02_Радиосистемы (конспект лекций за второй семестр преподаватель Ляхова), страница 2

Рис. Изображение миниатюрного робота-вертолёта Flyfire

Рис. Иллюстрации будущих небесных картин MIT SENSEable City Lab.

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.

П риемопередающая система

Генератор СВЧ Цирку Приемник(2) ПЗУ 3)

передатчика

лятор

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

Рис. Зависимость параметров RFID от частоты.

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

А Б

Рис. А – вид радиочастотной метки с антенной и чипом. Б – Узел локальной сети радиочастотного контроля доступа.

УКВ и "микроволновые" RFID-теги используются там, где требуются большое расстояние и высокая скорость чтения; это, например, контроль железнодорожных вагонов, автомобилей, системы сбора отходов. Считыватели устанавливаются на 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. 
Миниатюрные RFID-чипы. Благодаря малым размерам RFID-чипы можно вживлять людям, животным и растениям.

Рис. Миниатюрный RFID-чип.

Аризояские кактусы. На черном рынке ландшафтных растений эти крупные кактусы стоят больше $1000. Национальный аризонский парк «Сагуаро» планирует использовать RFID-метки, чтобы контролировать сохранность этих редких гигантов.
Слоны. Департамент лесного хозяйства Нью-Дели требует, чтобы все эти животные, участвующие в национальных праздниках, были помечены радиометками. Так легче будет их идентифицировать и брать под контроль в случае внезапных приступов агрессии. Это предложение поступило в ответ на сообщение полиции о том, что за последние четыре месяца зафиксировано уже около 50 инцидентов в связи с участием слонов в парадах. Агрессивное поведение животных приводило к разрушениям и даже человеческим жертвам. Чипами планируется пометить около 1000 слонов. Для выполнения этой задачи властям необходимо содействие со стороны их владельцев. Метка размером меньше рисового зерна помещается под ухо слона, однако для ее установки необходимо, чтобы животное лежало. 
Хирургические губки. По статистике, при хирургических операциях на брюшной полости в одном случае из тысячи в животе пациента остается хирургическая губка. Теперь с помощью системы SmartSponges врач сможет быстро обнаружить потерю, проведя считывателем вдоль тела оперируемого.
Мексиканцы. Служба безопасности Xega Company разработала чип размером с рисовое зерно, посредством инъекции вводимый в тело клиента. После этого с помощью GPS можно отслеживать его перемещения и определять местонахождение в случае похищения. Чип стоит $4000, еще $2200 составляет годовая абонентская плата. Но в стране, где в прошлом году было похищено 6,5 тыс. человек, такая мера вполне может оказаться востребованной.


Клабберы. В барселонском клубе «Баха Бич» перешли на новую систему работы с VIP-клиентами. Им вводят RFID-чип, связанный с их банковскими картами и таким образом позволяющий обходиться на вечеринках без кошелька. Радиометка дает право па проход в VIP-зону, а также используется для оплаты напитков в баре. Первым, кто имплантировал себе такой чип от VeriChip Corporation, стал сам хозяин заведения.

Электронный браслет. Предоставлено два типа системы слежения:
1. Домашняя система слежения, контроль за подучетным осуществляется посредством браслета и наземной телефонной линии, либо мобильной сети GSM. В случае удаления браслета от стационарного устройства в заданный период времени далее чем на 20-80 метров (зависит от настройки), на пульт оператора наблюдения выдается сигнал о нарушении.
2. Система отслеживания через спутник и передачи полученных результатов основана на системе GPS (глобальной навигационной спутниковой системе) и системе GSM сотовых операторов. Позволяет вести наблюдение за местонахождением лица также и вне пределов дома. Состоит из браслета и носимого GPS приемника. Если браслет и носимый GPS приемник удаляются друг от друга далее 15 метров, то активируется сигнал тревоги. Контролируемому лицу назначается персонализированное расписание передвижения вне дома и зональная программа ограничения перемещения. Устройство автоматически выполняет определение местоположения при помощи сигналов со спутников GPS и активирует функцию непрерывного сбора данных о местоположении. SMS cообщение о своем местонахождении устройство передает на пост оператора наблюдения через сотовую сеть, сообщая о местоположении или немедленно о нарушениях контролируемого лица.  Возможности программы позволяют оператору поста контроля получать мгновенные сообщения (например, о попытке снятия браслета, заряде батареи браслета, попытке лица покинуть зону действия приемника и т.д.). Один оператор одновременно может контролировать до 50 подучетных лиц.

Рис. Трансивер – ножной электронный браслет.

Кинематические системы.

Используются для анализа кинематической информации в режиме реального времени. Трансиверы передают информацию датчиков (давления, положения) свободно движущегося объекта. Используется для анимации.