一、引言
    ETC門架系統是取消省界收費站、實現電子不停車收費的重要設施，具備對通行車輛進行多路徑識別、自動計費等功能，提升高速公路路網運行狀態概況感知的全覆蓋，因為依托門架數據，可以準確獲取到行車時間流量、車速，包括路網整體的運行狀況。
    這種技術可以為駕駛者和收費站的工作人員提供非常大的便利，實現自動收費，同時還可以節省收費的時間。ETC門架系統具備通行車輛分段計費、流量調查、視頻監控、超速篩查等功能，汽車經過門架之后，門架上安裝的監控系統會自動識別汽車，同時實現計費。
    隨著ETC應用的發展，提高ETC服務質量、減少故障率成為了突出的問題。使安裝在車輛擋風玻璃上的車載電子標簽（OBU）與在車道ETC門架系統通訊的可靠性尤其重要。其中車載單元（OBU）和路測單元（RSU）的協議一致性是ETC系統運行的根本，包括核心物理層指標、可靠性和通信流程完整性（協議一致性）等。對ETC門架依據《GB/T 20851-2019》、《JTG 2182-2020》和《JTG 3520-2021》進行測試不僅能夠保證相關設備的標準符合性，更能保證門架系統日常使用中的穩定性及可靠性，為ETC的應用和發展奠定基礎。

二、測試標準概述
    本方案主要測試內容為《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項進行測試，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：

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、ETC門架測試方案對比
3.1 基于暫停測試路段通行的實時測試方案
3.1.1方案概述
    基于暫停測試路段通行的實時測試方案為目前公路交通行業常用測試方案，此方案首先需要暫停測試路段（約被測車道ETC門架前后數十米距離）的車輛通行，并且在測試特定測試項目時，需要調整RSU處于對應測試狀態，實時使用測試設備進行測試，同時需要進行測試結果記錄等工作。

3.1.2所用設備
    此方案一般需要使用手持頻譜儀+全向天線。要求兩者頻率范圍至少覆蓋ETC通信頻率，并且需要已知天線相關參數（天線K因子、線纜損耗和天線增益）。

3.1.3測試流程
參考《JTG 3520-2021公路機電工程測試規程》。

3.1.4測試方案弊端
    測試過程復雜，對測試人員要求較高；
    長時間占用車道，存在堵塞交通風險；
    信息源碼解讀難度大，測試人員識別服務原語極其困難。

3.2 基于分析錄制IQ文件的便捷測試方案
3.2.1方案概述
    錄制IQ文件的便捷測試方案是一種基于對頻譜儀或射頻記錄儀錄制的IQ文件進行處理分析和解析的便捷測試方案，該方案最大程度上提高了ETC門架測試的效率，極大的簡化了測試的復雜程度，并且降低了暫停車道可能導致堵塞的風險。

3.2.2所用設備
    此方案所需設備有兩種組合：
      1）頻譜儀（支持IQ錄制功能，帶寬至少5MHz，錄制時間不小于15s）+全向天線+ETC交易過程分析軟件ProEye
      2）射頻記錄儀+全向天線+ETC交易過程分析軟件ProEye

3.2.3測試流程簡述
通信區域（場強測試）：
     1）被測RSU 設置為連續發射載波信號狀態，無法設置發射載波信號時，可設置為連續發射工作信號狀態
     2）在測試線的車道中軸線位置，保持測試天線距離水平地面1.2m 高度處，由車道中軸線位置先后分別向車道兩邊緣緩慢移動測試天線，測量RSU發射信號場強，查找場強降低至規定最小值（113dBμV/m）的邊界點，用卷尺分別測量兩側邊界點至車道中軸線的距離并記錄。

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：
     1）將可與被測RSU正常通信的OBU安裝在測試車擋風玻璃上；并將測試天線放置于測試車內擋風玻璃旁，確保天線可接收到下行信號。
     2）測試車輛正常駛過被測ETC門架相應車道，測試車輛進入ETC交易區域前打開頻譜儀或射頻記錄儀的IQ記錄功能，待交易完成后停止記錄。
     3）打開ETC交易過程分析軟件ProEye，導入錄制的IQ文件，分析RSU工作信號強度、工作頻率、占用帶寬、前導碼及通信流程。

3.2.4測試方案優勢
     1） 極大地簡化測試過程復雜程度，避免實時測試不慎造成的誤差；
     2）核心軟件一鍵測試結果，降低測試人員要求，；
     3）避免長時間占用車道，降低堵塞交通風險；
     4）精確解析查找信息源碼，解決應用層服務原語極難解析的核心困難。
     5）支持數據截圖保存，便于數據存儲分析；

四、核心測試軟件-ETC交易過程分析軟件ProEye
4.1 軟件概述
    ETC交易過程分析軟件ProEye是一款分析ETC系統通信流程（協議一致性）的專業測試軟件。主要是對已錄制的包含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；支持解析射頻指標、應用層及設備應用層的關鍵交互語句和特征數據。射頻指標包括信號強度、載波頻率、頻率容限、調制系數、占用帶寬等指標；應用層及設備應用層解析可自動搜索關鍵交互語句，例如前導碼、BST、VST、SetMMI.rs、SetMMI.rq等信息。以此來判斷ETC系統的通信流程是否正常。支持提供C#的API，供二次開發使用。

4.2 軟件結構框圖
 

4.3 軟件界面示意圖