RU2756598C1 - Method for detecting and identifying labels on surfactants against the background of reflective objects - Google Patents

Method for detecting and identifying labels on surfactants against the background of reflective objects Download PDF

Info

Publication number
RU2756598C1
RU2756598C1 RU2021106018A RU2021106018A RU2756598C1 RU 2756598 C1 RU2756598 C1 RU 2756598C1 RU 2021106018 A RU2021106018 A RU 2021106018A RU 2021106018 A RU2021106018 A RU 2021106018A RU 2756598 C1 RU2756598 C1 RU 2756598C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tag
signal
radio
signals
received
Prior art date
Application number
RU2021106018A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Ростиславович Жежерин
Артур Сергеевич Параскун
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"
Priority to RU2021106018A priority Critical patent/RU2756598C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2756598C1 publication Critical patent/RU2756598C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G01S13/751—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal
    • G01S13/755—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal using delay lines, e.g. acoustic delay lines
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/0672—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with resonating marks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/0672—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with resonating marks
    • G06K19/0675—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with resonating marks the resonating marks being of the surface acoustic wave [SAW] kind
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/30—Time-delay networks
    • H03H9/42—Time-delay networks using surface acoustic waves

Landscapes

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

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio engineering and can be used for the detection and identification of labels on surfactants against the background of reflective objects, including from the underlying surface. In the claimed method, radio sounding of the label is carried out sequentially on a numbered series of different frequencies in two adjacent time intervals. In each time interval, the reflected signals are received and their average values ​​are accumulated. Then the difference of the average values ​​accumulated in each of the two adjacent intervals is calculated, and a decision is made on the detection and identification of labels. To increase the probability of detecting and identifying marks, the accumulation of the difference is carried out over several cycles of the system operation.
EFFECT: increasing the reliability of the detection and identification of the label on the surfactant against the background of reflecting objects.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для обнаружения и идентификации меток на ПАВ на фоне отражающих объектов, в том числе от подстилающей поверхности.The invention relates to the field of radio engineering and can be used for the detection and identification of labels on surfactants against the background of reflective objects, including from the underlying surface.

Известен "Способ обнаружения и идентификации разыскиваемых транспондеров из множества пассивных транспондеров и система для осуществления способа" (Патент РФ №2336539, МПК G01S 13/75, опубл. 20.10.2008, Бюл. №1).The known "Method for detecting and identifying wanted transponders from a variety of passive transponders and a system for implementing the method" (RF Patent No. 2336539, IPC G01S 13/75, publ. 20.10.2008, bull. No. 1).

Данный способ предназначен для повышения надежности и достоверности обнаружения и идентификации одного из множества пассивных транспондеров. Способ обнаружения и идентификации включает передачу кодированного радиосигнала опроса, прием и оценку ответных радиосигналов пассивных транспондеров, принятие решения об обнаружении. Идентификационный код каждого транспондера отличается от кодов других транспондеров не менее чем в четырех знаках и имеет автокорреляционную функцию кнопочного типа. Радиосигнал опроса модулируют сигналом, инверсным коду разыскиваемого транспондера. Ответные сигналы сравнивают с пороговым уровнем. При вынесении решения подают команду к выполнению следующего цикла обнаружения.This method is intended to improve the reliability and reliability of detection and identification of one of the many passive transponders. The detection and identification method includes the transmission of an encoded interrogation radio signal, the reception and evaluation of the response radio signals of the passive transponders, and a detection decision. The identification code of each transponder differs from the codes of other transponders in at least four digits and has a button-type autocorrelation function. The interrogation radio signal is modulated with a signal inverse to the code of the wanted transponder. The response signals are compared to a threshold level. When a decision is made, a command is given to perform the next detection cycle.

Недостатком способа является то, что он не позволяет обнаруживать и идентифицировать метки на фоне отражающих объектов (земной или снежной поверхности, древесной растительности, зданий или сооружений).The disadvantage of this method is that it does not allow detecting and identifying marks against the background of reflective objects (earth or snow surface, tree vegetation, buildings or structures).

Известен "Способ радиочастотной идентификации объектов и система для его реализации" (Патент РФ №N2661 288, МПК НО3Н 9/42, опубл. 30.08.2018, Бюл. №20) в котором осуществляют радиозондирование пассивной радиометки на ПАВ путем облучения гармоническим сигналом, кодирование опросных сигналов радиометкой на ПАВ путем фазовой модуляции элементарных символов, формирование радиометкой на ПАВ ответных сигналов, содержащих идентификационный код радиометки, и их переизлучение в сторону приемопередающего тракта, радиозондирование осуществляют пакетом радиоимпульсов, содержащим по меньшей мере одну пару импульсов, один из импульсов которой имеет несущую частоту fx, соответствующую центральной частоте полосы рабочих частот Δfx, в которой радиометка формирует первую часть идентификационного кода, а другой импульс имеет частоту f2, соответствующую центральной частоте полосы рабочих частот Δf2, в которой радиометка формирует вторую часть идентификационного кода. Временной интервал между импульсами должен составлять не менее tu=tз+tк+2tc, где tз - начальная задержка сигнала в радиометке; tк - длительность кодовой части ответного сигнала радиометки; tc - время распространения сигнала от приемопередающего тракта до радиометки. Порядок импульсов в паре задается случайным образом.The known "Method of radio frequency identification of objects and a system for its implementation" (RF Patent No. N2661 288, IPC NO3N 9/42, publ. 08/30/2018, Bul. No. 20) in which radio sounding of a passive RFID tag on a SAW is carried out by irradiation with a harmonic signal, coding interrogation signals with a SAW radio tag by means of phase modulation of elementary symbols, the formation of a SAW radio tag of response signals containing an identification code of the radio tag and their re-emission towards the transmitting and receiving path, radio sounding is carried out by a radio pulse packet containing at least one pair of pulses, one of the pulses of which has a carrier frequency f x corresponding to the central frequency of the operating frequency band Δf x , in which the radio tag forms the first part of the identification code, and the other pulse has a frequency f 2 corresponding to the central frequency of the operating frequency band Δf 2 , in which the radio tag forms the second part of the identification code. The time interval between pulses must be at least t u = t s + t k + 2t c , where t s is the initial signal delay in the radio tag; t to - the duration of the code part of the response signal of the radio tag; t c is the propagation time of the signal from the transceiver path to the radio tag. The order of the pulses in a pair is set randomly.

Недостатком способа является то, что он не позволяет идентифицировать метку на фоне отражающих объектов. Кроме того, если считывающее устройство установлено на подвижном носителе, tc является случайной величиной. Это нарушает алгоритм обработки сигнала в этом способе и не позволяет достоверно идентифицировать метку.The disadvantage of this method is that it does not allow identifying the mark against the background of reflective objects. In addition, if the reader is mounted on a movable medium, t c is a random value. This violates the signal processing algorithm in this method and does not allow reliable identification of the tag.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Способ идентификации объектов" (Патент РФ №2296304, МПК G01K 7/10, опубл. 27.03.2007, Бюл. №9).The closest in technical essence to the proposed invention is the "Method for identifying objects" (RF Patent No. 2296304, IPC G01K 7/10, publ. 03/27/2007, bull. No. 9).

Способ заключается в том, что при идентификации на объекте закрепляют пассивную пьезоэлектрическую радиометку с антенной. Затем осуществляют радиозондирование передатчиком пассивной радиометки. Радиозондирование осуществляют модулированным сигналом. Кодирование сигнала осуществляют подбором соответствия топологии встречно-штыревого преобразователя и отражающей структуры (ОС) пьезоэлектрической пассивной радиометки форме модулированного сигнала, излучаемого передатчиком. Сигнал, излученный передатчиком, преобразуется пьезоэлектрической пассивной меткой в ответный сигнал и переизлучается ею. Форме сигнала, излученного передатчиком, соответствует только одна топология радиометки. Сигнал, переизлученный меткой, принимается приемником и передается на устройство управления для различения сигналов, принятых приемником. На основании анализа в блоке управления делается вывод об идентификации объекта или об его отсутствии.The method consists in the fact that during identification a passive piezoelectric radio tag with an antenna is fixed on the object. Then radio sounding is carried out with a passive radio tag transmitter. Radio sounding is carried out with a modulated signal. Signal coding is performed by matching the topology of the interdigital transducer and the reflective structure (OC) of the piezoelectric passive RFID tag to the form of the modulated signal emitted by the transmitter. The signal emitted by the transmitter is converted by the piezoelectric passive tag into a response signal and re-emitted by it. Only one RFID topology corresponds to the shape of the signal emitted by the transmitter. The signal re-emitted by the tag is received by the receiver and transmitted to the control device to distinguish between the signals received by the receiver. Based on the analysis in the control unit, a conclusion is made about the identification of the object or about its absence.

Недостатком этого известного способа так же является невозможность идентификации опрошенной метки при наличии мешающих отражений. При облучении метки считывающим устройством, падающий на метку опросный радиоимпульс является суперпозицией как прямого сигнала, так и сигналов, переотраженных от близлежащих отражающих объектов. Отклик метки содержит сумму откликов на каждую из компонент данной смеси. Сигнал, принимаемый считывающим устройством, содержит как сигнал прямого отражения запросного импульса от отражающих объектов, так и переизлученный меткой сложный сигнал, вернувшийся в считыватель по многолучевому каналу. Это приводит к невозможности различения полезного сигнала, переотраженного меткой, от случайного сигнала, переотраженного меткой вместе с отражающими объектами.The disadvantage of this known method is also the impossibility of identifying the interrogated label in the presence of interfering reflections. When the tag is irradiated with a reader, the interrogation radio pulse incident on the tag is a superposition of both the direct signal and the signals re-reflected from nearby reflecting objects. The response of the label contains the sum of responses to each of the components of the given mixture. The signal received by the reader contains both a signal of direct reflection of a request pulse from reflective objects, and a complex signal re-emitted by the tag, returned to the reader via a multipath channel. This leads to the impossibility of distinguishing the useful signal, re-reflected by the tag, from the random signal, re-reflected by the tag along with the reflecting objects.

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего увеличить вероятность обнаружения сигнала от метки на фоне отражающих объектов.The objective of the invention is to develop a method to increase the likelihood of detecting a signal from a tag against a background of reflecting objects.

Техническим результатом является повышение надежности и достоверности обнаружения и идентификации метки на ПАВ на фоне отражающих объектов.The technical result is to increase the reliability and reliability of the detection and identification of the tag on the surfactant against the background of reflecting objects.

Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения и идентификации меток на ПАВ на фоне отражающих объектов, предусматривают закрепление на объекте пьезоэлектрической пассивной радиометки, в которой возбуждают, распространяют, отражают акустические поверхностные волны, проводят модуляцию сигнала, радиозондирование метки этим сигналом, его прием после переизлучения меткой, передачу принятого сигнала на обработку, после чего принимают решение об обнаружении сигнала, причем, радиозондирование метки вначале осуществляют последовательно на пронумерованном ряде разных частот, различающихся на определенную величину, в диапазоне частот, расставленных в этой последовательности, переизлученные меткой и отражающими объектами, принятые на этих частотах сигналы обрабатывают, записывают в память их средние значения, затем в следующем временном интервале системы радиозондирование осуществляют на других рабочих частотах из того же диапазона, определенных на тех же номерах последовательности, принятые на этих частотах сигналы обрабатывают и так же записывают в память их средние значения, средние значения принятых и обработанных отраженных сигналов на одноименных номерах последовательности вычитают из величин, записанных в памяти на предыдущем временном интервале работы на этих номерах частоты, причем увеличение абсолютной величины разности средних значений сигналов, принятых в соседних временных интервалах работы, осуществляют накоплением указанной разности за несколько циклов работы системы, обнаруживают и обрабатывают накопленные сигналы, после чего делают вывод о распознавании сигнала метки на фоне отражающих объектов.The technical result is achieved by the fact that in the method of detecting and identifying marks on SAW against the background of reflecting objects, it is envisaged to fix a piezoelectric passive radio tag on the object, in which acoustic surface waves are excited, propagated, reflected, the signal is modulated, the tag is radio sounding with this signal, and it is received after re-radiation by the tag, transfer of the received signal for processing, after which a decision is made to detect the signal, and the radio sounding of the tag is first carried out sequentially on a numbered series of different frequencies that differ by a certain amount, in the frequency range arranged in this sequence, re-emitted by the tag and reflecting objects, The signals received at these frequencies are processed, their average values are recorded in the memory, then in the next time interval of the system, radio sounding is carried out at other operating frequencies from the same range, determined on the same numbers sequentially the signals received at these frequencies are processed and their average values are also recorded in the memory, the average values of the received and processed reflected signals at the same sequence numbers are subtracted from the values recorded in the memory in the previous time interval of operation at these frequency numbers, and the increase in the absolute value the differences in the average values of the signals received in adjacent time intervals of operation are carried out by accumulating the specified difference over several cycles of the system operation, detecting and processing the accumulated signals, after which a conclusion is made about recognizing the tag signal against the background of reflecting objects.

Технический результат достигается за счет введения новых существенных признаков, заключающихся в том, что радиозондирование метки осуществляют последовательно на пронумерованном ряде разных частот в двух соседних временных интервалах. В каждом временном интервале осуществляют прием отраженных сигналов и накопление их средних значений. Затем вычисляют разность средних значений, накопленных в каждом из двух соседних интервалов, и принимают решение об обнаружении и идентификации меток. Для повышения вероятности обнаружения и идентификации меток накопление разности проводят за несколько циклов работы системы.The technical result is achieved by introducing new essential features, which consist in the fact that the radio sounding of the tag is carried out sequentially on a numbered series of different frequencies in two adjacent time intervals. In each time interval, the reflected signals are received and their average values are accumulated. Then the difference of the average values accumulated in each of the two adjacent intervals is calculated, and a decision is made on the detection and identification of marks. To increase the probability of detecting and identifying marks, the accumulation of the difference is carried out over several cycles of the system operation.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 - функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа;in fig. 1 is a functional diagram of a device for implementing the proposed method;

на фиг. 2 - схема пассивной радиометки;in fig. 2 - diagram of a passive RFID tag;

на фиг. 3-внешний вид пассивной радиометки;in fig. 3-appearance of a passive RFID tag;

на фиг. 4 - топология ПАВ устройства;in fig. 4 - topology of the SAW device;

на фиг. 5 - модуль коэффициента отражения пассивной радиометки.in fig. 5 - module of the reflection coefficient of a passive RFID tag.

На примере следующих параметров df=0.25λ0. Lc=100, Ll=10. (Lc - длина слота в длинах волн, Ll - длина секции - рефлектора в длинах волн). f0 - 1000 МГц. Расстояние между спектральными полосами 10 МГц.For the example of the following parameters df = 0.25λ 0 . L c = 100, L l = 10. (L c is the slot length in wavelengths, L l is the length of the reflector section in wavelengths). f 0 - 1000 MHz. The distance between the spectral bands is 10 MHz.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, используется, например, в системах радиочастотной идентификации [1] и состоит из пассивной радиометки 1, приемника 2, передатчика 3 и блока управления 4. Пассивная радиометка 1 соединена с приемником 2 и передатчиком 3 посредством радиосигналов. Приемник 2, передатчик 3 и блок управления 4 соединены между собой.A device that implements the proposed method is used, for example, in RFID systems [1] and consists of a passive RFID tag 1, a receiver 2, a transmitter 3 and a control unit 4. The passive RFID tag 1 is connected to a receiver 2 and a transmitter 3 via radio signals. Receiver 2, transmitter 3 and control unit 4 are interconnected.

Пассивная радиометка 1 состоит из последовательно соединенных между собой устройства на ПАВ 5, согласующего устройства 6 и антенны 7.Passive RFID tag 1 consists of a series-connected SAW device 5, a matching device 6 and an antenna 7.

Устройство на ПАВ (фиг. 3) реализуется в виде металлизированного встречно-штыревого преобразователя (ВШП) и отражательных канавок, нанесенных на подложку из пьезоэлектрического материала. Для радиометки используется топология, описанная в патенте [2]. Расстояния между ВШП и канавками (см. фиг. 4) выбираются из условия df=d0-d1=λ/4 (где d0 - расстояние от ВШП до первого левого рефлектора, a d1 - расстояние от ВШП до первого правого рефлектора). Модуль коэффициента отражения |Rm| метки показан на фиг. 5. В диапазоне частот |Rm| представляет собой гребенку частот, достигая ряда максимумов и минимумов. Частоты, на которых |Rm| максимален, назовем рабочими частотами. На средней частоте диапазона f0-|Rm| равен 0. Расстояние между рабочими частотами определяется топологией метки. Если передатчик 3 излучает прямоугольные р/импульсы с несущими частотами, совпадающими с рабочими частотами "гребенки" |Rm| метки, то устройство на ПАВ 5 переизлучает импульсы на любой из этих частот. Если несущие частоты облучающих р/импульсов определяются частотами, лежащими по середине между "всплесками" |Rm|, метка не переизлучает опросный сигнал. Согласующее устройство 6 реализуется в виде дополнительных индуктивностей [3]. Антенна 7 может быть реализована в виде четвертьволнового вибратора [4]. Приемник 2 и передатчик 3 являются устройствами, применяющими технологию многолучевых антенных решеток (MAP) [5]. Антенна передатчика может одновременно формировать несколько узких лучей в своей диаграмме направленности. Диаграммобразующее устройство управления (ДОУ) обеспечивает возможность передатчику периодически излучать р/импульсы на разных рабочих частотах в каждом луче многолучевой антенной решетки. Блок управления 4 может быть реализован на основе последовательной матрицы Бласса, микропроцессора и программного обеспечения [5, 6, 7].The SAW device (Fig. 3) is implemented in the form of a metallized interdigital transducer (IDT) and reflective grooves deposited on a substrate made of piezoelectric material. The topology described in the patent [2] is used for RFID tagging. The distances between the IDT and the grooves (see Fig. 4) are selected from the condition df = d 0 -d 1 = λ / 4 (where d 0 is the distance from the IDT to the first left reflector, ad 1 is the distance from the IDT to the first right reflector) ... Reflectance modulus | Rm | the label is shown in FIG. 5. In the frequency range | Rm | is a comb of frequencies, reaching a series of maxima and minima. The frequencies at which | Rm | maximum, let's call the operating frequencies. At the middle frequency of the range f 0 - | Rm | is equal to 0. The distance between operating frequencies is determined by the topology of the tag. If the transmitter 3 emits rectangular p / pulses with carrier frequencies coinciding with the operating frequencies of the "comb" | Rm | tags, then the SAW device 5 re-emits pulses at any of these frequencies. If the carrier frequencies of the irradiating p / pulses are determined by the frequencies lying in the middle between the "bursts" | Rm |, the tag does not re-emit the interrogation signal. Matching device 6 is implemented in the form of additional inductances [3]. Antenna 7 can be implemented as a quarter-wave vibrator [4]. Receiver 2 and transmitter 3 are devices using multi-beam antenna array (MAP) technology [5]. The transmitter antenna can simultaneously form several narrow beams in its directional pattern. The beamforming control unit (DOU) enables the transmitter to periodically emit p / pulses at different operating frequencies in each beam of the multi-beam antenna array. Control unit 4 can be implemented on the basis of a sequential Blass matrix, microprocessor and software [5, 6, 7].

Способ распознавания объекта на фоне отражающих объектов можно описать следующим образом. Блок управления 4 формирует периодические последовательности радиоимпульсов, согласованные со структурой устройства на ПАВ - 5, и передает эту информацию на передатчик - 3. Две последовательно формируемые последовательности образуют один цикл работы. Передатчик 3 излучает сформированные блоком управления 4 сигналы в эфир.The method for recognizing an object against a background of reflective objects can be described as follows. The control unit 4 generates periodic sequences of radio pulses, consistent with the structure of the device on the SAW - 5, and transmits this information to the transmitter - 3. Two sequentially generated sequences form one cycle of operation. The transmitter 3 emits the signals generated by the control unit 4 into the air.

В первой половине цикла работы системы рабочие частоты излучаемой последовательности радиоимпульсов определяются частотами максимумов "гребенки" |Rm| метки (см. фиг. 5). Количество импульсов в последовательности и шаг перестройки по частоте определяются возможностями топологии метки и техническими возможностями MAP. На этом этапе метка переизлучает как сигналы передатчика, так и сигналы, переотраженные меткой от отражающих объектов. В этом временном интервале работы системы приемник 2 стробируется на время равное tз, определяемое задержкой при распространении акустического импульса, возбуждаемого в подложке метки.In the first half of the system operation cycle, the operating frequencies of the emitted sequence of radio pulses are determined by the frequencies of the maxima of the "comb" | Rm | labels (see Fig. 5). The number of pulses in the sequence and the frequency hopping step are determined by the capabilities of the label topology and the technical capabilities of the MAP. At this stage, the tag re-radiates both the transmitter signals and the signals re-reflected by the tag from reflective objects. In this time interval of the system operation, the receiver 2 is gated for a time equal to t s , determined by the delay in the propagation of the acoustic pulse excited in the tag substrate.

Частоты радиоимпульсов в последовательности, излучаемых во второй половине цикла работы, определяются частотами минимумов "гребенки" |Rm| метки. Количество импульсов в этой последовательности равняется количеству импульсов в последовательности в первой части цикла. На этом этапе излучаемые сигналы отражаются только отражающими объектами. Время стробирования приемника определяется расстоянием от передатчика до облучаемых объектов. Сигнал, излученный передатчиком 3, поступает на антенну 7 радиометки 1. С антенны 7, через согласующее устройство 6, сигнал поступает на устройство на ПАВ - 5. Основной функцией устройства на ПАВ 5 является формирование ответного сигнала. Далее сигнал через согласующее устройство 6 и антенну 7 излучается в эфир и поступает на приемник 2. Передатчик ридера работает в когерентном режиме, поэтому сигнал, прямо переотраженный меткой, является когерентным радиоимпульсом. Сигнал, переотраженный меткой от отражающих объектов, носит случайный характер. Метка одновременно переизлучает прямой сигнал передатчика и сигнал, отраженный окружающими объектами. Оба сигнала задерживаются на время tз. Сигнал, переотраженный меткой от отражающих объектов, накладывается на прямо отраженный сигнал, "маскируя" его. Интенсивность прямо отраженного меткой сигнала зависит от эффективной отражающей поверхности ее антенны - σэф. мет. Интенсивность сигнала, переотраженного меткой от отражающих объектов, зависит от эффективной отражающей поверхности этих объектов - σэф. объект, определяемой лучом диаграммы направленности антенны передатчика. σэф. объект>σэф. мет, поэтому сигнал, переотраженный меткой от отражающих объектов, больше сигнала прямо переотраженного меткой. Этот сигнал, вместе с шумами приемника ридера, образует некий "фон", ухудшая соотношение сигнал /шум при приеме. Для увеличения вероятности обнаружения полезного сигнала, производят накопление средних значений отраженных сигналов за несколько циклов работы устройства.The frequencies of radio pulses in the sequence emitted in the second half of the cycle of operation are determined by the frequencies of the minima of the "comb" | Rm | labels. The number of pulses in this sequence is equal to the number of pulses in the sequence in the first part of the cycle. At this stage, the emitted signals are reflected only by reflective objects. The receiver gating time is determined by the distance from the transmitter to the irradiated objects. The signal emitted by the transmitter 3 is fed to the antenna 7 of the radio tag 1. From the antenna 7, through the matching device 6, the signal goes to the device on the SAW - 5. The main function of the device on the SAW 5 is to generate a response signal. Further, the signal through the matching device 6 and the antenna 7 is emitted into the air and enters the receiver 2. The reader's transmitter operates in a coherent mode, therefore the signal directly re-reflected by the tag is a coherent radio pulse. The signal re-reflected from the reflective objects by the tag is random. The tag simultaneously re-radiates the direct transmitter signal and the signal reflected by surrounding objects. Both signals are delayed for a time t s . The signal, re-reflected by the tag from the reflecting objects, is superimposed on the directly reflected signal, "masking" it. The intensity of the signal directly reflected by the tag depends on the effective reflecting surface of its antenna - σ eff. met. The intensity of the signal re-reflected by the tag from the reflecting objects depends on the effective reflecting surface of these objects - σ eff. an object defined by the beam pattern of the transmitter antenna. σ eff. object > σ eff. met, so the signal, re-scattered by reflective objects tagged more signal directly Backlight label. This signal, together with the noise of the reader's receiver, forms a kind of "background", degrading the signal-to-noise ratio during reception. To increase the probability of detecting a useful signal, the average values of the reflected signals are accumulated over several operating cycles of the device.

Однако, случайные сигналы "фона", при последовательном облучении отражающих объектов, являются сильно коррелированными. Для повышения эффективности процесса накопления производится декорреляция "фоновых" сигналов.However, the random "background" signals, when the reflective objects are successively irradiated, are highly correlated. To increase the efficiency of the accumulation process, the "background" signals are decorrelated.

Система MAP в разных циклах работы системы облучает разные участки отражающих объектов на разных частотах. Это ослабляет корреляцию, в разных временных интервалах работы, случайных сигналов, переотраженных меткой от отражающих объектов, и случайных сигналов, отраженных объектами. Обработка (накопление) отраженных сигналов производится в блоке управления 4. В первой части цикла вычисляются средние значения всех отраженных импульсов последовательности и вычисляется их среднее значение за этот интервал - М1ср.

Figure 00000001
где σ2 дисперсия n-го среднего значения переотраженного от отражающих объектов сигнала в последовательности - mп.переотр (t), Uпср - среднее значение импульса, переотраженного меткой, N - число импульсов в последовательности.The MAP system irradiates different areas of the reflecting objects at different frequencies in different cycles of the system operation. This weakens the correlation, in different time intervals of operation, of random signals re-reflected by the tag from reflective objects, and random signals reflected by objects. The processing (accumulation) of the reflected signals is carried out in the control unit 4. In the first part of the cycle, the average values of all reflected pulses of the sequence are calculated and their average value for this interval is calculated - M1 cf.
Figure 00000001
where σ 2 the variance of n-th average value of reflecting objects Backlight signal sequence - m p.pereotr (t), U AKP - mean pulse value Backlight Tagged, N - the number of pulses in the sequence.

Среднее значение М2ср отраженных сигналов последовательности во второй части цикла равно

Figure 00000002
где σ2 дисперсия n-го среднего значения импульса в последовательности, отраженного от отражающих объектов - mп.объект (t), N - число импульсов в последовательности.The average value M2 cf of the reflected signals of the sequence in the second part of the cycle is
Figure 00000002
where σ 2 is the variance of the n-th mean value of the pulse in the sequence reflected from the reflecting objects - m p. object (t), N is the number of pulses in the sequence.

В блоке управления 4 осуществляется операция M1ср - k⋅М2cр, где k - нормировочный коэффициент. Так как статистические характеристики сигналов, отраженного от отражающих объектов и переотраженного меткой от объектов, идентичны, то вычитание компоненты k⋅М2cр из общей суммы сигналов переотраженных меткой, позволит при накоплении увеличить сигнал, переотраженный меткой, и выделить его из смеси сигнал + фон.In the control unit 4, the operation M1 cf - k⋅M2 cр is carried out, where k is the normalization factor. Since the statistical characteristics of signals reflected from reflecting objects and re-reflected from objects by the tag are identical, subtracting the k⋅M2 cp component from the total sum of signals re-reflected by the tag will increase the signal re-reflected by the tag during accumulation and isolate it from the signal + background mixture.

Предлагаемый способ обнаружения и идентификации сигнала метки на фоне отражающих объектов позволяет увеличить надежность и достоверность идентификации объекта на фоне мешающих отражений. Надежность идентификации метки увеличивается за счет увеличения отношения сигнал-фон, которое обеспечивается увеличением амплитуды полезного, переизлученного меткой, сигнала на выходе устройства управления.The proposed method for detecting and identifying the tag signal against the background of reflecting objects allows to increase the reliability and reliability of the identification of the object against the background of interfering reflections. The reliability of tag identification is increased due to an increase in the signal-to-background ratio, which is provided by an increase in the amplitude of the useful signal re-emitted by the tag at the output of the control device.

Источники информации, принятые во внимание:Sources of information taken into account:

1. Акустоэлектронные устройства обработки и генерации сигналов. Принципы работы, расчета и проектирования / О.Л. Балышева и др. Монография / Под ред. акад. Гуляева. - М: Радиотехника, 2012, 576 с.1. Acoustic electronic devices for processing and generating signals. Principles of work, calculation and design / O.L. Balyshev et al. Monograph / Ed. acad. Gulyaeva. - M: Radiotekhnika, 2012, 576 p.

2. Патент RU 2457450 С1 Чувствительный элемент для измерения механических напряжений. Богословский С.В., Сапожников Г.А. и др.2. Patent RU 2457450 C1 Sensitive element for measuring mechanical stresses. Bogoslovsky S.V., Sapozhnikov G.A. and etc.

3. Патент RU 2176092 С1. Маркерное устройство для системы радиочастотной идентификации. Васильченко И.Н., Егорова О.Г. и др.3. Patent RU 2176092 C1. RFID marker device. Vasilchenko I.N., Egorova O.G. and etc.

4. Воскресенский Д.И. Антенны с обработкой сигнала: Учебное пособие для вузов. - М.: САЙНС-ПРЕСС, 2002.4. Voskresensky D.I. Antennas with Signal Processing: A Textbook for Universities. - M .: SAYNS-PRESS, 2002.

5. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток: Учеб. Пособие для вузов / B.C. Филиппов и др.; под ред. Д.И. Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1994, 592 с.5. Antennas and microwave devices. Design of phased antenna arrays: Textbook. Manual for universities / B.C. Filippov and others; ed. DI. Voskresensky. - M .: Radio and communication, 1994, 592 p.

6. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: учебник для вузов / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2005.6. Gusev V.G. Electronics and microprocessor technology: textbook for universities / V.G. Gusev, Yu.M. Gusev. 3rd ed., Rev. and add. - M .: Higher school, 2005.

7. Л. Рабинер, Б. Гоулд. Теория и применение цифровой обработки сигналов. - М.: Мир, 1978, 848 с.7.L. Rabiner, B. Gould. Theory and application of digital signal processing. - M .: Mir, 1978, 848 p.

Claims (1)

Способ обнаружения и идентификации меток на ПАВ на фоне отражающих объектов, предусматривающий закрепление на объекте пьезоэлектрической пассивной радиометки, в которой возбуждают, распространяют, отражают акустические поверхностные волны, проводят модуляцию сигнала, радиозондирование метки этим сигналом, его прием после переизлучения меткой, передачу принятого сигнала на обработку, после чего принимают решение об обнаружении сигнала, отличающийся тем, что радиозондирование метки вначале осуществляют последовательно на пронумерованном ряде разных частот, различающихся на определенную величину, в диапазоне частот, расставленных в этой последовательности, переизлученные меткой и отражающими объектами принятые на этих частотах сигналы обрабатывают, записывают в память их средние значения, затем в следующем временном интервале работы системы радиозондирование осуществляют на других рабочих частотах из того же диапазона, определенных на тех же номерах последовательности, принятые на этих частотах сигналы обрабатывают и так же записывают в память их средние значения, средние значения принятых и обработанных отраженных сигналов на одноименных номерах последовательности вычитают из величин, записанных в памяти на предыдущем временном интервале работы на этих номерах частоты, причем увеличение абсолютной величины разности средних значений сигналов, принятых в соседних временных интервалах работы, осуществляют накоплением указанной разности за несколько циклов работы системы, обнаруживают и обрабатывают накопленные сигналы, после чего делают вывод о распознавании сигнала метки на фоне отражающих объектов.A method for detecting and identifying tags on a SAW against a background of reflecting objects, providing for fixing a piezoelectric passive radio tag on an object, in which acoustic surface waves are excited, propagated, reflected, the signal is modulated, the tag is radio sounding with this signal, it is received after re-emission by the tag, and the received signal is transmitted to processing, after which a decision is made to detect a signal, characterized in that the radio sounding of the tag is first carried out sequentially on a numbered series of different frequencies, differing by a certain amount, in the frequency range arranged in this sequence, the signals re-emitted by the tag and reflecting objects received at these frequencies are processed , write their average values into memory, then in the next time interval of the system operation, radio sounding is carried out at other operating frequencies from the same range, determined on the same sequence numbers adopted at these hours The signals are processed and their average values are also recorded in the memory, the average values of the received and processed reflected signals at the same sequence numbers are subtracted from the values recorded in the memory in the previous time interval of operation at these frequency numbers, and the increase in the absolute value of the difference in the average signal values, received in adjacent time intervals of operation, is carried out by accumulating the specified difference over several cycles of the system operation, detecting and processing the accumulated signals, and then making a conclusion about the recognition of the tag signal against the background of reflecting objects.
RU2021106018A 2021-03-09 2021-03-09 Method for detecting and identifying labels on surfactants against the background of reflective objects RU2756598C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106018A RU2756598C1 (en) 2021-03-09 2021-03-09 Method for detecting and identifying labels on surfactants against the background of reflective objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106018A RU2756598C1 (en) 2021-03-09 2021-03-09 Method for detecting and identifying labels on surfactants against the background of reflective objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2756598C1 true RU2756598C1 (en) 2021-10-04

Family

ID=77999996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021106018A RU2756598C1 (en) 2021-03-09 2021-03-09 Method for detecting and identifying labels on surfactants against the background of reflective objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2756598C1 (en)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6708881B2 (en) * 2002-01-30 2004-03-23 Rf Saw Components, Inc. Reader for a high information capacity SAW identification tag and method of use thereof
RU2344437C2 (en) * 2006-09-28 2009-01-20 ООО "Научно-производственное предприятие "Технологии радиочастотной идентификации и связи" (НПП "ТРИиС") System of radio-frequency identification on surface acoustic waves
KR20090041142A (en) * 2007-10-23 2009-04-28 한국전자통신연구원 Radio frequency identification reader and demodulation method thereof
US20090179740A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Intermec Ip Corp. Radio frequency identification (rfid) method and apparatus for maximizing receive channel signal-to-noise ratio by adjusting phase to minimize noise
KR20100060168A (en) * 2008-11-27 2010-06-07 한국과학기술원 Reader and radio frequency identification system having the same, and method for transferring a signal between reader and tag
RU2422848C1 (en) * 2010-03-15 2011-06-27 Открытое акционерное общество "Авангард" System of radio-frequency identification on surface acoustic waves
RU2497147C2 (en) * 2011-11-18 2013-10-27 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for detection and identification of desired transponders from plurality of passive transponders and system for implementing said method
RU2576503C2 (en) * 2014-07-15 2016-03-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of processing encoded information signal pulse
WO2016057210A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Symbol Technologies, Llc System for and method of estimating bearings of radio frequency identification (rfid) tags that return rfid receive signals whose power is below a predetermined threshold
RU2634308C2 (en) * 2016-02-24 2017-10-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (ГУАП) Method of anti-collision radio frequency identification on acoustic waves surface and the system of its implementation
RU2661288C1 (en) * 2017-08-30 2018-07-13 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" Method of the objects radio-frequency identification and system for its implementation

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6708881B2 (en) * 2002-01-30 2004-03-23 Rf Saw Components, Inc. Reader for a high information capacity SAW identification tag and method of use thereof
RU2344437C2 (en) * 2006-09-28 2009-01-20 ООО "Научно-производственное предприятие "Технологии радиочастотной идентификации и связи" (НПП "ТРИиС") System of radio-frequency identification on surface acoustic waves
KR20090041142A (en) * 2007-10-23 2009-04-28 한국전자통신연구원 Radio frequency identification reader and demodulation method thereof
US20090179740A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Intermec Ip Corp. Radio frequency identification (rfid) method and apparatus for maximizing receive channel signal-to-noise ratio by adjusting phase to minimize noise
KR20100060168A (en) * 2008-11-27 2010-06-07 한국과학기술원 Reader and radio frequency identification system having the same, and method for transferring a signal between reader and tag
RU2422848C1 (en) * 2010-03-15 2011-06-27 Открытое акционерное общество "Авангард" System of radio-frequency identification on surface acoustic waves
RU2497147C2 (en) * 2011-11-18 2013-10-27 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for detection and identification of desired transponders from plurality of passive transponders and system for implementing said method
RU2576503C2 (en) * 2014-07-15 2016-03-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of processing encoded information signal pulse
WO2016057210A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Symbol Technologies, Llc System for and method of estimating bearings of radio frequency identification (rfid) tags that return rfid receive signals whose power is below a predetermined threshold
RU2634308C2 (en) * 2016-02-24 2017-10-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (ГУАП) Method of anti-collision radio frequency identification on acoustic waves surface and the system of its implementation
RU2661288C1 (en) * 2017-08-30 2018-07-13 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" Method of the objects radio-frequency identification and system for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2158936C2 (en) Identification mark operating with surface acoustic waves
CA2245373C (en) Frequency mixing passive transponder
EP0446678B1 (en) Polystatic correlating radar
US7777672B2 (en) Radar system and method
US9471820B2 (en) Method and system for locating objects
US6424916B2 (en) Environmental location system
US6958696B2 (en) Transfer function system for determining an identifier on a surface acoustic wave identification tag and method of operating the same
US7777625B1 (en) Weighted saw reflector gratings for orthogonal frequency coded SAW ID tags and sensors
WO2016022187A2 (en) Time of flight range finding with an adaptive transmit pulse and adaptive receiver processing
US8907769B2 (en) Maximally flat frequency coded (MFFC) passive wireless saw RFID tags and sensors
CN101470202A (en) Pulse Doppler radar system and its signal processing method
US6827281B2 (en) Encoded SAW RFID tags and sensors for multi-user detection using IDT finger phase modulation
RU2344437C2 (en) System of radio-frequency identification on surface acoustic waves
CN108196250A (en) For the continuous-wave radar system and its method of low altitude small target detection
US20180306911A1 (en) Method and system for resolving range ambiguity
RU2756598C1 (en) Method for detecting and identifying labels on surfactants against the background of reflective objects
EP1744177A1 (en) Radar system and method for locating and identifying objects by their non-linear echo signals
EA040172B1 (en) METHOD FOR SAW MARK DETECTION AND IDENTIFICATION AGAINST REFLECTING OBJECTS
RU2634308C2 (en) Method of anti-collision radio frequency identification on acoustic waves surface and the system of its implementation
AU2015100821A4 (en) Reader, System and Method for Interrogating Chipless Tags
CN113553867A (en) Radio frequency identification method and reader
CN113553868A (en) Radio frequency identification method and reader
RU2661288C1 (en) Method of the objects radio-frequency identification and system for its implementation
US11366207B2 (en) Method for operating an ultrasonic sensor
RU2108596C1 (en) Radio complex searching for markers