嵌入式ETC系统研究与实现

论文摘要

嵌入式ETC系统与传统的PC式ETC系统相比,具有实时性高、稳定性好、功耗低、易扩展等优点。如何在保证高速公路收费安全性和可靠性的前提下,实现ETC收费功能由PC机向嵌入式计算机的成功移植,是当前工程界面临的一个技术难题。论文在分析了国内外ETC技术发展现状的基础上,提出了一种以嵌入式一体机为核心的嵌入式ETC系统,并对系统的软硬件设计、收费处理流程、收费数据加密算法等关键技术问题进行了深入研究。主要研究工作包括：(1)设计了一种与人工收费系统相兼容的ETC收费系统,该系统允许车辆从ETC/MTC进,从ETC/MTC出的任意组合方式。(2)完成了以嵌入式一体机为核心的ETC系统硬件设计。该嵌入式一体机主要由DM6446与GM8180组成,具有独立的业务处理与视频监控功能。实现了一体机与RSU、费额显示屏、双基色点阵屏之间的通信。(3)完成了嵌入式ETC系统软件设计。以Linux为平台,以QT为开发工具,实现ETC收费流程的处理、视频监控及交易信息显示、数据上传与存储等功能；实现基于CGI模式的远程维护功能。(4)设计了一种基于TDES原理的收费数据加密算法。该算法对系统中嵌入式一体机、RSU、OBU、IC卡之间传输的收费数据进行加密,保证数据的安全性及可靠性。(5)完成了系统软硬件测试,并解决了系统在运行过程中出现的一些技术难题。主要包括跟车问题的检测与解决方案的研究,以及系统实时性的提高。根据南宁、柳州、北海三站测试结果表明：本系统运行稳定、可靠,使用方便,数据传输安全性高,能够有效地提高高速公路收费站的通行效率,满足了ETC系统在运行中的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 ETC技术的国内外发展现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 嵌入式ETC系统的优点
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 嵌入式ETC系统需求分析与总体设计
• 2.1 系统功能需求与性能指标
• 2.1.1 系统主要功能
• 2.1.2 系统性能指标
• 2.1.3 主要参考标准
• 2.2 系统总体方案与车道布局设计
• 2.3 系统软件功能设计
• 2.4 系统工作流程设计
• 第三章 嵌入式ETC系统硬件结构与通信协议研究
• 3.1 嵌入式一体机硬件结构研究
• 3.1.1 DM6446主控制模块
• 3.1.2 应用服务模块
• 3.1.3 内部结构与外部接口
• 3.1.4 内部模块协调工作原理
• 3.2 嵌入式ETC系统外围关键设备选型
• 3.3 系统中设备通信协议的研究与设计
• 3.3.1 嵌入式一体机与RSU通信协议研究
• 3.3.2 费额显示屏控制协议设计
• 3.3.3 双基色点阵显示屏控制协议设计与实现
• 第四章 嵌入式ETC系统软件详细设计与实现
• 4.1 系统开发环境与开发工具选择
• 4.2 ETC正常交易流程研究与实现
• 4.2.1 RSU初始化与入口站流程
• 4.2.2 记账卡出口站处理流程
• 4.2.3 储值卡出口站处理流程
• 4.3 ETC异常交易情况处理方法研究与实现
• 4.4 系统数据库设计
• 4.4.1 数据库平台及设计工具介绍
• 4.4.2 ETC数据库概念模型设计
• 4.4.3 ETC数据库物理模型设计
• 4.4.4 ETC数据库面向对象模型设计
• 4.5 基于嵌入式Web的远程维护技术研究与实现
• 4.5.1 远程维护模块总体分析与设计
• 4.5.2 配置文件解析与修改
• 4.5.3 文件传输管理
• 第五章 嵌入式ETC系统关键技术研究与实现
• 5.1 系统中数据传输安全机制研究与实现
• 5.1.1 DES算法研究与分析
• 5.1.2 DES的变型—TDES算法原理分析
• 5.1.3 TDES算法在系统中的应用与实现
• 5.2 跟车干扰问题研究
• 5.2.1 地感线圈在系统中的应用
• 5.2.2 跟车情况的判断
• 5.2.3 跟车干扰问题解决方案的研究
• 5.3 系统优化与实时性的提高
• 第六章 系统集成与测试
• 6.1 系统软件主界面介绍
• 6.2 系统测试
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢