專利名稱：一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于鐵路警 示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)鐵路線路警示標(biāo)志的確認(rèn)都是通過(guò)機(jī)車乘務(wù)員的瞭望來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 當(dāng)在雨、雪、霧和夜間等惡劣天氣環(huán)境下行車時(shí)，機(jī)車乘務(wù)員的瞭望將變得非 常困難，由此對(duì)行車安全構(gòu)成了極大的安全隱患。本實(shí)用新型提出了一種預(yù)警 的無(wú)線射頻裝置，填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的空白

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型克服了技術(shù)問(wèn)題，提供了確保行車安全無(wú)線射頻裝置。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置，包括無(wú)線射頻標(biāo)簽，車載無(wú)
線射頻預(yù)警器，手持式讀寫(xiě)器；所述無(wú)線射頻標(biāo)簽上有定位孔(5)和指示燈。 無(wú)線射頻標(biāo)簽為2. 4GHz的頻段。
無(wú)線射頻標(biāo)簽采用深度休眠特殊命令幀激活模式，非對(duì)稱間歇收、發(fā)方式， 幀校驗(yàn)通訊協(xié)議。
無(wú)線射頻標(biāo)簽采用內(nèi)嵌式磁性體吸附或螺孔緊固兩種安裝方式。
車載無(wú)線射頻預(yù)警器使用的頻段為2.4GHz，采用射頻芯片加主控MCU，射 頻芯片是單片機(jī)通過(guò)高速串行口驅(qū)動(dòng)。
車載無(wú)線射頻預(yù)警器與安裝在地面的無(wú)線射頻標(biāo)簽進(jìn)行通信時(shí)，采用非對(duì) 稱間歇收、發(fā)方式，幀校驗(yàn)協(xié)議。
車載無(wú)線射頻預(yù)警器采用TFT顯示屏顯示并用人工合成語(yǔ)音預(yù)警，同時(shí)存 儲(chǔ)預(yù)警數(shù)據(jù)，預(yù)警點(diǎn)數(shù)據(jù)包括線路名稱、上下行、公里標(biāo)、限速值。
設(shè)備采用96至110伏特直流供電。
手持式讀寫(xiě)器采用工業(yè)級(jí)PDA為操作平臺(tái)，其射頻模塊使用的頻段為 2.4GHz，并以鋰電池供電。
由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、 采用公用頻段的同時(shí)具有大容量存儲(chǔ)空間的射頻標(biāo)簽作為數(shù)據(jù)源；
2、 采用專有的通訊協(xié)議來(lái)滿足鐵路列車在高速運(yùn)行時(shí)可以可靠讀取標(biāo)簽內(nèi)
容；
3、 采用圖像和語(yǔ)音相結(jié)合的方式來(lái)提醒列車乘務(wù)員注意限速路段的情況；
4、 采用具有自保護(hù)功能的寬電壓輸入范圍的電壓轉(zhuǎn)換電路以滿足鐵路列車 上復(fù)雜電源的現(xiàn)實(shí)環(huán)境；
5、 對(duì)于標(biāo)簽內(nèi)容的寫(xiě)入，采用便攜式讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)，其在工業(yè)級(jí)PDA上擴(kuò)展 出射頻模塊，并以Windows CE為操作平臺(tái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)；
6、 對(duì)于標(biāo)簽的安裝，采用多種安裝方式以滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要。


圖1、無(wú)線射頻標(biāo)簽硬件結(jié)構(gòu)圖
圖2、無(wú)線射頻標(biāo)簽狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
圖3、車載無(wú)線射頻預(yù)警器硬件結(jié)構(gòu)圖
圖4、手持式讀寫(xiě)器軟件界面示意圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施作詳細(xì)說(shuō)明如下 無(wú)線射頻標(biāo)簽采作為整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，其具有全球唯一 ID號(hào)和最大4K 的用戶可變信息。標(biāo)簽全球唯一ID號(hào)包含64Bits的內(nèi)容其中包括應(yīng)用信息、 預(yù)留信息、國(guó)家信息、地區(qū)信息和序列號(hào)共5項(xiàng)內(nèi)容。序列號(hào)共32Bits，可以 提供4， 294， 967， 296個(gè)不同的序列號(hào)。用戶可變信息內(nèi)容包括線路名稱、上 下行、公里標(biāo)、限速值(或坡道值、彎道值、橋長(zhǎng)、涵長(zhǎng)等)等。 以節(jié)電為目的，無(wú)線射頻標(biāo)簽具備出廠節(jié)電模式的實(shí)現(xiàn)。 每一個(gè)標(biāo)簽出廠時(shí)都完成了以下操作設(shè)置一個(gè)通訊信道，寫(xiě)入與標(biāo)簽外 殼上激光雕刻的ID號(hào)相一致的全球唯一 ID號(hào)，自動(dòng)進(jìn)入出廠節(jié)電模式。
出廠節(jié)電模式是一種非常規(guī)的工作模式，標(biāo)簽處于一種深度休眠狀態(tài)，每 隔一段時(shí)間間隔自動(dòng)喚醒一次，等待被激活。其休眠的時(shí)間間隔是標(biāo)簽正常工 作時(shí)休眠間隔的10倍。
當(dāng)最終用戶通過(guò)讀寫(xiě)器寫(xiě)入用戶可變信息后，讀寫(xiě)器將發(fā)送激活命令幀激 活標(biāo)簽，使標(biāo)簽轉(zhuǎn)換為正常工作模式，供最終用戶使用。 標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間實(shí)現(xiàn)高速識(shí)別的通訊機(jī)制的實(shí)現(xiàn)
如圖2所示，本實(shí)用新型涉及到的無(wú)線射頻標(biāo)簽狀態(tài)及其定義說(shuō)明如下
4201:發(fā)送狀態(tài)
標(biāo)簽發(fā)送ID號(hào)和用戶可用信息等數(shù)據(jù)信息 202:休眠狀態(tài)
標(biāo)簽為了節(jié)能，將射頻芯片和主控MCU上的絕大部分功能都關(guān)閉，使其處 于節(jié)電模式，以減緩電池的消耗。標(biāo)簽在休眠狀態(tài)將不再響應(yīng)任何命令。 203:接收狀態(tài)
標(biāo)簽轉(zhuǎn)換信道，接收讀寫(xiě)器的命令，根據(jù)不同的命令來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作。 204:鑒權(quán)狀態(tài)
當(dāng)標(biāo)簽成功的接收到讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)信息后，要進(jìn)入鑒權(quán)狀態(tài)。在此狀態(tài)下， 標(biāo)簽將驗(yàn)證讀寫(xiě)器發(fā)送數(shù)據(jù)信息的合法性，只有保證雙方的身份合法，才能建 立安全的通信鏈路，保證后續(xù)的信息是安全的。
205:交互狀態(tài)
當(dāng)檢測(cè)到無(wú)線信道空閑時(shí)，標(biāo)簽將進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。此時(shí)標(biāo)簽將根據(jù)接收到 的讀寫(xiě)器相應(yīng)命令，發(fā)送不同的數(shù)據(jù)信息。來(lái)完成與讀寫(xiě)器的交互。
本實(shí)用新型涉及到的手持式讀寫(xiě)器和無(wú)線射頻標(biāo)簽，車載無(wú)線射頻預(yù)警器
和無(wú)線射頻標(biāo)簽之間的具體過(guò)程包括如下步驟
第一步標(biāo)簽定時(shí)從休眠中喚醒，進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)；
第二步標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)信息到手持式讀寫(xiě)器和車載無(wú)線射頻預(yù)警器，標(biāo)簽 發(fā)送數(shù)據(jù)后，再次進(jìn)入休眠狀態(tài)；
第三步重復(fù)第一步和第二步3次；
第四步標(biāo)簽定時(shí)從休眠中喚醒，進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)；
第五步標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)后，進(jìn)入接收狀態(tài)，接收手持式讀寫(xiě)器的下載信息； 第六步如未接收到數(shù)據(jù)信息，則進(jìn)入休眠狀態(tài)后，重復(fù)第一步和第五步； 第七步如接收到數(shù)據(jù)信息，則進(jìn)入到鑒權(quán)狀態(tài)；
第八步如果鑒權(quán)操作未通過(guò)，則進(jìn)入休眠狀態(tài)后，重復(fù)第一步和第五步； 第九步如鑒權(quán)操作通過(guò)，則進(jìn)入交互狀態(tài)；
第十步進(jìn)入交互狀態(tài)后，標(biāo)簽將接收下載信息校驗(yàn)通過(guò)后，將用戶可變 信息寫(xiě)入到內(nèi)置FLASH中，并發(fā)送確認(rèn)信息，完成交互狀態(tài)；
第十一步標(biāo)簽進(jìn)入休眠狀態(tài)后，再次重復(fù)第一步和第五步；
如圖3所示，本實(shí)用新型涉及到的車載無(wú)線射頻預(yù)警器的硬件結(jié)構(gòu)說(shuō)明如
下
車載無(wú)線射頻預(yù)警器主要由射頻模塊、液晶顯示模塊、串口模塊、語(yǔ)音模 塊、語(yǔ)音放大電路、FLASH模塊、時(shí)鐘模塊和電源模塊部分構(gòu)成。主控部分主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)通訊，組織報(bào)文發(fā)布命令，處理標(biāo)簽信息，管 理液晶顯示等。射頻模塊中的射頻部分主要負(fù)責(zé)與標(biāo)簽的通訊，其包括射頻芯
片和印制板天線；通訊接口模塊主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通訊接口，采用RS-232總 線。電源模塊主要功能是將16 48伏直流電轉(zhuǎn)換為5伏主流電為設(shè)備供電，并 提供瞬態(tài)電壓抑制器和DC-DC隔離模塊的保護(hù)措施；液晶顯示模塊采用4行漢 顯藍(lán)白液晶主要功能是顯示發(fā)卡器的狀態(tài)，包括發(fā)卡器的命令狀態(tài)和標(biāo)簽返回 的應(yīng)答；語(yǔ)音模塊采用智能語(yǔ)音芯片具有多種播放形式，最大可以存儲(chǔ)語(yǔ)音2740 秒；FLASH模塊和時(shí)鐘模塊可以存儲(chǔ)讀到的標(biāo)簽信息和讀到的時(shí)間。
手持式讀寫(xiě)器由工業(yè)級(jí)PDA擴(kuò)展射頻板構(gòu)成，其中射頻板由射頻模塊、接 口電路和電源模塊部分構(gòu)成。
如圖4所示，本實(shí)用新型涉及到的手持式讀寫(xiě)器軟件說(shuō)明如下
手持式讀寫(xiě)器的軟件是在Windows CE為操作平臺(tái)進(jìn)行底層驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和上 層數(shù)據(jù)庫(kù)軟件設(shè)計(jì)。其主要功能包括3部分標(biāo)簽可變信息的寫(xiě)入、車載備份信 息的上傳和數(shù)據(jù)庫(kù)檢索等。
標(biāo)簽可變信息內(nèi)容主要包括線路名稱、上下行、公里標(biāo)、限速值(或坡 道值、彎道值、橋長(zhǎng)、涵長(zhǎng)等)，及信息的有效時(shí)間等。
上述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡是在 本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何無(wú)須創(chuàng)造性思維的修改與改動(dòng)，均 應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置，其特征是包括無(wú)線射頻標(biāo)簽(1)，車載無(wú)線射頻預(yù)警器(2)，手持式讀寫(xiě)器(3)；所述無(wú)線射頻標(biāo)簽(1)上有定位孔(5)和指示燈(6)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置，其 特征是所述無(wú)線射頻標(biāo)簽(1)為2.4GHz的頻段。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置，其特征是所述無(wú)線射頻標(biāo)簽(1)采用內(nèi)嵌式磁性體吸附和/或螺孔緊固兩種安裝方式。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置，其 特征是所述車載無(wú)線射頻預(yù)警器(2)使用的頻段為2.4GHz，采用射頻芯片加 主控MCU，射頻芯片是單片機(jī)通過(guò)高速串行口驅(qū)動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置，其 特征是所述車載無(wú)線射頻預(yù)警器(2)采用TFT顯示屏顯示并用人工合成語(yǔ)音 預(yù)警，同時(shí)存儲(chǔ)預(yù)警數(shù)據(jù)，預(yù)警點(diǎn)數(shù)據(jù)包括線路名稱、上下行、公里標(biāo)、限速 值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置，其 特征是所述設(shè)備采用96至110伏特直流供電。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置，其 特征是所述手持式讀寫(xiě)器(3)采用工業(yè)級(jí)PDA為操作平臺(tái)，其射頻模塊使用 的頻段為2.4GHz,并以鋰電池供電。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于鐵路警示標(biāo)志預(yù)警的無(wú)線射頻裝置，其特征是包括無(wú)線射頻標(biāo)簽(1)，車載無(wú)線射頻預(yù)警器(2)，手持式讀寫(xiě)器(3)；所述無(wú)線射頻標(biāo)簽(1)安裝在鐵路警示標(biāo)志上，安裝有定位孔(5)和指示燈(6)；所述車載無(wú)線射頻預(yù)警器(2)安裝在鐵路機(jī)車或鐵路軌道車上；所述手持式讀寫(xiě)器(3)用于對(duì)無(wú)線射頻標(biāo)簽和車載無(wú)線射頻預(yù)警器內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)。在實(shí)現(xiàn)鐵路施工、維修各部門(mén)和鐵路運(yùn)輸各部門(mén)的作業(yè)安全責(zé)任融合和聯(lián)動(dòng)的同時(shí)，起到了相互監(jiān)督的作用，從而使安全責(zé)任更加明確，安全措施更加有效的落實(shí)到作業(yè)的每個(gè)細(xì)節(jié)，使鐵路運(yùn)輸安全更有效的得到保障。
文檔編號(hào)G06K7/00GK201315064SQ20082018330
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者唐光宇, 楊曉峰, 武德圣 申請(qǐng)人:北京容達(dá)思博科技有限公司