基于RFID高速公路車輛測(cè)速定位方案

　　某一時(shí)刻，接收到來(lái)自射頻卡1，2，…，N 的信號(hào)。圖中v 表示車輛行駛速度， 1 2 ， ， ， N θ θ ？？θ 為車輛相對(duì)射頻卡1，2，…，N 的徑向方向與車輛行駛方向的夾角，m 為兩射頻卡間的距離，m1，m2，…，mN 為射頻卡1，2，…，N 同車輛行駛方向法線間的距離，d 為車輛到射頻卡垂直距離，dr 為車道寬度，dl 為路肩寬度， 1 2 d ， d ， ， dN f f ？？ f 為車輛相對(duì)射頻卡1，2，…，N 的多普勒頻移。

　　圖2 數(shù)學(xué)模型

　　根據(jù)幾何關(guān)系，可以得到：

　　同時(shí)，在RFID 系統(tǒng)中，射頻卡本身不發(fā)射電磁波，只對(duì)來(lái)自閱讀器的電磁波進(jìn)行反射。因此，根據(jù)接收信號(hào)相對(duì)于發(fā)射信號(hào)的多普勒頻偏fd 關(guān)系，還可得到：

　　聯(lián)立式（1）、式（2），可以得到2N 個(gè)方程，而未知數(shù)個(gè)數(shù)為2N+2 個(gè)。實(shí)際上，當(dāng)2 個(gè)射頻卡位于車輛行駛方向法線兩側(cè)時(shí)，其頻偏值必然為一正一負(fù)，因此，當(dāng)檢測(cè)到2 個(gè)標(biāo)識(shí)碼相鄰的射頻卡p 和射頻卡p+1、fdp 和fd（p+1）符號(hào)相反時(shí)，可知有：

　　此外，若設(shè)在閱讀器接收到第N 個(gè)射頻卡時(shí)開(kāi)始執(zhí)行定位算法，則可近似認(rèn)為閱讀器與射頻卡N 之間的距離為最大通信距離R，有：

　　聯(lián)立式（1）、式（2），則可求得車輛行駛速度以及與N 個(gè)射頻卡的相對(duì)位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛當(dāng)前位置的測(cè)定。在已知量中，m、R 是系統(tǒng)設(shè)定的，而N 個(gè)fd 值則需要進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)。因此，對(duì)fd 估計(jì)的準(zhǔn)確程度是實(shí)現(xiàn)精確定位的關(guān)鍵。

3 多普勒頻移fd 的估計(jì)

　　近年來(lái)，已有多種fd 估計(jì)算法被提出，如在時(shí)域中利用電平通過(guò)率進(jìn)行直接測(cè)量［3］、或采用時(shí)頻分析方法［4］、或利用一些特殊性質(zhì)如OFDM 導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)估計(jì)最大多普勒頻移［5］。

　　這些方法要么測(cè)量精度過(guò)低，要么運(yùn)算量過(guò)大，均不適合在RFID 系統(tǒng)中應(yīng)用。本文結(jié)合RFID 系統(tǒng)特點(diǎn)，采用功率譜估計(jì)的方法，在頻域?qū)崿F(xiàn)對(duì)fd 的估計(jì)。