一、引言
ETC門架系統是道路交通網絡當中的重要設施。它具備了通行車輛多路徑識別、自動計費、不停車收費、流量調查、視頻監控等一系列功能。顯著提升了通行效率，緩解了交通擁堵等諸多問題。為了保證ETC門架系統的功能正常運作，ETC門架系統的精度與準確性就顯得尤為重要，因此需要使用完善的測試方案對其進行測試，這樣就可以及時發現并解決潛在的技術問題，減少出現故障的概率，提高ETC服務的質量。
ETC門架系統的測試在公路建設以及維護等環節均有應用，例如：公路竣工時需要測試ETC門架系統是否正常工作；道路檢測機構對于ETC門架系統進行定期機電檢測以及相關維護等等。由此可見，ETC門架系統測試在確保電子收費系統的正常運行、提升高速公路管理效率、保障道路安全等方面都具有重要的意義。
二、核心測試項目
北京度緯科技有限公司的ETC門架系統的測試內容主要為《JTG 2182-2020 公路工程質量檢驗評定標準 第二冊 機電工程》標準中6.4 ETC門架系統中表6.4.2 ETC門架系統實測項目中的第20-25項，其中包括通信區域、RSU工作信號強度、RSU工作頻率、RSU占用帶寬、RSU前導碼、RSU通信流程。具體內容如下圖：
圖1 ETC門架系統實測項目（節選圖）
具體測試方法主要參照《GB/T 20851-2019 電子收費 專用短程通信》和《JTG 3520-2021公路機電工程測試規程》。
三、測試方案介紹
3.1 ETC門架測試系統eEye
ETC門架測試系統eEye是專門針對《JTG 2182-2020》和《JTG 3520-2021》標準要求設計的一套測試系統，核心測試儀器選用高精度手持儀表，保證測試準確度的同時還具備了高便攜性，配合專用定制分析軟件使得測試更加簡單高效。
3.2 測試方法
基于《JTG 3520-2021公路機電工程測試規程》中的測試思路，使用場強儀、示波器、射頻天線等儀器對ETC門架系統進行測試。測試RSU的工作信號強度、工作頻率、占用帶寬以及前導碼時采用的測試方法是在暫停通行路段內進行測試，此方法需要暫停測試路段內的車輛通行，然后根據特定測試項目調整RSU使RSU處于對應的測試狀態，并使用場強儀等儀器在車道內對信號進行實時觀測；對于RSU通信流程的測試則無需在封閉路段內進行，只需駕車通過ETC門架并用場強儀記錄下交易過程，如圖2所示，所記錄的測試信號可在實驗室內使用專業的交易過程分析軟件解析出其中的重要信息再用于后續數據分析。
圖2 通信流程測試示意圖
3.3 核心組成設備&軟件介紹
3.3.1 場強儀
eEye系統中的場強儀是一款專業的手持式場強測試設備，頻譜分析測量范圍從9kHz至7.5GHz，涵蓋了ETC門架系統的測試需要。設備小巧便于攜帶，支持頻譜功能以及多種高級測量功能，例如占用帶寬測試功能、鄰信道功率泄露比測試功能、通道功率測試功能等。此外設備還支持IQ信號采集與存儲，可配合專用定制軟件進行RSU通信流程的測試。
圖3 場強儀
3.3.2 ETC交易過程分析軟件
eEye系統中的此款軟件是一款分析ETC系統通信流程的專業測試軟件。可以對錄制的包含ETC射頻交互過程的IQ文件進行分析。支持常用的IQ文件格式，能夠解析的射頻指標包括信號強度、載波頻率、占用帶寬等；能夠解析的應用層指標包括前導碼、BST、VST、SetMMI.rs、SetMMI.rq、門架號、車牌號等。使用軟件可以直觀的分析出ETC系統的通信流程是否正常。
圖4 軟件界面功能展示
軟件優勢：
1）操作簡單，測試人員無需經過復雜培訓即可使用，確保測試的準確性與可靠性的前提下提高了測試效率；
2）使用專業分析軟件可以直觀的查看測試結果的關鍵信息，無需分析原語，提高了測試結果的可讀性和可用性。
3.3.3 手持示波器
eEye系統中配置的手持示波器，帶寬200MHz，采樣率最高可達1GSa/s，具備2個模擬通道，存儲深度可達12Mpts/通道。設備采用了創新的數字觸發系統，觸發靈敏度高，觸發抖動小；具備數十種自動測量功能，支持對測量參數進行圖形統計。配備了5.6英寸的電容式觸摸顯示屏，便于用戶進行測試操作。
圖5 手持示波器
3.3.4 全向&定向天線
eEye系統中配備了全向天線以及定向天線，全向天線工作頻率范圍為1.0GHz-8.0GHz，定向天線根據安裝不同的天線模塊工作頻率范圍可達9kHz-8GHz，使用兩種不同的天線能夠滿足ETC門架系統測試的復雜需求。
圖6 全向天線
圖7 定向天線
結合以上設備，ETC門架測試系統eEye憑借其便攜性、操作流程的簡單化、信號錄制再分析的功能以及專業直觀的測試結果分析軟件，為ETC門架系統的測試工作帶來了極大的便利和效率提升。這些優勢使得測試工作更加靈活、高效和準確，為ETC系統的穩定運行提供了有力保障。