山西环境高速公路电子不停车系统二期关键设备测试方案0726修改版.docx

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山西环境高速公路电子不停车系统二期关键设备测试方案0726修改版

山西环境高速公路电子不停车收费

系统（二期工程）关键设备

测试方案

中咨公路养护检测技术有限公司

二〇一二年七月

目录

一、引言…………………………………………………………………2

二、项目概要……………………………………………………………2

三、测试依据……………………………………………………………3

四、测试环境及设备……………………………………………………3

五、测试人员……………………………………………………………4

六、测试时间……………………………………………………………4

七、测试内容……………………………………………………………4

八、配合要求…………………………………………………………12

九、测试结果…………………………………………………………13

一、引言

目前国内高速公路电子不停车收费系统（ETC）关键设备通过交通部物理层、协议和互换性测试厂家有将近30家之多。

根据相关标准和山西省高速公路联网收费网络特点和现状，在ETC项目实施前，对各供应商提供的ETC关键设备进行山西环境的测试，以确保选取的ETC关键设备满足系统的要求并相互兼容，保障ETC项目的顺利实施。

1.目的

本次测试的目的在于检测山西省高速公路电子不停车收费系统（二期工程）项目的施工单位选用的ETC关键设备（包括RSU及相关设备）是否能够满足山西省高速公路电子不停车收费系统的要求。

2.术语

ETC：

电子不停车收费系统；

RSU：

路侧单元，包括控制器和天线；

OBU：

车载设备；

PC：

车道工控机；

唤醒时间：

RSU唤醒OBU所需的时间；

交易时间：

RSU、OBU、PC之间通讯完成整个交易处理所需的时间。

二、项目概要

1.项目名称：

山西环境高速公路电子不停车收费系统关键设备测试

2.委托单位：

山西省高速公路收费管理结算中心

3.测试单位：

中咨公路养护检测技术有限公司

4.测试地点：

山西省高管局辅楼六层、太原西北环城一收费站（待定）

5.参加测试资格：

参加测试设备必须已经通过交通部交通工程监理检测中心的型式检测。

6.参加测试单位：

以实际报名并具备参加测试资格的单位为准。

三、测试依据

1.国家交通行业标准JTGF80/2-2004《公路工程质量检验评定标准第二册机电工程》；

2.国家标准GB/T20851-2007《电子收费专用短程通信》系列；

3.《收费公路联网收费技术要求》；

4.《收费公路联网电子不停车收费技术要求》；

5.《山西省高速公路联网收费暂行技术要求》；

6.工程设计文件及合同文件。

四、测试环境及设备

1.测试环境

ETC设备的测试分为室内测试和室外测试。

室内测试地点位于山西省高管局辅楼六层，室外测试地点位于太原西北环城一收费站（待定）。

室内测试环境主要由天线支架和模拟通行装置及一些测试仪器组成，完成性能测试及互换性测试。

室外测试在收费站现场进行，采用安装OBU的车辆实际通行的方式测试交易性能，在实际车道进行RSU的通信范围和多信道测试。

测试环境需由委托方搭建提供。

2.测试仪器

频谱分析仪：

AgilentN9010A，用于测试RSU、OBU的中心频率、带宽等参数；

测试接收天线：

用于接收RSU以及OBU的辐射信号；

车道控制机：

用于控制RSU与OBU交易并保存交易记录的计算机；

通行模拟装置：

用于固定OBU并不断转动进入RSU通信区域，模拟OBU与RSU交易的装置；

计数装置：

安装于通行模拟装置上，用于统计模拟通行次数的装置；

温湿度试验箱：

EL-10，用于测试DSRC设备的温湿度耐受能力，温度可调范围-40~130℃，湿度可调范围为25-98%；

测试车辆：

3辆。

3.需提供的设备

ØRSU两套/厂家（含天线、控制器、连接线缆及国标PSAM卡）；

ØOBU三个/厂家；

Ø手持发行设备一套；

Ø详细技术说明书。

五、测试人员

成立测试工作小组，小组人员包括委托单位、各相关高速公路经营单位、检测单位、监理单位、施工单位、信通公司、设备提供商等单位代表。

六、测试时间

所有测试样本到达后的测试准备时间为3天。

测试工作计划时间为12天，其中室内测试时间为6天，室外测试时间6天（具体测试时间可根据测试进度适当调整）。

预计测试从2012年8月13日起。

七、测试内容

1.室内测试

室内测试进行前，需对测试环境进行频谱测试。

符合标准后方可进行后续测试。

室内测试分性能测试和互换性测试两类。

1.1性能测试

1.1.1物理性能测试

RSU：

测试仪器：

频谱分析仪、测试接收天线、车道控制机

测试指标：

中心频率值、占用带宽，并计算频率容限。

测试标准：

GB/T20851.1-2007

测试步骤：

A.将频谱分析仪与测试天线放置在设定位置，连接信号电缆和电源线，打开电源，进入测试就绪状态；

B.将待测RSU天线与控制器放置在测试位置，连接信号电缆和电源线，将天线选择信道1，打开电源，进入待测状态；

C.天线发射载波，记录读取的三次中心频率数据；天线发射PN9码，记录读取的对应的占用带宽数据。

D.将信道选择调整为2，重复C操作

记录测试结果（附表1），并计算频率容限。

1.1.2交易性能测试

测试仪器：

车道控制机

测试指标：

唤醒时间、交易时间。

测试标准：

唤醒时间<80ms，交易时间<230ms。

测试步骤：

A.将车道控制机与RSU天线和控制器放置在设定位置，连接信号电缆和电源线，将天线选择信道1，打开电源，进入测试就绪状态；

B.将OBU放在测试位置，进入待测状态；

C.使用测试软件进行交易操作，记录唤醒时间、交易时间及交易结果；

D.重复测试10次，记录测试结果（附表2）；

E.将信道选择调整为2，重复C、D步骤（附表2）。

1.1.3交易稳定性测试

测试仪器：

车道控制机、通行模拟装置、计数装置

测试指标：

交易稳定性

测试标准：

交易成功率>99.95％

测试步骤：

A.将车道控制机与待测RSU天线及控制器放置在设定位置，连接信号电缆和电源线，打开电源，进入测试就绪状态；

B.将待测OBU固定在通行模拟装置上，进入待侧状态；

C.将电机以一定速度（保证OBU在有效通讯区域时间≥400ms）模拟过车2000次，旋转一圈理论交易一次，记录测试的起始时间、终止时间，计数装置读数和使用测试软件记录实际交易成功的次数（附表3），计算交易稳定性。

1.1.4高低温测试

测试仪器：

频谱分析仪、测试接收天线、车道控制机、温湿度试验箱

测试指标：

中心频率值、占用带宽，并计算频率容限。

测试标准：

GB/T20851.1-2007

测试步骤：

A.将车道控制机与控制器放置在设定位置，连接信号电缆和电源线；

B.将RSU天线、专用测试天线、处于唤醒状态OBU放置在温湿度试验箱中设定位置，连接信号电缆，打开控制器电源，进入测试就绪状态；布置示意图如图1；

C.将RSU天线选择信道1，将温湿度试验箱温度设定为-20℃，45%，时间设定为2小时；

D.设定时间到后，分别记录测得的OBU、RSU中心频率及占用带宽（附表1）；

E.通过测试软件进行交易10次，记录交易情况（附表2）。

F.将信道选择调整为2，重复步骤D~E；

G.待设备温度恢复常温后，将RSU天线选择信道1，将温湿度试验箱设置为+55℃，30%，时间设定为2小时，重复步骤D~F；

H.待设备温度恢复常温后，将RSU天线选择信道1，将温湿度试验箱设置为+40℃，95%，时间设定为12小时，重复步骤D~F；

设备连接示意图如下：

图1：

高低温测试设备布置示意图

1.1.5OBU防碰撞性能测试

测试仪器：

车道控制机

测试指标：

通信区域内的多个OBU能正确交易

测试标准：

正确交易率100％

测试步骤：

A.将车道控制机与待测RSU天线及控制器放置在设定位置，连接信号电缆和电源线，将RSU天线选择信道1，打开电源，进入测试就绪状态；

B.在三个OBU同时放入天线交易区域里静态做数据测试；

C.使用测试软件进行交易操作，记录测试结果（附表4）；

D.重复测试10次，分别记录测试结果（附表4）；

注：

OBU的防碰撞功能是指在一个RSU有效范围里同时检测到多个OBU，应能区分并分别进行读写操作。

1.1.6卡插拔测试

测试仪器：

车道控制机

测试指标：

接触式IC卡快速插拔OBU后能正常工作

测试标准：

交易成功率99％

测试步骤：

A.将车道控制机与待测RSU天线及控制器放置在设定位置，连接信号电缆和电源线，将RSU天线选择信道1，打开电源，进入测试就绪状态；

B.将待测OBU放在测试位置，进入待测状态；

C.通过测试软件在快速插拔接触IC卡后进行交易操作，记录交易结果（附表6），重复操作共计100次，计算交易成功率；

1.1.7功耗测试（选做）

测试仪器：

车道控制机、通行模拟装置

测试指标：

成功交易次数

测试标准：

交易次数>2500次

测试步骤：

A.将车道控制机与待测RSU天线及控制器放置在设定位置，连接信号电缆和电源线，打开电源，进入测试就绪状态；

B.将全新OBU固定在通行模拟装置上，进入待侧状态；

C.将电机以一定速度（保证OBU在有效通讯区域时间≥400ms）模拟过车，直至OBU电池电量耗尽。

旋转一圈理论交易一次，

D.记录测试的起始时间、终止时间、交易成功次数和交易总次数（附表7）

1.1.8抗干扰测试

测试内容：

测试DSRC设备占用频段外的无线信号是否会唤醒OBU；

测试标准：

唤醒次数＝0

测试步骤：

A.将其他频段无线发射设备放置在设定位置；

B.将待测OBU放在待测位置，进入待测状态；

C.通过调整无线信号频段，记录OBU唤醒次数（附表8）。

1.2互换性测试

1.2.1交易兼容性测试

测试仪器：

车道控制机

测试指标：

唤醒时间、交易时间。

测试标准：

唤醒时间<80ms，交易时间<230ms。

测试步骤：

A.将车道控制机与AR1（RSU）的天线和控制器放置在设定位置，连接信号电缆和电源线，将RSU天线选择信道1，打开电源，进入测试就绪状态；

B.将BO1（OBU）放在测试位置，进入待测状态；

C.使用测试软件进行交易操作，记录唤醒时间、交易时间及交易结果；

D.重复测试10次，记录测试结果（附表5）；

E.将CO1（OBU）放在测试位置，重复D步骤。

F.将信道选择调整为2，重复B~E步骤；

G.将AR1（RSU）设备换为BR1（RSU）设备，重复A~F步骤（AO1、CO1）；

H.将BR1（RSU）设备换为CR1（RSU）设备，重复A~F步骤（AO1、BO1）；

2.室外测试

所有通过上述互换性测试的各型号核心设备（RSU、OBU、CPU用户卡）的实际车道测试，以检验在实际车道环境中参加测试的各型号核心设备是否能按照用户的要求正常工作。

采用在实际ETC车道测试中交叉测试，如下图：

试

车

备

设

次

备

设

A型RSU

B型RSU

…

N型RSU

a型OBU+CPU用户卡

100

100

…

100

b型OBU+CPU用户卡

100

100

…

100

…

…

…

…

100

m型OBU+CPU用户卡

100

100

100

100

2.1交易性能测试

测试仪器：

车道控制器

测试内容：

测试DRSC设备现场交易的唤醒时间、交易时间。

测试标准：

唤醒时间<80ms，交易时间<230ms。

测试步骤：

A.将OBU安装在小型车辆挡风玻璃正前方，RSU天线安装在标准的ETC龙门架上，连接好信号电缆和电源线，将RSU天线选择信道1，开启电源，天线进入工作状态；

B.车辆以25－30km/h时速通过ETC车道，记录唤醒时间、交易时间和交易结果（附表2）

C.重复通行100次，记录唤醒时间、交易时间和交易结果（附表2）；

D.将信道选择调整为2，重复B、C步骤。

2.2RSU通信范围测试

测试内容：

测试RSU的有效通信范围。

测试标准：

通信区域宽度<3.3m，长度<7.5m（根据设计文件）

测试步骤：

A.将RSU天线安装在龙门架上，连接好信号电缆。

B.以RSU在地面的投影点（目测）为坐标原点，面向来车方向为纵轴正向，左手方向为横轴正向。

以1米为间隔在地面用粉笔画线。

根据实际通信区域长度的要求，纵轴正向画9米，负向画2米；横轴正负双向各画3米。

C.将测试用电子标签置于画线区域外5米，打开电源，开启天线，进行通信区域的测量。

D.测试人员在1.2米高度约手持OBU约45°，面向坐标原点方向（车辆行进方向），让标签投影沿坐标轴方向缓慢逼进通信区域中心方向。

E.待电子标签初次正常稳定交易（蜂鸣或LCD显示）时，立即停止移动，在“通信区域测试坐标点记录表”上记录标签坐标值。

然后进行下一次踩点。

F.每个天线的通信区域至少取20个有效点，此20个点的取点方法如下图所示。

图2：

通信区域测量的选点

2.3邻道干扰测试

测试内容：

测试车道的OBU是否收到邻道RSU不同信道信号。

测试标准：

不会受到邻道RSU不同信道信号干扰。

测试方法：

A.在两个相邻车道的龙门架上分别安装RSU，连接好信号电缆，开启电源，天线进入工作状态；

B.测试人员手持OBU（1.2米高）站在本车道通信区中央，查看测试软件，观察OBU是否与邻道的RSU有信息交互；

C.在两辆汽车上安装OBU（一旦选定车辆后，以后各厂商测试均按相同车辆测试）；严格按照通道划定界线依次行驶通过本车道，记录各车OBU是否成功完成交易，记录OBU是否与邻道RSU有信息交互；

D.以不同速度行驶（20、40km/h），以及交换两车位置，重复进行上述测试；

E.测试人员手持OBU（1.2米高）以任意路径通过本车道通信区，查看测试软件，记录OBU是否与邻道的RSU有信息交互；

F.重复进行10次，记录测试结果（附表10）；

G.测试人员手持OBU，站立于RSU正前方距RSU8米处，在该点以15°为步长调整OBU的水平转角，记录是否可以与RSU进行交易。

然后，OBU向前方移动0.5米，继续以上角度测试。

重复以上过程到距离RSU4米处结束。

2.4车辆跟驰测试

测试内容：

测试车辆跟驰情况下的ETC交易情况。

测试标准：

不应出现与实际通行顺序不一致的交易顺序。

测试步骤：

A.将3个OBU分别安装在不同类型车辆（小轿车1、中型客车2、大型客车3）挡风玻璃正前方，RSU天线安装在标准的ETC龙门架上

B.按1、2、3顺序让车辆以1米~3米的间距、车速10-15km/h，通过ETC车道，记录交易情况，重复操作10次；

C.按2、1、3顺序重复步骤B。

D.按2、3、1顺序重复步骤B。

按3、1、2顺序重复步骤B。

八、配合要求

1.测试软件要求

A.串口通讯，串口号可以设置

B.根据协议可以设置天线的功率，信道，PSAM卡槽

C.支持唤醒测试，其中bst重发间隔和最多重发次数可软件设置，可多次测试唤醒，测试次数软件可设置，唤醒间隔时间软件也可以设置，同时要详细记录每次测试的数据形成日志文件，做到有依可查

D.交易测试：

交易次数，两次交易间隔软件可以设置，支持成功失败统计

2.测试场地要求

2.1室内

A.场地：

室内试验室，或会议室；

B.面积：

不小于30平方米；

C.供电：

220V稳压市电，5kW；

D.实验台：

2张；

2.2室外

A.搭建一入一出两条车道。

B.RSU挂装高度能够满足标准要求。

C.如利用现有收费站车道，应有可供检测车队调头的通道。

D.如利用现有收费站车道，应封闭所有测试用车道，设置相应的交通标志，实施相应的交通管控措施和组织方案，避免其他车辆进入检测车道，杜绝交通安全隐患。

E.临时搭建实体收费车道场地应有足够空间供检测车队调头。

F.以上场地应考虑安排人员休息区域，以及足够的车辆停放区域。

G.最好利用现有ETC车道，至少要求车道上有高速栏杆、线圈等；

九、测试结果

按照委托单位的要求，本次测试结束后，根据测试结果整体情况，由业主进行综合排名（测试单位只提供测试数据）。

针对测试中存在的问题测试项，不再进行任何形式的整改、复测。

对测试过程中出现的异常情况，测试单位将协同业主商讨下一步测试工作的可执行性和准确性，最终的处理意见及要求由委托单位确认。

从测试单位入场开始至测试结果形成的整个测试过程中，测试单位不得故意向相关参加测试单位泄露测试数据。

整个测试过程结束后，考虑时间因素，测试单位会先将测试结果告知向业主，随后提供全部测试报告，并附原始测试数据。