NO169983B - Framgangsmaate og anordning for individuell identifikasjon - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte og anordning for individuell identifikasjon i identifikasjonssystem, som beskrevet i innledningen til patentkrav 1, hhv. 10.

Oppfinnelsen tenkes anvendt i et identifikasjonsystem som omfatter en sender, mobile bit-kodete passive transpondere som gir identifikasjon, og en mottakerdel som sammen utgjør prosesseringssystemet.

Den nevnte transponder kan eksempelvis være realisert i SAW-teknologi ("Surface Acoustic Wave"). Denne teknologi gir mange fordeler i denne applikasjon, den har lav pris, er enkel å produsere, er vedlikeholdsfri, og er uavhengig av eksterne strømkilder etc. Men en transponder realisert i denne teknologi har en egenskap som i utgangspunktet er en svakhet. Det er høyt innskuddstap, dvs. at reflektert svar-signal er svakt i forhold til mottatt spørrepuls. Denne ulempen forsterkes ved at det for senderdelen nyttes en laveffekts radar for å tilfredsstille krav til utstrålt effekt i det frekvens-bånd som benyttes.

Tilsammen gir dette at effekten på ønsket signal tilbake til systemets mottakerdel ligger svært lavt i forhold til uønskete signaler, støy og egenstøy i mottakeren.

Tidligere kjente løsninger.

Den tradisjonelle metoden å prosessere signaler for å bedre signal/støy-forholdet i de nevnte anvendelser er å digitalisere det reflekterte signal direkte med en A/D-omformer og utføre en digital prosessering. Prosesseringen skjer der ved at de digitale verdier av analogsignalet midles for flere gjentatte forløp av svarsignalet. Dette vil bedre signal/støy-forholdet fordi ønsket signal er likt for hvert forløp mens støyen er forskjellig for hvert forløp. Denne metoden krever imidlertid en kraftig digital prosesserings-enhet, kraftig med tanke på hastighet og regnekraft, for å midle over tilstrekkelig antall forløp. Samtidig må A/D-omformeren være en av de raskeste og mest avanserte typer tilgjengelig. Denne løsningen gjør at teknologien setter klare grenser for hvor effektiv prosesseringen er. Det vil også føre til at man er tvunget til å benytte digitale signalprosessorer og A/D-omformere som ligger høyt i pris.

En annen tradisjonell metode benyttet i radar-teknologien er å benytte forsinkelseslinjer slik at man forsinker signalet et forløp og midler ved å summere disse signaler analogt. Denne metode har en begrensning i at antall midlinger som kan oppnås er svært lavt og at midlingen ikke er synkronisert med forløpet.

US patentskrift 3 706 094 beskriver en mottaker i et laveffekts radarovervåkningssystem, hvor mottakeren omfatter utstyr for analog behandling av mottatte, gjentatte pulssig-naler ved at hvert pulssignal deles opp i et bestemt antall tidsluker i styrte portkretser, og ved at signalet fra hver portkrets tilføres en integrator, med integrering av puls-signalene gjentatte ganger, idet pulssignalenes repetisjons-frekvens er betydlig høyere enn integratorenes lavpass-filterfrekvens. Ved avlesning av integratorens utganger gjenvinnes pulssignalet fra responderen. I US 3 663 935 er vist utsending av signaler som er fasemodulert med forskjellige koder ved suksessive pulser. I mottakeren utfører et lager en midlingsprosess.

Gjennom US 4 074 263 og US 4 194 201 er kjent identifikasjon av transpondere, hvor det inngår en pseudo-random tallsekvens som anvendes ved modulasjon og demodulasjon ved utsendelse, hhv. mottak. Her er imidlertid den pseudo-randome koden informasjonsbærer, og anvendelsen består i å ident-ifisere enten-eller.

US 3 981 011 beskriver et system der en transponder gir svar når den mottar den pulssekvens den er kodet for. Formålet er å detektere flere brikker i samme område. Dette systemet er et hinder for å utføre midling, da det bare kan mottas ett svar fra hver brikke i en kodesekvens. Ved mange kodekombinasjoner blir sekvensen lang, og hver brikkekode gjentas sjelden.

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelsen er å skape en sikker metode og anordning for individuell identifikasjon i et identifikasjonssystem, uten de ulemper som foreligger ved kjent teknikk.

I samsvar med oppfinnelsen kan dette oppnås ved en framgangsmåte og anordning som angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1, hhv. 10. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de øvrige patentkravene.

Foreliggende oppfinnelse skiller seg fra kjent teknikk ved at det anvendes en samvirkning mellom utsendte og reflekterte signal, ved at en tilfeldig binær tallsekvens modulerer utsendte signal, og samme tallsekvens nyttes når det demodulerte, reflekterte signal skal gjenvinnes. Det genereres et stort antall, fortrinnsvis forskjellige fasemodulerte pulstog ved at nevnte tilfeldige binære tallsekvens deles opp, og samme deler av nevnte tilfeldige binære tallsekvens nyttes for å styre det demodulerte, reflekterte signal inn på et lagringsmedium, eksempelvis et integratorledd som har en utførelse som er slik at mediet vil inneholde verdier der ønsket signal er midlet, mens uønskete signal og støy er sterkt redusert.

Fordeler ved anvendelse av oppfinnelsen.

Den framgangsmåte som benyttes i oppfinnelsen går ut på å utføre en analogmidling av signalet før det digitaliseres.

De fordeler som oppnås sammenliknet med de tradisjonelle metoder er at det oppnås en meget stor prosesseringskapasitet ved å benytte helt konvensjonelle og kommersielt lett til-gjengelige og rimelige komponenter. Den har en kapasitet i hastighet og antall midlinger av gjentatte forløp som langt overskrider de foran nevnte tradisjonelle løsninger. Samtidig vil den lavere utlesningstakt sette kravet til A/D-omformeren og senere videre digitale behandlingsenhet ned til en helt enkel og konvensjonell type slik at kommersiell gevinst oppnås.

Ved at det anvendes en bitsekvens både til på sender-siden å modulere transmittert signal og på mottakersiden styre lagring og midling av det demodulerte, reflekterte signal, oppnås at alle typer støy og uønskete signal reduseres sterkt i forhold til ønskete signal. Ettersom at nevnte bitsekvens er en del av en tilfeldig bitsekvens, vil støy og uønskete signaler reduseres sterkt selv om de har et ugunstig repetivt forløp.

Det er videre mulig å oppnå bedre effektuttak ved at det anvendes fasemodulerte, fortrinnsvis forskjellige pulstog heller enn en enkelt puls, ved pulstogets økte lengde, som er begrenset oppad til tida fram til første reflekterte pulstog.

Utførelse av oppfinnelsen.

Videre skal et eksempel på utførelse av oppfinnelsen beskrives, under henvisning til tegningene, der

fig. 1 er blokkskjema av en utførelsesform av oppfinnelsen som inneholder hovedkomponentene som inngår,

fig. 2 viser en mer detaljert framstilling av senderdelen av denne utførelsesformen,

fig. 3 viser en mer detaljert framstilling av mottaker-og dekodingsdelen av denne utførelsesformen, og

fig. 4 viser en framstilling i tidsplanet av utsendt og reflektert signal i denne utførelsen av oppfinnelsen.

Utførelsen som vist i fig. 1 omfatter en senderenhet 11, en identifikasjonsbrikke 12 som eksempelvis er en passiv SAW-transponder, og en mottakerenhet 13 som står i forbindelse med et array 16 av integratorledd. En anordning 14 danner en sekvens av tilfeldige binære tall som påtrykkes senderenhet 11 og et skiftregister 17 som står i forbindelse med integratorarrayet 16. En anordning 15 danner et tids-avgrenset signal som påtrykkes senderenhet 11 og skiftregister 17.

Virkemåten av denne utførelsen er som følger. Senderenhet 11 transmitterer et fasemodulert pulstog som mottas og reflekteres av den kodete transponderen 12, slik at det reflekterte signal består av en rekke med pulstog, og mellom-rom der pulstog mangler, som sammen danner en identitet tilsvarende koden hos transponderen, bestående av fasemodulerte pulstog. Dette ønskete signal mottas av mottaker 13 som demodulerer signalet og fører det til et integratorarray 16, som styres av den nevnte sekvens av binære tall fra anordning 14 sammen med tidsluken fra anordning 15. Fig. 2 viser en mer detaljert framstilling av senderdelen. Den består av en oscillator 21 som danner et signal av fast frekvens. Dette signal fasemoduleres av en tilfeldig binær tallsekvens fra en anordning 14. Det ferdig modulerte signal deles opp i pulstog ved hjelp av en åpne/lukke-anordning 23, styrt av tidsluker fra en anordning 15. Pulstogene blir så forsterket av en forsterker 24, før de blir transmittert. Fig. 3 viser en mer detaljert framstilling av mottaker-og dekodingsdelen. I mottakeren 13 blir signalet demodulert, til et fasekodet og tidskodet signal 31a, overlagret uønsket støy. I dette eksemplet på utførelse av oppfinnelsen vil signalet 31a gå inn på en bryter 36a som leder signalet 31a inn i et integratorledd 37. Dette integratorledd 37 kan eksempelvis bestå av RC-filtre med en tidskonstant som er veldig høy i forhold til tiden for et enkelt signals forløp (eks. 10.000 ganger).

Den binære tallsekvensen fra anordning 14 og tidslukesignalet fra anordning 15 danner inngangene i en OG-port 32a, der utgangen går til et skiftregister 33a, som dermed får påtrykt nøyaktig den samme tallserien som den som nyttes i senderen for å danne det fasemodulerte pulstoget. Denne binære tallsekvensen blir så klokket bortover skiftregisteret 33a ved hjelp av et eksternt klokkesignal (ikke vist på figuren). Det er mulig å ta ut et signal ved forskjellige posisjoner på skiftregisteret 33a , dvs. etter visse tidsintervall etter at signalet mates inn i skiftregisteret 33a. Når det tidsintervall som tilsvarer tidsforsinkelsen for første bit på transponderen 12 er forløpt, tas signalet ut fra skiftregisteret og styrer bryteren 36a som åpner hhv. lukker for det demodulerte signalet 31a fra mottakeren 13 og inn på integratorleddet 37.

Signalet 31a blir invertert ved hjelp av inverterer 34 til et signal 31b, som også ledes inn på integrator leddet 37. Dette skjer ved at den tilfeldige binære tallsekvensen 14 ledes gjennom en inverterer 35 til et andre skiftregister 33b og tas ut ved en posisjon tilsvarende i det første skiftregisteret 33a og styrer bryter 36b slik at denne åpner hhv. lukker for det inverterte signalet 31b inn på integratorleddet 37. Bryterne 36a og 36b kan f.eks. styres på en sånn måte at en logisk "1" i tallsekvensen 14 fører til at bryteren for det ikke-inverterte signalet 31a fra mottakeren åpne, og bryteren for det inverterte signal 31b vil lukke; hvis det i tallsekvensen 14 forekommer en logisk "0", vil det motsatte skje.

I de tidsintervall der pulstog ikke dannes fra senderen 13 ved at signalet fra anordningen 15 har verdien logisk "0", vil OG-portene 32a og 32b alltid ha logisk "0" på utgangen, noe som i sin tur fører til at både bryteren 36a og 36b er åpen, for å forhindre uønsket støy å komme inn på integratorleddet.

Integratorarrayet 16 er dannet av et antall integratorledd 37, typisk tilsvarende antall biter eller mulitiplum av antall biter i den reflekterende anordningen 12. De enkelte integratorledd 37 kan avleses når som helst etter at det ønskete antall pulstog er prosessert. Denne avlesninga kan foregå asynkront og uten at det er nødvendig å ta hensyn til det som har foregått forut.

Fig. 4 viser en framstilling i tidsplanet av hvordan to pulstog utsendes fra senderen 11, og reflekteres fra transponderen 12, i et eksempel der transponderen 12 har en oppløsning på fire biter. I dette eksemplet er transponderen 12 kodet med den binære tallsekvensen 1101.

Første pulstog 41a er et fasemodulert signal, modulert av en første del av en tilfeldig binær tallsekvens fra anordning 14, med en lengde bestemt av tidsluken dannet av anordning 15. Dette første pulstog 41a mottas av transponderen 12 og reflekteres der denne er kodet til logisk "1". Da transponderen i dette eksempelet har kode 1101, vil de reflekterte signal danne et mønster som vist i 41b ved at bit 1, bit 2 og bit 4 reflekterer et pulstog, mens bit 3, som har verdien logisk "0", ikke vil reflektere noe signal. De reflekterte pulstog 41b kan og vil overlappe hverandre for de forskjellige bitposisjonene uten at dette får noen negative konsekvenser for resultatet.

Etter at siste reflekterte pulstog er mottatt, vil et nytt, andre pulstog sendes ut. Dette pulstog er fasemodulert av en andre, fortrinnsvis forskjellig fra første, del av en tilfeldig binær nummerserie fra anordning 14, påtrykt i en viss tid bestemt av tidsluken fra anordning 15. Dette andre pulstog 42a blir reflektert fra transponderen 12 på tilsvarende måte som i første tilfelle, og danner en rekke reflekterte pulstog 42b.

Et stort antall pulstog, tilsvarende pulstog 41a og 42a, men fasemodulert på fortrinnsvis forskjellige måter, kan sendes ut, reflekteres, mottas, og ledes inn på integratorarrayet 16 slik at ønsket signal midles og uønsket signal som er tilfeldig og asynkron vil reduseres sterkt.

Claims (11)

1. Framgangsmåte for individuell identifikasjon, omfattende utsendelse av et radarsignal beregnet for mottaking i en mobil, bit-kodet identifikasjonstransponder (12), som avgir et kodet retursignal som mottas i en sendertilknyttet mottakerdel (13), mottatte signaler prosesseres i den hensikt å fjerne uønskete signaler og støy fra de reflekterte, kodete og ønskete signaler, der radarsignalet fasemoduleres med en pseudo-random tallsekvens, karakterisert ved at den videre omfatter følgende trinn: - dele det modulerte radarsignalet i tidsluker, til dannelse av et pulstog (41a, 42a) som sendes ut, - reflektere passivt fra transponderen (12) det utsendte pulstoget (41a, 42a), idet transponderen (12) bærer binært kodet informasjon, og det reflekterte pulstoget (41b, 42b) er overlagret transponderens kode, - motta og demodulere det reflekterte, kodete pulstoget (41b, 42b), idet samme pseudo-randome tallsekvens og samme tidsluker som ble benyttet ved utsendelse, begge forsinket i tid, anvendes for å demodulere det reflekterte pulstoget for å lagre, midle og dermed prosessere identifikasjonen fra den bit-kodete transponderen for individuell gjenkjenning, idet det demodulerte pulstoget lagres ved hjelp av at de diskrete verdier i den pseudo-randome tallsekvensen sampler ved å åpne for pulstogssignaler ved en gitt binær tallverdi, og lukke for pulstogssignaler ved den inverse verdien.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den pseudo-randome tallsekvensen som dannes, fortrinnsvis er forskjellig for hvert gjentatte forløp, eksempelvis ved at den er en del av en større binær tallsekvens.

3. Framgangsmåte i samsvar med krav 1-2, karakterisert ved at transponderen reflekterer pulstoget til forskjellig tid ved de forskjellige bitposis-joner på transponderen.

4. Framgangsmåte i samsvar med krav 1-3, karakterisert ved at tidslukene og den pseudo-randome tallsekvensen ved mottak forsinkes i tid, for å gi synkronisitet med det reflekterte signalet.

5. Framgangsmåte i samsvar med krav 1-4, karakterisert ved at tidslukene og den pseudo-randome tallsekvensen gjennomgår en logisk OG-operasjon før tidsforsinkelsen, slik at lagring kun skjer i de periodene som tilsvarer reflekterte pulstog.

6. Framgangsmåte i samsvar med krav 1-5, karakterisert ved at også det inverse demodulerte signal lagres, styrt av de inverse verdier av den pseudo-randome tallsekvensen.

7. Framgangsmåte i samsvar med krav 1-6, karakterisert ved at lagring utføres ved et lagringsmedium, der det kan lagres et antall verdier typisk tilsvarende antall biter eller et mulitiplum av antall biter i transponderen.

8. Framgangsmåte i samsvar med krav 1-7, karakterisert ved at den pseudo-randome tallsekvensen og tidslukene tidsforsinkes og benyttes ved forskjellige tidspunkt-, tilsvarende tidsforsinkelsen for posisjonene til de respektive biter i transponderen, eller multipler av disse tidsforsinkelsene.

9. Framgangsmåte i samsvar med krav 1-8, karakterisert ved at det mottatte, • demodulerte og lagrete signalforløp lagres ved gjentatte forløp, og dermed midles over tid.

10. Anordning for å gjennomføre framgangsmåten i fore-gående krav, omfattende - en senderdel (11) som omfatter en oscillator (21), en generator (14) for en pseudo-random binær tallsekvens, idet generatoren (14) er anbrakt for å fasemodulere signalet fra oscillatoren (21), og senderdelen (11) er anbrakt for å sende ut et signal (41a, 42a), - en binært kodet transponder (12) som reflekterer i det minste deler av signalet (41a, 42a), - en mottakerdel (13) for å motta og demodulere det reflekterte signalet (41b, 42b), og - et styrbart lagringsmedium (16), karakterisert ved at senderdelen (11) ytterligere omfatter en tidsintervall-generator (15), anbrakt for å dele det fasemodulerte signalet i tidsluker til dannelse av pulstog (41a, 42a) for utsending, - transponderen (12) er individuelt binært kodet, for å reflektere et pulstog (41b, 42b) overlagret denne koden, og at - generatoren (14) og generatoren (15) er koplet til minst en OG-port (32a, 32b) med utgang til minst et skiftregister (33a, 33b), hvilket er anbrakt for å styre samplingen i det sendertilknyttede styrbare lagringsmediet (16).

11. Anordning i samsvar med krav 10, karakterisert ved at en inverter (34) er anbrakt i forbindelse med det reflekterte, demodulerte pulstogssignalet, og ytterligere en inverter (35) ved tidslukesignalet fra skiftregisteret (33b), for styring av samplingen det inverterte signalet (31b) til lagringsmediet (16).