СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2007 года по МПК G01K7/10 

Изобретение относится к идентификации объектов, преимущественно крупногабаритных, например для выявления контрафактной продукции, контейнеров для пищевых продуктов, а также для контроля и слежения за перемещением грузовых и транспортных потоков.

Известны способы идентификации объектов с использованием штриховой системы кодирования. [Обзор автоматической идентификации. Доклады конференции. М.: Совинцентр, 20-21 сентября, 1988, с.16.]. При этом объект метят посредством идентифицированной этикетки, а считывание данных производят либо оптически, либо радиочастотным способом.

При использовании оптического способа существуют ограничения по скорости считывания и дальности обнаружения объекта. Недостатком известного способа также является снижение достоверности идентификации при неблагоприятных условиях среды и низкая помехозащищенность канала связи.

Радиочастотный способ [Автоматическая высокочастотная система распознавания. - Электроника и информационная техника, 1990, №2, с.43] характеризуется значительными дальностями обнаружения объекта, большим диапазоном скоростей, обладает высокой проникающей способностью.

Однако если используется радиочастотный способ с активным ответом для формирования кодового слова, то используется встроенный источник питания, который является основным недостатком этого способа. При этом сама этикетка построена на активных элементах и не обладает радиоактивной устойчивостью, что также является недостатком этого способа.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ идентификации объектов (патент России № 2057334, G 01 N 33/02, БИ № 17, 2000.06.20). Способ заключается в том, что при идентификации объектов на контейнере закрепляют пьезоэлектрическую пассивную радиометку с антенной. Осуществляют радиозондирование объекта приемно-передающим трактом (включающим передатчик и приемник), путем облучения радиосигналом пассивной радиометки, выработки им кодового слова, содержащего информационную часть с данными объекта, затем переизлучают сформированный электрический сигнал с последующим его приемом антенной приемно-передающего тракта. Радиозондирование объекта осуществляют гармоничным сигналом, а в состав кодового слова наряду с информационной частью вводят пилот-сигнал, отстоящий от информационной части на фиксированный временной интервал, при этом кодирование информационной части осуществляют путем бифазной модуляции элементарных символов, а дешифрацию кодового слова проводят посредством фазовой синхронизации.

Способ позволяет более точно идентифицировать и увеличить дальность считывания информации об объекте.

Однако при ограниченной мощности передатчика (предельно допустимая норма 2 Вт в импульсе) дальность считывания информации об объекте ограничивается расстоянием 3 м, тогда как во многих применениях требуется обеспечить расстояние 10 м и более.

Вышеизложенные факты приводят к снижению точности идентификации и уменьшению дальности считывания информации об объекте, что и является недостатком прототипа.

Задачей настоящего изобретения является увеличение дальности считывания и надежности обнаружения информации об объекте.

Технический результат достигается тем, что в способе идентификации объектов предусматривают закрепление на объекте пассивной радиометки, радиозондирование радиометки передатчиком, кодирование сигнала, излучение сформированного радиометкой электрического сигнала и его последующий прием приемником, причем радиозондирование объекта осуществляют частотно-фазово и амплитудно-модулированным сигналом, осуществляют сжатие сигнала во времени, увеличивают его импульсную мощность, а кодирование сигнала осуществляют путем комбинации различных топологий встречно-штыревых преобразователей и форм излучаемого передатчиком сигнала, при этом каждой форме сигнала соответствует только одна топология.

В отличие от прототипа пассивную радиометку облучают сигналом не одной формы (например, синусоидальной), а сигналами различных форм (применение фозово-частотно и амплитудной модуляции зондирующего сигнала). При этом каждой форме зондирующего сигнала соответствует своя топология радиометки, что и позволяет увеличить импульсную мощность и, соответственно, увеличить дальность идентификации и повысить ее надежность.

Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных по всем признакам заявленному способу идентификации объектов, отсутствуют, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

В настоящее время авторам неизвестны способы идентификации объектов, которые позволяли бы проводить идентификацию объектов на расстоянии более 10 м с радиометками при ограниченной мощности с такой точностью, которую обеспечивает предлагаемый способ идентификации объектов.

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата, следовательно, заявленное изобретение соответствует "изобретательскому уровню".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - функциональная схема устройства для реализации способа идентификации объекта;

на фиг.2 - блок-схема пассивной радиометки.

Устройство для реализации предлагаемого способа идентификации объектов состоит из пассивной радиометки 1, приемника 2, передатчика 3 и блока управления 4. Пассивная радиометка 1 соединена с приемником 2 и передатчиком 3 посредством радиосигналов. Приемник 2, передатчик 3 и блок управления 4 соединены между собой.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, используется, например, в приемопередающих РЛС [6].

Пассивная радиометка 1 состоит из последовательно соединенных между собой устройства на ПАВ 5, согласующего устройства 6 и антенны 7.

Устройство на ПАВ 5 реализуется в виде металлизированных встречно-штыревых преобразователей (ВШП) и отражательных канавок и ВШП, нанесенных на подложку из пьезоэлектрического материала.

Структура ВШП и канавок выбирается так, чтобы модулированный по частоте, фазе и амплитуде сигнал, излученный передатчиком, был преобразован в сигнал с большей импульсной мощностью.

Например, если передатчик 3 излучает линейно частотно модулированный (ЛЧМ) сигнал, то устройство на ПАВ 5 реализуется в виде сжимающей дисперсионной линии задержки (ДЛЗ) и формирует сигнал в виде дельта-импульса.

Согласующее устройство 6 реализуется в виде дополнительных индуктивностей [1].

Антенна 7 может быть реализована в виде четвертьволнового вибратора [2].

Приемник 2 и передатчик 3 являются стандартными устройствами [3].

Блок управления 4 может быть реализован на основе микропроцессора и программного обеспечения [4, 5].

Способ идентификации объекта реализуется следующим образом.

Известно [5], что структура на ПАВ, например ДЛЗ, может сжимать сигнал только строго определенной формы. В случае изменения формы сигнала (например, формирование ЛЧМ сигнала не с повышением, а с понижением частоты), для получения сжатого сигнала необходимо изменить структуру ПАВ (выполнить другую расстановку электродов и отражающих углублений-канавок).

Блок управления 4 формирует радиосигнал специальной формы, согласованной со структурой устройства на ПАВ 5. Форма сигнала определяется одновременным изменением частоты, фазы и амплитуды сигнала. Блок управления 4 формирует форму сигнала (например, ЛЧМ сигнал) и передает эту информацию на передатчик 3. После получения информации с блока управления 4 передатчик 3 передает сигнал на приемник 2. Далее передатчик 3 излучает сформированный блоком управления 4 сигнал в эфир.

Сигнал, излученный передатчиком 3, поступает на антенну 7 радиометки 1. С антенны 7, через согласующее устройство 6, сигнал поступает на устройство на ПАВ 5.

Основной функцией устройства на ПАВ 5 является повышение импульсной мощности сигнала.

Далее сигнал через согласующее устройство 6 и антенну 7 излучается в эфир и поступает на приемник 2.

Приемник 2 принимает сигнал с радиометки 1 и передает его на блок управления 4.

В случае наличия корреляции между сформированным блоком управления 4 сигналом и сигналом, принятым приемником 2, блок управления 4 формирует единицу в бите информации, соответствующем форме сформированного блоком управления 4 сигнала и фиксирует идентификацию объекта.

В случае отсутствия корреляции между сформированным блоком управления 4 сигналом и сигналом, принятым приемником 2, блок управления 4 формирует нуль в бите информации, соответствующем форме сформированного блоком управления 4 сигнала и фиксирует отсутствие идентификации объекта.

Предлагаемый способ идентификации объектов позволяет существенно увеличить дальность (до 10 метров) и надежность идентификации за счет увеличения импульсной мощности ответного сигнала радиометки.

Импульсная мощность увеличивается за счет сжатия во времени запросного зондирующего сигнала.

Надежность идентификации объекта увеличивается за счет увеличения отношения сигнал-шум, которое обеспечивается увеличением амплитуды, излученного антенной пассивной пьезоэлектрической радиометки сигнала.

Список литературы

1. Патент 2176092. Маркерное устройство для системы радиочастотной идентификации. Васильченко И.Н., Егорова О.Г., Забузов С.А., Крутиков С.А., Ларионов С.М.

2. Воскресенский Д.И. Антенны с обработкой сигнала: Учебное пособие для вузов. - М.: САЙНС-ПРЕСС, 2002. - 80 с.

3. О.В.Алексеев. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учебное пособие для радиотехнических специальностей. 2000.- 479 с.

4. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: учебник для вузов / В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2005.

5. Л.Рабинер, Б.Гоулд. Теория и применение цифровой обработки сигналов. - М.: Мир, 1978. - 848 с.

6. Д.Морган. Устройства обработки сигналов на ПАВ. - М.: Радио и связь, 1990. - 416 с.

Изобретение относится к идентификации объектов, преимущественно крупногабаритных, например для выявления контрафактной продукции, контейнеров для пищевых продуктов, а также для контроля и слежения за перемещением грузовых и транспортных потоков. Техническим результатом изобретения является увеличение дальности считывания и надежности обнаружения информации об объекте. Сущность изобретения заключается в том, что в способе идентификации объектов предусматривают закрепление на объекте пассивной радиометки, радиозондирование радиометки передатчиком, кодирование сигнала, излучение сформированного радиометкой электрического сигнала и его последующий прием приемником, причем радиозондирование объекта осуществляют частотно-фазово и амплитудно-модулированным сигналом, осуществляют сжатие сигнала во времени, увеличивают его импульсную мощность, а кодирование сигнала осуществляют путем комбинации различных топологий встречно-штыревых преобразователей и форм излучаемого передатчиком сигнала, при этом каждой форме сигнала соответствует только одна топология. 2 ил.

Способ идентификации объектов, предусматривающий закрепление на объекте пьезоэлектрической пассивной радиометки с антенной, радиозондирование передатчиком пассивной радиометки, кодирование сигнала, излучение сформированного пассивной радиометкой электрического сигнала, его прием приемником и передачу на блок управления, определение соответствия формы сигнала, сформированного блоком управления, и сигнала, сформированного пассивной радиометкой и принятого приемником, на основании чего делается вывод об идентификации объекта или об ее отсутствии, отличающийся тем, что радиозондирование осуществляют частотно-фазово и амплитудно-модулированным сигналом, кодирование сигнала осуществляют подбором соответствия топологии встречно-штыревых преобразователей пьезоэлектрической пассивной радиометки форме модулированного по частоте, фазе и амплитуде сигнала, излученного передатчиком, при котором сигнал, излученный передатчиком, преобразуется пьезоэлектрической пассивной меткой в сигнал с большей импульсной мощностью путем сжатия его во времени, причем каждой форме сигнала, излученного передатчиком, соответствует только одна топология встречно-штыревых преобразователей.