CC BY
29
оплаты проезда общественного транспорта Парижского региона.
Для существовавших в данном диапазоне частот стандартов были найдены серьёзные проблемы в безопасности: совершенно отсутствовала криптография у дешёвых чипов карты Mifare Ultralight, введённая в использование в Нидерландах для системы оплаты проезда в городском общественном транспортеOV-chipkaart, позднее была взломана считавшаяся более надёжной карта Mifare Classic.
Как и для диапазона LF, в системах, построенных в HF-диапазоне, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, считывание в условиях высокой влажности, наличия металла, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.
Наибольшей дальностью действия или регистрации обладают метки диапазона 860—960 МГц (диапазон UHF). Большинство стандартов этого диапазона предусматривают защиту от ошибок или коллизий идентификации. Ориентированные изначально для нужд складской и производственной логистики, метки диапазона UHF не имели уникального идентификатора. Предполагалось, что идентификатором для метки будет служить EPC-номер (Electronic Product Code) товара, который каждый производитель будет заносить в метку самостоятельно при производстве. Однако скоро стало ясно, что помимо функции носителя EPC-номера товара хорошо бы возложить на метку ещё и функцию контроля подлинности. То есть возникло требование, противоречащее самому себе: одновременно обеспечить уникальность метки и позволить производителю записывать произвольный EPC-номер.
Долгое время не существовало чипов, которые бы удовлетворяли этим требованиям полностью. Выпущенный компанией Philips чип Gen 1.19 обладал неизменяемым идентификатором, но не имел никаких встроенных функций по паролированию банков памяти метки, и данные с метки мог считать кто угодно, имеющий соответствующее оборудование. Разработанные впоследствии чипы стандарта Gen 2.0 имели функции паролирования банков памяти (пароль на чтение, на запись), но не имели уникального идентификатора метки, что позволяло при желании создавать идентичные клоны меток.
Наконец, в 2008 году компания NXP выпустила два новых чипа, которые на сегодняшний день отвечают всем выше перечисленным требованиям. Чипы SL3S12 02 и SL3FCS1002 выполнены в стандарте EPC
Gen 2.0, но отличаются от всех своих предшественников тем, что поле памяти TID (Tag ID), в которое при производстве обычно пишется код типа метки (и он в рамках одного артикула не отличается от метки к метке), разбито на две части. Первые 32 бита отведены под код производителя метки и её марку, а вторые 32 бита — под уникальный номер самого чипа. Поле TID — неизменяемое, и, таким образом, каждая метка является уникальной. Новые чипы имеют все преимущества меток стандарта Gen 2.0. Каждый банк памяти может быть защищен от чтения или записи паролем, EPC-номер может быть записан производителем товара в момент маркировки.
В UHF RFID-системах по сравнению с LF и HF ниже стоимость меток, при этом выше стоимость прочего оборудования.
В настоящее время частотный диапазон УВЧ открыт для свободного использования в Российской Федерации в так называемом «европейском» диапазоне — 863—868 МГЦ.
Также отметим метки радиочастотной идентификации ближнего поля (так называемые UHF Near-Field), не являясь непосредственно радиометками, а используя магнитное поле антенны, позволяют решить проблему считывания в условиях высокой влажности, присутствия воды и металла. С помощью данной технологии ожидается начало массового применения RFID-меток в розничной торговле фармацевтическими товарами (нуждающимися в контроле подлинности, учёте, но при этом зачастую содержащими воду и металлические детали в упаковке).
В заключении следует отметить, что не зависимо от диапазона частот, распознавание объектов осуществляется по уникальному коду, записанному в памяти радиометки, прикрепленной к объекту идентификации. В состав считывателя входит передатчик и антенна, которые излучают электромагнитные волны определенной частоты. Радиометка представляет собой состоящее из микрочипа запоминающее устройство, хранящее информацию, и антенны, при помощи которой она передает и получает данные. Система работает следующим образом. Попадая в зону действия ридера, метка отвечает на передаваемый им сигнал, и формирует собственный сигнал, который передается на считыватель. В свою очередь ридер его анализирует и передает на компьютер, который обрабатывает полученные данные о местонахождении метки и другую информацию, записанную в ее памяти.
ЛИТЕРАТУРА
1. До З.Н. Исследование и применение технологии RFID (RADIOFREQUENCYIDENTIFICATION) / З.Н. До // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 6-1 (37). С. 34-37.
2. Смирнов Н. RFID: Умные технологии требуют умного использования / Н. Смирнов //Директор информационной службы. 2015. № 8. С. 26.
3. Стрельцов Н.А. SDR-трансиверы и их применение / Н.А. Стрельцов, Н.В. Горячев, В.А. Трусов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 1. С. 281-282.
4. Аминев Д.А. Варианты реализации входного тракта спутникового навигационного приемника / Ами-нев Д.А., Свиридов А.С., Увайсов С.У. // Надежность и качество сложных систем. 2013. №4. С. 76-83
УДК 621-396
Гречишников В.М., Теряева О.В,
ФГАОУ ВО «Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)» (СГАУ), Самара, Россия
ПРИМЕНЕНИЕ ПРИЗМЫ ПОРРО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ КАНАЛОВ ЦИФРОВЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
В статье рассмотрена конструктивная схема применения прямоугольной призмы Порро в волоконно-оптическом цифро-аналоговом преобразователя (ВОЦАП), используемом для уплотнения каналов цифровых волоконно-оптических устройств. Ключевые слова:
функция преобразования, оптические аттенюаторы, бинарный преобразователь, прямоугольная призма Порро, цифро-аналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, конструкция.
Введение
Бинарные преобразователи (датчики конечных положений), используют в измерительной технике, следящих системах, робототехнических комплексах и т.д. Как правило, датчики располагаются в зонах с тяжелыми условиями эксплуатации, что снижает достоверность получаемой с них информации. Кроме того, наличие индивидуальных каналов связи
для каждого датчика ухудшает массогабаритные показатели приборного оборудования.
Известные методы построения мультисенсорных систем на основе спектрального и временного уплотнения каналов отличаются сложностью конструкции, температурной и временной нестабильностью [1]. В связи с этим актуальной является задача создания мультиплексированных волоконно-оптических датчиков перемещения шторочного типа
при помощи волоконно-оптических цифро-аналого- Обобщенная структурная схема системы сбора
вых преобразователей перемещений (ВОЦАП) [2, 3] . информации с бинарных датчков на основе ВОЦАП
приведена на рис. 1.
Рисунок 1 - Обобщенная схема применения ВОЦАП в составе системы сбора информации
Система содержит формирователь оптических логических сигналов (ФОЛС), преобразующий информацию о конечных положениях XX X , бинарных
0' Ч "' п-1
датчиков в соответствующий набор оптических логических сигналов ...Р ФОЛС представляет
собой набор механических элементов, осуществляющих функцию прерывания оптического излучения при достижении контролируемым элементом конечного положения. В ВОЦАП входные оптические сигналы Р , Р ... Р умножаются на соответствующие
весовые коэффициенты и с помощью У-ответвителя преобразуются в выходном световоде в общий оптический сигнал р . Таким образом, ВОЦАП реализует функцию «весового» мультиплексирования измерительных каналов и создает возможность передачи суммарного сигнала на весьма большие расстояния по моноволоконному или жгутовому световоду. Для последующего восстановления параллельного формата сигналов в электрической форме суммарный сигнал
усиливается
по
подается на фотоприемник (ФП), амплитуде в усилителе (Ус) и
оцифровывается в АЦП, с выхода которого снимаются электрические логические сигналы и и и •,
0 ? 1 • • • п-1
значения которых однозначно связаны со значениями входных сигналов X X X п • Как и электрон-0 ? 1 • • • п-1
ные ЦАП, оптические ЦАП могут реализоваться по схемам с суммированием или умножением весовых коэффициентов. Рассмотренная конструктивная схема применения ВОЦАП в составе системы сбора информации, может быть положена в основу создания мультиплексированной системы сбора информации с бинарных датчиков [4].
Однако расположение передающих и приемных световодов по разные стороны относительно чувствительных элементов БВОД приводит к увеличению габаритов устройства и уменьшению функциональных возможностей его применения. Решить задачу уменьшения габаритов устройства и повышения удобства эксплуатации преобразователя вследствие одностороннего расположения элементов приемного и излучающего каналов относительно мультиплексирующего элемента предлагается с помощью прямоугольной призмы Порро [5-7]. Схема опто-электронного цифрового преобразователя с применением призмы Порро приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Схема устройства сбора информации с применением призмы Порро
Преобразователь работает следующим образом. Напряжение с выхода источника опорного напряжения задает ток накачки излучателя 2 и, соответственно уровень оптической мощности на его выходе, излучатель 2 создает направленное оптическое излучение, которое с помощью передающего световода 3 подводится к оптическому демульти-плексору 4. В оптическом демультиплексоре происходит деление мощности этого излучения на четыре равных потока. Каждый поток с помощью одного из световодов 5 первой группы поступает в
фокус градана 6 и на выходе последнего увеличивается по площади, но уменьшается по плотности. Мощность каждого потока при этом остается неизменной. Далее каждый световой поток через соответствующий оптический аттенюатор 7-10 получает свой весовой коэффициент в соответствии с рядом
1
Таким образом происходит назначение веса
сигналам входного кода ВОЦАП. Далее каждый световой поток (при условии, если соответствующая
2
шторка 12 выведена из зазора) поступает на входной торец, являющийся гипотенузной гранью призмы 11. Внутри призмы каждый световой поток дважды испытывает полное внутренне отражение от катет-ных граней, выходит из призмы через гипотенузную грань и попадает на входной торец соответствующего коллимирующего градана 13. С помощью второй группы световодов 14 оптические потоки с выходов коллимирующих граданов поступают в оптический мультиплексор 15, где промодулированные потоки складываются и с помощью приемного световода 16 передается на фотоприемник 17. В фотоприемнике 17 оптическое излучение преобразуется в пропорциональный ему электрический сигнал. Усилитель 18 усиливает этот сигнал и смещает его таким образом, что уровни сигнала с усилителя 18 располагаются между 1 и 1+1 уровнями квантования АЦП 19 (рис. 3). Данное смещение обеспечивает однозначное соответствие
между выходным кодом АЦП ( и и и ) и входным
0' 1''' п-1
кодом устройства ( X X X ■, ) сбора информации, 0' 1 "' п-1
который задается положениями бинарных преобразователей. АЦП 19 преобразует сигнал в код, соответствующий положению бинарных преобразователей
Заключение
Рассмотренная конструктивная схема ВОЦАП может быть положена в основу создания мультиплексированной системы сбора информации с бинарных преобразователей. За счет использования волоконно-оптических линий связи в составе ВОЦАП возможно на порядок снизить массу каналов передачи информации с бинарных датчиков по сравнению
с их проводниковыми аналогами. С помощью прямоугольной призмы Порро предлагается решить задачу уменьшения габаритов устройства сбора информации и повышения удобства эксплуатации преобразователя вследствие одностороннего расположения элементов приемного и излучающего каналов относительно мультиплексирующего элемента. Введение в усилителе смещения обеспечивает однозначное соответствие между выходным кодом АЦП (
u0, UVUn—\
входным
устройства
(
X^ X X •, ) сбора информации, который задается 0' 1 " ■ n—1
положениями бинарных преобразователей.
, и0||/2т
Рисунок 3 - Смещение сигнала усилителя в составе устройства сбора информации
)
и
ЛИТЕРАТУРА
1. Гречишников В.М. Мультисенсорные волоконно-оптические преобразователи транспортных систем [Текст] / В. М. Гречишников, Г. И. Леонович, А. С. Лукин [и др.] // Изв. Самар. науч. центра РАН. Спец. вып.: Перспективы и направления развития транспортной системы. Самара, 2007. - С. 95-99.
2. Гречишников В.М., Теряева О.В.Устройство сбора информации на основе волоконно-оптического цифро-аналогового преобразователя // Решетневские чтения: материалы XVII Междунар. науч. конф., посвящ. памяти генер. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева (12-14 нояб. 2013 г., Красноярск): в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2013. - Ч. 1. - 522 с., с.221-223.
3. Зеленский В.А., Гречишников В.М. Бинарные волоконно-оптические преобразователи в системах управления и контроля. [Текст]: монография - Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2006. - 120 с.ISBN 5-93424258-0.
4. Гречишников В.М., Теряева О.В. Оптоэлектронные цифровые преобразователи угла с весовым уплотнением каналов // Международный симпозиум "Надежность и качество", 25-31 мая 2015 года, Пенза, ПензГУ, 2015 г., С. 46-50.
5. Северцев Н.А. Системный анализ определения параметров состояния и параметры наблюдения объекта для обеспечения безопасности //Надежность и качество сложных систем. 2013. № 1. С. 4-10.
6. Евстифеев A.A. Модели минимизации направленного ущерба транспортной системы при отсутствии информации / A.A. Евстифеев, Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2009. № 11. С. 137-145.
7. Патент 2583738 РФ. Волоконно-оптический цифро-аналоговый преобразователь / В. М. Гречишников, О. В. Теряева // Изобретения. Полезные модели. 2016.
УДК 621-396
Гречишников В.М., Теряева О.В.
ФГАОУ ВО «Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)» (СГАУ), Самара, Россия
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР КАНАЛА ТОЧНОГО ОТСЧЕТА ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
В статье рассмотрен принцип построения и обобщенная математическая модель канала точного отсчета на основе интерполяции трехфазной системы сигналов. Устройство предназначено для использования в составе двухотсчетных преобразователей перемещения. Реализация устройства позволит упростить оптическую схему преобразователя при сохранении информационной емкости.
Ключевые слова:
трехфазный интерполятор, преобразователь перемещения, цифро-аналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, конструкция, функция преобразования.
Введение
Схемы интерпояционных каналов двухотсчетных цифровых преобразователей перемещений со встроенными волоконно-оптическими линиями связи на основе формирования и цифровой обработки сигналов треугольной формы позволяют существенно упростить конструкцию волоконно-оптических линий связи за счет повышения информационной загрузки оптического кабеля. Обычно число каналов интерполятора кратно двум. Известен интерполятор на основе трёхфазной системы сигналов [1, 2], однако, он реализует алгоритм последовательного
счета, который характеризуется недостаточной эксплуатационной надёжностью. В [3] приведена конструкция интерполятора на основе обработки в преобразователе напряжения в код (ПНК) двух треугольных сигналов. Однако из-за существенной нелинейности формируемых сигналов, вызванной влиянием дифракции и инструментальной погрешности его информационная емкость ограничена на уровне 4-5 бит.
Формирование линейо-пилообразного сигнала с периодом кратным степени числа 2 из трёхфазной
