基于RFID高速公路车辆测速定位方案

　　某一时刻，接收到来自射频卡1，2，…，N 的信号。图中v 表示车辆行驶速度， 1 2 ， ， ， N θ θ ？？θ 为车辆相对射频卡1，2，…，N 的径向方向与车辆行驶方向的夹角，m 为两射频卡间的距离，m1，m2，…，mN 为射频卡1，2，…，N 同车辆行驶方向法线间的距离，d 为车辆到射频卡垂直距离，dr 为车道宽度，dl 为路肩宽度， 1 2 d ， d ， ， dN f f ？？ f 为车辆相对射频卡1，2，…，N 的多普勒频移。

　　图2 数学模型

　　根据几何关系，可以得到：

　　同时，在RFID 系统中，射频卡本身不发射电磁波，只对来自阅读器的电磁波进行反射。因此，根据接收信号相对于发射信号的多普勒频偏fd 关系，还可得到：

　　联立式（1）、式（2），可以得到2N 个方程，而未知数个数为2N+2 个。实际上，当2 个射频卡位于车辆行驶方向法线两侧时，其频偏值必然为一正一负，因此，当检测到2 个标识码相邻的射频卡p 和射频卡p+1、fdp 和fd（p+1）符号相反时，可知有：

　　此外，若设在阅读器接收到第N 个射频卡时开始执行定位算法，则可近似认为阅读器与射频卡N 之间的距离为最大通信距离R，有：

　　联立式（1）、式（2），则可求得车辆行驶速度以及与N 个射频卡的相对位置，进而实现对车辆当前位置的测定。在已知量中，m、R 是系统设定的，而N 个fd 值则需要进行实时估计。因此，对fd 估计的准确程度是实现精确定位的关键。

3 多普勒频移fd 的估计

　　近年来，已有多种fd 估计算法被提出，如在时域中利用电平通过率进行直接测量［3］、或采用时频分析方法［4］、或利用一些特殊性质如OFDM 导频信号来估计最大多普勒频移［5］。

　　这些方法要么测量精度过低，要么运算量过大，均不适合在RFID 系统中应用。本文结合RFID 系统特点，采用功率谱估计的方法，在频域实现对fd 的估计。