RF-Enhanced Road Infrastructure for Intelligent Transportation

要約

超短波無線識別 (RFID) 用の EPC GEN 2 通信プロトコルは、交通インフラのインテリジェンスを進歩させるための有望な手段を提供してきました。
車両を RFID リーダーにリンクして、道路インフラ上の RFID タグから情報をクラウドソーシングする機能を備えた RF 強化道路インフラ (REI) は、都市交通のデータ収集を変革する可能性があります。
その可能性にもかかわらず、インテリジェント道路の構築における RFID テクノロジーの広範な採用は、GEN 2 プロトコルがさまざまな交通環境下でシステムのパフォーマンスにどのような影響を与えるかを理解していないことにより制限されてきました。
このホワイト ペーパーでは、システム アーキテクチャを示し、REI に関連する設計上の課題を詳しく説明することで、この知識のギャップを埋めます。
さまざまな都市状況における REI の有効性を評価するために、包括的な実世界での実験が実施されます。
この結果は、車両のダイナミクス、道路の形状、タグの配置によって課せられる制約を考慮した、車載 RFID リーダーと路上 RFID タグの最適な設計に関する重要な洞察をもたらします。
REI は、リーダータグ通信と車載アンテナのエンコード方式の最適化された設計により、高速ナビゲーションの需要には応えられないものの、交通標識の在庫管理と環境監視の要件を満たすことができます。
特に、Miller 2 符号化方式は、読み取りパフォーマンス (スループットなど) とマルチパス効果に対するノイズ耐性の間で最適なバランスを実現します。
さらに、車載アンテナは、順方向リンクのタグによる受信電力が減少する可能性があるものの、路上タグの読み取りに利用可能な時間を最大化するように方向付けられる必要があることを示します。

要約(オリジナル)

The EPC GEN 2 communication protocol for Ultra-high frequency Radio Frequency Identification (RFID) has offered a promising avenue for advancing the intelligence of transportation infrastructure. With the capability of linking vehicles to RFID readers to crowdsource information from RFID tags on road infrastructures, the RF-enhanced road infrastructure (REI) can potentially transform data acquisition for urban transportation. Despite its potential, the broader adoption of RFID technologies in building intelligent roads has been limited by a deficiency in understanding how the GEN 2 protocol impacts system performance under different transportation settings. This paper fills this knowledge gap by presenting the system architecture and detailing the design challenges associated with REI. Comprehensive real-world experiments are conducted to assess REI’s effectiveness across various urban contexts. The results yield crucial insights into the optimal design of on-vehicle RFID readers and on-road RFID tags, considering the constraints imposed by vehicle dynamics, road geometries, and tag placements. With the optimized designs of encoding schemes for reader-tag communication and on-vehicle antennas, REI is able to fulfill the requirements of traffic sign inventory management and environmental monitoring while falling short of catering to the demand for high-speed navigation. In particular, the Miller 2 encoding scheme strikes the best balance between reading performance (e.g., throughput) and noise tolerance for the multipath effect. Additionally, we show that the on-vehicle antenna should be oriented to maximize the available time for reading on-road tags, although it may reduce the received power by the tags in the forward link.

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