Патент на изобретение №2276796
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СИСТЕМА ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к системам идентификации удаленных объектов. Достигаемый технический результат – повышение надежности идентификации объектов. Результат достигается за счет обеспечения разделения разночастотных импульсных последовательностей внутриимпульсной модуляции сигнала: фильтрации и демодуляции колебаний с частотой 40 кГц при подавление колебаний с частотой 20 кГц и колебаний с частотой 20 кГц при подавлении колебаний с частотой 40 кГц. Объединенные с разной полярностью демодулированные сигналы подаются на приемник сложного сигнала. Система содержит ответчик и запросчик. В состав ответчика входят позиционное запоминающее устройство (1), модулятор (2), приемопередающая антенна (3). В состав запросчика входят смесители (4, 8), направленный ответвитель (5), источник радиосигнала (6), фазосдвигатель (7), циркулятор (9), приемопередающая антенна (10), полосовые фильтры (11, 15), линейные усилители (12, 16), сумматоры (14, 18, 21, 24, 39, 43, 44), линии задержки (13, 17, 23), селекторы отрицательных импульсов (19, 41, 46), селекторы положительных импульсов (22, 40, 47), инверторы (20, 42, 48), интегрирующий фильтр (34), регистр сдвига (35), пороговое устройство (36), формирователь порогового напряжения (37), элемент ИЛИ (38), а также приемник сложного сигнала. Приемник сложного сигнала включает полосовой фильтр (25), блок фазовой автоподстройки частоты (26), счетчик (27), элементы И (28, 33), перемножитель (29), интегрирующий фильтр (30), пороговое устройство (31), D-триггер (32). 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Заявляемое изобретение относится к системам идентификации удаленных объектов и, в частности, к системам, имеющим ответчик, который передает последовательность двоичных символов, характеризующую объект, и запросчик, который осуществляет прием этой последовательности для идентификации объекта. Система идентификации объектов может предназначаться для контроля грузов при перевозке всеми видами транспорта на любых территориях, например для контроля контейнеров с товарами, перевозимых судами. Когда торговое судно прибывает в порт назначения, только определенное количество контейнеров должно быть разгружено, остальные контейнеры должны остаться на судне для перевозки в следующие порты. Контейнеры, требующие разгрузки, нужно распознать на расстоянии 9-12 м. Это сокращает количество обслуживающего персонала. Заявляемая система для идентификации объектов ориентирована на решение задачи создания единой системы автоматической идентификации грузовых контейнеров для транспортных предприятий Российской Федерации: МПС, ММФ, МИНТРАНСА и РОСРЕЧФЛОТА. Система данного предназначения должна обеспечивать считывание информации с контейнеров иностранных владельцев на территории РФ и с контейнеров предприятий РФ на территории зарубежных стран. Чтобы выполнить это требование, система должна соответствовать международному стандарту ISO 10374 по сигналам взаимодействия между ответчиком и запросчиком. Известна система для идентификации отдельных объектов (патент США №4739328, М.кл. G 01 S 13/74, 1988). Система содержит запросчик, передающую среду и ответчик. Запросчик включает в себя источник радиосигнала, соединенный с антенной, смеситель, вход опорного напряжения которого через направленный ответвитель (цепь развязки) соединен с выходом источника радиосигнала, а через фазосдвигатель – с входом опорного напряжения второго смесителя, антенна через второй направленный ответвитель соединена с сигнальными входами смесителей, выходы которых через линейные усилители соединены с входами сумматора, первый вход, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом последовательно соединенных первого усилителя-ограничителя и первого и второго регистров сдвига, с входом последовательно соединенных второго усилителя-ограничителя и третьего и четвертого регистров сдвига и с входом последовательно соединенных третьего усилителя-ограничителя и пятого и шестого регистров сдвига. Промежуточные выходы первого, третьего и пятого регистров сдвига соединены с первыми входами трех схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходами усилителей-ограничителей. Выход первой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первыми входами первой и второй схем И. Выход второй схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен со вторым входом первой схемы и первым входом третьей схемы И, а выход третьей схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен со вторыми входами второй и третьей схем И. Выходы схем И соединены с входами схемы ИЛИ. Первые входы четвертой, пятой и шестой схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего усилителей-ограничителей, а вторые входы – с выходами первого, третьего и пятого регистров сдвига соответственно. Выход четвертой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первыми входами четвертой и пятой схем И, выход пятой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен со вторым входом четвертой схемы И, с первым входом шестой схемы И, а выход шестой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен со вторыми входами пятой и шестой схем И. Выходы четвертой, пятой и шестой схем И соединены с входами второй схемы ИЛИ. Выходы второго, четвертого и шестого регистров сдвига соединены соответственно с первыми входами седьмой, восьмой и девятой схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего усилителей-ограничителей соответственно. Выход седьмой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первыми входами седьмой и восьмой схем И, выход восьмой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен со вторым входом седьмой и первым входом девятой схем И, а выход девятой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен со вторыми входами восьмой и девятой схем И. Выходы седьмой, восьмой и девятой схем И соединены с входами третьей схемы ИЛИ. Выход первой схемы ИЛИ соединен с входом схемы фазовой автоподстройки. Кольцо схемы фазовой автоподстройки включает в себя фазовый детектор и генератор, управляемый напряжением. Выход фазового детектора схемы фазовой автоподстройки частоты соединен с подвижным контактом переключателя, положение которого определяется выходным сигналом второй схемы ИЛИ. Неподвижный контакт переключателя соединен с резистором, последовательно с которым включено параллельное соединение конденсатора и второго резистора, через которое второй конденсатор соединен с общей шиной устройства. Общая точка для выводов резисторов соединена с входом генератора, управляемого напряжением схемы фазовой автоподстройки частоты. Резисторы и конденсаторы представляют собой фильтр нижних частот. Выход генератора, управляемого напряжением, соединен с входом синхронизации цифрового фильтра, другой вход которого соединен с выходом третьей схемы ИЛИ. Выход генератора, управляемого напряжением, соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с первым входом седьмого регистра сдвига, выходы которого соединены с входами десятой схемы И, выход которой соединен с входом одиннадцатой схемы И, второй вход которой соединен с выходом третьей схемы И и со вторым входом седьмого регистра сдвига. В соответствии с международным стандартом ISO 10374 частота сигнала, генерируемого источником радиосигнала, может быть равной 915 МГц. Импульсные последовательности внутриимпульсной модуляции сигнала содержат по два временных подынтервала одинаковой длины. При передаче цифры “1” на первом подынтервале формируются два периода колебания с частотой 40 кГц, а на втором подынтервале – один период колебания с частотой 20 кГц. При передаче цифры “0” на первом подынтервале формируется один период колебания с частотой 20 кГц, а на втором – два периода колебания с частотой 40 кГц. После передачи цифровой информации передается специальный код, указывающий на окончание цикла передачи информации. На временном интервале генерации специального кода формируются шесть периодов колебания с частотой 40 кГц и один период колебания с частотой 20 кГц. Недостаток аналога по этому патенту заключается в том, что в нем не обеспечивается надежная синхронизация запросчика на интервале времени приема первого сигнала цифровой информации, на первом подынтервале которого формируется один период колебания с частотой 20 кГц. Это связано с тем, что в нем не организовано формирование управляющего напряжения в схеме фазовой автоподстройки частоты на временных подынтервалах приема импульсов внутриимпульсной модуляции, следующих с частотой 20 кГц. Другой недостаток аналога заключается в том, что в нем осуществляется поэлементный прием сигнала, помехоустойчивость которого ниже корреляционного приема. Наиболее близким по технической сущности устройством (прототипом) к предлагаемому является система для идентификации объектов (патент РФ №2071083, М.кл. G 01 S 13/79, 1996). Система содержит запросчик и ответчик, в состав которого входят позиционное запоминающее устройство, модулятор и приемопередающая антенна, а в состав запросчика – смеситель, вход опорного напряжения которого через направленный ответвитель соединен с выходом источника радиосигнала, а через фазосдвигатель на Недостаток прототипа по этому патенту заключается в нерациональном использовании энергии принимаемого сигнала, что приводит к снижению надежности идентификации объектов. Нерациональное (компромиссное) использовании энергии сигнала вызвано тем, что для формирования синхросигналов и для демодуляции разночастотных импульсных последовательностей внутриимпульсной модуляции используются одни и те же элементы (цепи) прототипа. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение повышения надежности идентификации объектов. Указанный технический результат достигается за счет обеспечения (ценою усложнения устройства) эффективного разделения с последующей демодуляцией разночастотных импульсных последовательностей внутриимпульсной модуляции сигнала: фильтрации и демодуляции колебаний с частотой 40 кГц с практически полным подавлением колебаний с частотой 20 кГц и фильтрации и демодуляции колебаний с частотой 20 кГц с практически полным подавлением колебаний с частотой 40 кГц. Демодулированные сигналы двух частот формируются с разными знаками полярности, объединяются в один поток и затем подаются на сигнальный вход умножителя приемника сложного сигнала. В заявляемой система может использоваться приемник сложного сигнала, перемножитель которого содержит сигнальный вход, не объединенный с входом полосового фильтра, и может использоваться приемник сложного сигнала, перемножитель которого содержит сигнальный вход, объединенный с входом полосового фильтра. Разъединение сигнального входа перемножигеля с входом полосового фильтра целесообразно с точки зрения достижения максимального результата поставленной цели – повышение надежности идентификации объектов. Однако разъединение входов перемножителя и полосового фильтра в заявляемой системе не относится к существенному признаку, так как при объединении названных входов работоспособность системы сохраняется и положительный эффект по сравнению с прототипом достигается. Объединение названных входов может быть целесообразным при разрешении других целевых задач, например для обеспечения снижения вероятности ложного (преждевременного) формирования сигнала окончания цикла передачи информации. Заявляемая система для идентификации объектов содержит запросчик и ответчик, в состав которого входят позиционное запоминающее устройство, модулятор и приемопередающая антенна, а в состав запросчика – смеситель, вход опорного напряжения которого через направленный ответвитель (цепь развязки) соединен с выходом источника радиосигнала, а через фазосдвигатель на К отличительным от прототипа существенным признакам заявляемой системы относятся последовательно соединенные пятый сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом первой линии задержки, второй селектор положительных импульсов, первый вход которого объединен с первым входом второго селектора отрицательных импульсов, второй инвертор и шестой сумматор, выход которого соединен со вторым входом перемножителя, а второй вход соединен с выходом второго селектора отрицательных импульсов, седьмой сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом второй линии задержки, а выход соединен с вторыми входами второго селектора положительных импульсов и второго селектора отрицательных импульсов, последовательно соединенные вычитающее устройство, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом первой линии задержки, третий селектор отрицательных импульсов, первый вход которого объединен с первым входом третьего селектора положительных импульсов, и третий инвертор, выход которого соединен с третьим входом шестого сумматора, четвертый вход которого соединен с выходом третьего селектора положительных импульсов, и второе вычитающее устройство, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом второй линии задержки, а выход соединен со вторыми входами третьего селектора отрицательных импульсов и третьего селектора положительных импульсов, На фиг.1 представлена структурная схема заявляемой системы для идентификации объектов; на фиг.2, 3 и 4 – временные диаграммы сигналов, формируемых в цепях заявляемой системы. Система для идентификации объектов содержит запросчик и ответчик, в состав которого входят позиционное запоминающее устройство 1, модулятор 2 и приемопередающая антенна 3, а в состав запросчика – смеситель 4, вход опорного напряжения которого через направленный ответвитель 5 (цепь развязки) соединен с выходом источника 6 радиосигнала, а через фазосдвигатель 7 – с входом опорного напряжения второго смесителя 8, циркулятор 9, который соединен с источником 6 радиосигнала, с приемопередающей антенной 10 и с сигнальными входами смесителей 4 и 8, последовательно соединенные полосовой фильтр 11, вход которого соединен с выходом смесителя 4, линейный усилитель 12, линия 13 задержки и сумматор 14, второй вход которого соединен с выходом линейного усилителя 12, последовательно соединенные полосовой фильтр 15, вход которого соединен с выходом смесителя 8, линейный усилитель 16, линия 17 задержки, сумматор 18, второй вход которого соединен с выходом линейного усилителя 16, селектор 19 отрицательных импульсов, второй вход которого соединен с выходом сумматора 14, инвертор 20, сумматор 21, второй вход которого соединен с выходом селектора 22 положительных импульсов, первый и второй входы которого объединены соответственно с первым и вторым входами селектора 19 отрицательных импульсов, линия 23 задержки, сумматор 24, второй вход которого соединен с выходом сумматора 21, полосовой фильтр 25 и блок 26 фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с объединенными входами счетчика 27 и логического элемента 28 И, второй и третий входы которого соединены с выходами младших разрядов счетчика 27, последовательно соединенные перемножитель 29, интегрирующий фильтр 30, пороговое устройство 31 и D-триггер 32, второй вход которого объединен со вторым входом интегрирующего фильтра 30 и соединен с выходом логического элемента 33 И, первый вход которого соединен с выходом логического элемента 28 И, а второй вход соединен с третьим выходом счетчика 27 и объединен с входом перемножителя 29, последовательно соединенные интегрирующий фильтр 34, первый вход которого объединен с первыми входами трехразрядного регистра 35 сдвига и логического элемента 33 И, а второй объединен со вторым входом перемножигеля 29, и пороговое устройство 36, второй вход которого соединен с выходом формирователя 37 порогового напряжения, второй выход которого соединен со вторым входом счетчика 27, а входы соединены с выходами линейных усилителей 12 и 16, выход порогового устройства 36 соединен со вторым входом регистра 35 сдвига, выходы которого соединены с входами логического элемента 38 ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом логического элемента 33 И, последовательно соединенные сумматор 39, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом линии 13 задержки, селектор 40 положительных импульсов, первый вход которого объединен с первым входом селектора 41 отрицательных импульсов, инвертор 42 и сумматор 43, выход которого соединен со вторым входом перемножителя 29, а второй вход соединен с выходом селектора 41 отрицательных импульсов, сумматор 44, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом линии 17 задержки, а выход соединен со вторыми входами селектора 40 положительных импульсов и селектора 41 отрицательных импульсов, последовательно соединенные вычитающее устройство 45, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом линии 13 задержки, селектор 46 отрицательных импульсов, вход которого объединен с входом селектора 47 положительных импульсов, и инвертор 48, выход которого соединен с третьим входом сумматора 43, четвертый вход которого соединен с выходом селектора 47 положи тельных импульсов, и вычитающее устройство 49, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом линии 17 задержки, а выход соединен со вторыми входами селектора 46 отрицательных импульсов и селектора 47 положительных импульсов, устройства 25-33 и связи между ними представляют собой приемник сложного сигнала, выходы D-триггера 32, логического элемента 33 И и логического элемента 38 ИЛИ являются выходами системы для идентификации объектов. Заявляемая система для идентификации объектов работает следующим образом. Источник 6 радиосигнала передает сигнал на приемопередающую антенну 10. Сигнал, излучаемый антенной 10, принимается приемопередающей антенной 3, установленной на ответчике. Модулятор 2 модулирует амплитуду принятого сигнала в соответствии с цифровой информацией, записанной в позиционное запоминающее устройство 1 информируемыми в модуляторе 2 импульсными последовательностями внутриимпульсной модуляции сигнала, и через антенну 3 возвращает сигнал обратно на антенну 10. В соответствии с международным стандартом ISO 10374 частота сигнала, генерируемого источником 6, может быть равной 915 МГц. Импульсные последовательности внутриимпульсной модуляции сигнала содержат по два временных подынтервала одинаковой длины. При передаче цифры “1” на первом подынтервале формируются два периода колебания с частотой 40 кГц, а на втором подынтервале формируется один период колебания с частотой 20 кГц. При передаче цифры “0” на первом подынтервале формируется один период колебания с частотой 20 кГц, а на втором – два периода колебания с частотой 40 кГц. После передачи цифровой информации передается специальный код, указывающий на окончание цикла передачи информации. На временном интервале генерации специального кода формируются шесть периодов колебания с частотой 40 кГц и один период колебания с частотой 20 кГц. Принятый антенной 10 сигнал подается на смесители 4 и 8. Сигнал от источника 6 радиосигнала через направленный ответвитель 5 подается на вход опорного напряжения смесителя 4 и со сдвигом фазы на t1=t2/2, где t2 – длительность элементарного импульса в последовательностях внутриимпульсной модуляции сигнала. При заданном t2=12,5 мс t1=6,25 мс. С помощью сумматора 14 (18) выполняется суммирование сигналов, формируемых на выходе линейного усилителя 12 (16) и на первом выходе линии 13 (17) задержки. Выходные сигналы сумматоров 14 и 18 представляют собой последовательности чередующихся двухполярных импульсов, в которых передний фронт текущего импульса отстоит от заднего фронта предшествующего импульса на временной интервал, равный t1. При этом на первом подынтервале передачи “1” на выходе сумматора 14 (18) формируются две пары коротких разнополярных импульсов, длительность которых равна t1, a на втором подынтервале формируется пара длинных разнополярных импульсов, длительность которых равна 3·t1. На первом подынтервале передачи “0” на выходе сумматора 14 (18) формируется пара длинных разнополярных импульсов, а на втором подынтервале формируются две пары коротких разнополярных импульсов. С выхода сумматора 18 сигнал поступает на первые входы, а с выхода сумматора 14 – на вторые входы селекторов 19 и 22 отрицательных и положительных импульсов. Селектор 19 выделяет импульсы отрицательной полярности, которые с помощью инвертора 20 преобразуются в импульсы положительной полярности, а селектор 22 выделяет импульсы положительной полярности. Выходные сигналы инвертора 20 и селектора 22 поступают на входы сумматора 21, осуществляющего их суммирование. В результате на выходе сумматора 21 формируется последовательность импульсов положительной полярности. Выходной сигнал сумматора 21 задерживается линией 23 задержки на интервал времени, равный t2. В сумматоре 24 выходной сигнал линии 23 задержки суммируется с сигналом, поступающим на ее вход. В результате на выходе сумматора 24 формируется сигнал, в спектре которого содержится (доминирует) колебание с частотой 80 кГц. Формируемые на вторых выходах линий задержек 13 и 17 отклики входных сигналов представляют собой задержанные сигналы на временной интервал t3=2·t2. С помощью сумматора 39 (44) выполняется суммирование сигнала, поступающего на вход линии 13 (17) задержки, с сигналом, формируемым на втором выходе линии 13 (17) задержки. Сигналы, формируемые на выходе сумматора 39 (44), содержат по два временных подынтервала одинаковой длины. При передаче цифры “1” на первом подынтервале формируются два периода колебания с частотой 40 кГц, а на втором подынтервале формируется нулевой уровень сигнала (полностью подавленное колебание с частотой 20 кГц). При передаче цифры “0” на первом подынтервале формируется нулевой уровень сигнала, а на втором – два периода колебания с частотой 40 кГц. На временном интервале генерации специального кода формируются шесть периодов колебания с частотой 40 кГц и один подынтервал нулевого уровня сигнала. С выхода сумматора 39 сигнал поступает на первые входы, а с выхода сумматора 44 – на вторые входы селекторов 40 и 41 положительных и отрицательных импульсов. Селектор 40 выделяет импульсы положительной полярности, которые с помощью инвертора 42 преобразуются в импульсы отрицательной полярности, а селектор 41 выделяет импульсы отрицательной полярности. С помощью вычитающего устройства 45 (49) вычисляется разность между сигналами, один из которых подается на вход линии 13 (17) задержки, а другой формируется на втором выходе линии 13 (17) задержки. Сигналы, формируемые на выходе вычитающего устройства 45 (49), содержат по два временных подынтервала одинаковой длины. При передаче цифры “1” на первом подынтервале формируется нулевой уровень сигнала (полностью подавленное колебание с частотой 40 кГц), а на втором подынтервале формируется период колебания с частотой 20 кГц. При передаче цифры “0” на первом подынтервале формируется период колебания с частотой 20 кГц, а на втором – нулевой уровень сигнала. На временном интервале генерации специального кода формируются шесть подынтервалов колебания с нулевым уровнем и один подынтервал – период колебания с частотой 20 кГц. С выхода вычитающего устройства 45 сигнал поступает на первые входы, а с выхода вычитающего устройства 49 – на вторые входы селекторов 46 и 47 отрицательных и положительных импульсов. Селектор 46 выделяет импульсы отрицательной полярности, которые с помощью инвертора 48 преобразуются в импульсы положительной полярности, а селектор 47 выделяет импульсы положительной полярности. С помощью сумматора 43 выполняется суммирование сигналов, поступающих на его входы с выходов инверторов 42 и 48 и селекторов 41 и 47. В результате на выходе сумматора 43 формируется импульсная последовательность внутриимпульсной модуляции сигнала, содержащая по два временных подынтервала одинаковой длины. При передаче цифры “1” на первом подынтервале формируется импульс отрицательной полярности, а на втором подынтервале формируется импульс положительной полярности. При передаче цифры “0” на первом подынтервале формируется импульс положительной полярности, а на втором подынтервале формируется импульс отрицательной полярности. На временном интервале генерации специального кода формируются на первых трех подынтервалах импульс отрицательной полярности, а на четвертом импульс положительной полярности. С выхода сумматора 43 импульсные последовательности поступают непосредственно на перемножитель 29 и через интегрирующий фильтр 34 на пороговое устройство 36, на вход опорного напряжения которого подается напряжение, формируемое на первом выходе формирователя 37 опорного напряжения. Если уровень проинтегрированного с помощью интегрирующего фильтра 34 колебания превышает уровень опорного напряжения, то на выходе порогового устройства 36 формируется сигнал высокого уровня, а в противном случае – сигнал низкого уровня. С выхода порогового устройства 36 сигнал поступает на второй вход трехразрядного регистра 35 сдвига. Регистр 35 сдвига осуществляет запись текущего значения входного сигнала поразрядным сдвигом хранимой кодовой комбинации к выходу. Выходные сигналы с каждого разряда регистра 35 сдвига поступают на входы логического элемента 38 ИЛИ. Когда на всех входах логического элемента 38 ИЛИ присутствуют сигналы с низким уровнем, на выходе этого логического элемента появляется сигнал низкого уровня, свидетельствующий о приеме специального кода, указывающего на окончание цикла передачи с ответчика цифровой информации. Начало цикла передачи цифровой информации отображается появлением на втором выходе формирователя 37 опорного напряжения сигнала высокого уровня, под управляющим воздействием которого счетчик 27 сбрасывается в начальное состояние. Узкополосный полосовой фильтр 25 выделяет из выходного колебания сумматора 24 синусоидальное колебание с частотой 80 кГц, которое используется для подстройки частоты выходного колебания блока 26 фазовой автоподстройки частоты. С выхода блока 26 фазовой автоподстройки частоты колебание с частотой 80 кГц подается на счетный вход счетчика 27, осуществляющего деление частоты. Текущее состояние счетчика 27 отображается двоичными сигналами на его выходах. Сигналы, поступающие на счетный вход счетчика 27, и сигналы, формируемые на выходах младших разрядов счетчика 27, поступают на входы логического элемента 28 И. Логический элемент 28 И сравнивает уровни этих сигналов и формирует на выходе сигнал высокого уровня, когда все входные сигналы имеют высокие уровни. Такое событие совершается через 12,5 мс после установки счетчика 27 в соответствующее данному условию начальное состояние и повторяется с частотой 20 кГц. Таким образом, на выходе логического элемента 28 И формируются тактовые импульсы, под воздействием которых регистр 35 сдвига осуществляет сдвиг содержимого от входа к выходу. Этими импульсами управляется также ключевая схема интегрирующего фильтра 34, с помощью которой выход фильтра 34 подключается к точке общего потенциала схемы для обеспечения в этом фильтре начальных нулевых условий после записи в регистр 35 сдвига очередного отсчетного значения сигнала. С помощью перемножителя 29 колебание, поступающее с выхода сумматора 43, умножается на колебание типа меандр, которое формируется на выходе старшего разряда счетчика 27. При этом осуществляется окончательное снятие внутриимпульсной модуляции с сигнала, т.е. сложный – широкополосный информационный сигнал сворачивается в простой – узкополосный сигнал, из которого затем известным способом с помощью интегрирующего фильтра 30, порогового устройства 31, в котором уровень сигнала сравнивается с нулевым опорным напряжением, и решающего устройства, в качестве которого используется D-триггер 32, осуществляется выделение цифровой информации. На входы логического элемента 33 И подаются двоичные сигналы, формируемые на выходах логического элемента 38 ИЛИ, логического элемента 28 И и старшего разряда счетчика 27. При этом на интервале передачи с ответчика цикла цифровой информации на выходе логического элемента 33 И формируются тактовые импульсы, следующие с частотой 10 кГц, которые используются для управления работой D-триггера 32 и ключевой схемой интегрирующего фильтра 30. В качестве выходных сигналов системы для идентификации объектов используются сигналы, формируемые на выходах D-триггера 32, логического элемента 33 И и логического элемента 38 ИЛИ. Работа системы для идентификации объектов поясняется временными диаграммами. На фиг.2а, 2б, 2в – структура кодов для кодирования “1”, “0” и окончания передачи информации. На фиг.3а, 3б, 3в, 3г, 3д – вид сигналов соответственно на входе и первом выходе линии задержки 13 (17), на выходе сумматора 14 (18), на выходе сумматора 21 и на выходе сумматора 24. На фиг.4а, 4б, 4в, 4г, 4д, 4е – вид сигналов соответственно на входе и втором выходе линии задержки 13 (17), на выходе сумматора 39 (44), на выходе вычитающего устройства 45 (49), на выходе сумматора 43 и на выходе перемножителя 29. На основе заявляемой системы для идентификации объектов возможно создание промышленного образца системы для идентификации грузовых контейнеров подвижного состава на железнодорожных магистралях в виде единой системы для транспортных предприятий Российской Федерации: МПС, ММФ, МИНТРАНСА и РОСРЕЧФЛОТА. К такой системе предъявляются следующие технические требования: – система должна соответствовать международному стандарту ISO 10374 (в основе которого лежит разработка системы идентификации-считывания фирмы АМТЕСН США) по сигналам взаимодействия между наземным оборудованием и бортовыми датчиками с тем, чтобы обеспечить считывание информации с контейнеров иностранных владельцев и транспортных предприятий Российской Федерации и на территории Российской Федерации и на территории зарубежных стран; – в системе должна использоваться открытая часть разработки системы фирмы АМТЕСН с целью обеспечения надежной и высоко достоверной идентификации грузовых контейнеров разных стран (одно необнаруженное неверное считывание на 1.000.000 считываний); – система должна обеспечивать считывание информации с бортовых датчиков при произвольной скорости движения состава. В соответствии с техническими требованиями концепция построения такой системы должна заключать в себе развитие научно-технических принципов построения зарубежных аналогов. В то же время, выбор концепции должен быть нацелен на создание системы нового поколения, так как в условиях технического прогресса возможна модернизация промышленно применяемых с 1978-1993 годов зарубежных систем (системы идентификации-считывания фирмы АМТЕСН США). Техническая сущность заявляемой системы отвечает данной постановке задачи: к аналогам заявляемой системы относятся зарубежные системы, а существенные признаки не имеют отношения к конкретизации технических решений функциональных элементов. Из технической сущности заявляемой системы следует, что метод кодирования информационных посылок и метод их передачи соответствуют международному стандарту ISO 10374 и по этому признаку соответствуют тем методам кодирования и передачи информационных посылок, которые используются в разработке системы фирмы АМТЕСН. В заявляемой системе выполняется требование обеспечения использования антенн системы фирмы АМТЕСН (открытая часть системы). Бортовые датчики и наземное оборудование в заявляемой системе содержат антенны, которые не имеют отличительных признаков. Следовательно, в разработке промышленного образца системы можно использовать антенны, не отличающиеся по техническим характеристикам от антенн разработки фирмы АМТЕСН. Кроме того, в заявляемой системе не имеют отличительных признаков и бортовые датчики, и в этой связи в промышленном образце системы могут использоваться бортовые датчики системы фирмы АМТЕСН. В заявляемой системе предусмотрено использование синхронного детектирования, что является основой эффективной защиты от всех видов помех при детектировании. Для обеспечения высокой достоверности считывания информации с бортовых датчиков в заявляемой системе предусмотрен оптимальный корреляционный прием сигнала: осуществляется синхронное детектирование входного сигнала, затем – эффективная фильтрация с последующей демодуляцией полученных в результате детектирования импульсных последовательностей внутриимпульсной модуляции сигнала (фильтрация и демодуляции колебаний с частотой 40 кГц с практически полным подавлением колебаний с частотой 20 кГц и фильтрация и демодуляция колебаний с частотой 20 кГц с практически полным подавлением колебаний с частотой 40 кГц); затем в приемнике сложного сигнала демодулированные колебания внутриимпульсной модуляции сворачиваются в простой двухполярный сигнал (демодулированные колебания внутриимпульсной модуляции умножаются на импульсную последовательность типа меандр) и затем выполняется суммирование входной энергии простого сигнала и сравнение полученной амплитуды выходного напряжения с нулевым уровнем. Такой прием сигнала эффективен при всех видах помех и практически не подвержен влиянию шума в виде коротких импульсов, которые образуются в цепях демодуляции внутриимпульсной модуляции сигнала. Технической сущностью заявляемой системы предусмотрено обеспечение продвижения транспортных средств в пунктах считывания информации с бортовых датчиков наземными устройствами на скоростях, которые соответствуют международному стандарту ISO 10374 или принято использовать в разных странах. К признакам выполнения этого требования относится реализация нелинейного преобразования разночастотных элементов сложного сигнала в последовательность импульсов, частота следования которых равна 80 кГц, и формирование из полученной последовательности тактовых импульсов, несущих информацию о временном положении сигнала, которое зависит от дестабилизирующих факторов (разброс частот импульсных последовательностей внутриимпульсной модуляции сигнала, нестабильность частоты опорного генератора и др.) и в том числе от скорости движения транспортного средства относительно наземного устройства считывания информации. В заявляемой системе предусмотрен надежный прием первой информационной посылки в условиях отсутствия сведений о моменте ее появления. Для обеспечения этого требования используются формирователь порогового напряжения и линии задержки. На выходе формирователя порогового напряжения формируется сигнал обнаружения перехода ответчика в режим передачи информации и установки запросчика в режим ожидания приема информации, а линиями задержки обеспечивается задержка сигналов демодуляции элементов сложного сигнала. Интервал задержки используется как необходимый временной интервал для установки приемника сложного сигнала в состояние готовности приема сигнала первой информационной посылки, поступающего на вход приемника сложного сигнала после окончания переходных процессов в блоке фазовой автоподстройки частоты. В заявляемой системе используется квадратурная схема фазового детектора (схема фазового детектора с двумя опорными напряжениями), которая уступает по помехоустойчивости трехфазной схеме (с тремя опорными напряжениями). Однако использование трех опорных напряжений приводит к усложнению схемы, а при использовании больше трех опорных напряжений получить заметное повышение помехоустойчивости фазового детектора невозможно. На основе заявляемой системы обеспечивается создание единой системы надежной идентификации грузовых контейнеров для транспортных предприятий Российской Федерации: МПС, ММФ, МИНТРАНСА и РОСРЕЧФЛОТА. Обеспечение передачи информации в центральные диспетчерские службы и т.п. и, в том числе, обеспечение ранее не известной функции – записи в бортовой датчик системы информации с наземного устройства системы имеет отношение к отдельной задаче, разрешение которой не накладывает ограничений на создание промышленного образца системы на основе заявляемой системы для идентификации объектов.
Формула изобретения
1. Система для идентификации объектов, содержащая запросчик и ответчик, включающий последовательно соединенные позиционное запоминающее устройство, модулятор и приемопередающую антенну, а запросчик включает первый смеситель, вход опорного напряжения которого через направленный ответвитель соединен с выходом источника радиосигнала, а через фазосдвигатель – с входом опорного напряжения второго смесителя, сигнальные входы первого и второго смесителей соединены с выходным плечом циркулятора, соединенного с приемопередающей антенной и источником радиосигнала, последовательно соединенный полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом первого смесителя, линейный усилитель, первая линия задержки и первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом линейного усилителя, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом второго смесителя, второй линейный усилитель, вторая линия задержки, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго линейного усилителя, селектор отрицательных импульсов, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, инвертор, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом селектора положительных импульсов, первый и второй входы которого объединены соответственно с первым и вторым входами селектора отрицательных импульсов, третья линия задержки, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, и приемник сложного сигнала, последовательно соединенные интегрирующий фильтр, первый вход которого объединен с первым входом трехразрядного регистра сдвига и соединен с первым выходом приемника сложного сигнала, и пороговое устройство, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя порогового напряжения, входы которого соединены с выходами линейных усилителей, а второй выход соединен со вторым входом приемника сложного сигнала, выход порогового устройства соединен со вторым входом регистра сдвига, выходы которого соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого является выходом системы для идентификации объектов и соединен с третьим входом приемника сложного сигнала, второй и третий выходы которого являются другими выходами системы для идентификации объектов, отличающийся тем, что в запросчик введены последовательно соединенные пятый сумматор, вход которого объединен с входом, а второй вход соединен со вторым выходом первой линии задержки, второй селектор положительных импульсов, первый вход которого объединен с первым входом второго селектора отрицательных импульсов, второй инвертор и шестой сумматор, выход которого объединен с четвертым входом приемника сложного сигнала и со вторым входом интегрирующего фильтра, а второй вход соединен с выходом второго селектора отрицательных импульсов, седьмой сумматор, вход которого объединен с входом, а второй вход соединен со вторым выходом второй линии задержки, а выход соединен со вторыми входами второго селектора положительных импульсов и второго селектора отрицательных импульсов, последовательно соединенные вычитающее устройство, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом первой линии задержки, третий селектор отрицательных импульсов, вход которого объединен с первым входом третьего селектора положительных импульсов, и третий инвертор, выход которого соединен с третьим входом шестого сумматора, четвертый вход которого соединен с выходом третьего селектора положительных импульсов, и второе вычитающее устройство, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вторым выходом второй линии задержки, а выход соединен со вторыми входами третьего селектора положительных импульсов и третьего селектора отрицательных импульсов. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что приемник сложного сигнала содержит последовательно соединенные перемножитель, второй вход которого является четвертым входом приемника сложного сигнала, интегрирующий фильтр, пороговое устройство и D-триггер, выход которого является вторым выходом приемника сложного сигнала, последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого является первым входом приемника сложного сигнала, блок фазовой автоподстройки частоты и счетчик, второй вход которого является вторым входом приемника сложного сигнала, последовательно соединенные первый элемент И, входы которого соединены с первым входом и выходами младших разрядов счетчика, а выход является первым выходом приемника сложного сигнала, и второй элемент И, второй вход которого объединен с первым входом перемножителя и соединен с выходом старшего разряда счетчика, третий вход является третьим входом приемника сложного сигнала, а выход соединен со вторыми входами D-триггера и интегрирующего фильтра и является третьим выходом приемника сложного сигнала
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
/2 – с входом опорного напряжения второго смесителя, циркулятор, который соединен с источником радиосигнала, с приемопередающей антенной и с сигнальными входами смесителей, последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом первого смесителя, линейный усилитель, линия задержки и сумматор. второй вход которого соединен с выходом линейного усилителя, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом второго смесителя, второй линейный усилитель, вторая линия задержки, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго линейного усилителя, селектор отрицательных импульсов, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, инвертор, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом селектора положительных импульсов, первый и второй входы которого объединены соответственно с первым и вторым входами селектора отрицательных импульсов, третья линия задержки, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, третий полосовой фильтр и блок фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с объединенными входами счетчика и логического элемента И, второй и третий входы которого соединены с выходами младших разрядов счетчика, последовательно соединенные перемножитель, интегрирующий фильтр, пороговое устройство и D-триггер, второй вход которого объединен со вторым входом интегрирующего фильтра и соединен с выходом второго логического элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого логического элемента И, а второй – с третьим выходом счетчика и объединен с входом перемножителя, устройства: третий полосовой фильтр, блок фазовой автоподстройки частоты, счетчик, два логических элемента И, перемножитель, интегрирующий фильтр, пороговое устройство и D-триггер и связи между ними представляют собой приемник сложного сигнала, последовательно соединенные второй интегрирующий фильтр, первый вход которого объединен с первыми входами трехразрядного регистра сдвига и второго логического элемента И, а второй объединен со вторым входом перемножителя и соединен с выходом четвертого сумматора, и второе пороговое устройство, второй вход которого соединен с выходом формирователя порогового напряжения, второй выход которого соединен со вторым входом счетчика, а входы соединены с выходами линейных усилителей, выход порогового устройства соединен со вторым входом регистра сдвига, выходы которого соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом второго логического элемента И, выходы D-триггера, второго логического элемента И и логического элемента ИЛИ являются выходами системы для идентификации объектов.
