Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Сравнительные характеристики методов антиколлизионной обработки ответных радиосигналов идентификационных меток на поверхностных акустических волнах


https://doi.org/10.31799/1684-8853-2019-1-48-56

Полный текст:


Аннотация

Постановка проблемы: при использовании акустоэлектронных устройств для измерения физических величин, таких как давление, температура, сила сжатия, напряжение и т. д., возникает проблема коллизий информационных сигналов, которые получены при опросе акустоэлектронных устройств. Проблема вызвана перекрытием ответных радиосигналов устройств во времени, что делает невозможным ни определение индивидуального кода устройства, ни считывание информации с него об измеряемой физической величине.

Цель: анализ антиколлизиционных алгоритмов обнаружения и идентификации кодов радиочастотных меток по ответным информационным сигналам акустоэлектронных устройств, использующих методы временного, частотного и частотно-временного разделения ответных радиосигналов.

Методы: вероятностные методы расчета характеристик цифровых обнаружителей пачек радиоимпульсов при заданных значениях ложных тревог на фоне нормального белого шума; методы идентификации индивидуальных кодовых групп при учете затухания акустоэлектрических сигналов при распространении в подложке метки с учетом зависимости затухания от топологии используемых меток.

Результаты: получены аналитические выражения для расчета вероятности правильной идентификации кодов меток в зависимости от топологии меток, характеристик затухания, способа антиколлизиционной обработки информационных радиосигналов и отношения сигнал/шум; рассчитаны и приведены соответствующие кривые, позволяющие сравнить достоинства и недостатки рассмотренных антиколлизиционных методов обработки ответных радиосигналов акустоэлектронных устройств. Анализ графиков, демонстрирующих вероятность правильной идентификации, показал, что идентификационные метки с частотно-временным кодированием имеют лучшие соотношения по сравнению с частотными и временными методами предотвращения коллизий.

Практическая значимость: полученный результат позволит эффективно оценивать состояние технических объектов, что в свою очередь поможет благодаря своевременной информации предупредить и избегнуть экологических и техногенных катастроф.


Об авторах

А. В. Сорокин
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Россия

Сорокин Александр Васильевич, ассистент кафедры проблемно-ориентированных вычислительных комплексов

 



А. П. Шепета
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Россия

Шепета Александр Павлович, доктор технических наук, профессор кафедры проблемно-ориентированных вычислительных комплексов

Б. Морская ул., 67, Санкт-Петербург, 190000



В. А. Ненашев
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Россия

Ненашев Вадим Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры вычислительных систем и сетей

Б. Морская ул., 67, Санкт-Петербург, 190000



Г. М. Ваттимена
Амбонский государственный политехнический университет
Индонезия

Ваттимена Гисбертх Мауритс, преподаватель

Джл. Ир. М. Путухена ул., Амбон, Малуку, 16516

 



Список литературы

1. Wattimena M. G., Nenashev V. A., Sentsov A. A. and Shepeta A. P. On-board unlimited aircraft complex of environmental monitoring. 2018 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), Saint-Petersburg, Russia, 2018, pp. 1–5. doi:10.1109/WECONF.2018. 8604382

2. Verba V. S. Spravochnik po radiolokatsii [Handbook of Radar]. M. I. Skolnick ed. In 2 books. Book 2. Moscow, Tekhnosfera Publ., 2014. 680 p. (In Russian).

3. Mahafza B. R. Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB. Third ed. CRC Press, 2013. 772 p.

4. Melvin W. L., Scheer J. A. (Eds). Principles of Modern Radar: Advanced Techniquesing, . SciTech Publishing, 2013. 846 p.

5. Maître H. (ed.) Processing of Synthetic Aperture Radar Images. STE/John Wiley, 2008. 411 p.

6. Sidiropoulos N. D., Gini F., Chellappa R., Theodoridis S. (eds.) Academic Press Library in Signal Processing. Vol. 2. Communications and Radar Signal Processing. Academic Press, 2014. 1349 p.

7. Chen V. C., Martorella M. Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging: Principles, Algorithms and Applications. SciTech Publishing, 2014. 304 p.

8. Chen B., Wu J. Synthetic Impulse and Aperture Radar (SIAR): A Novel Multi-Frequency MIMO Radar. Wiley, 2014. 438 p.

9. Chen K.-S. Principles of Synthetic Aperture Radar Imaging. A System Simulation Approach. CRC Press, 2016. 217 p.

10. Podoplekin Y. F., Nenashev V. A., Shepeta A. P. A method of synthesizing a front antenna aperture earth’s surface except the blind zones in the front zone via rocker radar system. The patent for the invention no. 2560082. The priority of the invention, the 01/09/2014.

11. Richard Klemm, Ulrich Nickel, Christoph Gierull, Pierfrancesco Lombardo, Hugh Griffiths and Wolfgang Koch (Eds.) Novel Radar Techniques and Applications. Vol. 1. Real Aperture Array Radar, Imaging Radar, and Passive and Multistatic Radar. SciTech Publishing, 2017. 952 p.

12. Wang R., Deng Y. Bistatic SAR System and Signal Processing Technology. Springer, 2018. 286 p.

13. Fourati H. (ed.) Multisensor Data Fusion: From Algorithms and Architectural Design to Applications. CRC Press, 2016. 639 p. (Devices circuits and systems).

14. Baghdasaryan A. S., Baghdasaryan A. S., Gulyaev Y. V., Karapetyan G. Ya., Nefedov N. A., Nikitov S. A., Nikolaev V. I., Nikolaev O. V. Anti-collision radio frequency identification system. The patent for the invention no. 2333513. The priority of the invention, the 30/10/2006.

15. Koigerov A. S., Dmitriev V. F. Radiomarked surface acoustic wave with an error-correcting frequency-manipulated code. Informatsionno-upravliaiushchie sistemy [Information and Control Systems], 2010, no. 4, pp. 22–28 (In Russian).

16. Sorokin A. V., Shepeta A. P. Anti-collision radio-frequency identification system using passive SAW tags. Proc. SPIE, Smart Sensors, Actuators, and MEMS VIII, Barcelona, Spain, 2017, vol. 10246, pp. 1024613. doi:10.1117/12.2263223

17. Sorokin A., Shepeta A., Wattimena M. Wireless SAW passive tag temperature measurement in the collision case. Proc. EECSI 2017, Yogyakarta, Indonesia, 2017, vol. 1008 (1), pp. 012015. doi:10.1088/1742-6596/1008/1/012015

18. Sorokin A., Shepeta A., Wattimena M. Encoding of passive anticollision radio frequency identification surface acoustic waves tags. Proc. of the Electrical Engineering Computer Science and Informatics, 2017, vol. 4, pp. 605–609.

19. Hartmann C. S. Design of global SAW RFID tag devices. Second Intern. Symp. on Acoustic Wave Devices for Future Mobile Communication Systems, Chiba University, Japan, 2004, pp. 15–21.

20. Plessky V. P., Reindl L. M. Review on SAW RFID tags. Proc. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control, 2010, vol. 57(3), pp. 654–68.

21. Harma S., Arthur W. G., Hartmann C. S., Maev R. G., Plessky V. P. Inline SAW RFID tag using time position and phase encoding. Proc. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, 2008, vol. 55(8), pp. 145–158.

22. Hartmann C. S. A global SAW ID tag with large data capacity. Proc. IEEE International Ultrasonics Symp., 2002, pp. 65–69.

23. Morgan D. Surface Acoustic Wave Filters. With Applications to Electronic Communications and Signal Processing. 2nd ed. Elsevier, 2007. 448 p.

24. Danicki E. Reversing multistrip coupler. Ultrasonics, vol. 31(6), pp. 421–424. doi:10.1016/0041-624X(93)90050-A

25. Chen D. P. and Haus H. A. Analysis of metal-strip SAW gratings and transducers. IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, 1985, vol. Su-32, no. 3, pp. 395–408.

26. Steindi R., Hausleitner C., Hauser H., Bulst W. Wireless magnetic field sensor employing SAW-transponder. Proc. of the 12th IEEE Intern. Symp. on Applications of Ferroelectrics (ISAF 2000); Honolulu, HI, USA, 2000, 21 July–2 August, pp. 855–858.

27. Malocha D. C., Gallagher M., Fisher B., Humphries J., Gallagher D., Kozlovski N. Passive wireless multi-sensor SAW technology device and system perspective. Sensors, 2013, vol. 13, pp. 1–27. doi:10.3390/s130505897

28. Malocha D. C., Gallagher D., Hines J. SAW sensors using orthogonal frequency coding. Proc. of the 2004 IEEE Intern. Frequency Control Symp. and Exposition, Montreal, Canada, 24–27 August 2004, pp. 307–310.

29. Puccio D., Malocha D. C., and Saldanha N. Implementation of orthogonal frequency coded SAW devices using apodized reflectors. Proc. IEEE Intern. Frequency Control Symp., 2005, pp. 892–896.

30. Shepeta A. P., Makhlin A. M., Nenashev V. A. and Kryachko A. F. Performance of UWB signal detecting circuits. 2018 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), Saint-Petersburg, Russia, 2018, pp. 1–4. doi:10.1109/WECONF.2018.8604440

31. Skolnik Merrill I. Radar Handbook. 2008. 1352 p.

32. Sorokin A., Shepeta A., Smirnov Y. G. Method of anti-collision radio frequency identification on acoustic waves surface and the system of its implementation. The patent for the invention no. 2634308. The priority of the invention, the 2016-02-24


Дополнительные файлы

Для цитирования: Сорокин А.В., Шепета А.П., Ненашев В.А., Ваттимена Г.М. Сравнительные характеристики методов антиколлизионной обработки ответных радиосигналов идентификационных меток на поверхностных акустических волнах. Информационно-управляющие системы. 2019;(1):48-56. https://doi.org/10.31799/1684-8853-2019-1-48-56

For citation: Sorokin A.V., Shepeta A.P., Nenashev V.A., Wattimena G.M. Comparative characteristics of anti-collision processing of radio signal from identification tags on surface acoustic waves. Information and Control Systems. 2019;(1):48-56. https://doi.org/10.31799/1684-8853-2019-1-48-56

Просмотров: 104


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-8853 (Print)
ISSN 2541-8610 (Online)