ETC系统中DSRC协议的分析与实现

论文摘要

随着高速公路的建设和车流量不断地增长，原有人工收费站的通行能力已经难以满足车辆快速通行的要求，而采用电子不停车收费系统（Electronic TollCollection，简称ETC）可以有效地解决这一问题，本文在对ETC系统的分析基础上，重点研究DSRC通信协议的设计与实现。ETC系统包括两部分：路侧单元（Road-Side Units，简称RSU）和车载单元（Onboard Unit，简称OBU）。 RSU通过专用短程通信协议（Dedicated Short RangeCommunication，简称DSRC）与OBU实现通信和数据交互，完成交易过程。DSRC协议是专用于智能交通领域的一种短距离无线通信协议，协议分为三层：物理层、数据链路层、应用层。国内的DSRC协议是基于5.8GHz频段的。它是车载单元（OBU）与路侧单元（RSU）进行单向或双向交互式通信的标准，将车辆和道路有机地连接起来。从而，交通控制中心可以通过与行驶车辆的数据通信实现对车辆的智能管理，同时车辆还能够接入交通信息网，使用信息网中的资源。本文首先分析了ETC系统，对ETC体系结构进行简单介绍，然后详细地研究和探讨了DSRC协议的原理、设计思想和体系结构，进而对其数据链路层中的媒介访问控制子层（MAC）和逻辑链路控制子层（LLC）进行详细分析与实现。在此基础上，通过外场测试其通信过程，验证协议的一致性、性能和稳定性。最后指出了关于DSRC协议的缺点和不足。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外状况及发展
• 1.2.1 国外ETC和DSRC状况及发展
• 1.2.2 国内ETC和DSRC状况及发展
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 ETC系统和DSRC协议
• 2.1 ETC系统的整体构成和特点
• 2.1.1 ETC系统的整体构成
• 2.1.2 ETC系统的基本特点
• 2.2 ETC车道系统和DSRC协议的地位
• 2.2.1 ETC车道系统和DSRC协议的功能
• 2.2.2 ETC车道系统结构和DSRC协议的地位
• 2.3 DSRC协议简介
• 2.3.1 AVI技术简介
• 2.3.2 DSRC协议简介
• 2.3.3 DSRC基本分层结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 DSRC协议理论研究
• 3.1 DSRC协议结构模型
• 3.2 DSRC协议物理层简介
• 3.3 DSRC协议数据链路层
• 3.3.1 帧结构
• 3.3.2 链路地址（LID）
• 3.3.3 媒介访问控制层（MAC）
• 3.3.4 逻辑链路控制子层（LLC）
• 3.3.5 数据链路层开销
• 3.3.6 链路层主要参数
• 3.4 DSRC协议应用层
• 3.5 本章小结
• 第四章 DSRC协议在数据链路层上的实现与封装
• 4.1 DSRC协议的串行通信方式
• 4.1.1 串口通信数据帧格式
• 4.1.2 特殊字节转义处理
• 4.1.3 命令的应答要求
• 4.1.4 串口通信流程
• 4.2 PC机指令帧
• 4.2.1 初始化指令帧－C0
• 4.2.2 继续交易指令帧－C1
• 4.2.3 停止交易指令帧－C2
• 4.2.4 消费指令帧－C6
• 4.2.5 写本次交易信息指令帧－C8
• 4.3 RSU信息帧
• 4.3.1 RSU设备状态信息帧－B0
• 4.3.2 地感状态信息帧－B1
• 4.3.3 OBU系统信息帧－B2
• 4.3.4 OBU车辆信息帧－B3
• 4.3.5 IC卡信息帧－B4
• 4.3.6 成功交易结束帧－B5
• 4.3.7 写IC卡交易记录信息帧－B8
• 4.4 本章小结
• 第五章 DSRC协议在ETC系统整体构架下的测试
• 5.1 测试环境搭建和前期准备
• 5.2 测试内容和结果
• 5.2.1 功能性测试
• 5.2.2 性能测试
• 5.2.3 稳定性测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献