Claims (25)
1. Метка радиочастотной идентификации объекта, содержащая:1. A radio frequency identification tag for an object, comprising:
приемную антенну;receiving antenna;
приемный блок, соединенный с приемной антенной;a receiving unit connected to a receiving antenna;
цифровое логическое устройство, выполненное с возможностью идентификации сигнала опроса по коду метки или коду тревоги и формирования кода ответа, не зависящего от кода метки;a digital logic device configured to identify a polling signal by a tag code or alarm code and generate a response code independent of the tag code;
передающий блок, выполненный с возможностью формирования сигнала ответа заданного вида, по меньшей мере, на одной заданной несущей частоте;a transmitting unit configured to generate a response signal of a predetermined kind at least at a predetermined carrier frequency;
передающую антенну, соединенную с приемным блоком;a transmitting antenna connected to the receiving unit;
источник питания, подключенный к приемному и передающему блокам и цифровому логическому устройству;a power source connected to the receiving and transmitting units and the digital logic device;
при этом цифровое логическое устройство соединено с указанными приемным и передающим блоками, а приемный блок соединен с передающим блоком.while the digital logic device is connected to the specified receiving and transmitting units, and the receiving unit is connected to the transmitting unit.
2. Метка по п.1, отличающаяся тем, что приемный блок содержит полосовой фильтр с центральной частотой полосы пропускания, соответствующей центральной частоте сигнала опроса, при этом приемная антенна соединена с приемным блоком по входу указанного фильтра, усилитель, демодулятор и ключ; цифровое логическое устройство содержит аналого-цифровой преобразователь, схему совпадения кода метки, тактовый генератор, формирователь тактовых импульсов, формирователь строба, формирователь кода ответа и синтезатор гетеродинных частот; передающий блок содержит модулятор для формирования сигнала ответа на заданной несущей частоте, определяемой частотой сигнала опроса, смеситель, усилитель сигнала ответа и полосовой фильтр; при этом полосовой фильтр приемного блока по выходу соединен через усилитель с демодулятором, ключом и формирователем тактовых импульсов, демодулятор по выходу соединен с аналого-цифровым преобразователем, соединенным по выходу со схемой совпадения кода метки, тактовый генератор по своим выходам соединен с аналого-цифровым преобразователем и схемой совпадения кода метки, соединенной по выходу с формирователем строба, формирователь строба по одному из выходов соединен с формирователем тактовых импульсов, а по другому - с формирователем кода ответа и управляющим входом ключа, формирователь тактовых импульсов по выходу соединен с формирователем строба, формирователем кода ответа и синтезатором гетеродинных частот, соединенным по выходу со смесителем, модулятор по входам соединен с ключом и формирователем кода ответа, а по выходу - последовательно со смесителем, усилителем и полосовым фильтром передающего блока, по выходу соединенным с передающей антенной.2. The label according to claim 1, characterized in that the receiving unit contains a bandpass filter with a central frequency bandwidth corresponding to the central frequency of the polling signal, while the receiving antenna is connected to the receiving unit at the input of the specified filter, an amplifier, a demodulator, and a key; the digital logic device comprises an analog-to-digital converter, a tag code matching circuit, a clock generator, a clock driver, a gate driver, a response code generator and a local oscillator; the transmitting unit comprises a modulator for generating a response signal at a given carrier frequency determined by the frequency of the polling signal, a mixer, a response signal amplifier and a band-pass filter; in this case, the bandpass filter of the receiving unit is connected at the output through an amplifier with a demodulator, a key, and a clock driver, an output demodulator is connected to an analog-to-digital converter, connected at the output to the tag code matching circuit, the clock generator is connected to an analog-to-digital converter at its outputs and a matching circuit for the tag code connected at the output to the gate driver, the gate driver is connected to the clock driver on one of the outputs and to the driver on the other the response code and the key control input, the output clock generator is connected to the strobe driver, the response code generator and the local oscillator synthesizer connected to the mixer output, the input modulator is connected to the key and the response code generator, and the output in series to the mixer, an amplifier and a bandpass filter of the transmitting unit, connected at the output to the transmitting antenna.
3. Метка по п.1, отличающаяся тем, что приемный блок содержит полосовой фильтр с центральной частотой полосы пропускания, соответствующей центральной частоте сигнала опроса, при этом приемная антенна соединена с приемным блоком по входу указанного фильтра, усилитель, демодулятор и ключ; цифровое логическое устройство содержит аналого-цифровой преобразователь, схему совпадения кода метки, тактовый генератор, формирователь тактовых импульсов, формирователь строба, формирователь кода ответа и синтезатор гетеродинных частот; передающий блок содержит модулятор для формирования сигнала ответа на заданной несущей частоте, определяемой частотой сигнала опроса, делитель, смесители, сумматор, усилитель сигнала ответа и полосовой фильтр; при этом полосовой фильтр приемного блока по выходу соединен через усилитель с демодулятором, ключом и формирователем тактовых импульсов, демодулятор по выходу соединен с аналого-цифровым преобразователем, соединенным по выходу со схемой совпадения кода метки, тактовый генератор по своим выходам соединен с аналого-цифровым преобразователем и схемой совпадения кода метки, соединенной по выходу с формирователем строба, формирователь строба по одному из выходов соединен с формирователем тактовых импульсов, а по другому - с формирователем кода ответа и управляющим входом ключа, формирователь тактовых импульсов по выходу соединен с формирователем строба, формирователем кода ответа и синтезатором гетеродинных частот, соединенным по выходам с соответствующими смесителями, модулятор по входам соединен с ключом и формирователем кода ответа, а по выходу через делитель со смесителями, соединенными по выходам с сумматором, выход которого через усилитель соединен с полосовым фильтром передающего блока, по выходу соединенным с передающей антенной.3. The label according to claim 1, characterized in that the receiving unit contains a bandpass filter with a central frequency bandwidth corresponding to the central frequency of the polling signal, while the receiving antenna is connected to the receiving unit at the input of the specified filter, an amplifier, a demodulator, and a key; the digital logic device comprises an analog-to-digital converter, a tag code matching circuit, a clock generator, a clock driver, a gate driver, a response code generator and a local oscillator; the transmitting unit comprises a modulator for generating a response signal at a given carrier frequency determined by the frequency of the polling signal, a divider, mixers, an adder, a response signal amplifier and a band-pass filter; in this case, the bandpass filter of the receiving unit is connected at the output through an amplifier with a demodulator, a key, and a clock driver, an output demodulator is connected to an analog-to-digital converter, connected at the output to the tag code matching circuit, the clock generator is connected to an analog-to-digital converter at its outputs and a matching circuit for the tag code connected at the output to the gate driver, the gate driver is connected to the clock driver on one of the outputs and to the driver on the other the response code and the key control input, the output clock is connected to the strobe driver, the response code generator and the local oscillator synthesizer connected at the outputs to the respective mixers, the input modulator is connected to the key and the response code generator, and the output through the divider to the mixers connected at the outputs to an adder, the output of which through an amplifier is connected to a band-pass filter of the transmitting unit, connected at the output to a transmitting antenna.
4. Метка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что цифровое логическое устройство дополнительно содержит схему состояния датчиков объекта, количество входов которой соответствует количеству соединенных с нею датчиков объекта, и ключ включения выхода частоты тревоги синтезатора гетеродинных частот, при этом по выходу указанная схема соединена со схемой совпадения кода метки и одним из входов указанного ключа, соединенного по другому входу с синтезатором гетеродинных частот, а по выходу - со смесителем.4. The label according to claim 2 or 3, characterized in that the digital logic device further comprises a state diagram of the object’s sensors, the number of inputs of which corresponds to the number of object sensors connected to it, and a key to enable the alarm output frequency of the heterodyne frequency synthesizer, the output indicated the circuit is connected to the tag code matching circuit and one of the inputs of the specified key, connected at the other input to the local oscillator frequency synthesizer, and at the output, to the mixer.
5. Метка по п.4, отличающаяся тем, что цифровое логическое устройство дополнительно содержит схему совпадения кода тревоги и логическую схему «ИЛИ», при этом схема совпадения кода тревоги соединена по соответствующим входам с выходом аналого-цифрового преобразователя, указанным выходом схемы состояния датчиков объекта и дополнительным выходом тактового генератора, а выходы схемы совпадения кода метки и схемы совпадения кода тревоги соединены с формирователем строба через логическую схему «ИЛИ».5. The label according to claim 4, characterized in that the digital logic device further comprises an alarm code matching circuit and an “OR” logic circuit, while the alarm code matching circuit is connected at the corresponding inputs to the output of the analog-to-digital converter indicated by the output of the sensor status circuit object and an additional output of the clock generator, and the outputs of the coincidence circuit of the label code and the coincidence circuit of the alarm code are connected to the gate generator through the OR logic circuit.
6. Система определения координат и контроля объектов, включающая:6. A system for determining coordinates and monitoring objects, including:
по меньшей мере, одну метку радиочастотной идентификации для одного, по меньшей мере, объекта, выполненную в соответствии с любым из пп.1-5;at least one RFID tag for one at least the object, made in accordance with any one of claims 1 to 5;
формирователь сигналов опроса;polling signal driver;
передающий модуль, содержащий антенну и передатчик, выход которого подключен к антенне;a transmitting module comprising an antenna and a transmitter, the output of which is connected to the antenna;
по меньшей мере, три пространственно разнесенных приемных модуля с известными координатами, каждый из которых содержит антенну и приемник, вход которого подключен к антенне;at least three spatially separated receiving modules with known coordinates, each of which contains an antenna and a receiver, the input of which is connected to the antenna;
модуль обработки сигналов и управления;signal processing and control module;
оконечное оборудование;terminal equipment;
при этом модуль обработки сигналов и управления по входам соединен линиями связи с выходами приемников приемных модулей, по выходам - с формирователем сигналов опроса и по каналу обмена - с оконечным оборудованием.the signal processing and control module at the inputs is connected by communication lines with the outputs of the receivers of the receiving modules, at the outputs - with the interrogator of the polling signals and through the exchange channel - with the terminal equipment.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что модуль обработки сигналов и управления содержит опорный генератор, генератор первой гетеродинной частоты, синтезатор вторых гетеродинных частот, тактовый генератор, генератор несущего колебания, формирователь стробов, процессор с памятью, преобразовательные модули по числу приемных модулей, причем один из входов каждого из преобразовательных модулей является одним из входов модуля обработки сигналов и управления, делитель частоты и цифроаналоговый преобразователь, имеющий буферную память, при этом опорный генератор по выходу соединен с генератором первой гетеродинной частоты, синтезатором вторых гетеродинных частот, тактовым генератором и генератором несущего колебания, выход генератора первой гетеродинной частоты соединен с соответствующими входами преобразовательных модулей, выходы синтезатора вторых гетеродинных частот соединены с соответствующими входами преобразовательных модулей, тактовый генератор по первому выходу соединен с соответствующими входами преобразовательных модулей, с первым входом формирователя стробов и через делитель частоты - с цифроаналоговым преобразователем, а по второму выходу - со вторым входом формирователя стробов, формирователь стробов по первому выходу соединен с соответствующими входами преобразовательных модулей, а по второму выходу - с цифроаналоговым преобразователем, процессор по каналам обмена соединен с каждым из преобразовательных модулей, цифроаналоговым преобразователем и оконечным оборудованием; формирователь сигналов опроса содержит балансный смеситель, генератор сигнала частотного сдвига, фильтр верхней гармоники, фильтр нижней гармоники, инвертор, первый, второй и третий ключи и сумматор, причем балансный смеситель по одному входу соединен с выходом генератора несущего колебания модуля обработки сигналов и управления, а по другому входу - с выходом генератора сигнала частотного сдвига, по выходу балансный смеситель соединен с фильтром верхней гармоники и фильтром нижней гармоники, выходы которых через первый и второй ключи, соответственно, соединены с сумматором, выход которого соединен с одним из входов третьего ключа, соединенного по выходу с входом передатчика передающего модуля, при этом другой вход третьего ключа соединен со вторым выходом формирователя стробов, а выход цифроаналогового преобразователя соединен с первым ключом и через инвертор - со вторым ключом.7. The system according to claim 6, characterized in that the signal processing and control module comprises a reference oscillator, a first heterodyne frequency generator, a second heterodyne frequency synthesizer, a clock generator, a carrier oscillator, a gate generator, a memory processor, and converter modules according to the number of receiving modules, and one of the inputs of each of the converter modules is one of the inputs of the signal processing and control module, a frequency divider and a digital-to-analog converter having a buffer memory, at the reference oscillator is connected in output to the generator of the first heterodyne frequency, the synthesizer of the second heterodyne frequencies, the clock generator and the carrier oscillator, the output of the generator of the first heterodyne frequency is connected to the corresponding inputs of the converter modules, the outputs of the synthesizer of the second heterodyne frequencies are connected to the corresponding inputs of the converter modules, the clock generator at the first output it is connected to the corresponding inputs of the converter modules, with the first input of the former robots and through a frequency divider - with a digital-to-analog converter, and on the second output - with the second input of the gate generator, the gate generator on the first output is connected to the corresponding inputs of the converter modules, and on the second output - with a digital-analog converter, the processor is connected to each of the channels converter modules, digital-to-analog converter and terminal equipment; the polling signal generator comprises a balanced mixer, a frequency shift signal generator, a high harmonic filter, a low harmonic filter, an inverter, first, second and third keys and an adder, the balanced mixer being connected at one input to the output of the carrier oscillator of the signal processing and control module, and on the other input - with the output of the frequency-shift signal generator; on the output, the balanced mixer is connected to the upper harmonic filter and the lower harmonic filter, the outputs of which are through the first and second keys, respectively, they are connected to an adder, the output of which is connected to one of the inputs of the third key, connected at the output to the input of the transmitter of the transmitting module, while the other input of the third key is connected to the second output of the gate generator, and the output of the digital-to-analog converter is connected to the first key and through the inverter - with the second key.
8. Система по п.6, отличающаяся тем, что оконечное оборудование, модуль обработки сигналов и формирователь сигналов опроса образуют пост контроля.8. The system according to claim 6, characterized in that the terminal equipment, the signal processing module and the polling signal generator form a control post.
9. Система по п.6, отличающаяся тем, что указанные приемные модули расположены таким образом, чтобы расстояние между ними было максимальным в пределах области определения координат и контроля объектов.9. The system according to claim 6, characterized in that said receiving modules are arranged so that the distance between them is maximum within the area of determining coordinates and monitoring objects.
10. Система по п.6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит контрольные метки радиочастотной идентификации, расположенные в указанных приемных модулях.10. The system according to claim 6, characterized in that it further comprises radio-frequency identification check marks located in said receiving modules.
11. Способ определения координат и контроля объектов, содержащий11. A method for determining coordinates and control of objects, containing
формирование, по меньшей мере, одного сигнала опроса для передачи на метку радиочастотной идентификации, по меньшей мере, одного выбранного объекта, при этом сигнал опроса включает код метки радиочастотной идентификации выбранного объекта или код тревоги, общий для меток радиочастотной идентификации всех объектов;generating at least one polling signal for transmitting at least one selected object to the RFID tag, wherein the polling signal includes a RFID tag code for the selected object or an alarm code common to the RFID tags of all objects;
передачу сигнала опроса на несущей частоте, одинаковой для меток радиочастотной идентификации всех объектов, подлежащих определению координат и контролю, в промежуток времени, соответствующий выбранному объекту;transmitting the polling signal at the carrier frequency, the same for the RFID tags of all objects to be determined and controlled, in the time interval corresponding to the selected object;
идентификацию сигнала опроса меткой радиочастотной идентификации соответствующего объекта по ее коду или коду тревоги и формирование и передачу указанной меткой радиочастотной идентификации одинакового для меток всех объектов, подлежащих определению координат и контролю, сигнала ответа заданного вида, не зависящего от кода метки, по меньшей мере, на одной заданной несущей частоте;identification of the interrogation signal with the RFID tag of the corresponding object by its alarm code or code and the generation and transmission of the RFID tag with the same tag for all objects subject to coordinate determination and control, the response signal of a given type, independent of the tag code, at least one given carrier frequency;
прием указанного сигнала ответа, по меньшей мере, тремя пространственно разнесенными приемными модулями с известными координатами и последующую обработку указанного сигнала ответа для получения координат объекта.receiving the specified response signal by at least three spatially separated receiving modules with known coordinates and subsequent processing of the specified response signal to obtain the coordinates of the object.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что несущую частоту сигнала ответа восстанавливают из несущей частоты сигнала опроса.12. The method according to claim 11, characterized in that the carrier frequency of the response signal is restored from the carrier frequency of the polling signal.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что каждый из сигналов опроса дополнительно включает общий для всех объектов код-заголовок и заданный повторяющийся код, при этом несущую частоту сигнала ответа восстанавливают из повторяющихся кодов.13. The method according to p. 12, characterized in that each of the polling signals further includes a common header code for all objects and a given repeating code, while the carrier frequency of the response signal is restored from the repeating codes.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что в качестве повторяющегося кода используют код метки радиочастотной идентификации конкретного объекта.14. The method according to item 13, characterized in that as a repeating code using the label code of the radio frequency identification of a particular object.
15. Способ по п.11, отличающийся тем, что метка радиочастотной идентификации формирует сигнал ответа заданного вида на нескольких заданных несущих частотах путем модуляции опорного сигнала, представляющего собой сетку заданных несущих колебаний.15. The method according to claim 11, characterized in that the RFID tag generates a response signal of a predetermined kind at several predetermined carrier frequencies by modulating the reference signal, which is a grid of predetermined carrier oscillations.
16. Способ по п.11, отличающийся тем, что метка радиочастотной идентификации формирует сигнал ответа заданного вида на заданной для нее несущей частоте.16. The method according to claim 11, characterized in that the RFID tag generates a response signal of a given type at a carrier frequency specified for it.
17. Способ по п.11, отличающийся тем, что в процессе обработки сигналов ответа осуществляют вычисление их взаимно-корреляционных функций с копией сигнала ответа, обнаружение пиков указанных функций, превышающих заданный порог обнаружения, определение максимумов указанных пиков и относительных задержек указанных максимумов, которые соответствуют относительным задержкам сигналов ответа, принятых по парам указанных пространственно разнесенных приемных модулей, а координаты подвижных объектов получают разностно-дальномерным методом по относительным задержкам указанных максимумов.17. The method according to claim 11, characterized in that in the process of processing the response signals, they calculate their cross-correlation functions with a copy of the response signal, detect peaks of these functions that exceed the specified detection threshold, determine the maxima of these peaks and the relative delays of these maxima, which correspond to the relative delays of the response signals received for pairs of the specified spatially separated receiving modules, and the coordinates of the moving objects are obtained by the differential-ranging method by relative delays of these maxima.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что прием указанных сигналов ответа осуществляют, по меньшей мере, тремя пространственно разнесенными приемными модулями с известными координатами и дополнительно вычисляют разности относительных задержек сигналов ответа для исключения случайных ошибок на прохождение сигналов запроса при передаче и в радиочастотных метках.18. The method according to 17, characterized in that the reception of these response signals is carried out by at least three spatially separated receiving modules with known coordinates and additionally calculate the difference in the relative delays of the response signals to exclude random errors in the passage of request signals during transmission and radio frequency tags.
19. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют попарную взаимно-корреляционную обработку сигналов ответа, принятых каждым пространственно разнесенным приемным модулем с известными координатами, поиск положений максимумов взаимно-корреляционных функций на оси задержек, исключение максимумов, соответствующих задержкам подвижных объектов, и полагают оставшиеся максимумы соответствующими откликам сторонних источников излучения, координаты которых вычисляют разностно-дальномерным методом.19. The method according to 17, characterized in that they additionally perform pairwise cross-correlation processing of the response signals received by each spatially separated receiving module with known coordinates, search for the positions of the maxima of the cross-correlation functions on the axis of delays, excluding the maxima corresponding to the delays of moving objects , and assume that the remaining maxima correspond to the responses of external sources of radiation, the coordinates of which are calculated by the difference-ranging method.
20. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют прием сигналов ответа от меток радиочастотной идентификации, расположенных на пространственно разнесенных приемных модулях с известными координатами и имеющих заранее установленные относительные разности задержек распространения сигналов ответа до остальных приемных модулей, сравнивают эти заранее установленные относительные разности задержек с полученными относительными разностями задержек для меток радиочастотной идентификации подвижных объектов и используют полученные в результате сравнения поправки при определении координат подвижных объектов.20. The method according to 17, characterized in that they further receive response signals from RFID tags located on spatially spaced receiving modules with known coordinates and having predetermined relative differences in the propagation delays of the response signals to the remaining receiving modules, compare these predetermined relative delay differences with the obtained relative delay differences for radio frequency identification tags of moving objects and use Acquiring a result of comparison in determining the correction of moving objects coordinates.
21. Способ по п.19, отличающийся тем, что измеряют характеристики формы пиков взаимно-корреляционных функций в пределах от максимального значения до уровня, соответствующего уровню максимальных боковых лепестков взаимно-корреляционных функций, по измеренным характеристикам сравнивают пики взаимно-корреляционных функций сигналов, принятых одной парой пространственно разнесенных приемных модулей с пиками взаимно-корреляционных функций, принятых другой парой пространственно разнесенных приемных модулей, и пики взаимно-корреляционных функций с наиболее сходными характеристиками считают принадлежащими одному и тому же источнику радиоизлучения, а пики с отличающимися характеристиками считают принадлежащими разным источникам радиоизлучения.21. The method according to claim 19, characterized in that the characteristics of the shape of the peaks of the cross-correlation functions are measured ranging from the maximum value to the level corresponding to the level of the maximum side lobes of the cross-correlation functions, the peaks of the cross-correlation functions of the signals received are compared according to the measured characteristics one pair of spatially separated receiving modules with peaks of cross-correlation functions adopted by another pair of spatially separated receiving modules and peaks of cross-correlation Functions with the most similar characteristics are considered to belong to the same source of radio emission, and peaks with different characteristics are considered to belong to different sources of radio emission.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что в качестве упомянутой характеристики формы пика взаимно-корреляционной функции измеряют ширину пика взаимно-корреляционной функции, при этом пределы измерения включают промежуточные уровни.22. The method according to item 21, characterized in that as the characteristic characteristics of the peak shape of the cross-correlation function measure the peak width of the cross-correlation function, while the measurement limits include intermediate levels.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что промежуточные уровни выбирают в соответствии с последовательностью, представляющей собой убывающую арифметическую прогрессию с шагом, равным 0,1 максимального значения.23. The method according to item 22, wherein the intermediate levels are selected in accordance with a sequence representing a decreasing arithmetic progression with a step equal to 0.1 of the maximum value.
24. Способ по п.11, отличающийся тем, что в ответ на сигнал опроса с кодом метки радиочастотной идентификации выбранного объекта формируют сигнал ответа заданного вида на частоте тревоги, если с помощью датчиков определяют уровень тревоги выбранного объекта.24. The method according to claim 11, characterized in that in response to the polling signal with the RFID tag code of the selected object, a response signal of a given type is generated at the alarm frequency if the alarm level of the selected object is determined using sensors.
25. Способ по п.11, отличающийся тем, что сигнал опроса, включающий код тревоги, формируют и передают в случае отсутствия сигнала ответа от метки радиочастотной идентификации какого-либо объекта на сигнал опроса, включающий код метки, по истечении заданного времени ожидания ответа.
25. The method according to claim 11, characterized in that the polling signal, including an alarm code, is generated and transmitted if there is no response signal from the RFID tag of any object to the polling signal including the tag code, after a predetermined time to wait for a response.