CN1892671A - 应用射频卡在长大封闭空间跟踪目标的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用射频卡在长大封闭空间跟踪目标的系统，包括射频卡1、射频读写器2、计算机管理装置3、射频读写器泄漏电缆天线4、有线传输网络5和可选的射频定位器6。本发明系统在地铁、隧道、山洞、矿山井下，特别是煤矿巷道等长大的、可能弯曲的封闭空间，应用射频卡实时跟踪目标，并可通过系统向被跟踪目标发出寻呼指令。

Description

应用射频卡在长大封闭空间跟踪目标的系统
技术领域
本发明专利涉及应用射频识别技术跟踪目标的系统，更具体地，涉及在地铁、隧道、山洞、矿山井下，特别是煤矿巷道等长大的、可能弯曲的封闭空间应用射频卡实时跟踪目标的系统。
背景技术
无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性，实现对被识别物体的自动识别。
典型的射频识别系统通常由射频卡、射频读写器、计算机管理装置三部分组成。射频卡是安装在被识别目标(或称对象、物体)上，或由人携带，存储被识别目标相关信息的电子装置，射频卡包括的存储器中的信息可由射频读写器进行非接触读/写；射频读写器是利用射频技术读取射频卡信息、或将信息写入射频卡的设备；射频读写器读出的射频卡信息由计算机管理装置进行管理。
如图1所示，最常见的射频识别系统的工作过程是这样的：射频读写器在一个区域内发射能量形成电磁场，射频卡经过这个区域时检测到该信号后发送储存的数据，射频读写器接收射频卡发送的信号，解码后将数据发给计算机管理装置，计算机管理装置对数据进行进一步处理以达到目标识别的目的。
不同的射频识别系统因其应用需要的不同具有千差万别的技术特征。对于需要远距离识别的系统，一般射频卡采用有源方式，工作频率采用超高频段(UHF)或更高的微波频段，即300Mhz～3Ghz或更高频率范围，典型的工作频率在315Mhz、433Mhz、915Mhz、2.4Ghz和5.8Ghz左右。
在远距离射频识别应用的领域中，有一类具有相似的地理特征，如地铁、隧道、山洞、矿山井下，特别是煤矿巷道：它们覆盖的空间非常长远，如煤矿井下巷道延长线可达几十公里；而空间的宽度和高度相对很小，一般只有几米；而且这些空间结构复杂，可能有很多分层、分岔和急缓不一的弯角。
在具有上述地理特征的长大封闭空间，特别是在煤矿井下巷道，实现对被识别目标，如煤矿井下人员、车辆和设备的全范围实时位置监测，是一项非常迫切的需要，假如能够实时掌握煤矿井下所有矿工的具体位置，这对煤矿井下日常生产调度和安全监管，以及对煤矿紧急救援都能提供至关重要的有效手段。然而，应用现有的射频识别技术、方法、系统和装置，不能实现上述目标。
首先，为降低系统复杂性及应用成本，要求系统必须尽量减少射频读写器数量，否则将极大减小，甚至消除系统应用的可能性。在这一前提下，要在上述非常长大的弯曲空间实现对被识别目标的全范围实时监控，就要求一方面射频读写器对射频卡的读写距离足够远，同时要求能够实现射频信号在弯曲空间的传输，而射频信号，只能在空气中沿直线传输，所以在目前技术条件下，不能达到上述目的。
如上所述，要在上述非常长大的弯曲空间实现对被识别目标的全范围实时监控，要求射频读写器对射频卡的读写距离足够远，此时，被识别目标的位置被判定在收到被识别目标所对应射频卡信息的射频读写器的读写范围内，因这个距离足够远，因此被识别目标的位置只能判定在一个非常大的范围内，不能实现对被识别目标位置的更精确判定，这大大降低了系统应用的有效性，有时则基本不能达到目标识别的目的。
在现有射频识别系统中，射频卡不接受系统发布的寻呼指令且不能以发光二极管显示等方式将寻呼指令表示出来，从而没有应用射频识别系统作为一种对被识别目标的指挥手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用射频卡在长大的、可能弯曲的封闭空间跟踪目标的系统，该系统包括：
计算机管理装置3：用于对射频读写器2进行管理，向射频读写器2发送控制指令，并接收射频读写器2传回的信息；
射频读写器2：用于对射频卡1进行读/写，采用泄漏电缆作为天线4，所述泄漏电缆天线4沿跟踪目标的区域敷设；
射频卡1：用于存储、发射被跟踪目标信息，与射频读写器2通过泄漏电缆天线4实现无线通讯；
有线传输网络5：计算机管理装置3和射频读写器2通过有线传输网络5交换信息。
本发明的优选方案是所述射频读写器2采用二条或二条以上泄漏电缆天线4，每条泄漏电缆天线4沿不同方向的跟踪目标区域敷设。。
本发明的优选方案是所述射频卡1可接收由射频读写器2以射频信号方式发出的来自计算机管理装置3的寻呼指令。
本发明的优选方案是所述寻呼指令被射频卡1以发光二极管显示的方式表示出来。
本发明的优选方案是可选用射频定位器6实现对被跟踪目标的精确定位。
本发明的优选方案是所述射频定位器6布置在射频读写器2读写范围内的一些位置，以射频信号方式向其周围空间发送所在位置信息，该信息由其周围的射频卡1接收。
本发明的优选方案是射频读写器2所读取的射频卡1的信息中包含射频卡1接收到的由射频定位器6发出的位置信息。
本发明的优选方案是所述射频读写器泄漏电缆天线4沿跟踪目标的整个区域敷设，使射频识别信号在可能弯曲的整个跟踪区域空间传输。
本发明的优选方案是其系统工作频率在超高频段(UHF)或更高的微波频段，即300Mhz～3Ghz或更高频率范围，典型的工作频率在315Mhz、433Mhz、915Mhz、2.4Ghz和5.8Ghz左右。
本发明的优选方案是用于地铁、隧道、山洞、矿山井下，特别是煤矿巷道等长大的、可能弯曲的封闭空间。
本发明提供了一种能够在地铁、隧道、山洞、矿山井下，特别是煤矿巷道等长大的、可能弯曲的封闭空间应用射频卡跟踪目标的系统。本发明射频读写器采用至少一条泄漏电缆天线，该天线沿跟踪目标的区域敷设，解决了射频识别信号在弯曲空间的传输问题，使单台射频读写器的信号覆盖范围极大提高，从而极大降低了系统复杂性和应用成本。本发明可选用射频定位器，它以射频信号方式向具周围空间发出所在位置信息，为被识别目标在长大范围内的精确定位提供了一种有效手段。
附图说明
图1是典型射频识别系统工作模型
图2是应用射频卡跟踪目标的系统结构图
图3是应用射频卡跟踪目标的系统实施示意图
图4是射频定位器功能模块图
具体实施方式
如图2所示，应用射频卡跟踪目标的系统由以下部分构成，即射频卡1、射频读写器2、计算机管理装置3、射频读写器泄漏电缆天线4、系统有线传输网络5和射频定位器6，其中射频定位器6为选用部件。
图3是本发明的应用射频卡跟踪目标的系统实施示意图。
人员、车辆、设备等被识别目标分别携带射频卡1，在控制指挥中心设置计算机管理装置3，在目标跟踪区域布置一定数量射频读写器2，计算机管理装置3和射频读写器2之间通过光缆或电缆组成的有线传输网络5相连接，每台射频读写器2有至少一条天线4，该天线采用泄漏电缆并沿跟踪目标的区域敷设，使射频识别信号可以在整个跟踪区域空间传输。在每台射频读写器2的读写范围内，可选用安装射频定位器6，它以射频信号方式向其周围空间发送所在位置信息，该信息被其周围的射频卡1接收。
在应用中如选用射频定位器6，应根据需要将射频定位器6的发射功率调整到一定范围，可将它们等间隔布置在需要对被跟踪目标精确定位的跟踪区域，使得这个跟踪区域内的射频卡1在一般情况下都能收到唯一的位置信息，从而帮助系统准确判定被跟踪目标的位置。实际上，要保证处在两个相邻射频定位器6中间位置的射频卡1收到唯一的位置信息基本上是不可能的，因此，应允许处在两个相邻射频定位器6中间一个较小范围内的射频卡1同时或间隔地收到这两个射频定位器6发出的位置信息，此时，该射频卡1的位置被判定在这两个射频定位器6之间。
射频卡1是有源的，它存储、发射被跟踪目标信息，与射频读写器2通过泄漏电缆天线4实现无线通讯。
射频读写器2接收射频卡1以射频信号方式发出的被跟踪目标的相关信息，如系统选用了射频定位器6，则该信息包含射频卡1接收的由射频定位器6发出的位置信息。
射频读写器2可以射频信号方式向射频卡1发送来自计算机管理装置3的寻呼指令，优选方案该寻呼指令被射频卡1以发光二极管显示的方式表示出来。
射频读写器2与计算机管理装置3通过有线传输网络5交换信息：计算机管理装置3向射频读写器2发送控制命令和对射频卡1的寻呼指令；射频读写器2向计算机管理装置3发送接收到的射频卡1的信息。
计算机管理装置3对接收到的数据进行处理：计算机管理装置3收到各射频读写器2所接收的射频卡1的信息，则携带了这些射频卡1的被跟踪目标的位置被判定在收到这些射频卡1的射频读写器2的读写范围内，更精确地，当这些射频卡1的信息中包含了由射频定位器6所发出的位置信息，则携带了这些射频卡1的被跟踪目标的位置被判定在这些射频定位器6的周围区域。
射频定位器6的结构如图4所示，包括存储控制模块61，射频发送模块62，天线63，电源64。存储控制模块61，用于存储事先固化的所在位置信息，并对射频发送模块62进行控制；射频发送模块62，用于接收来自存储控制模块61的包含所在位置信息的数据流，将其调制放大后经天线63向外发射；天线63，用于将来自射频发送模块62的经过调制放大的电信号转换为电磁波向外发射；电源64，用于为射频读写器6各模块提供所需能量。
本发明应用步骤是：
如系统选用了射频定位器6，则射频定位器6以射频信号方式向其周围空间发射所在位置信息，从而为被跟踪目标的精确定位提供依据；该信息由其周围的射频卡1接收。
射频读写器2有至少一条天线4，该天线采用泄漏电缆并沿跟踪目标的区域敷设，使射频识别信号可以在可能弯曲的整个跟踪区域空间传输。
射频卡1与射频读写器2通过泄漏电缆天线4实现无线通讯：射频读写器2接收射频卡1发出的相关信息，如系统选用射频定位器6，则该信息包含射频卡1接收的由射频定位器6发出的位置信息；射频读写器2可以射频信号方式向射频卡1发送来自计算机管理装置3的寻呼指令，该寻呼指令被射频卡1以发光二极管显示的方式表示出来；
射频读写器2与计算机管理装置3通过有线传输网络5交换信息：计算机管理装置3向射频读写器2发送控制命令和对射频卡1的寻呼指令；射频读写器2向计算机管理装置3发送接收到的射频卡1的信息。
计算机管理装置3对接收到的数据进行处理：计算机管理装置3收到各射频读写器2所接收的射频卡1的信息，则携带了这些射频卡1的被跟踪目标的位置被判定在收到这些射频卡1的射频读写器2的读写范围内，更精确地，当这些射频卡1的信息中包含了由射频定位器6所发出的位置信息，则携带了这些射频卡1的被跟踪目标的位置被判定在这些射频定位器6的周围区域。

Claims (10)

1.一种应用射频卡跟踪目标的系统，其特征在于包括：
计算机管理装置(3)：用于对射频读写器(2)进行管理，向射频读写器(2)发送控制指令，并接收射频读写器(2)传回的信息；
射频读写器(2)：用于对射频卡(1)进行读/写，采用泄漏电缆作为天线(4)，所述泄漏电缆天线(4)沿跟踪目标的区域敷设；
射频卡(1)：用于存储、发射被跟踪目标信息，与射频读写器(2)通过泄漏电缆天线(4)实现无线通讯；
有线传输网络(5)：计算机管理装置(3)和射频读写器(2)通过有线传输网络(5)交换信息。
2.根据权利要求1所述的系统，射频读写器(2)采用二条或二条以上泄漏电缆天线(4)，每条泄漏电缆天线(4)沿不同方向的跟踪目标区域敷设。
3.根据权利要求1、2之一所述的系统，射频卡(1)可接收由射频读写器(2)以射频信号方式发出的来自计算机管理装置(3)的寻呼指令。
4.根据权利要求3所述的系统，所述寻呼指令由射频卡(1)以发光二极管显示的方式表示出来。
5.根据权利要求1-4之一所述的系统，选用至少一个射频定位器(6)实现对被跟踪目标的精确定位。
6.根据权利要求5所述的系统，所述射频定位器(6)布置在射频读写器(2)读写范围内的一些位置，以射频信号方式向其周围空间发送所在位置信息，该信息由其周围的射频卡(1)接收。
7.根据权利要求5、6之一所述的系统，射频读写器(2)所读取的射频卡(1)的信息中包含射频卡(1)接收到的由射频定位器(6)发出的位置信息。
8.根据权利要求1-7所述的系统，所述泄漏电缆天线(4)沿跟踪目标的整个区域敷设，使射频识别信号在可能弯曲的整个跟踪区域空间传输。
9.根据权利要求1-8之一所述的系统，其工作频率在超高频段(UHF)或更高的微波频段，即300Mhz～3Ghz或更高频率范围，典型的工作频率在315Mhz、433Mhz、915Mhz、2.4Ghz和5.8Ghz左右。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征是用于地铁、隧道、山洞、矿山井下、特别是煤矿巷道等长大的、可能弯曲的封闭空间。
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