基于RFID铁路安全检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于RFID铁路安全检测系统，包括：波束驱动的RFID标签，受射频连续波激励，产生并发射调制的FSK信号；单路信号源，产生四路路频率相同，相位相同的射频信号；经放大的发射信号对标签进行激励，在接收反射信号时对反射信号与本振信号进行混频，取下变频后的中频信号进行滤波放大；八元天线阵列，由四个辐射单元组成，辐射四路路幅值和相位相同，且接收反射信号；信号处理及控制电路，完成对标签信息的解调从而获得幅值信息。本发明专利技术采用点频的发射信号，简化了信号源的结构和信号处理的结构，降低了成本；采用四路收发的结构，可以对标签天线进行定位；采用正交混频的方法，可以对标签天线的幅值进行精确测量。可以对标签天线的幅值进行精确测量。可以对标签天线的幅值进行精确测量。

【技术实现步骤摘要】
基于RFID铁路安全检测系统


[0001]本专利技术涉及射频通信与近程探测技术，特别是一种基于RFID铁路安全检测系统。

技术介绍

[0002]RFID(Radio Frequency Identification)是射频识别技术，其利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。一套完整的RFID系统是由阅读器、电子标签及应用软件系统三部分组成，其工作原理是阅读器发射一特定频率的射频信号给标签，标签接收到信号后发送出储存在芯片中的信息，阅读器读取信息并解码后送至应用软件系统进行数据有关处理。
[0003]随着我国国民经济的迅速发展，铁路运输作为我国资源运输的主要方式，在我国经济建设中起到的作用越来越重要。我国铁路发展迅速，使得铁路车辆管理中心对铁路车辆的登记、统计、记录、调度、维修和跟踪越来越困难，因此需要提高铁路货车的现代化管理水平。
[0004]从技术角度来看，目前铁路识别系统可以归结为以下三种：
[0005](1)基于iButton的安全检测系统
[0006]iButton(Information button,信息纽扣)的识别芯片封装在内部，外面为不锈钢材料封装，其类型比较多，容易在任何地方安装。其优点是可靠性高；缺点是在进行读取数据时，必须接触信息纽扣，给操作带来了很多不便，而且信息纽扣一般暴漏在室外，比较容易破坏或者污染，造成接触不良从而导致读取信息不准确。
[0007](2)基于GPS技术的安全检测系统
[0008]GPS(Global Position System,全球定位)需要四颗以上的卫星来支持其获得数据，并且需要和GIS(Geographic Information System,地图匹配)配套使用。优点是可以持续获得铁路的情况。缺点是如果当有其他物体遮挡时，会出现定位不准的情况，因此不适合对铁路信息进行识别以及安全检测。
[0009](3)基于RFID技术的安全检测系统
[0010]RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)是一项自动识别技术，特点是不与信息员接触，能量传输采用空间电磁耦合或电感耦合的方式进行，采用双向通信交换数据。优点是信息存储量大，使用方便，可靠性高等，非常适合铁路信号的识别以及安全检测。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种基于RFID铁路安全检测系统。
[0012]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于RFID铁路安全检测系统，包括反射发射电磁波的标签，系统还包括：
[0013]锁相环，产生激活标签的射频信号以及本振信号；
[0014]经放大的发射信号对标签进行激励，在接收反射信号时对反射信号与本振信号进
行混频，取下变频后的中频信号进行滤波放大；
[0015]八元天线阵列，发射四路幅值相同，相位相同的射频信号，且接收反射信号；
[0016]信号处理及控制电路，完成对标签信息的解调从而获得幅值信息。
[0017]进一步的，所述八元天线阵列采用相位相反的阵元排列组成，包括：
[0018]印制于介质基板上表面的贴片天线；
[0019]印制于介质基板下表面金属地板；
[0020]八元天线阵列中第一、第二、第三、第四辐射单元相同，其中第一、二辐射单元辐射方向相同，第三、四辐射单元按照第一、二辐射单元辐射方向旋转180
°
；
[0021]所述八元天线阵列采用同轴馈电的方式。
[0022]进一步的，发射支路包括：
[0023]第一功分器，对锁相环产生的频率进行等功分，一路作为激励信号，一路作为本振信号；
[0024]衰减器，对发射的射频信号的信号大小进行调整；
[0025]第一功率放大器，对发射的射频信号的信号大小进行放大；
[0026]移相器，对发射的射频信号的相位进行调整并功分成两路射频信号；
[0027]第二～第二功分器，将相位相反的两路射频信号功分成四路射频信号；
[0028]第一～第四耦合器，将调整好的射频信号传输至八元天线阵列并接收八元天线阵列传输回的反射信号；
[0029]所述第二功分器、三功分器与第一～第四耦合器输入端连接。
[0030]进一步的，接收支路包括：
[0031]第二功率放大器，对本振信号的大小进行调整；
[0032]第四功分器，将本振信号等分成四路信号；
[0033]第一～第四正交混频器，将反射信号和本振信号进行混频，取下变频；
[0034]第一～第八滤波器，对混频后的信号进行滤波获得携带信息的中频信号；
[0035]第一～第八运算放大器，将中频信号进行放大并传输至信号处理及控制电路。
[0036]所述第二功率放大器与第四功分器连接；
[0037]所述第四功分器输出端与第一～四正交混频器本振输入端连接。
[0038]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本专利技术采用的是点频的发射信号，简化了信号源的结构和信号处理的结构，降低了成本；(2)本专利技术采用了无芯片标签天线，降低了制作成本；(3)本专利技术采用了四路收发的结构，可以对标签天线进行定位；(4)本专利技术采用了正交混频的方法，可以对标签天线的幅值进行精确测量。
[0039]下面结合说明书附图对本专利技术做进一步描述。
附图说明
[0040]图1是本专利技术总体结构示意图。
[0041]图2是信号源的结构示意图。
[0042]图3是本专利技术八元阵列天线的结构示意图。
[0043]图4是本专利技术信号处理及控制电路结构示意图。
具体实施方式
[0044]通过
技术介绍
部分的分析，结合铁路实际情况，本专利技术采用一种基于RFID铁路安全检测系统。基于RFID铁路安全检测系统是利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，能够同时识别多个高速运动的目标，且识别过程中无需人工干预，通过射频信号激励标签从而获取相关数据信息，分析得到的信息从而获知铁路车辆的具体情况。
[0045]本专利技术提供的基于RFID铁路安全检测系统，包括波束驱动的RFID标签，受射频连续波激励，产生并发射调制的FSK信号；单路信号源，产生四路路频率相同，相位相反的射频信号(即1、2路同相，3、4路与之反向)；经放大的发射信号对标签进行激励，在接收反射信号时对反射信号与本振信号进行混频，取下变频后的中频信号进行滤波放大；八元天线阵列，由四个辐射单元组成，辐射四路路幅值相同，一路二路与三四路相位相反的射频信号，且接收反射信号；信号处理，完成对标签信息的解调从而获得幅值信息。
[0046]结合图1，基于RFID铁路安全检测系统，包括锁相环1，发射支路和接收支路，数据处理电路36和显示电路37，八元阵列天线12，标签天线13。锁相环1用于产生连续的射频信号；发射支路在信号发射过程中调整第射频信号幅值，在接收支路中对反射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID铁路安全检测系统，包括反射发射电磁波的标签，其特征在于，还包括：锁相环，产生激活标签的射频信号以及本振信号；经放大的发射信号对标签进行激励，在接收反射信号时对反射信号与本振信号进行混频，取下变频后的中频信号进行滤波放大；八元天线阵列，发射四路幅值相同，相位相同的射频信号，且接收反射信号；信号处理及控制电路，完成对标签信息的解调从而获得幅值信息。2.根据权利要求1所述的基于RFID铁路安全检测系统，其特征在于，所述八元天线阵列采用相位相反的阵元排列组成，包括：印制于介质基板上表面的贴片天线；印制于介质基板下表面金属地板；八元天线阵列中第一、第二、第三、第四辐射单元相同，其中第一、二辐射单元辐射方向相同，第三、四辐射单元按照第一、二辐射单元辐射方向旋转180
°
。3.根据权利要求2所述的基于RFID铁路安全检测系统，其特征在于，所述八元天线阵列采用同轴馈电的方式。4.根据权利要求1或2所述的基于RFID铁路安全检测系统，其特征在于，检测系统的发射支路包括：第一功分器，对锁相环产生的频率进行等功分，一路作为激励信号，一路作为本振信号；衰减器，对发射的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春红，张震，吴文，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：