RU2371734C2 - Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects - Google Patents
Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2371734C2 RU2371734C2 RU2007132698/09A RU2007132698A RU2371734C2 RU 2371734 C2 RU2371734 C2 RU 2371734C2 RU 2007132698/09 A RU2007132698/09 A RU 2007132698/09A RU 2007132698 A RU2007132698 A RU 2007132698A RU 2371734 C2 RU2371734 C2 RU 2371734C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- signal
- code
- response
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиочастотной идентификации объектов, а именно к определению координат и контроля объектов, например транспортных средств, товаров, животных, пациентов в больницах и т.д.The invention relates to the field of radio-frequency identification of objects, namely, to determine the coordinates and control of objects, such as vehicles, goods, animals, patients in hospitals, etc.
Известна метка радиочастотной идентификации объекта, содержащая приемный блок с антенной; цифровое логическое устройство, выполненное с возможностью идентификации сигнала опроса и формирования сигнала ответа заданного вида на заданной несущей частоте; передающий блок с антенной; при этом цифровое логическое устройство соединено с указанными приемным и передающим блоками (US 6483427, опубл. 2002).A known radio frequency identification tag of an object comprising a receiving unit with an antenna; a digital logic device configured to identify a polling signal and generate a response signal of a given type at a given carrier frequency; transmitting unit with antenna; wherein the digital logic device is connected to the indicated receiving and transmitting units (US 6483427, publ. 2002).
Из US 6483427 также известна система определения координат и контроля объектов, включающая указанные метки радиочастотной идентификации по числу объектов, формирователь сигналов опроса, передающий модуль, содержащий антенну и передатчик, выход которого подключен к антенне, по меньшей мере, три пространственно разнесенных приемных модуля с известными координатами, каждый из которых содержит антенну и приемник, вход которого подключен к антенне, модуль обработки сигналов и управления и блок отображения информации.From US 6483427 there is also known a system for determining coordinates and monitoring objects, including the indicated RFID tags by the number of objects, an interrogator, a transmitting module containing an antenna and a transmitter, the output of which is connected to the antenna, 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, a signal processing and control module, and an information display unit.
Из US 6483427 также известен способ определения координат и контроля объектов, в котором формируют сигнал опроса для передачи на метки радиочастотной идентификации объектов, передают сигнал опроса меткам радиочастотной идентификации всех объектов, формируют каждой из указанных меток радиочастотной идентификации индивидуальный сигнал ответа, содержащий код соответствующей метки на одной заданной несущей частоте, принимают указанные сигналы ответа, по меньшей мере, тремя пространственно разнесенными приемными модулями с известными координатами и затем обрабатывают указанные сигналы ответа для получения координат объектов.From US 6483427 there is also known a method for determining coordinates and monitoring objects, in which a polling signal is generated for transmission to the RFID tags of the objects, a polling signal is transmitted to the RFID tags of all objects, each of these RFID tags is generated an individual response signal containing the corresponding tag code for one predetermined carrier frequency, receive said response signals by at least three spatially separated receiving modules with known coordinates inatami and then process the specified response signals to obtain the coordinates of the objects.
Недостатком известных технических решений при обслуживании большого количества объектов, при фиксированных требованиях по энергоэкономичности и уровням мощности излучения передатчиков является их недостаточная помехозащищенность, малая дальность действия и относительно высокая стоимость.A disadvantage of the known technical solutions when servicing a large number of objects, with fixed requirements for energy efficiency and radiation power levels of transmitters, is their insufficient noise immunity, short range and relatively high cost.
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.The objective of the present invention is to remedy the above disadvantages.
Решением задачи является метка радиочастотной идентификации объекта, содержащая приемную антенну; приемный блок, соединенный с приемной антенной; цифровое логическое устройство, выполненное с возможностью идентификации сигнала опроса по коду метки или коду тревоги и формирования кода ответа, не зависящего от кода метки; передающий блок, выполненный с возможностью формирования сигнала ответа заданного вида; передающую антенну, соединенную с передающим блоком; источник питания, подключенный к приемному и передающему блокам и цифровому логическому устройству; при этом цифровое логическое устройство соединено с указанными приемным и передающим блоками, а приемный блок соединен с передающим блоком для формирования передающим блоком сигнала ответа заданного вида, по меньшей мере, на одной заданной несущей частоте, определяемой частотой сигнала опроса.The solution to the problem is a radio-frequency identification tag of an object containing a receiving antenna; a receiving unit connected to a receiving antenna; 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; a transmitting unit configured to generate a response signal of a given type; a transmitting antenna connected to the transmitting unit; a power source connected to the receiving and transmitting units and the digital logic device; in this case, the digital logic device is connected to the indicated receiving and transmitting units, and the receiving unit is connected to the transmitting unit for generating by the transmitting unit a response signal of a predetermined form at least at a predetermined carrier frequency determined by the frequency of the polling signal.
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.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.
В другом варианте 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.In another embodiment, the receiving unit comprises a bandpass filter with a central frequency bandwidth corresponding to the center frequency of the polling signal, wherein 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 generator is connected to the strobe driver, the response code generator and the heterodyne frequency synthesizer connected to the outputs with the corresponding mixers, the input modulator is connected to the key and the response code generator, and the output through the divider mixers connected at the outputs to the adder, the output of which through the amplifier is connected to the bandpass filter of the transmitting unit, at the output connected to the transmitting antenna.
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.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 turn on the alarm frequency output of the heterodyne frequency synthesizer, while the output of this circuit is connected to the matching circuit of the label code and one of the inputs of the specified key, connected at another input to a heterodyne frequency synthesizer, and at the output to a mixer.
Цифровое логическое устройство также 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».The digital logic device also additionally contains 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 an analog-to-digital converter, the specified output of the object sensors state circuit and an additional output of the clock generator, and the outputs of the matching circuit the tag code and the matching circuit of the alarm code are connected to the gate driver through the OR logic circuit.
Решением задачи является система определения координат и контроля объектов, включающая: по меньшей мере, одну из вышеописанных меток радиочастотной идентификации для одного, по меньшей мере, объекта, формирователь сигналов опроса; передающий модуль, содержащий антенну и передатчик, выход которого подключен к антенне; по меньшей мере, три пространственно разнесенных приемных модуля с известными координатами, каждый из которых содержит антенну и приемник, вход которого подключен к антенне; модуль обработки сигналов и управления; оконечное оборудование, 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 solution to the problem is a system for determining coordinates and monitoring objects, including: at least one of the above RFID tags for at least one object, an interrogator of polling signals; a transmitting module comprising an antenna and a transmitter, the output of which is connected to the antenna; 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; signal processing and control module; terminal equipment, while the signal processing and control module at the inputs is connected by communication lines to 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.
В системе определения координат и контроля объектов 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, указанный 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.In the system for determining coordinates and monitoring objects, the signal processing and control module comprises a reference generator, a first heterodyne frequency generator, a second heterodyne frequency synthesizer, a clock generator, a carrier oscillator, a gate generator, a processor with memory, and converter modules according to the number of receiving modules, one of which 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, while the reference oscillator is connected by output to the first heterodyne frequency generator, second heterodyne frequency synthesizer, clock and carrier oscillator, the output of the first heterodyne frequency generator is connected to the corresponding inputs of the converter modules, the outputs of the second heterodyne frequency synthesizer are connected to the corresponding inputs of the converter modules, the clock generator at the first output is connected to the corresponding inputs of the converter modules, with the first input the gate generator and through the frequency divider - with a digital-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 specified processor is connected via communication channels to each of the 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.
Оконечное оборудование, модуль обработки сигналов и формирователь сигналов опроса образуют пост контроля.The terminal equipment, the signal processing module, and the polling signal generator form a control post.
Указанные приемные модули расположены таким образом, чтобы расстояние между ними было максимальным в пределах области определения координат и контроля объектов.These receiving modules are arranged so that the distance between them is maximum within the area of determining the coordinates and control of objects.
Система дополнительно может содержать контрольные метки радиочастотной идентификации, расположенные в указанных приемных модулях.The system may further comprise radio frequency identification check marks located in said receiving modules.
Решением задачи является также способ определения координат и контроля объектов, содержащий 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; передачу сигнала опроса на несущей частоте, одинаковой для меток радиочастотной идентификации всех объектов, подлежащих определению координат и контролю, в промежуток времени, соответствующий выбранному объекту; 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; 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.The solution to the problem is also a method for determining the coordinates and monitoring of objects, comprising generating at least one polling signal for transmission to the RF identification tag of at least one selected object, wherein the polling signal includes a radio frequency identification tag code of the selected object or an alarm code common to RFID tags of all objects; 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; 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; 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.
Несущую частоту сигнала ответа восстанавливают из несущей частоты сигнала опроса.The carrier frequency of the response signal is restored from the carrier frequency of the polling signal.
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.Each of the polling signals additionally 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.
В качестве повторяющегося кода используют код метки радиочастотной идентификации конкретного объекта.As a repeating code, the RFID tag code of a particular object is used.
Метка радиочастотной идентификации формирует сигнал ответа заданного вида на нескольких заданных несущих частотах путем модуляции опорного сигнала, представляющего собой сетку заданных несущих колебаний.The RFID tag generates a response signal of a predetermined form at several predetermined carrier frequencies by modulating a reference signal, which is a grid of predetermined carrier oscillations.
Метка радиочастотной идентификации формирует сигнал ответа заданного вида на заданной для нее несущей частоте.The RFID tag generates a response signal of a given type at a carrier frequency specified for it.
В процессе обработки сигналов ответа осуществляют вычисление их взаимно корреляционных функций с эталоном 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.In the process of processing the response signals, they calculate their cross-correlation functions with the standard 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 from pairs of spatially separated receiving modules, and the coordinates of moving objects are obtained by the differential-ranging method for the relative delays of the indicated m Maximum per.
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 опроса при передаче и в радиочастотных метках.The reception of these response signals is carried out by at least three spatially separated receiving modules with known coordinates, and the differences in the relative delays of the response signals are additionally calculated to exclude random errors in the passage of interrogation signals during transmission and in radio frequency tags.
Можно дополнительно осуществлять 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.You can 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, eliminate the maxima corresponding to the delays of moving objects, and assume the remaining maxima to correspond to the responses of external radiation sources whose coordinates are computed by the differential-ranging method.
Также дополнительно можно осуществлять прием сигналов ответа от радиометок, 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 радиометок подвижных объектов и используют полученные в результате сравнения поправки при определении координат подвижных объектов.It is also possible to 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 rest of the receiving modules, compare these predetermined relative delay differences with the obtained relative delay differences for RF tags of moving objects and use the corrections obtained as a result of the comparison in determining the coordinates of important objects.
Характеристики формы пиков взаимно корреляционных функций измеряют 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.The characteristics of the shape of the peaks of the cross-correlation functions are measured in the range from the maximum value to the level corresponding to the level of the maximum side lobes of the cross-correlation functions; the measured characteristics compare the peaks of the cross-correlation functions of the signals received by one pair of spatially separated receiving modules with the peaks of the cross-correlation functions received by the other pair spatially separated receiving modules, and peaks of cross-correlation functions with the most similar characteristics ticks are considered to belong to the same radio source, and peaks with different characteristics are considered to belong to different radiation sources.
В качестве упомянутой характеристики формы пика взаимно корреляционной функции измеряют ширину пика взаимно корреляционной функции, при этом пределы измерения включают промежуточные уровни.As the mentioned characteristic of the peak shape of the cross-correlation function, the peak width of the cross-correlation function is measured, and the measurement limits include intermediate levels.
Промежуточные уровни выбирают в соответствии с последовательностью, представляющей собой убывающую арифметическую прогрессию с шагом, равным 0,1 максимального значения.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.
В ответ на сигнал опроса с кодом метки радиочастотной идентификации выбранного объекта может быть сформирован сигнал ответа заданного вида на частоте тревоги, если с помощью датчиков определяют уровень тревоги выбранного объекта.In response to the polling signal with the RFID tag code of the selected object, a response signal of a given type can be generated at the alarm frequency if the level of alarm of the selected object is determined using sensors.
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.A polling signal, including an alarm code, is generated and transmitted if there is no response signal from the RFID tag of any object to a polling signal including a tag code after a specified waiting time for a response.
Сущность изобретения поясняется на чертежах:The invention is illustrated in the drawings:
на фиг.1 показан пример осуществления схемы метки радиочастотной идентификации;figure 1 shows an example implementation of the label circuit of radio frequency identification;
на фиг.2 - пример осуществления схемы метки радиочастотной идентификации, выполненной с возможностью формирования сигнала ответа на частоте тревоги;figure 2 is an example implementation of a label circuit for radio frequency identification, configured to generate a response signal at an alarm frequency;
на фиг.3 - пример осуществления схемы метки радиочастотной идентификации, выполненной с возможностью идентификации сигнала опроса с кодом тревоги и формирования при обнаружении тревоги ответного сигнала заданного вида;figure 3 is an example implementation of a radio frequency identification tag circuit, configured to identify a polling signal with an alarm code and generate, when an alarm is detected, a response signal of a given type;
на фиг.4 показана блок-схема системы определения координат и контроля объектов;figure 4 shows a block diagram of a system for determining the coordinates and control of objects;
на фиг.5 - блок-схема формирователя сигналов опроса;5 is a block diagram of a polling signal driver;
на фиг.6 - блок-схема модуля обработки сигналов и управления;6 is a block diagram of a signal processing and control module;
на фиг.7 - блок-схема преобразовательного модуля;7 is a block diagram of a conversion module;
на фиг.8 показаны временные диаграммы сигналов в цепях метки радиочастотной идентификации;on Fig shows a timing diagram of the signals in the label circuit of radio frequency identification;
на фиг.9 - временные диаграммы копии кода ответа метки радиочастотной идентификации на оси задержек, принимаемого одним из приемных модулей сигнала ответа и отклика корреляционной обработки принимаемого сигнала с копией кода ответа метки радиочастотной идентификации;figure 9 is a timing chart of a copy of the response code label RFID on the axis of delays received by one of the receiving modules of the response signal and the response of the correlation processing of the received signal with a copy of the response code label RFID;
на фиг.10 - временные диаграммы взаимно корреляционной обработки сигналов, принимаемых приемными модулями.figure 10 is a timing diagram of the cross-correlation processing of signals received by the receiving modules.
Как показано на фиг.1-3, метка радиочастотной идентификации 1 (показанная на фиг.4 в виде блока, обозначенного поз.1) содержит приемную антенну 2, приемный блок 3, цифровое логическое устройство 4, передающий блок 5, передающую антенну 6 и источник питания 7 известного вида, например аккумулятор, соединенный с приемным блоком 3, цифровым логическим устройством 4 и передающим блоком 5.As shown in FIGS. 1-3, the RFID tag 1 (shown in FIG. 4 as a block indicated by 1) comprises a receiving antenna 2, a
Приемный блок 3 содержит полосовой фильтр 8 сигнала опроса 9, имеющий центральную частоту полосы пропускания, соответствующую центральной частоте сигнала опроса 9, усилитель 10 сигнала опроса 9, демодулятор 11 и ключ 12. По входу полосового фильтра 8 приемный блок 3 соединен с приемной антенной 2. Демодулятор 11 предпочтительно содержит последовательно соединенные усилитель - ограничитель промежуточной частоты, малошумящий демодулятор ЧМ и аналоговый пиковый детектор, используемый для восстановления данных из частотной манипуляции (не показано). Демодулятор такого типа используется в широко применяемых приемниках, например, фирмы Maxim Integrated Products, опыт эксплуатации которых показал высокую эффективность при применении в различных системах дистанционного управления, системах управления бытовой техникой, охранных системах, автомобильных системах и системах управления открытием гаражных ворот.The
Как показано на фиг.1, цифровое логическое устройство 4 содержит аналого-цифровой преобразователь 13, предпочтительно одноразрядный, например, на интегральных схемах типа ADC0801, выпускаемых фирмой National Semiconductor, схему 14 совпадения кода метки, тактовый генератор 15, формирователь строба 16, формирователь тактовых импульсов 17. формирователь кода ответа 18 и синтезатор 19 гетеродинных частот.As shown in figure 1, the digital logic device 4 contains an analog-to-
Аналого-цифровой преобразователь 13 по входам соединен с демодулятором 11 приемного блока 3 и тактовым генератором 15. Схема 14 совпадения кода метки по входам соединена с аналого-цифровым преобразователем 13 и тактовым генератором 15, а по выходу - с формирователем 16 строба. Формирователь 16 строба по одному из двух выходов соединен с одним из входов формирователя 18 кода ответа и управляющим входом ключа 12 приемного блока 3. Формирователь 17 тактовых импульсов по одному из двух входов соединен с другим из упомянутых двух выходом формирователя 16 строба, по другому входу - с выходом усилителя 10 сигнала опроса 9 приемного блока 3, а по выходу - с формирователем 16 строба. формирователем 18 кода ответа и синтезатором 19 гетеродинных частот.The analog-to-
Схема 14 совпадения кода метки, формирователь 17 тактовых импульсов, формирователь 16 строба и формирователь 18 кода ответа могут быть выполнены на программируемых интегральных схемах, например, семейства МАХ 7000 фирмы ALTERA. Синтезатор 19 гетеродинных частот предпочтительно представляет собой интегральный радиочастотный синтезатор частоты с фазовой автоподстройкой частоты, например, серии LMX23xx фирмы National Semiconductor.The tag code matching
На фиг.2 показан пример осуществления метки радиочастотной идентификации 1, выполненной с возможностью формирования сигнала ответа на частоте тревоги. В этом случае объект 20 (фиг.4), координаты которого определяют или который контролируют, помимо метки радиочастотной идентификации 1 снабжают датчиками 21. Цифровое логическое устройство 4 по сравнению с фиг.1 дополнительно содержит схему 22 состояния датчиков, по входу соединенную, например, через размыкатели, с датчиками 21, и ключ 23 включения выхода частоты тревоги синтезатора гетеродинных частот 19. По выходу схема 22 состояния датчиков соединена со схемой 14 совпадения кода метки и одним из двух входов ключа 23 включения выхода частоты тревоги синтезатора 19 гетеродинных частот, соединенного по выходу с другим входом указанного ключа.Figure 2 shows an example implementation of the
На фиг.3 показан пример осуществления метки радиочастотной идентификации 1, которая выполнена с возможностью идентификации сигнала опроса с кодом тревоги и формирования при обнаружении тревоги ответною сигнала заданного вида. В этом случае цифровое логическое устройство 4 по сравнению с фиг.2 дополнительно содержит схему 24 совпадения кода тревоги, построенную, по сути, аналогично схеме 14 совпадения кода метки, и логическую схему «ИЛИ» 25, по входам соединенную со схемой 14 совпадения кода метки и схемой 24 совпадения кода тревоги, а по выходу - с формирователем 16 строба. Схема 24 совпадения кода тревоги, как и схема 14 совпадения кода метки, по входам соединена с аналого-цифровым преобразователем 13, тактовым генератором 15 и схемой 22 состояния датчиков.Figure 3 shows an example implementation of the
Как показано на фиг.1-3, передающий блок 5 содержит модулятор 26, делитель 27 модулированного сигнала, смесители 28, сумматор 29, усилитель 30 сигнала ответа, полосовой фильтр 31 сигнала ответа.1-3, the
Известно (Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь. 1993. Стр.212), что амплитуда сигнала с фазовой манипуляцией не несет информации, в связи с чем использование амплитудного ограничителя, как наиболее простого стабилизатора ложных тревог в условиях воздействия наиболее широкого класса аддитивных и мультипликативных помех при взаимно корреляционной обработке, приводит к минимальным потерям обнаружения сигналов при использовании взаимно корреляционной обработки с пространственным разнесением приемников. Для реализации такого преимущества в настоящей заявке тракт обнаружения сигнала ответа метки построен по схеме «фазовая манипуляция сигнала - передача сигнала - распространение до приемников - пространственно-разнесенный прием сигналов - взаимно корреляционное накопление принятых сигналов - пороговое обнаружение», как более подробно будет раскрыто ниже. Поэтому модулятор 26 предпочтительно представляет собой фазовый манипулятор.It is known (Chernyak BC Multiposition radar. - M .: Radio and communications. 1993. P.212) that the amplitude of the signal with phase shift keying does not carry information, and therefore the use of an amplitude limiter as the simplest false alarm stabilizer under the most a wide class of additive and multiplicative interference in cross-correlation processing, leads to minimal loss of signal detection when using cross-correlation processing with spatial diversity of receivers. To realize this advantage in the present application, the label response signal detection path is constructed according to the scheme “phase signal manipulation - signal transmission - propagation to receivers - spatially separated signal reception - cross-correlation accumulation of received signals - threshold detection", as will be described in more detail below. Therefore, the modulator 26 is preferably a phase manipulator.
Модулятор 26 по одному из двух входов соединен с выходом ключа 12 приемного блока 3, по другому входу - с выходом формирователя 18 кода ответа цифрового логического устройства 4, а по выходу - с делителем 27. Каждый выход делителя 27 соединен с соответствующим смесителем 28. Количество смесителей 28 зависит от заданного числа несущих частот, на которых формируется сигнал ответа. Синтезатор гетеродинных частот 19 цифрового логического устройства 4 по выходам также соединен с входами соответствующих смесителей 28, соединенных по выходам с сумматором 29, который соединен через усилитель 30 сигнала ответа с полосовым фильтром 31 сигнала ответа, который по выходу соединен с передающей антенной 6.The modulator 26 is connected through one of the two inputs to the output of the key 12 of the receiving
Как показано на фиг.4, система определения координат и контроля объектов содержит метки радиочастотной идентификации 1, предназначенные для установки на каждом из объектов контроля 20, модуль обработки сигналов и управления 32, формирователь 33 сигналов опроса; передающий модуль 34, содержащий передающую антенну 35 и передатчик 36, выход которого подключен к передающей антенне 35; пространственно-разнесенные приемные модули 37 с известными координатами и оконечное оборудование 38.As shown in figure 4, the system for determining the coordinates and control of objects contains
Несмотря на то, что на фиг.4 показано четыре приемных модуля 37, минимально допустимое количество приемных модулей равно трем для обеспечения определения координат объекта контроля. Для повышения точности определения координат объекта предпочтительно располагать приемные модули 37 на максимальном расстоянии между собой в пределах области определения координат и контроля объектов 20. Каждый из приемных модулей 37 содержит приемную антенну 39 и приемник 40, вход которого подключен к приемной антенне 39. По выходу каждый приемный модуль 37 соединен с модулем обработки сигналов и управления 32 соответствующей линией связи 41. Кроме того, для повышения точности определения координат объекта каждый приемный модуль 37 может быть снабжен контрольной меткой радиочастотной идентификации 1, координаты которой, следовательно, заранее известны.Despite the fact that figure 4 shows the four receiving
Оконечное оборудование 38 представляет собой, например, монитор с клавиатурой и манипулятором (не показаны) для ввода и отображения данных при определении координат и контроле объектов.The
Как показано на фиг.6, модуль обработки сигналов и управления 32 содержит опорный генератор 42, генератор 43 первой гетеродинной частоты, синтезатор 44 вторых гетеродинных частот, тактовый генератор 45, генератор несущего колебания 46, формирователь 47 стробов, процессор 48 с памятью. преобразовательные модули 49 по числу приемных модулей 37, делитель частоты 50 и цифроаналоговый преобразователь 51, имеющий буферную память. Упомянутый цифроаналоговый преобразователь 51 с буферной памятью может быть реализован, например, на платах типа ГСПФ-053 ЗАО «Руднев-Шиляев».As shown in Fig.6, the signal processing and
Опорный генератор 42 по выходу соединен с генератором 43 первой гетеродинной частоты, синтезатором 44 вторых гетеродинных частот, тактовым генератором 45 и генератором несущего колебания 46.The
Как показано на фиг.7, преобразовательный модуль 49 содержит смеситель 52, делитель сигнала 53, число выходов которого равно числу частот сигнала ответа метки радиочастотной идентификации 1, фильтры 54 на каждом выходе делителя сигнала 53, при этом каждый из фильтров характеризуется центральной частотой, соответствующей центральной частоте одного из частотных сигналов ответа метки радиочастотной идентификации 1, смесители 55 и многоканальный аналого-цифровой преобразователь 56 с буферной памятью. Такой преобразователь может быть реализован, например, на платах сбора данных типа 16-канальной платы ЛА-н50-12USB ЗАО «Руднев-Шиляев».As shown in Fig.7, the
Смеситель 52 по входам соединен с линией связи 41 и выходом генератора 43 первой гетеродинной частоты, а по выходу - с делителем сигнала 53.The
Каждый из смесителей 55 по входам соединен с выходом соответствующего фильтра 54 и одним из выходов синтезатора 42 вторых гетеродинных частот, а по выходу - с одним из входов многоканального аналого-цифрового преобразователя 56, который по своим входам соединен с первым выходом тактового генератора 45 и выходом формирователя стробов 47. Кроме того, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 56 по каналу обмена 57 соединен с процессором 48 с памятью.Each of the
Тактовый генератор 45 по своему первому выходу также соединен с первым входом формирователя стробов 47 и через делитель частоты 50 - с цифро-аналоговым преобразователем 51, а по второму выходу - со вторым входом формирователя стробов 47. При этом второй выход формирователя стробов 47 соединен с цифроаналоговым преобразователем 51. Цифроаналоговый преобразователь 51 по каналу обмена 58 соединен с процессором 48 с памятью, который по каналу обмена 59 соединен с оконечным оборудованием 38.The
Как показано на фиг.5, формирователь 33 сигналов опроса содержит балансный смеситель 60, генератор сигнала частотного сдвига 61, фильтр верхней гармоники 62, фильтр нижней гармоники 63, инвертор 64, первый ключ 65, второй ключ 66, сумматор 67 и третий ключ 68.As shown in FIG. 5, the
Балансный смеситель 60 по одному входу соединен с выходом генератора несущего колебания 46 модуля обработки сигналов и управления 32, а по другому входу - с выходом генератора сигнала частотного сдвига 61. По выходу балансный смеситель 60 соединен с фильтром верхней гармоники 62 и фильтром нижней гармоники 63, выходы которых через первый ключ 65 и второй ключ 66, соответственно, соединены с сумматором 67, выход которого через третий ключ 68 соединен с передатчиком 36 передающего модуля 34. При этом выход цифроаналогового преобразователя 51 модуля обработки сигналов и управления 32 соединен с первым ключом 65 и через инвертор 64 - со вторым ключом 66, а второй выход формирователя стробов 47 модуля обработки сигналов и управления 32 также соединен с передатчиком 36 передающего модуля 34 через третий ключ 68.The
В соответствии с настоящим изобретением определение координат и контроль объекта, снабженного меткой радиочастотной идентификации, осуществляют следующим образом.In accordance with the present invention, the determination of coordinates and control of an object labeled with radio frequency identification is as follows.
В модуле обработки сигналов и управления 32 (фиг.6) опорный генератор 42 формирует опорный сигнал, например, синусоидального типа, из которого генератор 43 первой гетеродинной частоты формирует сигнал первой гетеродинной частоты f1г для смесителя 52 преобразовательного модуля 49, тактовый генератор 45 формирует тактовые импульсы 69 временных отсчетов, а генератор 46 несущего колебания формирует опорный сигнал 70 несущей частоты сигнала опроса. Тактовый генератор 45 формирует также импульсы 71 временных отсчетов начала цикла передачи сигнала опроса и приема сигнала ответа для выбранной метки радиочастотной идентификации 1. Формирователь 47 стробов по поступлении сигнала 71 формирует строб 72 сигнала опроса, длительность которого равна заданному числу п1 периодов следования импульсов 69, и через некоторое заданное число п2 периодов следования импульсов 69 формирует строб 73 сигнала ответа, длительность которого равна заданному числу n3 периодов следования импульсов 69 и достаточна для приема сигнала ответа метки 1 во всем диапазоне возможных временных задержек. Строб 72 сигнала опроса подают на цифроаналоговый преобразователь 51 и на формирователь 33 сигналов опроса (фиг.4). Кроме этого, на цифроаналоговый преобразователь 51 подают тактовый сигнал от делителя частоты 50. Тактовый сигнал делителя частоты 50 получается делением частоты тактового сигнала 69 на заданный коэффициент деления.In the signal processing and control module 32 (Fig. 6), the
Сигнал генератора 43 первой гетеродинной частоты f1г подают на смесители 52 преобразовательных модулей 49 (фиг.7). Сетку сигналов синтезатора 44 вторых гетеродинных частот f2г1…f2гN подают на смесители 55 преобразовательных модулей 49 (фиг.7).The signal of the
В соответствии с программой контроля или по команде оператора с оконечного оборудования 38, например клавиатуры (не показано), процессор 48 выбирает из своей памяти код соответствующей метки радиочастотной идентификации 1 и выдает его в буферную память цифроаналогового преобразователя 51. Синхронно с тактовыми импульсами 69 в пределах строба 72 цифроаналоговый преобразователь 51 формирует сигнал кодовой последовательности 74, содержащий код выбранной метки радиочастотной идентификации 1. Сигнал кодовой последовательности 74 подается на формирователь 33 сигналов опроса.In accordance with the control program or at the command of an operator from
В формирователе 33 сигналов опроса (фиг.5) опорный сигнал 70 несущей частоты сигнала опроса поступает на вход балансного смесителя 60 от генератора несущего колебания 46 модуля обработки сигналов и управления 32. На другой вход балансного смесителя 60 поступает сигнал от генератора сигнала частотного сдвига 61. Балансный смеситель 60 формирует смесь сигналов с суммарной и разностной частотами входных сигналов. Сигнал с суммарной частотой выделяют фильтром верхней гармоники 62, а сигнал с разностной частотой выделяют фильтром нижней гармоники 63. Инвертор 64 осуществляет перестановку уровней сигнала относительно сигнала кодовой последовательности опроса 74. При этом через ключи 65 и 66 на сумматор 67 поступает сигнал с выхода фильтра верхней гармоники 62 или фильтра нижней гармоники 63 в соответствии с сигналом кодовой последовательности опроса 74. Поступление выходного сигнала 75 сумматора 67 на выход формирователя 33 сигналов опроса осуществляется при открытии ключа 68 стробом 72 сигнала опроса.In the
Передатчик 36 передающего модуля 34 принимает выходной сигнал 75 от формирователя 33 сигналов опроса, усиливает его, фильтрует и передает на передающую антенну 35.The
Приемный блок 3 каждой метки радиочастотной идентификации 1 через приемную антенну 2 принимает сигнал опроса (фиг.1-3). Например, в качестве сигнала опроса 9 приемный блок 3 принимает выходной сигнал 75, содержащий кодовую часть с кодовой последовательностью опроса 74, промодулированную, например, частотной манипуляцией или импульсной последовательностью кода выбранной метки радиочастотной идентификации 1.The receiving
Демодулятор 11 преобразует отфильтрованный с помощью полосового фильтра 8 и усиленный усилителем 10 сигнал опроса 9, принятый приемным блоком 3, обратно в сигнал кодовой последовательности 74.The
В цифровом логическом устройстве 4 сигнал кодовой последовательности 74 дискретизируется в одноразрядном аналого-цифровом преобразователе 13 по тактовым импульсам тактового генератора 15, предпочтительно с кварцевой стабилизацией частоты. Тактовые импульсы формируются когерентно из синусоидальной составляющей сигнала опроса 9. Полученная последовательность кодовых импульсов по тактовым импульсам тактового генератора 15 поступает в схему 14 совпадения кода метки, где сравнивается с записанным уникальным кодом метки радиочастотной идентификации 1. В момент совпадения полученной последовательности кодовых импульсов с записанным уникальным кодом метки радиочастотной идентификации 1 формируется импульс 76 совпадения кода метки.In the digital logic device 4, the signal of the
По импульсу 76 формирователь 16 строба формирует передний фронт строба 77. По переднему фронту строба 77 формирователь 17 тактовых импульсов начинает формировать тактовые импульсы 78, синхронизированные с сигналом опроса 9. Синтезатор 19 гетеродинных частот формирует необходимое количество сигналов гетеродинных частот f1…fN, синхронизированных с тактовыми импульсами 78.At a
Формирователь 16 строба отсчитывает N1 тактовых импульсов 78 и формирует передний фронт строба 79, отсчитывает N2 тактовых импульсов 78 и формирует задний фронт строба 79, отсчитывает N3 тактовых импульсов 78 и формирует задний фронт строба 77. По заднему фронту строба 77 формирователь 17 тактовых импульсов прекращает формировать тактовые импульсы 78.The
По сигналу строба 79 от формирователя 16 строба открывается ключ 12. На временном отрезке, определяемом стробом 79, на модулятор 26 передающего блока 5 поступает синусоидальная часть сигнала опроса 9 в соответствии с фиг. 8 и модулирующий сигнал 80 кода ответа от формирователя 18 кода ответа. Модулятор 26 формирует сигнал ответа с центральной частотой, определяемой частотой сигнала опроса 9. Синтез опорной частоты сигнала ответа из преобразованной в тактовые импульсы формирователя 17 тактовых импульсов синусоидальной части сигнала опроса 9, которая в свою очередь сформирована из сигнала опорного генератора 42 модуля обработки сигналов и управления 32, обеспечивает высокую когерентность сигнала ответа с сигналами генераторов упомянутого модуля 32.At the signal of the
Делитель 27 модулированного сигнала делит сигнал от модулятора 26 и усиливает его до амплитуд, необходимых для работы смесителей 28. Каждый из смесителей 28 формирует сигнал ответа метки радиочастотной идентификации 1 на одной из частот, определяемой частотой выходного сигнала модулятора 26 и одной из выходных частот синтезатора 19 гетеродинных частот, т.е. выходная частота сигнала смесителя 28 представляет собой линейную комбинацию частоты модулированного сигнала и частоты поступающего на него выходного сигнала синтезатора 19 гетеродинных частот. Таким образом, метка радиочастотной идентификации 1 может формировать сигнал ответа заданного вида на нескольких заданных несущих частотах путем модуляции опорного сигнала, представляющего собой сетку заданных несущих колебаний. Сумматор 29 объединяет сигналы смесителей 28 в суммарный сигнал на нескольких частотах, который усиливается усилителем 30 сигнала ответа и после фильтрации полосовым фильтром 31 сигнала ответа подается на передающую антенну 6 в виде сигнала ответа 81.The
Несущую частоту сигнала ответа 81 и тактовую частоту модулирующею сигнала 80 предпочтительно восстанавливают из несущей частоты сигнала опроса 9.The carrier frequency of the
По сравнению с использованием автономного генератора несущей частоты операция восстановления несущей частоты сигнала ответа 81 и тактовой частоты модулирующего сигнала 80 минимизирует фазовые колебания несущей частоты сигнала ответа 81 метки радиочастотной идентификации 1 относительно частот опорного сигнала преобразователей частоты, благодаря чему минимизируются потери обнаружения сигналов, вызванные их декорреляцией с опорными сигналами приема-обнаружения.Compared to using an autonomous carrier frequency generator, the operation of recovering the carrier frequency of the
Каждый из сигналов опроса 9 может дополнительно включать общий для всех объектов код-заголовок и заданный повторяющийся код, в этом случае несущую частоту сигнала ответа 81 восстанавливают из повторяющихся кодов.Each of the polling signals 9 may additionally include a common header code for all objects and a predetermined repeating code, in this case, the carrier frequency of the
В качестве повторяющегося кода можно использовать код метки радиочастотной идентификации 1 конкретного объекта 20.As a repeating code, you can use the code
В варианте выполнения метки радиочастотной идентификации 1, при котором сигнал ответа 81 формируется на одной несущей частоте, синтезатор 19 гетеродинных частот имеет один выход, используется один смеситель 28, делитель 27 и сумматор 29 отсутствуют, сигнал с выхода модулятора 26 подается непосредственно на смеситель 28, а выходной сигнал смесителя 28 подается непосредственно на усилитель 30 сигнала ответа.In the embodiment of the
В варианте выполнения метки радиочастотной идентификации 1 с возможностью формирования сигнала ответа на частоте ответа тревоги (фиг.2) схема 22 состояния датчиков формирует уровень тревоги при отличии состояния любого подключенного к ней датчика от нормального состояния. При уровне сигнала 82 схемы 22 состояния датчиков, соответствующем тревожному состоянию хотя бы одного из датчиков, открывается ключ 23, и в составе сигнала ответа 81, сформированного вышеописанным образом, формируется также дополнительный сигнал ответа заданного вида на частоте тревоги.In an embodiment of the
Если по истечении заданного времени ожидания ответа отсутствует сигнал ответа 81, сформированный так, как это было описано в отношении фиг.1, от метки радиочастотной идентификации 1 какого-либо объекта 20 на сигнал опроса 9, то в соответствии с программой контроля или по команде оператора с оконечного оборудования 38 процессор 48 выбирает из своей памяти код тревоги и выдает его в буферную память цифроаналогового преобразователя 51. По аналогии с сигналом опроса 9 формирователь 33 сигналов опроса формирует сигнал опроса 83 (фиг.3) на основании сигнала кодовой последовательности 84, содержащего код тревоги и сформированного цифроаналоговым преобразователем 51. Сигнал опроса 83 может быть аналогичен по виду модуляции сигналу опроса 9 и отличаться от последнего только кодом.If after a predetermined time for waiting for a response, there is no
Согласно фиг.3 демодулятор 11 преобразует отфильтрованный с помощью полосового фильтра 8 и усиленный усилителем 10 сигнал опроса 83, принятый приемным блоком 3, обратно в сигнал кодовой последовательности 84. В цифровом логическом устройстве 4 сигнал кодовой последовательности 84, также как и в случае сигнала кодовой последовательности 74, дискретизируется в одноразрядном аналого-цифровом преобразователе 13 по тактовым импульсам тактового генератора 15. Полученная последовательность кодовых импульсов по тактовым импульсам тактового генератора 15 поступает в схему 14 совпадения кода метки и в схему 24 совпадения кода тревоги, где сравнивается, соответственно, с записанным уникальным кодом метки радиочастотной идентификации 1 и с записанным кодом тревоги. Поскольку полученная последовательность кодовых импульсов заведомо отличается от уникального кода метки, то схема 14 совпадения кода метки не формирует импульс совпадения кода метки. В момент совпадения полученной последовательности кодовых импульсов с записанным кодом тревоги при уровне сигнала 82 схемы 22 состояния датчиков, соответствующем тревожному состоянию датчиков, формируется импульс 85 совпадения кода тревоги. Выходы схемы 14 совпадения кода метки и схемы 24 совпадения кода тревоги объединены логической схемой «ИЛИ» 25, поэтому на вход формирователя 16 строба подается выходной сигнал логической схемы «ИЛИ» 25, полученный в результате формирования импульса 76 совпадения кода метки либо импульса 85 совпадения кода тревоги. Дальнейшая обработка сигнала в случае формирования импульса совпадения кода тревоги осуществляется аналогично схеме, показанной на фиг.2.3, the
Прием сигналов ответа 81 для вычисления двух координат меток радиочастотной идентификации 1 осуществляют, по меньшей мере, тремя пространственно разнесенными приемными модулями 37 с известными координатами. Приемник 40 каждого из приемных модулей 37 принимает сигналы ответа 81 меток радиочастотной идентификации 1, усиливает и преобразует принятый сигнал ответа 81 к виду, требуемому для передачи по линии связи 41.Reception of response signals 81 for calculating the two coordinates of the RFID tags 1 is carried out by at least three spatially separated receiving
От приемных модулей 37 сигналы ответа 81 метки радиочастотной идентификации 1, поступившие по линиям связи 41, подаются на смесители 52 (фиг.7) преобразовательных модулей 49 (фиг.6) модуля 32 обработки сигналов и управления поста контроля 86, в состав которого также входят формирователь 33 сигналов опроса и оконечное оборудование 38. В смесителях 52 осуществляется преобразование частоты со снижением частоты, например, на первую промежуточную частоту. Сигналы промежуточной частоты поступают на делитель 53, который имеет число выходов, равное числу частот сигналов ответа 81 метки радиочастотной идентификации 1, включая частоту тревоги. С каждого выхода делителя 53 с помощью фильтра 54 с центральной частотой, соответствующей центральной частоте одного из частотных сигналов ответа 81 метки радиочастотной идентификации 1, выделяется сигнал одной частоты ответа. Каждый из выделенных сигналов преобразуется по частоте смесителем 55 со снижением частоты, например, на промежуточную частоту, соответствующую полосе пропускания по входу многоканального аналого-цифрового преобразователя 56, в котором по тактовым импульсам 69 временных отсчетов в течение строба 73 преобразуется во временные отсчеты, положение которых по времени отсчитывается от переднего фронта строба 73 и записывается в буферную память многоканального аналого-цифрового преобразователя 56.From the receiving
Процессор 48 с памятью считывает выборки принимаемых сигналов из буферной памяти многоканальных аналого-цифровых преобразователей 56 и вычисляет взаимно корреляционные функции (ВКФ) выборок принимаемых сигналов с хранящейся в памяти процессора копией сигнала ответа 81 относительно переднего фронта строба 73 для сигнала каждого приемного модуля 37. По этим задержкам вычисляются относительные задержки максимумов ВКФ между сигналами приемных модулей 37, то есть относительные задержки приема сигнала ответа 81 на разных приемных модулях 37 (гиперболические координаты первого типа). Кроме этого процессор 48 с памятью вычисляет ВКФ между выборками принимаемых разными приемными модулями сигналов, обнаруживает максимумы ВКФ, вычисляет положение максимумов ВКФ на оси задержек (гиперболические координаты второго типа). Гиперболические координаты первого типа, вычисленные для сигналов ответа 81 метки радиочастотной идентификации 1 отдельно по каждой частоте, объединяют предпочтительно с выбором наибольшего по амплитуде максимума ВКФ. По объединенным гиперболическим координатам первого типа разностно-дальномерным методом вычисляют географические координаты метки радиочастотной идентификации 1, ответившей на сигнал опроса. По гиперболическим координатам второго типа для каждой частоты ответа метки радиочастотной идентификации 1 отдельно за вычетом гиперболических координат первого типа разностно-дальномерным методом вычисляют географические координаты сторонних источников радиоизлучений.The
При наличии дополнительных пространственно разнесенных приемных модулей дополнительно вычисляют разности относительных задержек сигналов ответа 81 для исключения случайных ошибок на прохождение сигналов опроса при передаче и в метках радиочастотной идентификации 1.In the presence of additional spatially separated receiving modules, the differences in the relative delays of the response signals 81 are additionally calculated to exclude random errors in the passage of the polling signals during transmission and in the radio frequency identification marks 1.
Опрашивание каждой метки радиочастотной идентификации 1 с помощью сигнала опроса с кодом метки или сигнала опроса с кодом тревоги осуществляют в разных интервалах времени. Временное разделение позволяет идентифицировать номер метки радиочастотной идентификации 1 как источника сигнала ответа 81, являющегося одинаковым для всех меток радиочастотной идентификации 1 системы определения координат и контроля объектов, что значительно упрощает обслуживание большого количества объектов 20.Interrogation of each
Вычисленные координаты с номером опрошенной метки радиочастотной идентификации 1, а также координаты сторонних источников и координаты меток радиочастотной идентификации 1, ответивших на сигнал опроса с кодом тревоги, передают на оконечное оборудование 38, например на монитор, с помощью которого отображаются предпочтительно на картографическом фоне зоны ответственности системы определения координат и контроля объектов.The calculated coordinates with the number of the interrogated
Можно дополнительно осуществлять попарную взаимно корреляционную обработку сигналов ответа, принятых каждым пространственно разнесенным приемным модулем 37 с известными координатами, поиск положений максимумов взаимно корреляционных функций на оси задержек и исключение максимумов, соответствующих задержкам подвижных объектов, при этом оставшиеся максимумы полагают соответствующими откликам сторонних источников излучения (фиг.10), координаты которых вычисляют разностно-дальномерным методом.It is possible to additionally perform pairwise cross-correlation processing of the response signals received by each spatially separated receiving
Можно также дополнительно осуществлять прием сигналов ответа 81 от меток радиочастотной идентификации 1, расположенных на пространственно разнесенных приемных модулях 37 с известными координатами и имеющих заранее установленные относительные разности задержек распространения сигналов ответа 81 до остальных приемных модулей 37, сравнивать эти заранее установленные относительные разности задержек с полученными относительными разностями задержек для меток радиочастотной идентификации 1 объектов 20 и использовать полученные в результате сравнения поправки для более точного определения координат подвижных объектов 20.It is also possible to additionally receive
С целью повышения надежности определения координат и контроля объектов 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 37 с пиками взаимно корреляционных функций, принятых другой парой пространственно разнесенных приемных модулей 37, 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 (фиг.10).In order to increase the reliability of determining coordinates and monitoring objects, the shape characteristics of peaks of cross-correlation functions are measured ranging from the maximum value to the level corresponding to the level of maximum side lobes of cross-correlation functions, and the peaks of cross-correlation functions of signals received by one pair of spatially separated receiving modules are compared 37 with peaks of cross-correlation functions received by another pair of spatially separated receiving
В качестве упомянутой характеристики формы пика взаимно корреляционной функции измеряют ширину пика взаимно корреляционной функции, при этом пределы измерения включают промежуточные уровни.As the mentioned characteristic of the peak shape of the cross-correlation function, the peak width of the cross-correlation function is measured, and the measurement limits include intermediate levels.
Промежуточные уровни выбирают в соответствии с последовательностью, представляющей собой убывающую арифметическую прогрессию с шагом, равным 0,1 максимального значения (например, для приемных модулей 37 и для уровней, соответствующих максимальному значению и 0,9 максимального значения (фиг.10).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 (for example, for receiving
Высокая помехозащищенность и большая дальность действия канала опроса при выполнении требуемой вероятности правильного приема каждого кодового импульса, соответствующего коду метки или коду тревоги, достигается за счет уменьшения полосы спектра сигнала опроса путем увеличения длительности кодовых импульсов либо за счет замены каждого из кодовых импульсов одинаковой кодовой посылкой и обеспечением накопления таких кодовых посылок в метке радиочастотной идентификации. Высокая помехозащищенность и большая дальность действия канала ответа при выполнении требуемой точности определения относительных задержек распространения сигналов ответа метки радиочастотной идентификации до приемников системы определения координат и контроля объектов достигается за счет увеличения длины кода ответа и соответственно коэффициента накопления сигнала при сохранении длительности кодовых импульсов ответа и, соответственно, ширины полосы спектра сигнала, которая определяет точность измерения положения максимума корреляционной функции на оси относительных задержек приемного сигнала и сохраненной копии сигнала.High noise immunity and a long range of the polling channel when the required probability of the correct reception of each code pulse corresponding to the tag code or alarm code is fulfilled is achieved by reducing the spectrum bandwidth of the polling signal by increasing the duration of the code pulses or by replacing each of the code pulses with the same code message and ensuring the accumulation of such code messages in the radio frequency identification tag. High noise immunity and a long range of the response channel when performing the required accuracy of determining the relative propagation delays of the response signals of the RFID tag to the receivers of the coordinate determination and control system is achieved by increasing the length of the response code and, accordingly, the signal accumulation coefficient while maintaining the duration of the response code pulses and, accordingly , the bandwidth of the signal spectrum, which determines the accuracy of measuring the position of the maximum the correlation function on the axis of the relative delays of the receiving signal and the stored copy of the signal.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132698/09A RU2371734C2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132698/09A RU2371734C2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007132698A RU2007132698A (en) | 2009-03-10 |
| RU2371734C2 true RU2371734C2 (en) | 2009-10-27 |
Family
ID=40528148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007132698/09A RU2371734C2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2371734C2 (en) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2485669C1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственный комплекс "Русская радиоэлектроника" | Method to generate coherent modulated signals and device for its realisation |
| RU2522170C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method of detecting mobile objects |
| RU2521608C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for invisible detection of mobile objects |
| RU2524401C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for detection and spatial localisation of mobile objects |
| RU2528391C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method of searching for low-signature mobile objects |
| RU2529483C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for stealth radar location of mobile objects |
| RU2534222C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторсоке бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Nearly invisible moving objects detection method |
| RU2546330C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) | Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects |
| RU2546331C2 (en) * | 2013-05-13 | 2015-04-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (АО "КБ "Связь") | Method of searching for small-sized mobile objects |
| RU2546329C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) | Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects |
| RU2552164C2 (en) * | 2009-12-07 | 2015-06-10 | Арева Нс | Device having reduced overall dimensions for identifying metal substrate in dusty and metallic environment and use thereof for identifying containers containing nuclear fuel elements at production plant thereof |
| RU2557250C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) | Method for stealth radar detection of mobile objects |
| RU2557251C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральна служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) | Method for polarisation-sensitive search for small-size mobile objects |
| RU176108U1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-01-09 | Николай Николаевич Клейновский | Location system for mobile devices |
| WO2018169443A1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | Николай Николаевич КЛЕЙНОВСКИЙ | System for mobile devices for determining the location of objects |
-
2007
- 2007-08-30 RU RU2007132698/09A patent/RU2371734C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2552164C2 (en) * | 2009-12-07 | 2015-06-10 | Арева Нс | Device having reduced overall dimensions for identifying metal substrate in dusty and metallic environment and use thereof for identifying containers containing nuclear fuel elements at production plant thereof |
| RU2485669C1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственный комплекс "Русская радиоэлектроника" | Method to generate coherent modulated signals and device for its realisation |
| RU2534222C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторсоке бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Nearly invisible moving objects detection method |
| RU2524401C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for detection and spatial localisation of mobile objects |
| RU2528391C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method of searching for low-signature mobile objects |
| RU2529483C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for stealth radar location of mobile objects |
| RU2521608C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for invisible detection of mobile objects |
| RU2546331C2 (en) * | 2013-05-13 | 2015-04-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (АО "КБ "Связь") | Method of searching for small-sized mobile objects |
| RU2522170C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method of detecting mobile objects |
| RU2546330C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) | Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects |
| RU2546329C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) | Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects |
| RU2557250C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральная служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) | Method for stealth radar detection of mobile objects |
| RU2557251C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральна служба охраны Российской Федерации (ФСО РФ) | Method for polarisation-sensitive search for small-size mobile objects |
| RU176108U1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-01-09 | Николай Николаевич Клейновский | Location system for mobile devices |
| WO2018169443A1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | Николай Николаевич КЛЕЙНОВСКИЙ | System for mobile devices for determining the location of objects |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007132698A (en) | 2009-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2371734C2 (en) | Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects | |
| CN101688913B (en) | Method for determining line-of-sight (los) distance between remote communications devices | |
| KR101206873B1 (en) | Method for synchronising clock pulse devices | |
| US6483427B1 (en) | Article tracking system | |
| EP2220792B1 (en) | Near field radio frequency communication system | |
| US6970097B2 (en) | Location system using retransmission of identifying information | |
| US8934579B2 (en) | Location system | |
| RU2657185C1 (en) | High frequency local positioning system | |
| KR20180042221A (en) | High precision flight time measurement system for industrial automation | |
| US20060192655A1 (en) | Radio frequency identification of tagged articles | |
| US20060181393A1 (en) | Method and corresponding system for hand-held rf tag locator | |
| CN104135305A (en) | Ranging and positioning system | |
| US20210181328A1 (en) | Sensing method and sensing device | |
| CN101517942A (en) | Active receiver detection and ranging | |
| RU71449U1 (en) | LABEL FOR RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION OF THE OBJECT AND SYSTEM FOR DETERMINING COORDINATES AND CONTROL OF OBJECTS | |
| Yavari et al. | System-on-Chip based Doppler radar occupancy sensor | |
| CN117676853B (en) | Passive wireless dense sensing time-sharing data acquisition method and system | |
| US2440755A (en) | Radio-frequency navigation system | |
| US7245252B2 (en) | Method for determining the distance between two transmitting and receiving stations | |
| JP2002517843A (en) | Communication system and communication method with a plurality of remote transmitters | |
| KR100907249B1 (en) | TOA and TDOA estimating method considering clock drifting influence of the wireless positioning | |
| RU2146833C1 (en) | Method for synchronization of time scales | |
| US20120147940A1 (en) | Method and Arrangement for Measuring Delay of a Signal Between Two Stations of the Arrangement | |
| CN111624672A (en) | Human body security check system based on frequency division multiplexing technology | |
| RU2013785C1 (en) | Method of establishment of location and of identification of mobile objects and system to realize it |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170831 |