ПЕРЕНОСНОЕ СЧИТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОНТРОЛЯ СООТВЕТСТВИЯ ИНФОРМАЦИИ О НОМЕРЕ ВАГОНА (КОНТЕЙНЕРА) ИЛИ ДРУГОЙ ПОДВИЖНОЙ ЕДИНИЦЫ, НАНЕСЕННОЙ НА ЕЕ БОРТУ, С ИНФОРМАЦИЕЙ, ЗАНЕСЕННОЙ В КОДОВЫЙ БОРТОВОЙ ДАТЧИК Российский патент 2003 года по МПК B61L25/02 

Изобретения используются для считывания информации с кодовых бортовых датчиков (КБД), установленных на вагонах (контейнерах) и других подвижных средствах железнодорожного и автомобильного транспорта, при идентификации указанных средств и при проведении контроля соответствия информации о номере вагона (контейнера) или другой подвижной единицы, нанесенной на ее борту, с информацией, занесенной в КБД. Указанный контроль может проводиться в местах, например в вагонном депо, где осуществляется установка и программирование кодовых бортовых датчиков на вагоны.

В уровне техники известно устройство для считывания информации с КБД контейнеров (патент US 4075632) [1], включающее СВЧ передатчик, приемопередающую антенну, приемное устройство с процессором для обработки цифрового сигнала от КБД.

В уровне техники известна система для считывания информации с КБД контейнеров (патент РФ 2035747) [2] (прототип), содержащая СВЧ приемопередающий блок, включающий генератор немодулированного излучения, линию передачи, приемопередающую антенну, несколько ответвителей, включенных в линию передачи, соединяющую генератор и антенну, детекторы и ФНЧ, подключенные последовательно к выходу ответвителей, усилитель и сумматор сигналов НЧ. На выходе усилителя включен демодулятор.

Недостатком указанных систем является то, что они имеют низкую точность и надежность, а также не могут использоваться для автоматизированной проверки правильности программирования КБД контейнеров и подвижных средств.

Задачей предложенного изобретения - устройства является повышение точности контроля за счет исключения "провала" информации и подавления внеполосовых каналов приема, повышение надежности контроля путем исключения влияния перепада температур, расширение функциональных возможностей за счет обеспечения достоверного и оперативного контроля правильности программирования КБД, устанавливаемых на контейнерах и подвижных средствах.

Указанный технический результат достигается тем, что в переносном считывающем устройстве, содержащем СВЧ передатчик, приемопередающую антенну и приемник, СВЧ передатчик включает генератор, управляемый напряжением (ГУН), один выход которого соединен с первым входом электронного блока, включающего делитель фиксированного деления частоты (ДФД) и узел автоподстройки частоты (ФАП), а второй выход - со входом разветвителя, кварцевый генератор, выход которого соединен со вторым входом электронного блока, выход которого соединен с входом ГУН, антенный разветвитель, вход которого соединен с выходом выходного каскада передатчика, вход которого соединен с первым выходом разветвителя, второй выход которого соединен с первым входом приемника, первый и второй выходы антенного разветвителя соединены соответственно со входом приемопередающей антенны и вторым входом приемника, содержащего последовательно соединенные аттенюатор, полосовой фильтр, преобразователь частоты, фильтр нижних и верхних частот, фазовращатель, усилитель, компаратор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), связанное с индикатором и клавиатурой, при этом преобразователь частоты имеет вход, который является первым входом приемника для приема сигнала гетеродина.

Аттенюатор и полосовой фильтр объединены в первый узел, преобразователь частоты является вторым узлом, фильтр нижних и верхних частот, фазовращатель, усилитель и компаратор объединены в третий узел, при этом каждый из указанных узлов соединен с источником питания через отдельный стабилизатор.

Каждый узел собран в отдельном экранированном отсеке.

Переносное считывающее устройство выполнено с возможностью считывания информации с КБД под углами относительно вертикальной и относительно горизонтальной плоскостей.

Объем ОЗУ может содержать информацию не менее чем о 100 КБД.

Переносное считывающее устройство может быть выполнено в корпусе Т-образной формы из ударопрочного полистирола.

Переносное считывающее устройство может быть выполнено в корпусе с откидывающейся подставкой.

Переносное считывающее устройство имеет разъем для соединения с зарядным устройством.

Переносное считывающее устройство может иметь отсек для установки аккумуляторов.

Переносное считывающее устройство имеет разъем для подключения кабеля соединения с ПЭВМ.

Приемопередающая антенна может быть выполнена в виде λ/2 рамки с рефлектором.

ОЗУ связано с клавиатурой и индикатором через микроконтроллер.

Известны способы считывания информации с КБД [1], [2], недостатком которых является отсутствие возможности проведения контроля соответствия информации о номере вагона или другой подвижной единицы, нанесенной на ее борту, с информацией, занесенной в КБД, что снижает надежность и достоверность контроля при несанкционированной замене датчика КБД, или самого вагона.

Задачей предложенного способа является повышение достоверности и оперативности контроля соответствия информации о номере вагона или другой подвижной единицы, нанесенной на ее борту, с информацией, занесенной в КБД, обеспечение контроля правильности программирования КБД, устанавливаемых на вагонах (контейнерах) или других подвижных средствах с одновременным обеспечением секретности информации, закодированной в КБД.

Указанный технический результат достигается тем, что способ проведения контроля соответствия информации о номере вагона или другой подвижной единицы, нанесенной на ее борту, с информацией, занесенной в кодовый бортовой датчик (КБД) осуществляется с помощью переносного считывающего устройства, содержащего СВЧ передатчик, приемопередающую антенну, приемник, при этом СВЧ передатчик включает генератор, управляемый напряжением (ГУН), один выход которого соединен с первым входом электронного блока, включающего делитель фиксированной частоты (ДФД) и узел автоподстройки частоты (ФАП), а второй выход - с входом разветвителя, кварцевый генератор, выход которого соединен со вторым входом электронного блока, выход которого соединен с входом ГУН, антенный разветвитель, вход которого соединен с выходом выходного каскада передатчика, вход которого соединен с первым выходом разветвителя, второй выход которого соединен с первым входом приемника, первый и второй выходы антенного разветвителя соединены соответственно с входом приемопередающей антенны и вторым входом приемника, содержащего последовательно соединенные аттенюатор, полосовой фильтр, преобразователь частоты, фильтр нижних и верхних частот, фазовращатель, усилитель, компаратор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), связанное с жидкокристаллическим индикатором и клавиатурой, при этом преобразователь частоты имеет вход, который является первым входом приемника для приема сигнала гетеродина, причем сначала осуществляют набор с помощью десятичной клавиатуры визуально считанного номера вагона или другой подвижной единицы, набранный номер отображают на индикаторе, затем направляют переносное считывающее устройство на КБД и считывают информацию с него, при этом информацию, считанную с КБД, на индикаторе не отображают, осуществляют автоматическое сравнение набранного вручную номера с информацией, считанной с КБД, с последующим высвечиванием на индикаторе результатов сравнения "Верно" в случае положительного результата или "Неверно" при отрицательном результате сравнения.

На фиг.1 представлена структурная схема считывающего устройства,
на фиг.2 - структурная схема передатчика,
на фиг.3 - структурная схема приемника,
на фиг.4 - структурная схема цифровой платы.

Устройство предпочтительно выполнено в виде ручного считывающего устройства (РСУ) и представляет собой приемопередатчик сверхвысоких частот (СВЧ) с цифровой последетекторной обработкой информации.

Работа РСУ осуществляется следующим образом. СВЧ передатчик 1 с кварцевой стабилизацией с помощью приемопередающей антенны 2, выполненной, например, в виде λ/2 рамки с рефлектором, облучает КБД 3 немодулированным излучением. При этом КБД при достаточной энергии поля модулирует по амплитуде и переизлучает часть энергии обратно. Приемопередающая антенна 2 принимает часть этой модулированной энергии и направляет ее на СВЧ приемник 4, на который также подана небольшая часть энергии передатчика 1. Приемник 4, реализующий метод гомодинного приема, с "нулевой" промежуточной частотой, детектирует приходящий сигнал, выделяя низкочастотный сигнал модулирующей частоты т.е. полезный сигнал с КБД 3, отфильтровывает его, усиливает, производит цифровую обработку, в том числе запись в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)5.

РСУ обеспечивает фазовое подавление одной боковой полосы пропускания приемника. При этом на 3 дБ снижается его чувствительность, однако почти полностью отсутствует явление "провала" информации, вызванное интерференцией боковых полос из-за временного запаздывания сигнала.

Передача информации из РСУ на ПЭВМ 6 осуществляется под управлением программного обеспечения.

Основным узлом передатчика 1 является гетеродин, собранный для повышения стабильности из-за большого перепада температуры окружающей среды по схеме синтезатора частоты. В состав синтезатора частоты входят генератор 7, управляемый напряжением (ГУН), электронный блок 8, включающий делитель фиксированного деления частоты (ДФД) 9, узел фазовой автоподстройки (ФАП) 10, и опорный кварцевый генератор 11. Используется 40-я гармоника опорного генератора, частота 22,5 МГц. Соответственно коэффициент деления ДФД - 40. В качестве ГУН 7 используется обычный LC генератор с подстройкой по частоте варикапом. Управляющее напряжение на варикап поступает с узла ФАП 10.

С выхода ГУН 7 сигнал стабильной частоты через разветвитель 12 поступает на выходной каскад передатчика 13 и на преобразователь частоты 17 СВЧ приемника 4, где используется в качестве гетеродина. Разветвитель 12, с одной стороны, уменьшает мощность до необходимого уровня, с другой - препятствует реакции выходного сигнала передатчика на гетеродин.

Выходной каскад передатчика 13 увеличивает мощность до величины около 300 мВт. В схеме этого каскада предусмотрена возможность, при необходимости, скачкообразного уменьшения мощности в 10 раз с помощью электрически управляемого аттенюатора (не показан).

Рабочая частота СВЧ передатчика может находиться в диапазоне 850-950 МГц.

Антенный разветвитель 14, представляющий собой направленный ответвитель, предназначен для обеспечения возможности работы передатчика 1 и приемника 4 на одну антенну. Он ослабляет сигнал собственного передатчика 1 на входе приемника 4 на 3 дБ.

Конструктивно передатчик 1 расположен на аналоговой (печатной) плате.

Питание передатчика в целях лучшей развязки осуществляется от отдельного стабилизатора, собранного на микросхеме и транзисторе. Для этих же целей передатчик собран в двух хорошо экранированных отсеках.

Вход приемника 4 через антенный разветвитель 14 соединен с приемопередающей антенной 2 РСУ. Принимаемый сигнал через аттенюатор 15, полосовой фильтр 16 поступает на преобразователь частоты 17, на другой вход которого поступает сигнал от передатчика 1 (с выхода разветвителя 12), используемый в качестве сигнала гетеродина. Аттенюатор 15 предназначен для увеличения динамического диапазона приемника. Полосовой фильтр 16 предназначен для подавления внеполосовых каналов приема, например, рабочих частот сотовых телефонов, расположенных вблизи, от частот работы КБД. В преобразователе частоты 17 сигнал гетеродина дополнительно сдвигается на 90 градусов для обеспечения в дальнейшем фазового подавления нижней или верхней боковой полосы спектра частот принимаемого сигнала.

С выхода преобразователя частоты 17 квадратурные сигналы, спектр которых расположен в полосе видеочастот, через фильтры верхних и нижних частот 18, ограничивающих видеополосу спектра частот принимаемого сигнала на уровне 20-40 кГц, предварительный усилитель видеосигнала (не показан), поступают на широкополосный фазовращатель 19, который в полосе 20-40 кГц дополнительно сдвигает сигналы одного квадратурного канала на 90 градусов относительно сигналов другого, обеспечивая тем самым сдвиг фаз в верхней и нижней боковой полосе спектра принимаемого сигнала на 180 градусов. Затем сигналы обоих каналов суммируются, обеспечивая при этом подавление нерабочей боковой полосы более чем на 25-35 дБ, дополнительно усиливаются усилителем 21 и через компаратор 21 уже в виде логических уровней, поступают на вход цифровой платы 22, выход которой связан с платой клавиатуры и индикатора 23, первый и второй выходы которой соединены соответственно с жидкокристаллическим индикатором 24 и десятичной клавиатурой 25, которая используется для набора визуально считанного бортового номера вагона (контейнера) или другой подвижной единицы, при этом набранный номер отображается на индикационной панели.

Для увеличения устойчивости в работе, снижения прямого "пролезания" сигнала передатчика на вход приемника, все узлы приемника питаются от отдельных стабилизаторов А7 (преобразователь частоты), 2 А6 - видеоусилитель. Для этой же цели все узлы приемника собраны в отдельных хорошо экранированных отсеках.

На цифровой плате 22 расположено ОЗУ 5, которое напрямую и через формирователь 29¹ адресной шины 1 и формирователь 29¹¹ адресной шины связано с микроконтроллером 26, который в свою очередь связан также с приемником 4, передатчиком 1, шиной 28 обмена данными с платой индикатора, кнопкой 27 "Пуск".

Основным элементом цифровой платы 22 является микроконтроллер 26, собранный на основе микросхемы PIC. Работа микроконтроллера 26 осуществляется по внутренней программе. Микроконтроллер выполняет следующие функции:
- проверка работоспособности ОЗУ 5 путем его тестирования,
- подача напряжения на передатчик 1 с помощью внешнего электронного ключа при нажатии кнопки "Пуск" 27,
- прием и обработка информации от приемника 4, выделение пакета информации (128 бит),
- прием информации с платы клавиатуры и индикатора 24 о набранном вручную с помощью клавиатуры 25 номере вагона (контейнера) или другого подвижного средства, и сравнение с предварительно выделенным из пакета информации от КБД 3 номером подвижного средства,
- принятие решения о результате сравнения и, в случае отсутствия повторения, запись всего пакета в ОЗУ 5, при этом в ОЗУ 5 записываются все пакеты, при положительных результатах сравнения, отличающиеся хотя бы на 1 бит, таким образом в ОЗУ 5 могут быть записаны два или более пакетов с одним номером подвижного средства, но отличающиеся признаками "левой" -"правой" стороны, кодов владельца и т.п.,
- формирование шин адреса и данных, обслуживание ОЗУ,
- обслуживание звуковой индикации в процессе работы РСУ,
- обслуживание аккумуляторной батареи, контроль емкости, выдачу на индикаторное табло команды "Снижение питания".

Система синхронизации PIC-процессора собрана с использованием 2-х резонаторов: "быстрого" и "медленного". В основном это сделано для организации "спящего" (SLEEP) режима процессора, что позволяет экономить энергию аккумуляторной батареи т.к. отработав в "быстром" режиме, процессор переходит в "спящий" режим, используя низкочастотный резонатор, при этом существенно снижается энергопотребление процессора, выводится из этого режима процессор после внешнего воздействия, например, нажатием кнопки клавиатуры, при этом включается "быстрый" кварцевый резонатор и работа продолжается в штатном режиме.

ОЗУ 5, собранное на микросхеме общей емкостью 32 кбайта, позволяет записать 2000 пакетов информации, однако с учетом необходимости записи служебной информации (текущее время и т.п.) в дальнейшем реальная емкость ОЗУ 5 программно ограничена 100-а пакетами.

Для проведения проверки правильности программирования КБД сначала вручную с помощью десятичной клавиатуры 25 набирают визуально считанный номер вагона или другой подвижной единицы - 8 десятичных цифр, при этом имеется возможность стирания последней набранной цифры или всего номера, набранный номер отображается на индикаторе 24. Затем при нажатии кнопки "Пуск" 27 осуществляется автоматическое считывание полной информации с КБД и автоматическое сравнение набранного вручную номера с частью полной информации, считанной с КБД, содержащей номер данной подвижной единицы, при этом информация, считанная с КБД, на индикаторе не отображается, что обеспечивает секретность информации, занесенной в КБД. На табло жидкокристаллического индикатора 24 выводится набранный вручную номер подвижной единицы и результаты сравнения: "Верно", "Неверно", "П"- повтор, в случае, если данный номер подвижной единицы уже имеется в оперативной памяти устройства.

Только при положительных результатах сравнения информации с КБД осуществляется запись информации с КБД о номере вагона (контейнера) или другой подвижной единицы в ОЗУ, при этом на индикационной панели (индикатора) появляется надпись "Верно".

При отрицательных результатах сравнения информации с КБД о номере вагона (контейнере) или другой подвижной единицы в ОЗУ запись считывания не производится, при этом на индикаторе 24 появляется надпись "Неверно" и КБД бракуется и дальнейшему использованию не подлежит.

Это позволяет гарантировать высокую достоверность того, что в КБД занесена информация о номере вагона (контейнера) или другой подвижной единицы, соответствующая его бортовому номеру. Возможность подделки номера КБД таким образом устранена.

Переносное считывающее устройство обеспечивает считывание информации с КБД под углами относительно относительно вертикальной и относительно горизонтальной плоскостей.

Переносное считывающее устройство может быть выполнено в корпусе Т-образной формы из ударопрочного полистирола с откидывающейся подставкой.

Устройство имеет разъем для соединения с зарядным устройством 30, может иметь отсек для установки аккумуляторов.

Переносное считывающее устройство имеет разъем для подключения кабеля соединения с ПЭВМ 6.

Предложенное устройство обеспечивает достоверность идентификации при считывании информации с КБД не менее 0,9999 (т.е. не более 1-й обнаруженной ошибки на 10000 циклов считывания идентификационного кода) и надежно считывает информацию с КБД в диапазоне температур от -20^oС до +50^oС.

Таким образом, предлагаемые изобретения в представленной совокупности признаков решают задачу обеспечения достоверного, точного и надежного контроля соответствия информации о номере любой подвижной единицы (например, вагона или контейнера железнодорожного состава), нанесенной на ее борту, с информацией, занесенной в кодовый бортовой датчик (КБД), с одновременным обеспечением секретности информации, закодированной в КБД.

Изобретения относятся к техническим средствам для опознавания подвижного состава или поезда. Предложенное устройство содержит СВЧ передатчик, приемопередающую антенну, СВЧ приемник, дисплей и клавиатуру. В предложенном способе сначала набирают десятичной клавиатурой визуально считанный номер вагона или другой подвижной единицы и отображают его на индикаторе. Затем направляют считывающее устройство на кодовый бортовой датчик и считывают информацию с него. Далее осуществляют автоматическое сравнение набранного вручную номера с информацией, считанной с кодового бортового датчика, с последующим высвечиванием на индикаторе результатов сравнения "Верно" в случае положительного результата или "Неверно" при отрицательном результате сравнения. Изобретения обеспечивают повышенную достоверность и надежность идентификации при считывании информации с кодового бортового датчика. 2 с. и 10 з. п.ф-лы, 4 ил.

1. Переносное считывающее устройство, содержащее СВЧ передатчик, приемопередающую антенну, приемник, отличающееся тем, что СВЧ передатчик включает генератор, управляемый напряжением, один выход которого соединен с первым входом электронного блока, включающего делитель фиксированной частоты и узел автоподстройки частоты, а второй выход - с входом разветвителя, кварцевый генератор, выход которого соединен со входом электронного блока, выход которого соединен с входом генератора управляемого напряжением, антенный разветвитель, вход которого соединен с выходом выходного каскада передатчика, вход которого соединен с первым выходом разветвителя, второй выход которого соединен с первым входом приемника, первый и второй выходы антенного разветвителя соединены соответственно с входом приемопередающей антенны и вторым входом приемника, содержащего последовательно соединенные аттенюатор, полосовой фильтр, преобразователь частоты, фильтр нижних и верхних частот, фазовращатель, усилитель, компаратор, оперативное запоминающее устройство, связанное с жидкокристаллическим индикатором и клавиатурой, при этом преобразователь частоты имеет вход, который является первым входом СВЧ приемника для приема сигнала гетеродина. 2. Переносное считывающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что аттенюатор и полосовой фильтр объединены в первый узел, преобразователь частоты является вторым узлом, фильтр нижних и верхних частот, фазовращатель, усилитель и компаратор объединены в третий узел, при этом каждый из указанных узлов соединен с источником питания через отдельный стабилизатор. 3. Переносное считывающее устройство по п. 2, отличающееся тем, что каждый узел собран в отдельном экранированном отсеке. 4. Переносное считывающее устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что объем оперативное запоминающее устройство содержит информацию не менее чем о ста кодовых бортовых датчиках. 5. Переносное считывающее устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что оно выполнено в корпусе Т-образной формы из ударопрочного полистирола. 6. Переносное считывающее устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что оно выполнено в корпусе с откидывающейся подставкой. 7. Переносное считывающее устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что имеет разъем для соединения с зарядным устройством. 8. Переносное считывающее устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что имеет отсек для установки аккумуляторов. 9. Переносное считывающее устройство по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что имеет разъем для подключения кабеля соединения с ПЭВМ. 10. Переносное считывающее устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что приемопередающая антенна выполнена в виде λ/2 рамки с рефлектором. 11. Переносное считывающее устройство по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что оперативное запоминающее устройство связано с клавиатурой и индикатором через микроконтроллер. 12. Способ контроля соответствия информации о номере вагона или другой подвижной единицы, нанесенной на ее борту, с информацией, занесенной в кодовый бортовой датчик с помощью переносного считывающего устройства, содержащего СВЧ передатчик, приемопередающую антенну, приемник, при этом СВЧ передатчик включает генератор, управляемый напряжением, один выход которого соединен с первым входом электронного блока, включающего делитель фиксированной частоты и узел автоподстройки частоты, а второй выход - с входом разветвителя, кварцевый генератор, выход которого соединен со вторым входом электронного блока, выход которого соединен с входом ГУН, антенный разветвитель, вход которого соединен с выходом выходного каскада передатчика, вход которого соединен с первым выходом разветвителя, второй выход которого соединен с первым входом приемника, первый и второй выходы антенного разветвителя соединены соответственно с входом приемопередающей антенны и вторым входом приемника, содержащего последовательно соединенные аттенюатор, полосовой фильтр, преобразователь частоты, фильтр нижних и верхних частот, фазовращатель, усилитель, компаратор, оперативное запоминающее устройство, связанное с жидкокристаллическим индикатором и клавиатурой, при этом преобразователь частоты имеет вход, который является первым входом приемника для приема сигнала гетеродина, в котором осуществляют набор с помощью клавиатуры визуально считанного номера вагона или другой подвижной единицы, причем набранный номер отображают на индикаторе, затем направляют переносное считывающее устройство на кодовый бортовой датчик и считывают информацию с него, осуществляют автоматическое сравнение набранного вручную номера с информацией, считанной с кодового бортового датчика с последующим высвечиванием на индикаторе результатов сравнения "Верно" в случае положительного результата или "Неверно" при отрицательном результате сравнения.