基于多車道自由流的擁堵收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)方案

1、 基于多車道自由流的擁堵收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)方案目 錄第1章引言41.1目的41.2范圍41.3定義41.4參考資料4第2章項(xiàng)目概述52.1項(xiàng)目背景52.2系統(tǒng)簡(jiǎn)介5第3章項(xiàng)目需求73.1北京擁堵收費(fèi)需求分析73.2雅加達(dá)擁堵收費(fèi)需求分析7第4章技術(shù)指標(biāo)8第5章方案設(shè)計(jì)95.1方案設(shè)計(jì)概述95.2交易流程設(shè)計(jì)95.3RSU分系統(tǒng)設(shè)計(jì)10RSU硬件方案設(shè)計(jì)11總體架構(gòu)11發(fā)射單元12接收單元13收發(fā)天線級(jí)聯(lián)方式13主控機(jī)設(shè)計(jì)14天線設(shè)計(jì)15RSU軟件方案設(shè)計(jì)16天線端軟件結(jié)構(gòu)17主控機(jī)端軟件結(jié)構(gòu)19PC端模擬車道軟件結(jié)構(gòu)195.4OBU分系統(tǒng)設(shè)計(jì)20OBU硬件方案設(shè)計(jì)20OBU固件方案設(shè)計(jì)205.5關(guān)鍵

2、技術(shù)解決方案20并發(fā)處理機(jī)制20OBU微波定位21第6章風(fēng)險(xiǎn)預(yù)期24第7章開發(fā)計(jì)劃25第1章 引言1.1 目的本文檔用于說明多車道自由流（MLLF）系統(tǒng)的總體架構(gòu)、方案設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)分析、開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)與開發(fā)計(jì)劃。1.2 范圍ITS自由流項(xiàng)目的主要設(shè)計(jì)人員、測(cè)試人員、產(chǎn)品管理人員。1.3 定義多車道自由流（MLFF）：多車道自由流（Multi Lane Free Flow）是電子不停車收費(fèi)的一種方式，它與傳統(tǒng)ETC系統(tǒng)的區(qū)別是不劃分車道，不使用欄桿。車輛直接通過而無需減速，可以任意并線行駛。并發(fā)處理機(jī)制：指一個(gè)RSU能夠同時(shí)與多個(gè)OBU進(jìn)行交易通信。1.4 參考資料1) 電子收費(fèi) 專用短程通信1 物

3、理層；2) 電子收費(fèi) 專用短程通信2 數(shù)據(jù)鏈路層；3) 電子收費(fèi) 專用短程通信3 應(yīng)用層；4) 電子收費(fèi) 專用短程通信4 設(shè)備應(yīng)用5) 電子收費(fèi) 專用短程通信5 參數(shù)測(cè)試6) 電子收費(fèi) 專用短程通信6 車道接口7) 武漢市城市路橋ETC收費(fèi)技術(shù)規(guī)范-自由流電子收費(fèi) 專用短程通信 第1部分第6部分第2章 項(xiàng)目概述2.1 項(xiàng)目背景ETC（電子不停車收費(fèi)）系統(tǒng)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)人工收費(fèi)的方式，使得車輛在通過高速公路、橋梁或隧道的收費(fèi)站時(shí)，無需停車即可完成繳費(fèi)的過程，大大提高了道路的利用率，提高了車輛的通行速度，降低了交通擁堵，在一定程度上減少了碳排放。同時(shí)也減少了收費(fèi)站的人工需求，降低了收費(fèi)車道的運(yùn)

4、營(yíng)成本。不停車的收費(fèi)方式被越來越多的國(guó)家和城市所采用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市車輛的快速增長(zhǎng)導(dǎo)致的交通擁擠問題越來越嚴(yán)重。傳統(tǒng)ETC采用單車道設(shè)置，一車一桿，車輛通行速度很難超過40km/h，且車道設(shè)備占用路面面積較大，不適于隧道、橋梁或?qū)挾扔邢薜氖召M(fèi)路口。而多車道自由流的收費(fèi)方式不設(shè)置車道欄桿，多車道之間沒有隔離，使得車輛通行速度進(jìn)一步提高，收費(fèi)站不再是道路擁堵的關(guān)卡。同時(shí)也降低了車道基礎(chǔ)建設(shè)的成本和占用路面的面積，這尤其對(duì)路橋收費(fèi)和隧道收費(fèi)至關(guān)重要。另外，一些城市擁堵嚴(yán)重的國(guó)家，也采取多車道自由流的收費(fèi)方式，實(shí)行擁堵收費(fèi)，依照時(shí)間段對(duì)進(jìn)入擁堵路段的車輛進(jìn)行浮動(dòng)收費(fèi)，限制車輛數(shù)量，緩解擁堵狀況。

5、多車道自由流的收費(fèi)方式已經(jīng)受到許多國(guó)家和城市的關(guān)注，是未來智能交通領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。2.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介多車道自由流系統(tǒng)組成框圖如圖2-1所示，圖2-1多車道自由流系統(tǒng)組成框圖多車道自由流系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：車載電子標(biāo)簽（OBU）、電子標(biāo)簽讀寫天線（RSU）、車輛檢測(cè)與車型定位、圖像抓拍與車牌識(shí)別、車道協(xié)調(diào)系統(tǒng)和結(jié)算后臺(tái)。安裝OBU的車輛通過自由流收費(fèi)站時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)工作過程如下：l 車型識(shí)別：車輛通過龍門架前，車輛檢測(cè)與車型識(shí)別系統(tǒng)采用激光光柵掃描，獲得通過的車輛在外形尺寸，判斷車型，做為繳費(fèi)金額的依據(jù)；l 微波定位：通過接收OBU發(fā)射的射頻信號(hào)，對(duì)OBU進(jìn)行定位，配合車型識(shí)別功能一起

6、，判斷OBU上登記的車型與實(shí)際車型是否一致，若不一致則在后臺(tái)記錄，做違規(guī)處理；l 標(biāo)簽讀寫：車輛進(jìn)入RSU天線覆蓋區(qū)域內(nèi)，OBU被激活，開始與RSU進(jìn)行認(rèn)證通信。通常情況下，RSU在確認(rèn)OBU合法后，記錄該OBU的MAC號(hào)，做為繳費(fèi)的依據(jù)，在后臺(tái)系統(tǒng)中完成扣費(fèi)，同時(shí)生成交易流水號(hào)；l 圖像抓拍：在進(jìn)行通信交易的同時(shí)，圖像抓拍系統(tǒng)抓拍車輛照片，并對(duì)圖像進(jìn)行車牌識(shí)別。抓拍圖像同時(shí)也自動(dòng)生成流水號(hào)（規(guī)則與交易流水號(hào)相同），與交易流水號(hào)匹配，自動(dòng)轉(zhuǎn)入保存；不能與交易流水號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像，判定為違規(guī)車輛，做為費(fèi)用追討的依據(jù)。第3章 項(xiàng)目需求多車道自由流項(xiàng)目需求主要來自北京市內(nèi)擁堵收費(fèi)和印尼首都雅加達(dá)自由流項(xiàng)

7、目。3.1 北京擁堵收費(fèi)需求分析北京計(jì)劃于2011年7月開通多車道自由流收費(fèi)系統(tǒng)，主要用于城市擁堵收費(fèi)。目前國(guó)內(nèi)首個(gè)采用自由流系統(tǒng)的城市是武漢，技術(shù)較為成熟，且已有多個(gè)ETC廠家參與測(cè)試和投標(biāo)。北京的自由流標(biāo)準(zhǔn)目前還未最終確立，但應(yīng)該接近武漢的標(biāo)準(zhǔn)?；诒本┑腅TC現(xiàn)狀，未來北京的自由流系統(tǒng)應(yīng)有以下需求：l 交易流程采用記賬方式，不做實(shí)時(shí)扣款消費(fèi)；l 設(shè)備物理層指標(biāo)基本與國(guó)標(biāo)相同；l 市內(nèi)道路主要以34車道為主；l 通行速度最大為120km/h；l 標(biāo)簽設(shè)別率大于99%；l 雙片式OBU，兼容現(xiàn)有高速ETC系統(tǒng)；第4章 技術(shù)指標(biāo)根據(jù)以上需求分析，對(duì)自由流系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求如下： a) RSU與單

8、個(gè)OBU完成相互認(rèn)證的時(shí)間3050ms，保證通過車速大于120km/h；b) RSU能并發(fā)處理多個(gè)OBU，應(yīng)對(duì)通信區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在多個(gè)OBU的情況，減少與多個(gè)OBU完成交易的總時(shí)間；c) RSU系統(tǒng)定時(shí)精度達(dá)到100us量級(jí)，滿足時(shí)間窗和重發(fā)的要求；d) RSU對(duì)OBU的定位誤差±50cm（取決于使用RSU天線的數(shù)量，與圖像抓拍和后臺(tái)的處理能力有關(guān)）；e) RSU覆蓋車道縱向78m，車道與車道之間無信號(hào)盲區(qū)；f) RSU能夠脫機(jī)工作，存儲(chǔ)5萬條交易記錄；g) RSU支持LAN和RS232接口；h) 雙片式OBU，支持自由流模式和普通高速ETC模式；i) OBU系統(tǒng)定時(shí)精度達(dá)到10us量

9、級(jí)，滿足時(shí)間窗要求；j) OBU支持軟ESAM或高速ESAM。第5章 方案設(shè)計(jì)5.1 方案設(shè)計(jì)概述自由流系統(tǒng)與傳統(tǒng)ETC的主要區(qū)別較大，對(duì)系統(tǒng)提出了更高的要求，其關(guān)鍵技術(shù)可以概括為以下幾點(diǎn)：快速交易流程：簡(jiǎn)化交易流程，在滿足交易安全可靠的情況下，盡量減少RSU與OBU之間的數(shù)據(jù)交互，優(yōu)化各模塊的處理速度和模塊間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，使單個(gè)OBU完成交易的時(shí)間控制在20ms30ms。并發(fā)處理機(jī)制：?jiǎn)蝹€(gè)RSU天線能夠同時(shí)與多個(gè)OBU進(jìn)行通信交易，充分利用時(shí)間片，采用多任務(wù)、多線程的處理方式，減少RSU和OBU的等待時(shí)間。多天線同步協(xié)調(diào)：多天線覆蓋多條車道，避免相鄰天線間信號(hào)互相干擾，將多個(gè)天線進(jìn)行同步，由

10、一個(gè)控制中心來協(xié)調(diào)各天線的開關(guān)時(shí)隙，消除鄰道干擾。OBU微波定位：通過接收OBU發(fā)射的微波信號(hào)，對(duì)OBU進(jìn)行定位，確定OBU在通信區(qū)域中的物理位置，與車輛位置跟蹤等系統(tǒng)配合完成違章車輛的稽查。解決這些關(guān)鍵技術(shù)，需要從交易流程設(shè)計(jì)、RSU分系統(tǒng)設(shè)計(jì)和OBU分系統(tǒng)設(shè)計(jì)三方面進(jìn)行考慮， 以下為具體設(shè)計(jì)方案。5.2 交易流程設(shè)計(jì)自由流系統(tǒng)對(duì)交易時(shí)間要求較高，單個(gè)OBU的交易時(shí)間控制在3050ms，因此不能沿用目前國(guó)標(biāo)采用的電子錢包交易方式，以武漢自由流系統(tǒng)采用交易流程為例（表5-1）：表5-1武漢自由流系統(tǒng)交易流程序號(hào)通信方向通信幀功能1RSU->OBUBST跟隨5個(gè)接收時(shí)間窗，搜索OBU2OB

11、U->RSUPrWQOBU申請(qǐng)專用鏈路3RSU->OBUPrWARSU分配專用鏈路4OBU->RSUVSTOBU發(fā)送車輛信息，OBU狀態(tài)信息，隨機(jī)數(shù)等5RSU->PCUDP事件報(bào)告1報(bào)告OBU的MAC，車輛信息，OBU狀態(tài)6RSU->OBU寫入ESAM數(shù)據(jù)，發(fā)送訪問許可，用于信息鑒別的隨機(jī)數(shù)等7OBU->RSUOBU快速應(yīng)答通知RSU等待OBU處理8RSU->OBURSU取響應(yīng)RSU取的響應(yīng)9OBU->RSUOBU返回OBU終端流水號(hào)，TAC，信息鑒別碼等并完成OBU對(duì)RSU的認(rèn)證10RSU->OBUEVENT-REPORT完成RSU對(duì)OB

12、U的認(rèn)證并且釋放鏈路11RSU->PCTCP上傳交易記錄信息RSU上傳交易記錄信息12PC->RSUPC應(yīng)答RSU車道控制器對(duì)RSU的應(yīng)答武漢自由流流程與國(guó)標(biāo)流程區(qū)別很大，能夠大大降低交易時(shí)間。主要有以下幾方面；l 國(guó)標(biāo)ETC交易流程每幀都需要與車道控制器的交互，而武漢自由流在交易中只有一幀與車道控制器通信，且采取了UDP方式，無需應(yīng)答，這樣武漢自由流在交易中減少了與車道控制器的通信，必然在整體交易時(shí)間會(huì)減少很多；l 武漢自由流系統(tǒng)不采用電子錢包的扣費(fèi)方式，使用單片式OBU，在整個(gè)交易過程中，沒有IC卡操作，降低處理時(shí)間；根據(jù)北京提供的多車道自由流規(guī)范（草稿），未來北京自由流系統(tǒng)也

13、將采用類似的交易流程。本方案將依據(jù)此交易流程來編寫RSU和OBU的交易軟件。5.3 RSU分系統(tǒng)設(shè)計(jì)RSU分系統(tǒng)主要完成的功能是實(shí)現(xiàn)與通過自由流收費(fèi)站的OBU快速交易，并向車道協(xié)調(diào)模塊提供OBU的定位信息。下面從硬件和固件兩方面介紹方案設(shè)計(jì)思想。5.3.1 RSU硬件方案設(shè)計(jì)5.3.1.1 總體架構(gòu)圖5-1RSU分系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖5-1所示，整個(gè)RSU分系統(tǒng)包括一個(gè)主控機(jī)、一個(gè)發(fā)射單元和多個(gè)接收單元（接收單元的數(shù)量與車道數(shù)目和系統(tǒng)要求的定位精度有關(guān)）。接收單元和發(fā)射單元安裝在車道龍門架上的天線端，主控機(jī)放置在路側(cè)機(jī)柜內(nèi)。l 發(fā)射單元是整個(gè)分系統(tǒng)的核心，其功能是將交易數(shù)據(jù)經(jīng)過特定的編碼后，調(diào)制到

14、微波發(fā)射出去。交易流程的鏈路層和應(yīng)用層也在該單元內(nèi)部，確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；l 接收單元的功能是接收來自O(shè)BU的微波信號(hào)，對(duì)接收信號(hào)解調(diào)、解碼和數(shù)據(jù)解析，將有用的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給發(fā)射單元；此外，接收天線還擔(dān)負(fù)著對(duì)OBU進(jìn)行微波定位的功能；l 主控機(jī)是相對(duì)獨(dú)立的單元，它的功能是聯(lián)接天線端和車道協(xié)調(diào)設(shè)備，并為天線端供電；另外，一些實(shí)時(shí)性要求不高的任務(wù)交由主控機(jī)來完成，例如查詢車輛黑名單、更新車輛黑名單等。發(fā)射單元是天線端的控制核心，它通過總線與所有的接收單元相連，并且可以方便的擴(kuò)展接收單元的數(shù)量；當(dāng)接收單元接收到信號(hào)并正確解析后，向SPI總線上發(fā)送中斷信號(hào)，發(fā)射單元檢測(cè)到SPI總線上出現(xiàn)中斷信號(hào)，立即查

15、詢所有接收單元的數(shù)據(jù)緩存區(qū)，獲得接收數(shù)據(jù)。只有在對(duì)OBU定位時(shí)，需要獲取每一個(gè)接收單元的數(shù)據(jù)，其它時(shí)候，獲取第一個(gè)接收數(shù)據(jù)后，直接轉(zhuǎn)入下一交易流程，從而減小了數(shù)據(jù)查詢的時(shí)間。發(fā)射單元與主控機(jī)之間通過RS485連接，滿足遠(yuǎn)距離交易數(shù)據(jù)的傳輸；主控機(jī)提供RS232串口和LAN接口與車道協(xié)調(diào)設(shè)備通信。5.3.1.2 發(fā)射單元圖5-2發(fā)射單元組成框圖如圖5-2所示，發(fā)射單元主要由微波發(fā)射模塊、MCU和PSAM控制器組成。微波發(fā)射模塊的功能是將需要發(fā)送的交易數(shù)據(jù)調(diào)制到載波上，通過微波天線發(fā)送給OBU；MCU是發(fā)射單元的運(yùn)算處理中心，它擔(dān)負(fù)的任務(wù)有很多：交易流程的物理層、鏈路層和應(yīng)用層數(shù)據(jù)組織，通過高速4

16、85總線獲取多個(gè)接收單元的接收數(shù)據(jù)信息，對(duì)OBU微波定位計(jì)算，PSAM卡的讀寫，與主控機(jī)間的數(shù)據(jù)交互接口，以及預(yù)留備用接口（滿足普通ETC條件下與車道PC間的串口連接）。PSAM卡控制器有2個(gè)，內(nèi)置在天線端的PSAM卡槽可以實(shí)現(xiàn)高速通信，降低自由流的交易時(shí)間。5.3.1.3 接收單元圖5-3接收單元組成框圖如圖5-3所示，接收單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由微波接收模塊和MCU組成。微波接收模塊的功能是接收來自O(shè)BU的微波信號(hào)，解調(diào)后送往MCU處理。MCU做為接收單元的核心，其功能是對(duì)解調(diào)的信號(hào)進(jìn)行解碼和數(shù)據(jù)解析，提取有用信息上傳給發(fā)射單元的處理核心。5.3.1.4 收發(fā)天線級(jí)聯(lián)方式圖5-4收發(fā)天線級(jí)聯(lián)方

17、式系統(tǒng)電源從主控機(jī)直接供給Tx端，供電電壓為24V。該24V電源不經(jīng)任何轉(zhuǎn)換，直接在TX內(nèi)部分線，分別供給相鄰的RX端，通過相鄰的RX內(nèi)部分線，再供給下一個(gè)RX。收發(fā)天線之間數(shù)據(jù)傳輸通過RS485總線，當(dāng)TX發(fā)射完畢，等待固定的時(shí)間（該時(shí)間包括OBU響應(yīng)時(shí)間，RSU接收處理時(shí)間；其中OBU的響應(yīng)時(shí)間是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，RSU處理時(shí)間可以大概估算出來），TX主控端主動(dòng)訪問每一個(gè)RX端數(shù)據(jù)緩存區(qū)。中斷信號(hào)線為多個(gè)RX端復(fù)用，當(dāng)RX接收到信號(hào)并處理完畢后，會(huì)發(fā)送中斷信號(hào)，TX檢測(cè)到中斷后，立即開始訪問RX端數(shù)據(jù)。所有RX端接收數(shù)據(jù)的時(shí)刻都是相同的，因此當(dāng)有一個(gè)RX發(fā)出中斷信號(hào)后，表明所有RX端都能在極短的

18、時(shí)間內(nèi)（該時(shí)間與各接收模塊的處理時(shí)間差異有關(guān)）將接收數(shù)據(jù)放入緩存區(qū)。該設(shè)計(jì)為冗余設(shè)計(jì)，可以不啟用。圖5-5收發(fā)天線線纜連接示意圖TX與RX之間線纜連接如圖5-5所示5.3.1.5 主控機(jī)設(shè)計(jì)圖5-6主控機(jī)組成框圖主控機(jī)主要由ARM處理器、PSAM讀卡器和AC/DC電源構(gòu)成（如圖5-6所示）。ARM處理器是控制核心，它主要負(fù)責(zé)天線端與車道協(xié)調(diào)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸接口；同時(shí)，ARM還擔(dān)負(fù)著一些實(shí)時(shí)性要求不高的任務(wù)，如從后臺(tái)接收更新的黑名單，交易中查詢黑名單信息，脫機(jī)工作時(shí)將交易記錄保存在SD卡中等。PSAM讀卡器內(nèi)部含有MCU，直接引用現(xiàn)有的讀卡器模塊，由于技術(shù)成熟，可以減少開發(fā)成本，也避免在ARM上

19、開發(fā)讀卡驅(qū)動(dòng)帶來開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。AC/DC電源將220V交流電轉(zhuǎn)換成24V直流電供給各個(gè)單元。RSU分系統(tǒng)包含的單元數(shù)量較多，對(duì)該電源模塊的輸出功率有一定要求（大于70W）。5.3.1.6 天線設(shè)計(jì)RSU分系統(tǒng)采用單發(fā)多收的配置方式，即一個(gè)發(fā)射單元，多個(gè)接收單元。發(fā)射天線覆蓋整個(gè)同向車道，單個(gè)接收天線覆蓋區(qū)域較小，多個(gè)接收天線覆蓋區(qū)域組合成接條帶狀橫向貫穿車道，如圖5-4所示。圖5-7RSU收發(fā)天線覆蓋區(qū)域以普通3車道為例，單個(gè)車道寬度約為3.5m，整個(gè)車道寬度約10.5m。車道上通信區(qū)域主要由發(fā)射天線和接收天線的波束特性決定。國(guó)內(nèi)武漢、北京自由流系統(tǒng)對(duì)通信區(qū)域的要求與國(guó)外（主要是CSE）的要求有所

20、不同。從圖5-7可以看出，發(fā)射天線波束覆蓋范圍略大于接收天線的波束覆蓋范圍，通信區(qū)域由接收天線的波束覆蓋范圍決定。單個(gè)接收天線的主瓣覆蓋區(qū)域在車道橫向上覆蓋寬度相當(dāng)于一條車道，多個(gè)接收天線重疊覆蓋，保證橫向交易區(qū)域的連續(xù)性；接收天線主瓣在車道縱向的覆蓋范圍因應(yīng)用不同而有不同需求。a) 國(guó)內(nèi)自由流對(duì)通信區(qū)域的要求在車道橫向上，要求通信區(qū)域覆蓋整個(gè)車道，車道之間沒有盲區(qū)，輻射到逆向車道和輔路內(nèi)信號(hào)功率盡量低。發(fā)射天線波束的水平角度約為90°，旁瓣電平抑制15dB以上。接收天線波束的水平角度約為30°在車道縱向上，要求通信區(qū)域覆蓋范圍在710m，原則上盡量避免同時(shí)有2輛車同時(shí)處于

21、通信區(qū)域內(nèi)。但實(shí)際上各廠家為提高交易可靠性，往往把通信區(qū)域擴(kuò)大，最大能夠達(dá)到20m；通信區(qū)域的起始點(diǎn)不做要求，通常從龍門架正下方開始到最遠(yuǎn)處。接收天線與發(fā)射天線波束的垂直角度約為50°，旁瓣電平基本不做要求。b) 國(guó)外自由流對(duì)通信區(qū)域的要求在車道橫向上，通信區(qū)域的要求與國(guó)內(nèi)相同；在車道縱向上，要求通信區(qū)域覆蓋范圍小于3m，嚴(yán)格避免前后2兩車同時(shí)處于一個(gè)通信區(qū)域，可以為車道協(xié)調(diào)設(shè)備提供更精確的OBU定位信息（縱向位置信息）。通信區(qū)域的起始點(diǎn)要求目前不詳，天線沿用微帶陣列的設(shè)計(jì)形式，通過合理選擇陣元數(shù)目、組陣類型和饋電方式，設(shè)計(jì)合適的微帶陣列天線。該方案存在以下優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：l 整個(gè)系統(tǒng)

22、只有一個(gè)發(fā)射天線，不存在鄰道干擾的問題；l 整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)發(fā)射天線，不需要協(xié)調(diào)多個(gè)發(fā)射天線之間的信號(hào)沖突問題；l 系統(tǒng)硬件成本較低；缺點(diǎn)：l 當(dāng)車道數(shù)目不同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的發(fā)射天線要求不一樣，需要重新設(shè)計(jì)發(fā)射天線或增加發(fā)射單元；l 整個(gè)系統(tǒng)斷面在同一時(shí)刻只能處理一個(gè)OBU，系統(tǒng)瞬時(shí)交易容量有限；l 一旦發(fā)射模塊出現(xiàn)故障，整體系統(tǒng)失效。5.3.2 RSU軟件方案設(shè)計(jì)RSU軟件包含三部分，分別為：天線端固件、主控機(jī)固件和模擬車道軟件。l 天線端固件主要是MCU程序，主要功能是交易流程，系統(tǒng)配置，數(shù)據(jù)接口，以及部分計(jì)算和控制程序；l 主控機(jī)固件主要是ARM的Linux系統(tǒng)程序，主要功能是各種狀態(tài)表的更

23、新、查詢，以及接口數(shù)據(jù)的傳遞；l 模擬車道軟件是為配合自由流系統(tǒng)測(cè)試而編寫的模擬測(cè)試軟件，配合RSU和OBU完成自由流交易的功能。5.3.2.1 主控機(jī)端軟件結(jié)構(gòu)5.3.2.2 PC端模擬車道軟件結(jié)構(gòu)5.4 OBU分系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.4.1 OBU硬件方案設(shè)計(jì)5.4.2 OBU固件方案設(shè)計(jì)5.5 關(guān)鍵技術(shù)解決方案5.5.1 并發(fā)處理機(jī)制在大車流量通過自由流車道的情況下，RSU按照原有的處理方式順序與OBU交易，已經(jīng)不能滿足多車高速通行的要求。需要充分利用RSU與OBU通行的時(shí)間片，RSU在等待單個(gè)OBU返回響應(yīng)的時(shí)間間隙，仍能與其它OBU進(jìn)行交易通信，實(shí)現(xiàn)一個(gè)RSU同時(shí)與多個(gè)OBU進(jìn)行交易的功能。具體如下：從上圖可以看出，以武漢自由流協(xié)議為例，RSU與單個(gè)OBU交易時(shí)，存在很多空余時(shí)間片，例如RSU在發(fā)送SetSecure后，OBU不能立刻返回響應(yīng)幀，需要等待一段時(shí)間。采用并發(fā)處