 像 機(jī) 抓 拍 攝 像 機(jī) 圖 ETC 車道控制機(jī)連接示意圖 DSRC 協(xié)議簡介 對于實(shí)際的不停車收費(fèi)系統(tǒng)，為了能夠高效、可靠地完成收費(fèi)過程，盡可能地提高收費(fèi)口的通行能力， DSRC協(xié)議 應(yīng)用在 車道系統(tǒng) 中 時是 AVI技術(shù)出 現(xiàn)的，下面簡要介紹一下 AVI技術(shù) [11]。 車輛在高 速行駛狀態(tài)下電子標(biāo)簽 (OBU)與路側(cè)單元(RSU)進(jìn)行雙向 通信 ，并根據(jù)站級系統(tǒng)下發(fā)的各種運(yùn)營參數(shù)完成與 車載電子標(biāo)簽間的交易，車道控制機(jī)可以讀取 OBU中存放的有關(guān)車輛的固有信息 (如車輛類別、車主、車牌號等 )、道路運(yùn)行信息、征費(fèi)狀態(tài)信息按照既定的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，通過計(jì)算，從 車載 IC卡中扣除本次道路使用通行費(fèi)。 第二章 ETC 系統(tǒng)和 DSRC 協(xié)議 13 路側(cè)單元 (RSU) 路側(cè)單元 主要指車道通信設(shè)備 ，即 路側(cè) 天線，其參數(shù)主要有 工作 頻率、發(fā)射功率、通信接口等。美國采用的頻率范圍為 900928MHZ，日本采用 ，歐洲采用。常用的探測方法有電磁感應(yīng)、壓感探測、紅外或微波探測等。紅外線技術(shù)與微波射頻技術(shù)的比較 [1]如表 。不過根據(jù)最新出臺的 DSRC協(xié)議，上下行鏈路速率均為 1042Kbps，調(diào)制方式都采用 ASK，但是載波頻率仍然保持 [11]。 歐美日三個國家的 DSRC頻段選擇及應(yīng)用如表 。美國，歐洲，日本均建立了自己的 DSRC標(biāo)準(zhǔn)，但是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織目前尚未制定出完整的 DSRC國際標(biāo)準(zhǔn)，但資料表明，基于 DSRC國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)將成為必然 [11]。 DSRC 基本 分層 結(jié)構(gòu) 我國采用歐洲的被動式 DSRC標(biāo)準(zhǔn) CEN/TC278來制定我國的專用短程通信標(biāo)準(zhǔn) (DSRC物理層工作在 )。 收 費(fèi) 系 統(tǒng) （E T C） 收 發(fā) 天 線 ( R S U ) 車 載 單 元 ( O B U ) 路 測 單 元R S U 收 費(fèi) 應(yīng) 用 DSRC 應(yīng) 用 層 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 物 理 層 物 理 層 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 應(yīng) 用 層 收 費(fèi) 應(yīng) 用 圖 DSRC 協(xié)議在 ETC 車道系統(tǒng) 中的應(yīng)用