Способ обнаружения и идентификации объекта

 

Использование: в области отыскания и идентификации координатных точек на изделии, на местности. Технический результат: обеспечение возможности быстрого перепрограммирования фиксированной идентифицирующей информации в подвижном или неподвижном объекте. Сущность изобретения: размещают на контролируемом объекте по выбранному закону с привязкой к координатным точкам контролируемого объекта пассивные радиотранспондеры, каждый из которых выполнен на базе твердотельной многоотводной линии задержки на поверхностных акустических волнах, затем направляют в пространство с объектом импульсное излучение, излучаемое антенной системой с узкой диаграммой направленности, при этом в каждом из радиотранспондеров предварительно формируют свой номер в двоичном коде, фиксируют поступающие от радиотранспондеров отклики и по полученным откликам производят распознавание объекта и определяют его координаты, причем пассивный радиотранспондер выполняют с одним общим входным встречно-штыревым преобразователем электрического сигнала в акустический и несколькими группами регулярных систем выходных встречно-штыревых преобразователей акустического сигнала в электрический, которые формируют на поверхности общего звукопровода с взаимным смещением по направлению распространения акустической волны, при этом смещение задают таким образом, чтобы задержка во времени между переизлученными сигналами от групп разрядов двоичного кода была равна межразрядной задержке, при этом однофазные металлизированные проводники первой по отношению к входам встречно-штыревым преобразователям группы выходных встречно-штыревых преобразователей коммутируют внешний электрическими цепями, а по изменению переизлученного двоичного кода этой группы судят о наличии потенциально опасных дестабилизирующих объект нагрузках. 3 ил.

Изобретение относится к области обеспечения отыскания и идентификации координатных точек на изделии, на местности или в пространстве и может быть использовано в сельском хозяйстве, в землепользовании, в навигации, в топографии, в геодезии, в станкостроении, в космических спасательных системах и других областях.

Известен способ обнаружения и идентификации объекта в системе защиты товарно-материальных ценностей на заводах фирм ASME / УДК (681.322-181.4.009.5: 654.924)(73). Система защиты товарно-материальных ценностей на заводах фирмы ACME / "Экспресс-информация"/ Радиоэлектроника за рубежом, М.: НИИЭИР,1991,в.8(1188), с.5 /, в котором существенными признаками являются: - в определенной точке пространства размещают по выбранному закону с привязкой к координатным точкам контролируемого объекта датчики - приемоответчики (радиотранспондеры), каждый из которых выполнен, например, в виде кристалла (чипа) полупроводниковой большой интегральной схемы (БИС) с антеннами; - БИС с антенной размещают на фиксированном расстоянии друг от друга; - затем в процессе контроля направляют в пространство с объектом электромагнитное импульсное излучение, для чего контролируемый объект (пространство с контролируемыми координатами) облучают радиоизлучением определенной частоты; - фиксируют поступающие от радиотранспондеров индивидуальные цифровые коды, которые заранее вводят в чип, и по полученным откликам производят распознавание объекта, и определяют его координаты.

Данный способ, хотя и позволяет обнаруживать и идентифицировать объект, однако, область применения данного способа ограничена невозможностью получения информации в реальном масштабе времени. При необходимости перепрограммирования кода необходимо применение внешних электронных устройств для реализации этой процедуры.

Наиболее близким заявляемому способу является известный способ идентификации объекта (патент США N 4096477, кл. G 01 S 9/56, опубл. 20.06.78, 9 с. ), в котором: - размещают на контролируемом объекте по выбранному закону с привязкой к координатным точкам пассивные радиотранспондеры: - направляют с помощью передатчика в контролируемое пространство импульсное радиоизлучение; - при этом радиотранспондеры имеют антенные системы и формируют свой кодированный номер; - фиксируют поступающие от радиотранспондеров отклики, по которым производят распознавание объекта; - пассивный радиотранспондер выполняют на основе многоотводной линии задержки на поверхностных акустических волнах с одним общим входным встречно-штыревым преобразователем акустического сигнала в электрический и несколькими регулярными системами выходных встречно-штыревых преобразователей акустического сигнала в электрический, которые расположены на поверхности общего звукопровода с взаимным смещением по оси направления распространения акустической волны;
- задают смещение, чтобы задержка во времени между соответствующими переизлученными группами разрядов двоичного кода была равна межразрядной задержке.

Известное техническое решение направлено на уменьшение затухания акустического сигнала на поверхности звукопровода из-за дисперсии энергии сигнала на проводниках тонкопленочной металлизации регулярных структур выходных встречно-штыревых преобразователей. Это достигается разбиением общего звукопровода на ряд параллельных структур со взаимным смещением регулярных структур выходных встречно-штыревых преобразователей с определенным условием, не нарушающим структуру разрядной сетки информационного слова в двоичном коде.

Данный способ, хотя и позволяет обнаруживать и идентифицировать объект, однако, область применения данного способа ограничена невозможностью получения обновленной информации в реальном масштабе времени. При необходимости перепрограммирования кода необходимо применение радиотранспондеров на основе электронных устройств для реализации этой процедуры (см. материалы о системах идентификации RFID TIRIS фирм Texas Instruments (США) и Dallas Semiconductor (США) [Dallas Semiconductor / Дилер в Москве - компания "Атос Лтд." тел. /факс [phone]; hffp/www dalsemi.com; e-mail [e-mail] // Металлические электронные идентификаторы в системах ограниченного доступа]).

Другим недостатком электронных систем является низкая стойкость электронного чипа к электромагнитным помехам и ионизирующему излучению.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение информативности процедуры идентификации объекта.

Техническим результатом является обеспечение возможности быстрого перепрограммирования фиксированной идентифицирующей информации в подвижном или неподвижном объекте.

Технический результат достигается тем, что в известном способе, заключающемся в том, что сначала на контролируемом объекте размещают по выбранному закону с привязкой к координатным точкам контролируемого объекта пассивные радиотранспондеры, каждый из которых выполнен на базе твердотельной многоотводной линии задержки на поверхностных акустических волнах, затем в процессе контроля направляют в пространство с объектом импульсное излучение, излучаемое антенной системой с узкой диаграммой направленности, при этом в каждом из радиотранспондеров предварительно формируют свой номер в двоичном коде, фиксируют поступающие от радиотранспондеров отклики и по полученным откликам производят распознавание объекта и определяют его координаты, причем пассивный радиотранспондер выполняют с одним общим входным встречно-штыревым преобразователем электрического сигнала в акустический и несколькими группами регулярных систем выходных встречно-штыревых преобразователей акустического сигнала в электрический, которые формируют на поверхности общего звукопровода с взаимным смещением по направлению распространения акустической волны, при этом смещение задают таким образом, чтобы задержка во времени между соответствующими переизлученными сигналами от групп разрядов двоичного кода была равна межразрядной задержке, при этом однофазные металлизированные проводники первой по отношению к входным встречно-штыревым преобразователям группы выходных встречно-штыревых преобразователей коммутируют внешними пассивными электрическими цепями, а по изменению переизлученного двоичного кода этой группы судят о наличии потенциально опасных дестабилизирующих объект нагрузках.

Способ позволяет обеспечить повышение информативности идентификации координатных точек путем включения кодовой информации о достижении предельных значений внешних критериальных параметров.

На фиг. 1 изображена схема реализации предложенного способа идентификации объекта с перекодировкой от внешних управляющих цепей;
На фиг. 2 изображено распределение во времени зондирующего транспондер сигнала и его отклик без перекодировки внешними цепями;
На фиг. 3 изображено распределение во времени зондирующего транспондер сигнала и его отклик в случае перекодировки нескольких разрядных встречно-штыревых преобразователей.

Возможность осуществления заявляемого способа подтверждается тем, что, во-первых, для реализации предлагаемого способа можно использовать широко применяемые схемотехнические наработки и имеющуюся элементную базу (см., например, "Высокочастотная система идентификации фирмы TEMIC": Новости электроники. М.: Специал электроник, 1996, N 2; "Мобильные 64-разрядные электронные ключи в виде металлической таблетки с размещением на брелке. -М.: ОАО "Инкормедиа", 1997, N 1), во-вторых, для реализации заявленного способа авторами предлагается система обнаружения со специальной многоотводной линией задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) для системы автоматического дистанционного обнаружения и идентификация объекта.

В качестве примера на обнаружение и идентификацию объекта с повышенной опасностью (особо опасного), размещенного в транспортном контейнере, рассмотрим следующую задачу.

Пусть требуется обнаружить и идентифицировать объект, находящийся в транспортном контейнере при попадании последнего в аварийные условия: превышения температуры возгорания материалов; превышение механического нагружения; превышение влажности, давления и других эксплуатационных характеристик.

Для решения поставленной задачи необходимо выполнить следующие операции (фиг. 1):
На объекте установлен радиотранспондер на основе многоотводной линии задержки на ниобате лития, выходные встречно-штыревые преобразователи которой содержат 12-и разрядный двоичный код, соответствующий индивидуальному номеру и дополнительный 4-х разрядный код, соответствующий четырем логическим единицам старших разрядов общего 16-и разрядного кода. Исходным кодом, сформированным в многоотводной линии задержки при ее изготовлении будет
16< разряды >1
1111ХХХХХХХХХХХХ,
где X означает произвольное значение, соответствующее логическому 0 или 1, установленное для номера объекта.

Следуя заявляемому способу (фиг. 1) в процессе контроля направляют в пространство с объектом (1) импульсное излучение, излучаемое антенной системой (2) с узкой диаграммой направленности. Фиксируют поступающие от датчиков-радиотранспондеров (3) отклики и по полученным откликам производят распознавание объекта и определяют его координаты. Пассивный радиотранспондер выполняют на основе многоотводной линии задержки (4) на поверхностных акустических волнах с одним общим входным встречно-штыревым преобразователем (5) электрического сигнала в акустический и несколькими группами регулярных систем выходных встречно-штыревых преобразователей (6) акустического сигнала в электрический, которые формируют на поверхности общего звукопровода с взаимным смещением по направлению распространения акустической волны.

Смещение задают таким образом, чтобы задержка во времени между соответствующими переизлученными сигналами от групп разрядов двоичного кода была равна межразрядной задержке. При несущей частоте зондирующего сигнала 300 МГц длительность радиоимпульса составляла 0,4 мкс при величине межразрядной задержки 0,4 мкс. Начальная задержка межу входными и первой группой выходных встречно-штыревых преобразователей составляла 2 мкс (фиг. 2).

Однофазные металлизированные проводники первой по отношению к входным встречно-штыревым преобразователям группы выходных встречно-штыревых преобразователей (6) (фиг. 1) коммутируют внешними пассивными электрическими цепями, в качестве которых используют витую пару проводников длиной не более 1,5 м или отрезок коаксиального кабеля с линейными размерами в четверть длины волны (четвертьволновый трансформатор) (7) (фиг. 1) .

При замыкании (размыкании) незапитанных ("сухих") контактов датчиков критических значений параметров дестабилизирующих факторов производят изменение разрядного кода в соответствующем разряде первой группы встречно-штыревых преобразователей (фиг. 3).

16< разряды >1
1010XXXXXXXXXXXX
При сравнении исходных данных с полученными судят о наличии потенциально опасных дестабилизирующих объект нагрузках. В приведенном примере изменения произошли в 13 и 15 разрядах.

В результате четкого выполнения вышеприведенного алгоритма решения поставленной задачи все возможные изменения допустимых нагрузок быстро обнаруживаются и идентифицируются.

Использование предлагаемого изобретения позволяет:
1. Обеспечить быстрое и удобное обнаружение и идентификацию различных объектов: средств передвижения в железнодорожном и автомобильном транспорте, отдельных судов или маяков в морском судоходстве, аварийных "черных ящиков" в авиации и т.д.

2. Обеспечить идентификацию от 4-х и более категорий дополнительных источников информации.

3. Обеспечить высокую надежность работы системы обнаружения и идентификации координатных точек в условиях активного негативного воздействия на систему атмосферных осадков, климатических изменений окружающей среды, а также промышленных загрязнений путем использования наиболее надежного канала связи - радиоканала.

4. Обеспечить малые габариты системы за счет компактности применяемого оборудования.

5. Обеспечить большой срок службы системы за счет использования в ретрансляторе пассивной схемы работы "запрос-ответ" и низкого энергопотребления системы.

6. Обеспечить относительную простоту и технологичность изготовления и, как следствие, низкую себестоимость оборудования.

Формула изобретения

Способ обнаружения и идентификации объекта, включающий предварительное размещение на контролируемом объекте по выбранному закону с привязкой к координатным точкам пассивных радиотранспондеров, направление в пространство с объектом импульсного радиоизлучения, при этом радиотранспондеры имеют антенные системы и формируют свой кодированный номер, фиксации поступающих от радиотранспондеров откликов, которыми производят распознавание объекта, выполнении радиотранспондера на основе многоотводной линии задержки на поверхностных акустических волнах с одним общим входным встречно-штыревым преобразователем электрического сигнала в акустический и несколькими регулярными системами выходных встречно-штыревых преобразователей акустического сигнала в электрический, расположении их на поверхности общего звукопровода с взаимным смещением по оси направления распространения акустической волны и задании такого смещения, чтобы задержка во времени между соответствующими переизлученными группами разрядов двоичного кода была равна межразрядной задержке, отличающийся тем, что радиотранспондеры выполняют таким образом, что металлизированные проводники первой по отношению к входным встречно-штыревым преобразователям группы выходных встречно-штыревых преобразователей коммутируют внешними электрическими цепями, а по изменению переизлученного двоичного кода судят о наличии потенциально опасных дестабилизирующих объект нагрузках.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3