ETC现状
ETC(Electronic Toll Collection),即全自动电子收费系统,这种收费系统每车收费耗时不到2秒,其收费通道的通行能力是人工收费通道的5至10倍。
根据交通部数据显示,2020年,我国ETC用户数量为2.25亿,2021年新增ETC用户约3170万个,则2021年OBU出货量至少为3170万套;2020年12月底前,基本实现机场、火车站、客运站、港口码头等大型交通场站停车场景ETC服务全覆 盖,推广ETC在居民小区、旅游景区等停车场景的应用,全国超过68万个停车场。
现有ETC系统采用微波波束合成技术,本身是一种信号检测技术而非定位技术,不能识别出车辆前后顺序;若车辆距离太近,有可能扣了后面车辆费用却放走了前面车辆,因此,现有ETC系统要求车辆必须拉开距离通过。
其次现有的ETC没有考虑低功耗场景设计,在不涉及ETC的平常的车辆使用,需要采用低功耗技术保证ETC卡的使用时长;
UWB技术优势
超宽带通信定位技术(UWB)具有抗干扰能力强、传输速率高、带宽极宽、功耗低、功率谱密度小、截获率/侦测率低特点;
基于UWB的ETC系统,可以在200米以外按距离由近及远逐个扣费,车辆可以200公里时速不停车通过,由于能够精确识别车辆位置不会错漏,收费站甚至可以采用广场形式,不分车道迅速通过。200米是按照CH2的使用条件,如果是按照无委会新规CH9+LNA,可以做到30-50米;
在ETC的UWB应用,需要考虑锚点和标签之间采用更高的交互频率:在有栏杆的ETC可以采用20Hz,及50ms交互一次,按照车辆行驶50公里/小时,每50毫秒的距离不到1米;无栏杆情况,ETC可以采用100Hz或者更高的交互频率,保证车辆在160公里/小时行驶的情况,检测的距离精度不到1米;
同时由于UWB的高带宽的属性,使得在工作在高交互频率的同时,依然能保证较高的标签容量,实现多车道的同时检测;按照100Hz的交互,可以保证6-8车道的同时检测;
类似苹果AirTag机制,采用类似BLE激活技术,在车辆平常使用情况,UWB处于休眠状态,只有邻近ETC区域,才会激活UWB工作,有效实现标签低功耗和超长待机时长;
UWB技术是优化和提升现有ETC系统的不二选择
UWB应用ETC的挑战
UWB应用到ETC确实有很多的优势:
高精度的方位检测,而非简单的信号存在检测;
更远距离的方位准确感知,同时感知多个目标的方位和前后顺序;这可以支撑更多功能需求(比如桥梁车辆的实时在线状况仿真,传统视频方式依赖环境照度)
UWB的频带很宽500M,支持同时检测更多的目标;
UWB的频率范围更广3G-10G,可以有效的避开其他射频信号干扰;
UWB信号抗干扰能力强,信噪比高90dB以上;表现优于BLE、WiFi等技术;
UWB数据通讯的安全性同样具备保证性,相比BLE和WIFI有技术优势;
独特的脉冲通讯机制,同时使得WB的功耗表现相比现有ETC的及时也是有优势;
UWB应用到ETC还是有些挑战性的:
首先对于高速移动目标,UWB模块需要工作在100H甚至更高的频率;
其次在如此高的工作频率,还需要解决多标签同时工作问题,解决多车道检测需求;
最后高交互频率意味高的工作功耗,UWB标签需要解决在非工作区域超低功耗的机制;
从各个方面评估以及技术成熟度,应该将UWB技术应用到ETC,可能是未来发展的必然趋势,也是解决目前ETC问题,提升ETC体验的不二选择的技术路线;