[发明专利]基于虚拟仪器的动物标签测试系统

说明书

技术领域

本发明属于电子无线通信领域，具体涉及一种通过PXIe虚拟仪器平台搭建的动物标签测试系统。

背景技术

1.动物标签技术

近年来，随着网络的发展，射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)作为一种实时、快速、准确采集与处理信息的高新技术，通过对包括零售商品、物流单元、生产零部件等实体对象的唯一有效标识，正被广泛应用于物流管理，高速公路收费管理，生产自动化等众多领域。

动物标签是指对动物个体或群体进行标志，就是利用特定的标签，以RFID技术手段与需要识别的动物相对应，这样就可以随时对动物的相关属性进行跟踪与管理。对动物进行跟踪和识别的主要用途在于：(1)对外来动物疾病进行控制，监督与预防；(2)加强官方对动物的接种与疾病预防管理；(3)动物产品效能管理和顾客关心的食品安全性问题的需要。(4)国际贸易的安全性和风险管理的需要。

动物标签属于低频电子标签，低频电子标签工作频率范围是30kHz～300kHz，其中动物标签工作频率为134.2kHz。动物标签工作原理是通过电感耦合方式从读写器耦合线圈的辐射场中获得能量，读写距离小于1米。动物标签的优点是省电廉价，可穿透性强，非常适用于距离近、速度低和数据量要求少的识别应用。

2.虚拟仪器技术

所谓虚拟仪器(VI，Virtual Instrument)，是以通用计算机为核心，根据用户对仪器的设计定义，用软件实现虚拟控制面板设计和测试功能的一种计算机仪器系统。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入和输出，软件才是整个仪器系统的关键，使用者可以通过修改软件很便捷地改变仪器系统的功能和规模，所以说“软件就是仪器”。

在虚拟仪器技术中，使用范围最广的编程语言是由NI公司开发的LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)图形化编程语言。LabVIEW共有三个图形化编程面板：第一个是前面板，即用户接口。用于向程序中输入各种控制参数，并以图形或数字等各种形式输出测试结果，相当于传统仪器的面板。利用LabVIEW强大的界面功能，前面板可以做的和传统仪器面板非常相似，并且还可以给工程师提供创新的空间，按照工程师自己的想法和思路重新设计出新的富有个性的界面。第二个是程序框图，即源代码面板。程序框图利用图形化编程，无需敲写繁杂的文本代码，只需用连接线把需要的图标连接即可。相当于传统仪器中用来实现仪器功能的零部件和接线。第三个是函数面板，即含有大量函数模块的面板。用户可以即选即用，通过该模块集，用户可以大大简化工作量，提高工作效率。

传统的测试仪器系统的硬件平台搭建方式较为复杂，需要自行开发或者购买相应的功能模块再进行调试和开发，开发周期长，实验过程复杂，并且不灵活。因此如何充分利用虚拟仪器技术，快速构建一种实时性高且功能易扩展的动物标签测试系统是本发明需要研究的课题。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明目的在于提出了一种基于虚拟仪器技术的动物标签测试系统，实现系统构建周期短、运算速度快、实时性高，并且提高系统的灵活性和可移植性。

为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种基于虚拟仪器的动物标签测试系统，系统中的物理层发射机和接收机为基于PXIe模块化仪器利用LabVIEW FPGA实现的发射机和接收机，系统包括PXIe主控器、PXIe中频信号收发器、PXIe总线背板、平板天线和动物标签；主控器通过PXIe总线背板与中频信号收发器连接，用于通过背板总线把用户配置信息传送给中频信号收发器，以及接收并显示中频信号收发器反馈的显示内容信息；所述用户配置信息包括硬件设备类型、动物标签中心载频频率、功率增益、测试命令类型和发送数据协议相关参数配置；所述显示内容信息包括发射机的发送信号波形图和接收到的动物标签返回的整体信号波形图；中频信号收发器与平板天线连接，用于对用户配置信息进行基带信号的编码和调制并通过平板天线把信号发送给动物标签，以及通过平板天线接收动物标签的响应信号并进行解调和解码得到显示内容信息。

进一步地，主控器和中频信号收发器之间通过FIFO和全局变量实现数据传输与共享。