Система дистанционного считывания информации с подвижных объектов и их узлов



Система дистанционного считывания информации с подвижных объектов и их узлов
Система дистанционного считывания информации с подвижных объектов и их узлов

 


Владельцы патента RU 2551132:

Закрытое акционерное общество "Информтехтранс" (RU)

Изобретение относится к системам дистанционной кодовой идентификации железнодорожных и автомобильных транспортных средств и автоматизированного учета грузовых перевозок этими средствами. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей существующей дистанционной радиочастотной идентификации объектов железнодорожного и автомобильного транспорта и объектов логистики при транзитных передвижениях. Указанный результат достигается за счет того, что в тракте считывателя стандарта ИСО 10374 формируется канал демодуляции отраженного от датчика стандарта ИСО 18000-6с в формате ЕРС Gen2 сигнала несущей частоты, модулированного его кодом, а запросное излучение формируется единым для считывателя программируемого генератора несущей частоты посредством управляющего контроллера, обеспечивающего по результатам демодуляции кода датчика в каналах работу генератора считывателя в условиях стандарта ИСО 10374 с непрерывным излучением несущей, или стандарта ИСО 18000-6с с модулированным опросным сигналом несущей в соответствии с требованиями стандарта ИСО 18000-6с. При этом датчики на подвижном объекте и контейнере (или узле объекта) пространственно устанавливаются исключая возможность одновременного попадания в зону видимости считывателя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к системам дистанционной кодовой идентификации железнодорожных и автомобильных транспортных средств и автоматизированного учета грузовых перевозок этими средствами.

Известна система запроса и обнаружения, содержащая считывающее устройство, датчик стандарта ИСО 103374, идентифицирующий объект (патент США 4739328, кл. G01S 13/00, НКИ 342/44: 342/51, 1988). В состав считывающего устройства входят генератор немодулированных колебаний, приемопередающая антенна, линия передачи, два направленных ответвителя, два смесителя, линия задержки на 90° по высокой частоте, два усилителя низкой частоты и линия задержки НЧ и демодулятор. Направленные ответвители включены в линию передачи навстречу друг другу, а их выходы подключены к входам смесителей. К одному смесителю сигнал гетеродина подведен с задержкой 90°. Сигнал со смесителей поступает на два усилителя НЧ. Сигналы НЧ сдвигаются по фазе на 90° и после усилителей ограничителей поступают на вход демодулятора.

Считывающее устройство запрашивает объект, оснащенный датчиком, который выдает идентифицирующую последовательность "единиц" и "нулей" в двоичном коде, индивидуальную для конкретного объекта. Этим кодом модулируются отражения от антенны датчика.

Датчик включает приемопередающую антенну, выпрямитель, переменную нагрузку и генератор модулированных колебаний.

Известна система дистанционного контроля подвижных объектов и их узлов (патент РФ №2291468). Система содержит считыватель информации, состоящий из приемопередающей антенны, полосового фильтра, циркулятора, генератора несущей частоты, смесителя, усилителя, демодулятора, блока обработки сигналов, двух блоков памяти и программно управляемого устройства модуляции, а также датчики, каждый из которых содержит модулятор, изменяющий характеристическое сопротивление антенны, выпрямитель, генератор кода, демодулятор, декодер, формирователь импульсов, два ключа и антенну.

В данном изобретении предлагается решение задачи за счет применения структуры датчика, обеспечивающей взаимодействие со считывателем, отдаленно напоминающее характер обмена по стандарту ИСО 18000-6с, но, строго говоря, не соответствующее этому стандарту. Поэтому не ясна практическая перспектива реализации данного патента на настоящем уровне развития стандартизации процессов обмена считывателя с датчиками идентификации подвижных объектов и существующей номенклатуры датчиков данного стандарта.

При этом исчезает возможность считывания собственно датчиков стандарта ИСО 10374.

Известна принятая за прототип система дистанционного считывания датчиков стандарта ИСО 10374 (патент РФ №2222030), содержащая считыватель сигналов кодового датчика для дистанционной идентификации объектов, включающий в себя приемно-передающий тракт, генератор несущей частоты, смеситель, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого подключен к входу демодулятора сигналов стандарта ИСО 10374, а выход демодулятора сигналов стандарта ИСО 10374 подключен к одному из входов блоком обработки сигнала, реализованная на российских железных дорогах.

В прототипе в считыватель, содержащий приемопередающую антенну, передающий тракт которой соединен с выходом генератора несущей 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, выполненного в виде микропроцессорного блока, 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 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.

Прототип не обеспечивает распознавание сигналов с датчиков стандарта ИСО 18000-6c(UHFGen2). Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей считывателя, а именно обеспечение идентификации подвижных объектов со смешенной комплектацией, когда, например, транспортное средство идентифицируется датчиком в стандарте ИСО 10374, а перевозимые грузы (например, контейнеры) идентифицируются датчиком в стандарте ИСО 18000-6с.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что считыватель сигналов кодового датчика для дистанционной идентификации объектов, включающий в себя приемно-передающий тракт, генератор несущей частоты, смеситель, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого подключен к входу демодулятора кода стандарта ИСО 10374, а выход демодулятора кода стандарта ИСО 10374 подключен к одному из входов блока обработки сигнала, снабжен двумя устройствами для разделения сигналов, контроллером, управляющим работой генератора несущей частоты, вторым смесителем, усилителем и демодулятором кода стандарта ИСО 18000-6с, при этом приемно-передающий тракт разделен на приемный канал с приемной антенной и передающий канал с передающей антенной, генератор несущей частоты, общий для обоих каналов, является программируемым, в качестве смесителей использованы квадратурные демодуляторы, передающая антенна непосредственно подключена к первому выходу программируемого генератора, второй выход которого подключен к входу первого устройства для разделения сигнала, а первый выход указанного устройства подключен к входу сигнала гетеродина первого смесителя, а второй выход устройства подключен к входу сигнала гетеродина второго смесителя, при этом сигнальный вход первого смесителя подключен к первому выходу второго устройства для разделения сигнала, вход которого подключен напрямую к приемной антенне, а второй выход второго устройства подключен к сигнальному входу второго смесителя, выходы первого смесителя подключены к входам первого усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен к демодулятору кода стандарта ИСО 10374, а выходы второго смесителя подключены к входам второго усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен к демодулятору кода стандарта ИСО 18000-6с, выход которого подключен к другому входу блока обработки сигналов, один из выходов которого подключен к входу контроллера, а управляющий выход контроллера подключен к программирующим входам генератора несущей частоты.

Другой выход блока обработки сигналов подключен к входу запоминающего устройства, выход которого предназначен для подключения - через соответствующее согласующее устройство - к линии связи, а третий вход блока обработки сигналов предназначен для подключения к устройству фиксации входа объекта в зону видимости считывателя - колесному датчику.

Также блок обработки сигналов выполнен с возможностью достраивания формата кода стандарта ИСО 18000-6с до размера формата кода стандарта ИСО1374, обеспечивая обработку выходной информации со считывателя единым программным обеспечением.

На рис.1 представлена структурная схема считывателя по заявленному изобретению с возможными компонентами реализации, на рис.2 приведен фрагмент считывания считывателем заявленной структуры кодов датчиков идентификации подвижного состава смешанной комплектации стандартов ИСО 10374 и ИСО 18000-6с (ЕРС UHF Gen2). В состав считывателя входят следующие элементы:

1 - передающая антенна, 2 - приемная антенна, 3 - программируемый генератор несущей частоты, 4 - управляющий контроллер, 5, 6 - устройства разделения сигналов, 7, 8 - смесители (квадратурные демодуляторы), 9, 10 - усилители промежуточной частоты, 11, 12 - демодуляторы (сигнальные процессоры) кодов датчиков, 13 - блок обработки сигналов (центральный процессор), 14 - запоминающее устройство, 15 устройства согласования с периферией, 16 - линия передачи (модем), 17 - устройство фиксации входа объекта в зону видимости считывателя (колесный датчик).

На рисунке показаны элементы возможной реализации считывателя. При этом позиции 3, 8, 10, 12 и частично 6 могут быть реализованы одной интегральной схемой AS3992.

Считыватель сигналов кодового датчика для дистанционной идентификации объектов включает в себя приемно-передающий тракт, разделен на передающий канал с передающей антенной 1 и приемный канал с приемной антенной 2. Смеситель 7 выходом которого соединен с входом усилителя 9, выход которого подключен к входу демодулятора 11 кода стандарта ИСО 10374. Выход последнего подключен к одному из входов блока 13 обработки сигнала. Считыватель снабжен двумя устройствами для разделения сигналов 5 и 6, контроллером 4, управляющим работой генератора 3 несущей частоты, вторым смесителем 8, демодулятором 10 кода стандарта ИСО 18000-6с. Генератор 3 несущей частоты, общий для обоих каналов, является программируемым. В качестве смесителей 7 и 8 использованы квадратурные демодуляторы. Передающая антенна непосредственно подключена к первому выходу генератора 3. второй выход которого подключен к входу устройства для разделения сигналов 6, а первый выход указанного устройства 6 подключен к первому входу смесителя 7. Второй выход устройства для разделения сигналов 7 подключен к первому входу смесителя 9. Второй вход смесителя 8 подключен к первому выходу устройства для разделения сигналов 5, вход которого подключен напрямую к приемной антенне 2. Второй выход устройства для разделения сигналов 5 подключен к второму входу смесителя 8. Выходы смесителя 7 подключены к входам первого усилителя 9 промежуточной частоты, выход которого подключен к демодулятору 11 кода стандарта ИСО 10374. Выходы смесителя 8 подключены к входам второго усилителя 10 промежуточной частоты, выход которого подключен к демодулятору 12 кода стандарта ИСО 18000-6с, выход которого подключен к другому входу блока 13 обработки сигналов. Один из выходов последнего подключен к входу контроллера 4. Управляющий выход контроллера подключен к программирующим входам генератора 3 несущей частоты.

Другой выход блока 13 обработки сигналов подключен к входу запоминающего устройства 14, выход которого предназначен для подключения - через соответствующее согласующее устройство, содержащееся в устройстве 15 согласования с периферией - к линии связи 16 (к модему). Третий вход блока 13 обработки сигналов предназначен для подключения к устройству 17 фиксации входа объекта в зону видимости считывателя - колесному датчику (также через соответствующее согласующее устройство, содержащееся в устройстве 15 согласования с периферией).

Блок 13 обработки сигналов выполнен с возможностью достраивания формата стандарта ИСО 18000-6с до размера формата кода стандарта ИСО1374, обеспечивая обработку выходной информации со считывателя единым программным обеспечением.

Работа устройства осуществляется в условиях установки датчиков на подвижном объекте и контейнере (или узле объекта), исключающей возможность одновременного попадания в зону видимости считывателя и происходит следующим образом.

При входе подвижного объекта в зону видимости считывателя по сигналу от внешнего источника (колесного датчика для железнодорожного состава или сигнала защитного барьера въезда автомобильного транспорта в зону прибытия) блок 13 обработки сигналов выдает команду управляющему контроллеру 4, по которой управляющий контроллер 4 включает программируемый генератор 3 несущей частоты в режиме генерации несущей частоты стандарта ИСО 18000-6с по обнаружению одиночного в поле зрения считывателя датчика стандарта ИСО 18000-6с. В этом режиме циклограмма высокочастотного излучения считывателя содержит зону непрерывного облучения для накачки питания датчика, зону широтно импульсной модуляции излучения несущей частоты, содержащей механизм адресного опознания датчика и при опознании включения датчиком генерации идентификационного кода стандарта ИСО 18000-6с, последующую зону непрерывного излучения, от которого формируется излучаемый антенной датчика сигнал, модулированный его идентификационным кодом. В исходном режиме зона непрерывного излучения для распознавания кода датчика расширена в интересах стандарта ИСО 10374 за счет снижения технически возможного числа считываний в единицу времени кодов датчика стандарта ИСО 18000-6с.

Если в зону видимости считывателя попадает датчик стандарта ИСО 18000-6с, считыватель демодулятором 12 (цифровым сигнальным процессором) кодов стандарта ИСО 18000-6с распознает код датчика, а более низкочастотный демодулятор 11 (цифровой сигнальный процессор канала фиксации кода стандарта ИСО 10374) не пропускает по длительности более высокочастотную кодовую последовательность датчика стандарта ИСО 18000-6с. При распознавании кода стандарта ИСО 18000-6с по команде блока 13 обработки сигналов управляющий контроллер 4 переводит программируемый генератор 3 в режим увеличенного числа считываний датчика в единицу времени и сохраняет данный режим на все время видимости датчика. При выходе датчика из зоны видимости и отсутствии сигнала датчика в каналах считывателя в течении заданного времени блок 13 обработки сигналов выдает команду управляющему контроллеру 4 для возврата генератора 3 в режим расширенной зоны непрерывного излучения несущей частоты стандарта ИСО 18000-6с.

Если в зону видимости попадает датчик стандарта ИСО 10374, то по циклограмме излучения стандарта ИСО 18000-6с в датчике в зоне накачки формируется питание его схемы, сохраняющееся в зоне адресной модуляции, а в зоне расширенного непрерывного излучения распознавания кода датчика генерируется неискаженный модулированный кодовой последовательностью датчика отраженный сигнал.

В процессе демодуляции сигнала в канале распознавания кода стандарта ИСО 10374 фиксируется по длительности характер последовательности единиц и нулей, в том числе маркер кодовой последовательности датчика стандарта ИСО 10374, существенно отличающейся от демодулированной последовательности кода стандарта ИСО 18000-6с. При этом демодулятор 13 в канале распознавания кодов датчиков стандарта ИСО 18000-6с не пропускает импульсные сигналы кода датчика стандарта ИСО 10374. При распознавании кода стандарта ИСО 10374 управляющий контроллер 4 по команде из блока 13 обработки сигналов устанавливает программируемый генератор 3 в режим непрерывного излучения несущей частоты и сохраняет этот режим до выхода датчика из зоны видимости считывателя, после чего, возвращает генератор 3 несущей частоты в режим работы стандарта ИСО 18000-6с с расширенной зоной непрерывного излучения.

В результате решается задача опознания подвижного объекта со смешанной комплектацией RFID-датчиками стандартов ИСО 10374 и ИСО 18000-6с.

Поскольку формат кодовой последовательности датчика стандарта ИСО 10374 128 бит, а формат кодовой последовательности датчика стандарта ИСО 18000-6с 96 бит, то при работе считывателя в составе автоматизированной системы дистанционного считывания информации с подвижных объектов в формате датчиков стандарта ИСО 10374 (например, автоматизированная система идентификации подвижных средств на Российских железных дорогах) в блоке 13 обработки сигналов предусмотрена при необходимости возможность достраивать нулями до нужного формата код датчика стандарта ИСО 18000-6с.

Это позволяет сохраненить неизменным программное обеспечение взаимодействия считывателя с приемником информации.

Данная структура считывателя позволяет также устанавливать считыватель в режим работы только в стандарте ИСО 10374 или только в режиме работы в стандарте ИСО 18000-6с, при этом обеспечивая для целей логистики распознавание группы датчиков стандарта ИСО 18000-6c(EPCGen2), одновременно находящихся в зоне считывания считывателя.

В качестве датчиков стандартов ИСО 10374 и ИСО 18000-6с могут применяться широко распространенные RFTD датчики UHF-диапазона, в том числе и описанный в прототипе датчик стандарта ИСО 10374, с соответствующей кодировкой идентифицируемого объекта и контейнера. В качестве канала выделения кода датчика стандарта ИСО 18000-6с посредством смесителя, усилителя и программируемого генератора несущей частоты в стандартах ИСО 18000-6с и ИСО 10374 может применяться интегральная микросхема AS3992-UHF Gen2 Reader chip.

В качестве управляющего генератором контроллера, демодуляторов (сигнальных процессоров) кодов датчиков, блока обработки сигналов (центрального процессорного устройства) могут применяться микроконтроллеры фирмы Microchip- PIC24EP512GP806, PIC18F26J11, PIC24EP512GU814.

Устройство для разделения сигнала от антенны в приемном тракте пополам на два канала, например, в виде симметричного делителя мощности сигнала на два может быть реализован на конденсаторах, а устройство для разделения сигнала с выхода программируемого генератора на вход гетеродина смесителя канала для сигнала стандарта ИСО 10374 - на направленном ответвителе ADC-20-4. В качестве смесителя с расщеплением управляющего сигнала несущей частоты на два сигнала, сдвинутых на 90 градусов - квадратурный демодулятор U2794MFS.

1. Считыватель сигналов кодового датчика для дистанционной идентификации объектов, включающий в себя приемно-передающий тракт, генератор несущей частоты, первый смеситель, первый усилитель, демодулятор сигналов стандарта ИСО 10374, выход первого смесителя соединен с входом первого усилителя, выход которого подключен к входу демодулятора сигналов стандарта ИСО 10374, а выход демодулятора сигналов стандарта ИСО 10374 подключен к одному из входов блока обработки сигнала, отличающийся тем, что снабжен двумя устройствами для разделения сигналов, контроллером, управляющим работой генератора несущей частоты, вторым смесителем, вторым усилителем и демодулятором сигналов кодов датчиков стандарта ИСО 18000-6с, при этом приемно-передающий тракт разделен на приемный канал с приемной антенной и передающий канал с передающей антенной, генератор несущей частоты, общий для обоих каналов, является программируемым, в качестве первого и второго смесителей использованы квадратурные демодуляторы, в качестве первого и второго усилителей использованы усилители промежуточной частоты, передающая антенна непосредственно подключена к первому выходу программируемого генератора, второй выход которого подключен к входу первого устройства для разделения сигнала, а первый выход указанного устройства подключен к входу сигнала гетеродина первого смесителя, а второй выход устройства подключен к входу сигнала гетеродина второго смесителя, при этом сигнальный вход первого смесителя подключен к первому выходу второго устройства для разделения сигнала, вход которого подключен напрямую к приемной антенне, а второй выход второго устройства подключен к сигнальному входу второго смесителя, выходы первого смесителя подключены к входам первого усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен к демодулятору сигналов стандарта ИСО 10374, а выходы второго смесителя подключены к входам второго усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен к демодулятору сигналов стандарта ИСО 18000-6с, выход которого подключен к другому входу блока обработки сигналов, один из выходов которого подключен к входу контроллера, а управляющий выход контроллера подключен к программирующим входам генератора несущей частоты.

2. Считыватель по п. 1, отличающийся тем, что другой выход блока обработки сигналов подключен к входу запоминающего устройства, выход которого предназначен для подключения - через соответствующее согласующее устройство - к линии связи, а третий вход блока обработки сигналов предназначен для подключения к устройству фиксации входа объекта в зону видимости считывателя - колесному датчику.

3. Считыватель по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что блок обработки сигналов выполнен с возможностью достраивания формата стандарта ИСО 18000-6с до размера формата кода стандарта ИСО 1374, обеспечивая обработку выходной информации со считывателя единым программным обеспечением.



 

Похожие патенты:

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

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

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании средств идентификации воздушных объектов. Достигаемый технический результат - повышение вероятности правильной идентификации воздушных объектов, обнаруженных бортовой радиолокационной станцией (БРЛС), в условиях многоцелевой обстановки. Сущность изобретения заключается в применении комплексной обработки информации от БРЛС и системы обмена данными (СОД) по окончании цикла обзора пространства БРЛС, в основе которой лежит процедура определения числа возможных комбинаций истинных значений идентификационных признаков воздушных объектов, обнаруженных БРЛС, с последующим формированием вектора уточненных оценок их идентификационных признаков по критерию максимума функции правдоподобия из всех возможных комбинаций идентификационных признаков данных воздушных объектов, что позволяет исправлять ошибки идентификации, возникающие при отождествлении пространственных координат одного и того же абонента СОД с пространственными координатами нескольких воздушных объектов, обнаруженных БРЛС, за счет учета влияния пространственного положения воздушных объектов на текущие оценки их идентификационных признаков. 2 ил.
Наверх