СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОДЛИННОСТИ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ АЛКОГОЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF AUTHENTICATING AND MONITORING MOVEMENT OF ALCOHOLIC PRODUCT AND SYSTEM THEREFOR

Предлагаемые способ и система относятся к области электронных информационных систем, в частности к способам и системам, реализующим информационное обеспечение в сетях удаленного доступа и направленным на идентификацию продукции, поступающей на реализацию.
В настоящее время подлинность реализуемой продукции, как правило, определяется внешними признаками, например, соответствующими документами, сопровождающими продукцию, символьными маркировками, наносимыми на продукцию. Отсутствие таких внешних признаков, как правило, указывает на то, что продукция относится к категории фальсифицированной, контрафактной или неучтенной. Но даже наличие внешних признаков у продукции в сегодняшних условиях широкого и доступного использования высоких технологий не позволяет достоверно считать, что реализуемая продукция является подлинной.
Известен способ контроля подлинности продукции, по которому подлинность продукции определяют по соответствию ее внешних признаков соответствующим установленным производителем этой продукции маркировочным данным (ГОСТ 16317-87 «Приборы холодильные электрические бытовые», общие технические условия, раздел 3.27 Маркировка», 1987).
Недостатком данного способа является его низкая эффективность и трудоемкость установления факта соответствия внешних признаков установленным производителем маркировочным данным, так как указанное соответствие может быть установлено только специалистами в результате товароведческой экспертизы. Проведение экспертизы требует времени и является дорогостоящей услугой. Такой подход неприемлем при проведении операций по купле-продаже в отношении продукции, которая поступает не напрямую от изготовителя-производителя, а через посредников.
Известны также способы и системы контроля подлинности продукции (авт.свид. СССР №1832318; патенты РФ №№2106689, 2128856, 2132569, 2181503, 2183349, 2199781, 2225032, 2292587, 2439696; патенты США №№4641347, 5170044, 5528490, 6005960; патент Франции №2731816; патенты Японии №№5165852, 2001344324; патенты ЕР №№0820029, 0773503, 0773505; патенты WO №№93/22745, 97/19821 и другие).
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ контроля подлинности и перемещения алкогольной продукции» (патент РФ №2439696, G06K 5/02, 2010), который и выбран в качестве прототипа.
Известный способ реализуют ридером, радиочастотной меткой и аппаратурой производителя.
При этом приемная аппаратура производителя построена по схеме прямого усиления и имеет низкую помехоустойчивость, чувствительность и незначительную дальность действия. Эти недостатки устраняются построением приемной аппаратуры производителя по супергетеродинной схеме.
пр
i
31
Однако в супергетеродинном приемнике одно и то же значение промежуточной частоты ω может быть получено при приеме сигналов на двух частотах ω и ω (фиг.4), т.е.
пр
1
г1
пр
г1
з1
ω=ω-ω и ω=ω-ω.
i
з1
1
пр
Следовательно, если частоту настройки ω принять за основной канал приема, то наряду с ним существует и зеркальный канал приема, частота ω которого расположена симметрично (зеркально) относительно частоты ω основного канала приема. Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования k, что и по основному каналу приема. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость супергетеродинного приемника.
Кроме зеркального, в супергетеродинном приемнике существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема.
Частота любого комбинационного канала приема определяется следующим выражением:
ki
пр
г1
ω=|mω±nω|,
ki
где ω - частота i-го комбинационного канала приема,
m, n, i - целые положительные числа.
Так двум комбинационным каналам приема при m=1 и n=2 соответствуют частоты:
k2
г1-
пр
к2
г1
пр
ω=2ωω и ω=2ω+ω.
1
По основному каналу на частоте ω могут поступать и узкополосные помехи.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, а также узкополосных помех, принимаемых по основному каналу, приводит к снижению помехоустойчивости и чувствительности приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и чувствительности приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, и ослабление узкополосных помех, принимаемых по основному каналу.
i
i
i
1
1
2
i
2
i
Σ
1
2
2
Σ
г1
г2
Поставленная задача решается тем, что способ контроля подлинности и перемещения алкогольной продукции на производстве, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в том, что каждой единице продукции присваивают идентификационный код, который вводят в базу данных сервера производителя, а контроль подлинности продукции определяют путем сравнения идентификационного кода единицы продукции с кодом, имеющимся в указанной базе идентификационных кодов, и при совпадении кодов выдают сообщение о подлинности данной единицы продукции, при этом в качестве носителя идентификационных кодов для каждой единицы продукции используют радиочастотную метку, при производстве на конвейере каждой единице продукции встраивают радиочастотную метку под этикетку, или пробку, или крышку, осуществляют считывание ридером первичной кодовой информации радиочастотной метки и дополняют первичную кодовую информацию радиочастотной метки кодовой информацией о производителе и виде продукции, содержащей как минимум сведения о виде, свойствах, времени изготовления продукции, ее составе, образующих идентификационный код единицы продукции, и электронную подпись, а затем вводят идентификационный код единицы продукции в базу данных сервера производителя, при перемещении продукции с конвейера на склад на последнем производят считывание ридером данных с радиочастотной метки каждой единицы продукции и вводят полученные данные в базу данных сервера на складе, а при вывозе продукции со склада осуществляют считывание ридером данных с радиочастотной метки каждой единицы вывозимой продукции и вводят отметку в базу данных сервера на складе о перемещении этой продукции, при этом в качестве радиочастотной метки используют пьезокристалл с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, соединенные шинами, связанными с микрополосковой антенной, выполненной также на поверхности пьезокристалла, формируют высокочастотное колебание с частотой ω,облучают им каждую единицу продукции на конвейере, принимают микрополосковой антенной, преобразуют в акустическую волну, обеспечивают ее распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение, преобразуют отраженную акустическую волну в сложный электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревого преобразователя, переизлучают его в эфир, улавливают приемопередающей антенной ридера, усиливают по амплитуде, осуществляют синхронное детектирование на частоте ω с использованием в качестве опорного напряжения зондирующего высокочастотного колебания с частотой ω, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное идентификационному коду M(t) каждой единице продукции, задерживают его на время, равное длительности идентификационного кода M(t), суммируют с идентификационным кодом M(t) производителя продукции, содержащим как минимум сведения о виде, свойствах, времени изготовления продукции, ее составе, перемножают высокочастотное колебание с частотой ω само на себя, выделяют высокочастотное колебание с частотой ω=2ω, манипулируют его по фазе суммарным кодом М(t)=M(t)+M(t), формируя тем самым сложный сигнал с фазовой манипуляцией на частоте ω, усиливают его по мощности, излучают в эфир, принимают антенной аппаратуры производителя, усиливают по амплитуде, перемножают с первым опорным напряжением, выделяют первое низкочастотное напряжение, пропорциональное суммарному коду M(t), одновременно первое низкочастотное напряжение перемножают с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией, выделяют гармоническое колебание и используют его в качестве первого опорного напряжения, отличается от ближайшего аналога тем, что усиленный по амплитуде сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием напряжений первого и второго гетеродинов, частоты ω и ω которых разносят на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
пр
ω-ω=2ω
1
и выбирают симметричными относительно частоты ω основного канала приема
1
г1
г2
1
пр
пор
1
Σ
пр
пр
ω-ω=ω-ω=ω, выделяют первое и второе напряжения промежуточной частоты, перемножают их между собой, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), сравнивают его с пороговым напряжением U и в случае его превышения принимают решение о приеме сложного сигнала с фазовой манипуляцией по основному каналу на частоте ω, и разрешают дальнейшую обработку первого напряжения промежуточной частоты, перемножают его со вторым опорным напряжением, сдвинутым по фазе на 180°, выделяют второе низкочастотное напряжение, пропорциональное суммарному коду M(t), вычитают его из первого низкочастотного напряжения, формируют суммарное низкочастотное напряжение, вводят его в базу данных сервера производителя, одновременно второе низкочастотное напряжение сдвигают по фазе на 180°, перемножают его с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте ω, выделяют гармоническое колебание с частотой ω, сдвигают его по фазе на 180° и используют в качестве второго опорного напряжения.
г1
г2
Поставленная задача решается тем, что система контроля подлинности и перемещения алкогольной продукции, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, ридер, радиочастотную метку, встроенную под этикетку, или пробку, или крышку каждой единицы продукции, и приемную аппаратуру производителя, при этом ридер содержит последовательно включенные задающий генератор, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилитель высокой частоты, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, блок сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом базы данных идентификационных кодов, ключ, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора, линию задержки, сумматор, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор и усилитель мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера, к выходу задающего генератора последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и узкополосный фильтр, выход которого соединен со вторым входом фазового манипулятора, радиочастотная метка выполнена в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, соединенных друг с другом шинами, связанными с микрополосковой антенной, приемная аппаратура производителя содержит базу данных сервера производителя и последовательно включенные приемную антенну и усилитель высокой частоты, последовательно включенные первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, первый узкополосный фильтр, второй перемножитель и первый фильтр нижних частот, отличается от ближайшего аналога тем, что приемная аппаратура производителя снабжена двумя гетеродинами, двумя смесителями, двумя усилителями промежуточной частоты, коррелятором, пороговым блоком, ключом, третьим и четвертым перемножителями, вторым узкополосным фильтром, вторым фильтром нижних частот, двумя фазоинверторами и блоком вычитания, причем к выходу усилителя высокой частоты последовательно подключены первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты и ключ, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и со вторым входом второго перемножителя, к выходу усилителя высокой частоты последовательно подключены второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и пороговый блок, выход которого соединен со вторым входом ключа, к выходу которого последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора, второй фильтр нижних частот, первый фазоинвертор, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом ключа, второй узкополосный фильтр и второй фазоинвертор, выходы первого и второго фильтров нижних частот через блок вычитания подключены к входу базы данных сервера производителя, частоты ω и ω первого и второго гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
пр
ω-ω=2ω
1
и выбраны симметричными относительно частоты ω основного канала приема
1
г1
г2
1
пр
ω-ω=ω-ω=ω.
Предлагаемый способ реализуют с помощью системы, содержащей ридер, радиочастотную метку и приемную аппаратуру производителя.
Структурная схема ридера, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Функциональная схема радиочастотной метки на поверхностных акустических волнах представлена на фиг.2. Структурная схема аппаратуры производителя изображена на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных каналов приема, показана на фиг.4
Ридер содержит последовательно включенные задающий генератор 1, дуплексер 2, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 3, усилитель 4 высокой частоты, фазовый детектор 5, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 1, блок 7 сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом базы 6 данных идентификационных кодов, ключ 8, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора 5, линию 9 задержки, сумматор 11, второй вход которого соединен с выходом генератора 10 псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор 14 и усилитель 15 мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера 2. К выходу задающего генератора 1 последовательно подключены перемножитель 12, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 1, и узкополосный фильтр 13, выход которого соединен со вторым входом фазового манипулятора 14.
Радиочастотная метка выполнена в виде пьезокристалла 16 с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем (ВШП) поверхностных акустических волн (ПАВ) и набором 21 отражателей. ВШП содержит две гребенчатые системы электродов 18, соединенных друг с другом шинами 19 и 20, связанными с микрополосковой антенной 17.
Приемная аппаратура производителя содержит последовательно включенные приемную антенну 22, усилитель 23 высокой частоты, первый смеситель 32, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 30, первый усилитель 34 промежуточной частоты, ключ 38, первый перемножитель 25, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра 28 нижних частот, первый узкополосный фильтр 27, второй перемножитель 26, второй вход которого соединен с выходом ключа 38, первый фильтр 28 нижних частот, блок 46 вычитания и база 29 данных сервера производителя. К выходу усилителя 23 высокой частоты последовательно подключены второй смеситель 33, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 31, второй усилитель 35 промежуточной частоты, коррелятор 36, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, и пороговый блок 37, выход которого соединен со вторым входом ключа 38, к выходу которого последовательно подключены третий перемножитель 40, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора 45, второй фильтр 42 нижних частот, первый фазоинвертор 44, четвертый перемножитель 41, второй вход которого соединен с выходом ключа 38, второй узкополосный фильтр 43 и второй фазоинвертор 45. Второй вход блока 46 вычитания соединен с выходом второго фильтра 42 нижних частот.
Первый 24 и второй 25 перемножители, первый узкополосный фильтр 27 и первый фильтр 28 нижних частот образуют первый универсальный демодулятор 24 сложных ФМн-сигналов.
Третий 40 и четвертый 41 перемножители, второй фильтр 42 нижних частот, второй узкополосный фильтр 43, первый 44 и второй 45 фазоинверторы образуют второй универсальный демодулятор 39 сложных ФМн-сигналов.
Предлагаемый способ контроля подлинности и перемещения алкогольной продукции реализуют следующим образом.
Особенностью способа является то, что в качестве носителя идентификационных кодов для каждой единицы продукции используют радиочастотную метку в виде пьезокристалла 16 с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем (ВШП) поверхностных акустических волн (ПАВ) и набора отражателей 21. ВШП содержит две гребенчатые системы электродов 18, которые соединены между собой шинами 19 и 20, связанными с микрополосковой антенной 17.
Принцип работы встречно-штыревого преобразователя ПАВ основан на том, что переменные в пространстве и времени электрические поля, создаваемые в пьезоэлектрическом кристалле системой электродов, вызывают из-за пьезоэффекта упругие деформации, которые распространяются по поверхности кристалла в виде ПАВ.
В основе работы приборов на ПАВ лежат три физических процесса:
- преобразование входного электрического сигнала в акустическую волну;
- распространение акустической волны вдоль поверхности звукопровода;
- отражение и обратное преобразование ПАВ в электрический сигнал.
Для прямого и обратного преобразования ПАВ используются встречно-штыревые преобразователи (ВШП).
Центральная частота и полоса пропускания ВШП определяются шагом размещения электродов и их количеством. Порядок размещения электродов несет индивидуальную информацию о единице продукции. Изготовление ВШП осуществляется стандартными методами фотолитографии и травления тонкой металлической пленки, осажденной на пьезоэлектрическом кристалле. Возможности современной фотолитографии позволяют создавать ВШП, работающие на частотах до 3 ГГц.
На производстве радиочастотную метку встраивают в этикетку, или под пробку, или крышку каждой единицы продукции. При прохождении каждой единицы продукции по конвейеру мимо стандартного или переносного контролирующего устройства, включающего в себя ридер, задающим генератором 1 формируется высокочастотное колебание
1
1
1
1
1
u(t)=Ucos(ωt+ψ), 0≤t≤T,
1,
1
1
1
1
1
где U ω, ψ, T - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания, которое через дуплексер 2 поступает в приемопередающую антенну 3, излучается ею в эфир и облучает ближайшую радиочастотную метку. Высокочастотное гармоническое колебание на частоте ω улавливается микрополосковой антенной 17, преобразуется встречно-штыревым преобразователем, настроенным на частоту ω, в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пьезокристалла 16, отражается от набора 21 отражателей и опять преобразуется в сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН):
2
2
1
kl
1
1
u(t)=Ucos[(ωt+ψ(t)+ψ], 0≤t≤T,
kl
1
kl
э
э
э
1
где ψ(t)={0; π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), отображающим идентификационный код единицы продукции, причем ψ(t)=cons при kτ<t<(k+1)τ может изменяться скачком при t=кτ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2,…, N-1);
э
1
1
1
э
τ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т (T=Ni τ). При этом внутренняя структура сформированного сложного ФМн-сигнала определяется топологией встречно-штыревого преобразователя, имеет индивидуальный характер и содержит информацию о конкретной единице продукции (например, порядковый номер продукции).
2
1
Сформированный сложный ФМн-сигнал u(t) излучается микрополосковой антенной 17 в эфир, улавливается приемопередающей антенной 3 ридера и через дуплексер 2 и усилитель 4 высокой частоты поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 5. На второй (опорный) вход фазового детектора 5 в качестве опорного напряжения подается высокочастотное колебание u(t) с выхода задающего генератора 1. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 5 образуется низкочастотное напряжение
Hl
Hl
kl
1
u(t)=Ucosψ(t), 0<t<T;
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>H</mi><mi>l</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mn>1</mn></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mn>2</mn></msub><mo>,</mo></mrow>
1
где
пропорциональное модулирующему коду M(t).
Hl
э
l
1
Это напряжение поступает на первый вход блока 7 сравнения кодов, на второй вход которого подаются коды с выхода базы 6 данных идентификационных кодов. В указанную базу внесены идентификационные коды всех единиц производимой продукции. Если сравниваемые коды равны, то блок 7 сравнения кодов формирует постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 8 и открывает его. В исходном состоянии ключ 8 всегда закрыт. При этом низкочастотное напряжение u(t) с выхода фазового детектора 5 через открытый ключ 8 поступает на вход линии 9 задержки, где задерживается на время τ,равное длительности τ модулирующего кода M(t), и поступает на первый вход сумматора 11.
Hl
Прохождение низкочастотного напряжения u(t) через ключ 8 свидетельствует о подлинности контролируемой продукции.
2
2
2
На второй вход сумматора 11 подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 10 псевдослучайной последовательности длительностью τ. Модулирующий код M(t) является кодовой информацией о производителе и виде продукции, содержащей как минимум сведения о виде, свойствах, составе и времени изготовления продукции. На выходе сумматора 11 образуется суммарный модулирующий код
Σ
1
2
M(t)=M(t)+M(t),
Σ
1
2
длительностью τ(t)=τ+τ, который поступает на первый вход манипулятора 14.
1
Высокочастотное колебание u(t) с выхода задающего генератора 1 одновременно поступает на два входа перемножителя 12, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
3
3
2
2
1
u(t)=Ucos(ωt+ψ), 0≤t≤T,
<mrow><msub><mi>U</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msubsup><mi>U</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>ψ</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo></mrow>
где
которое выделяется узкополосным фильтром 13 и подается на второй вход фазового манипулятора 14. На выходе последнего формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией
4
3
2
k2
2
1
u(t)=Ucos[ωt+ψ(t)+ψ], 0≤t≤T,
k2
Σ
где ψ(t)={0;π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующим кодом M(t), который после усиления в усилителе 15 мощности через дуплексер 2 поступает в приемопередающую антенну 3, излучается ею в эфир, улавливается приемной антенной 22 аппаратуры производителя и через усилитель 23 высокой частоты, настроенный на частоту ω2, поступает на первые входы первого 32 и второго 33 смесителей, на вторые входы которых подаются напряжения первого 30 и второго 31 гетеродинов соответственно:
г1
г1
г1
г1
u(t)=U·cos(ωt+φ),
г2
г2
г2
г2
u(t)=U·cos(ωt+φ).
г1
г2
Причем частоты ω и ω первого 30 и второго 31 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты (фиг.4)
г2
г1
пр
ω-ω=2ω
1
и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω основного канала
1
г1
г2
1
пр
ω-ω=ω-ω=ω.
Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки канальных напряжений.
На выходе смесителей 32 и 33 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 34 и 35 промежуточной частоты выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:
пр1
пр1·
пр
k2
пр1
l
u(t)=Ucos[(ωt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
пр2
пр2
пр
k2
пр2
l
u(t)=U·cos[(ωt-φ(t)+φ], 0≤t≤T
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mtext>пр1</mtext></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mtext>1</mtext><mtext>2</mtext></mfrac><msub><mi>U</mi><mn>3</mn></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mtext>г1</mtext></mrow></msub><mtext>,</mtext></mrow>
где
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mtext>пр2</mtext></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mtext>1</mtext><mtext>2</mtext></mfrac><msub><mi>U</mi><mn>3</mn></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mtext>г2</mtext></mrow></msub><mtext>,</mtext></mrow>
пр
1
г1
г2
1
ω=ω-ω=ω-ω - промежуточная (разностная) частота,
пр1
2
г1
пр2
г2
2
φ=φ-φ; φ=φ-φ,
пор
пор
max
пр1
пр2
2
1
max
пор
пор
которые поступают на два входа коррелятора 36. Коррелятор 36 представляет собой последовательно соединенные перемножитель и фильтр нижних частот. На выходе коррелятора 36 образуется напряжение U, пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается с пороговым напряжением U в пороговом блоке 37. Пороговый уровень U превышается только при максимальном напряжении U коррелятора 36. Так как канальные напряжения u(t) и u(t) образованы одним и тем же сложным ФМн-сигналом u(t), принимаемым по основному каналу на частоте ω, то между ними существует сильная корреляционная связь, выходное напряжение коррелятора 36 достигает максимального значения U и превышает пороговый уровень U в пороговом блоке 37. При превышении порогового уровня U в пороговом блоке 37 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 38, открывая его. В исходном состоянии ключ 38 всегда закрыт.
пр1
При этом первое напряжение u(t) промежуточной частоты с выхода первого усилителя 34 промежуточной частоты через открытый ключ 38 поступает на входы универсальных демодуляторов 24 и 39 ФМн-сигналов, а именно на первые входы перемножителей 25, 26, 40 и 41.
0
На вторые входы премножителей 26 и 40 подаются опорные напряжения U с выходов узкополосного фильтра 27 и фазоинвертора 45 соответственно:
01
0
пр
пр1
l
u(t)=U·cos (ωt+φ), 0≤t≤T,
02
0
пр
пр1
l
u(t)=-U·cos (ωt+φ), 0≤t≤T.
В результате перемножения указанных сигналов образуются результирующие колебания:
Σ1
H1
k
H1
пр
k2
пр1
u(t)=U·cosφ(t)+U·cos[2ωt+φ(t)+2φ],
Σ1
H1
k
H1
пр
k2
пр1
u(t)=-U·cosφ(t)+U·cos[2ωt+φ(t)+2φ],
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>H</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mn>3</mn></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mn>0</mn></msub><mo>.</mo></mrow>
где
Аналогии модулирующего кода
H1
H1
k2
l
u(t)=U·cosφ(t), 0≤t≤T,
H2
H1
k2
l
u(t)=-U·cosφ(t), 0≤t≤T,
H
H1
H2
H
k2
выделяются фильтрами 28 и 42 нижних частот соответственно и подаются на два входа блока 46 вычитания. Вычитая одно из другого указанные напряжения с учетом их противоположной полярности, на выходе блока 46 вычитания образуется удвоенное (суммарное) низкочастотное напряжение u(t)=u(t)-u(t)-U·cosφ(t)
H
H1
где U=2U,
H1
H2
т.е. получается сложение по абсолютной величине напряжений u(t) и u(t). При этом амплитудные аддитивные узкополосные помехи проходят через два демодулятора 24 и 39 одинаково, изменяя амплитуды выходных продетектированных напряжений в одну и ту же сторону. Но в блоке 46 вычитания они, оставаясь однополярными, вычитаются, т.е. подавляются, взаимно компенсируются.
H2
Низкочастотное напряжение u(t) с выхода фильтра 42 нижних частот поступает на вход фазоинвертора 44, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение
H3
H1
k2
u(t)=U·cosφ(t).
H1
H3
Низкочастотные напряжения u(t) и u(t) с выхода фильтра 28 нижних частот и фазоинвертора 44 поступают на вторые входы перемножителей 25 и 41 соответственно, на выходе которых образуются гармонические напряжения:
01
4
пр
пр1
4
пр
k2
пр1
u(t)=U·cos(ωt+φ)+U·cos[ωt+2φ(t)+φ],
0
пр
пр1
=U·cos(ωt+φ);
03
4
пр
пр1
4
пр
k2
пр1
u(t)=U·cos(ωt+φ)+U·cos[ωt+2φ(t)+φ],
0
пр
пр1
=U·cos(ωt+φ),
0
4
где U=2U.
01
03
Данные напряжения выделяются узкополосными фильтрами 27 и 43 соответственно. Напряжение u(t) с выхода узкополосного фильтра 27 подается на второй вход перемножителя 26. Напряжение u(t) выделяется узкополосным фильтром 43 и поступает на вход фазоинвертора 45, на выходе которого образуется напряжение
02
0
пр
пр1
u(t)=-U·cos(ωt+φ),
которое подается на второй вход перемножителя 40.
Следовательно, первый 25 и второй 26 перемножители, первый узкополосный фильтр 27 и первый фильтр 28 нижних частот образуют первый универсальный демодулятор 24 сложных ФМн-сигналов. Третий 40 и четвертый 41 перемножители, второй фильтр 42 нижних частот, второй узкополосный фильтр 43, первый 44 и второй 45 фазоинверторы образуют второй универсальный демодулятор 39 сложных ФМн-сигналов.
Необходимым условием работы любого фазового демодулятора сложных ФМн-сигналов является наличие опорного напряжения, имеющего постоянную начальную фазу и частоту, равную частоте принимаемого ФМн-сигнала или промежуточной частоте.
В предложенных универсальных демодуляторах 24 и 39 ФМн-сигналов опорные напряжения выделяются непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала. При этом они свободны от явления "обратной работы", присущей известным демодуляторам ФМн-сигналов (схемы Пистолькорса А.А., Сифорова В.И., Костаса Д.Ф., Травина С.А.), которые также обеспечивают выделение опорного напряжения непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала.
1
Описанная выше работа способа и система соответствуют случаю приема полезных сложных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω (фиг.4).
з1
Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте ω
з1
з1
з1
з1
з1
U=U·cos(ωt+φ), 0≤t≤T.
То на выходе смесителей 32 и 33 образуются следующие напряжения соответственно:
пр3
пр3
пр
пр3
u(t)=U·cos(ωt+φ),
пр4
пр4
пр
пр4
3
u(t)=U·cos(3ωt+φ), 0≤t≤T,
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mtext>пр3</mtext></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mtext>1</mtext><mtext>2</mtext></mfrac><msub><mi>U</mi><mtext>з</mtext></msub><msub><mrow /><mtext>1</mtext></msub><msub><mtext>U</mtext><mrow><mtext>г1</mtext></mrow></msub><mtext>;</mtext></mrow>
где
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mtext>пр4</mtext></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mtext>1</mtext><mtext>2</mtext></mfrac><msub><mi>U</mi><mtext>з</mtext></msub><msub><mrow /><mtext>1</mtext></msub><msub><mtext>U</mtext><mrow><mtext>г2</mtext></mrow></msub><mtext>;</mtext></mrow>
пр
г1
з1
ω=ω-ω - промежуточная частота;
пр
г2
з1
3ω=ω-ω - утроенное значение промежуточной частоты;
пр3
г1-
з1
пр4
г2
з1
φ=φφ; φ=φ-φ.
пр3
з1
Однако только напряжение u(t) попадает в полосу пропускания первого усилителя 34 промежуточной частоты и на первый вход коррелятора 36. Выходное напряжение коррелятора 36 равно нулю, ключ 38 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте ω, подавляется.
з2
Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте ω
з2
з2
з2
з2
з2
u(t)=U·cos(ωt+φ), 0≤t≤T,
то на выходе смесителей 32 и 33 образуются следующие напряжения соответственно:
пр5
пр5
пр
пр5
u(t)=U·cos(3ωt+φ),
пр6
пр6
пр
пр6
з2
u(t)=U·cos(ωt+φ), 0≤t≤T,
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mtext>пр5</mtext></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mtext>1</mtext><mtext>2</mtext></mfrac><msub><mi>U</mi><mtext>з</mtext></msub><msub><mrow /><mtext>2</mtext></msub><msub><mtext>U</mtext><mrow><mtext>г1</mtext></mrow></msub><mtext>;</mtext></mrow>
где
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mtext>пр6</mtext></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mtext>1</mtext><mtext>2</mtext></mfrac><msub><mi>U</mi><mtext>з</mtext></msub><msub><mrow /><mtext>2</mtext></msub><msub><mtext>U</mtext><mrow><mtext>г2</mtext></mrow></msub><mtext>;</mtext></mrow>
пр
з2
г1
3ω=ω-ω - утроенное значение промежуточной частоты;
пр
32
г2
ω=ω-ω - промежуточная частота;
пр5
з2-
г1
пр6
з2
г2
φ=φφ; φ=φ-φ.
пр6
з2
Однако только напряжение u(t) попадает в полосу пропускания второго усилителя 35 промежуточной частоты и на второй вход коррелятора 36. Выходное напряжение коррелятора 36 равно нулю, ключ 38 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте ω, подавляется.
k1
k2
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте ω и/или по второму комбинационному каналу на частоте ω или по любому другому дополнительному каналу приема.
з1
з2
пр3
пр6
пр3
пр6
з1
з2
з1
з2
пр3
пр6
пор
з1
з2
Если ложные сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому ω и второму ω зеркальным каналам, то напряжение u(t) и u(t) попадают в полосу пропускания первого 34 и второго 35 усилителей промежуточной частоты и на первый и второй входы коррелятора 36. Но ключ 38 в этом случае все равно не открывается. Это объясняется тем, что канальные напряжения u(t) и u(t) образованы разными ложными сигналами (помехами) u(t) и u(t), принимаемыми на разных частотах ω и ω. Поэтому между канальными напряжениями u(t) и u(t) существует слабая корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора 36 не достигает максимального значения и не превышает порогового уровня U в пороговом блоке 37, ключ 38 не открывается и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому ω и второму ω зеркальным каналам, подавляются.
Следует также отметить, что корреляционная функция R(τ) ложных сигналов (помех) не обладает тем замечательным свойством, присущим корреляционной функции R(τ) сложных ФМн-сигналов. Она имеет ярко выраженный главный лепесток и относительно низкий уровень боковых лепестков.
k1
k2
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), одновременно принимаемые по первому ω и второму ωкомбинационным каналам или одновременно по двум другим дополнительным каналам приема.
Описанная выше работа способа соответствует контролю подлинности и перемещения алкогольной продукции на производстве.
При перемещении продукции с конвейера на склад на последнем производят считывание ридером данных с радиочастотной метки каждой единицы продукции и вводят полученные данные в базу данных сервера на складе, а при выводе продукции со склада осуществляют считывание ридером данных с радиочастотной метки каждой единицы вывозимой продукции и вводят отметку в базу данных сервера на складе о перемещении этой продукции.
Вся информация о продукции автоматически заносится в базу данных контролирующего устройства завода, независимо от того, хочет производитель или нет. Информация метки снабжена электронной цифровой подписью.
Доступ к базе контролирующего устройства имеют только соответствующие должностные лица фискальных органов.
При реализации бутыль или другая емкость с алкоголем (упаковка, коробка, паллета) проносится или провозится кассиром или другим лицом мимо контролирующего устройства, включающего в себя ридер, закрепленного рядом с кассовым аппаратом или встроенного в прилавок. В случае нарушения подлинности информации (поддельная метка или данные) контролирующее устройство издает тревожный звуковой сигнал.
Контроль продукции осуществляется на всех этапах производства, сбыта и перемещения:
- на стадии производства берется пробная партия продукции и осуществляется проверка соответствия информации, содержащейся в радиочастотной метке, отчетным документам или базам данных в электронном виде;
- на стадии импорта осуществляется проверка соответствия информации, содержащейся в радиочастотной метке, сопутствующим документам или базам данных в электронном виде;
- на стадии перемещения и хранения осуществляется проверка соответствия информации, содержащейся в радиочастотной метке, сопутствующим и складским документам или базам данных в электронном виде;
- на стадии реализации производится контрольная закупка и осуществляется проверка соответствия информации, содержащейся в радиочастотной метке, соответствующим документам и продукции.
К основным характеристикам системы, реализующей предлагаемый способ, можно отнести следующее:
- средняя мощность передатчика ридера - не более 100 МВт;
- частотный диапазон - 400-420 МГц (900-920 МГц);
- дальность действия - не менее 200 м;
32
128
- количество кодовых комбинаций - 2 - 2;
- тип излучаемого сигнала - гармоническое колебание, тип ответного сигнала;
- сложный сигнал с фазовой манипуляцией;
- габариты радиочастотной метки - 8×15×5 мм;
- срок службы радиочастотной метки - не менее 20 лет;
- потребляемая радиочастотной меткой мощность - 0 Вт.
Предлагаемый способ обеспечивает повышение эффективности и достоверности контроля за подлинной продукцией и ее перемещением. Это достигается использованием радиочастотных меток на поверхностных акустических волнах.
Основной особенностью указанных меток является отсутствие источников питания, малые размеры и использование сложных сигналов с фазовой манипуляцией.
Сложные ФМн-сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.
Таким образом, предлагаемый способ и система по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение помехоустойчивости и чувствительности приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, и ослаблением узкополосных помех, принимаемых по основному каналу.
При этом ложные сигналы (помехи) принимаемые по зеркальным и комбинационным каналам, подавляются путем корреляционной обработки канальных напряжений.
Ослабление узкополосных помех, принимаемых по основному каналу, осуществляется двумя универсальными демодуляторами ФМн-сигналов, которые обеспечивают увеличение отношения сигнал/шум на выходе блока вычитания и тем самым повышение помехоустойчивости, чувствительности и дальности приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией.