СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2004 года по МПК G01S13/82 

Область техники.

Изобретение относится к области телеметрических систем и может использоваться для идентификации объектов, в том числе движущихся, в частности контейнеров железнодорожного и автомобильного транспорта.

Предшествующий уровень техники.

Известна система идентификации движущихся объектов (описание к патенту США 4739328, Н. Кл. 342/44, М. Кл. G 01 S 13/74, 1988), которая содержит считыватель и датчик, удаленный от считывателя и содержащий информацию об объекте идентификации. Считыватель содержит устройство для передачи сигналов запроса на определенной частоте и декодер кодовой посылки, а датчик содержит устройство, обеспечивающее, на сигналы запроса со считывателя, считывание последовательности сигнальных циклов в конфигурации, характерной для объекта из запоминающего устройства (ЗУ) датчика, причем каждый цикл последовательности, соответствующий двоичной "1" или двоичному "0" уникального кода объекта идентификации закодирован в ЗУ восемью битами. Данная информация поступает через модулятор и антенну.

Данная система идентификации имеет низкую надежность идентификации движущихся объектов.

Цель изобретения - повышение надежности идентификации и расширение функциональных возможностей.

Раскрытие изобретения.

Для устранения указанных недостатков и для получения технического результата, заключающегося в создании системы идентификации объектов, обеспечивающим надежную работу и надежную идентификацию, предлагается в систему, содержащую считыватель и датчик с записанной информацией об объекте идентификации и состоящий из антенны, соединенной с модулятором, и запоминающего устройства. Считыватель содержит приемопередающую антенну, передающий тракт которой соединен с выходом генератора ненесущей частоты, а приемный тракт - с первым входом смесителя, на второй вход которого поступает сигнал с выхода генератора несущей частоты, а выход смесителя соединен со входом усилителя, выход которого подключен ко входу демодулятора, а выход демодулятора с блоком обработки сигнала, предлагается в считыватель ввести управляющее устройство, реализующее функцию включения излучения считывателя сигналом включения считывателя в интервалы времени, в которые датчик находится в диаграмме направленности антенны.

Кроме того, для обеспечения возможности выделения информационного сигнала при наличии шумов, выделения информации различных форматов и выделения информации с двух, одновременно находящихся в поле диаграммы направленности антенны считывателя, датчиков, демодулятор в считывателе выполнен в виде микропроцессорного блока.

Кроме того, для повышения функциональных возможностей системы и сохранения массива идентифицированных номеров объектов, в считыватель вводится запоминающее устройство, с которого через устройство согласования с линией передачи данных по линии передачи данных осуществляется передача массива информации в центральное устройство обработки информации.

Кроме того, для повышения достоверности выделения идентификационной информации входной ВЧ-сигнал с приемного тракта приемопередающей антенны считывателя поступает на вход полосового фильтра, обеспечивающего минимально допустимую полосу пропускания в районе несущей частоты.

Кроме того, для улучшения эксплуатационных характеристик системы, в датчик вводятся ответвитель мощности, с одного плеча которого поступающий с антенны сигнал СВЧ-накачки, выпрямленный и стабилизированный в устройстве питания, поступает на генератор кода. После подачи питающего напряжения с устройства питания на устройство синхронизации, запоминающее устройство и кодер кодовых посылок, модулирующий сигнал с выхода кодера кодовых посылок поступает на второе плечо ответвителя. При этом генератор в устройстве синхронизации выполнен по схеме с частотно задающей RC-цепочкой.

Кроме того, для расширения функциональных возможностей системы, запоминающее устройство датчика выполнено в виде перепрограммируемого запоминающего устройства, причем управляющие сигналы режима перезаписи информации и сама информация могут поступать как через разъем датчика, так и по радиоканалу.

Кроме того, с целью повышения надежности идентификации объектов, формирование кодовой последовательности в датчике осуществляется в кодере кодовых посылок на основании записанной в запоминающем устройстве информации, закодированной в виде кода с исправлением ошибок.

Кроме того, с целью повышения надежности идентификации для проверки приемопередающего тракта и устройств считывателя в зоне диаграммы направленности антенны считывателя располагается дополнительное передающее устройство, в котором записана тестовая информация.

Кроме того, с целью повышения надежности идентификации объектов генерация идентификационного кода начинается после появления на выходе устройства питания напряжения, которое является признаком того, что датчик находится в поле диаграммы направленности, создаваемом антенной считывателя.

Кроме того, для повышения достоверности идентификации на выходе устройства питания в датчике ограничен сверху и снизу диапазон питающих напряжений, при которых осуществляется передача телеметрической информации.

Кроме того, для проверки работоспособности датчика после программирования используется режим контроля, имитирующий рабочий режим и включаемом внешним управляющим сигналом.

Кроме того, для организации единой системы идентификации в систему вводится центральное устройство обработки информации, на вход которого поступает информация с выходов считывателей.

Совокупность указанных признаков обеспечивает заявленный технический результат.

Краткое описание фигур чертежей.

На фиг.1 показана структурная схема системы идентификации объектов.

На фиг. 2 показана структурная схема считывателя системы идентификации объектов.

На фиг.3 показана структурная схема датчика системы идентификации объектов.

На фиг.4 показана структурная схема системы идентификации в целом.

Вариант осуществления изобретения.

Ниже приводится вариант выполнения устройств системы по изобретению, который наиболее полно отображает существо и преимущества изобретения, но не ограничивает возможности использования этого изобретения.

Система идентификации объектов состоит из считывателя 3 и датчика 6.

Считыватель 3 состоит из блока 1 СВЧ и обработки сигналов, запускаемого по сигналу с устройства 4 включения считывателя, и подключенных к нему приемопередающей 2 антенны и линии 5 передачи информации.

Блок 1 СВЧ и обработки сигналов содержит генератор 13 несущей частоты, один выход которого соединен через циркулятор 14 и полосовой 22 фильтр с приемопередающей 2 антенной считывателя, а второй выход - с первым входом смесителя 15, на второй вход которого поступает сигнал через циркулятор 14 и полосовой 22 фильтр с приемопередающей 2 антенны считывателя. Выходной сигнал с выхода смесителя 15 через усилитель 16 поступает на демодулятор 17. Выход демодулятора 17 соединен со входом блока 18 обработки сигнала, выход которого соединен с запоминающим 19 устройством, выход которого в свою очередь соединен через устройство 20 согласования с линией 5 передачи данных. Устройство 4 включения считывателя соединено с управляющим 21 устройством, выход которого соединен с управляющими входами генератора 13 несущей частоты, блока 18 обработки сигнала и устройства 20 согласования с линией передачи данных.

Датчик 6 телеметрической системы идентификации объектов содержит антенну 7, соединенную через ответвитель 9 мощности с модулятором 10 и со входом устройства 11 питания, состоящего из последовательно соединенных выпрямителя 23 и ограничителя 24 напряжения.

Датчик 6 так же содержит генератор 12 кода, состоящего из последовательно соединенных устройства 25 синхронизации, запоминающего 26 устройства и кодера 27 кодовых посылок. Выход кодера 27 кодовых посылок соединен со входом модулятора 10.

Питающий вход генератора 12 кода соединен с выходом устройства 11 питания, а управляющий вход устройства 25 синхронизации и запоминающего 26 устройства соединен с управляющим 28 входом датчика.

В качестве приемопередающей 2 антенны считывателя может быть использована антенна любого типа соответствующего диапазона и имеющая широкую диаграмму направленности в азимутальной плоскости и узкую диаграмму направленности в угломестной плоскости.

Линия 5 передачи информации и устройство 20 согласования с линией передачи данных может быть выполнены в виде стандартного канала связи, например, RS-232C.

Устройство 4 включения считывателя может быть выполнена в виде устройства рельсовой цепи [http://nilatm.webzone.ru/ab-ue.htm].

Полосовой 22 фильтр может быть выполнен в виде LC-фильтра.

Циркулятор 14 может быть использован стандартный на соответствующую частоту, например [http://imped.vgts.ru/].

Генератор 13, смеситель 15, усилитель 16, демодулятор 17 могут быть использованы стандартные на соответствующую частоту, например [http://www.mey. ru].

Блок 18 обработки сигнала может быть выполнен в виде платы промышленного ПК.

Запоминающее 19 устройство может быть выполнено на энергонезависимой памяти типа "Flash".

Антенна 7 датчика может быть выполнена в виде полуволнового вибратора на соответствующую частоту.

Ответвитель 9 мощности может быть выполнен на конденсаторах, конструктивно размещенных на плате.

Выпрямитель 23 может быть выполнен на диодах, а ограничитель 24 напряжения - на стабилитроне.

Устройство 25 синхронизации может быть выполнено на жесткой МОП логике, генератор устройства 25 синхронизации выполнен с времязадающей RC-цепочкой.

Запоминающее 26 устройство может быть выполнено в виде перепрограммируемой энергонезависимой памяти типа "Flash".

Центральное 30 устройство обработки может быть выполнено в виде стандартного ПК, имеющего интерфейс 29 стандартного канала связи, например, RS-232C.

Устройство работает следующим образом.

Во время появления датчика 6 в зоне диаграммы направленности приемопередающей 2 антенны устройство 4 включения считывателя выдает сигнал на включение излучения.

Несущая частота формируется в генераторе 13 несущей частоты и включается сигналом с управляющего 21 устройства. Несущая частота через циркулятор 14 поступает на приемо-передающую 2 антенну и на первый вход смесителя 15. Приемопередающая 2 антенна считывателя 3 во время появления сигнала с устройства 4 включения считывателя облучает датчик 6 несущей немодулированной частотой по радиоканалу 8. Поступающий по радиоканалу 8 ответный модулированный сигнал поступает на полосовой 22 фильтр, где подавляются сигналы вне полосы полезного сигнала. Поступивший с полосового 22 фильтра сигнал через циркулятор 14 поступает на второй вход смесителя 15. С выхода смесителя 15 сигнал поступает на усилитель 16 и далее на демодулятор 17. Выделенный демодулятором 17 полезный сигнал поступает на блок 18 обработки сигнала. Блок 18 обработки сигнала принимает решение о достоверности идентификационного кода и записывает его энергонезависимое запоминающее 19 устройство. При необходимости, записанные в запоминающем 19 устройстве идентификационные коды могут быть отправлены через устройство 20 согласования с линией передачи данных по линии 5 передачи данных в центральное 30 устройство обработки информации через интерфейс 29 стандартного канала связи. Блок 18 обработки сигнала обрабатывает информацию при наличии сигнала с управляющего 21 устройства.

Во время облучения по радиоканалу 8 немодулированной частотой антенны 7 датчика 6, часть сигнала с антенны 7 через ответвитель 9 поступает на вход выпрямителя 23 устройства 11 питания, где энергия переменной несущей частоты преобразуется в постоянное напряжение. Ограничитель 24 напряжения устройства 11 питания по выходу реализует следующую функцию:

где U_min и U_max - соответственно минимальное и максимальное допустимые напряжения питания генератора 12 кода. Диапазон питающих напряжений (U_min-U_max) определяется техническими условиями на используемую элементную базу.

Выпрямленное напряжение поступает на устройство 25 синхронизации, запоминающее 26 устройство, кодер 27 кодовых посылок. Задающий генератор в устройстве 25 синхронизации собран по схеме RC-генератора. Устройство 25 синхронизации вырабатывает тактовые импульсы, служащие для выработки сигналов управления и синхронизации для запоминающего 26 устройства и кодера 27 кодовых посылок в режимах считывания идентификационного кода. В режиме записи сигналы управления и синхронизации для запоминающего 26 устройства и кодера 27 кодовых посылок поступают с управляющего 28 входа датчика.

В запоминающем 26 устройстве записан идентификационный код объекта идентификации. На каждый байт информации используется дополнительно 4 бита для записи кода, исправляющего ошибки. Например, кода Хемминга [В.С. Малов, В.Ф. Дмитриев "Кодоимпульсные телеизмерительные системы", М., Энергия, 1969, с. 46] , что значительно повышает достоверность считанной из запоминающего 26 устройства информации. Код Хемминга проверяется в кодере 27 кодовых посылок и на выход кодера не поступает. Идентификационная информация, считанная из запоминающего 26 устройства, свертывается в кодере 27 кодовых посылок в соответствии с ISO 10374.

Этот код с выхода кодера 27 кодовых посылок поступает на вход модулятора 9, который модулирует отраженный от антенны 7 сигнал.

Считанная, декодированная и сохраненная в считывателе 3 идентификационная информация через линию 5 передачи информации и через интерфейс 29 стандартного канала связи поступает на центральное 30 устройство обработки информации, где собирается информация со всех используемых в системе считывателей.

Промышленная применяемость.

Приведенные особенности выполнения системы идентификации объектов по изобретению, а так же проведенные испытания показали высокую надежность идентификации и преимущества предложенного варианта системы идентификации объектов.

Изобретение относится к области телеметрических систем и может использоваться для идентификации объектов, в том числе движущихся, в частности контейнеров железнодорожного и автомобильного транспорта. Технический результат заключается в повышении надежности идентификации и расширении функциональных возможностей. Для этого система идентификации объектов состоит из считывателя, состоящего из блока СВЧ и обработки информации, запускаемого по сигналу включения считывателя, и подключенных к нему приемопередающей антенны и линии передачи информации, и датчика телеметрической системы идентификации объектов, содержащего антенну, соединенную через ответвитель мощности с модулятором и со входом устройства питания, состоящего из последовательно соединенных выпрямителя и ограничителя напряжения, а также содержащего генератор кода, состоящий из последовательно соединенных устройства синхронизации, запоминающего устройства и кодера кодовых посылок, выход которого соединен со входом модулятора. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система идентификации объектов, содержащая считыватель и датчик, в котором записана информация об объекте идентификации и состоящий из антенны, соединенной с модулятором, и запоминающего устройства, а считыватель содержит приемопередающую антенну, передающий тракт которой соединен через циркулятор с первым выходом генератора несущей частоты, а приемный тракт через циркулятор - с первым входом смесителя, на второй вход которого поступает сигнал со второго выхода генератора несущей частоты, а выход смесителя соединен со входом усилителя, выход которого подключен ко входу демодулятора, а выход демодулятора - с блоком обработки сигнала, отличающаяся тем, что в считыватель введено управляющее устройство, вход которого является входом считывателя, а первый, второй и третий выходы соединены с управляющими входами генератора несущей частоты, блока обработки сигнала и устройства согласования с линией передачи данных.2. Система идентификации объектов по п.1, отличающаяся тем, что демодулятор в считывателе выполнен в виде процессорного блока.3. Система идентификации объектов по п.1, отличающаяся тем, что в считыватель введено запоминающее устройство, причем вход запоминающего устройства соединен с выходом блока обработки сигнала, а выход - со входом устройства согласования с линией передачи данных, выход которой является входом считывателя.4. Система идентификации объектов по п.1, отличающаяся тем, что в считывателе сигнал с приемного тракта приемопередающей антенны поступает на вход полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом смесителя.5. Система идентификации объектов по п.1, отличающаяся тем, что в датчик вводятся ответвитель мощности, устройство питания, устройство синхронизации и кодер кодовых посылок, причем сигнал несущей частоты через второй выход ответвителя мощности поступает на вход устройства питания, выход которого соединен с питающими входами устройства синхронизации, запоминающего устройства и кодера кодовых посылок, выход которого подключен ко входу модулятора, выход которого соединен с первым выходом ответвителя, а вход - к информационному выходу запоминающего устройства, вход которого соединен с выходом устройства синхронизации.6. Система идентификации объектов по п.1, отличающаяся тем, что в датчике запоминающее устройство выполнено в виде перепрограммируемого запоминающего устройства, управление режимом перепрограммирования которого осуществляется дополнительным сигналом.7. Система идентификации объектов по п.1, отличающаяся тем, что в запоминающем устройстве датчика информация об объекте идентификации находится в виде кода с исправлением ошибок.8. Система идентификации объектов по п.1, отличающаяся тем, что в зоне диаграммы направленности приемопередающей антенны считывателя расположено дополнительное передающее устройство с запоминающим устройством, в котором записан идентификационный тестовый код в используемом формате и не совпадающий ни с одним идентификационным кодом объектов.9. Система идентификации объектов по п.5, отличающаяся тем, что в датчике генерация идентификационного кода начинается после появления напряжения на выходе устройства питания.10. Система идентификации объектов по п.5, отличающаяся тем, что устройство синхронизации содержит генератор, выполненный по схеме с частотно задающей RC-цепочкой.11. Система идентификации объектов по п.5, отличающаяся тем, что в датчике ограничитель напряжения реализует режим ограничения напряжения как сверху, так и снизу.12. Система идентификации объектов по п.6, отличающаяся тем, что в датчике перепрограммирование запоминающего устройства осуществляется дополнительным сигналом, поступающим на вход устройства синхронизации с программатора через разъем управляющего входа датчика.13. Система идентификации объектов по п.6, отличающаяся тем, что в датчике перепрограммирование запоминающего устройства осуществляется дополнительным сигналом, сформированным устройством синхронизации по сигналам, полученным по радиоканалу.14. Система идентификации объектов по пп.12-13, отличающаяся тем, что в датчике устройство синхронизации в двух режимах, рабочем и программирования, включается внешним сигналом.15. Система идентификации объектов по пп.12 и 13, отличающаяся тем, что в датчике устройство синхронизации имеет режим контроля, имитирующий рабочий режим, и включается внешним сигналом.16. Система идентификации объектов по пп.1-15, отличающаяся тем, что в систему вводится центральное устройство обработки информации, первый вход которого подключен через линию связи к выходу первого считывателя, а вход N подключен через линию связи к выходу N-го считывателя.