конспект за второй семестр 4-го курса, преподаватель Ляхова (08А_РФИД)

Посмотреть архив целиком

10



Радиочастотная идентификация (RFID)


Не требуется точное совмещение ярлыка с датчиком. Целесообразно использовать СВЧ -ярлык для идентификации подвижных объектов на расстоянии до 5 м, например, для транспортных средств или контейнеров в цехах или складских помещениях.



Приемопередающая система


Генератор СВЧ Цирку Приемник(2) ПЗУ 3)

передатчика лятор

(1) СВЧ - ярлык


Дешифратор Приемник


к ВУ

Рис. Схема идентификации объектов с помощью СВЧ - ярлыка.


Идентификационный признак содержится в ПЗУ. Объем информации - 128 бит.

ПЗУ может быть несколько раз перепрограммируемо. СВЧ - ярлык состоит из

антенны (!), приемника (2) и ПЗУ (3). Приемопередающая система (ППС) излучает непрерывный СВЧ сигнал. Приемник СВЧ - ярлыка выпрямляет сигнал, полученный от антенны (1), до величины напряжения срабатывания (питания) ПЗУ - 3 В. В соответствии с записанной в ПЗУ программой происходит шунтирование приемника при логической «1» и неизменность сигнала при логическом «0». Таким образом, код ПЗУ модулирует сигнал, который переотражает антенна (1) СВЧ - ярлыка. Модулированный СВЧ сигнал принимается ППС и через циркулятор направляется к дешифратору и ВУ.

Радиочастотные ярлыки могут работать в низкочастотном диапазоне (НЧ): 100 ... 500 КГц, - среднечастотном диапазоне (СЧ): 3 ...30 Мгц и в диапазоне СВЧ: 850 ... 950 МГц, 2,45 ...8 ГГц. При низкой частоте увеличиваются размеры антенны, потребление энергии и поглощение в воде. При высокой частоте увеличивается зависимость от температуры и отражение от поверхностей, но увеличивается выстродействие.



Рис. Зависимость параметров RFID от частоты.


Ярлыки (метки) могут выпускаться в виде карт, дисков, брелков, капсул, шаров, обручей, браслетов.


Рис. Вид СЧ метки с антенной и чипом.




Рис. Метки для диапазона частот 850 -960 МГц.


СЧ и СВЧ RFID метки используются там, где требуются большое расстояние и высокая скорость чтения; это, например, контроль железнодорожных вагонов, автомобилей, системы сбора отходов. Считыватели устанавливаются на стойках, воротах или шлагбаумах, а транспондер закрепляется на ветровом или боковом стекле автомобиля. За счет большой дальности действия возможна безопасная установка считывателей вне пределов досягаемости людей. Системы высокой частоты эффективны там, где требуется передавать большие объемы данных. СВЧ - ярлыки используются для сортировочных систем, контроля доступа, снабжения. Для идентификации персонала нет необходимости предъявлять пропуск. Карточный (кредитный) формат предполагает проведение безналичных расчетов за пользование подъемниками, заправки бензином, оплаты проезда на скоростных дорогах. СВЧ - ярлыки используются для идентификации подвижных транспортных средств.

Низкочастотные RFID-теги находят широкое применение там, где допустимо небольшое расстояние между объектом и считывателем. Обычное расстояние считывания составляет 0,5 м, а для тегов, встроенных в маленькие объекты, дальность чтения, как правило, еще меньше - около 0,1 м. Большая антенна считывателя может в какой-то мере компенсировать малую дальность действия небольшого тега, но излучение высоковольтных линий, моторов, компьютеров, ламп и т. п. мешает ее работе. Так, большинство систем управления доступом, управления складами и производством, бесконтактные карты используют низкую частоту. НЧ - ярлыки используются для противоугонных систем автотранспорта, материально-технического снабжения.



Рис. Детекторные (считывающие) стойки в библиотеке или архиве.


Рис. Узел локальной сети радиочастотного контроля доступа.



Рис. Локальная сеть управления перемещения объектов.

Рис. RFID на пластыре формируют локальную сеть дистанционного мониторинга здоровья.



В качестве метки может использоваться чип с поверхностными акустическими волнами (ПАВ). Ультразвуковая технология считается лучшей альтернативой пассивной RFID в среде (типа больницы), где радиоволны могут отражаться от металлической или керамической поверхности объектов. Этим ухудшается точность позиционирования или чувствительность медицинского оборудования.

На входе метки принятый антенной радиосигнал преобразуется в поверхностную акустическую волну. ПАВ отражается от неоднородностей, сформированных в соответствии с кодом. Отраженная акустическая волна претерпевает обратное преобразование, которое модулирует отраженный радиосигнал. Он принимается считывателем и декодируется.

Рис. Метка на ПАВ.

Браслет с ПАВ меткой, которая дублируется штрих – кодом.




Достоинства

Недостатки

«Визирная линия»

- Простота устройства

- Требуется прозрачность и прямая видимость

Штрих – код

- Простота изготовления метки

- Универсальность использования (в т.ч. разными государствами)

- Требуется прозрачность и прямая видимость

RFID

- Дальность

- Не требуется прямая видимость

- Сложность конструкции


Использование физических параметров.


Возможна идентификация объектов по физическим параметрам в соответствии с методиками их измерений.

Физический параметр

Прием идентификации

Применение

Показатель преломления материала, n

Измерение угла отражения падающего направленного оптического излучения

Определение качества оптических сред.

Сортировка кристаллов

Диэлектрическая проницаемость, ε

Измерение частоты резонатора с диэлектриком в конденсаторе

Разбраковка кристаллов для резонаторов

Магнитная проницаемость, μ

Измерение частоты резонатора с магнитным материалом у индуктора.

Измерение силы тока индуктора или магнитного датчика

Отделение магнитных материалов

Коэффициент затухания, α

Оценка мощности ослабления.

Сортировка диэлектрических материалов

Масса (вес)

Взвешивание

Сортировка деталей, грузов

Геометрические размеры

Определение положения характерных точек

Сортировка деталей


Объемно распределенные поля (акустические, магнитные, электрические, оптические) меняют свои выходные характеристики (информационные отклики) при изменении соответствующих параметров среды соответственно: акустического сопротивления, магнитной или диэлектрической проницаемости, показателя преломления и т.п.. Это используется для подсчета деталей, контроля параметров, охраны.


Весовой метод. Идентификационным признаком является масса объекта. Вычисленная микроЭВМ масса сравнивается поочередно с эталонными интервалами значений для каждого типа объектов по всей номенклатуре. Таким образом, учитывается статистический разброс параметров объектов, организуется сортировка объектов по весу (как идентификация различных объектов и поддиапазоны в пределах одного объекта), а также учет для управления производством.


С помощью щупа можно определить положение характерных точек, набор которых является идентификационным признаком:

- 2 точки определяют длину или толщину,

- 3 точки определяют диаметр отверстия или цилиндра,

- 4 точки - угол или наклон плоскости детали.


В зависимости от вида системы распознавания, используемой в производственном элементе АП, выбирается признак распознавания:

- маркировка платы, (цифробуквенное или штрих - код),

- маркировка тары, оборудования (ярлык магнитный, с отверстиями, СВЧ..),

- вид ключа для совмещения навесных элементов с контактными площадками (отверстия или знак), а также для ориентирования детали на поверхности оборудования с целью привязки к координатной системе оборудования.


Контроль доступа (охрана).



Рис. Биометрический датчик папиллярных линий пальцев. В качестве сенсора может быть использовано высокоточное устройство считывания отпечатков пальцев, в котором на площади 1,6 х 16 мм расположено 53.000 транзисторов.



Системы контроля и управления доступа, паспортного и миграционного контроля, в т.ч.:

идентификационные документы и  системы контроля и управления доступа на базе нанометок и нанопамяти, включая системы для идентификации лиц на основе получения, записи на защищенный носитель (нанопамять) и цифровой обработки трехмерного видеоизображения (рис. 4); замковые устройства для режимных помещений с уникальными электронными ключами – нанометками; электронные заграничные паспорта второго поколения и миграционные удостоверения с нанопамятью 1–10 Гбайт (рис. 5).

Технологии создания гетеромагнитных структур с использованием монокристаллических ферритовых микрорезонаторов в виде сфер, пленок различных топологий:

управляемые многофункциональные магнитодиоды Ганна и ЛПД в  радиоволновом диапазоне; магнитные антенны (распределенные системы датчиков с управляемой мобильной пространственной апертурой); системы кодировки сигналов и сообщений; интеллектуальные микросистемы, нелинейные локаторы, распознающие образы и уровень организации (построения) радиоэлектронной системы; портативные системы магнитовидения и магнитной томографии. Особенность рассмотренных гетеромагнитных структур наноразмерных технологий — повышенная устойчивость к механико-климатическим воздействиям и воздействиям спецфакторов.

Технологии получения и нанесения нанокомпозитных многофункциональных защитных покрытий на конструктивные элементы технических средств и систем безопасности (рис. 6). Основные характеристики покрытий: увеличенный в 2–4 раза срок службы конструктивных элементов систем безопасности в условиях воздействия агрессивных химических кислотно-щелочных сред, а также повышенной влажности и соляного тумана, повышенная до 20 дБ помехозащищенность систем безопасности в условиях воздействия повышенных электромагнитных помех и радиационного фона существенно превосходят аналоги.

Для технологического обеспечения выпуска, контроля нанопродукции, метрологического обеспечения и испытания наносистем безопасности необходимо создать инфраструктуру с оснащением нанотехнологическим оборудованием (рис. 7).


Прием распознавания (датчик информации)

Считывающее устройство

Признаки (для ТТ КД)

Визирные линии”

Система: излучатель - приемник

Габаритные размеры

Сканирование поверхности

Лазер

Штрих - код

Магнитный код

Датчик Холла


Тактильная поверхность

Планшетное устройство

Габаритные размеры

Кодируемая ИС

Приемо-передатчик СВЧ


Оценка физического

параметра

Измеритель физического параметра (тензодатчик, электромагнитные стенды)

Данные о физическом параметре

Синтез и анализ видеоизображения

Системы технического зрения (СТЗ)

*Площадь детали, металлизации,..

*Расположение центра тяжести, отверстий, ...

*Цифробуквенный номер

Щуп

Координатная система

Характерные точки


Речевое распознавание

Такие акустические колебания, как речь человека, используются в автоматизированном производстве для ввода данных в ЭВМ, в том числе команд для оборудования с числовым программным управлением ЧПУ (речевое программирование). Речь человека - это акустические колебания, возбуждаемые мышцами гортани и рта. От голосовых связок до губ – около 20 см. Звук возникает при прохождении воздуха через голосовые связки, которые находятся между хрящами гортани и образованы складками слизистой (объяснение идет по таблице). Пространство между голосовыми связками называют голосовой щелью. Когда земляне молчат, голосовые связки расходятся и голосовая щель имеет вид равнобедренного треугольника. При разговоре, пении голосовые связки смыкаются. Выдыхаемый воздух давит на складки, они начинают колебаться – рождается звук. При шепоте они сомкнуты полностью. Голосовыми связками управляет головной мозг, посылая по нервам соответствующие сигналы.

Высота голоса человека связана с длиной голосовых связок: чем короче голосовые связки, тем больше частота их колебаний и тем выше голос. У женского пола голосовые связки короче, чем у мужских особей, поэтому женский голос выше. Голосовые связки могут совершать от 80 – 10 000 колебаний в секунду. Окончательное формирование звука происходит в полостях носоглотки – своеобразных резонаторах. От того, где наблюдается наибольшая амплитуда колебаний, зависит артикуляция звуков. Тональные, гласные, звуки формируются голосовыми связками. Сонарные (м, н, л, р) и шумовые (п, б, т, к) звуки более сложного воспроизведения. Звуки имеют различную форму и частотный спектр. Форма, спектр и длительность звуковых сигналов, произнесенных разными людьми, существенно различается. Это затрудняет распознавание звуков и, тем более речи – слитного каскада звуков. Каждый звук или слог (фонема) имеет своеобразную амплитудно-временную форму сигнала и свой спектр частот, поэтому их можно различить.


Системы распознавания используют сравнение с эталонными образами фонем или слов. Между образами должна быть пауза не менее 0,1с. Темп речи при вводе команд составляет менее 70 слов в минуту. Распознанные образы появляются на экране дисплея и должны проверяться оператором. Из-за сложности процесса распознавания словарь ограничивается отдельными терминами: "точить", "резьба", фрезеровать по линии, - всего несколько десятков команд. Человек обладает индивидуальными особенностями речи, поэтому требуются создания эталонных образов для каждого оператора. Это существенно ограничивает круг "речевых" программистов.




Рис. Преобразование аналогового голосового сигнала в цифровой ряд.



Использование речевого ввода данных целесообразно для небольших программ, для оперативной корректировки или исправления ошибок. Это удобно при выявлении брака, перечислении комплектующих (управлении запасами). Фирма Хонда совместно с IBM разрабатывает навигационную систему с речевыми командами.

Возможно управление

- оборудованием: мобильными телефонами, GPS-навигаторами в автомобилях, музыкальными плейерами,, компьютером, бытовой техникой, особенно для людей с ограниченными физическими возможностями,

- доступом к отдельным папкам и файлам (голосовой пароль – автоматическая верификация),

- системой безопасности помещений - контроль допуска по голосу.



Случайные файлы

Файл
101995.rtf
19784-1.rtf
85173.rtf
91953.rtf
33475.rtf