專利名稱：自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鐵路車號自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的檢測裝置，特別是一種自動(dòng)識(shí)別設(shè)備的動(dòng)態(tài)檢測儀。
背景技術(shù)：
利用微波射頻識(shí)別RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)的鐵路車號自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)中發(fā)揮著日益重要的作用，為我國鐵路的信息化、現(xiàn)代化建設(shè)提供了重要的手段。地面自動(dòng)識(shí)別設(shè)備AEI是該系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。鐵路車號自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的重要性對地面自動(dòng)識(shí)別設(shè)備AEI長期、穩(wěn)定、可靠的無間斷運(yùn)行提出了越來越高的要求。但是，到目前為止，公知的對該設(shè)備的檢測方法還僅僅是檢測其微波通道的頻率、功率，或由專業(yè)人員打開機(jī)箱用專業(yè)的儀器如高頻示波器、頻譜儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等進(jìn)行測試，并且即使采用專業(yè)儀器也只能從靜態(tài)的角度進(jìn)行一些分析。還沒有一套能夠從整機(jī)的角度對其綜合性能，尤其是動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行全面、方便、直觀、科學(xué)的檢測方法和儀器。針對這種情況，相關(guān)廠家、研究單位對AEI地面設(shè)備的整機(jī)檢測也做了較多探索性的研究。其中有采用標(biāo)簽彈射的思路來模擬高速運(yùn)行的列車攜帶標(biāo)簽經(jīng)過天線的情況，通過建立較長距離的彈射軌道，按不同的車速要求將標(biāo)簽彈射經(jīng)過AEI天線，檢驗(yàn)AEI地面設(shè)備的接收情況；有采用高速大轉(zhuǎn)盤的，將標(biāo)簽安裝在轉(zhuǎn)盤上，模擬列車運(yùn)行。這些方法都是從直觀的角度模擬列車的運(yùn)行，占用的場地都比較大，并且不論是彈射還是轉(zhuǎn)盤，要模擬高速運(yùn)行的列車，其彈射或旋轉(zhuǎn)的速度非?？欤瑢?shí)驗(yàn)比較危險(xiǎn)，需要很多防護(hù)設(shè)施。建立這種直觀的試驗(yàn)?zāi)M場地，其費(fèi)用非常昂貴，并且受環(huán)境影響和限制，試驗(yàn)結(jié)果并不一定很準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，要解決的技術(shù)問題是準(zhǔn)確對自動(dòng)識(shí)別設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)綜合性能檢測。
本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，具有控制機(jī)，控制機(jī)分別與磁鋼同步信號發(fā)生器、多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器、射頻信號測量儀連接，多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器與射頻信號測量儀連接。
本實(shí)用新型的控制機(jī)經(jīng)串行數(shù)據(jù)線與通訊總線接口連接，通訊總線接口通過通訊總線分別與磁鋼同步信號發(fā)生器、多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器、射頻信號測量儀連接。
本實(shí)用新型的多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器包括多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器和射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器，多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器與射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器在多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器的內(nèi)部通過通訊總線相連，并連接到外部通訊總線的一個(gè)端口，射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器分別與多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器和射頻信號測量儀連接。
本實(shí)用新型的控制機(jī)采用研祥工控機(jī)IPC810A，通訊總線由RS485總線和同步信號線組成，接口采用DB9。
本實(shí)用新型的磁鋼同步信號發(fā)生器包括一個(gè)單片計(jì)算機(jī)，單片計(jì)算機(jī)分別連接隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器、鎖存器、譯碼器、串行通訊接口、信號調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路、同步信號通訊電路，隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器分別連接鎖存器和譯碼器，譯碼器連接指示燈。
本實(shí)用新型的多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器包括單片機(jī)、與單片機(jī)連接的存儲(chǔ)器、負(fù)壓波形轉(zhuǎn)換電路和通訊總線接口；射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器由單片計(jì)算機(jī)及與單片計(jì)算機(jī)連接的存儲(chǔ)器組成，單片機(jī)內(nèi)有兩路集成的D/A轉(zhuǎn)換器，向射頻微波盒里的射頻模塊電路輸出兩路模擬控制信號。
本實(shí)用新型的多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器的射頻模塊包括順序連接的N型頭、環(huán)形器、20dB衰減器、ASK調(diào)制器、10dB衰減器、電調(diào)移相器、10dB衰減器和電調(diào)衰減器，電調(diào)衰減器與環(huán)形器連接；電調(diào)衰減器接收射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器里單片機(jī)內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換器輸出的幅度控制信號，電調(diào)移相器接收相位控制信號，ASK調(diào)制器接收多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器負(fù)壓波形轉(zhuǎn)換電路輸出的標(biāo)簽信號。
本實(shí)用新型的射頻信號測量儀包括單片計(jì)算機(jī)和與其連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊，單片計(jì)算機(jī)分別連接通訊接口、調(diào)試接口和可編程邏輯器件，A/D轉(zhuǎn)換模塊接射頻處理單元，射頻處理單元輸出的信號至可編程邏輯器件。
本實(shí)用新型的射頻信號測量儀中射頻處理單元的射頻信號提取電路獲得信號后從兩個(gè)端口輸出，一路為入射信號，一路為反射信號，入射信號經(jīng)過定向耦合器后在其傳輸端口4取出用于頻率測量的測試信號，該信號經(jīng)過微波信號放大后送128分頻器進(jìn)行前置分頻，128分頻器的輸出信號經(jīng)過整形模塊后送控制單元的CPLD進(jìn)行頻率測量計(jì)數(shù)，定向耦合器輸出的信號經(jīng)第一功分器的輸出分為兩路，一路經(jīng)功率檢測模塊后變成直流信號，經(jīng)過低頻信號放大器的處理后產(chǎn)生用于正向功率測量的信號送控制單元的A/D進(jìn)行采樣；另一路經(jīng)第二衰減器和第二功分器后產(chǎn)生供功率/相位比較模塊所用的測量參考信號和相位相消信號，相位相消信號經(jīng)過射頻移相線移相后送給同頻相消單元第2腳；信號提取電路輸出的反射信號經(jīng)過第一衰減器后送給同頻相消單元的第3腳，經(jīng)過同頻相消單元合路后從1腳輸出送給功率/相位比較模塊；功率/相位比較模塊輸出兩路信號，一路經(jīng)過低頻信號放大后作為反射功率的測量信號送給控制單元，另一路經(jīng)過低頻信號放大后作為相位測量信號送給控制單元。
本實(shí)用新型的磁鋼同步信號發(fā)生器的單片計(jì)算機(jī)選用AT89C55WD，隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器選用6264，鎖存器選用74HC373，譯碼器選用74HC138，串行通訊接口選用MAX485，信號調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路選用XICOR9241WS，同步信號通訊電路選用MAX488，指示燈選用LED燈；多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器的單片機(jī)選用AT89S53，存儲(chǔ)器選用24C256，標(biāo)簽信號的ASK調(diào)制器選用HMC346MS8G，射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器的單片計(jì)算機(jī)選用C8051F020，射頻微波盒里射頻模塊的電調(diào)移相器選用HY92-12，電調(diào)衰減器選用HMC346MS8G；射頻信號測量儀的單片計(jì)算機(jī)選用C8051F020，A/D轉(zhuǎn)換模塊選用TLV2543I，通訊接口選用MAX485、調(diào)試接口選用MAX232，可編程邏輯器件選用XC95144；射頻信號測量儀射頻處理單元的信號提取電路選用1H1304-20，微波信號放大器選用MGA86563，定向耦合器選用1D1304-10，第一和第二衰減器選用YL-20，同頻相消單元選用4D1304，128分頻器采用MC12079D，第一和第二功分器采用4D1304，功率/相位比較采用AD8302，波形整形采用74HC04，功率檢測采用二極管檢波器HSMS282K，第一和第二低頻信號放大器采用LM258。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過模擬列車攜帶電子標(biāo)簽經(jīng)過AEI設(shè)備時(shí)，車輪傳感器磁鋼產(chǎn)生的磁鋼信號、電子標(biāo)簽的射頻信號來構(gòu)造與實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)場接近的各種典型測試模型，通過AEI設(shè)備的磁鋼信號接口、射頻天線接口以及AEI設(shè)備輸出數(shù)據(jù)的CPS通訊接口，從整機(jī)的角度全面系統(tǒng)地測試AEI設(shè)備動(dòng)態(tài)綜合性能，并對存在的故障進(jìn)行分析定位，檢測過程無需拆開AEI設(shè)備，測試條件可以靈活設(shè)置，測試結(jié)果可以自動(dòng)形成測試報(bào)告，適用于各種型號的AEI設(shè)備的維修和檢測。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的磁鋼同步信號發(fā)生器框圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器框圖。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器射頻模塊原理圖。
圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的射頻信號測量儀電路框圖。
圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的射頻信號測量儀射頻處理單元框圖。
圖7是列車運(yùn)動(dòng)過程中標(biāo)簽反射的射頻信號動(dòng)態(tài)特性分析圖。
圖8是列車運(yùn)動(dòng)過程中標(biāo)簽發(fā)射射頻信號相位變化規(guī)律(一)圖。
圖9是列車運(yùn)動(dòng)過程中標(biāo)簽發(fā)射射頻信號相位變化規(guī)律(二)圖。
圖10是電子標(biāo)簽距離AEI天線距離0.8M時(shí)，反射信號的強(qiáng)度與標(biāo)簽距天線側(cè)距的關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)用新型的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀設(shè)有控制機(jī)，控制機(jī)經(jīng)串行數(shù)據(jù)線與通訊總線接口連接，通訊總線接口通過通訊總線分別與磁鋼同步信號發(fā)生器、多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器、射頻信號測量儀連接；多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器包括多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器和射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器，通訊總線的一個(gè)端口連接多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器和射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器，射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器分別與多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器和射頻信號測量儀連接?？刂茩C(jī)采用研祥工控機(jī)IPC810A，通訊總線由RS485總線和同步信號線組成，接口采用DB9。
測試時(shí)由控制機(jī)運(yùn)行控制軟件，提供操作界面，根據(jù)用戶的操作輸入生成測試模型，分解形成對各子設(shè)備的設(shè)置參數(shù)，通過通訊總線接口對各子設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，等待各子設(shè)備準(zhǔn)備就緒后，控制軟件發(fā)送啟動(dòng)測試的命令，各子設(shè)備按照設(shè)定的條件在同步信號的協(xié)調(diào)下工作。其中，磁鋼同步信號發(fā)生器按照用戶設(shè)定的列車模型和運(yùn)行速度產(chǎn)生磁鋼信號，該磁鋼信號輸入給待測試自動(dòng)識(shí)別設(shè)備AEI的磁鋼信號接口，正常情況下自動(dòng)識(shí)別設(shè)備AEI能夠根據(jù)所輸入的磁鋼信號判斷列車的到來，控制射頻微波組件進(jìn)入工作狀態(tài)，并進(jìn)行計(jì)軸判輛；射頻信號測量儀串接在AEI射頻接口的射頻電纜中，采用通過式測量的原理測量AEI輸出的射頻頻率、功率，并將測量到的結(jié)果通過通訊總線送給控制機(jī)，由控制機(jī)進(jìn)行顯示和分析處理；多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器連接到射頻電纜上，在同步信號的協(xié)調(diào)下，將用戶設(shè)置的標(biāo)簽數(shù)據(jù)按照實(shí)際運(yùn)行過程的特點(diǎn)加載到射頻信號的返回通道上，由AEI設(shè)備的接收處理電路接收；在射頻通道的末端連接一個(gè)吸收負(fù)載，將射頻功率吸收掉。同時(shí)，控制機(jī)的軟件還模擬車號系統(tǒng)中直接與AEI設(shè)備通訊的上位系統(tǒng)CPS的功能，按照標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議向AEI設(shè)備發(fā)送查詢報(bào)文，接收處理AEI設(shè)備的返回的應(yīng)答報(bào)文、消息報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文。在模擬一列車經(jīng)過后，接收AEI設(shè)備的數(shù)據(jù)報(bào)文，分析AEI設(shè)備對所模擬的列車的識(shí)別結(jié)果，與設(shè)置的測試模型進(jìn)行對比，分析AEI設(shè)備的性能。實(shí)際使用中，AEI設(shè)備與CPS的連接通過串口和直連Modem實(shí)現(xiàn)，這里測試的重點(diǎn)在于AEI設(shè)備，為了簡便直接用RS232串口線連接。主控機(jī)與其他子設(shè)備的連接通過主控機(jī)的另外一個(gè)串口，先連接到磁鋼同步信號發(fā)生器上通訊總線接口上，經(jīng)過該接口板的轉(zhuǎn)換，連接到其他的子設(shè)備。
如圖2所示，磁鋼同步信號發(fā)生器包括一個(gè)單片計(jì)算機(jī)，單片計(jì)算機(jī)分別連接隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器RAM、鎖存器、譯碼器、串行通訊接口、信號調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路、同步信號通訊電路，RAM分別連接鎖存器和譯碼器，譯碼器連接指示燈，單片機(jī)的串行通訊口轉(zhuǎn)換成RS485接口連接到通訊總線上，接收主控機(jī)的命令，并返回結(jié)果。在接收到主控機(jī)發(fā)送的列車模型數(shù)據(jù)后，根據(jù)車速以及磁鋼之間的距離計(jì)算每個(gè)車輪在不同的磁鋼上產(chǎn)生信號的時(shí)間點(diǎn)及磁鋼信號的強(qiáng)度。然后在收到啟動(dòng)命令后，按順序在不同的磁鋼線上輸出磁鋼信號，磁鋼信號的強(qiáng)度由軟件通過數(shù)字電位計(jì)來設(shè)置。輸出同步信號用于協(xié)調(diào)其他模塊的運(yùn)行，主要是給多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器模塊一個(gè)指示，通知其開始發(fā)送某個(gè)車的標(biāo)簽信號；給射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器模塊一個(gè)指示，通知其開始按照設(shè)置的運(yùn)動(dòng)情況對標(biāo)簽信號進(jìn)行變換以模擬實(shí)際情況下標(biāo)簽由遠(yuǎn)處接近天線、再遠(yuǎn)離天線的過程中，信號的強(qiáng)度及由距離引起的路徑效應(yīng)的變化。單片計(jì)算機(jī)選用AT89C55WD，RAM6264，鎖存器選用74H373，譯碼器選用74HC138，串行通訊接口選用MAX485，信號調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路選用XICOR9241WS，同步信號通訊電路選用MAX488，指示燈選用LED燈。
如圖3所示，多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器，由兩個(gè)與通訊總線連接的單片計(jì)算機(jī)分別實(shí)現(xiàn)多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器的功能和射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器的功能。多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器包括單片機(jī)AT89S53、與單片機(jī)連接的存儲(chǔ)器EEPRom 24C256、負(fù)壓波形轉(zhuǎn)換電路TL497ACD和通訊總線接口，通訊總線接口由單片機(jī)的串行通訊口轉(zhuǎn)換成RS485通訊總線接口，接收主控機(jī)發(fā)送的每節(jié)車所攜帶標(biāo)簽的信息等配置數(shù)據(jù)，并將配置數(shù)據(jù)暫存在存儲(chǔ)器EEPRom中，等收到啟動(dòng)命令后按照同步信號的指示逐個(gè)取出標(biāo)簽內(nèi)容并轉(zhuǎn)換成基帶標(biāo)簽信號經(jīng)負(fù)壓波形轉(zhuǎn)換電路輸入到射頻微波盒里的射頻電路的ASK調(diào)制器AT89S53。射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器模塊由單片計(jì)算機(jī)C8051F020及與其連接的存儲(chǔ)器EEPRom24C256組成，通過單片計(jì)算機(jī)C8051F020內(nèi)部集成的兩路D/A輸出相位控制、幅度控制至射頻微波盒里的射頻模塊的電調(diào)移相器HY92-12、電調(diào)衰減器HMC346MS8G，單片機(jī)提供的串行通訊口連接通訊總線接收主控機(jī)配置的列車模型及運(yùn)動(dòng)情況，實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽射頻信號按照運(yùn)動(dòng)過程的變化規(guī)律進(jìn)行變換以模擬實(shí)際情況中射頻信號特征的算法，并通過單片計(jì)算機(jī)C8051F020上的D/A轉(zhuǎn)換接口，控制射頻微波盒中的衰減器和相位器，對射頻信號進(jìn)行變換以模擬實(shí)際情況。
如圖4所示，多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器射頻微波盒的射頻模塊，主要完成標(biāo)簽信號的調(diào)制和相位、幅度控制。該射頻模塊由順序連接的N型頭、環(huán)形器C102、20dB衰減器YL-20dB、ASK調(diào)制器HMC346MS8G、10dB衰減器YL-10dB、電調(diào)移相器HY92-12、10dB衰減器YL-10dB和電調(diào)衰減器HMC346MS8G組成，射頻信號由N型頭輸入，經(jīng)過環(huán)形器后輸入到20dB衰減器，經(jīng)過ASK調(diào)制器將AT89S53單片機(jī)產(chǎn)生的標(biāo)簽信號調(diào)制到射頻電路，經(jīng)過10dB衰減器衰減后送電調(diào)移相器進(jìn)行相位變換，之后經(jīng)過進(jìn)一步的衰減，并由電調(diào)衰減器按照D/A輸出的幅度控制信號進(jìn)行反射信號的幅度控制，再經(jīng)環(huán)形器輸出到射頻電纜，送給被測設(shè)備。N型頭既是射頻信號的輸入端，又是射頻反射信號的輸出端。運(yùn)動(dòng)標(biāo)簽的反射信號的相位和幅度的變化是其運(yùn)動(dòng)過程中的主要特征，這里對標(biāo)簽運(yùn)動(dòng)過程的模擬主要是模擬其相位和幅度的變化，利用C8051F020單片機(jī)按照相關(guān)的運(yùn)動(dòng)模型和配置參數(shù)計(jì)算出相應(yīng)的控制參數(shù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換。
如圖5所示，射頻信號測量儀包括單片計(jì)算機(jī)C8051F020，與其連接的可編程邏輯器件XC95144和A/D轉(zhuǎn)換模塊TLV2543I，與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接的射頻信號處理單元，單片計(jì)算機(jī)C8051F020還分別連接通訊接口MAX485和調(diào)試接口MAX232，通訊接口連接通訊總線，調(diào)試接口用于該模塊生產(chǎn)、維修時(shí)調(diào)試使用，射頻處理單元輸出的頻率測量信號到CPLD XC95144進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)，射頻處理單元輸出的輸入功率測量和反射功率測量經(jīng)A/D采樣，A/D采樣的結(jié)果和XC95144對頻率計(jì)數(shù)的結(jié)果送入單片機(jī)，經(jīng)過計(jì)算處理，求出功率、頻率、駐波比等射頻參數(shù)。
對射頻參數(shù)的測量采用通過式微波信號測量的方法，即測量不影響微波信號的正常傳輸，不對原有系統(tǒng)造成影響。
如圖6所示，射頻信號測量儀中射頻處理單元的射頻信號提取電路獲得信號后從兩個(gè)端口輸出，一路為入射信號，一路為反射信號，射頻信號從待測試的AEI設(shè)備輸出到射頻信號測量儀的RF信號輸入端，再由射頻信號測量儀的RF信號輸出端輸出到多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器的射頻信號輸入端。入射信號經(jīng)過定向耦合器后在其傳輸端口4可以取出用于頻率測量的測試信號，該信號經(jīng)過微波信號放大后送128分頻器進(jìn)行前置分頻，128分頻器的輸出信號經(jīng)過整形電路后送射頻信號測量儀控制單元的可編程邏輯器件CPLD XC95144進(jìn)行頻率測量計(jì)數(shù)。定向耦合器輸出的信號經(jīng)第一功分器的輸出分為兩路，一路經(jīng)二極管檢波器和外圍元件組成的功率檢測模塊后變成直流信號，經(jīng)過第一低頻信號放大模塊的處理后產(chǎn)生用于正向功率測量的信號送射頻信號測量儀控制單元的A/D進(jìn)行采樣；另一路經(jīng)第二衰減器和第二功分器后產(chǎn)生供功率/相位比較模塊所用的測量參考信號和相位相消信號，相位相消信號經(jīng)過RF移相線移相后送給同頻相消單元的第2腳；信號提取電路輸出的反射信號經(jīng)過第一衰減器后送給同頻相消單元的第3腳，經(jīng)過同頻相消單元合路后從1腳輸出送給功率/相位比較模塊。功率/相位比較模塊輸出兩路信號，一路與輸入信號的分貝差成比例，經(jīng)過第二低頻信號放大模塊放大后作為反射功率的測量信號送給射頻信號測量儀控制單元的A/D進(jìn)行采樣，另一路與輸入信號的相位差成比例，經(jīng)過第二低頻信號放大模塊放大后作為相位測量信號送給射頻信號測量儀控制單元的A/D進(jìn)行采樣，這兩路信號在射頻信號測量儀控制單元中經(jīng)過A/D采樣后送入單片機(jī)與其他的測量結(jié)果一起進(jìn)行處理，得到駐波比。信號提取電路選用1H1304-20，微波信號放大器選用MGA86563，定向耦合器選用1D1304-10，第一和第二衰減器選用YL-20，同頻相消單元選用4D1304，128分頻器采用MC12079D，第一和第二功分器采用4D1304，功率/相位比較采用AD8302，波形整形模塊采用74HC04，功率檢測模塊采用二極管檢波器HSMS282K，第一和第二低頻信號放大模塊采用LM258。
在圖7～圖10中，對運(yùn)行中的列車攜帶電子標(biāo)簽經(jīng)過AEI天線時(shí)，標(biāo)簽反射的射頻信號的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析。
如圖7中所示，在t0時(shí)刻，電子標(biāo)簽由A點(diǎn)進(jìn)入AEI天線的有效輻射范圍內(nèi)，并開始向天線反射射頻信號。射頻信號由天線發(fā)出，經(jīng)過標(biāo)簽反射回到天線，天線接收到的射頻信號的相位可以按下面的過程計(jì)算
0＝2×L0/λL0=H2+W02]]>如果列車以速度v按照綠色箭頭所指示的方向運(yùn)行，在t1時(shí)刻運(yùn)行到B點(diǎn)，這時(shí)天線接收到的信號的相位計(jì)算如下1＝2×L1/λL1=H2+W12]]>W1＝W0-v(t1-t0)則，A、B兩點(diǎn)的相位差為 =(H2+[W1-v(t1-t0)]2-H2+W02)/(λ/2)]]>根據(jù)上面的公式，計(jì)算出標(biāo)簽在天線的有效范圍內(nèi)以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，任意時(shí)刻的相位與起始時(shí)刻相位的差值，結(jié)果如圖8所示，如果按照360度一個(gè)周期進(jìn)行折疊有效的相位變換器件只能模擬0~360度的相位變化，則結(jié)果如圖9所示。
模擬運(yùn)動(dòng)過程中標(biāo)簽射頻信號的相位變化過程是模擬其動(dòng)態(tài)特征的一項(xiàng)重要內(nèi)容，本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)模擬器模塊對該特征的模擬就是利用移相器按照上面的公式實(shí)現(xiàn)的。
運(yùn)動(dòng)過程中標(biāo)簽射頻信號的另一個(gè)重要特征是由于標(biāo)簽到天線的距離變化引起的標(biāo)簽射頻反射信號強(qiáng)度的變化。列車攜帶標(biāo)簽經(jīng)過平放在鐵軌中間的天線時(shí)，標(biāo)簽到天線的垂直距離不變，只有側(cè)向距離發(fā)生變化。經(jīng)過分析和測試得出，在標(biāo)簽距離天線的垂直距離固定，為0.8米，符合大多數(shù)標(biāo)簽的實(shí)際安裝情況時(shí)，側(cè)距與射頻反射信號強(qiáng)度之間的關(guān)系如圖10所示。本實(shí)用新型的射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器模塊利用電調(diào)衰減器按照圖10所示的關(guān)系模擬標(biāo)簽運(yùn)動(dòng)過程中射頻反射信號強(qiáng)度的變化。
本實(shí)用新型采用模塊化，不同的模塊即子設(shè)備模擬產(chǎn)生AEI設(shè)備運(yùn)行時(shí)不同類型的外部信號或測試不同類型的參數(shù)，各模塊之間通過通訊總線連接，由一臺(tái)控制機(jī)對各個(gè)模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，利用控制機(jī)上的軟件設(shè)置測試條件，構(gòu)造測試模型，控制不同的模塊產(chǎn)生所需要的信號，輸入給待檢測的AEI設(shè)備，測試AEI設(shè)備在所設(shè)定條件下的運(yùn)行效果，接收AEI設(shè)備通過CPS通訊接口輸出的保文，分析AEI設(shè)備的功能和性能，形成測試報(bào)告。
本實(shí)用新型包含的模塊及其功能如下一、磁鋼同步信號發(fā)生器，模擬產(chǎn)生設(shè)定車型、車速經(jīng)過車輪傳感器磁鋼時(shí)，磁鋼所產(chǎn)生的輸入到AEI設(shè)備磁鋼接口的信號。模擬產(chǎn)生的磁鋼信號包括有源和無源兩種類型的磁鋼信號各四路開機(jī)、開門、關(guān)門、反向開機(jī)，根據(jù)待測試AEI設(shè)備的磁鋼接口選用，同時(shí)還模擬產(chǎn)生其他子設(shè)備協(xié)調(diào)工作的同步時(shí)間信號。二、多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器內(nèi)含多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器和射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器兩個(gè)模塊，模擬產(chǎn)生目前鐵路車號自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中所用到的FSK和FMO兩種編碼類型的電子標(biāo)簽信號，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中AEI設(shè)備所接收的運(yùn)動(dòng)過程中電子標(biāo)簽射頻信號的變化規(guī)律按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)情況對模擬產(chǎn)生的電子標(biāo)簽的信號進(jìn)行變換，以模擬實(shí)際的動(dòng)態(tài)信號環(huán)境。輸出得信號加載到被測試AEI設(shè)備的射頻天線返回信號通道中。三、射頻信號測量儀串接到AEI設(shè)備的射頻通道上，檢測AEI設(shè)備射頻模塊工作過程中的功率、頻率及天線的駐波比。四、控制計(jì)算機(jī)及控制軟件，是整個(gè)檢測系統(tǒng)控制的核心，實(shí)現(xiàn)測試條件的設(shè)定，測試過程中其他子設(shè)備的控制，信息顯示；模擬鐵路車號自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中接收AEI設(shè)備數(shù)據(jù)的后端CPS，與被測試AEI設(shè)備通訊，接收AEI設(shè)備輸出的報(bào)文，分析處理測試結(jié)果，形成測試報(bào)告。
本實(shí)用新型主要技術(shù)包括運(yùn)動(dòng)過程中的電子標(biāo)簽在天線射頻信號的照射下，返回到天線回波通道的返回信號特征及其與電子標(biāo)簽運(yùn)動(dòng)規(guī)律關(guān)系的研究；電子標(biāo)簽的信號不經(jīng)過空間傳播，直接向AEI設(shè)備天線通道加載的技術(shù)研究；列車不同速度所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的磁鋼信號的規(guī)律研究；0～360°射頻信號相位控制器的研制；按照控制要求發(fā)送不同編碼類型(FSK編碼、FMO編碼)的多個(gè)標(biāo)簽的技術(shù)實(shí)現(xiàn)；AEI標(biāo)簽接收通道動(dòng)態(tài)特性及靈敏度分析；多個(gè)設(shè)備協(xié)同工作的控制技術(shù)；AEI設(shè)備接收磁鋼信號的靈敏度分析；對AEI設(shè)備進(jìn)行整機(jī)測試的測試項(xiàng)目、測試方法、判定依據(jù)的研究和技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型為鐵路車號自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中的AEI設(shè)備提供了一種方便、直觀、科學(xué)、有效的檢測設(shè)備和方法，尤其是解決了AEI設(shè)備動(dòng)態(tài)性能的測試問題。為AEI設(shè)備生產(chǎn)、維修后的檢驗(yàn)提供了技術(shù)上的保障，避免將不合格的AEI設(shè)備用到現(xiàn)場對鐵路系統(tǒng)帶來損失。同時(shí)，為適應(yīng)更高車速的AEI設(shè)備研制提供了良好的測試工具。本實(shí)用新型所研究的運(yùn)動(dòng)過程中的電子標(biāo)簽的微波反射信號與標(biāo)簽運(yùn)動(dòng)的關(guān)系及模擬該關(guān)系的實(shí)現(xiàn)技術(shù)、電子標(biāo)簽的信號不經(jīng)過空間傳播直接加載到標(biāo)簽讀出設(shè)備AEI天線通道的技術(shù)、讀出設(shè)備標(biāo)簽接收通道動(dòng)態(tài)特性及靈敏度分析等技術(shù)同樣可以使用到其他RFID系統(tǒng)的讀出或讀寫設(shè)備的相關(guān)性能檢測中。這樣的測試設(shè)備在場地占用、操作的方便程度、測試的全面性、有效性、費(fèi)用成本等方面都有無可比擬的巨大優(yōu)勢。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于具有控制機(jī)，控制機(jī)分別與磁鋼同步信號發(fā)生器、多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器、射頻信號測量儀連接，多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器與射頻信號測量儀連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于所述控制機(jī)經(jīng)串行數(shù)據(jù)線與通訊總線接口連接，通訊總線接口通過通訊總線分別與磁鋼同步信號發(fā)生器、多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器、射頻信號測量儀連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于所述多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器包括多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器和射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器，多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器與射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器在多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器的內(nèi)部通過通訊總線相連，并連接到外部通訊總線的一個(gè)端口，射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器分別與多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器和射頻信號測量儀連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于所述控制機(jī)采用研祥工控機(jī)IPC810A，通訊總線由RS485總線和同步信號線組成，接口采用DB9。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于所述磁鋼同步信號發(fā)生器包括一個(gè)單片計(jì)算機(jī)，單片計(jì)算機(jī)分別連接隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器、鎖存器、譯碼器、串行通訊接口、信號調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路、同步信號通訊電路，隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器分別連接鎖存器和譯碼器，譯碼器連接指示燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于所述多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器包括單片機(jī)、與單片機(jī)連接的存儲(chǔ)器、負(fù)壓波形轉(zhuǎn)換電路和通訊總線接口；射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器由單片計(jì)算機(jī)及與單片計(jì)算機(jī)連接的存儲(chǔ)器組成，單片機(jī)內(nèi)有兩路集成的D/A轉(zhuǎn)換器，向射頻微波盒里的射頻模塊電路輸出兩路模擬控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于所述多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器的射頻模塊包括順序連接的N型頭、環(huán)形器、20dB衰減器、ASK調(diào)制器、10dB衰減器、電調(diào)移相器、10dB衰減器和電調(diào)衰減器，電調(diào)衰減器與環(huán)形器連接；電調(diào)衰減器接收射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器里單片機(jī)內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換器輸出的幅度控制信號，電調(diào)移相器接收相位控制信號，ASK調(diào)制器接收多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器負(fù)壓波形轉(zhuǎn)換電路輸出的標(biāo)簽信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于所述射頻信號測量儀包括單片計(jì)算機(jī)和與其連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊，單片計(jì)算機(jī)分別連接通訊接口、調(diào)試接口和可編程邏輯器件，A/D轉(zhuǎn)換模塊接射頻處理單元，射頻處理單元輸出的信號至可編程邏輯器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于所述射頻信號測量儀中射頻處理單元的射頻信號提取電路獲得信號后從兩個(gè)端口輸出，一路為入射信號，一路為反射信號，入射信號經(jīng)過定向耦合器后在其傳輸端口4取出用于頻率測量的測試信號，該信號經(jīng)過微波信號放大后送128分頻器進(jìn)行前置分頻，128分頻器的輸出信號經(jīng)過整形模塊后送控制單元的CPLD進(jìn)行頻率測量計(jì)數(shù)，定向耦合器輸出的信號經(jīng)第一功分器的輸出分為兩路，一路經(jīng)功率檢測模塊后變成直流信號，經(jīng)過低頻信號放大器的處理后產(chǎn)生用于正向功率測量的信號送控制單元的A/D進(jìn)行采樣；另一路經(jīng)第二衰減器和第二功分器后產(chǎn)生供功率/相位比較模塊所用的測量參考信號和相位相消信號，相位相消信號經(jīng)過射頻移相線移相后送給同頻相消單元第2腳；信號提取電路輸出的反射信號經(jīng)過第一衰減器后送給同頻相消單元的第3腳，經(jīng)過同頻相消單元合路后從1腳輸出送給功率/相位比較模塊；功率/相位比較模塊輸出兩路信號，一路經(jīng)過低頻信號放大后作為反射功率的測量信號送給控制單元，另一路經(jīng)過低頻信號放大后作為相位測量信號送給控制單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，其特征在于所述磁鋼同步信號發(fā)生器的單片計(jì)算機(jī)選用AT89C55WD，隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器選用6264，鎖存器選用74HC373，譯碼器選用74HC138，串行通訊接口選用MAX485，信號調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路選用XICOR9241WS，同步信號通訊電路選用MAX488，指示燈選用LED燈；多制式標(biāo)簽信號發(fā)生器的單片機(jī)選用AT89S53，存儲(chǔ)器選用24C256，標(biāo)簽信號的ASK調(diào)制器選用HMC346MS8G，射頻信號動(dòng)態(tài)模擬器的單片計(jì)算機(jī)選用C8051F020，射頻微波盒里射頻模塊的電調(diào)移相器選用HY92-12，電調(diào)衰減器選用HMC346MS8G；射頻信號測量儀的單片計(jì)算機(jī)選用C8051F020，A/D轉(zhuǎn)換模塊選用TLV2543I，通訊接口選用MAX485、調(diào)試接口選用MAX232，可編程邏輯器件選用XC95144；射頻信號測量儀射頻處理單元的信號提取電路選用1H1304-20，微波信號放大器選用MGA86563，定向耦合器選用1D1304-10，第一和第二衰減器選用YL-20，同頻相消單元選用4D1304，128分頻器采用MC12079D，第一和第二功分器采用4D1304，功率/相位比較采用AD8302，波形整形采用74HC04，功率檢測采用二極管檢波器HSMS282K，第一和第二低頻信號放大器采用LM258。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，要解決的技術(shù)問題是準(zhǔn)確對自動(dòng)識(shí)別設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)綜合性能檢測，本實(shí)用新型的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測儀，具有控制機(jī)，控制機(jī)分別與磁鋼同步信號發(fā)生器、多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器、射頻信號測量儀連接，多制式標(biāo)簽信號動(dòng)態(tài)仿真器與射頻信號測量儀連接，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過模擬列車攜帶電子標(biāo)簽經(jīng)過AEI設(shè)備時(shí)，車輪傳感器磁鋼產(chǎn)生的磁鋼信號、電子標(biāo)簽的射頻信號來構(gòu)造與實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)場接近的各種典型測試模型，從整機(jī)的角度全面系統(tǒng)地測試AEI設(shè)備動(dòng)態(tài)綜合性能，并對存在的故障進(jìn)行分析定位，檢測過程無需拆開AEI設(shè)備，測試條件可以靈活設(shè)置，適用于各種型號的AEI設(shè)備的維修和檢測。
文檔編號G06K7/00GK2898946SQ20052012074
公開日2007年5月9日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者薛軍興, 李明, 陳晶, 陳長安, 藏慶珊, 楊利 申請人:深圳市遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司