ETC收費系統(tǒng)鄰道干擾原因分析和應(yīng)對措施

摘 要：鄰道干擾是指在相同ETC車道上RSU天線正確讀取到本車道上的電子標(biāo)簽之外，又誤讀到了相鄰車道或者相近車道內(nèi)的電子標(biāo)簽，造成車道系統(tǒng)隊列出現(xiàn)邏輯判斷的錯誤，結(jié)果產(chǎn)生錯誤的判斷和交易。產(chǎn)生臨道干擾的主要原因是RSU的設(shè)計、OBU與RSU的功率不匹配和收費站點微波的反射問題。解決鄰道干擾的主要應(yīng)對措施是硬件方面控制天線主瓣的合理范圍寬度并有效地抑制副瓣，讓RSU天線的通信區(qū)域智能覆蓋到本車道的范圍之內(nèi)，RSU功率與OBU的靈敏度調(diào)整應(yīng)當(dāng)相互配合進(jìn)行，并積極制定科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用RSU的同步技術(shù)。軟件方面要加強(qiáng)車道管理軟件的科學(xué)設(shè)計和完善，避免因為誤讀而導(dǎo)致隊列判斷出現(xiàn)錯誤以及非正常的扣費結(jié)果。

關(guān)鍵詞：ETC；鄰道干擾；ETC車輛識別

目前，高速公路的電子收費系統(tǒng)在我國的應(yīng)用還處在快速發(fā)展的時期，自2012年從交通運(yùn)輸部正式頒布國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以后，很多省市高速管理中開始建設(shè)和推廣ETC不停車電子收費系統(tǒng)，伴隨著國標(biāo)ETC系統(tǒng)的迅速發(fā)展與實施，很多有關(guān)產(chǎn)品的兼容性和車道布局以及隊列邏輯的判斷選擇以及指示系統(tǒng)的配套完善等問題開始逐漸突出，本文主要將對ETC系統(tǒng)在運(yùn)營過程中的“鄰道干擾”問題進(jìn)行探討和研究。

1 鄰道干擾的主要類型和表現(xiàn)

鄰道干擾是指在相同ETC車道上，RSU天線正確讀取到本車道上的電子標(biāo)簽之外，又誤讀到了相鄰車道或者相近車道內(nèi)的電子標(biāo)簽，造成車道系統(tǒng)隊列出現(xiàn)邏輯判斷的錯誤，結(jié)果產(chǎn)生錯誤的判斷和交易。

對于雙片式ETC收費系統(tǒng)，根據(jù)不同的廣場類型，鄰道干擾所造成的影響一般可以分成五類即單純的封閉式人口廣場、單純的封閉式出口廣場、封閉式人出口相鄰的廣場和開放式出口廣場以及相鄰有輔路的廣場。單純封閉式入口廣場中，產(chǎn)生鄰道干擾表現(xiàn)是A車道的天線讀寫器常常讀到B車道的電子標(biāo)簽，并把入口站的信息寫進(jìn)B車道的電子標(biāo)簽中，這時候A車道車輛隊列卻增加一條記錄，導(dǎo)致A車道隊列出現(xiàn)錯誤。B車道在被誤讀的電子標(biāo)簽后通過B車道時，又會被B車道的天線讀寫器重新寫進(jìn)入口站信息，但是對于B車的交易與隊列沒有產(chǎn)生影響。

對于單純封閉式的出口廣場，該鄰道干擾的表現(xiàn)是A車道的天線讀寫器讀取B車道的電子標(biāo)簽，形成正常的扣費交易，并把出口站的信息寫進(jìn)B車道的電子標(biāo)簽中，在A車道的車輛隊列內(nèi)增加一條記錄，導(dǎo)致A車道出現(xiàn)隊列錯誤。而B車道所被誤讀的電子標(biāo)簽在經(jīng)過B車道的時候，卻被B車道天的線讀寫器讀取信息，因為標(biāo)簽中的入口信息已經(jīng)被覆蓋，并且已經(jīng)被A車道的天線讀寫器寫進(jìn)出口信息，可結(jié)果導(dǎo)致出口交易的失敗，或者是依照非法的路徑而按照最遠(yuǎn)端距離而進(jìn)行扣費處理。

封閉式入出口相鄰的廣場通常是封閉式高速的主線站點，在入出口的ETC車道一般設(shè)在廣場的中央相鄰位置時，經(jīng)常會出現(xiàn)入出口ETC的車道鄰道干擾狀況。該處設(shè)定A車道是人口ETC車道，而B車道是出口ETC車道。如果是開放式的出口廣場，鄰道干擾表現(xiàn)是A車道的天線讀寫器常常讀取B車道的電子標(biāo)簽并產(chǎn)生交易，且把出口站的信息寫進(jìn)B車道內(nèi)的電子標(biāo)簽中，在A車道的車輛隊列內(nèi)增加一條記錄，導(dǎo)致A車道出現(xiàn)隊列的錯誤。而B車道被誤讀的電子標(biāo)簽當(dāng)通過B車道時，結(jié)果又再次被B車道的天線讀寫器讀取信息，產(chǎn)生再一次交易，造成該用戶一次通行結(jié)果被被進(jìn)行兩次扣費。

對于相鄰存在輔路的廣場，該類鄰道干擾表現(xiàn)是收費站ETC車道和高速輔路相隔比較近，車道天線讀取輔路上通行的電子標(biāo)簽并進(jìn)行交易，結(jié)果導(dǎo)致車道內(nèi)的車輛出現(xiàn)隊列錯誤，也有可能會導(dǎo)致輔路上的車輛產(chǎn)生扣費。根據(jù)所產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，其中單純封閉式的出口廣場和相鄰存在輔路的廣場所出現(xiàn)的問題十分嚴(yán)重，經(jīng)常會造成ETC用戶嚴(yán)重不滿并產(chǎn)生車道糾紛，這也是鄰道干擾所有問題亟待解決的首要問題。

2 產(chǎn)生臨道干擾的主要原因

首先是RSU的設(shè)計問題，主要表現(xiàn)在主瓣與副瓣兩個方面的因素。天線的主瓣通常是覆蓋車道的最關(guān)鍵因素，假如主瓣的波束覆蓋過寬超越至相鄰車道，就會導(dǎo)致鄰道的干擾，另外如果天線的副瓣的抑制效果較差，也會導(dǎo)致副瓣過強(qiáng)的信號擴(kuò)展到相鄰的車道，導(dǎo)致出現(xiàn)鄰道干擾。再就是OBU與RSU的功率不匹配，很高的靈敏度固然能夠保證OBU產(chǎn)生穩(wěn)定交易，可是假如靈敏度太高，就會造成OBU喚醒與通信區(qū)域擴(kuò)大，結(jié)果導(dǎo)致鄰道的干擾。此外，若OBU的發(fā)射功率設(shè)置太大，結(jié)果發(fā)射的信號就科能會被其他車道的RSU而接收，當(dāng)然如果RSU的功率設(shè)置太小，結(jié)果會影響到正常的交易。最后是收費站點微波的反射問題，由于收費站點的安全標(biāo)識牌和頂棚的金屬殼與通行車道的車輛表面，常常都會導(dǎo)致微波一定程度的反射，造成RSU的讀取范圍出現(xiàn)進(jìn)一步的發(fā)散，結(jié)果無法有效約束。

在工程安裝方面，如果RSU沒有正對著車道的中央安裝，就非常容易造成偏向一側(cè)的信號強(qiáng)度比較大，結(jié)果導(dǎo)致偏向一側(cè)的RSU下行信號會覆蓋至相鄰的車道；假如RSU安裝位置高度或者使角度太大，覆蓋的區(qū)域就很容易覆蓋至鄰道；反之就容易導(dǎo)致RSU天線的主瓣信號強(qiáng)度太大而干擾鄰道；如果ETC車道安裝的環(huán)境比較復(fù)雜，且反射比較多，也會把其他車道的OBU信號直接反射至本車道而產(chǎn)生干擾。

3 解決鄰道干擾的主要應(yīng)對措施

3.1 硬件方面的解決辦法

對于RSU天線的副瓣輻射問題，可以控制天線主瓣的合理范圍寬度并有效地抑制副瓣，讓RSU天線的通信區(qū)域智能覆蓋到本車道的范圍之內(nèi)。也可以在RSU天線的適當(dāng)位置配置微波屏蔽的隔離板，以阻擋微波向兩邊的無效傳播。另外RSU功率與OBU的靈敏度調(diào)整應(yīng)當(dāng)相互配合進(jìn)行，要把OBU的靈敏度和發(fā)射的功率設(shè)置在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍，確保所采購OBU的靈敏度保持一致。對于使用現(xiàn)場和周邊設(shè)施的微波反射，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的安裝角度，或者在RSU天線的適當(dāng)位置裝上微波屏蔽的隔離板沒有在收費站的天棚下和路面鋪裝微波吸收板或者吸收涂料。另外，即便使是RSU天線本身已經(jīng)能夠解決鄰道干擾的問題，其安裝也必須規(guī)范，為確保穩(wěn)定的天線通信范圍，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格規(guī)范RSU的安裝角度和高度，在進(jìn)行車道RSU設(shè)備的安裝時，嚴(yán)格地測試該微波通信的范圍。最后，解決“鄰道干擾”的根本辦法是制定科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用RSU的同步技術(shù)。在同一收費站不同的RSU發(fā)射根據(jù)車道電腦進(jìn)行發(fā)射時隙的統(tǒng)一控制，就會在邏輯上消除鄰道接收的信息，從而在根本上避免鄰道干擾的各類問題。

3.2 軟件解決辦法

對于ETC臨道干擾問題，還可以在硬件解決的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)車道管理軟件的科學(xué)設(shè)計和完善，從而進(jìn)一步來抑制鄰道干擾所產(chǎn)生的各類影響。軟件方面主要的目的是避免因為誤讀而導(dǎo)致隊列判斷出現(xiàn)錯誤以及非正常的扣費結(jié)果，通過軟件在進(jìn)行交易以前，就對上一次的交易信息進(jìn)行科學(xué)的計算和判斷，可以通過加入對相反方向廣場的分析判斷而決定是否可以交易，對于所有的上次交易，如果是相反方向廣場，全部要屏蔽該交易；另外全部的U轉(zhuǎn)天線交易不進(jìn)行自動扣費。這樣就基本上能夠解決主線站點雙方向車道出現(xiàn)的鄰道干擾現(xiàn)象。

總之，對于高速高速公路聯(lián)網(wǎng)電子收費系統(tǒng)所出現(xiàn)的“鄰道干擾”的問題，應(yīng)當(dāng)采去軟件硬件相結(jié)合的辦法，在ETC車道系統(tǒng)建設(shè)時，開始就嚴(yán)格地控制微波通信區(qū)域的具體覆蓋面積，并對關(guān)鍵的DSRC設(shè)備進(jìn)行及時的調(diào)整與優(yōu)化；同時在存在相鄰ETC車道的環(huán)境下部署專用的軟件，從而通過軟件對于交易流程進(jìn)行有效控制。只有這樣才能真正實現(xiàn)ETC的互聯(lián)互通，提高電子收費的準(zhǔn)確性和效率。

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