UWB之高速ETC

n  ETC現(xiàn)狀

ETC（Electronic Toll Collection），即全自動(dòng)電子收費(fèi)系統(tǒng)，這種收費(fèi)系統(tǒng)每車收費(fèi)耗時(shí)不到2秒，其收費(fèi)通道的通行能力是人工收費(fèi)通道的5至10倍。

根據(jù)交通部數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國(guó)ETC用戶數(shù)量為2.25億，2021年新增ETC用戶約3170萬(wàn)個(gè)，則2021年OBU出貨量至少為3170萬(wàn)套；2020年12月底前，基本實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)、火車站、客運(yùn)站、港口碼頭等大型交通場(chǎng)站停車場(chǎng)景ETC服務(wù)全覆 蓋，推廣ETC在居民小區(qū)、旅游景區(qū)等停車場(chǎng)景的應(yīng)用，全國(guó)超過(guò)68萬(wàn)個(gè)停車場(chǎng)。

現(xiàn)有ETC系統(tǒng)采用微波波束合成技術(shù)，本身是一種信號(hào)檢測(cè)技術(shù)而非定位技術(shù)，不能識(shí)別出車輛前后順序；若車輛距離太近，有可能扣了后面車輛費(fèi)用卻放走了前面車輛，因此，現(xiàn)有ETC系統(tǒng)要求車輛必須拉開(kāi)距離通過(guò)。

其次現(xiàn)有的ETC沒(méi)有考慮低功耗場(chǎng)景設(shè)計(jì)，在不涉及ETC的平常的車輛使用，需要采用低功耗技術(shù)保證ETC卡的使用時(shí)長(zhǎng)；

n  UWB技術(shù)優(yōu)勢(shì)

超寬帶通信定位技術(shù)（UWB）具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高、帶寬極寬、功耗低、功率譜密度小、截獲率/偵測(cè)率低特點(diǎn)；

基于UWB的ETC系統(tǒng)，可以在200米以外按距離由近及遠(yuǎn)逐個(gè)扣費(fèi)，車輛可以200公里時(shí)速不停車通過(guò)，由于能夠精 確識(shí)別車輛位置不會(huì)錯(cuò)漏，收費(fèi)站甚至可以采用廣場(chǎng)形式，不分車道迅速通過(guò)。200米是按照CH2的使用條件，如果是按照無(wú)委會(huì)新規(guī)CH9+LNA，可以做到30-50米；

在ETC的UWB應(yīng)用，需要考慮錨點(diǎn)和標(biāo)簽之間采用更高的交互頻率：在有欄桿的ETC可以采用20Hz，及50ms交互一次，按照車輛行駛50公里/小時(shí)，每50毫秒的距離不到1米；無(wú)欄桿情況，ETC可以采用100Hz或者更高的交互頻率，保證車輛在160公里/小時(shí)行駛的情況，檢測(cè)的距離精度不到1米；

同時(shí)由于UWB的高帶寬的屬性，使得在工作在高交互頻率的同時(shí)，依然能保證較高的標(biāo)簽容量，實(shí)現(xiàn)多車道的同時(shí)檢測(cè)；按照100Hz的交互，可以保證6-8車道的同時(shí)檢測(cè)；

類似蘋(píng)果AirTag機(jī)制，采用類似BLE激活技術(shù)，在車輛平常使用情況，UWB處于休眠狀態(tài)，只有鄰近ETC區(qū)域，才會(huì)激活UWB工作，有效實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽低功耗和超長(zhǎng)待機(jī)時(shí)長(zhǎng)；

UWB技術(shù)是優(yōu)化和提升現(xiàn)有ETC系統(tǒng)的不二選擇

n  UWB應(yīng)用ETC的挑戰(zhàn)

UWB應(yīng)用到ETC確實(shí)有很多的優(yōu)勢(shì)：

?  高精度的方位檢測(cè)，而非簡(jiǎn)單的信號(hào)存在檢測(cè)；

?  更遠(yuǎn)距離的方位準(zhǔn)確感知，同時(shí)感知多個(gè)目標(biāo)的方位和前后順序；這可以支撐更多功能需求（比如橋梁車輛的實(shí)時(shí)在線狀況仿真，傳統(tǒng)視頻方式依賴環(huán)境照度）

?  UWB的頻帶很寬500M，支持同時(shí)檢測(cè)更多的目標(biāo)；

?  UWB的頻率范圍更廣3G-10G，可以有效的避開(kāi)其他射頻信號(hào)干擾；

?  UWB信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，信噪比高90dB以上；表現(xiàn)優(yōu)于BLE、WiFi等技術(shù)；

?  UWB數(shù)據(jù)通訊的安全性同樣具備保證性，相比BLE和WIFI有技術(shù)優(yōu)勢(shì)；

?  獨(dú)特的脈沖通訊機(jī)制，同時(shí)使得WB的功耗表現(xiàn)相比現(xiàn)有ETC的及時(shí)也是有優(yōu)勢(shì)；

UWB應(yīng)用到ETC還是有些挑戰(zhàn)性的：

?  首先對(duì)于高速移動(dòng)目標(biāo)，UWB模塊需要工作在100H甚至更高的頻率；

?  其次在如此高的工作頻率，還需要解決多標(biāo)簽同時(shí)工作問(wèn)題，解決多車道檢測(cè)需求；

?  最后高交互頻率意味高的工作功耗，UWB標(biāo)簽需要解決在非工作區(qū)域超低功耗的機(jī)制；

從各個(gè)方面評(píng)估以及技術(shù)成熟度，應(yīng)該將UWB技術(shù)應(yīng)用到ETC，可能是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是解決目前ETC問(wèn)題，提升ETC體驗(yàn)的不二選擇的技術(shù)路線；

微文：基于UWB信號(hào)感知實(shí)現(xiàn)車輛同乘人出入監(jiān)測(cè)

微文：UWB之?dāng)?shù)字體育