一种高速公路ETC在线监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高速公路ETC在线监测系统，所述系统的ETC监测装置包括ETC空中数据监听模块、频谱传感模块、通信模块、GPS模块、OBU监听可变衰减器、RSU监听可变衰减器、OBU监听天线、RSU监听天线和频谱传感天线，能够实现高速公路在正常交通环境下，不停车、不封路、不需要人工参与情况下，对收费站和门架系统的ETC系统性能指标的实时监测，获取空中交易时间、帧通信时间、帧数据、交易过程数据、交易成功率、占用带宽、载波频率、最大场强等指标和参数，并通过长期数据的积累和数据挖掘，实现对RSU是否正常运行、交易是否正常、交易失败原因、定位车道和门架软件漏洞和缺陷等进行定位和判断，为ETC的稳定运营和科学管养提供技术依据和解决方法。依据和解决方法。依据和解决方法。

【技术实现步骤摘要】
一种高速公路ETC在线监测系统


[0001]本专利技术属于ETC
，特别涉及一种高速公路ETC在线监测系统。

技术介绍

[0002]随着国家取消省界收费站交通战略的实施，我国高速公路基本实现了ETC车道全覆盖，面对全国路网如此数量巨大的收费站和门架系统的ETC车道，其ETC性能的优劣直接影响着收费系统的稳定运行，因此，掌握ETC的物理性能和通信相关指标、参数是保障ETC稳定运行关键。
[0003]目前，对于高速公路ETC的在线监测主要是通过读取收费内网相关设备的在线状态，如RSU天线及控制器是否报错、抓拍摄像机运行状态、网络设备是否正常运行、读取相关的故障数据库等，但收费内网的在线监测主要是通过读取被监测设备的状态或自定义故障码来实现，而实际影响ETC交易相关的技术和指标参数没有被监测，如交易数据帧内容、空中交易时间、交易过程载波频率、占用带宽等物理性能和通信相关指标和参数；再者，在收费内网与ETC系统设备频繁通信可能造成各设备的计算和网络资源被占用，导致ETC交易失败；另外，已有的部分ETC相关的设备不支持运行状态查询功能，也会造成监测内容的确实。
[0004]传统对于ETC相关的性能检测主要采用检测人员通过人工、单点、抽检等方式进行，该方法检测效率低，过程耗时长，并且需要进行封路处理，存在巨大安全隐患，并且采集到的ETC相关数据仅仅是某一时刻的数据，不能做到实时呈现ETC系统运行时的实时物理性能和交易通信相关指标。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种高速公路ETC在线监测系统，不仅能够弥补ETC系统收费内网在线设备监测不能采集ETC系统的RSU物理性能和数据协议相关指标、参数的缺陷，而且还解决传统了ETC检测仪器设备效率低下、检测过程需要进行封路、数据量少等突出问题，通过实时监测ETC系统运行的相关指标和参数，还不增加原有ETC系统的运行负担，可为ETC的稳定运营和科学管养提供了数据来源和养护依据。
[0006]技术方案如下：
[0007]一种高速公路ETC在线监测系统，包括：ETC监测装置和ETC监测数据云平台；
[0008]所述ETC监测装置包括：ETC空中数据监听模块、频谱传感模块、通信模块、GPS模块、OBU监听可变衰减器、RSU监听可变衰减器、OBU监听天线、RSU监听天线和频谱传感天线，其中：
[0009]OBU监听天线通过射频连接线经OBU监听可变衰减器与ETC空中数据监听模块上行ETC协议解析电路的射频接口连接；RSU监听天线通过射频连接线经RSU监听可变衰减器与ETC空中数据监听模块下行ETC协议解析电路的射频接口连接；上行ETC协议解析电路通过高速接口与主控电路连接，将监听到的ETC上行交易数据发送至主控电路内的嵌入式程序进行数据处理；下行ETC协议解析电路通过高速接口与主控电路连接，将监听到的ETC下行
交易数据发送至主控电路内的嵌入式程序进行数据处理；主控电路经通信模块将监听的ETC空中数据发送至云端ETC监测数据云平台数据库；频谱传感天线通过射频连接线与频谱传感模块连接，实时获取频谱传感天线指定方向上的ETC射频物理指标，频谱传感模块经通信模块将监听的ETC空中数据通过网络设备发送至云端ETC监测数据云平台数据库；
[0010]所述ETC监测数据云平台对数据库里实时采集的ETC系统RSU物理性能指标和ETC空中数据通过数据分析和算法获取被监测ETC系统载波频率、占用带宽、场强变化、ETC交易信息帧数据、ETC空中交易时间、帧通信时间、车道类型、车载单元类型信息和发生交易问题的可能地方。
[0011]进一步的，所述ETC空中数据监听模块实时采集ETC系统下行和上行交易的空中明文数据源码，通过数据处理程序源码解析成BST或VST类型帧数据形成数据组帧，通过通信模块的等接口经公网或收费内网的网络设备发送至云端ETC监测数据云平台数据库。
[0012]进一步的，所述上行ETC协议解析电路用于对OBU发射的信号进行接收解析成ETC数据源码；所述下行ETC协议解析电路用于完成对RSU发射的信号的接收解析成ETC数据源码。
[0013]进一步的，所述频谱传感模块采集RSU物理性能指标，包括：载波频率、占用带宽、场强，根据数据和接口协议进行指标和参数数值的读取，并通过通信模块的等接口经公网或收费内网的网络设备发送至云端ETC监测数据云平台数据库。
[0014]进一步的，所述通信模块用于将ETC空中数据监听模块、频谱传感模块和GPS模块的数据发送至云端ETC监测数据云平台数据库，包括交换机、路由器、串口转网口模块和4G/5G模块。
[0015]进一步的，所述OBU监听可变衰减器是在6GHz范围内可调整OBU监听射频链路增益的射频衰减器，通过调整衰减增益使上行OBU监听天线仅能接收目标ETC车道车辆上电子标签发射的射频信号，不接收其他车辆电子标签的信号；所述RSU可变衰减器是在6GHz范围内可调整RSU监听射频链路增益的射频衰减器，通过调整衰减增益使RSU监听天线仅能接收目标车道或一定车道范围RSU射频信号。
[0016]进一步的，所述OBU监听天线是在5.79GHz
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5.80GHz载波频率下具有稳定增益的定向天线，并满足规范GBT 20851.1上行链路技术要求，并通过选用不同类型半功率波瓣宽度垂直和水平面角度的定向天线达到不同覆盖范围，并通过控制上行OBU监听可变衰减器调整到合适增益和安装位置，使该天线仅能接收目标ETC车道车辆上电子标签的射频信号，不接收其他车辆电子标签的信号；所述RSU监听天线是在5.83GHz
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5.84GHz载波频率下具有稳定增益的定向天线，满足规范GBT 20851.1下行链路技术要求，通过选用不同类型半功率波瓣宽度垂直和水平面角度的定向天线达到不同覆盖范围，并通过控制下行RSU监听可变衰减器的调整增益范围和安装位置，使该天线仅能接收目标车道或一定车道范围RSU射频信号。
[0017]进一步的，所述频谱传感天线是在5.83GHz
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5.84GHz载波频率下具有稳定增益的定向天线，通过选用不同类型半功率波瓣宽度垂直和水平面角度的定向天线达到不同覆盖范围为频谱传感模块提供稳定ETC射频信号增益，通过特定安装位置使其对目标车道ETC系统的RSU进行频谱数据物理性能指标进行数据采集，而对于非目标车道的RSU天线的增益急剧衰减，且不影响被测车道RSU天线测量结果。
[0018]所述一种高速公路ETC在线监测系统的ETC监测数据云平台及相关的配套的软件，是架设与公网、收费网或其他网络上的能够提供计算、网络和存储能力的云计算平台，安装ETC监测数据监控软件和数据库等相关配套软件，用于能够对采集的RSU物理性能指标和ETC空中数据进行数据处理、存储和应用的可视化展示，并支持PC端、移动端等多端访问。
[0019]本专利技术可实时监测ETC系统的RSU物理性能和数据协议相关指标，数据量大且完整，能够有效反映ETC系统性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速公路ETC在线监测系统，其特征在于，包括：ETC监测装置和ETC监测数据云平台；所述ETC监测装置包括：ETC空中数据监听模块、频谱传感模块、通信模块、GPS模块、OBU监听可变衰减器、RSU监听可变衰减器、OBU监听天线、RSU监听天线和频谱传感天线，其中：OBU监听天线通过射频连接线经OBU监听可变衰减器与ETC空中数据监听模块上行ETC协议解析电路的射频接口连接；RSU监听天线通过射频连接线经RSU监听可变衰减器与ETC空中数据监听模块下行ETC协议解析电路的射频接口连接；上行ETC协议解析电路通过高速接口与主控电路连接，将监听到的ETC上行交易数据发送至主控电路内的嵌入式程序进行数据处理；下行ETC协议解析电路通过高速接口与主控电路连接，将监听到的ETC下行交易数据发送至主控电路内的嵌入式程序进行数据处理；主控电路经通信模块将监听的ETC空中数据发送至云端ETC监测数据云平台数据库；频谱传感天线通过射频连接线与频谱传感模块连接，实时获取频谱传感天线指定方向上的ETC射频物理指标，频谱传感模块经通信模块将监听的ETC空中数据通过网络设备发送至云端ETC监测数据云平台数据库；所述ETC监测数据云平台对数据库里实时采集的ETC系统RSU物理性能指标和ETC空中数据通过数据分析和算法获取被监测ETC系统载波频率、占用带宽、场强变化、ETC交易信息帧数据、ETC空中交易时间、帧通信时间、车道类型、车载单元类型信息和发生交易问题的可能地点。2.根据权利要求1所述的高速公路ETC在线监测系统，其特征在于，所述ETC空中数据监听模块实时采集ETC系统下行和上行交易的空中明文数据源码，通过数据处理程序源码解析成BST或VST类型帧数据形成数据组帧，通过通信模块的等接口经公网或收费内网的网络设备发送至云端ETC监测数据云平台数据库。3.根据权利要求2所述的高速公路ETC在线监测系统，其特征在于，所述上行ETC协议解析电路用于对OBU发射的信号进行接收解析成ETC数据源码；所述下行ETC协议解析电路用于完成对RSU发射的信号的接收解析成ETC数据源码。4.根据权利要求3所述的高速公路ETC在线监测系统，其特征在于，所述频谱传感模块采集RSU物理性能指标，包括：载波频率、占用带宽、场强，根据数据和接口协议进行指标和参数数值的读取，并通过通信模块的等接口经公网或...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓旭，刘晓，李永胜，段英杰，周亚军，刘博，薛春明，李丹梅，门昌灏，兰建丽，
申请(专利权)人：山西交通科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：