摘 要

随着我们国家经济的快速发展，人民的生活水平得到了极大的提升，汽车作为一种代步工具已经普及到了千家万户，这在便利了人们出行的同时给道路交通带来了极大的压力。面临这种状况对于收费系统的智能化改进显得尤其重要。ETC（电子不停车收费系统）作为智能交通领域里一项重要的技术它的特点是可以以相当高的速度通过收费口，这极大地提升了道路的通行能力，节约了基建费用，降低了高速公路收费管理的成本。而对收费票款实现精准电子化的管理，也提升了交通部门对于道路收费的管理规范化程度。

车载标签OBU是识别车辆身份信息的标识，由于OBU接口使用的有限性从而限制了OBU使用的范围。而蓝牙作为一种短距离通信技术，其具有全球统一标准、低功耗和低成本的巨大优势，解决了很多智能终端产品兼容性的问题。在OBU中嵌入蓝牙技术，则可使OBU通过蓝牙接口实现与智能终端设备和互联网的连接，这就推广了OBU的应用范围。同时手机通过与其通信可使用户完成自主发行，这会有效降低车辆办理OBU的时间和人力成本。

本论文基于ETC系统的技术现状，对其OBU部分的电路进行改，将蓝牙电路通过接口形式并入其中。就OBU部分的电路部分的改进提出了一套合理可行的改进方案给出了蓝牙OBU硬件电路设计的整体框架，并详细介绍了各个模块的功能。

关键词：蓝牙；车载单元（OBU）；电子不停车收费系统（ETC）

Abstract

With the rapid development of our country's economy, the people's living standards have been greatly improved, the car as a means of transport has been universal to the tens of thousands of households, which in the convenience of people traveling at the same time to the road traffic has brought great pressure. Faced with this situation is particularly important for the intelligent improvement of the charging system.ETC (electronic toll collection system) as an important technology in the field of intelligent transportation It is characterized by a very high speed through the charge port, which greatly To enhance the road capacity, saving infrastructure costs, reducing the cost of highway toll management. And the payment of votes to achieve accurate electronic management, but also to enhance the transport sector for the management of road pricing standardization.

The vehicle label OBU is the identification of the vehicle identity information, and limits the use of the OBU due to the limited use of the OBU interface. And Bluetooth as a short-range communication technology, which has a unified global standard, low power consumption and low cost of the great advantage, to solve a lot of intelligent terminal product compatibility issues. In the OBU embedded in Bluetooth technology, you can make OBU through the Bluetooth interface with intelligent terminal equipment and the Internet connection, which extends the scope of application of OBU. At the same time the mobile phone through its communication can enable users to complete the issue, which will effectively reduce the vehicle for OBU time and labor costs.

In this paper, based on the status quo of ETC system technology, the circuit of OBU is changed, and the Bluetooth circuit is integrated into the interface through the interface. A set of reasonable and feasible schemes for the improvement of the circuit part of the OBU part is presented. The overall framework of the Bluetooth OBU hardware circuit design is given, and the functions of each module are introduced in detail.

Key Words：Bluetooth；Vehicle unit (OBU)；Electronic toll collection system (ETC)

目录

第1章 绪论 9

1.1 研究意义与背景 10

1.2 国内外研究状况 10

1.2.1 国内研究状况 10

1.2.2国外研究状况 11

1.3 本论文研究内容 12

1.4 论文结构 12

第2章 OBU的标准与规范 15

2.1 DSRC协议的发展历程 15

2.2 DSRC协议介绍 16

2.2.1 物理层 16

2.2.2 数据链路层 16

2.2.3 应用层 17

第3章 设计需求分析和总体设计 18

3.1 需求分析和技术指标 18

3.2 OBU发行系统简介 18

3.3 蓝牙OBU的总体设计 19

第4章 改进型车载设备的硬件电路设计 20

4.1 OBU基带电路设计 20

4.1.1 MCU模块 20

4.1.2 电源管理模块 21

4.1.3 ESAM模块 22

4.1.4 接口与显示模块 23

4.2 OBU射频模块设计 23

4.2.1射频芯片的选型 23

4.2.2 射频电路设计 27

4.3 BLE模块设计 28

4.3.1 蓝牙4.0简介 28

4.3.2 CC2540芯片的介绍 28

4.3.3 BLE电路设计 28

第五章 总结与展望 29

5.1工作总结 29

5.2 展望 30

致谢 31

参考文献 33

第1章 绪论

1.1 研究意义与背景

随着我国经济实力的不断提升，人民的生活水平不断提高如今私家车已迈入千家万户，这在为我们带来四通八达的交通便利享受到现代化发展成果的同时也时常面临着交通拥堵的问题。这不仅增加了人们出行的时间成本，同时加剧了车辆的耗油，造成了资源的不必要浪费，而不断排除的大量汽车尾气也加剧了环境的污染。在庞大的车流量面前人工收取过路费存在着明显的低效性。而在高速公路收费管理方面，也一直存在着收费票款的流失现象。而电子不停车收费系统即ETC系统，它的特点是车辆可以以相当高的速度通过收费口完成收费，在解决了交通堵塞和收费管理两大难题的同时使得收费站可以减小建设规模节省了建设成本，提升了收费管理水平。

ETC是目前世界上最先进的路桥收费方式，它主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其它辅助设施等组成。车辆自动识别系统又由车载单元（OBU）、路边单元（RSU）及环路感应器等组成。中心管理系统有大量的数据库，里面记载着所有进行过注册的车辆信息和对应的用户信息，而每个车辆的OBU里面都存储着自己的车辆和用户信息，且一般安装于车辆的挡风玻璃上，RSU安装于收费站旁，当车辆驶过埋有环路感应器的车道时OBU和RSU进行双向通信，通过中心管理系统完成相应的动作。因而车辆可以高速驶离收费站，极大地提升了车辆在收费站单位时间内的通行率。但是在ETC用户的OBU发行都必须到指定营业网点办理，增加了人们办理的时间成本及运营单位的人工成本和服务压力，而发行效率却低下。蓝牙作为一种与智能终端产品极具兼容性的短程通讯技术，若嵌入在OBU中，就可以使得OBU与手机等智能移动终端配合使用户实现对OBU的自主安装与发行。极大地解决了上述的问题，并且通过中心管理系统对相关大数据的提取更有利于道路交管部门对交通的管理。因而对蓝牙OBU的进行研究并设计出适合我国的使用环境的蓝牙OBU，对于我国的交通发展和提升人民的生活质量水平有极大的意义。