基于RFID高速公路車輛測速定位方案

　　某一時刻，接收到來自射頻卡1，2，…，N 的信號。圖中v 表示車輛行駛速度， 1 2 ， ， ， N θ θ ？？θ 為車輛相對射頻卡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 為車輛相對射頻卡1，2，…，N 的多普勒頻移。

　　圖2 數學模型

　　根據幾何關系，可以得到：

　　同時，在RFID 系統中，射頻卡本身不發射電磁波，只對來自閱讀器的電磁波進行反射。因此，根據接收信號相對于發射信號的多普勒頻偏fd 關系，還可得到：

　　聯立式（1）、式（2），可以得到2N 個方程，而未知數個數為2N+2 個。實際上，當2 個射頻卡位于車輛行駛方向法線兩側時，其頻偏值必然為一正一負，因此，當檢測到2 個標識碼相鄰的射頻卡p 和射頻卡p+1、fdp 和fd（p+1）符號相反時，可知有：

　　此外，若設在閱讀器接收到第N 個射頻卡時開始執行定位算法，則可近似認為閱讀器與射頻卡N 之間的距離為最大通信距離R，有：

　　聯立式（1）、式（2），則可求得車輛行駛速度以及與N 個射頻卡的相對位置，進而實現對車輛當前位置的測定。在已知量中，m、R 是系統設定的，而N 個fd 值則需要進行實時估計。因此，對fd 估計的準確程度是實現精確定位的關鍵。

3 多普勒頻移fd 的估計

　　近年來，已有多種fd 估計算法被提出，如在時域中利用電平通過率進行直接測量［3］、或采用時頻分析方法［4］、或利用一些特殊性質如OFDM 導頻信號來估計最大多普勒頻移［5］。

　　這些方法要么測量精度過低，要么運算量過大，均不適合在RFID 系統中應用。本文結合RFID 系統特點，采用功率譜估計的方法，在頻域實現對fd 的估計。