任盈之

【摘要】 智能交通系統(tǒng)通過獲取車輛的身份信息和位置信息，以此實(shí)現(xiàn)“車聯(lián)網(wǎng)”的規(guī)模與效應(yīng)。本文介紹了RFID定位的基本方法，探討了將RFID技術(shù)應(yīng)用在通定位中的可行性以及實(shí)用性。

【關(guān)鍵詞】 RFID 智能交通 定位

一、引言

智能交通系統(tǒng)融合了通信與網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、“3S（global positioning system， GPS ； geographical information system，GIS； remote sensing，RS）”技術(shù)等前沿技術(shù)，將信息采集與分析有效集成，提高了運(yùn)輸效率和管理水平?，F(xiàn)有的幾種車輛定位與位置信息獲取系統(tǒng)，如GPS系統(tǒng)、數(shù)字電視定位等，不能做到完全覆蓋交通設(shè)施，比如在高架橋、立交橋、地下停車場(chǎng)等場(chǎng)景中，GPS信號(hào)將會(huì)丟失，這使得車輛在以上情況下不能與智能網(wǎng)路終端相聯(lián)，大大限制了智能交通的應(yīng)用。

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱RFID）通過無線射頻方式來獲取物體的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)物體加以識(shí)別，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。通過射頻信號(hào)對(duì)目標(biāo)ID采取自動(dòng)識(shí)別得到目標(biāo)個(gè)體信息，同時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息。RFID可以在無人工干預(yù)的情況下識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體，也可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程讀取，非常適合于交通場(chǎng)景下對(duì)車輛的定位[1]。

二、RFID技術(shù)在交通定位中的應(yīng)用

2.1適用環(huán)境分析

在現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施中，已經(jīng)出現(xiàn)了基于RFID的技術(shù)，如高速公路上的ETC通道、汽車防盜系統(tǒng)等。從整體的角度去考慮，將上述系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能與定位功能相結(jié)合，就不需要重新搭建系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境，同時(shí)，車輛上附著的是無源電子標(biāo)簽，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

RFID車輛定位系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、閱讀器、天線和智能網(wǎng)路終端組成。將RFID電子標(biāo)簽置于車輛的前擋風(fēng)玻璃上，標(biāo)簽上含有車輛的ID識(shí)別信息。閱讀器通過天線接收到信號(hào)后，對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼分析與數(shù)字處理獲取ID識(shí)別信息，同時(shí)利用收發(fā)信號(hào)之間的參數(shù)信息，完成定位。

在停車場(chǎng)環(huán)境中，為了更加有效的進(jìn)行車輛調(diào)配管理，使得停車位規(guī)劃和利用更加高效，確定車輛移動(dòng)中的實(shí)時(shí)位置顯得尤為重要。如圖1所示，車位上方的傳感裝置用以確定該車位使用情況，如果處于空閑狀態(tài)，則將空閑信息將上報(bào)管理終端，管理終端對(duì)待停車車輛進(jìn)行指引。入口、出口處設(shè)置的收費(fèi)系統(tǒng)可與智能管理終端相聯(lián)，方便統(tǒng)一管理。在每層的角落設(shè)置RFID閱讀器，雖然駛?cè)胪＼噲?chǎng)的車輛的前進(jìn)方向難以確定，但是帶有圓極化天線的閱讀器的無線射頻能量以圓形螺旋式輻射，當(dāng)發(fā)生反射時(shí)分為左旋圓極化分量與右旋圓極化分量[2]，能夠滿足定位需求。

在多車道行駛環(huán)境中，經(jīng)常使用車道判別來進(jìn)行車道保持提醒與車道變換通知，通過在路肩和路緣帶設(shè)置標(biāo)簽，同時(shí)在車輛上安裝閱讀器的方式達(dá)到獲取車輛位置與車道信息的目的，這種方式下需要為每輛車配備閱讀器，在道路上大量布置RFID標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)全面覆蓋。

2.2定位算法分析

現(xiàn)有的基于RFID的定位算法主要包括接收信號(hào)強(qiáng)度法（RSSI）、到達(dá)時(shí)間法（TOA）、到達(dá)時(shí)間差法（TDOA）、到達(dá)入射角法（AOA）、到達(dá)相位法/到達(dá)相位差法（POA/ PDOA）。

基于RSSI的定位系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，它們主要是通過利用現(xiàn)實(shí)可用的無線電信號(hào)的能量強(qiáng)度信息或RSS的改變量來對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行定位或追蹤，但是信號(hào)強(qiáng)度的衰減不僅僅是由距離因素決定，障礙物、物體的移動(dòng)均會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響，例如多徑傳播對(duì)定位精度的影響以及噪聲干擾和對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行定位的影響。TOA/TDOA方法利用閱讀器采集信號(hào)時(shí)間來進(jìn)行定位，而POA/PDOA方法利用信號(hào)相位信息來實(shí)現(xiàn)定位。

基于相位差的定位方式與其他方式相比精度更高，閱讀器發(fā)送的信號(hào)經(jīng)過標(biāo)簽調(diào)制后反向散射返回閱讀器，通過計(jì)算得出接收信號(hào)相位差變化率進(jìn)而得到目標(biāo)的移動(dòng)速度。相位模糊是PDOA方法應(yīng)用在RFID定位中的主要障礙，但是只要所選載波頻率滿足一定條件就能很好地克服相位模糊問題[3]，在復(fù)雜傳播環(huán)境中，接收信號(hào)可能會(huì)在某些頻率上存在嚴(yán)重衰落，這時(shí)基于多載波調(diào)制的定位技術(shù)可以提供頻率分集以克服頻率選擇性衰落。上述高精度的定位方法提供了對(duì)車輛進(jìn)行追蹤定位的可行性。

三、結(jié)語

將RFID技術(shù)應(yīng)用于車輛定位領(lǐng)域，一方面可以充分發(fā)揮RFID體積小、容量大、自動(dòng)識(shí)別以及遠(yuǎn)距離可同時(shí)識(shí)別的優(yōu)勢(shì)，另一方面可以通過智能終端實(shí)時(shí)掌控人、車、路的交互信息，提高道路的通行能力和停車場(chǎng)的管理水平，實(shí)現(xiàn)車輛的全面監(jiān)控與智能化管理。因此，將RFID技術(shù)應(yīng)用于車輛定位對(duì)實(shí)現(xiàn)智能交通管理幫助巨大，具有很高的實(shí)用價(jià)值和社會(huì)意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黃玉蘭. 物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2013

[2]羅續(xù)成. 平直地面對(duì)一類圓極化波的等效反射系數(shù)[J]. 宇航學(xué)報(bào)， 1990， 3： 016

[3]Xin Li， Yimin Zhang， Amin， M.G. Multifrequency-Based Range Estimation of RFID Tags[C]. 2009 IEEE International Conference on RFID ， Orlando， FL， 2009：147–154