Система автоматической радиочастотной идентификации

Изобретение относится к области телеметрических систем и может использоваться для дистанционной идентификации параметров объектов, не содержащих источников питания, в том числе движущихся. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Достигается за счет введения в приемопередатчик системы автоматической идентификации выпрямительного блока и разделения области запоминающего устройства, хранящей переменную информацию, на две зоны: зону для хранения информации о характеристиках переменного параметра и зону для хранения контрольной суммы. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к области телеметрических систем и может использоваться для дистанционной идентификации параметров объектов, не содержащих источников питания, в том числе движущихся.

Известен способ формирования сообщений с формированием контрольной суммы, которая добавляется к кодовому слову адреса, которое связано воедино с кодированными и форматированными кодовыми словами сообщения для формирования сообщения [Патент РФ №2144736, Кл. МПК H04L 1/00].

Недостатком данного способа является сложность реализации и невозможность контроля характеристик устройств, не содержащих источников питания.

Известна система идентификации объектов [Патент РФ №2222030, МПК G01S 13/82], состоящая из считывателей и приемоответчиков, устанавливаемых на объектах идентификации, и каждый из которых содержит генератор, блок СВЧ, постоянное запоминающее устройство и блок формирования постоянного напряжения.

Недостатком данной системы является невозможность передачи с приемоответчика на считыватель переменной информации.

Наиболее близким изобретением является приемоответчик [Патент РФ №2248292, МПК B61L 25/00], применяемый в системах автоматической идентификации для передачи на считыватель идентификационной информации, состоящей из постоянной, записываемой только с помощью специального программатора, и переменной частей.

Недостатками настоящего изобретения являются ограниченные функциональные возможности и ограниченный срок службы из-за наличия дополнительного источника питания.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается за счет введения в приемопередатчик системы автоматической идентификации выпрямительного блока и разделения области запоминающего устройства, хранящей переменную информацию, на две зоны: зону для хранения информации о характеристиках переменного параметра и зону для хранения контрольной суммы.

На фиг.1 показана структурная схема известной системы идентификации объектов.

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

На фиг.3 показана кодовая последовательность, формируемая приемопередатчиком.

На фиг.4 показана структурная схема формирователя контрольной суммы.

На фиг.5 показан пример реализации приемоответчика с запоминающим устройством на регистре сдвига.

На фиг.6А показан пример функциональной схемы формирователя импульса записи.

На фиг.6Б показаны временные диаграммы для фиг.6А.

На фиг.7 показан способ формирования идентификационной информации с постоянной контрольной суммой.

Ниже приводятся варианты выполнения устройств системы и способа по изобретению, которые наиболее полно отображает существо и преимущества изобретения, но не ограничивают возможности использования этого изобретения.

Система автоматической идентификации, реализующая предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Считыватель 1 облучает один из приемоответчиков 2, попавший в зону контроля считывателя 1. Считыватель 1 может быть реализован по [Патент РФ №2222030, МПК G01S 13/82, фиг.2].

Приемоответчик 2 (фиг.2), попадая в зону электромагнитного излучения соответствующего уровня, создаваемого считывателем 1, начинает формировать кодовую последовательность (фиг.3), хранящуюся в нескольких группах ячеек, в каждой группе ячеек записана определенная информация.

Информация 17 хранится в первой группе ячеек 9 запоминающего устройства 6. Информацию 17 в первую группу ячеек 9 ЗУ 6 можно записать только с помощью специального устройства программирования 8, подключаемого к приемоответчику 2 через линию 7 связи с программатором. Информация 17 не изменяется в процессе всей эксплуатации приемоответчика 2. Информация 17 для каждого приемоответчика 2, работающего в системе, уникальна. Она может содержать, например, данные о серийном номере приемоответчика, владельце, названии объекта контроля и др. Информация 17 может состоять из двух частей. Первая часть информации 17, хранящейся в первой группе ячеек 9 запоминающего устройства 6, может содержать код, необходимый для синхронизации при передаче данных, так называемую синхропосылку 20. Конкретная реализация синхропосылки 20 зависит от конструкции и устройства обработки информации считывателя. Синхропосылка 20 для всех приемоответчиков 2, работающих в одной системе, одинакова.

Информация 18, хранящаяся во второй группе ячеек 10 запоминающего устройства 6, формируется в двоичном коде и записывается во вторую группу ячеек 10 запоминающего устройства 6 в процессе эксплуатации приемоответчика. Эта информация может формироваться, например, аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), контактами реле и любым другим способом, для которого достаточно энергии, получаемой из электромагнитного излучения.

Информация 19, хранящаяся во второй группе ячеек 11 запоминающего устройства 6, представляет собой контрольную сумму, необходимую для повышения помехозащищенности информации. Информация 19 формируется по определенному, для данной системы автоматической идентификации, алгоритму на основании информации 17 и информации 18 формирователем 14 контрольной суммы.

Например, схемотехнически тактовый генератор 4, адресный счетчик 5 с дешифратором, запоминающее устройство 6, устройство 16 формирования импульса, линия 7 связи с программатором могут быть реализованы на микропроцессоре со сверхнизким потреблением, например PIC12F635/PIC16F636. В качестве формирователя информации 18 используется встроенный в микропроцессор, АЦП, на вход которого поступает напряжение, вырабатываемое любым механическим датчиком с выходом ЭДС, например, фототранзистором. Сам способ формирования кодовой последовательности, в этом случае, формируется программным способом.

Цифровая часть также может быть выполнена на дискретных цифровых микросхемах с пониженным энергопотреблением, например микросхемах, выполненных по КМОП технологии. Генератор 4, адресный счетчик 5 с дешифратором, формирователь 14 контрольной суммы на сумматоре 21 по фиг.4, формирователь 16 импульса записи в виде формирователя короткого импульса известны и могут быть реализованы по любой известной схеме. Запоминающее устройство 6 в виде первой 9, второй 10 и третьей 11 группы ячеек может быть реализовано в виде регистра сдвига. При этом постоянная, не изменяемая в процессе эксплуатации часть хранится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) 23 и может быть выполнена в виде технологических перемычек на плате или ПЗУ с электрически пережигаемыми перемычками. Функциональная схема приемоответчика, реализованного на дискретных элементах с регистром сдвига, показана на фиг.5. Для данной схемы импульс записи формируется дешифратором синхроимпульса 22. Для простоты цепи питания активных элементов не показаны.

Блок 3 СВЧ представляет собой четвертьволновой вибратор, подключенный через устройство согласования к выпрямительному блоку. Вход устройства согласования, который является входом блока 3 СВЧ соединен с выходом ЗУ 6.

Система работает следующим образом.

Перед креплением приемоответчика 2 на объект контроля происходит программирование первой группы ячеек 9 ЗУ 6 с помощью специального устройства программирования 8, подключаемого к приемоответчику 2 через линию 7 связи с программатором. Кроме самой информации 17 первой группы ячеек 9 ЗУ 6, устройство программирования 8 формирует напряжения постоянного тока, а также все синхроимпульсы, необходимые для записи и контроля информации 17 первой группы ячеек 9 ЗУ 6.

Когда приемоответчик 2 (фиг.2) попадает в зону электромагнитного излучения, создаваемого считывателем 1, электромагнитная волна через блок 3 СВЧ поступает на выпрямительный блок 15, который преобразовывает СВЧ-энергию в постоянное напряжение, которое поступает на входы питания всех активных элементов приемоответчика 2. После того, как на активных элементах появится постоянное напряжение, тактовый генератор 4 начинает генерацию тактовой частоты, которая поступает на адресный счетчик 5 с дешифратором. Адресный счетчик 5 с дешифратором формирует код адреса ячейки, бит информации, который участвует в формировании кодовой последовательности (фиг.3). Минимальный адрес, формируемый адресным счетчиком 5 с дешифратором, равен 0000h, максимальный адрес зависит от длины кодовой последовательности (фиг.3) и постоянен для приемоответчиков определенной системы. Кроме адреса, адресный счетчик 5 с дешифратором формируют импульс, при переходе счетчика 5 через «0», который поступает на вход записи ЗУ 6. По этому импульсу происходит запись информации 18 во вторую группу ячеек 10 запоминающего устройства 6 и информации 19 в третью группу ячеек 11 запоминающего устройства 6.

Информация 18, которая записывается во вторую группу ячеек 10 запоминающего устройства 6, присутствует на информационном входе 13 приемоответчика 2 в виде логических «0» и «1». Информация 18 одновременно поступает в режиме реального времени на один вход формирователя 14 контрольной суммы, на второй вход формирователя 14 поступает параллельная информация 17. В формирователе 14 контрольной суммы (фиг.4) сумматор 21 формирует контрольную сумму по определенному алгоритму, например, считает количество логических «1». С выхода формирователя 14 контрольная сумма в виде информации 19 в реальном времени поступает на вход третьей группы ячеек 11 ЗУ 6.

В данном варианте исполнения информация 18 и информация 19 соответственно второй 10 и третьей групп ЗУ 6 обновляется каждый кадр.

На фиг.6А показан пример функциональной схемы формирователя 16 импульса записи приемоответчика 2 в режиме, когда информация 18 и информация 19 записывается один раз в момент вхождения приемоответчика в зону контроля считывателя 1 и не изменяется до момента выхода из зоны контроля. На фиг.6Б - временные диаграммы.

На фиг.6Б:

t₁ - появления на выходе выпрямительного блока 15 и на входе формирователя 23 импульса напряжения лог.«1».

t₁...t₂ - диапазон времени, необходимый для формирования установившегося режима напряжений на входах второй 10 и третьей 11 групп ячеек ЗУ 6. На это время блокируется работа тактового генератора 4.

t₂ - время окончания блокирующего импульса, появление на входе формирователя короткого импульса 24 перепада напряжения «логическая «1» → «логический «0», начало формирования импульса записи на выходе формирователя короткого импульса 24.

Приемоответчик, показанный на фиг.5, работает следующим образом. В ПЗУ 22 в процессе изготовления приемоответчика записывается постоянная информация. После появления на выходе выпрямительного блока 15 постоянного напряжения (фиг.6Б), на выходе формирователя 23 импульса появляется импульс, блокирующий работу генератора 4. После появления импульса записи с выхода формирователя короткого импульса 24 происходит запись в первую группу ячеек 9 информации 17 из ПЗУ 22, во вторую группу ячеек 10 - информации 18 и в третью группу ячеек 11 - информации 19 с выхода сумматора 21. После этого генератором 4 происходит сдвиг информации в ЗУ 6, при этом с выхода ЗУ 6 информация поступает на блок 3 СВЧ и информационный вход ЗУ 6.

Кроме того, система может быть реализована по способу, проиллюстрированному на фиг.7. В данном случае информация 17 и информация 19 записываются устройством 8 программирования в процессе подготовки к эксплуатации, причем информация 19, представляющая собой контрольную сумму, формируется устройством 8 программирования из соображения, что информация 18 состоит из равного количества логических «0» и логических «1». При этом первая половина информации 18 содержит цифровой код характеристики переменного параметра, а вторая половина - инверсный цифровой код характеристики переменного параметра, получаемый за счет инверсии каждого бита инверторами 25 логического сигнала.

Для предохранения приемопередатчика от перегрузок, связанных с несанкционированными изменениями характеристик переменного параметра, могут использоваться буферные элементы 12.

1. Система автоматической радиочастотной идентификации, содержащая, как минимум, один считыватель и множество приемоответчиков, каждый из которых состоит из тактового генератора, выход которого соединен со входом адресного счетчика с дешифратором, первый выход которого соединен с адресными входами запоминающего устройства, которые являются адресными входами первой группы ячеек запоминающего устройства, которая хранит уникальную для каждого приемоответчика постоянную информацию и второй группы ячеек, информация в которых может меняться в процессе эксплуатации, причем информационный вход первой группы соединен с выходом устройства программирования, и блок СВЧ, вход которого соединен с последовательным выходом запоминающего устройства, отличающееся тем, что в приемоответчик вводится третья группа ячеек запоминающего устройства, формирователь контрольной суммы и выпрямительный блок, причем адресные входы третье группы ячеек запоминающего устройства соединены с адресными входами первой и второй группы ячеек и выходом адресного счетчика, а информационный вход второй группы ячеек является информационным входом приемопередатчика, а вход третьей группы ячеек соединен с выходом формирователя контрольной суммы, первый вход которого соединен с параллельным выходом данных первой группы ячеек запоминающего устройства, а второй вход соединен с информационным входом второй группы ячеек запоминающего устройства и при этом запись во вторую и третью группу ячеек запоминающего устройства осуществляется устройством формирования импульса записи, выход которого соединен со входом записи запоминающего устройства, а вход - со вторым выходом адресного счетчика с дешифратором, и при этом выход блока СВЧ соединен со входом выпрямительного блока, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно со входами питания генератора, адресного счетчика с дешифратором, запоминающего устройства и формирователя контрольной суммы.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок СВЧ состоит из последовательно соединенных приемопередающей антенны и модулятора, выход которого является выходом блока СВЧ, а вход - входом блока СВЧ.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в первой группе ячеек запоминающего устройства, которая хранит уникальную для каждого приемоответчика постоянную информацию, часть ячеек содержит синхропосылку, одинаковую для всех приемоответчиков системы.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что запоминающее устройство выполнено в виде регистра сдвига, сдвигающий вход которого соединен с выходом тактового генератора, выход сдвигающего регистра соединен с модулятором и информационным входом регистра сдвига, а импульс записи формируется формирователем импульса записи, вход которого соединен с выходом выпрямительного блока, а выход с входом записи регистра сдвига.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что приемоответчик содержит буферные элементы, выход которых соединен с информационным входом второй группы ячеек, а вход является информационным входом приемопередатчика.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что вход устройства формирования импульса записи соединен с выходом выпрямительного блока, а второй выход соединен с входом генератора.