5.8G通信技术与高速公路ETC的互联

冯 扬

（济宁市鸿翔公路勘察设计研究院有限公司，山东 济南 250014）

引言

高速公路收费系统、通信技术存在大量延迟，需依靠精准路径收费系统。高速路段采用分段计费，计费功能全部采用ETC 收费系统完成。如今公路运输行业日趋完善，但公路收费系统仍需技术来带动发展。

1 ETC 门架系统

1.1 门架系统构成

ETC 电子收费是用于道路、桥梁和隧道的电子收费技术。ETC 门架系统是构成高速公路收费的重要组成部分，实现分段计费功能[1]，其作用是在车辆经过 ETC 门架之后，道路检测装置能够对车辆进行自动识别，通过读取过往车载OBU 或CPC 卡的车辆数据等信息[2]，及时将获取的信息发送至ETC 收费系统上，实现车辆分段计费、车辆路径标识、道路视频监控、车牌照识别、检测超速车辆等功能,见图1。

图1 ETC 门架布局

ETC 门架系统主要是基于通信频率为5.8G 的RFID 设备，可以读取车速达200 km/h 车上的电子标签，比较适合于自由流车道[3]。

1.2 道路应用

由于交通流量大，易造成交通拥堵，导致车载电子标签的优势削弱，需要及时调度实时车流量信息，缓解道路交通拥堵。因此，“ETC+MTC”混合车道不停车收费系统可以缓和高速拥堵，既能实现普通MTC 车道发卡功能，也能实现ETC 车道收费功能，可根据不同的需求，设置成ETC 专用车道、混合车道及普通MTC 车道。

2 5.8G DSRC 通讯技术特点

ETC 系统完成道路行驶车辆和收费站之间的数据信息交互，完成车辆信息对比，进而判定车辆的行驶路线。（1）5.8G 波长比较长，有较好地抗衰减效果。（2）利用直接序列扩频技术，5.8G 容量在10 Mbps 左右。（3）5.8G 宽带无线接入系统在采用比较低的调制效率时对信噪比的要求较低。（4）5.8G通讯实现方式为点对点模式，投资比较少，经济效益和社会效益性价比高。

3 蓝牙OBU 与DSRC 通信技术

3.1 蓝牙OBU 通信

电子不停车收费系统应用于具有蓝牙功能的OBU。蓝牙通讯模块由移动终端激发，B-OBU 模块支持蓝牙2.4G 通信、5.8G 通信之间的数据转发功能。当移动数据接口同时收发数据时，5.8G 接口优先处理数据。通过与ETC 子系统的互联，从而实现通信应用和互联网应用，见图2。

图2 蓝牙OBU 通讯

3.2 专用DSRC 通信

ETC 系统通过安装5.8G DSRC 微波天线单元，通过微波通信实现与车载标签的信息交互。高速公路行驶车辆通过微波天线通讯区域，车速可以达到通讯区域理论值。微波专用短程DSRC 通信技术是高速公路最高效的通信技术，通讯区域内可以实现高速运动下移动目标的识别和双向通信[4]。在高速收费管理系统，实现“车-路”、“车-车”的交互通信，实时互传语音、图像等信息。

专用射频通信技术在高速公路实现“车-车”和“车-路”的数据交互。“车-路”是通过电子标签的数据之间的交互通讯，实现车与车，通过收费站的信息交互，实现车与车之间的讯息交互。通过数据交互，可以采集路侧有效信息。

信息网构建包括高速公路行驶的车辆、路侧设备和行车人员之间的数据信息交互。例如，道路车流量的实时统计、道路交通控制、道路路况发布（天气信息及道路事故预警发布）。“车-车”实现高速公路驾驶人员之间的信息交互，及时获取道路信息及出行安全。公路信息管理系统实现道路路况统计及发布、车辆管理和超车等，有效保障车辆之间安全管理，车辆行驶安全和提高通行效率，减少和有效阻断道路交通事故的发生。

4 路径识别

伴随路网体系的规划及建设，实现信息技术的融合，通过5.8G 通讯技术远程通讯功能，高速公路收费管理系统可以有效地实现路径识别、车辆收费等信息。

多路径识别的模式下如何实现行驶路径的划分，通过车辆的行驶路径，在车载电子标签及5.8G 通讯构成的收费系统，可以有效精准地识别车辆行驶路径，进而完成公路收费系统的通行费用的划分。

高速公路收费系统通过信息网络的构建，实现车辆的多路径精准识别。通过采集道路车辆出入口、道路标识路段信息，完成路径的基本判别。通过设立道路标识点，可以有效区分道路路段，以便实现自由流下的多路径识别，为高速公路收费提供便捷的依据。

5.8G通信技术是构建智能交通系统的重要一环，对道路行驶车辆、道路路侧设施及道路发布系统提出了互联互通的新要求。通过构建智能交通系统，使系统内车联网、物联网的各种资源共享互通，为高速公路管理提供便捷和高效的数据。

5 智能交通网络

5.1 网络构成

以往公路数据采集比较单一，系统功能相对独立。为实现检测道路的流量，采用视频采集和地埋线圈统计过往的车辆信息；为实现车路通信，采用路测（光/电）信标；为实现广播发送信息，利用数据FM 电台[5]。

伴随5G 网络的快速发展，智能交通网络发展成为一个通信平台，并且与个人移动通信网络、互联网互相融合。依靠新基建的通信基础设施，实现道路通信系统的数字化和模块化。依靠5G 网络的建设，将道路车辆互联、组建模块化网络，道路路侧基础设施和车辆互联网及驾驶人员组建新型的智能交通网络平台。

5.2 智能应用

个人移动通信网络可以接收来自智能交通网络的数据和信息，通过驾驶人员与智能交通网络之间的反馈，可以有效发布路况信息。通过5.8G 通信技术手段为驾驶人员提供高效的道路规划行驶路线，避免出现道路拥堵，为驾驶人员提供方便快捷的道路行驶规划；同时提供舒适的驾驶体验。通过智能交通系统的信息交互，对道路的环境和天气情况提前发布，对存在道路事故地点实时发布，对存在易发生道路事故路段提前预警，减少道路拥堵。通过智能交通系统获取道路交通数据，分析和判定危险的等级，提前通过个人移动网络告知，为道路管理人员提供管理决策的依据，为道路管理者提供路网规划的基础信息。

智能交通网络通过5G 技术的互联，利用先进的技术手段，获取道路行驶车辆的位置信息和车辆道路行驶路线。利用智能交通网络的基础设施检测和预警道路事故，减少交通事故的发生，避免驾驶人员的过劳驾驶。通过智能交通网络，互联互通车辆数据和道路信息，优化道路行驶路线，节约出行时间，提供舒适的道路出行体验。

智能交通网络为车载设备提供具有DSRC、北斗定位、车载地图、天线通信等提供互通。通过智能交通网络，车辆互联网可以随时发布车辆的信息，包括车辆的类型、行驶速度、道路方向、道路拥堵、事故发生地等，通过车联网可以向联网车辆广播发送，为其他车辆的行驶路线和出行规划提供高效的信息数据。

6 结语

在电子收费领域，多车道自由流电子收费代表了未来电子收费的发展趋势。在高速公路现有设施的基础上，通过ETC 门架及ETC 系统的升级，采用先进的5.8G 通信技术，实现构筑高速公路车辆实时、准确、高效的智能车辆管理系统。通过智能交通网络的建设，数字化和模块化的建设为道路出行提供实时高效的出行体验，随着技术的进步，人工智能等新兴技术的应用，为高速公路的建设提供更优质的管理系统。