2 OBU系统剖析
如前所述,ETC系统主要由车载单元OBU和路侧单元RSU两部分组成,OBU是用来与RSU通信的微波设备[1]。OBU与RSU之间稳定可靠、安全高效地协调工作对于ETC系统至关重要。OBU是ETC系统中的重要部分,目前为止国内已经建成的ETC示范系统中的OBU的核心芯片主要是采用进口的通用芯片,这样OBU硬件系统不仅存在成本高、集成度低和功耗大等问题,更重要的是涉及到“电子钱包”的安全性问题。随着我国ETC系统的普及,OBU的需求量也飞速增加,故采用自主研发高性价比的OBU尤为重要。因此我们重点对OBU进行剖析探讨。
O B U系统主要由收发天线、射频系统、D S R C O B U专用芯片(交通专用短程通信D e d ic a t e d S h o r t R a n g eCom munication,简称DSRC)、MCU控制单元(微控单元MicroControl Unit,简称MCU)、双界面IC卡读卡单元、、LCD显示、电源控制单元以及外部扩展模块组成。如图2所示。天线是无线通信系统中不可缺少的部分。天线的种类繁多,按工作性质,天线可分为发射天线和接收天线;按用途,天线可分为通信天线、雷达天线、导航天线、电视天线和广播天线等;按工作频段,天线可分为长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等;按其结构和分析方法,天线可大致分为线天线和面天线(口径)两大类[2]。这些微带天线和常用的微波天线相比具有体积小、质量轻,可与各种载体共行。馈电网络可与天线印制在一起,适合采用印制电路技术批量生产,便于实现圆极化、双极化、双频段工作。
射频系统分为三个部分:接收电路、发射电路和唤醒电路。该部分用于连接高频和基带,负责将高频信号接收到DSRCOBU专用芯片,通过专用芯片处理然后再由发射电路发送出去,从而实现OBU与RSU的无线通信。
对于ETC系统来说,选择DSRC OBU专用芯片时,首先要考虑是否支持中国的国标频段,频点的覆盖情况。此外,还要考虑其发射功率、调制解调方式、数据传输速率、天线接收灵敏度等参数。
而设计唤醒电路的关键所在是低功耗。因为唤醒电路一直处于工作状态,所以在电路芯片的选型上首先要考虑的是芯片的功耗。唤醒电路采用的二极管检波的解调方式,解调后的信号经过运算放大器和比较器然后输出唤醒MCU。