RU2802912C1 - Wireless data transmission system - Google Patents
Wireless data transmission system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802912C1 RU2802912C1 RU2023102979A RU2023102979A RU2802912C1 RU 2802912 C1 RU2802912 C1 RU 2802912C1 RU 2023102979 A RU2023102979 A RU 2023102979A RU 2023102979 A RU2023102979 A RU 2023102979A RU 2802912 C1 RU2802912 C1 RU 2802912C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonant circuit
- frequency
- transmitter
- photodiode
- data transmission
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области передачи данных и может быть использовано в том числе на железнодорожном транспорте для передачи на борт транспортного средства ответственной информации по беспроводному каналу связи. The invention relates to the field of data transmission and can be used, including in railway transport, to transmit critical information on board a vehicle via a wireless communication channel.
Известна система беспроводной передачи данных, используемая в системе идентификации объектов, содержащая устройство опроса и передатчик на поверхностных акустических волнах, включающий основной и дополнительный акустический канал, при этом в основном акустическом канале расположены однонаправленный приемопередающий ВШП с внутренними отражателями и отражающий ВШП с числом пар электродов, выбираемым из условия , где k2 - квадрат коэффициента электромеханической связи, который соединен с электронным ключом, замыкающим и размыкающим отражающий ВШП в определенные моменты времени, образуя кодовую последовательность, и управляется микроконтроллером, который запрограммирован на определенную кодовую последовательность, и который соединен с источником питания, и который подсоединен к выходному ВШП дополнительного акустического канала, входной ВШП которого соединен с антенной, причем период этих ВШП отличен от периода ВШП основного акустического канала (описание к патенту RU2344438, G01S 13/00, 20.01.2009).A wireless data transmission system is known, used in an object identification system, containing a polling device and a transmitter on surface acoustic waves, including a main and additional acoustic channel, while in the main acoustic channel there is a unidirectional transceiver IDT with internal reflectors and a reflective IDT with a number of pairs of electrodes, selected from the condition , where k 2 is the square of the electromechanical coupling coefficient, which is connected to an electronic switch that closes and opens the reflective IDT at certain times, forming a code sequence, and is controlled by a microcontroller, which is programmed for a specific code sequence, and which is connected to a power source, and which connected to the output IDT of the additional acoustic channel, the input IDT of which is connected to the antenna, and the period of these IDTs is different from the period of the IDT of the main acoustic channel (description of patent RU2344438, G01S 13/00, 01/20/2009).
В известной системе беспроводной передачи данных при подаче опрашивающего импульса от устройства опроса путем включения и выключения электронного ключа передают информацию, предварительно заложенную в памяти микроконтроллера. Однако для передачи другой информации ее следует дополнительно заложить в память микропроцессора. Кроме того, недостатком является также использование источника питания, а следовательно, и необходимость его замены или периодической зарядки. In the known wireless data transmission system, when a polling pulse is supplied from the polling device, by turning the electronic key on and off, information previously stored in the memory of the microcontroller is transmitted. However, to transmit other information, it must be additionally stored in the microprocessor memory. In addition, the disadvantage is also the use of a power source, and therefore the need to replace it or periodically charge it.
Наиболее близким аналогом является система беспроводной передачи данных для радиочастотной идентификации, содержащая опросное средство, и метка с радиочастотной идентификацией, включающая колебательный контур из соединенных последовательно резистивного, индуктивного и емкостного элементов, выполненный с возможностью возникновения в нем резонанса на первой частоте, при этом к колебательному контуру присоединен управляющий элемент, содержащий процессор, и запоминающее устройство, в которых хранятся команды, выполнение которых обеспечивается при наличии заданного количества светового излучения, управляющий элемент выполнен с возможностью обнаружения заданного количества светового излучения, причем управляющий элемент выполнен с возможностью изменения резонансного отклика колебательного контура на указанной первой частоте в ответ на заданное количество светового излучения, управляющий элемент содержит фотодиод, выполненный с возможностью изменения сопротивления колебательного контура в ответ на заданное количество светового излучения (описание к патенту RU2750280С2, G06K 19/07, 12.01.2021).The closest analogue is a wireless data transmission system for radio frequency identification, containing an interrogation means, and a tag with radio frequency identification, including an oscillatory circuit of resistive, inductive and capacitive elements connected in series, configured with the possibility of resonance occurring in it at the first frequency, and to an oscillatory connected to the circuit is a control element containing a processor and a memory device in which commands are stored, the execution of which is ensured in the presence of a given amount of light radiation, the control element is configured to detect a given amount of light radiation, and the control element is configured to change the resonant response of the oscillatory circuit to specified first frequency in response to a given amount of light radiation, the control element contains a photodiode configured to change the resistance of the oscillatory circuit in response to a given amount of light radiation (description of patent RU2750280С2, G06K 19/07, 01/12/2021).
В известном техническом решении опросное средство считывает информацию с метки только при наличие заданного количества светового излучения, при этом она не использует источника питания. Однако источник информации включает постоянные данные, хранящиеся в процессоре и запоминающиеся на устройстве. Кроме того, характеристики колебательного контура, включающего последовательно соединенные резистивный, индуктивный и емкостной элементы, подвержены влиянию внешних воздействующих факторов.In the known technical solution, the interrogation tool reads information from the tag only in the presence of a given amount of light radiation, and it does not use a power source. However, the source of information includes persistent data stored in the processor and stored on the device. In addition, the characteristics of an oscillatory circuit, which includes resistive, inductive and capacitive elements connected in series, are influenced by external influencing factors.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности передачи переменного объема данных, изменяемых во времени путем использования резонансного контура, включающего ПАВ фильтр и фотодиод, за счет малых вносимых потерь, высокой избирательности и малого коэффициента прямоугольности.The technical result of the proposed invention is to increase the reliability of transmission of a variable amount of data that changes over time by using a resonant circuit, including a SAW filter and a photodiode, due to low insertion losses, high selectivity and low squareness coefficient.
Технический результат достигается тем, что система беспроводной передачи данных содержит передатчик, включающий резонансный контур, содержащий ПАВ фильтр и фотодиод, последовательно соединенные источник информационных сигналов с частотой ниже частоты резонансного контура и оптический модуль, взаимодействующий с фотодиодом резонансного контура через волоконно-оптический кабель, и последовательно соединенные считыватель с частотой излучения электромагнитных сигналов, равной частоте резонансного контура передатчика, и декодер. The technical result is achieved in that the wireless data transmission system contains a transmitter including a resonant circuit containing a SAW filter and a photodiode, a serially connected source of information signals with a frequency lower than the frequency of the resonant circuit and an optical module that interacts with the photodiode of the resonant circuit through a fiber-optic cable, and a reader and a decoder connected in series with a radiation frequency of electromagnetic signals equal to the frequency of the resonant circuit of the transmitter.
Для варианта передачи данных на борт рельсового транспортного средства в систему введены дополнительные передатчики, на борту рельсового транспортного средства установлены считыватель и декодер, выход которого подключен к бортовой информационной шине для передачи данных в устройство безопасности транспортного средства, при этом передатчики установлены на перегоне на границах блок-участков, оптический модуль выполнен многоканальным и через маршрутизатор подключен к источнику информационных сигналов, в качестве которого используют аппаратно-программный комплекс автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, память которого включает данные о местоположении на перегоне каждого передатчика, оптический модуль взаимодействует с фотодиодом каждого передатчика посредством соответствующего волокна волоконного-оптического кабеля межстанционной линии передачи данных, подключенного к соответствующему выходу оптического модуля. For the option of transmitting data on board a rail vehicle, additional transmitters have been introduced into the system; a reader and a decoder are installed on board the rail vehicle, the output of which is connected to the on-board information bus for transmitting data to the vehicle safety device, while the transmitters are installed on the stretch at the boundaries of the block - sections, the optical module is made multi-channel and is connected through a router to a source of information signals, which is used as a hardware-software complex of an automated train dispatcher workstation, the memory of which includes data on the location of each transmitter on the stretch, the optical module interacts with the photodiode of each transmitter through the corresponding fibers of the fiber-optic cable of the interstation data transmission line connected to the corresponding output of the optical module.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлена структурная схема системы передачи данных, на фиг. 2 -структурная схема варианта выполнения системы беспроводной передачи данных на борт рельсового транспортного средства. The essence of the invention is illustrated by drawings in Fig. 1 and 2. In FIG. 1 shows a block diagram of the data transmission system; FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a system for wireless data transmission on board a rail vehicle.
Система беспроводной передачи данных содержит передатчик 1, включающий резонансный контур, содержащий ПАВ фильтр 2 и фотодиод 3, а также последовательно соединенные источник 4 информационных сигналов с частотой ниже частоты резонансного контура и оптический модуль 5, взаимодействующий с фотодиодом 3 резонансного контура через волоконно-оптический кабель 6, и последовательно соединенные считыватель 7 с частотой излучения, равной частоте резонансного контура передатчика 1, и декодер 8. The wireless data transmission system contains a transmitter 1, including a resonant circuit containing a SAW filter 2 and a photodiode 3, as well as a series-connected source 4 of information signals with a frequency lower than the frequency of the resonant circuit and an optical module 5 interacting with the photodiode 3 of the resonant circuit through a fiber-optic cable 6, and a series-connected reader 7 with a radiation frequency equal to the frequency of the resonant circuit of the transmitter 1, and a decoder 8.
Для передачи ответственной информации на борт рельсового транспортного средства в систему введены дополнительные передатчики 1, на борту локомотива 9 рельсового транспортного средства установлены считыватель 7 и декодер 8, выход которого подключен к бортовой информационной шине 10 для передачи данных в устройство безопасности рельсового транспортного средства. Передатчики 1 установлены на перегоне на границах блок-участков, оптический модуль 5 выполнен многоканальным и через маршрутизатор 11 подключен к источнику 4 информационных сигналов, в качестве которого используют аппаратно-программный комплекс автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, память которого включает данные о местоположении на перегоне каждого передатчика 1. Оптический модуль 5 взаимодействует с фотодиодом 3 каждого передатчика 1 посредством соответствующего волокна 12 волоконного-оптического кабеля 6 межстанционной линии передачи данных. Каждое волокно 12 волоконно-оптического кабеля подключено к соответствующему выходу оптического модуля 5.To transmit critical information on board the rail vehicle, additional transmitters 1 are introduced into the system; a reader 7 and a decoder 8 are installed on board the locomotive 9 of the rail vehicle, the output of which is connected to the on-board information bus 10 for transmitting data to the safety device of the rail vehicle. Transmitters 1 are installed on the stretch at the boundaries of block sections, the optical module 5 is made multi-channel and is connected through a router 11 to a source 4 of information signals, which is used as a hardware-software complex of an automated train dispatcher workstation, the memory of which includes data on the location on the stretch of each transmitter 1. The optical module 5 interacts with the photodiode 3 of each transmitter 1 through the corresponding fiber 12 of the fiber-optic cable 6 of the interstation data transmission line. Each fiber 12 of the fiber optic cable is connected to the corresponding output of the optical module 5.
Предлагаемая система беспроводной передачи данных реализуется следующим образом.The proposed wireless data transmission system is implemented as follows.
Источник 4 информационных сигналов формирует информационное сообщение в виде кодовой последовательности импульсов с частотой f1 ниже частоты f0 резонансного контура передатчика 1. Кодовая последовательность импульсов поступает на вход питания оптического модуля 5, тем самым осуществляя модуляцию интенсивности света током, приводящим в действие источник света, например, лазерный диод. The source 4 of information signals generates an information message in the form of a code sequence of pulses with a frequency f 1 lower than the frequency f 0 of the resonant circuit of the transmitter 1. The code sequence of pulses is supplied to the power input of the optical module 5, thereby modulating the light intensity by the current driving the light source, for example, a laser diode.
При подаче на фотодиод 3 оптических импульсов его электрическая емкость меняется, что приводит к изменению его импеданса. Изменение импеданса фотодиода 3 приводит к изменению входного сопротивления ПАВ - фильтра 2, а следовательно, к изменению частоты резонансного контура передатчика 1.When 3 optical pulses are applied to a photodiode, its electrical capacitance changes, which leads to a change in its impedance. A change in the impedance of the photodiode 3 leads to a change in the input resistance of the SAW filter 2, and, consequently, to a change in the frequency of the resonant circuit of the transmitter 1.
Для приема информационных сигналов считыватель 7 формирует непрерывный гармонический электромагнитный сигнал с частотой, равной частоте f0 резонансного контура передатчика 1. Попав в зону действия радиосигнала, резонансный контур передатчика 1 возбуждается. За счет использования ПАВ фильтра, включенного в резонансный контур, формируется отраженный радиосигнал, представляющий собой последовательность радиоимпульсов с несущей частотой, равной f0, и частотой модуляции f1, соответствующей кодовой последовательности информационных сигналов, которая подается на фотодиод 3 посредством передачи оптических импульсов по волоконно-оптическому кабелю 6. To receive information signals, the reader 7 generates a continuous harmonic electromagnetic signal with a frequency equal to the frequency f 0 of the resonant circuit of the transmitter 1. Once within the range of the radio signal, the resonant circuit of the transmitter 1 is excited. By using a SAW filter included in the resonant circuit, a reflected radio signal is generated, which is a sequence of radio pulses with a carrier frequency equal to f 0 and a modulation frequency f 1 corresponding to the code sequence of information signals, which is supplied to the photodiode 3 by transmitting optical pulses via fiber - optical cable 6.
Считыватель 7 принимает отраженные радиосигналы и направляет их в декодер 8, который декодирует их и выделяет последовательность кодовых импульсов, соответствующих переданным информационным сигналам.Reader 7 receives the reflected radio signals and sends them to decoder 8, which decodes them and selects a sequence of code pulses corresponding to the transmitted information signals.
При этом никаких дополнительных источников питания не используется, поскольку энергии оптического сигнала достаточно, чтобы менять импеданс фотодиода 3, а следовательно, менять коэффициент отражения электромагнитного сигнала считывателя 7 от передатчика 1 в 5-10 раз. Если использовать фотодиоды 3 инфракрасного излучения в районе 1310 нм, то длина оптического кабеля 6 может составлять несколько километров, поскольку затухание оптического сигнала в этом случае не превышает 1 дБ на километр. In this case, no additional power sources are used, since the energy of the optical signal is enough to change the impedance of the photodiode 3, and therefore change the reflection coefficient of the electromagnetic signal of the reader 7 from the transmitter 1 by 5-10 times. If you use photodiodes 3 of infrared radiation in the region of 1310 nm, then the length of the optical cable 6 can be several kilometers, since the attenuation of the optical signal in this case does not exceed 1 dB per kilometer.
Для варианта реализации системы беспроводной передачи данных на борт рельсового транспортного средства поездной диспетчер с аппаратно-программного комплекса своего автоматизированного рабочего места передает через маршрутизатор 11 на соответствующий вход оптического модуля 5 ответственную информацию, которая модулирует оптическое излучение источника излучения и через волновод 6 поступает на фотодиод 3 передатчика 1. При приближении транспортного средства к местоположению передатчика 1 считыватель 7, установленный на локомотиве 9 транспортного средства, передает электромагнитный сигнал, который возбуждает резонансный контур передатчика 1.For the implementation of a wireless data transmission system on board a rail vehicle, the train dispatcher, from the hardware and software complex of his automated workstation, transmits through the router 11 to the corresponding input of the optical module 5 the critical information that modulates the optical radiation of the radiation source and through the waveguide 6 is supplied to the photodiode 3 transmitter 1. When the vehicle approaches the location of the transmitter 1, the reader 7 installed on the locomotive 9 of the vehicle transmits an electromagnetic signal, which excites the resonant circuit of the transmitter 1.
Отраженные сигналы передатчика 1 считыватель 7 принимает, декодер 8 выделяет информационные сигналы и через информационную шину 10 (CAN-шина) передает в бортовое устройство безопасности (на чертеже не показано) для принятия решений по обеспечению безопасности движения на перегоне.The reader 7 receives the reflected signals of the transmitter 1, the decoder 8 selects information signals and transmits them through the information bus 10 (CAN bus) to the on-board safety device (not shown in the drawing) for making decisions on ensuring traffic safety on the stretch.
Таким образом, предлагаемая система беспроводной передачи данных позволяет повысить надежность передачи любого объема данных, изменяемых в течение времени, путем использования ПАВ фильтра в резонансном контуре передатчика за счет малых вносимых потерь, высокой избирательности и малого коэффициента прямоугольности.Thus, the proposed wireless data transmission system makes it possible to increase the reliability of transmission of any amount of data that changes over time by using a SAW filter in the resonant circuit of the transmitter due to low insertion losses, high selectivity and low squareness coefficient.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2802912C1 true RU2802912C1 (en) | 2023-09-05 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060119489A1 (en) * | 2002-06-05 | 2006-06-08 | Sony Corporation | Communication system for vehicle, vehicle, and communication device for vehicle |
| US20080187318A1 (en) * | 2007-02-06 | 2008-08-07 | Denso Corporation | Vehicle-use communication apparatus for receiving information transmitted by modulated light from signal lamp of traffic signal apparatus |
| RU2344438C2 (en) * | 2006-09-28 | 2009-01-20 | ООО "Научно-производственное предприятие "Технологии радиочастотной идентификации и связи" (НПП "ТРИиС") | Device of radio frequency identification on surface acoustic waves |
| EP2056492A1 (en) * | 2006-08-07 | 2009-05-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Mobile optical communication system and mobile optical communication method |
| JP2013143043A (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-22 | Isuzu Motors Ltd | Road-to-vehicle communication system |
| RU2018136602A (en) * | 2016-04-19 | 2020-05-19 | Войс Патент Гмбх | DEVICE FOR TRANSMITTING DATA AND / OR SIGNALS |
| US20200177276A1 (en) * | 2017-07-27 | 2020-06-04 | The Regents Of The University Of Michigan | Line-of-sight optical communication for vehicle-to-vehicle (v2v) and vehicle-to-infrastructure (v2i) mobile communication networks |
| AU2021103419A4 (en) * | 2021-06-17 | 2021-08-05 | Xinjiang University | Multiple input and multiple output wireless optical communication system for rail train |
| EP3883134A1 (en) * | 2018-11-16 | 2021-09-22 | ZTE Corporation | Signal processing apparatus and method for realizing signal scheduling |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060119489A1 (en) * | 2002-06-05 | 2006-06-08 | Sony Corporation | Communication system for vehicle, vehicle, and communication device for vehicle |
| EP2056492A1 (en) * | 2006-08-07 | 2009-05-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Mobile optical communication system and mobile optical communication method |
| RU2344438C2 (en) * | 2006-09-28 | 2009-01-20 | ООО "Научно-производственное предприятие "Технологии радиочастотной идентификации и связи" (НПП "ТРИиС") | Device of radio frequency identification on surface acoustic waves |
| US20080187318A1 (en) * | 2007-02-06 | 2008-08-07 | Denso Corporation | Vehicle-use communication apparatus for receiving information transmitted by modulated light from signal lamp of traffic signal apparatus |
| JP2013143043A (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-22 | Isuzu Motors Ltd | Road-to-vehicle communication system |
| RU2018136602A (en) * | 2016-04-19 | 2020-05-19 | Войс Патент Гмбх | DEVICE FOR TRANSMITTING DATA AND / OR SIGNALS |
| US20200177276A1 (en) * | 2017-07-27 | 2020-06-04 | The Regents Of The University Of Michigan | Line-of-sight optical communication for vehicle-to-vehicle (v2v) and vehicle-to-infrastructure (v2i) mobile communication networks |
| EP3883134A1 (en) * | 2018-11-16 | 2021-09-22 | ZTE Corporation | Signal processing apparatus and method for realizing signal scheduling |
| AU2021103419A4 (en) * | 2021-06-17 | 2021-08-05 | Xinjiang University | Multiple input and multiple output wireless optical communication system for rail train |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4662003A (en) | System for electrooptical information transmission | |
| DE60311259D1 (en) | INFORMATION TRANSMISSION USING HIGH-FREQUENCY BACKSCATTER TRANSPONDERS | |
| US8478133B2 (en) | Method for encoding and decoding of optical signals | |
| DE3783040T2 (en) | IDENTIFICATION SYSTEM. | |
| EP0240157A2 (en) | A single transmission line bidirectional optical communication system | |
| AU681958B2 (en) | System for traffic information acquisition in vehicles | |
| GB2119540A (en) | Multiplex optical fibre having rectangular cross section | |
| ATE6453T1 (en) | CIRCUIT ARRANGEMENT WITH A LASER DIODE FOR TRANSMISSION OF MESSAGE SIGNALS VIA AN OPTICAL WAVE. | |
| US5339185A (en) | Optical timing extraction circuit | |
| CN101276029A (en) | Optical communication module and output control method of semiconductor laser | |
| US5253099A (en) | Reflective optical modulator | |
| RU2802912C1 (en) | Wireless data transmission system | |
| EP0841768A2 (en) | Method of and device for controlling the phase of a clock signal in a point-to-point optical transmission | |
| JP2530282B2 (en) | Optical pulse source and optical transmission system by soliton including the source | |
| EP0365496A1 (en) | A laser arrangement in an optical communication system | |
| CN111917473A (en) | Information transmission system and method based on optical fiber coding | |
| CN114124208B (en) | Optical fiber code identification system and method for eliminating physical point noise interference | |
| RU2722922C1 (en) | Method of simplex transmitting data over an optical fiber of a cable line | |
| FR2408954A1 (en) | PHOTOEMISSIVE DIODE DRIVING CIRCUIT FOR COMMUNICATIONS NETWORKS | |
| US3982243A (en) | Device for transmission of information from an information emitter to an information seeker | |
| RU2344438C2 (en) | Device of radio frequency identification on surface acoustic waves | |
| JPH01208920A (en) | Optical communication system | |
| JP4414093B2 (en) | Communication method between contactless data carrier and terminal | |
| US7433602B2 (en) | Implementation of gradual impedance gradient transmission line for optimized matching in fiber optic transmitter laser drivers | |
| US5475519A (en) | Integrated-optical circuit and head station for an integrated-optical circuit |