×
29.06.2019
219.017.9f16

СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002416107
Дата охранного документа
10.04.2011
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в системах радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Достигаемый технический результат - увеличение дальности действия системы радиочастотной идентификации за счет кодирования данных идентификатора выбранным кодовыми последовательностями, различающимися более чем на один бит. Для достижения указанного технического результата в способе увеличения дальности действия системы радиочастотной идентификации, включающем применение двоичного кода для получения кодовых последовательностей, используемых для кодирования данных идентификатора, согласно изобретению кодовые последовательности выбирают различающимися между собой не менее чем на заданное количество бит больше одного, причем кодовые последовательности генерируют или с помощью перебора кодов на компьютере, или с использованием блочных кодов, или с использованием генератора сверточных кодов. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в системах радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Известны способы кодирования данных, например, по патенту РФ 2344437, в котором для кодирования данных используется М линий задержек (ЛЗ). При кодировании данных одним из наборов М ЛЗ два соседних кода различаются на один бит. Дальность идентификации при этом определяется отношением сигнал/шум и вероятностью ошибки между соседними кодами для этого отношения сигнал/шум. При отличии кодов на один бит требуется большее отношение сигнал/шум, и, следовательно, меньшее расстояние до метки для обеспечения этого соотношения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ кодирования данных методом включения-выключения импульса, представленный в книге Дшхунян В.Л. Электронная идентификация. Бесконтактные электронные идентификаторы и смарт-карты. / В.Л.Дшхунян, В.Ф.Шаньгин. - М.: ООО «Издательство ACT»: Издательство «НТ - Пресс», 2004. - 695 с.: ил., стр.251, принятый за прототип.

Способ-прототип заключается в кодировании данных включением-выключением импульса, при котором каждая возможная позиция импульса кодирует один бит данных для любого двоичного кода данных.

В идентификаторах на ПАВ (ПАВ транспондерах) распространен метод кодирования данных включением-выключением импульса, при котором каждая возможная позиция импульса кодирует один бит данных. Типичная конфигурация ПАВ транспондера системы радиочастотной идентификации (RFID) показана на рис.5.5 [2].

Наличие или отсутствие импульса в ответном сигнале ПАВ транспондера определяется топологией расположения рефлекторов на пьезокристаллической подложке. Каждый рефлектор создает свой импульс в ответном сигнале ПАВ транспондера, при этом время задержки между отдельными импульсами пропорционально пространственному расстоянию между рефлекторами на подложке. Поэтому, размещая соответствующим образом рефлекторы на подложке, можно сформировать требуемый двоичный код, представляемый последовательностью импульсов ответного сигнала транспондера.

В [1] на стр.243-258 описана система радиочастотной идентификации (РЧИД) на основе пассивных идентификаторов по технологии ПАВ. Пассивные идентификаторы представляют собой кристаллы с набором отражательных структур. Код идентификатора состоит из уникального набора отражателей, который соответствует уникальной последовательности электрических импульсов, образующихся вследствие прямого и обратного пьезоэффекта на входе/выходе идентификатора при подаче на него входного электрического импульса.

В способе-прототипе кодирования данных, осуществляемом в системе радиочастотной идентификации, код идентификатора может быть от 1 до 2N, где N - количество кодирующих бит.

Дальность работы системы РЧИД определяется по формуле:

где λ - длина электромагнитной волны; Р0 - мощность, посланная считывающим устройством; GC и GИ - коэффициенты усиления (передачи) считывающего устройства и антенны идентификатора соответственно; АПАВ - вносимое затухание идентификатора, kT0BF - значимая тепловая мощность шума (k - постоянная Больцмана, Т0 - абсолютная температура, В - полоса пропускания системы, F - коэффициент шума),

SNR - минимальное отношение сигнал/шум, требуемое для надежного обнаружения принятого сигнала с номинальным расчетным показателем или вероятностью ошибок.

В этой формуле предполагается, что для работы системы РЧИД необходимо обеспечить достаточный уровень мощности отраженного сигнала на приемном входе. Однако, при рассмотрении работы блока выделения принятого кода, оказывается, что дальность работы системы РЧИД зависит, в том числе, от структуры кода.

Рассмотрим более подробно факторы, влияющие на дальность работы системы РЧИД. Для системы РЧИД оптимальным приемником будет следующая структура [2], рис.5.1.9., с.208.

На фиг.1 представлена схема оптимального приемного устройства кодов идентификаторов.

Здесь s0…sm - возможные сигналы кодов от 0 до 2N. Код, равный 0, соответствует ситуации, когда сигнала от идентификатора нет. Е0…Em - энергия соответствующего сигнала. Выбор максимума осуществляется по стробу Т, где Т - период строба, равный длительности принимаемого сигнала.

Таким образом, для нахождения кода надо решить систему уравнений

,

где n(t) - шум.

Раскрывая Aj, получаем:

где Rij - коэффициент взаимной корреляции для si и sj сигнала;

Rnj - гауссова случайная величина с нулевым средним и дисперсией

, где N0 - спектральная плотность шума.

Тогда Aj будет гауссовой случайной величиной со средним значением Rij - 0,5Ej и дисперсией .

Так как сигнал состоит из N-битного кода, его энергия может меняться от 0 до ε1·N, где ε1 - энергия одного бита. Значение Rij зависит от количества общих бит в si и sj сигналах и может быть от 0 до N.

Дальность работы системы РЧИД определяется вероятностью правильного определения кода идентификатора. Для вычисления этой вероятности рассмотрим алгоритм приема. На входе оптимального приемника имеем сигнал z(t)=n(t)+si(t). По этому сигналу вычисляем значения Aj. Aj будут гауссовыми случайными величинами с одинаковой дисперсией и средними значениями, зависящими от i и j. Ошибка распознавания принятого кода si происходит, когда любая из Aj больше, чем Ai. Исходя из распределений вероятности Aj можно вычислить вероятность того, что Ai будет больше, чем любые из Aj.

Среднее значение для Ai будет равно: Ai=Rij-0,5Ei=Ei-0,5Ei=0,5 Ei.

Сигнал si (t) состоит из m-значащих бит, тогда Ei=m·ε1. Среднее значение Ai будет 0,5·mε1. Ближайшими кодами к si (t) будут коды, отличающиеся на один значимый бит.

Для сигнала si-1(t) с меньшим на один значащий бит Rii-1=(m-1)·ε1, Ei-1=(m-1)·ε1. Среднее значение Rii-1-0,5Ei-1=0,5(m-1)·ε1.

Для сигнала si+1(t) с большим на один значащий бит Rii+1=m·ε1, Ei+1=(m+1)·ε1. Среднее значение Rii+1-0,5Ei+1=0,5(m-1)·ε1.

Как видим, оба ближайших сигнала имеют одинаковое среднее и дисперсию.

Плотность вероятности для Ai будет ,

для Ai-1:

,

для Ai+1:pi-1=pi+1.

Графики распределения плотности вероятности приведены на фиг.2.

Вероятность правильной идентификации будет равна вероятности того, что zi будет больше 0,5mε1-0,25ε1, т.е. .

При отличии кодов на k значащих вероятность правильной идентификации будет и больше вероятности Рвu1.

Таким образом можно увеличить дальность идентификации системы РЧИД с уменьшением энергии на один бит, так что Pвuk будет ≥Pвu1.

В считывателях системы РЧИД на основе идентификаторов на ПАВ кодирующие последовательности представляют собой любой код от 1 до 2N, где N - число бит:

В приемное устройство считывателя поступают кодирующие сигналы, искаженные шумом. В оптимальном приемнике входной сигнал «сравнивается» с помощью коррелятора со всевозможными парами и выбирается «наиболее похожий». За счет шумов входной кодирующий сигнал может преобразоваться в один из возможных кодов. Это произойдет, когда некоторые из единиц исказятся в нули и/или некоторые нули исказятся в единицы. Наиболее вероятным будет преобразование в код, отличающийся на одну единицу или ноль.

Дальность связи в такой системе считывания, помимо прочего, будет зависеть от вероятности искажения принимаемого кода в любой соседний. Вероятность искажения будет зависеть от «расстояния» между кодовыми последовательностями. «Расстояние» между кодовыми последовательностями равно количеству несовпадающих бит.

В системе для осуществления способа-прототипа кодовые последовательности представляют собой набор последовательных двоичных чисел, с минимальным кодовым расстоянием, равным одному. Например, кодовая последовательность состоит из 64 символов (бит). Достаточно одному из символов исказиться, и получится ложная идентификация.

Таким образом, минимальное различие между кодами в один бит увеличивает вероятность ошибки распознавания кодов и уменьшает дальность идентификации.

Недостатком способа-прототипа является большая вероятность ошибки распознавания кодов, что эквивалентно уменьшению дальности действия.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение предельной дальности действия системы радиочастотной идентификации за счет кодирования данных идентификатора выбранными кодовыми последовательностями, различающимися более чем на один бит.

Для решения поставленной задачи в способе увеличения дальности действия системы радиочастотной идентификации, включающем применение двоичного кода для получения кодовых последовательностей, используемых для кодирования данных идентификатора, согласно изобретению кодовые последовательности выбирают различающимися между собой не менее чем на заданное количество бит больше одного, причем кодовые последовательности генерируют или с помощью перебора кодов на компьютере, или с использованием блочных кодов, или с использованием генератора сверточных кодов.

Предлагаемый способ включает использование двоичного кода для получения кодовых последовательностей, используемых для кодирования данных идентификатора, которые выбирают различающимися между собой не менее чем на заданное количество бит (символов) больше одного.

Выбранные кодовые последовательности реализуются на идентификаторах на ПАВ выборочным нанесением отражателей на кристалле.

Набор кодовых последовательностей можно получить несколькими способами:

- последовательным перебором всех кодов на наличие кодового расстояния, равного заданному с помощью компьютера;

- с использованием генератора блочных кодов с заданным кодовым расстоянием, используя, например, код Рида-Соломона;

- с использованием генератора сверхточного кода.

Получение набора (массива) последовательностей с кодовым расстоянием (количеством отличающихся бит) больше одного.

1. Прямым перебором на заданное свойство.

Алгоритм перебора следующий.

Выбирается любой начальный код; из оставшихся выбираются коды с количеством различающихся бит больше заданного, для всех пар кодов из начального и выбранного на втором шаге выбираются коды, отличающиеся от первых двух на заданное число бит. Данный алгоритм выбора кодов продолжается, пока не будут исчерпаны все коды из заданного количества 2N, где N - число бит. Процедура выбора повторяется для всех кодов, выбранных в качестве начальных. Таким образом, в результате перебора кодовых последовательностей на отличие между любыми из кодов на заданное количество бит получаем наборы (массивы) кодов с таким свойством.

Из полученных наборов кодов отбираются наборы с максимальным количеством кодов для обеспечения большего количества идентификаторов. Данный алгоритм требует больших вычислительных ресурсов, увеличивающихся с увеличением N. Для больших значений N его реализация возможна на мощной ЭВМ. Достоинством способа является возможность использования его для любого значения N и получения максимального набора кодов с заданным кодовым расстоянием.

2. Использование генератора блочных кодов.

Рассмотрим генерацию кодов с заданным кодовым расстоянием для блочных кодов Рида-Соломона. Код Рида-Соломона имеет следующую структуру:

(n,k)=(2m-1,2m-dmin),

где n - число полного кода в m-битных символах,

k - длина кодируемого кода,

m - любое число,

dmin - минимальное значение d.

Для заданного значения N=n·m и dmin выбирается n, k, и m. Для полученного значения n-k выбираем генерирующий полином степени n-k и на его основе реализуем кодер на основе сдвигового регистра (рис.8.9, Цифровая связь, Бернард Скляр).

Подавая на вход кодера все виды кодов длиной k·m, получаем на выходе кодера набор кодовых последовательностей с выбранным значением dmin минимального кодового расстояния. Этот способ удобен для генерации кодовых последовательностей в регулярном виде, однако ограничен в выборе длины кодовой последовательности.

3. Использование генератора сверточных кодов.

Для сверточных кодов известны оптимальные порождающие полиномы, реализующие максимальное значение кодового расстояния для заданных параметров кода (табл.8.2.1., табл.8.2.11, Прокис). Из таблиц выбираем заданное значение кодового расстояния и на основе параметров кода строим сверточный кодер (рис.8.2.1., Прокис ЦС). Подавая на вход кодера полный набор кодов, получаем на выходе кодирующие последовательности с заданным кодовым расстоянием. Этот способ является более оптимальным по сравнению с использованием генератора блочных кодов, но также имеет ограничение на длину кодовых последовательностей.

Осуществление предлагаемого способа можно показать на примере построения оптимального приемника, схема которого представлена на фиг.3, где sb - минимальный код данных; sl - максимальный код данных; si - текущий код данных.

Таким образом, в предлагаемом способе в качестве кодовых последовательностей для кодирования данных идентификаторов используются выбранные кодовые последовательности с кодовым расстоянием больше одного, что приводит к значительному уменьшению вероятности ошибки распознавания кодов и увеличению дальности идентификации.

Источники информации

[1] Дшхунян В.Л. Электронная идентификация. Бесконтактные электронные идентификаторы и смарт-карты / В.Л.Дшхунян, В.Ф.Шаньгин. - М.: ООО «Издательство ACT»: Издательство «НТ - Пресс», 2004. - 695 с.: ил.

[2] Прокис Д. Цифровая связь. Пер. с англ. / Под ред. Д.Д.Кловского. - М.: Радио и связь. 2000. - 800 с.: ил.

[3] Патент РФ 2344437, G01S 13/00.

[4] Патент РФ 2253149, G01S 13/00.

Способ радиочастотной идентификации на основе поверхностных акустических волн, включающий применение двоичного кода для получения кодовых последовательностей, используемых для кодирования данных идентификатора, отличающийся тем, что кодовые последовательности выбирают различающимися между собой не менее чем на заданное количество бит, больше одного, с обеспечением уменьшения ошибок распознавания кода идентификатора системы радиочастотной идентификации, определяющих увеличение ее дальности действия, при этом кодовые последовательности генерируют или с помощью перебора кодов на компьютере, или с использованием блочных кодов, или с использованием генератора сверточных кодов.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 112 items.
10.01.2013
№216.012.1a13

Цифровой измеритель мощности сигнала и мощности помехи в полосе пропускания канала радиоприемника в реальном масштабе времени

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в адаптивных радиоприемных устройствах, адаптивных системах радиосвязи, адаптивных антенных системах, радиоприемных устройствах систем радиомониторинга и радиолокационных систем. Устройство содержит смеситель (1), гетеродин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472167
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a36

Стабилизатор напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат - повышение надежности стабилизатора напряжения за счет уменьшения мощности рассеяния регулирующего транзистора. Он достигается тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472202
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a37

Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат - повышение надежности устройства и стабильности выходного напряжения. Для этого предложен компенсационный стабилизатор постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472203
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a38

Стабилизатор постоянного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры. Технический результат - повышение надежности стабилизатора постоянного напряжения путем упрощения схемы пусковой цепи. Для этого предложен стабилизатор постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472204
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a7b

Устройство резервного электропитания

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение потребления в режиме резервного питания, повышение надежности устройства, а также упрощение схемного решения. Устройство содержит основной (1) и резервный (4) источники питания, отрицательными выводами подключенные к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472271
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1df7

Способ генерации высокочастотных сигналов и устройство для его реализации

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Технический результат заключается в обеспечении генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Для этого способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473165
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.214f

Устройство резервного электропитания

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности устройства и упрощение его схемного решения. Устройство содержит первый и второй источники питания, отрицательные выводы которых объединены в общий вывод и соединены с соответствующим выводом нагрузки, первый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474028
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.02.2013
№216.012.28ae

Способ генерации высокочастотных сигналов

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных (ВЧ) сигналов на заданном количестве частот при произвольных частотных характеристиках нагрузки. Технический результат - формирование сложных сигналов и создание эффективных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475934
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28c4

Комплекс средств связи и управления для мобильного применения

Изобретение относится к области информационных и телекоммуникационных технологий. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет повышения скорости и защиты передачи данных. В комплекс средств связи и управления для мобильного применения введены вторая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475956
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28ca

Способ передачи и приема цифровой информации в тропосферных линиях связи

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для разработки тропосферных радиостанций. Технический результат - снижение влияния замираний при передаче и приеме информации в цифровых тропосферных линиях связи, повышение скорости передачи цифровой информации и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475962
Дата охранного документа: 20.02.2013
Showing 1-10 of 11 items.
20.03.2013
№216.012.303d

Способ повышения скорости поиска данных с использованием адаптивных носителей данных

Изобретение относится к сфере обработки и хранения больших объемов разнородных данных и может быть использовано в системах управления базами данных (БД) для организации высокоэффективного поиска информации. Технический результат - повышение скорости поиска данных при минимизации времени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477884
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.08.2015
№216.013.6989

Способ проведения исследований газожидкостного потока

Изобретение относится к технике для исследования движения жидкостных потоков и газожидкостных потоков, например процессов добычи газа в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных и отдельных устройствах. Технический результат изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558570
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.12.2015
№216.013.9ba8

Устройство для проведения исследований газожидкостного потока

Изобретение относится к технике для исследования движения жидкостных потоков и газожидкостных потоков, например процессов добычи газа в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных трубопроводах и отдельных устройствах. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571473
Дата охранного документа: 20.12.2015
13.02.2018
№218.016.2172

Стенд для моделирования процессов течения наклонно-направленных газожидкостных потоков

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может применяться для исследования газогидродинамических процессов, происходящих в скважинах газоконденсатных месторождений. Техническим результатом является повышение точности и достоверности проводимых на стенде исследований. Предлагаемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641337
Дата охранного документа: 17.01.2018
19.06.2019
№219.017.85be

Способ диагностики полупроводниковых изделий по производным вольт-амперных характеристик

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых изделий (ППИ), а также для анализа изделий, отказавших у потребителя. Технический результат: повышение точности диагностики и расширение функциональных возможностей контроля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002348941
Дата охранного документа: 10.03.2009
19.06.2019
№219.017.88c1

Газовый лазер с электромагнитным возбуждением

Лазер включает активную среду, источник электромагнитной энергии возбуждения, устройство формирования электромагнитного поля возбуждения и оптический резонатор. Устройство формирования электромагнитного поля возбуждения состоит из плоского, круглого, металлического дискового высокочастотного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002415501
Дата охранного документа: 27.03.2011
19.06.2019
№219.017.88f0

Газовый лазер с высокочастотным электромагнитным возбуждением

Лазер содержит активную среду с системой возбуждения, расположенные между цилиндрическим и плоским зеркалами оптического резонатора. Резонатор имеет V-образную конфигурацию с размещенными на его концах отражающей дифракционной решеткой и плоским выходным зеркалом. Устройство пространственной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002419184
Дата охранного документа: 20.05.2011
29.06.2019
№219.017.9bf0

Устройство для выявления потенциально ненадежных полупроводниковых интегральных схем методом анализа форм и/или параметров динамического тока потребления

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых интегральных схем (ИС), а также для анализа изделий, отказавших у потребителя. Технический результат: повышение точности диагностики и расширения функциональных возможностей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002348049
Дата охранного документа: 27.02.2009
29.06.2019
№219.017.a0c5

Фоточувствительный фильтр на поверхностных акустических волнах

Изобретение относится к области акустооптики и акустоэлектроники и может быть использовано в системах оптической связи и оптической локации. Технический результат - уменьшение уровня акустических потерь в подложке в процессе работы фильтра и повышение его добротности. Для этого в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002439755
Дата охранного документа: 10.01.2012
21.04.2023
№223.018.4f3d

Способ эксплуатации скважин

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин. Способ эксплуатации скважин, в том числе обводненных, заключается в том, что на фонтанной арматуре над крестовиной дополнительно устанавливают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002792861
Дата охранного документа: 28.03.2023
+ добавить свой РИД