一种UHFRFIDETC应用的标签接收功率预测方法与流程

技术特征：

1.一种UHF RFID ETC应用的标签接收功率预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将ETC典型应用场景分为无临道车辆情形、单侧临道车辆情形、双侧临道车辆情形三种情形；

2)基于镜像方法，根据ETC应用场景，分别计算引擎盖平面、临道车辆反射面上一次反射点P₁、P₂、P₃的坐标：

$P_1:(\frac{x(H_{reader}-H_{car})}{2H_{reader}-2H_{car}+z},\frac{y(H_{reader}-H_{car})}{2H_{reader}-2H_{car}+z},-H_{reader}+H_{car})$

$P_2:(\frac{1}{2}{D}_{lane}+D_r,\frac{y(\frac{1}{2}{D}_{lane}+D_r)}{x+D_{lane}+2D_r},\frac{z(\frac{1}{2}{D}_{lane}+D_r)}{x+D_{lane}+2D_r})$

$P_3:(-\frac{1}{2}{D}_{lane}-D_l,\frac{-y(\frac{1}{2}{D}_{lane}+D_l)}{x-D_{lane}-2D_l},\frac{-z(\frac{1}{2}{D}_{lane}+D_l)}{x-D_{lane}-2D_l})$

其中，H_reader为阅读器高度；H_car为被识别车辆的引擎盖高度；D_l和D_r为临道车辆两个侧面到ETC车道的距离；D_lane为车道宽度；无临道车辆情形时计算P₁，单侧临道车辆情形时计算P₁和P₂、或计算P₁和P₃，双侧临道情形计算P₁，P₂，P₃；设发射天线位置为笛卡尔坐标原点T(0,0,0)，标签坐标为R(x,y,z)；

3)分别计算三组一次反射射线的入射波和反射波方向单位矢量和反射面法向量m＝1,2,3

${\hat{k}}_1=\frac{{\mathrm{TP}}_1}{\left|{\mathrm{TP}}_1\right|},{\hat{k}}_2=\frac{{\mathrm{TP}}_2}{\left|{\mathrm{TP}}_2\right|},{\hat{k}}_3=\frac{{\mathrm{TP}}_3}{\left|{\mathrm{TP}}_3\right|}$

${\hat{k}}_1^{\′}=\frac{P_{1}R}{\left|P_{1}R\right|},{\hat{k}}_2^{\′}=\frac{P_{2}R}{\left|P_{2}R\right|},{\hat{k}}_3^{\′}=\frac{P_{3}R}{\left|P_{3}R\right|}$

${\hat{n}}_1=(0,0,1),{\hat{n}}_2=(1,0,0),{\hat{n}}_3=(-1,0,0)$

4)计算自由空间中方位角为(θ,φ)，距离发射天线r处的电场强度矢量E(r,θ,φ)：

$E(r,\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})=\left(A_{\mathrm{\θ}}\right(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ}){\hat{e}}_{\mathrm{\θ}}+A_{\mathrm{\φ}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ}\left){\hat{e}}_{\mathrm{\φ}}\right)\frac{e^{-j\mathrm{\β}r}}{r}$

其中：

$A_{\mathrm{\θ}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})=\sqrt{\frac{P_T{\mathrm{\η}}_0}{2\mathrm{\π}}}{g}_{\mathrm{\θ}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})$

$A_{\mathrm{\φ}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})=\sqrt{\frac{P_T{\mathrm{\η}}_0}{2\mathrm{\π}}}{g}_{\mathrm{\φ}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})$

$g_{\mathrm{\θ}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})=\sqrt{|G_{\mathrm{\θ}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})}|e^{{\mathrm{j\ψ}}_{\mathrm{\θ}}};$

$g_{\mathrm{\φ}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})=\sqrt{|G_{\mathrm{\φ}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})}|e^{{\mathrm{j\ψ}}_{\mathrm{\φ}}}$

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{\ω}}{c}$

P_T是阅读器天线发射功率，G_θ(θ,φ)和G_φ(θ,φ)分别是发射天线在θ和φ方向的增益分量，而和分别表示这两个方向的单位矢量；ψ_θ和ψ_φ是电场在r处，θ和φ分量的相对相位；β是波数，ω是RFID-ETC的工作载波角频率，c为光速；η₀为自由空间阻抗；

5)计算一次反射的入射场强度Eⁱ的垂直分量和平行分量

$E_{\⊥}^i={\hat{e}}_{\⊥}\·E^i$

$E_{\left|\right|}^i={\hat{e}}_{\left|\right|}\·E^i$

其中：

${\hat{e}}_{\⊥}=\frac{\hat{k}\×\hat{n}}{|\hat{k}\×\hat{n}|}$

${\hat{e}}_{\left|\right|}=\frac{\hat{k}\×{\hat{e}}_{\⊥}}{|\hat{k}\×{\hat{e}}_{\⊥}|}$

${\hat{e}}_{\left|\right|}^{\′}=\frac{{\hat{k}}^{\′}\×{\hat{e}}_{\⊥}}{|{\hat{k}}^{\′}\×{\hat{e}}_{\⊥}|},$

其中，对于引擎盖一次反射，即m＝1、左侧临道车辆一次反射，即m＝2，以及右侧临道车辆一次反射，即m＝3，分别有：

$\hat{k}={\hat{k}}_m$

${\hat{k}}^{\′}={\hat{k}}_m^{\′};$

$\hat{n}={\hat{n}}_m$

6)计算反射电场强度：$\left[\begin{array}{c}{E}_{\left|\right|}^r\\ E_{\⊥}^r\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Γ}}_{\left|\right|}& 0\\ 0& {\mathrm{\Γ}}_{\⊥}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{E}_{\left|\right|}^i\\ E_{\⊥}^i\end{array}\right],$其中：

其中ε_r为的相对透射率，为入射波与反射面间的夹角；

7)计算标签处电场矢量和：

$E_{tag}=\underset{m=0}{\overset{3}{\Σ}}{E}_m({\mathrm{\θ}}_m,{\mathrm{\φ}}_m);$

其中，对于E_m(θ_m,φ_m)，m＝0,1分别表示视距和引擎盖反射，m＝3,4分别表示两侧大型临车反射；

8)计算标签接收功率P：

$P=\frac{{\mathrm{\λ}}^{2}G|E_{tag}{|}^{2}X\mathrm{\τ}}{8{\mathrm{\π\η}}_0{L}_{ws}};$

其中，G为标签天线增益，λ为载波波长，X表示标签天线与阅读器天线间的极化匹配系数，τ表示标签芯片与天线间的匹配因子，L_ws表示汽车挡风玻璃穿透损耗系数。

2.根据权利要求1所述的UHF RFID ETC应用的标签接收功率预测方法，其特征在于，X取值0.5，τ取值区间[0.8,1]，L_ws取值3dB，η₀为377Ω。