應用射頻卡在長大封閉空間跟蹤目標的系統的製作方法
2023-05-15 00:50:26
專利名稱：應用射頻卡在長大封閉空間跟蹤目標的系統的製作方法
技術領域：
本發明專利涉及應用射頻識別技術跟蹤目標的系統，更具體地，涉及在地鐵、隧道、山洞、礦山井下，特別是煤礦巷道等長大的、可能彎曲的封閉空間應用射頻卡實時跟蹤目標的系統。
背景技術：
無線射頻識別技術(Radio Frequency Identification，RFID)是一種非接觸的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。
典型的射頻識別系統通常由射頻卡、射頻讀寫器、計算機管理裝置三部分組成。射頻卡是安裝在被識別目標(或稱對象、物體)上，或由人攜帶，存儲被識別目標相關信息的電子裝置，射頻卡包括的存儲器中的信息可由射頻讀寫器進行非接觸讀/寫；射頻讀寫器是利用射頻技術讀取射頻卡信息、或將信息寫入射頻卡的設備；射頻讀寫器讀出的射頻卡信息由計算機管理裝置進行管理。
如圖1所示，最常見的射頻識別系統的工作過程是這樣的射頻讀寫器在一個區域內發射能量形成電磁場，射頻卡經過這個區域時檢測到該信號後發送儲存的數據，射頻讀寫器接收射頻卡發送的信號，解碼後將數據發給計算機管理裝置，計算機管理裝置對數據進行進一步處理以達到目標識別的目的。
不同的射頻識別系統因其應用需要的不同具有千差萬別的技術特徵。對於需要遠距離識別的系統，一般射頻卡採用有源方式，工作頻率採用超高頻段(UHF)或更高的微波頻段，即300Mhz～3Ghz或更高頻率範圍，典型的工作頻率在315Mhz、433Mhz、915Mhz、2.4Ghz和5.8Ghz左右。
在遠距離射頻識別應用的領域中，有一類具有相似的地理特徵，如地鐵、隧道、山洞、礦山井下，特別是煤礦巷道它們覆蓋的空間非常長遠，如煤礦井下巷道延長線可達幾十公裡；而空間的寬度和高度相對很小，一般只有幾米；而且這些空間結構複雜，可能有很多分層、分岔和急緩不一的彎角。
在具有上述地理特徵的長大封閉空間，特別是在煤礦井下巷道，實現對被識別目標，如煤礦井下人員、車輛和設備的全範圍實時位置監測，是一項非常迫切的需要，假如能夠實時掌握煤礦井下所有礦工的具體位置，這對煤礦井下日常生產調度和安全監管，以及對煤礦緊急救援都能提供至關重要的有效手段。然而，應用現有的射頻識別技術、方法、系統和裝置，不能實現上述目標。
首先，為降低系統複雜性及應用成本，要求系統必須儘量減少射頻讀寫器數量，否則將極大減小，甚至消除系統應用的可能性。在這一前提下，要在上述非常長大的彎曲空間實現對被識別目標的全範圍實時監控，就要求一方面射頻讀寫器對射頻卡的讀寫距離足夠遠，同時要求能夠實現射頻信號在彎曲空間的傳輸，而射頻信號，只能在空氣中沿直線傳輸，所以在目前技術條件下，不能達到上述目的。
如上所述，要在上述非常長大的彎曲空間實現對被識別目標的全範圍實時監控，要求射頻讀寫器對射頻卡的讀寫距離足夠遠，此時，被識別目標的位置被判定在收到被識別目標所對應射頻卡信息的射頻讀寫器的讀寫範圍內，因這個距離足夠遠，因此被識別目標的位置只能判定在一個非常大的範圍內，不能實現對被識別目標位置的更精確判定，這大大降低了系統應用的有效性，有時則基本不能達到目標識別的目的。
在現有射頻識別系統中，射頻卡不接受系統發布的尋呼指令且不能以發光二極體顯示等方式將尋呼指令表示出來，從而沒有應用射頻識別系統作為一種對被識別目標的指揮手段。
發明內容
本發明的目的是提供一種應用射頻卡在長大的、可能彎曲的封閉空間跟蹤目標的系統，該系統包括計算機管理裝置3用於對射頻讀寫器2進行管理，向射頻讀寫器2發送控制指令，並接收射頻讀寫器2傳回的信息；射頻讀寫器2用於對射頻卡1進行讀/寫，採用洩漏電纜作為天線4，所述洩漏電纜天線4沿跟蹤目標的區域敷設；射頻卡1用於存儲、發射被跟蹤目標信息，與射頻讀寫器2通過洩漏電纜天線4實現無線通訊；有線傳輸網絡5計算機管理裝置3和射頻讀寫器2通過有線傳輸網絡5交換信息。
本發明的優選方案是所述射頻讀寫器2採用二條或二條以上洩漏電纜天線4，每條洩漏電纜天線4沿不同方向的跟蹤目標區域敷設。。
本發明的優選方案是所述射頻卡1可接收由射頻讀寫器2以射頻信號方式發出的來自計算機管理裝置3的尋呼指令。
本發明的優選方案是所述尋呼指令被射頻卡1以發光二極體顯示的方式表示出來。
本發明的優選方案是可選用射頻定位器6實現對被跟蹤目標的精確定位。
本發明的優選方案是所述射頻定位器6布置在射頻讀寫器2讀寫範圍內的一些位置，以射頻信號方式向其周圍空間發送所在位置信息，該信息由其周圍的射頻卡1接收。
本發明的優選方案是射頻讀寫器2所讀取的射頻卡1的信息中包含射頻卡1接收到的由射頻定位器6發出的位置信息。
本發明的優選方案是所述射頻讀寫器洩漏電纜天線4沿跟蹤目標的整個區域敷設，使射頻識別信號在可能彎曲的整個跟蹤區域空間傳輸。
本發明的優選方案是其系統工作頻率在超高頻段(UHF)或更高的微波頻段，即300Mhz～3Ghz或更高頻率範圍，典型的工作頻率在315Mhz、433Mhz、915Mhz、2.4Ghz和5.8Ghz左右。
本發明的優選方案是用於地鐵、隧道、山洞、礦山井下，特別是煤礦巷道等長大的、可能彎曲的封閉空間。
本發明提供了一種能夠在地鐵、隧道、山洞、礦山井下，特別是煤礦巷道等長大的、可能彎曲的封閉空間應用射頻卡跟蹤目標的系統。本發明射頻讀寫器採用至少一條洩漏電纜天線，該天線沿跟蹤目標的區域敷設，解決了射頻識別信號在彎曲空間的傳輸問題，使單臺射頻讀寫器的信號覆蓋範圍極大提高，從而極大降低了系統複雜性和應用成本。本發明可選用射頻定位器，它以射頻信號方式向具周圍空間發出所在位置信息，為被識別目標在長大範圍內的精確定位提供了一種有效手段。
圖1是典型射頻識別系統工作模型圖2是應用射頻卡跟蹤目標的系統結構3是應用射頻卡跟蹤目標的系統實施示意4是射頻定位器功能模塊圖具體實施方式
如圖2所示，應用射頻卡跟蹤目標的系統由以下部分構成，即射頻卡1、射頻讀寫器2、計算機管理裝置3、射頻讀寫器洩漏電纜天線4、系統有線傳輸網絡5和射頻定位器6，其中射頻定位器6為選用部件。
圖3是本發明的應用射頻卡跟蹤目標的系統實施示意圖。
人員、車輛、設備等被識別目標分別攜帶射頻卡1，在控制指揮中心設置計算機管理裝置3，在目標跟蹤區域布置一定數量射頻讀寫器2，計算機管理裝置3和射頻讀寫器2之間通過光纜或電纜組成的有線傳輸網絡5相連接，每臺射頻讀寫器2有至少一條天線4，該天線採用洩漏電纜並沿跟蹤目標的區域敷設，使射頻識別信號可以在整個跟蹤區域空間傳輸。在每臺射頻讀寫器2的讀寫範圍內，可選用安裝射頻定位器6，它以射頻信號方式向其周圍空間發送所在位置信息，該信息被其周圍的射頻卡1接收。
在應用中如選用射頻定位器6，應根據需要將射頻定位器6的發射功率調整到一定範圍，可將它們等間隔布置在需要對被跟蹤目標精確定位的跟蹤區域，使得這個跟蹤區域內的射頻卡1在一般情況下都能收到唯一的位置信息，從而幫助系統準確判定被跟蹤目標的位置。實際上，要保證處在兩個相鄰射頻定位器6中間位置的射頻卡1收到唯一的位置信息基本上是不可能的，因此，應允許處在兩個相鄰射頻定位器6中間一個較小範圍內的射頻卡1同時或間隔地收到這兩個射頻定位器6發出的位置信息，此時，該射頻卡1的位置被判定在這兩個射頻定位器6之間。
射頻卡1是有源的，它存儲、發射被跟蹤目標信息，與射頻讀寫器2通過洩漏電纜天線4實現無線通訊。
射頻讀寫器2接收射頻卡1以射頻信號方式發出的被跟蹤目標的相關信息，如系統選用了射頻定位器6，則該信息包含射頻卡1接收的由射頻定位器6發出的位置信息。
射頻讀寫器2可以射頻信號方式向射頻卡1發送來自計算機管理裝置3的尋呼指令，優選方案該尋呼指令被射頻卡1以發光二極體顯示的方式表示出來。
射頻讀寫器2與計算機管理裝置3通過有線傳輸網絡5交換信息計算機管理裝置3向射頻讀寫器2發送控制命令和對射頻卡1的尋呼指令；射頻讀寫器2向計算機管理裝置3發送接收到的射頻卡1的信息。
計算機管理裝置3對接收到的數據進行處理計算機管理裝置3收到各射頻讀寫器2所接收的射頻卡1的信息，則攜帶了這些射頻卡1的被跟蹤目標的位置被判定在收到這些射頻卡1的射頻讀寫器2的讀寫範圍內，更精確地，當這些射頻卡1的信息中包含了由射頻定位器6所發出的位置信息，則攜帶了這些射頻卡1的被跟蹤目標的位置被判定在這些射頻定位器6的周圍區域。
射頻定位器6的結構如圖4所示，包括存儲控制模塊61，射頻發送模塊62，天線63，電源64。存儲控制模塊61，用於存儲事先固化的所在位置信息，並對射頻發送模塊62進行控制；射頻發送模塊62，用於接收來自存儲控制模塊61的包含所在位置信息的數據流，將其調製放大後經天線63向外發射；天線63，用於將來自射頻發送模塊62的經過調製放大的電信號轉換為電磁波向外發射；電源64，用於為射頻讀寫器6各模塊提供所需能量。
本發明應用步驟是如系統選用了射頻定位器6，則射頻定位器6以射頻信號方式向其周圍空間發射所在位置信息，從而為被跟蹤目標的精確定位提供依據；該信息由其周圍的射頻卡1接收。
射頻讀寫器2有至少一條天線4，該天線採用洩漏電纜並沿跟蹤目標的區域敷設，使射頻識別信號可以在可能彎曲的整個跟蹤區域空間傳輸。
射頻卡1與射頻讀寫器2通過洩漏電纜天線4實現無線通訊射頻讀寫器2接收射頻卡1發出的相關信息，如系統選用射頻定位器6，則該信息包含射頻卡1接收的由射頻定位器6發出的位置信息；射頻讀寫器2可以射頻信號方式向射頻卡1發送來自計算機管理裝置3的尋呼指令，該尋呼指令被射頻卡1以發光二極體顯示的方式表示出來；射頻讀寫器2與計算機管理裝置3通過有線傳輸網絡5交換信息計算機管理裝置3向射頻讀寫器2發送控制命令和對射頻卡1的尋呼指令；射頻讀寫器2向計算機管理裝置3發送接收到的射頻卡1的信息。
計算機管理裝置3對接收到的數據進行處理計算機管理裝置3收到各射頻讀寫器2所接收的射頻卡1的信息，則攜帶了這些射頻卡1的被跟蹤目標的位置被判定在收到這些射頻卡1的射頻讀寫器2的讀寫範圍內，更精確地，當這些射頻卡1的信息中包含了由射頻定位器6所發出的位置信息，則攜帶了這些射頻卡1的被跟蹤目標的位置被判定在這些射頻定位器6的周圍區域。
權利要求
1.一種應用射頻卡跟蹤目標的系統，其特徵在於包括計算機管理裝置(3)用於對射頻讀寫器(2)進行管理，向射頻讀寫器(2)發送控制指令，並接收射頻讀寫器(2)傳回的信息；射頻讀寫器(2)用於對射頻卡(1)進行讀/寫，採用洩漏電纜作為天線(4)，所述洩漏電纜天線(4)沿跟蹤目標的區域敷設；射頻卡(1)用於存儲、發射被跟蹤目標信息，與射頻讀寫器(2)通過洩漏電纜天線(4)實現無線通訊；有線傳輸網絡(5)計算機管理裝置(3)和射頻讀寫器(2)通過有線傳輸網絡(5)交換信息。
2.根據權利要求1所述的系統，射頻讀寫器(2)採用二條或二條以上洩漏電纜天線(4)，每條洩漏電纜天線(4)沿不同方向的跟蹤目標區域敷設。
3.根據權利要求1、2之一所述的系統，射頻卡(1)可接收由射頻讀寫器(2)以射頻信號方式發出的來自計算機管理裝置(3)的尋呼指令。
4.根據權利要求3所述的系統，所述尋呼指令由射頻卡(1)以發光二極體顯示的方式表示出來。
5.根據權利要求1-4之一所述的系統，選用至少一個射頻定位器(6)實現對被跟蹤目標的精確定位。
6.根據權利要求5所述的系統，所述射頻定位器(6)布置在射頻讀寫器(2)讀寫範圍內的一些位置，以射頻信號方式向其周圍空間發送所在位置信息，該信息由其周圍的射頻卡(1)接收。
7.根據權利要求5、6之一所述的系統，射頻讀寫器(2)所讀取的射頻卡(1)的信息中包含射頻卡(1)接收到的由射頻定位器(6)發出的位置信息。
8.根據權利要求1-7所述的系統，所述洩漏電纜天線(4)沿跟蹤目標的整個區域敷設，使射頻識別信號在可能彎曲的整個跟蹤區域空間傳輸。
9.根據權利要求1-8之一所述的系統，其工作頻率在超高頻段(UHF)或更高的微波頻段，即300Mhz～3Ghz或更高頻率範圍，典型的工作頻率在315Mhz、433Mhz、915Mhz、2.4Ghz和5.8Ghz左右。
10.根據權利要求9所述的系統，其特徵是用於地鐵、隧道、山洞、礦山井下、特別是煤礦巷道等長大的、可能彎曲的封閉空間。
全文摘要
本發明提供一種應用射頻卡在長大封閉空間跟蹤目標的系統，包括射頻卡1、射頻讀寫器2、計算機管理裝置3、射頻讀寫器洩漏電纜天線4、有線傳輸網絡5和可選的射頻定位器6。本發明系統在地鐵、隧道、山洞、礦山井下，特別是煤礦巷道等長大的、可能彎曲的封閉空間，應用射頻卡實時跟蹤目標，並可通過系統向被跟蹤目標發出尋呼指令。
文檔編號G06K19/00GK1892671SQ200510079898
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月1日 優先權日2005年7月1日
發明者付屹東 申請人:付屹東