RFID技術在智能交通中的應用探討

任盈之

【摘要】 智能交通系統通過獲取車輛的身份信息和位置信息，以此實現“車聯網”的規模與效應。本文介紹了RFID定位的基本方法，探討了將RFID技術應用在通定位中的可行性以及實用性。

【關鍵詞】 RFID 智能交通 定位

一、引言

智能交通系統融合了通信與網絡傳輸技術、計算機處理技術、“3S（global positioning system， GPS ； geographical information system，GIS； remote sensing，RS）”技術等前沿技術，將信息采集與分析有效集成，提高了運輸效率和管理水平。現有的幾種車輛定位與位置信息獲取系統，如GPS系統、數字電視定位等，不能做到完全覆蓋交通設施，比如在高架橋、立交橋、地下停車場等場景中，GPS信號將會丟失，這使得車輛在以上情況下不能與智能網路終端相聯，大大限制了智能交通的應用。

射頻識別（Radio Frequency Identification，簡稱RFID）通過無線射頻方式來獲取物體的相關數據，并對物體加以識別，是一種非接觸式的自動識別技術。通過射頻信號對目標ID采取自動識別得到目標個體信息，同時獲取數據信息。RFID可以在無人工干預的情況下識別高速運動的物體，也可以同時識別多個目標，能夠實現遠程讀取，非常適合于交通場景下對車輛的定位[1]。

二、RFID技術在交通定位中的應用

2.1適用環境分析

在現有的交通基礎設施中，已經出現了基于RFID的技術，如高速公路上的ETC通道、汽車防盜系統等。從整體的角度去考慮，將上述系統所實現的功能與定位功能相結合，就不需要重新搭建系統應用環境，同時，車輛上附著的是無源電子標簽，經濟實用。

RFID車輛定位系統主要由電子標簽、閱讀器、天線和智能網路終端組成。將RFID電子標簽置于車輛的前擋風玻璃上，標簽上含有車輛的ID識別信息。閱讀器通過天線接收到信號后，對信號進行解碼分析與數字處理獲取ID識別信息，同時利用收發信號之間的參數信息，完成定位。

在停車場環境中，為了更加有效的進行車輛調配管理，使得停車位規劃和利用更加高效，確定車輛移動中的實時位置顯得尤為重要。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，則將空閑信息將上報管理終端，管理終端對待停車車輛進行指引。入口、出口處設置的收費系統可與智能管理終端相聯，方便統一管理。在每層的角落設置RFID閱讀器，雖然駛入停車場的車輛的前進方向難以確定，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，當發生反射時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。

在多車道行駛環境中，經常使用車道判別來進行車道保持提醒與車道變換通知，通過在路肩和路緣帶設置標簽，同時在車輛上安裝閱讀器的方式達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標簽，實現全面覆蓋。

2.2定位算法分析

現有的基于RFID的定位算法主要包括接收信號強度法（RSSI）、到達時間法（TOA）、到達時間差法（TDOA）、到達入射角法（AOA）、到達相位法/到達相位差法（POA/ PDOA）。

基于RSSI的定位系統設備簡單，價格便宜，它們主要是通過利用現實可用的無線電信號的能量強度信息或RSS的改變量來對目標對象進行定位或追蹤，但是信號強度的衰減不僅僅是由距離因素決定，障礙物、物體的移動均會對信號傳輸產生影響，例如多徑傳播對定位精度的影響以及噪聲干擾和對多目標進行定位的影響。TOA/TDOA方法利用閱讀器采集信號時間來進行定位，而POA/PDOA方法利用信號相位信息來實現定位。

基于相位差的定位方式與其他方式相比精度更高，閱讀器發送的信號經過標簽調制后反向散射返回閱讀器，通過計算得出接收信號相位差變化率進而得到目標的移動速度。相位模糊是PDOA方法應用在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]，在復雜傳播環境中，接收信號可能會在某些頻率上存在嚴重衰落，這時基于多載波調制的定位技術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車輛進行追蹤定位的可行性。

三、結語

將RFID技術應用于車輛定位領域，一方面可以充分發揮RFID體積小、容量大、自動識別以及遠距離可同時識別的優勢，另一方面可以通過智能終端實時掌控人、車、路的交互信息，提高道路的通行能力和停車場的管理水平，實現車輛的全面監控與智能化管理。因此，將RFID技術應用于車輛定位對實現智能交通管理幫助巨大，具有很高的實用價值和社會意義。

參 考 文 獻

[1]黃玉蘭. 物聯網射頻識別（RFID）技術與應用[M]. 北京：人民郵電出版社，2013

[2]羅續成. 平直地面對一類圓極化波的等效反射系數[J]. 宇航學報， 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