一、引言
ETC門(mén)架系統(tǒng)是道路交通網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的重要設(shè)施。它具備了通行車(chē)輛多路徑識(shí)別、自動(dòng)計(jì)費(fèi)、不停車(chē)收費(fèi)、流量調(diào)查、視頻監(jiān)控等一系列功能。顯著提升了通行效率，緩解了交通擁堵等諸多問(wèn)題。為了保證ETC門(mén)架系統(tǒng)的功能正常運(yùn)作，ETC門(mén)架系統(tǒng)的精度與準(zhǔn)確性就顯得尤為重要，因此需要使用完善的測(cè)試方案對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，這樣就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的技術(shù)問(wèn)題，減少出現(xiàn)故障的概率，提高ETC服務(wù)的質(zhì)量。
ETC門(mén)架系統(tǒng)的測(cè)試在公路建設(shè)以及維護(hù)等環(huán)節(jié)均有應(yīng)用，例如：公路竣工時(shí)需要測(cè)試ETC門(mén)架系統(tǒng)是否正常工作；道路檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)于ETC門(mén)架系統(tǒng)進(jìn)行定期機(jī)電檢測(cè)以及相關(guān)維護(hù)等等。由此可見(jiàn)，ETC門(mén)架系統(tǒng)測(cè)試在確保電子收費(fèi)系統(tǒng)的正常運(yùn)行、提升高速公路管理效率、保障道路安全等方面都具有重要的意義。
二、核心測(cè)試項(xiàng)目
北京度緯科技有限公司的ETC門(mén)架系統(tǒng)的測(cè)試內(nèi)容主要為《JTG 2182-2020 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第二冊(cè) 機(jī)電工程》標(biāo)準(zhǔn)中6.4 ETC門(mén)架系統(tǒng)中表6.4.2 ETC門(mén)架系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目中的第20-25項(xiàng)，其中包括通信區(qū)域、RSU工作信號(hào)強(qiáng)度、RSU工作頻率、RSU占用帶寬、RSU前導(dǎo)碼、RSU通信流程。具體內(nèi)容如下圖：
圖1 ETC門(mén)架系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目（節(jié)選圖）
具體測(cè)試方法主要參照《GB/T 20851-2019 電子收費(fèi) 專(zhuān)用短程通信》和《JTG 3520-2021公路機(jī)電工程測(cè)試規(guī)程》。
三、測(cè)試方案介紹
3.1 ETC門(mén)架測(cè)試系統(tǒng)eEye
ETC門(mén)架測(cè)試系統(tǒng)eEye是專(zhuān)門(mén)針對(duì)《JTG 2182-2020》和《JTG 3520-2021》標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的一套測(cè)試系統(tǒng)，核心測(cè)試儀器選用高精度手持儀表，保證測(cè)試準(zhǔn)確度的同時(shí)還具備了高便攜性，配合專(zhuān)用定制分析軟件使得測(cè)試更加簡(jiǎn)單高效。
3.2 測(cè)試方法
基于《JTG 3520-2021公路機(jī)電工程測(cè)試規(guī)程》中的測(cè)試思路，使用場(chǎng)強(qiáng)儀、示波器、射頻天線等儀器對(duì)ETC門(mén)架系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試RSU的工作信號(hào)強(qiáng)度、工作頻率、占用帶寬以及前導(dǎo)碼時(shí)采用的測(cè)試方法是在暫停通行路段內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，此方法需要暫停測(cè)試路段內(nèi)的車(chē)輛通行，然后根據(jù)特定測(cè)試項(xiàng)目調(diào)整RSU使RSU處于對(duì)應(yīng)的測(cè)試狀態(tài)，并使用場(chǎng)強(qiáng)儀等儀器在車(chē)道內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)；對(duì)于RSU通信流程的測(cè)試則無(wú)需在封閉路段內(nèi)進(jìn)行，只需駕車(chē)通過(guò)ETC門(mén)架并用場(chǎng)強(qiáng)儀記錄下交易過(guò)程，如圖2所示，所記錄的測(cè)試信號(hào)可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用專(zhuān)業(yè)的交易過(guò)程分析軟件解析出其中的重要信息再用于后續(xù)數(shù)據(jù)分析。
圖2 通信流程測(cè)試示意圖
3.3 核心組成設(shè)備&軟件介紹
3.3.1 場(chǎng)強(qiáng)儀
eEye系統(tǒng)中的場(chǎng)強(qiáng)儀是一款專(zhuān)業(yè)的手持式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試設(shè)備，頻譜分析測(cè)量范圍從9kHz至7.5GHz，涵蓋了ETC門(mén)架系統(tǒng)的測(cè)試需要。設(shè)備小巧便于攜帶，支持頻譜功能以及多種高級(jí)測(cè)量功能，例如占用帶寬測(cè)試功能、鄰信道功率泄露比測(cè)試功能、通道功率測(cè)試功能等。此外設(shè)備還支持IQ信號(hào)采集與存儲(chǔ)，可配合專(zhuān)用定制軟件進(jìn)行RSU通信流程的測(cè)試。
圖3 場(chǎng)強(qiáng)儀
3.3.2 ETC交易過(guò)程分析軟件
eEye系統(tǒng)中的此款軟件是一款分析ETC系統(tǒng)通信流程的專(zhuān)業(yè)測(cè)試軟件。可以對(duì)錄制的包含ETC射頻交互過(guò)程的IQ文件進(jìn)行分析。支持常用的IQ文件格式，能夠解析的射頻指標(biāo)包括信號(hào)強(qiáng)度、載波頻率、占用帶寬等；能夠解析的應(yīng)用層指標(biāo)包括前導(dǎo)碼、BST、VST、SetMMI.rs、SetMMI.rq、門(mén)架號(hào)、車(chē)牌號(hào)等。使用軟件可以直觀的分析出ETC系統(tǒng)的通信流程是否正常。
圖4 軟件界面功能展示
軟件優(yōu)勢(shì)：
1）操作簡(jiǎn)單，測(cè)試人員無(wú)需經(jīng)過(guò)復(fù)雜培訓(xùn)即可使用，確保測(cè)試的準(zhǔn)確性與可靠性的前提下提高了測(cè)試效率；
2）使用專(zhuān)業(yè)分析軟件可以直觀的查看測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵信息，無(wú)需分析原語(yǔ)，提高了測(cè)試結(jié)果的可讀性和可用性。
3.3.3 手持示波器
eEye系統(tǒng)中配置的手持示波器，帶寬200MHz，采樣率最高可達(dá)1GSa/s，具備2個(gè)模擬通道，存儲(chǔ)深度可達(dá)12Mpts/通道。設(shè)備采用了創(chuàng)新的數(shù)字觸發(fā)系統(tǒng)，觸發(fā)靈敏度高，觸發(fā)抖動(dòng)??；具備數(shù)十種自動(dòng)測(cè)量功能，支持對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行圖形統(tǒng)計(jì)。配備了5.6英寸的電容式觸摸顯示屏，便于用戶進(jìn)行測(cè)試操作。
圖5 手持示波器
3.3.4 全向&定向天線
eEye系統(tǒng)中配備了全向天線以及定向天線，全向天線工作頻率范圍為1.0GHz-8.0GHz，定向天線根據(jù)安裝不同的天線模塊工作頻率范圍可達(dá)9kHz-8GHz，使用兩種不同的天線能夠滿足ETC門(mén)架系統(tǒng)測(cè)試的復(fù)雜需求。
圖6 全向天線
圖7 定向天線
結(jié)合以上設(shè)備，ETC門(mén)架測(cè)試系統(tǒng)eEye憑借其便攜性、操作流程的簡(jiǎn)單化、信號(hào)錄制再分析的功能以及專(zhuān)業(yè)直觀的測(cè)試結(jié)果分析軟件，為ETC門(mén)架系統(tǒng)的測(cè)試工作帶來(lái)了極大的便利和效率提升。這些優(yōu)勢(shì)使得測(cè)試工作更加靈活、高效和準(zhǔn)確，為ETC系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。