[发明专利]一种有源临时限速标签及其信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路上列车临时限速技术领域，更加具体地涉及一种可在列车临时限速系统中起重要作用并提供铁路地面限速区段限速信息的射频识别(RFID)电子标签及其低功耗的信号处理实现方法。

背景技术

射频识别(RFID)技术是一种通过微波波段进行自动识别的技术，它具有传输距离远，传输速度快等优点，是高速RFID定位和识别应用的理想选择。

目前，当铁路沿线发生突发事件或者临时施工需要临时限速时，一般通过两种方法来进行限速：一种是铁路调度部门将限速指令下达行车部门，将限速信息通过RFID识别卡写入置列车运行监控纪录装置(LKJ)，由LKJ来监控列车；另一种是靠司机人工瞭望识别沿线减速信号牌、作业标、移动停车信号牌以及响墩等临时信号标牌来获取地面限速信息。但是，当车载LKJ装置行车信息无法及时获得更新，而在司机人工瞭望识别沿线标牌信息，会出现漏识别、误识别等，这样可能导致列车超速现象而危及行车安全。

综上所述，开发一种RFID装置，能够自动实时为限速区段提供限速信息，可以让司机清楚的知道前方路面限速信息，这对确保行车安全具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有临时限速方式的不足，提出一种有源临时限速电子标签，能够兼顾功耗、阅读距离、数据处理能力这三个性能指标。当配备机车阅读器的机车通过机车轨道上的临时限速标签时，机车阅读器将标签的限速内容反馈给机车司机，这样就通过自动识别技术解决了人工的漏识别和误识别等问题。此外，有源临时限速标签的性能受环境的影响比较大，因此，本发明还提供了有源临时限速标签在铁路上的安装示意方法。

本发明的另一目的在于提供上述临时限速标签的信号处理方法及其休眠激活算法(WS)的软件方案，并为临时限速标签提供充电电路的硬件施行方案。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种有源临时限速标签，包括微控制器(MCU)、射频收发器、时钟模块、匹配网络、微带天线、传感器唤醒电路、声音传感器、振动传感器、能量检测模块、高能充电电池、电池充电电路和电池保护电路。

所述射频收发器包括射频信号的接收通路和射频信号的发送通路。

当机车即将通过安装有源限速标签的轨道时，在铁轨上会产生声音和振动，所述的声音传感器和振动传感器将产生一个信号给传感器唤醒电路，这个传感器唤醒电路将产生一个脉冲给时钟模块，此时，时钟电路开始起振，微处理正常工作。接收通路：阅读器将信息通过射频信号发送给有源临时限速标签，有源临时限速标签的微带天线将射频信号通过匹配网络转化为单端信号，传输给射频收发器，微控制器通过读取射频收发器接收寄存器中的信息，再进行相应的控制。此外，能量检测模块检测到射频信号后，将发脉冲给电池充电电路，此时，高能充电电池将一边给微控制器进行供电，一边充电，而电池保护电路是为了防止充电过程中的电流过冲。发送通路：微控制器将要发送的命令写入射频收发器，射频收发器与匹配网络连接将单端信号转换为射频信号，再通过微带天线发射出去。

接收通路采用的是正交下变频合成技术。接收的射频信号通过低噪声放大器(LAN)放大，然后和一对正交载波混频转化为中频的I/Q两路信号。I/Q两路信号先经过自动增益控制电路和滤波器，再经ADC采样成数字信号，最后进入解调电路解调出基带数据存入至缓冲区中，以便于微控制器做进一步处理。

发送通路则采用零中频的直接频率合成技术。发送缓冲区的数据在射频收发器中能够自动添加包头和CRC校验码，然后数字调制模块对封装好的数据进行调制。压控振荡器和和90度相位偏移电路组成频率合成电路，产生的I/Q两路载波信号供接收通路的混频，而调制后的数据经过零中频的直接频率进行上变频，最后通过功率放大器(PA)后将数据发送至机车阅读器。

所述的匹配网络包括非平衡变压器，滤波电路和阻抗匹配电路，非平衡变压器用于将差分的射频信号转换为单端信号，滤波电路用于滤除不需要的高次谐波分量，保证输出外接负载所需要的基波功率，阻抗匹配电路用于将外接负载变换为放大器所需要的负载，以保证放大器高效地输出所需要的发射功率。

所述时钟模块用于产生射频收发器的频率合成器的参考频率，同时用于产生射频收发器的ADC和数字部分的时钟，此外时钟模块还用于微控制器的工作时钟。

所述的能量检测模块用于检查机车阅读器发射的电磁波，当电磁波的能量超过基准电压时，所述的电池充电电路就对高能充电电池充电，此外，所述的电池保护电路用于防止过流造成的电池烧坏。