一、引言
ETC門架系統(tǒng)是道路交通網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的重要設(shè)施。它具備了通行車輛多路徑識別、自動計(jì)費(fèi)、不停車收費(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題。為了保證ETC門架系統(tǒng)的功能正常運(yùn)作，ETC門架系統(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試方案對其進(jìn)行測試，這樣就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的技術(shù)問題，減少出現(xiàn)故障的概率，提高ETC服務(wù)的質(zhì)量。
ETC門架系統(tǒng)的測試在公路建設(shè)以及維護(hù)等環(huán)節(jié)均有應(yīng)用，例如：公路竣工時(shí)需要測試ETC門架系統(tǒng)是否正常工作；道路檢測機(jī)構(gòu)對于ETC門架系統(tǒng)進(jìn)行定期機(jī)電檢測以及相關(guān)維護(hù)等等。由此可見，ETC門架系統(tǒng)測試在確保電子收費(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、核心測試項(xiàng)目
北京度緯科技有限公司的ETC門架系統(tǒng)的測試內(nèi)容主要為《JTG 2182-2020 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn) 第二冊 機(jī)電工程》標(biāo)準(zhǔn)中6.4 ETC門架系統(tǒng)中表6.4.2 ETC門架系統(tǒng)實(shí)測項(xiàng)目中的第20-25項(xiàng)，其中包括通信區(qū)域、RSU工作信號強(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門架系統(tǒng)實(shí)測項(xiàng)目（節(jié)選圖）
具體測試方法主要參照《GB/T 20851-2019 電子收費(fèi) 專用短程通信》和《JTG 3520-2021公路機(jī)電工程測試規(guī)程》。
三、測試方案介紹
3.1 ETC門架測試系統(tǒng)eEye
ETC門架測試系統(tǒng)eEye是專門針對《JTG 2182-2020》和《JTG 3520-2021》標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的一套測試系統(tǒng)，核心測試儀器選用高精度手持儀表，保證測試準(zhǔn)確度的同時(shí)還具備了高便攜性，配合專用定制分析軟件使得測試更加簡單高效。
3.2 測試方法
基于《JTG 3520-2021公路機(jī)電工程測試規(guī)程》中的測試思路，使用場強(qiáng)儀、示波器、射頻天線等儀器對ETC門架系統(tǒng)進(jìn)行測試。測試RSU的工作信號強(qiáng)度、工作頻率、占用帶寬以及前導(dǎo)碼時(shí)采用的測試方法是在暫停通行路段內(nèi)進(jìn)行測試，此方法需要暫停測試路段內(nèi)的車輛通行，然后根據(jù)特定測試項(xiàng)目調(diào)整RSU使RSU處于對應(yīng)的測試狀態(tài)，并使用場強(qiáng)儀等儀器在車道內(nèi)對信號進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測；對于RSU通信流程的測試則無需在封閉路段內(nèi)進(jìn)行，只需駕車通過ETC門架并用場強(qiáng)儀記錄下交易過程，如圖2所示，所記錄的測試信號可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用專業(yè)的交易過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 通信流程測試示意圖
3.3 核心組成設(shè)備&軟件介紹
3.3.1 場強(qiáng)儀
eEye系統(tǒng)中的場強(qiáng)儀是一款專業(yè)的手持式場強(qiáng)測試設(shè)備，頻譜分析測量范圍從9kHz至7.5GHz，涵蓋了ETC門架系統(tǒng)的測試需要。設(shè)備小巧便于攜帶，支持頻譜功能以及多種高級測量功能，例如占用帶寬測試功能、鄰信道功率泄露比測試功能、通道功率測試功能等。此外設(shè)備還支持IQ信號采集與存儲，可配合專用定制軟件進(jìn)行RSU通信流程的測試。
圖3 場強(qiáng)儀
3.3.2 ETC交易過程分析軟件
eEye系統(tǒng)中的此款軟件是一款分析ETC系統(tǒng)通信流程的專業(yè)測試軟件。可以對錄制的包含ETC射頻交互過程的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、門架號、車牌號等。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：
1）操作簡單，測試人員無需經(jīng)過復(fù)雜培訓(xùn)即可使用，確保測試的準(zhǔn)確性與可靠性的前提下提高了測試效率；
2）使用專業(yè)分析軟件可以直觀的查看測試結(jié)果的關(guān)鍵信息，無需分析原語，提高了測試結(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?。痪邆鋽?shù)十種自動測量功能，支持對測量參數(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門架系統(tǒng)測試的復(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門架測試系統(tǒng)eEye憑借其便攜性、操作流程的簡單化、信號錄制再分析的功能以及專業(yè)直觀的測試結(jié)果分析軟件，為ETC門架系統(tǒng)的測試工作帶來了極大的便利和效率提升。這些優(yōu)勢使得測試工作更加靈活、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。