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[原创] 航芯方案分享 | 针对ETC系统的OBE-SAM模块设计方案
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 楼主 | 发布于 2022-04-28 | 只看楼主
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ETC(Electrical Toll Collection)不停车收费是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载单元与安装在收费站 ETC 车道上的路侧单元之间的微波专用短程通讯,利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理,从而达到车辆通过路桥收费站不需停车就能缴纳路桥费的目的。


本文将着重介绍一下ETC系统中的车载单元OBU设备及OBU设备中记录车辆信息和用户信息的ESAM单元。


ETC系统组成及工作原理


ETC系统由前端系统和后台数据库系统组成,总体的架构如下图所示:


1.jpg


前端系统包含安装在汽车挡风玻璃上的车载单元(On Board Unit,简称OBU)、路侧单元(Roadside Unit,简称RSU)以及车道控制器组成,前端应用系统总体架构如下图所示:


2.png


以自动栏杆岛内布局模式这种形式的ETC车道为例,介绍一下车辆通行的原理,自动栏杆岛内布局模式如下图所示:


3.png


当车辆驶入到ETC天线通信区域时,地感线圈感知车辆到来或离开,并把信号传递给车道控制器,车道控制器控制RSU通过DSRC信号与车辆上的OBU建立通信链路,完成双向认证以及入口/出口信息写入,上传获取到的相关的信息如汽车ID号、车型、车牌号等信息到中心管理系统和数据库中的相应信息进行比较判断,根据不同情况来控制管理系统产生不同的动作,如计算机收费管理系统从该车的账户中扣除此次应交的过路费,或送出指令给其它辅助设施工作。其它辅助设施如:违章车辆摄像系统,自动控制栏杆或其它障碍,交通显示设备(红、黄、绿灯等设备)指示车辆行驶。


OBU系统组成


OBU按用户卡的类型来分类,可以分为双片式OBU和多逻辑通道OBU,双片式OBU的用户卡与ESAM是分开的,会有一张单独的用户卡插入到OBU设备中;多逻辑通道是采用多逻辑通道合成技术把用户卡和ESAM合成到了一个ESAM中。按安装的阶段来分,可以分为前装OBU与后装OBU,前装OBU即在汽车出厂前OBU已经安装好,OBU整机需要通过车规级的认证;后装OBU则是汽车出厂后安装的,没有车规级认证的限制。虽然OBU分类看起来很复杂,但是总体的架构并没有太大的差别,OBU的架构大致如下图(以多逻辑通道OBU为例)所示:


11111.jpg


OBU包含主控MCU、ESAM/ICC,RF、蓝牙、电源及一些外围的器件组成。主控MCU实现了OBU的整体逻辑、提供ESAM至RSU信息转发功能。


ESAM逻辑单元,本质是一个安全单元,存储了车辆信息、发行信息等数据,这些数据在满足安全条件下可读可写。


ICC逻辑单元,本质是一个电子钱包卡,分为记账卡和储值卡,记账卡中记有用户ID等基本信息,用户可用此卡在收费车道先行记账,其消费金额将从用户预付的账户中扣除(预付方式),或在之后一并结算(后付方式);储值卡中有用户在账户中预存的一定金额,卡中记有用户ID和储值信息,用户可用此卡在收费车道直接付款,其消费金额将从卡中扣除,同时从用户预存的账户中扣除。


对于双片式OBU而言, ESAM逻辑单元和ICC逻辑单元是两个单独的器件。而对于多逻辑通道OBU而言,ESAM逻辑单元和ICC逻辑单元采用了多逻辑通道合成技术合成到了多逻辑通道ESAM一个器件中。


上海航芯,多逻辑通道ESAM


上海航芯针对ETC系统,研发了两款多逻辑通道OBE-SAM产品,型号分别是ACL16-S8A和ACL16-S8B,ACL16-S8A是前装产品,而ACL16-S8B是后装产品。产品的主要特性如下:


- 安全芯片采用32位CPU核


支持SM4算法、TDES算法


用户区数据存储容量32Kbytes,50万次擦写次数


支持ISO/IEC 7816 T=0通信协议


ISO/IEC 7816接口时钟不高于15MHz,支持多种波特率(外部时钟频率3.57MHz情况下,9.6kbps~223.2kbps)


支持多种文件类型,包括二进制文件、定长记录文件、变长记录文件、循环文件


支持多种安全访问方式和权限管理


产品符合《收费公路联网电子不停车收费技术要求》


产品符合《ESAM模块安全评估测试》


产品符合《联网电子收费多逻辑通道OBE-SAM模块物理特性测试》


安全芯片达到国密二级认证级别


安全芯片达到EAL5+认证级别


- 符合车规级AEC-Q100Grade1测试认证(仅ACL16-S8A)



如需销售咨询,请邮件至:sales@aisinochip.com

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