Система беспроводной передачи данных Российский патент 2023 года по МПК H04W4/30 G01S13/00 B61L23/00 H04B10/00 

Изобретение относится к области передачи данных и может быть использовано в том числе на железнодорожном транспорте для передачи на борт транспортного средства ответственной информации по беспроводному каналу связи.

Известна система беспроводной передачи данных, используемая в системе идентификации объектов, содержащая устройство опроса и передатчик на поверхностных акустических волнах, включающий основной и дополнительный акустический канал, при этом в основном акустическом канале расположены однонаправленный приемопередающий ВШП с внутренними отражателями и отражающий ВШП с числом пар электродов, выбираемым из условия , где k² - квадрат коэффициента электромеханической связи, который соединен с электронным ключом, замыкающим и размыкающим отражающий ВШП в определенные моменты времени, образуя кодовую последовательность, и управляется микроконтроллером, который запрограммирован на определенную кодовую последовательность, и который соединен с источником питания, и который подсоединен к выходному ВШП дополнительного акустического канала, входной ВШП которого соединен с антенной, причем период этих ВШП отличен от периода ВШП основного акустического канала (описание к патенту RU2344438, G01S 13/00, 20.01.2009).

В известной системе беспроводной передачи данных при подаче опрашивающего импульса от устройства опроса путем включения и выключения электронного ключа передают информацию, предварительно заложенную в памяти микроконтроллера. Однако для передачи другой информации ее следует дополнительно заложить в память микропроцессора. Кроме того, недостатком является также использование источника питания, а следовательно, и необходимость его замены или периодической зарядки.

Наиболее близким аналогом является система беспроводной передачи данных для радиочастотной идентификации, содержащая опросное средство, и метка с радиочастотной идентификацией, включающая колебательный контур из соединенных последовательно резистивного, индуктивного и емкостного элементов, выполненный с возможностью возникновения в нем резонанса на первой частоте, при этом к колебательному контуру присоединен управляющий элемент, содержащий процессор, и запоминающее устройство, в которых хранятся команды, выполнение которых обеспечивается при наличии заданного количества светового излучения, управляющий элемент выполнен с возможностью обнаружения заданного количества светового излучения, причем управляющий элемент выполнен с возможностью изменения резонансного отклика колебательного контура на указанной первой частоте в ответ на заданное количество светового излучения, управляющий элемент содержит фотодиод, выполненный с возможностью изменения сопротивления колебательного контура в ответ на заданное количество светового излучения (описание к патенту RU2750280С2, G06K 19/07, 12.01.2021).

В известном техническом решении опросное средство считывает информацию с метки только при наличие заданного количества светового излучения, при этом она не использует источника питания. Однако источник информации включает постоянные данные, хранящиеся в процессоре и запоминающиеся на устройстве. Кроме того, характеристики колебательного контура, включающего последовательно соединенные резистивный, индуктивный и емкостной элементы, подвержены влиянию внешних воздействующих факторов.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности передачи переменного объема данных, изменяемых во времени путем использования резонансного контура, включающего ПАВ фильтр и фотодиод, за счет малых вносимых потерь, высокой избирательности и малого коэффициента прямоугольности.

Технический результат достигается тем, что система беспроводной передачи данных содержит передатчик, включающий резонансный контур, содержащий ПАВ фильтр и фотодиод, последовательно соединенные источник информационных сигналов с частотой ниже частоты резонансного контура и оптический модуль, взаимодействующий с фотодиодом резонансного контура через волоконно-оптический кабель, и последовательно соединенные считыватель с частотой излучения электромагнитных сигналов, равной частоте резонансного контура передатчика, и декодер.

Для варианта передачи данных на борт рельсового транспортного средства в систему введены дополнительные передатчики, на борту рельсового транспортного средства установлены считыватель и декодер, выход которого подключен к бортовой информационной шине для передачи данных в устройство безопасности транспортного средства, при этом передатчики установлены на перегоне на границах блок-участков, оптический модуль выполнен многоканальным и через маршрутизатор подключен к источнику информационных сигналов, в качестве которого используют аппаратно-программный комплекс автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, память которого включает данные о местоположении на перегоне каждого передатчика, оптический модуль взаимодействует с фотодиодом каждого передатчика посредством соответствующего волокна волоконного-оптического кабеля межстанционной линии передачи данных, подключенного к соответствующему выходу оптического модуля.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлена структурная схема системы передачи данных, на фиг. 2 -структурная схема варианта выполнения системы беспроводной передачи данных на борт рельсового транспортного средства.

Система беспроводной передачи данных содержит передатчик 1, включающий резонансный контур, содержащий ПАВ фильтр 2 и фотодиод 3, а также последовательно соединенные источник 4 информационных сигналов с частотой ниже частоты резонансного контура и оптический модуль 5, взаимодействующий с фотодиодом 3 резонансного контура через волоконно-оптический кабель 6, и последовательно соединенные считыватель 7 с частотой излучения, равной частоте резонансного контура передатчика 1, и декодер 8.

Для передачи ответственной информации на борт рельсового транспортного средства в систему введены дополнительные передатчики 1, на борту локомотива 9 рельсового транспортного средства установлены считыватель 7 и декодер 8, выход которого подключен к бортовой информационной шине 10 для передачи данных в устройство безопасности рельсового транспортного средства. Передатчики 1 установлены на перегоне на границах блок-участков, оптический модуль 5 выполнен многоканальным и через маршрутизатор 11 подключен к источнику 4 информационных сигналов, в качестве которого используют аппаратно-программный комплекс автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, память которого включает данные о местоположении на перегоне каждого передатчика 1. Оптический модуль 5 взаимодействует с фотодиодом 3 каждого передатчика 1 посредством соответствующего волокна 12 волоконного-оптического кабеля 6 межстанционной линии передачи данных. Каждое волокно 12 волоконно-оптического кабеля подключено к соответствующему выходу оптического модуля 5.

Предлагаемая система беспроводной передачи данных реализуется следующим образом.

Источник 4 информационных сигналов формирует информационное сообщение в виде кодовой последовательности импульсов с частотой f₁ ниже частоты f₀ резонансного контура передатчика 1. Кодовая последовательность импульсов поступает на вход питания оптического модуля 5, тем самым осуществляя модуляцию интенсивности света током, приводящим в действие источник света, например, лазерный диод.

При подаче на фотодиод 3 оптических импульсов его электрическая емкость меняется, что приводит к изменению его импеданса. Изменение импеданса фотодиода 3 приводит к изменению входного сопротивления ПАВ - фильтра 2, а следовательно, к изменению частоты резонансного контура передатчика 1.

Для приема информационных сигналов считыватель 7 формирует непрерывный гармонический электромагнитный сигнал с частотой, равной частоте f₀ резонансного контура передатчика 1. Попав в зону действия радиосигнала, резонансный контур передатчика 1 возбуждается. За счет использования ПАВ фильтра, включенного в резонансный контур, формируется отраженный радиосигнал, представляющий собой последовательность радиоимпульсов с несущей частотой, равной f₀, и частотой модуляции f₁, соответствующей кодовой последовательности информационных сигналов, которая подается на фотодиод 3 посредством передачи оптических импульсов по волоконно-оптическому кабелю 6.

Считыватель 7 принимает отраженные радиосигналы и направляет их в декодер 8, который декодирует их и выделяет последовательность кодовых импульсов, соответствующих переданным информационным сигналам.

При этом никаких дополнительных источников питания не используется, поскольку энергии оптического сигнала достаточно, чтобы менять импеданс фотодиода 3, а следовательно, менять коэффициент отражения электромагнитного сигнала считывателя 7 от передатчика 1 в 5-10 раз. Если использовать фотодиоды 3 инфракрасного излучения в районе 1310 нм, то длина оптического кабеля 6 может составлять несколько километров, поскольку затухание оптического сигнала в этом случае не превышает 1 дБ на километр.

Для варианта реализации системы беспроводной передачи данных на борт рельсового транспортного средства поездной диспетчер с аппаратно-программного комплекса своего автоматизированного рабочего места передает через маршрутизатор 11 на соответствующий вход оптического модуля 5 ответственную информацию, которая модулирует оптическое излучение источника излучения и через волновод 6 поступает на фотодиод 3 передатчика 1. При приближении транспортного средства к местоположению передатчика 1 считыватель 7, установленный на локомотиве 9 транспортного средства, передает электромагнитный сигнал, который возбуждает резонансный контур передатчика 1.

Отраженные сигналы передатчика 1 считыватель 7 принимает, декодер 8 выделяет информационные сигналы и через информационную шину 10 (CAN-шина) передает в бортовое устройство безопасности (на чертеже не показано) для принятия решений по обеспечению безопасности движения на перегоне.

Таким образом, предлагаемая система беспроводной передачи данных позволяет повысить надежность передачи любого объема данных, изменяемых в течение времени, путем использования ПАВ фильтра в резонансном контуре передатчика за счет малых вносимых потерь, высокой избирательности и малого коэффициента прямоугольности.

Изобретение относится к области передачи данных и может быть использовано на железнодорожном транспорте для передачи на борт транспортного средства информации по беспроводному каналу связи. Техническим результатом является повышение надежности передачи переменного объема данных, изменяемых во времени, путем использования резонансного контура, включающего ПАВ фильтр и фотодиод, за счет малых вносимых потерь, высокой избирательности и малого коэффициента прямоугольности. Для этого система беспроводной передачи данных содержит передатчик, включающий резонансный контур, содержащий ПАВ фильтр и фотодиод, последовательно соединенные источник информационных сигналов с частотой ниже частоты резонансного контура и оптический модуль, взаимодействующий с фотодиодом резонансного контура через волоконно-оптический кабель, и последовательно соединенные считыватель с частотой излучения электромагнитных сигналов, равной частоте резонансного контура передатчика, и декодер. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система беспроводной передачи данных, характеризующаяся тем, что содержит передатчик, включающий резонансный контур, содержащий ПАВ фильтр и фотодиод, последовательно соединенные источник информационных сигналов с частотой ниже частоты резонансного контура и оптический модуль, взаимодействующий с фотодиодом резонансного контура через волоконно-оптический кабель, и последовательно соединенные считыватель с частотой излучения электромагнитных сигналов, равной частоте резонансного контура передатчика, и декодер.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в систему введены дополнительные передатчики, на борту рельсового транспортного средства установлены считыватель и декодер, выход которого подключен к бортовой информационной шине для передачи данных в устройство безопасности транспортного средства, при этом передатчики установлены на перегоне на границах блок-участков, оптический модуль выполнен многоканальным и через маршрутизатор подключен к источнику информационных сигналов, в качестве которого используют аппаратно-программный комплекс автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, память которого включает данные о местоположении на перегоне каждого передатчика, оптический модуль взаимодействует с фотодиодом каждого передатчика посредством соответствующего волокна волоконного-оптического кабеля межстанционной линии передачи данных, подключенного к соответствующему выходу оптического модуля.