对于无线通信电子不停车收费系统车载单元（OBU）硬件设计与实现

论文导读：摘要3-4ABSTRACT4-81.绪论8-141.1ETC体系概述8-91.2联网ETC体系的组成9-111.3ETC不停车体系国内外进展近况11-121.3.1国外ETC不停车收费体系的进展11-121.3.2国内电子不停车收费体系的进展121.4本章小结12-14

2.车载单元的架构14-201车载单元的主要形式14-161.1单片式车载单元1

摘要：电子不停车收费体系(Electronic Tolpng Collection,简称ETC)作为最先进的智能收费体系,主要运用于公路、大桥、隧道等收费站当中。该体系基于专用短程通信(Dedicated Short Range Communication,简称DSRC)规范,主要包含路侧单元(Road Side Unit,简称RSU)和车载单元(On Board Unit,简称OBU)两部分。当车辆通过收费站时,通过路侧单元和车载单元之间的5.8GHz无线通信实现路网与车辆之间的信息交互达到付款缴费功能。本课题主要完成ETC体系中车载单元的硬件设计与实现。本论文首先简介了国内外ETC体系的进展近况,然后根据我国ETC体系中车载单元的组成模式、通信流程从及DSRC专用短程通信协议物理层的协议规范,进行了车载单元的整体设计。本设计以功能上采取‘'ESAMIC卡模块+通信模块”的组合模式,以结构上划分为数字制约部分和射频部分。数字制约部分主要由MCU制约单元、ESAMIC卡模块、扩展运用模块组成。运用TI公司的MSP430F5418芯片实现MCU制约单元的功能,采取接触式与非接触式结合的模式完成IC卡读写操作。扩展运用模块主要包括OLED显示模块、LED灯蜂鸣器、太阳能供电模块,目的在提升OBU的人机交互能力从及续航能力。射频部分由5.8GHz射频收发单元、天线组成。采取符合不停车电子收费国家标准的ETC专用芯片BK5822完成数据的收发工作。为使天线和射频链路更易连接,天线部分采取侧馈型矩形切角微带天线实现右旋圆极化。本论文还对射频部分进行了占用带宽、频率容限、e.i.r.p((等效全向辐射功率)、调制深度、杂散测试、唤醒灵敏度、接收灵敏度、发射功率等射频性能测试。最后,本论文所设计的车载单元在配合通信协议软件的状况下,并可与RSU完成正常通信。为测试所设计的OBU的性能,本设计还对其进行了环境适应性测试。经测试后,OBU的各项性能指标均达到国家标准。关键词：电子不停车收费体系论文车载单元论文5.8GHz无线通信论文
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ABSTRACT4-8

1. 绪论8-14

1.1 ETC体系概述8-9

1.2 联网ETC体系的组成9-11

1.3 ETC不停车体系国内外进展近况11-12

1.3.1 国外ETC不停车收费体系的进展11-12

1.3.2 国内电子不停车收费体系的进展12

1.4 本章小结12-14

2. 车载单元的架构14-20

2.1 车载单元的主要形式14-16

2.

1.1 单片式车载单元14

2.

1.2 双片式车载单元14-16

2.2 ETC国家标准16-19

2.1 ETC国家标准概述16

2.2 物理层16-19

2.3 本章小结19-20

3. 车载单元OBU的硬件设计20-47

3.1 整体设计原理20-21

3.2 数字制约部分硬件设计21-33

3.

2.1 MCU制约单元21-22

3.

2.2 ESAM&IC卡模块22-24

3.

2.3 接触式读写卡24-25

3.

2.4 非接触式读写卡25-29

3.

2.5 扩展运用模块29-33

3.3 数字制约部分硬件实现33-34

3.4 射频部分硬件设计34-41

3.4.1 射频收发单元35-37

3.4.2 微带天线结构设计37-41

3.5 射频部分硬件实现41-42

3.6 射频部分性能测试42-46

3.6.1 测试软件42

3.6.2 性能测试42-46

3.7 本章小结46-47

4. OBU整机的测试与适应性检测47-49

4.1 OBU整机测试47-48

4.2 OBU环境适应性测试48

4.3 本章小结48-49

5. 结论和展望49-51

5.1 完成的工作和结果49-50

5.2 未来的工作和展望50-51

参考文献51-54
附录54-55
申请学位期间的探讨成果及发表的学术论文55-56
致谢56