高速公路ETC车载单元的电路设计开题报告

 2020-02-18 07:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着我国经济水平的提高,交通运输方面也随之高速发展,机动车保有量迅速增加,截至2018年底,我国机动车保有量约为3.27亿辆,高速公路总里程达14万公里。高速公路的快速发展为人民的出行带来了极大的便利。与高速公路建设如此之快速相比,高速公路收费系统的发展却相对滞后,传统的人工收取通行费方法实行起来效率低下,需要车主停车,工作人员进行刷卡、回票、找零等步骤,十分繁琐,无法保证车流量高峰时间段车量的顺畅通行,资源耗费比较严重,随着近年来车流量的大幅度增加,人工收费的方法的弊端越来越突出,而电子不停车收费(electronictoll collection,以下简称etc)的发展很好的解决了这一问题,大大缓解了这个问题。

etc技术起源于上世纪八十年代,美国成为国际上最高开发研究并使用etc系统的国家,由于美国的高速公路建设的非常多,电子不停车收费方式已经成为了美国回收公路投资成本和系统养护费用最高效的方法,其中最为成功不停车收费系统是e-zpass系统, 1997年7月e-zpass项目的最终方案开始实施并且试运行,之后,不停车收费的交易量稳定增长,e-zpass系统采用的是专用车道和混合车道两种收费方式。欧洲西班牙使用的viavarde电子车道收费系统是最具代表意义的,既有利于高速公路的使用者又有利于高速公路的管理者,从效率来看,一条viavarde系统车道等价于8条人工收费车道所产生的通行能力。

九十年代中期,国内各省市陆续开始建设etc车道,开通运行etc系统,随着国家标准gb/t20851《电子收费专用短程通信》在2007年正式发布,我国在电子不停车收费方面迈出了重要的一步,国内最先使用etc的省份是广东省,其主要特征是:5.8ghz频段(路测天线使用的载波频率是5.8125ghz±5mhz,车载的电子标签使用的载波频率为5.7975ghz±1mhz)的通讯系统,使用半双工的通信方式,通讯中其下行链路传输速度为16kbps,上行链路传输速度为140kbps,路测单元和车载点在标签的最远通讯距离为30米。随着近年来内蒙古、黑龙江、广西并入高速公路etc联网区域,全国etc联网目标成功实现,截止2018年10月全国已经有etc用户2515万户,共有23187个服务网点,2万多个各类服务终端网络遍布联网省市。

然而我国etc成套设备主要从外国引进,作为etc的短程无线通信核心设备车载单元obu(on board unit)也大都是由国外公司直接提供的,如:瑞典康比特公司负责我国etc系统的项目有南京机场高速、四川德中公路、甘肃尹正公路等,提供的obu为单片式,日本丰田公司负责我国的etc项目有上海虹桥机场路,提供单片式obu。国内提供5.8ghz电子标签的主要有:广州新粤公司、广州埃特斯公司,但是由于这些公司起步比较早,都是成套设备产品提供商其生产的5.8ghz电子标签在技术上并不完全符合我国的专用短程通信dsrc(dedicated short range communication)标准中的规定。obu作为车载设备,其在外形、尺寸、工作寿命、成本、可靠性等方面都有很严格的要求,所以高性价比的obu仍然是各大etc研发单位很有价值的研发方向。

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2. 研究的基本内容与方案

在本次设计中,主要完成高速公路etc的车载单元obu模块的硬件设计,设计双片式车载单元,采用obu与ic卡结合的方式,完成电路系统的设计、仿真、测试以达到一定的技术指标。

设计的基本内容有:

(1) (1)dsrc通信协议以及国家etc标准的研究

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3. 研究计划与安排

1-3周:仔细研读任务书,广泛查阅相关中英文文献资料,确定技术方案,完成开题报告。

4-6周:深入了解相关的专业知识,绘制车载单元原理图,设计车载单元pcb图。

7-12周:完善车载单元的设计。 13-14周:完成对电路的评测调试工作,对电路作进一步改进与完善。 15-17周:撰写毕业设计论文并答辩。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 许菲,李新友. etc系统中车载单元的研究与设计. 武汉:武汉理工大学学报,2011年10月

[2] 张婷. 基于etc应用的obu系统的研究与实现. 北京:北京化工大学,2010年

[3] 代玲玉. 基于rfid的电子不停车收费系统中obu模块的设计. 武汉:武汉理工大学,2010年

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