NL1026338C2 - Systeem voor detectie, locatie en identificatie volgens het FM-CW principe. - Google Patents

Systeem voor detectie, locatie en identificatie volgens het FM-CW principe. Download PDF

Info

Publication number
NL1026338C2
NL1026338C2 NL1026338A NL1026338A NL1026338C2 NL 1026338 C2 NL1026338 C2 NL 1026338C2 NL 1026338 A NL1026338 A NL 1026338A NL 1026338 A NL1026338 A NL 1026338A NL 1026338 C2 NL1026338 C2 NL 1026338C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
signal
interrogation
frequency
label
transmitter
Prior art date
Application number
NL1026338A
Other languages
English (en)
Inventor
Tallienco Wieand Harm Fockens
Original Assignee
Nedap Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nedap Nv filed Critical Nedap Nv
Priority to NL1026338A priority Critical patent/NL1026338C2/nl
Priority to EP05076301A priority patent/EP1602939A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1026338C2 publication Critical patent/NL1026338C2/nl

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/75Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G01S13/751Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal
    • G01S13/756Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal using a signal generator for modifying the reflectivity of the reflector
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G01S13/345Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using triangular modulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/003Bistatic radar systems; Multistatic radar systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G01S13/878Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

- 1 -
Systeem voor detectie, locatie en identificatie volgens het FM-CW principe
De uitvinding betreft toepassingen waarin het lokaliseren van dieren centraal staat, eventueel uitgebreid met een identificatiefunctie Een eerste toepassing betreft het opsporen van vrij lopende, kleine huisdieren zoals 5 bijvoorbeeld katten. Een tweede toepassing is in de veehouderij waar bijvoorbeeld de bewegingen van koeien in een stal of in een wei geregistreerd moeten worden Een verdere toepassing is in biologisch onderzoek, de zogenaamde biologische telemetrie, waarin de bewegingen van bepaalde dieren in het vrije veld gevolgd moeten kunnen worden 10 In al deze toepassingen gaat het om het lokaliseren van dieren, goederen en mensen, waarbij draadloos o m. de afstand van het object tot één of meer ondervraageenheden gemeten moet kunnen wonden
De uitvinding maakt gebruik van een afstandsmetingsrnethode die bekend is uit de radartechnologie, namelijk de Frequency Modulated Continuous Wave (FM-CW) methode, zie figuur 1 Daarbij wordt een 15 ononderbroken draaggolf 1 uitgezonden door zendantenne 2, onderdeel van ondervraageenheid 3
Draaggolf 1 verschuift eenparig in frequentie, indien het signaal gereflecteerd wordt aan een voorwerp of dier 4 zal de ondervraageenheid 3 een signaal 5 terugontvangen Zenderschakeiing 6 wekt het draaggolfsignaal op dat zaagtandvormig, of driehoekvormig, in frequentie gemoduleerd wordt door zendermodulator 7. Ten tijde dat het gereflecteerde signaal aankomt op ontvangantenne 8 zendt de 20 ondervraageenheid 3 een signaal uit met een frequentie die intussen verschoven is. Beide signalen worden in een detectorschakeling 9 met elkaar vermenigvuldigd, zodat er een signaal met een verschilfrequentie Λ ontstaat Deze verschilfrequentie is evenredig met de looptijd van het signaal, van zender naar voorwerp en van voorwerp terug naar de ontvanger, dus evenredig met de afstand tussen zender/ontvanger en het voorwerp Frequentiemeetschakeling en microprocessor 10 bepaalt aldus de afstand, bestuurt de 25 ondervraageenheid en communiceert de resultaten naar buiten
Indien het voorwerp een radiale snelheid heeft t.o.v de zend/ontvanger zal eveneens een dopplerverschuiving optreden, evenredig met die snelheid. Deze dopplerverschuiving is onafhankelijk van de richting en de grootte van de ffequentiezwaai, en kan aldus Onderscheiden worden Lo v. de 30 frequentieverschuiving evenredig met de afstand, indien zowel een frequentie in opwaartse richting, als in neerwaartse richting gebruikt wordt In de preferente uitvoering van de uitvinding zal daarom in frequentie gezwaaid worden in een driehoeksvorm.
Bovengenoemde werkwijze is geschikt voor voorwerpen die een sterk reflecterend vermogen hebben, zoals 35 schepen en vliegtuigen. Echter het reflecterend vermogen van het lichaam van een dier, of mens, of dat van de meeste goederen is gering, en is niet onderscheidend ten opzichte van materialen 1 i in de directe omgeving Dat betekent dat een gereflecteerd signaal van een dergelijk object verdrinkt in signalen 12, gereflecteerd door de omgeving, in de radarterminologie aangegeven met het woord dutter 40 De uitvinding wordt aan de hand van de volgende figuren nader beschreven
Figuur 1 geeft een schematisch beeld van het bekend zijnde FM-CW radar prindpe 1026338 ' - 2 -
Figuur 2 geeft een schematisch beeld van een eerste uitvoeringsvorm van een label, zoals gebruikt in de uitvinding
Figuur 3 geeft een schematisch overzicht van de diverse frequentiecomponenten, zoals die gebruikt worden ; in de uitvinding i , 5 Figuur 4 geeft een blokschema van een eerste uitvoeringsvorm van een ondervragingszender/ontvanger ; < volgens de uitvinding
Figuur 5 geeft een schematisch beeld van een tweede uitvoeringsvorm van een label, zoals gebruikt in de uitvinding
Figuur 6 geeft een blokschema van een tweede uitvoeringsvorm van een ondervragingszender/ontvanger 10 volgens de uitvinding
Figuur 7 geeft een schematisch beeld van de monostatische opstelling Figuur 8 geeft een schematisch beeld van de bistatische opstelling
Figuur 9 geeft een blokschema van een ondervragingszender in een bistatische opstelling volgens de uitvinding.
IS Figuur 10 geeft een blokschema van een ondervragingsontvanger in een bistatische opstelling volgens de uitvinding
Figuur 11 geeft een schematisch beeld van een derde uitvoeringsvorm van een label zoals gebruikt in de Uitvinding
Figuur 12 geeft een blokschema van een uitgebreide ondervragingszender.
20
Het is het doel van de uitvinding een zodanige modificatie in de bekende werkwijze aan te brengen dat aan een object een duidelijk herkenbaar signaal gereflecteerd wordt Daartoe wordt het object van een elektronisch label voorzien. Dit label, schematisch weergegeven In figuur 2 met nummer 13, bestaat uit een in de frequentieband van het ondervragingssignaal functionerende antenne 14, bijvoorbeeld een dipool, een 25 labelmodulator 15, en een signaalbron 16 Deze signaalbron wekt een subdraaggolffui,op, bijvoorbeeld 66,5 kHz, die vervolgens wordt toegevoerd aan de labelmodulator. De modulator 15 bestaat bijvoorbeeld uit een diode 17, die de beide helften van de dipoolantenne met elkaar verbindt Door nu beurtelings een voorwaartse spanning op de diode aan te brengen, en dan weer een spanning in de sperrichting, gaat de diode voor de hoogfrequente spanning, opgevangen door de dipoolantenne, geleiden, dan wel sperren.
30 Daarmee wordt de impedantie van de antenne gemoduleerd in het ritme van de subdraaggolffrequentie Batterij 18 voedt de elektronische schakeling in het label
Indien het zendsignaal van de ondervraageenheid wordt opgevangen door de antenne in het label, zal deze antenne dit signaal opnieuw uitstralen Dit verschijnsel wordt backscatter genoemd De mate waarin dat 35 optreedt, Is afhankelijk van de impedantie van de antenne Doordat de impedantie gemoduleerd is met de subdraaggolffrequentie, zal ook het heruitgezonden signaal daarmee gemoduleerd zijn Dat betekent voor het spectrum van dat backscatter signaal dat het bestaat uit de oorspronkelijke draaggolffrequentie, met aan weerszijden daaraan twee zijbandfrequenties, fw> en fu* op afstand gelijk aan de subdraaggolffrequentie van dedraaggolf.
1026338 - 3 -
De ontvanger ontvangt deze twee zijband componenten, en vermenigvuldigt ze met het draaggolfsignaal fa, dat uitgezonden wordt op het moment van ontvangst In de tijdspanne tussen het uitzenden van de oorspronkelijKe draaggolffrequentie fa en de ontvangst van de door het label retour gezonden signaal is de draaggolffrequentie Hz verschoven naar fd Daardoor staat fa asymmetrisch in tussen de twee /· · ' 5 zijbandfrequenties fa, en W Zie figuur 3 De verschilfrequenties van de terugontvangen zijbandfrequenties ; en fa zijn nu respectievelijk f» en f«nt> In de situatie dat de zendfrequentie zich eenparig omhoog zwaait, geldt nu voor f w,: flA = fel - (flsb Ί" f doppier) ~~ fc0 Ί" Af (feO “ f sub + f doppier) 10 = f sub + Af f doppier
En voorfutb fusb = fusb + f doppier fel ~ fcO Ί* fsub f doppier (feO Af) ~ f sub + f doppier Af 15
Het frequentieverschil fv tussen fnb en fu* bedraagt f up ~ flsb ~ fusb ~ 2Af “ doppier f up is aldus recht evenredig met de afstand, verminderd met de dopplerverschuiving f doppier als gevolg van 20 de onderlinge, radiale, snelheid.
In de situatie dat de zendfrequentie eenparig omlaag zwaait, geldt nu voor f m, fbd> ~ fel ~ ifltb "h f doppier) ~ feO Af (fcO ~ f sub + f doppier) 25 = ~ Af — f doppier
En voor fusb: f*usb fusb + f doppier fel ƒcO "1" ƒgub + f doppier (fcO Af) = fsub + f dooier + Af 30
Het frequentieverschil fdown tussen f u> en bedraagt f down fusb ~~ f\tb 1026338 - 4 - = 2Δ/·+ Ifdopplrr f down *s aldus recht evenredig met de afstand, vermeerderd met de dopplerverschuiving fdoppitr als gevolg van de onderlinge, radiale, snelheid S Indien en f down opgeteld worden en de gemiddelde waarde bepaald wordt, dan volgt de zuivere frequentieverschuiving als gevolg van de plaats, fiocaücn uit /. _ fup "* f down J location — ^ = 2óf 10 De afgelegde afstand d, heen en terug, volgt dan uit: d = lóf— vtweep waarin v^weep de zwaaisnelheid is in Hertz per seconde.
Indien fv en f émm van elkaar afgetrokken worden, volgt de zuivere dopplerverschuiving uit j. _ fdown ~ fup ] doppter — ^ 15 De radiale snelheid vradud volgt dan uit _ fdoppier * 300
Vradié~ 2 */eoiMHz] waarin een positieve VradUd een uitgaande beweging (afstand vergrotend) representeert, en een negatieve Vrodud een inkomende beweging (afstand verkleinend) 20 Het is dus zinvol om zowel in frequentie omhoog te zwaaien als ook omlaag. Een voor de hand liggende oplossing is dan ook om de frequentiezwaai periodiek in de driehoekvorm te realiseren.
De ontvangeringang volgens de uitvinding, zie figuur 4, bestaat uit een mixerschakeling Θ waarin de ontvangen signalen vermenigvuldigd worden met draaggolf fd Dan ontstaan aan de uitgang de 25 verschilfrequentie producten fut» 4f, en fu*t>, alsmede de somproducten f«ei + fu>. fad + f«co, en f·* + fub In banddooriaatfilter 19 worden de frequentiecomponenten fisb, en fusb doorgelaten De somproducten worden verwijderd, evenals Δ Hiermee worden dus ook alle dutter verwijderd De overblijvende signalen zijn alleen van het label afkomstig. Deze worden toegevoerd aan een kwadrateerschakefing 20 De uitgangssignalen daarvan liggen in de verschilfrequentieband bevattende 2*df, en de somffequentieband bevattende 2*f ω>, 30 2*fusb. en fisb, + fusb- Laagdoorlaatfilter 21 laat alleen de band met 2*df door naar frequentiemeetschakeling 22. De frequentiemeting kan bijvoorbeeld, en bij voorkeur, uitgevoerd worden in een digitaal signaalbewerkingsproces dmv een FFT (Fast Fourier Transform) programma. Microprocessor 1026338 - 5 - 23 berekent de afstand uit de gemeten frequentiegegevens, bestuurt de ondervraageenheid en communiceert de resultaten naar buiten
In de hierboven beschreven werkwijze wordt alleen de afstand tussen ondervraageenheid en label 13 5 gemeten Alle labels zijn daarin identiek, zodat afzonderlijke voorwerpen en dieren niet onderscheiden kunnen worden. In sommige toepassingen kan dat voldoende zijn, maar in andere toepassingen, bijvoorbeeld in een volgsysteem voor een kudde koeien in een wei of stal, moeten afzonderlijke dieren gevolgd kunnen worden. Daartoe wordt de schakeling in een uitgebreide label 24 - zie figuur 5 - voorzien van een codegenerator 25 die een geheugen, met daarin opgeslagen een identificatienummer, bevat en 10 een modulator 26 die het identificatienummer in binaire vorm moduleert op de subdraaggolf Principieel zijn alle modulatiemethoden als ASK (amplitudemodulatie), FSK (frequentiemodulatie), en PSK (fase- modulatie) bruikbaar. De preferente methode is echter binaire differential PSK (Phase Shift Keying) waarbij met fasesprongen van 180 graden, bijvoorbeeld, een logisch 1 bit wordt aangegeven Deze werkwijze geeft aanleiding tot een eenvoudige schakeling in het label, terwijl er constant een subdraaggolf aanwezig is voor 15 de afstandmeting Bovendien na kwadratering van de f i*. en fusb, waaruit het signaal 2*Al verkregen wordt is de fasesprong van 180 graden in beide f», en fu*t> componenten omgezet naar een fasesprong van 0 graden in het 2*df signaal Met andere woorden, in het signaal waar uiteindelijk de afstandsmeting mee wordt uitgevoerd, is de fasemodulatie weer uit verdwenen, zodat de afstandsmeting daardoor niet beïnvloed wordt 20
Figuur 6 toont het blokschema van de ondervraageenheid zoals voorzien voor de uitgebreide uitvinding Evenals in figuur 4 zendt zendantenne 2 een ondervraagsignaal 1 uit Label 24 zendt dit signaal terug, maar gemoduleerd met subdraaggolf f**, hetgeen in twee zijbandcomponenten resulteert fa en fa> In label 24 wordt de subdraaggolf binair differentieel PSK gemoduleerd met het identificatienummer van het label Deze 25 fasemodulatie is vervolgens ook aanwezig op de twee zijbandcomponenten fa en W Deze zijband signaalcomponenten worden opgevangen door ontvangantenne 8 en doorgegeven aan kwadratuurmixer 25 Deze mlxerschakeling bestaat uit twee parallelle mixers, die lokale osdllator signalen met gelijke frequentie toegevoerd krijgen, doch met een onderling faseverschil van 90 graden Elke mixerdeel heeft een eigen uitgang, aangegeven met het l-kanaal en het Q-kanaal. In de schakeling van figuur 6 volgens de uitvinding 30 worden zowel het I- als het Q-signaal toegevoerd aan twee faseverschuivingsnetwerken 27 en 28 In netwerk 27 wordt het l-signaal 90 graden in fase vertraagd ten opzichte van het Q-signaal en vervolgens bij elkaar opgeteld. Daarbij wordt de ontvangst van het bovenzijband signaal, fusb, geblokkeerd, dus fusb wordt onderdrukt terwijl het onderzijbandsignaal, fa, wel ontvangen wordt dat dus resulteert in signaal f*b. Omgekeerd wordt in het faseverschuivingsnetwerk 28 het Q-signaal 90 graden in fase vertraagd ten 35 opzichte van het l-signaal, hetgeen erin resulteert dat fusb over blijft
Het nettoresultaat is dat de beide signalen fa» en fusb gesplitst zijn. Ter filtering van het Af signaal uit de mixer 25, gaan beide signalen door een banddooriaatfilter 19
Daar beide signalen fase gemoduleerd zijn met het identificatienummer, kan volstaan worden met het toevoeren van één van beide signalen aan fasedemodirlator 29. Daarin wordt het binaire bitpatroon 40 gedemoduleerd en microprocessor 23 kan daaruit het identificatienummer herleiden.
1026338 - 6 -
De beide gescheiden signalen f m> en fmb worden tevens toegevoerd aan de ingangspoorten van vermentgvuldigschakeiing 30 Evenals in de kwadrateerschakeOng 20 in figuur 4 komt bij de vermenigvuldiging van fmet fu* het verschilfrequentiecom ponent 2*df beschikbaar Dat signaal wordt door middel van het laagdoorlaatfilter 21 gescheiden van de andere mengproducten, en toegevoerd aan ' r 5 FFT processor 22 Microprocessor 23 berekent de afstand uit de gemeten frequentiegegevens, bestuurt de ' ' ondervraageenheid en communiceert de resultaten naar buiten I : ! '
' l I
In de hierboven beschreven twee uitvoeringsvormen van de uitvinding wordt uitgegaan van de zogenaamde monostatische opstelling de zender en de ontvanger staan op een en dezelfde plaats en vormen samen de 10 ondervraageenheid, weergegeven als nummer 31 in figuur 7 Het zendsignaal 1 bereikt label 24, bevestigd aan dier 4, en het antwoordsignaai 5 gaat langs hetzelfde pad terug naar ondervraageenheid 31 Het transmissiepad is voor de heenweg en voor de terugweg even lang maar tegengesteld gericht De lengte van deze transmissiepaden is gelijk aan de radiale afstand van de ondervraageenheid tot het dier Door de ondervraageenheid van verdraaibare richtantennes te voorzien, kan tevens de azimut richting vanuit 15 de ondervraageenheid naar het dier bepaald worden. Tezamen met de radiale afstand wordt hiermee de positie van het dier bepaald'
De beperkingen van deze uitvoeringsvorm zijn gelegen in het gegeven dat de zendantenne dicht naast de ontvangantenne geplaatst is Daardoor lekt een sterk zendersignaal direct door naar de ontvangantenne 20 Niet alleen stelt dat hoge eisen aan het dynamisch bereik van de ontvanger ingang, doch zal zenderruis doordringen in de ontvanger, en daarmee feitelijk de ontvangergevoeligheid bepalen Het nettobereik van een dergelijke monostatische opstelling is hierdoor beperkt tot ca 100 meter waarbij gebruik gemaakt wordt van een zendfrequentie van 885-868 MHz.
25 In een andere uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van een bistatische opstelling. Daarbij wordt centraal in het werkgebied een zender 32 opgesteld, zie figuur 8 Verdeeld over het werkgebied wordt een aantal ontvangers 33 om de zender heen geplaatst. De ontvangers ontvangen allen rechtstreeks het zendsignaal ter referentie (34) Daarnaast ontvangen de ontvangers een retoursignaal 5 van het label 24, dat aangestuurd wordt door zendsignaal 1 30
Het meetprindpe voor de plaatsbepaling is nu gebaseerd op het meten van het weg lengteverschil d tussen het directe pad zender - ontvanger en het indirecte pad via het label aan het dier De meetkundige figuur, behorende bij een bepaald weg lengteverschil, is een paar hyperbolen, die zich spiegelbeeldig uitstrekken aan weerszijden van de lijn zender - ontvanger.
35 Zo levert de combinatie van de zender en een tweede ontvanger een tweede weglengteverschil, en daarmee een tweede set hyperbolen op. Hetzelfde geldt voor de overige ontvangers Er zijn zo minimaal drie ontvangers benodigd om over het gehele gebied rondom de zender nauwkeurig de plaats van een label te kunnen bepalen uit het snijpunt van de hyperbolen Deze plaatsbepalingprindpes, die gebruik maken van hyperbolen, zijn bekend uit bestaande radiolocatiesystemen als DECCA en LORAN-C.
1026338" - 7 -
Ook in deze toepassing kan door middel van de meting van de dopplerverschuiving fdcppier de snelheid van het label bepaald worden De snelheid vrfVf,y. zoals gemeten in een enkele ontvanger, is hier een snelheidscomponent in de richting loodrecht (normaal) op de hyperboolcurve, De combinatie van ; , gemeten normale snelheden in meerdere ontvangers resulteert in een snelhektevector ' ' ' ! 5
Figuur 9 geeft het blokschema van de zender 32 Het bestaat alleen uit de signaalbron en zendversterkerschakefihg 6, een zaagtand- of driehoekgotf generator 7 en zendantenne 2
Figuur 10 geelt het blokschema van de ontvanger 33 Deze ontvanger ontvangt een referentiesignaal van de 10 zender 32. Dit signaal wordt opgepikt door richtantenne 35, gefilterd door filter 36, afgestemd op de frequentiezwaaiband van de zender, en wordt versterkt en begrensd in 36 Het uitgangssignaal hiervan wordt gebruikt als lokale osallatorsignaal voor kwadratuurmixer 25
De zijbandcomponenten van het labelsignaal 5 worden opgevangen door ontvangantenne 8 en doorgegeven aan kwadratuurmixer 25. Deze mixerschakeling bestaat uit twee parallelle mixers, die lokale 15 oscillatorsignalen met gelijke frequentie toegevoerd krijgen, doch met een onderling faseverschil van 90 graden Elk mixerdeel heeft een eigen uitgang, aangegeven met het l-kanaal en het Q-kanaal Evenals in de schakeling van figuur 6 worden zowel het I- als het Q-signaal toegevoerd aan twee faseverschuivingsnetwerken 27 en 28 In netwerk 27 wordt het l-signaal 90 graden In fase vertraagd ten opzichte van het Q-signaal en vervolgens bij elkaar opgeteld Daarbij wordt de ontvangst van het 20 bovenzijbandsignaal, fu*. geblokkeerd, dus fu*> wordt onderdrukt, terwijl het onderzijbandsignaal, fM>, wel ontvangen wordt dat dus resulteert in signaal fW Omgekeerd wordt in het faseverschuivingsnetwerk 28 het Q-signaal 90 graden in fase vertraagd ten opzichte van het l-signaal, hetgeen erin resulteert dat fob over blijft
Het nettoresultaat is dat de beide signalen fi* en fub gesplitst zijn Ter filtering van het df signaal uit de 25 mixer 25, gaan beide signalen door een banddoortaatfilter 19.
Daar beide signalen fase gemoduleerd zijn met het identificatienummer, kan volstaan worden met het toevoeren van één van de beide signalen aan fasedemodulator 29 Daarin wordt het binaire bitpatroon gedemoduleerd en kan microprocessor 23 daaruit het identificatienummer herleiden.
30 De beide gescheiden signalen fw> en fu<b worden tevens toegevoerd aan de ingangspoorten van vermenigvuidigschakeling 30 Evenals in de kwadrateerschakeling 20 in figuur 4 komt bij de vermenigvuldiging van fu> met fut het verschilfrequentiecomponent 2Mf beschikbaar. Dat signaal wordt door middel van het laagdoortaatfilter 21 gescheiden van de andere mengproducten, en toegevoerd aan FFT processor 22. Microprocessor 23 berekent het weglengteverschil uit de gemeten frequentiegegevens, 35 bestuurt de ondervraageenheid en communiceert de resultaten naar een centrale processor, waar uit de gemeten weglengteverschillen, het labelidentificatienummer, en de opstellingsgegevens van zender en ontvangers de locatie van het betreffende dier bepaald wordt
De communicatie van de ontvanger naar een centrale processor kan ook draadloos uitgevoerd worden door 40 middel van een data transceiver 37 en datalink antenne 38 1026338 - 8 -
Als meerdere labels volgens de uitvinding zich in het werkgebied van het plaatsbepalingsysteem bevinden, kan onderlinge storing optreden als meerdere labels gelijktijdig hun labelsignaal moduleren met subdraaggoff W Dit probleem wordt opgelost door de subdraaggolfrnodulatie niet constant aanwezig te laten zijn, maar slechts gedurende een fractie van de tijd, op tijdstippen die stochastisch bepaald zijn 5 (ALOHA principe) Op deze wijze kan van alle labels, aanwezig in het werkgebied, de positie en het identificatienummer bepaald worden.
In een verder uitgebreide uitvoeringsvorm van de uitvinding is voorzien in datacommunicatie van de ondervraageenheid naar het label Toepassingsmogelijkheden zijn bijvoorbeeld het schrijven van informatie 10 In een geheugenschakeling in het label, het uitvoeren van een tweeweg communicatieprotocol met het label, bijvoorbeeld ten behoeve van een multi-iabel/anti-collision protocol anders dan volgens het ALOHA prindpe, of ten behoeve van een authenticatieproces
Figuur 11 toont een blokschema van een daarvoor geschikte uitvoering van een label 39 Het door antenne 15 14 ontvangen ondervragingssignaal, dat in amplitude gemoduleerd is met naar het label te zenden data, wordt door diode 17 gedemodüleerd. Door de betrekkelijk grote afstanden tussen ondervraageenheid en fabel zal de gedemoduleerde spanning, die aangeboden wordt aan modulator en demodulatorschakeling 40 klein zijn. Schakeling 40 versterkt en conditioneert dn gedemoduleerde signaal, en biedt het aan aan processor en geheugenschakeling 41. Afhankelijk van de toepassing zal schakeling 41 data opslaan, en/of 20 een communicatieprotocol of authenticatieprotocol afhandelen.
Figuur 12 toont de uitgebreide schakeling van de ondervragfngszender 42 Ten opzichte van de zenderschakelingen in de figuren 4,6, en 9 is een modulatorschakeling 43 toegevoegd, welke het in frequentie zwaaiende ondervragingssignaal in amplitude moduleert Microprocessor 44 wekt de te 25 verzenden datastroom op en bestuurt het gehele communicatie/authenticatie-proces Microprocessor 44 kan in de realisatie gecombineerd worden met microprocessor 23 in het ontvangerdeel.
ri02633S

Claims (7)

1 Een radioplaatsbepalingssysteem met het kenmerk, dat een ondervragingszender een in frequentie zwaaiend ondervragingssignaal uitzendt naar een label, welk label een antenne bevat, 1 1 ! 5 waarbij de impedantie van de antenne gemoduleerd wordt met een signaal, gegenereerd in een subdraaggoifgenerator, en waarbij het door de antenne in het label heruitgezonden signaal gemoduleerd is en terugontvangen wordt in een ondervragingsontvanger.
2 Een radioplaatsbepalingssysteem volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat door 10 vermenigvuldiging van de zijbandfrequenties van het terugontvangen labelsignaal met dtaaggoHfrequentie fóo met het intussen verschoven zendsignaal met frequentie Ui twee verschilfrequenties ontstaan fi* en fut* welke onderling een verschil in frequentie bezitten, dat evenredig is met de afstand tussen de ondervragingszender/ontvanger en het label.
15. Een radioplaatsbepalingssysteem volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat door beurtelings de frequentie van het ondervragingssignaal eenparig opwaarts en dan weer eenparig neerwaarts te zwaaien naast de afstand ook de radiale snelheid van een label ten opzichte van de ondervragingszender/ontvanger kan worden bepaald
4. Een radioplaatsbepalingssysteem volgens conclusie 2 of 3 met het kenmerk, dat het subdraaggolfsignaal gemoduleerd wordt met een digitaal gecodeerd labelidentificatienummer.
5 Een radioplaatsbepalingssysteem volgens conclusie 4 met het kenmerk, dat de subdraaggolfmodulatie wordt uitgevoerd in de vorm van differential binary phase shift keying. 25
6. Een radioplaatsbepalingssysteem volgens een of meer van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het subdraaggolfsignaal niet constant aanwezig is, maar slechts gedurende een fractie van de tijd, op tijdstippen die stochastisch bepaald zijn, zodat van alle labels aanwezig in het werkgebied de positie, snelheid, en het identificatienummer bepaald kan worden. 30
7 Een radioplaatsbepalingssysteem volgens een of meer van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de ondervragingszender en een of meer onderyragingsontvangers gescheiden staan opgesteld, waarbij het verschil in de frequenties f w> en fub evenredig is met het ' weglengteverschü tussen enerzijds een direct ontvangen signaal van de zender en anderzijds een ~ 35 signaal dat door de zender is uitgezonden en door het label is ontvangen en gemoduleerd door < het label is heruitgezonden en ontvangen door de ondervragingsontvanger .· '* . / i ·. I 1026338
NL1026338A 2004-06-04 2004-06-04 Systeem voor detectie, locatie en identificatie volgens het FM-CW principe. NL1026338C2 (nl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1026338A NL1026338C2 (nl) 2004-06-04 2004-06-04 Systeem voor detectie, locatie en identificatie volgens het FM-CW principe.
EP05076301A EP1602939A1 (en) 2004-06-04 2005-06-03 System for detection, location and identification according to the FM-CW principle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1026338A NL1026338C2 (nl) 2004-06-04 2004-06-04 Systeem voor detectie, locatie en identificatie volgens het FM-CW principe.
NL1026338 2004-06-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1026338C2 true NL1026338C2 (nl) 2005-12-06

Family

ID=34938324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1026338A NL1026338C2 (nl) 2004-06-04 2004-06-04 Systeem voor detectie, locatie en identificatie volgens het FM-CW principe.

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1602939A1 (nl)
NL (1) NL1026338C2 (nl)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2153491A2 (en) 2007-06-08 2010-02-17 Checkpoint Systems, Inc. Dynamic eas detection system and method
US8933790B2 (en) 2007-06-08 2015-01-13 Checkpoint Systems, Inc. Phase coupler for rotating fields
FI122310B (fi) 2010-04-09 2011-11-30 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Menetelmä, järjestelmä ja tietokoneohjelmatuote RFID-tunnisteiden etäisyysmittaukseen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5305008A (en) * 1991-08-12 1994-04-19 Integrated Silicon Design Pty. Ltd. Transponder system
EP1365259A1 (en) * 2002-03-01 2003-11-26 Hitachi, Ltd. detecting system
WO2003102857A2 (en) * 2002-06-04 2003-12-11 Marconi Intellectual Property (Us) Inc. Reflective communication using radio-frequency devices
WO2003107256A1 (en) * 2002-06-14 2003-12-24 Btg International Limited Electronic identification system
US20040027240A1 (en) * 1999-03-09 2004-02-12 Roy Greeff Interrogators, methods of operating a coherent interrogator, backscatter communication methods, interrogation methods, and signal processing methods

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5305008A (en) * 1991-08-12 1994-04-19 Integrated Silicon Design Pty. Ltd. Transponder system
US20040027240A1 (en) * 1999-03-09 2004-02-12 Roy Greeff Interrogators, methods of operating a coherent interrogator, backscatter communication methods, interrogation methods, and signal processing methods
EP1365259A1 (en) * 2002-03-01 2003-11-26 Hitachi, Ltd. detecting system
WO2003102857A2 (en) * 2002-06-04 2003-12-11 Marconi Intellectual Property (Us) Inc. Reflective communication using radio-frequency devices
WO2003107256A1 (en) * 2002-06-14 2003-12-24 Btg International Limited Electronic identification system

Also Published As

Publication number Publication date
EP1602939A1 (en) 2005-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11042720B2 (en) Systems and methods to determine motion parameters using RFID tags
US20220120889A1 (en) Systems and methods to use radar in rfid systems
CA2219306C (en) Modulated backscatter location system
EP1721187B1 (en) Object location system and method using rfid
US4003049A (en) Dual mode automobile collision avoidance radar
US7170412B2 (en) Angle of position object location system and method
US7142092B2 (en) Networking applications for automated data collection
EP0851239A1 (en) Radio communication system with tag location facility
CN101689247B (zh) 读取器/写入器和物品分类系统
US9848252B2 (en) System and method for wireless communications
US4109247A (en) Clutter free communications radar
CN108537305A (zh) 电子车牌读写器及车辆的定位方法
NL1026338C2 (nl) Systeem voor detectie, locatie en identificatie volgens het FM-CW principe.
NL8420234A (nl) Werkwijze en een transponder voor het meten van een afstand en voor identificatie.
CN101809587B (zh) 对应答器和/或源自应答器和读出器的信号分类的方法
NL1029590C2 (nl) Systeem voor detectie, locatie en identificatie door middel van frequency hopping en fasemeting.
JP3190572B2 (ja) 通信装置
US12033021B2 (en) Systems and methods to determine motion parameters using RFID tags
US5291204A (en) Radar response system
FI3604131T3 (en) SYSTEM AND METHOD FOR OBSERVING FLIGHT MOVEMENTS
JP2629368B2 (ja) 移動体識別装置
JPH0390884A (ja) 移動体識別装置
JPS6364450A (ja) 復調方式
JPH02124489A (ja) 移動体識別装置

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20090101