RU2447513C1

RU2447513C1 - Security alarm system

Info

Publication number: RU2447513C1
Application number: RU2010146910/08A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Дикарев (RU); Виктор Иванович Дикарев; Валерий Антонович Шубарев (RU); Валерий Антонович Шубарев; Александр Николаевич Михайлов (RU); Александр Николаевич Михайлов; Евгений Александрович Михайлов (RU); Евгений Александрович Михайлов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-04-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: security alarm system has a remote control device, transceiving devices and radio-frequency labels. A transceiving device, which is installed on the monitored facilities, has a sensor for intactness of the locking-sealing device, a memory element, an encryptor, a receiver, a transceiving antenna, a decoder, a pulse generator, a transmitter, read-only memory, a reference clock, a phase-shift keying device, heterodynes, mixers, a third intermediate frequency amplifier, a power amplifier, a duplexer, a high frequency amplifier, a second intermediate frequency amplifier, a multiplier, a band-pass filter and a phase detector. The remote control device has a reference clock, a phase-shift keying device, mixers, heterodynes, a first intermediate frequency amplifier, a power amplifier, a control unit, a pulse generator, an encryptor, a transmitter, a transceiving antenna, a decoder, a receiver, a duplexer, a first low frequency generator, a signalling unit, a memory unit, a comparator and a second low frequency generator. The radio-frequency label has a piezoelectric crystal, a microstrip transceiving antenna, electrodes, buses and a set of reflectors.

EFFECT: high efficiency of the security alarm system owing to use of two frequencies, phase-shift keyed composite signals and radio-frequency labels operating on acoustic surface waves.

4 dwg

Description

Предлагаемая система относится к средствам сигнализации и контроля за состоянием охраняемых объектов контроля и может быть использована для охраны таких объектов, как транспортные средства, вагоны и контейнеры, магазины, квартиры, дачи, офисы и т.д.The proposed system relates to means of signaling and monitoring the state of protected monitoring objects and can be used to protect such objects as vehicles, wagons and containers, shops, apartments, summer residences, offices, etc.

Система может найти применение на железнодорожном транспорте для контроля целостности грузов, перевозимых транспортными средствами, например в вагонах, контейнерах и т.п.The system can be used in railway transport to control the integrity of goods transported by vehicles, for example, in wagons, containers, etc.

Известны системы и устройства охранной сигнализации (авт. свид. СССР №763.935, 1.541.652; патенты РФ №2.025.780, 2.037.880, 2.103.744, 2.122.954, 2.129.304, 2.147.145, 2.164.711, 2.277.724; патенты США №4.468.655, 4.551.710, 5.493.272; патенты WO №95/18.431, 97/29.465; Дикарев В.И., Заренков В.А., Заренков Д.В., Койнат Б.В. Защита объектов и информации от несанкционированного доступа. Из-во «Стройиздат СПб.», 2004 и др.)Known alarm systems and devices (ed. Certificate of the USSR No. 763.935, 1.541.652; RF patents No. 2.025.780, 2.037.880, 2.103.744, 2.122.954, 2.129.304, 2.147.145, 2.164.711, 2.277.724; US patents Nos. 4,468.655, 4,551.710, 5.493.272; patents WO No. 95 / 18.431, 97 / 29.465; Dikarev V.I., Zarenkov V.A., Zarenkov D.V., Koinat B .V. Protection of objects and information from unauthorized access. Because of Stroyizdat SPb., 2004, etc.)

Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является «Система охранной сигнализации» (патент РФ №2.164.711, G08B 26/00, 1999), которая и выбрана в качестве прототипа.Of the known systems and devices closest to the proposed one is the "Alarm System" (RF patent No. 2.164.711, G08B 26/00, 1999), which is selected as a prototype.

Указанная система обеспечивает контроль за состоянием различных объектов с их идентификацией.The specified system provides control over the state of various objects with their identification.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности системы охранной сигнализации путем использования двух частот, сложных сигналов с фазовой манипуляцией и радиочастотных меток на поверхностных акустических волнах.An object of the invention is to increase the effectiveness of the alarm system by using two frequencies, complex signals with phase shift keying and radio frequency tags on surface acoustic waves.

Поставленная задача решается тем, что система охранной сигнализации, содержащая в соответствии с ближайшим аналогом на объектах контроля метку и приемопередающее устройство, включающее последовательно соединенные датчик, элемент памяти, шифратор, второй вход которого соединен с выходом постоянного запоминающего устройства, и передатчик, последовательно соединенные приемник, дешифратор и генератор импульсов, выход которого подключен к третьему входу шифратора, устройство дистанционного контроля, включающее последовательно соединенные приемник, дешифратор, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый генератор низкой частоты и блок сигнализации, последовательно подключенные ко второму выходу дешифратора первый блок памяти, блок сравнения, второй вход которого через второй блок памяти соединен с третьим выходом дешифратора, и второй генератор низкой частоты, выход которого соединен со вторым входом блока сигнализации, последовательно подключенные ко второму выходу блока управления генератор импульсов, шифратор и передатчик, отличается от ближайшего аналога тем, что приемопередающее устройство снабжено приемопередающей антенной и дуплексером, причем передатчик выполнен в виде последовательно подключенных к выходу шифратора фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя третьей промежуточной частоты и усилителя мощности, выход которого соединен со входом дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, приемник выполнен в виде последовательно подключенных к выходу дуплексера усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, полосового фильтра и фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, а выход подключен ко входу дешифратора, устройство дистанционного контроля снабжено приемопередающей антенной и дуплексером, причем передатчик выполнен в виде последовательно подключенных к выходу шифратора фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты и усилителя мощности, выход которого соединен со входом дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, приемник выполнен в виде последовательно подключенных к выходу дуплексера первого усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, полосового фильтра и первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, а выход подключен ко второму входу дешифратора, последовательно подключенных к выходу дуплексера второго усилителя высокой частоты и второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход подключен к третьему входу дешифратора, метка выполнена в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь поверхностных акустических волн содержит две гребенчатые системы электродов, соединенные между собой шинами, связанными с микрополосковой антенной, выполненной также на поверхности пьезокристалла, частоты w_г1 и w_г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частотыThe problem is solved in that the alarm system, containing in accordance with the closest analogue at the objects of control a label and a transceiver, including a series-connected sensor, a memory element, an encoder, the second input of which is connected to the output of a permanent storage device, and a transmitter, are connected in series to the receiver , a decoder and a pulse generator, the output of which is connected to the third input of the encoder, a remote control device including a series-connected a receiver, a decoder, the second input of which is connected to the first output of the control unit, a first low-frequency generator and an alarm unit, connected in series to the second output of the decoder, a first memory unit, a comparison unit, the second input of which is connected through a second memory unit to the third output of the decoder, and the second low-frequency generator, the output of which is connected to the second input of the alarm unit, connected in series to the second output of the control unit, the pulse generator, encoder and transmitter, is different from the closest analogue in that the transceiver is equipped with a transceiver antenna and a duplexer, the transmitter being made in the form of a phase manipulator connected in series to the encoder output, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, and the third amplifier intermediate frequency and power amplifier, the output of which is connected to the input of the duplexer, the input-output of which is connected to the transceiver antenna, the receiver in the form of a high-frequency amplifier, a second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, a second intermediate frequency amplifier, a multiplier, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, a bandpass filter, and a phase detector, the second input of which is connected to the output of the duplexer the output of the first local oscillator, and the output is connected to the decoder input, the remote control device is equipped with a transceiver antenna and a duplexer, and the transmitter is made in the form serially connected to the output of the encoder of the phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency and the power amplifier, the output of which is connected to the input of the duplexer, the input-output of which is connected to transceiver antenna, the receiver is made in the form of series-connected to the output of the duplexer of the first high-frequency amplifier, the second mixer, the second input of which is connected to the course of the second local oscillator, an amplifier of the second intermediate frequency, a multiplier, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, a bandpass filter and the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, and the output is connected to the second input of the decoder, connected in series to the output of the second duplexer a high-frequency amplifier and a second phase detector, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, and the output is connected to the third input of the decoder, the mark is made in de piezocrystal-applied to the surface of the thin film aluminum interdigital transducer and a set of reflectors, the interdigital transducer of the surface acoustic waves comprises two interdigitated electrode system, the interconnected buses connected to the microstrip antenna, formed as the piezoelectric crystal surface, frequency w _r1 and w _g2 local oscillators spaced by the value of the second intermediate frequency

w_г2-w_г1=w_up2,w _g2 -w _g1 = w _up2 ,

сложные сигналы с фазовой манипуляцией в устройстве дистанционного контроля излучаются на частоте w₁=w_г2=w_up1, а принимаются на частоте w₂=w_г1=w_up3, где w_up1 и w_up3 - первая и третья промежуточные частоты, а в приемопередающем устройстве, наоборот, излучаются на частоте w₂, а принимаются на частоте w₁.complex signals with a phase shift keying in the remote control are emitted at a frequency w ₁ = w _r2 = w _up1, and received at a frequency w ₂ = w _d1 = w _up3, where w _up1 and w _up3 - first and third intermediate frequencies, and at the transceiver device, on the contrary, are emitted at a frequency of w ₂ and are received at a frequency of w ₁ .

Структурная схема приемопередающего устройства 1 представлена на фиг.1. Структурная схема устройства 32 дистанционного контроля изображена на фиг.2. Функциональная схема метки показана на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов по частоте, изображена на фиг.4.The structural diagram of the transceiver device 1 is presented in figure 1. The structural diagram of the device 32 remote control is shown in figure 2. Functional diagram of the label shown in figure 3. A frequency diagram illustrating frequency conversion of signals is depicted in FIG. 4.

Приемопередающее устройство 1, размещаемое на объекте контроля, содержит последовательно включенные датчик 2, элемент 3 памяти, шифратор 4, второй вход которого соединен с выходом постоянного запоминающего устройства 10, фазовый манипулятор 12, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 11, первый смеситель 14, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 13, усилитель 15 третьей промежуточной частоты, усилитель 16 мощности, дуплексер 17, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 6, усилитель 18 высокой частоты, второй смеситель 20, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 19, усилитель 21 второй промежуточной частоты, перемножитель 22, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 19, полосовой фильтр 23, фазовый детектор 24, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 13, дешифратор 7 и генератор 8 импульсов, выход которого соединен с третьим входом шифратора 4. Задающий генератор 11, фазовый манипулятор 12, гетеродин 13, смеситель 14, усилитель 15 первой промежуточной частоты и усилитель 16 мощности образуют передатчик 9. Усилитель 21 второй промежуточной частоты, перемножитель 22, полосовой фильтр 23 и фазовый детектор 24 образуют приемник 5.The transceiver 1, placed on the control object, contains a series-connected sensor 2, a memory element 3, an encoder 4, the second input of which is connected to the output of the permanent storage device 10, a phase manipulator 12, the second input of which is connected to the output of the master oscillator 11, the first mixer 14 the second input of which is connected to the output of the local oscillator 13, an amplifier 15 of the third intermediate frequency, a power amplifier 16, a duplexer 17, the input-output of which is connected to a transceiver antenna 6, a high-frequency amplifier 18, a second mixer 20, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator 19, an amplifier 21 of the second intermediate frequency, a multiplier 22, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator 19, a bandpass filter 23, a phase detector 24, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 13 , the decoder 7 and the pulse generator 8, the output of which is connected to the third input of the encoder 4. The master oscillator 11, the phase manipulator 12, the local oscillator 13, the mixer 14, the amplifier 15 of the first intermediate frequency and the power amplifier 16 form a a probe 9. An amplifier 21 of a second intermediate frequency, a multiplier 22, a band-pass filter 23, and a phase detector 24 form a receiver 5.

Устройство 32 дистанционного контроля содержит последовательно включенные блок 33 управления, дешифратор 38, первый генератор 41 низкой частоты и блок 42 сигнализации, последовательно подключенные ко второму выходу дешифратора 38 первый блок 43 памяти, блок 45 сравнения, второй вход которого через второй блок 44 памяти соединен с третьим выходом дешифратора 38, и второй генератор 46 низкой частоты, выход которого соединен со вторым входом блока 42 сигнализации, последовательно подключенные ко второму выходу блока 33 управления генератор 34 импульсов, шифратор 35, фазовый манипулятор 26, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 25, первый смеситель 28, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 27, усилитель 29 первой промежуточной частоты, усилитель 30 мощности, дуплексер 40, вход-выход связан с приемопередающей антенной 37, первый усилитель 31 высокой частоты, второй смеситель 38.1, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 32.1, усилитель 47 второй промежуточной частоты, перемножитель 48, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 32.1, полосовой фильтр 49 и фазовый детектор 50, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 27, а выход подключен ко второму входу дешифратора 38. К выходу дуплексера 40 последовательно подключены второй усилитель 51 высокой частоты, второй фазовый детектор 52, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 32.1, а выход подключен к третьему входу дешифратора 38. Задающий генератор 25, фазовый манипулятор 26, первый гетеродин 27, первый смеситель 28, усилитель 29 первой промежуточной частоты, усилитель 30 мощности, блок 33 управления, генератор 34 импульсов, шифратор 35, дешифратор 38, генераторы 41 и 46 низкой частоты, блок 42 сигнализации, блоки 43 и 44 памяти, блок 45 сравнения образуют передатчик 36. Усилители 31 и 51 высокой частоты, второй гетеродин 32.1, второй смеситель 38.1, усилитель 47 второй промежуточной частоты, перемножитель 48, полосовой фильтр 49, фазовые детекторы 50 и 52 образуют приемник 39.The remote control device 32 comprises serially connected control unit 33, a decoder 38, a first low frequency generator 41 and an alarm unit 42 connected in series to the second output of the decoder 38, a first memory unit 43, a comparison unit 45, the second input of which is connected to the second memory unit 44 the third output of the decoder 38, and the second low-frequency generator 46, the output of which is connected to the second input of the signaling unit 42, and the pulse generator 34 is connected in series to the second output of the control unit 33 , encoder 35, phase manipulator 26, the second input of which is connected to the output of the master oscillator 25, the first mixer 28, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 27, the amplifier 29 of the first intermediate frequency, the power amplifier 30, the duplexer 40, the input-output is connected to transceiver antenna 37, first high-frequency amplifier 31, second mixer 38.1, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator 32.1, amplifier 47 of the second intermediate frequency, multiplier 48, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator a 32.1, a band-pass filter 49 and a phase detector 50, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 27, and the output is connected to the second input of the decoder 38. A second high-frequency amplifier 51, a second phase detector 52, the second input of which is connected in series to the output of the duplexer 40 connected to the output of the second local oscillator 32.1, and the output is connected to the third input of the decoder 38. The master oscillator 25, the phase manipulator 26, the first local oscillator 27, the first mixer 28, the amplifier 29 of the first intermediate frequency, the power amplifier 30, the control unit 33 niya, pulse generator 34, encoder 35, decoder 38, low-frequency generators 41 and 46, signaling unit 42, memory units 43 and 44, comparison unit 45 form a transmitter 36. High-frequency amplifiers 31 and 51, second local oscillator 32.1, second mixer 38.1 the amplifier 47 of the second intermediate frequency, the multiplier 48, the bandpass filter 49, the phase detectors 50 and 52 form a receiver 39.

Метка, размещаемая на объектах контроля, выполнена в виде пьезокристалла 53 с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн и набором 58 отражателей. Встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов 55, соединенные друг с другом шинами 56 и 57, связанными с микрополосковой приемопередающей антенной 54, выполненной также на поверхности пьезокристалла 53.The label placed on the objects of control is made in the form of a piezoelectric crystal 53 with a thin-film aluminum interdigital transducer of surface acoustic waves deposited on its surface and a set of 58 reflectors. The interdigital transducer comprises two comb systems of electrodes 55 connected to each other by buses 56 and 57 connected to a microstrip transceiver antenna 54, also made on the surface of the piezoelectric crystal 53.

Частоты w_г1 и w_г2 гетеродинов 27 (19) и 32.1 (13) разнесены на значение второй промежуточной частотыThe frequencies w _g1 and w _{g2 of the} local oscillators 27 (19) and 32.1 (13) are spaced by the value of the second intermediate frequency

w_г2-w_г1=w_up2.w _g2 -w _g1 = w _up2 .

Сложные ФМн-сигналы в устройстве 32 дистанционного контроля излучаются на частоте w₁=w_г2=w_up1, а принимаются на частоте w₂=w_г1=w_up3, где w_up1, w_up3 - первая и третья промежуточные частоты, а в приемопередающем устройстве 1, наоборот, излучаются на частоте w₂, а принимаются на частоте w₁.Sophisticated PSK signals in the device 32, the remote control are emitted at a frequency w ₁ = w _r2 = w _up1, and received at a frequency w ₂ = w _d1 = w _up3, where w _up1, w _up3 - first and third intermediate frequencies, and at the transceiver device 1, on the contrary, are emitted at a frequency w ₂ and are received at a frequency w ₁ .

Система охранной сигнализации работает следующим образом.The alarm system operates as follows.

Объектами контроля могут быть вагоны железнодорожного состава (поезда), контейнеры транспортных средств, магазины, квартиры, дачи, офисы и т.д., на которых размещаются приемопередающие устройства и метки.The objects of control can be railcars (trains), containers of vehicles, shops, apartments, cottages, offices, etc., on which transceiver devices and tags are placed.

Устройство 32 дистанционного контроля предназначено для формирования сигнала запроса приемопередающих устройств и меток и приема ответных сигналов. Метка предназначена для идентификации объекта контроля при его прохождении в зоне действия устройства 32 дистанционного контроля объектов (например, вагонов железнодорожного состава, транспортных средств и т.п.). Указанные метки используются на транспорте для контроля железнодорожных составов.The remote control device 32 is designed to generate a request signal of transceiver devices and tags and receive response signals. The label is intended to identify the object of control during its passage in the coverage area of the device 32 for remote monitoring of objects (for example, railway cars, vehicles, etc.). The indicated marks are used on vehicles to control trains.

Оператор при приближении, например, железнодорожного состава включает блок 33 управления, который подает сигнал управления на генератор 34 импульсов, после заданного интервала времени на вход дешифратора 38 блок 33 управления подает сигнал приема и на блоки памяти 43 и 44 сигнал разрешения записи (на чертеже не показана связь блока 33 с блоками 43 и 44).The operator, when approaching, for example, the train, includes a control unit 33 that supplies a control signal to a pulse generator 34, after a predetermined time interval to the input of the decoder 38, the control unit 33 supplies a receive signal and a recording permission signal to the memory units 43 and 44 (in the drawing, shows the connection of block 33 with blocks 43 and 44).

Из поступающих с генератора 34 импульсов шифратор 35 формирует сигнал запроса с кодом адреса объекта контроля в виде модулирующего кода M₁(t), который поступает на первый вход фазового манипулятора 26, на второй вход которого подается высокочастотное колебание с выхода задающего генератора 25From the pulses coming from the generator 34, the encoder 35 generates a request signal with the address code of the control object in the form of a modulating code M ₁ (t), which is fed to the first input of the phase manipulator 26, to the second input of which a high-frequency oscillation from the output of the master oscillator 25

u_c1(t)=U_c1·Cos(w_ct+φ_с), 0≤t≤T_c,u _c1 (t) = U _c1 · Cos (w _c t + φ _s ), 0≤t≤T _c ,

где U_c1, w_c, φ_с, Т_с - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания.where U _c1 , w _c , φ _s , T _s - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of high-frequency oscillations.

На выходе фазового манипулятора 26 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)At the output of the phase manipulator 26, a complex signal with phase shift keying (PSK) is formed

u₁(t)=U_c1·Cos[w_ct+φ_к1(t)+φ_с], 0≤t≤T_c,u ₁ (t) = U _c1 · Cos [w _c t + φ _к1 (t) + φ _с ], 0≤t≤T _c ,

где φ_к1(t)={0;π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t), причем φ_к1(t)=const при Кτ_э<t<(К+1)τ_э и может изменяться скачком при t=Кτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (К=0, 1, 2, …, N-1);where φ _к1 (t) = {0; π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M ₁ (t), and φ _к1 (t) = const at Кτ _э <t <(К + 1 ) τ _e and can change abruptly at t = Кτ _e , i.e. at the boundaries between elementary premises (K = 0, 1, 2, ..., N-1);

τ_э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_с (Т_с=N·τ_э);τ _e , N - the duration and number of chips that make up a signal of duration T _s (T _s = N · τ _e );

который поступает на первый вход смесителя 28, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 27.which is supplied to the first input of the mixer 28, the second input of which is supplied with the voltage of the first local oscillator 27.

u_г1(t)=U_г1·Cos(w_г1t+φ_г1).u _g1 (t) = U _g1 · Cos (w _g1 t + φ _g1 ).

На выходе смесителя 28 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 29 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частотыAt the output of the mixer 28, voltages of combination frequencies are generated. The amplifier 29 is allocated the voltage of the first intermediate (total) frequency

u_up1(t)=U_пр1·Cos[w_up1t+φ_к1(t)+φ_up1], 0≤t≤T_c,u _up1 (t) = U _pr1 · Cos [w _up1 t + φ _к1 (t) + φ _up1 ], 0≤t≤T _c ,

где

;Where

;

w_up1=w_c+w_г1=w₁ - первая промежуточная (суммарная) частота;w _up1 = w _c + w _g1 = w ₁ - the first intermediate (total) frequency;

φ_up1=φ_с+φ_г1,φ _up1 = φ _s + φ _g1 ,

которое после усиления в усилителе 30 мощности через дуплексер 40 поступает в приемопередающую антенну 32, излучается ею в эфир на частоте w₁, улавливается приемопередающей антенной 6 приемопередающего устройства 1, размещенного на объекте контроля, и через дуплексер 17 и усилитель 18 высокой частоты поступает на первый вход второго смесителя 20, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 19which, after amplification in the power amplifier 30 through the duplexer 40, enters the transceiver antenna 32, is radiated by it at a frequency w ₁ , is captured by the transceiver antenna 6 of the transceiver device 1 located on the monitoring object, and through the duplexer 17 and the high-frequency amplifier 18 is fed to the first the input of the second mixer 20, the second input of which is supplied with the voltage of the second local oscillator 19

u_г(t)=U_г1·Cos(w_г1t+φ_г1).u _g (t) = U _g1 · Cos (w _g1 t + φ _g1 ).

На выходе смесителя 20 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 21 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частотыAt the output of the mixer 20, voltages of combination frequencies are generated. The amplifier 21 is allocated the voltage of the second intermediate (differential) frequency

u_up2(t)=U_пр2·Cos[w_up2t+φ_к1(t)+φ_up2], 0≤t≤T_c,u _up2 (t) = U _pr2 · Cos [w _up2 t + φ _к1 (t) + φ _up2 ], 0≤t≤T _c ,

где

;Where

;

w_up2=w₁-w_г1 - вторая промежуточная (разностная) частота;w _up2 = w ₁ -w _g1 - the second intermediate (difference) frequency;

φ_up2=φ_up1-φ_г1,φ _up2 = φ _up1 -φ _g1 ,

которое поступает на первый вход перемножителя 22, на второй вход которого подается напряжение u_г1(t) гетеродина 19. На выходе перемножителя 22 образуется напряжениеwhich is supplied to the first input of the multiplier 22, the second input of which is supplied with the voltage u _g1 (t) of the local oscillator 19. A voltage is generated at the output of the multiplier 22

u₂(t)=U₂·Cos[w_г2t+φ_к1(t)+φ_г2], 0≤t≤T_c,u ₂ (t) = U ₂ · Cos [w _r2 t + φ _k1 (t) + φ _r2], 0≤t≤T _c,

где

;Where

;

w_г2=w_up2+w_г1;w w _up2 _r2 = _r1 + w;

φ_г2=φ_up2+φ_г1, _r2 = φ φ φ _up2 + _z1,

которое выделяется полосовым фильтром 23 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 24, на второй (опорный) вход которого в качестве опорного напряжения подается напряжение первого гетеродина 13which is allocated by a band-pass filter 23 and fed to the first (information) input of the phase detector 24, to the second (reference) input of which the voltage of the first local oscillator 13 is supplied as a reference voltage

u_г2(t)=U_г2·Cos(w_г2t+φ_г2).u _g2 (t) = U _g2 Cos (w _g2 t + φ _g2 ).

В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 24 образуется низкочастотное напряжениеAs a result of synchronous detection, a low-frequency voltage is generated at the output of the phase detector 24

u_н1(t)=U_н1·Cosφ_к1(t), 0≤t≤Т_с,u _n1 (t) = U _n1 · _Cosφ _k1 (t), 0≤t≤T _s ,

где

,Where

,

пропорциональное модулирующему коду M₁(t).proportional to the modulating code M ₁ (t).

Это напряжение поступает на вход дешифратора 7, при распознавании сигнала запроса дешифратор 7 включает генератор 8 импульсов, который инициирует формирование шифратором 4 сообщения о состоянии датчика 2 и идентификационном коде объекта контроля в виде модулирующего кода M₂(t). Состояние датчика 2 исправности запорно-пломбировочного устройства запоминает элемент 3 памяти, который может находиться в двух состояниях: исправности запорно-пломбировочного устройства или его неисправности. Элемент 3 памяти фиксирует вскрытие запорно-пломбировочного устройства и не изменяет свое состояние даже в случае восстановления запорного устройства. Модулирующий код M₂(t) с выхода шифратора 4 поступает на первый вход фазового манипулятора 12, на второй вход которого подается высокочастотное колебание с выхода задающего генератора 11This voltage is supplied to the input of the decoder 7, when the request signal is recognized, the decoder 7 includes a pulse generator 8, which initiates the encoder 4 to generate messages about the state of the sensor 2 and the identification code of the monitoring object in the form of a modulating code M ₂ (t). The state of the sensor 2 operability of the locking and sealing device stores the memory element 3, which may be in two states: the health of the locking and sealing device or its malfunction. The memory element 3 fixes the opening of the locking and sealing device and does not change its state even in case of restoration of the locking device. The modulating code M ₂ (t) from the output of the encoder 4 is fed to the first input of the phase manipulator 12, the second input of which is supplied with a high-frequency oscillation from the output of the master oscillator 11

u_c2(t)=U_c2·Cos(w_ct+φ_с), 0≤t≤Т_с.u _c2 (t) = U _c2 · Cos (w _c t + φ _s ), 0≤t≤T _s .

На выходе фазового манипулятора 12 формируется сложный ФМн-сигналAt the output of the phase manipulator 12, a complex QPSK signal is formed

u₃(t)=U_c2·Cos[w_ct+φ_к2(t)+φ_с], 0≤t≤T_c,u ₃ (t) = U _c2 · Cos [w _c t + φ _к2 (t) + φ _с ], 0≤t≤T _c ,

где φ_к2(t)={0;π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М₂(t), который поступает на первый вход первого смесителя 14, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродинаwhere φ _к2 (t) = {0; π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M ₂ (t), which is supplied to the first input of the first mixer 14, the second input of which supplies the voltage of the first local oscillator

u_г2(t)=U_г2·Cos(w_г2t+φ_г2).u _g2 (t) = U _g2 Cos (w _g2 t + φ _g2 ).

Причем частоты w_г1 и w_г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты (фиг.4)Moreover, the frequencies w _g1 and w _g2 local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency (figure 4)

w_г2-w_г1=w_up2.w _g2 -w _g1 = w _up2 .

На выходе смесителя 14 образуется напряжение комбинационных частот, усилителем 15 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частотыAt the output of the mixer 14, the voltage of the combination frequencies is generated, the amplifier 15 is allocated the voltage of the third intermediate (differential) frequency

u_up3(t)=U_пр3·Cos[w_up3t-φ_к2(t)+φ_up3], 0≤t≤T_c,u _up3 (t) = U _pr3 · Cos [w _up3 t-φ _к2 (t) + φ _up3 ], 0≤t≤T _c ,

где

;Where

;

w_up3=w_г2-w_c=w₂ - третья промежуточная (разностная) частота;w _up3 = w _r2 -w _c = w ₂ - third intermediate (difference) frequency;

φ_up3=φ_г2-φ_с,φ _up3 = φ -φ _r2 _with,

которое после усиления в усилителе 16 мощности через дуплексер 17 поступает в приемопередающую антенну 6, излучается ею в эфир на частоте w₂, улавливается приемопередающей антенной 37 устройства 32 дистанционного контроля и через дуплексер 40 и первый усилитель 31 высокой частоты, частота настройки w_н1 которого выбрана равной w₂ (w_н1=w₂), поступает на первый вход второго смесителя 38.1, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 32.1which, after amplification in the power amplifier 16 through the duplexer 17, enters the transceiver antenna 6, is broadcast by it at the frequency w ₂ , it is captured by the transceiver antenna 37 of the remote control device 32, and through the duplexer 40 and the first high-frequency amplifier 31, the tuning frequency w _{n1 of} which is selected equal to w ₂ (w _n1 = w ₂ ), is fed to the first input of the second mixer 38.1, the second input of which is supplied with the voltage of the second local oscillator 32.1

u_г2(t)=U_г2·Cos(w_г2t+φ_г2).u _g2 (t) = U _g2 Cos (w _g2 t + φ _g2 ).

На выходе смесителя 38.1 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 47 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частотыAt the output of the mixer 38.1, a voltage of combination frequencies is generated. Amplifier 47 distinguishes the voltage of the second intermediate (differential) frequency

u_up4(t)=U_пр4·Cos[w_up2t+φ_к2(t)+φ_up2], 0≤t≤T_c,u _up4 (t) = U _pr4 · Cos [w _up2 t + φ _к2 (t) + φ _up2 ], 0≤t≤T _c ,

где

;Where

;

w_up2=w_г2-w_up3 - вторая промежуточная (разностная) частота;w _up2 = w _r2 -w _up3 - second intermediate (difference) frequency;

φ_up2=φ_г2-φ_up3,φ _up2 = φ _r2 -φ _up3,

которое поступает на первый вход перемножителя 48, на второй вход которого подается напряжение u_г2(t) гетеродина 32.1. На выходе перемножителя 48 образуется напряжениеwhich is supplied to the first input of the multiplier 48, the second input of which is supplied with the voltage u _g2 (t) of the local oscillator 32.1. At the output of the multiplier 48, a voltage is generated

u₄(t)=U₄·Cos[w_г1t-φ_к2(t)+φ_г1], 0≤t≤T_c,u ₄ (t) = U ₄ · Cos [w _g1 t-φ _к2 (t) + φ _g1 ], 0≤t≤T _c ,

где

;Where

;

w_г1=w_г2-w_up2;w = w _r1 _r2 -w _up2;

φ_г1=φ_г2-φ_up2,cp = φ _r1 _r2 -φ _up2,

которое выделяется полосовым фильтром 49 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 50, на второй (опорный) вход которого в качестве опорного напряжения подается напряжение первого гетеродина 27which is allocated by a band-pass filter 49 and fed to the first (information) input of the phase detector 50, to the second (reference) input of which the voltage of the first local oscillator 27 is supplied as a reference voltage

В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 50 образуется низкочастотное напряжениеAs a result of synchronous detection, a low-frequency voltage is generated at the output of the phase detector 50

u_н2(t)=U_н2·Cosφ_к2(t), 0≤t≤Т_с,u _n2 (t) = U _n2 · _Cosφ _k2 (t), 0≤t≤T _s ,

где

,Where

,

пропорциональное модулирующему коду М₂(t).proportional to the modulating code M ₂ (t).

Это напряжение поступает на второй вход дешифратора 38.This voltage is supplied to the second input of the decoder 38.

Сигнал запроса u_up1(t) устройства 32 дистанционного контроля принимается микрополосковой антенной 54 метки 53, расположенной на объекте 1 контроля. Указанный сигнал преобразуется встречно-штыревым преобразователем, состоящим из двух гребенчатых систем электродов 55, соединенных шинами 56 и 57 между собой, в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пьезокристалла 53, отражается от набора 58 отражателей и опять преобразуется в электромагнитный сигнал с фазовой манипуляциейThe request signal u _up1 (t) of the remote control device 32 is received by the microstrip antenna 54 of the label 53 located on the monitoring object 1. The specified signal is converted by an interdigital transducer, consisting of two comb systems of electrodes 55 connected by buses 56 and 57 to each other, into an acoustic wave that propagates along the surface of the piezoelectric crystal 53, is reflected from a set of 58 reflectors and is again converted into an electromagnetic signal with phase shift keying

u₅(t)=U₅·Cos[w₁t+φ_к3(t)+φ₁], 0≤t≤T_c,u ₅ (t) = U ₅ · Cos [w ₁ t + φ _к3 (t) + φ ₁ ], 0≤t≤T _c ,

где φ_к3(t)={0;π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с идентификационным номером объекта контроля.where φ _к3 (t) = {0; π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the identification number of the control object.

Следовательно, внутренняя структура сформированного ФМн-сигнала определяется топологией встречно-штыревого преобразователя, имеет индивидуальный характер и является идентификационным номером объекта контроля.Therefore, the internal structure of the generated QPSK signal is determined by the topology of the interdigital transducer, has an individual character, and is the identification number of the control object.

Указанный сигнал излучается микрополосковой антенной 54 в эфир, улавливается приемопередающей антенной 37 устройства 32 дистанционного контроля и через дуплексер 40 и второй усилитель 51 высокой частоты, частота настройки w_н2 которого выбрана равной w₁ (w_н2=w_c), поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 52, на второй (опорный) вход которого в качестве опорного напряжения подается напряжение гетеродина 32.1 u_г2(t). В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 52 образуется низкочастотное напряжениеThe specified signal is emitted by the microstrip antenna 54 on the air, captured by the transceiver antenna 37 of the remote control device 32 and through the duplexer 40 and the second high-frequency amplifier 51, the tuning frequency w _{n2 of} which is chosen to be equal to w ₁ (w _n2 = w _c ), is transmitted to the first (information ) the input of the phase detector 52, to the second (reference) input of which the voltage of the local oscillator 32.1 u _g2 (t) is supplied as the reference voltage. As a result of synchronous detection, a low-frequency voltage is generated at the output of the phase detector 52

u_н3(t)=U_н3·Cosφ_к3(t), 0≤t≤Т_с,u _n3 (t) = U _n3 · _Cosφ _k3 (t), 0≤t≤T _s ,

где

,Where

,

пропорциональное идентификационному номеру объекта контроля.proportional to the identification number of the object of control.

Это напряжение поступает на третий вход дешифратора 38, который распознает сигнал от метки, соответствующий идентификационному номеру объекта контроля, и передает сигнал об идентификационном номере объекта в блок 43 памяти, из сигнала от приемопередающего устройства 1 дешифратор 38 выделяет сообщение о состоянии датчика и идентификационном номере объекта контроля. Сигнал об идентификационном номере объекта контроля дешифратор 38 подает в блок 44 памяти, а посредством сигнала о состоянии датчика в случае вскрытия запорно-пломбировочного устройства запускает генератор 41, который включает блок 42 сигнализации. В блоке 45 сравнения осуществляют сравнение сигналов идентификационного номера объекта контроля, полученного от метки, и идентификационного номера объекта контроля, полученного от приемопередающего устройства 1. В случае их несовпадения блок 45 сравнения инициирует включение генератора 46 импульсов, который также включает по второму входу блок 42 сигнализации.This voltage is supplied to the third input of the decoder 38, which recognizes the signal from the tag corresponding to the identification number of the control object, and transmits a signal about the identification number of the object to the memory unit 43, from the signal from the transceiver 1, the decoder 38 extracts a message about the sensor status and the object identification number control. The decoder 38 sends a signal about the identification number of the object of control to the memory unit 44, and by means of a signal on the state of the sensor, if the locking and sealing device is opened, it starts the generator 41, which includes the signaling unit 42. In block 45, the comparison compares the signals of the identification number of the control object received from the label, and the identification number of the control object received from the transceiver device 1. If they do not match, the comparison block 45 initiates the inclusion of a pulse generator 46, which also includes a signaling block 42 at the second input .

Система осуществляет контроль не только состояния датчиков, но и контроль соответствия идентификационного номера метки и идентификационного номера приемопередающего устройства одному и тому же объекту контроля, что повышает функциональную надежность системы охранной сигнализации.The system monitors not only the state of the sensors, but also monitors the correspondence of the identification number of the label and the identification number of the transceiver to the same monitoring object, which increases the functional reliability of the security alarm system.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение эффективности охранной сигнализации. Это достигается использованием двух частот w₁ и w₂, сложных сигналов с фазовой манипуляцией и радиочастотных меток на поверхностных акустических волнах. Причем сложные ФМн-сигналы в устройстве дистанционного контроля излучаются по частоте w₁=w_г2=w_up1, а принимаются на частоте w₂=w_г1=w_up3, а в приемопередающем устройстве, размещенном на объекте контроля, наоборот, сложные ФМн-сигналы излучаются на частоте w₂, a принимаются на частоте w₁. Это обеспечивает развязку по частоте устройства дистанционного контроля и объектов контроля.Thus, the proposed system in comparison with the prototype and other technical solutions for a similar purpose provides an increase in the effectiveness of the security alarm. This is achieved using two frequencies w ₁ and w ₂ , complex signals with phase shift keying and radio frequency tags on surface acoustic waves. Moreover, challenging PSK signals in the remote control of radiated frequency w ₁ = w _r2 = w _up1, and received at a frequency w ₂ = w _d1 = w _up3, and a transceiver device, placed on the test object, by contrast, difficult PSK signals emitted at a frequency of w ₂ , a are received at a frequency of w ₁ . This provides a frequency isolation of the remote control device and the monitoring objects.

Основной особенностью радиочастотных меток на поверхностных акустических волнах являются их малые размеры и отсутствие источников питания.The main feature of radio frequency tags on surface acoustic waves is their small size and the absence of power sources.

Сложные ФМн-сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.Complex QPSK signals have high noise immunity, energy and structural secrecy.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time or in the spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex QPSK signal is by no means small; it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point of this region the signal power is less than the power of noise and interference.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменения значений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры.The structural secrecy of complex QPSK signals is caused by a wide variety of their forms and significant ranges of parameter values, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex QPSK signals of an a priori unknown structure.

Кроме того, указанные сигналы позволяют применять эффективный вид селекции - структурную селекцию.In addition, these signals allow you to apply an effective type of selection - structural selection.

Claims

A security alarm system containing a tag and a transceiver at the monitoring objects, including a series-connected sensor, a memory element, an encoder, the second input of which is connected to the output of the permanent storage device, and a transmitter, and a series-connected receiver, decoder and pulse generator, the output of which is connected to the third the input of the encoder, a remote control device comprising a receiver connected in series, a decoder, the second input of which is connected to the first output the control window, the first low-frequency generator and the alarm unit, connected in series to the second output of the decoder, the first memory unit, a comparison unit, the second input of which is connected to the third output of the decoder through the second memory unit, and the second low-frequency generator, the output of which is connected to the second input of the unit signaling, connected in series to the second output of the control unit, a pulse generator, encoder and transmitter, characterized in that the transceiver is equipped with transceiver antennas d and a duplexer, the transmitter being made in the form of a phase manipulator connected in series to the encoder output, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, amplifier of the third intermediate frequency and power amplifier, the output of which is connected to the input of the duplexer, the input-output of which is connected to the transceiver antenna, the receiver is made in the form of a high-frequency amplifier, second cm, connected in series to the output of the duplexer a mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, an amplifier of the second intermediate frequency, a multiplier, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, a bandpass filter and a phase detector, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, and the output is connected to the decoder input, device remote control is equipped with a transceiver antenna and a duplexer, and the transmitter is made in the form of a phase manipulator connected in series to the encoder output, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency and the power amplifier, the output of which is connected to the input of the duplexer, the input-output of which is connected to the transceiver antenna, the receiver is made in the form of series-connected to the output a duplexer of the first high-frequency amplifier, the second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, the amplifier of the second intermediate frequency, the multiplier, the second input to is connected to the output of the second local oscillator, a bandpass filter and the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, and the output is connected to the second input of the decoder, connected in series to the output of the duplexer of the second high-frequency amplifier and the second phase detector, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, and the output is connected to the third input of the decoder, the mark is made in the form of a piezocrystal with a thin-film aluminum interdigital deposited on its surface m and the set of transducer reflectors interdigitated surface acoustic wave transducer comprises two interdigitated electrode system, the interconnected buses connected to the microstrip antenna formed also on the surface of the piezoelectric crystal, the frequency w w _r1 and _r2 oscillators spaced apart by the value of the second intermediate frequency
w -w _gl _r2 = w _up2,
complex signals with a phase shift keying in the remote control are emitted at a frequency w ₁ = w _r2 = w _up1, and received at a frequency w ₂ = w _d1 = w _up3, where w _up1 and w _up3 - first and third intermediate frequencies, and at the transceiver the device, on the contrary, is emitted at a frequency w ₂ , and received at a frequency w ₁ .