RU2730883C1 - Alarm bracelet for emergency use - Google Patents
Alarm bracelet for emergency use Download PDFInfo
- Publication number
- RU2730883C1 RU2730883C1 RU2019129955A RU2019129955A RU2730883C1 RU 2730883 C1 RU2730883 C1 RU 2730883C1 RU 2019129955 A RU2019129955 A RU 2019129955A RU 2019129955 A RU2019129955 A RU 2019129955A RU 2730883 C1 RU2730883 C1 RU 2730883C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- phase
- latch
- control electronics
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B19/00—Alarms responsive to two or more different undesired or abnormal conditions, e.g. burglary and fire, abnormal temperature and abnormal rate of flow
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано для оповещения об угрозе пожара или иного нежелательного, или ненормального режима работы членов экипажа различных судов, а также лиц с ограниченными возможностями жизнедеятельности и здоровья.The proposed device relates to the field of radio engineering and can be used to alert about the threat of fire or other undesirable or abnormal mode of operation of the crew members of various ships, as well as persons with disabilities and health.
Известны системы и устройства оповещения об угрозе пожара или иного нежелательного, или ненормального режима работы лиц с ограниченными возможностями жизнедеятельности и здоровья (авт. свид. СССР №1.089.601; патенты РФ №№2.170.951, 2.040.035, 2.110.094, 2.210.813, 2.263.972, 2.312.397, 2.350.263, 2.358.324, 2.406.156, 2.444.461, 2.473.130; патенты на полезную модель №№42.677, 43.675, 51.508; патенты США №№3.786.461, 4.418.337, 6.127.930; Абрамов B.C. Микроконтроллер-дельта-модулятор. Ежемесячный массовый журнал «Радиомир», М.: ООО «Радиомир - Пресс», 25.03.2005, с. 3 и другие).Known systems and devices for warning about the threat of fire or other undesirable or abnormal mode of operation of persons with disabilities and health (ed. Certificate of the USSR No. 1.089.601; RF patents No. 2.170.951, 2.040.035, 2.110.094, 2.210.813, 2.263.972, 2.312.397, 2.350.263, 2.358.324, 2.406.156, 2.444.461, 2.473.130; utility model patents # 42.677, 43.675, 51.508; US patents # 3.786. 461, 4.418.337, 6.127.930; Abramov BC Microcontroller-delta-modulator. Monthly mass magazine "Radiomir", M .: OOO "Radiomir - Press", 25.03.2005, p. 3 and others).
Из известных систем и устройств наиболее близким к предлагаемому является «Сигнальный браслет для использования в чрезвычайной ситуации» (патент РФ №2.473.130, G08B 21/04, 2008), который и выбран в качестве прототипа.Of the known systems and devices, the closest to the proposed one is the "Alarm bracelet for use in an emergency" (RF patent No. 2.473.130, G08B 21/04, 2008), which was chosen as a prototype.
Известный браслет предназначен для использования человеком, спасающимся в случае пожара. Он оснащен средствами оповещения и механизмом крепления, включающим средства активации различных функций браслета, когда он плотно охватывает запястье.The known bracelet is intended for use by a person fleeing in the event of a fire. It is equipped with alerts and a fastening mechanism that includes means to activate various functions of the wristband when it fits snugly around the wrist.
Спасение от пожара - это чрезвычайная ситуация, которая может вызвать стресс и страх. В такой ситуации жизненно важно, чтобы оборудование, которое должен использовать спасающийся, было прочным и очень простым в использовании.Rescue from a fire is an emergency that can cause stress and fear. In such a situation, it is vital that the equipment that the survivor must use is robust and very easy to use.
Важной характеристикой браслета является автоматическая активация при его надевании. При этом немедленно включается свет, чтобы облегчить ориентацию в дыму и темноте.An important characteristic of the bracelet is its automatic activation when it is put on. This immediately turns on the light to facilitate orientation in smoke and darkness.
Проблесковый свет и звуковой сигнал автоматически включаются датчиком движения, когда пользователь не двигается в течении некоторого времени, например, если он (она) находится в бессознательном состоянии. Известный браслет облегчает поиск жертв несчастного случая и обеспечивает повышенную безопасность пользователя, не сковывая его движений. Браслет активируется, только когда он надет и поэтому не привлекает ненужного внимания.The flashing light and sound signal are automatically activated by the motion sensor when the user does not move for some time, for example, if he (she) is unconscious. The well-known bracelet makes it easier to find victims of an accident and provides increased safety for the user, without hindering his movements. The wristband is activated only when it is worn and therefore does not attract unnecessary attention.
Но в известном сигнальном браслете не предусмотрена возможность для передачи на пункт контроля сигнала об экстренной помощи пожилым людям, лишенным возможности самостоятельно передвигаться при возникновении чрезвычайной ситуации, а также не предусмотрена возможность для определения местоположения и идентификации лиц, попавших в чрезвычайную ситуацию.But the known signal bracelet does not provide for the possibility of transmitting an emergency signal to the control point for elderly people who are deprived of the opportunity to move independently in the event of an emergency, and also does not provide for the ability to determine the location and identification of persons in an emergency.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей сигнального браслета путем передачи на пункт контроля сигнала об экстренной помощи пожилым людям, лишенным возможности самостоятельно передвигаться при возникновении чрезвычайной ситуации, а также путем определения местоположения и идентификации лиц, попавших в чрезвычайную ситуацию.The technical objective of the invention is to expand the functionality of the signal bracelet by transmitting an emergency signal to the control point for elderly people who are deprived of the ability to move independently in the event of an emergency, as well as by determining the location and identification of persons in an emergency.
Поставленная задача решается тем, что сигнальный браслет для использования в чрезвычайной ситуации, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, корпус, прикрепленный к фиксатору, включающему в себя первую и вторую части, способные двигаться относительно друг друга с обеспечением регулировки длины окружности фиксатора, причем корпус браслета прижат к запястью при закрепленном фиксаторе и содержит источник питания и электронику управления звуковым и световым сигналами оповещения, браслет содержит расположенное в корпусе устройство для обнаружения состояния движения или отсутствия движения браслета, связанное с указанной электроникой управления, и средства управления передачей звукового и светового сигналов на основе обнаруженного состояния, механизм прикрепления фиксатора к корпусу, включающий в себя средства включения указанной электроники управления в браслете, когда фиксатор закреплен на запястье, и отключения указанной электроники, когда фиксатор ослаблен, причем указанный механизм прикрепления фиксатора включает в себя первый и второй механизмы прикрепления с противоположных сторон корпуса, при этом один конец фиксатора закреплен с помощью устройства закрепления в первом механизме прикрепления, а другой конец фиксатора закреплен в держателе, прикрепленном к верхнему концу пружинного механизма, размещенного в кармане корпуса, в то время как нижний конец пружинного механизма прикреплен к корпусу, причем указанный верхний конец имеет свободу линейного перемещения в кармане, а пружинный механизм сжат, когда фиксатор закреплен на запястье с обеспечением замыкания контакта в размещенном в корпусе выключателе, который соединен с указанной электроникой управления и вызывает при таком замыкании активацию браслета, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен индивидуальным радиоканальным устройством оповещения, радиочастотной меткой на поверхностных акустических волнах, пунктом контроля и считывателем, причем индивидуальное радиоканальное устройство оповещения и радиочастотная метка на поверхностных акустических волнах размещены в корпусе сигнального браслета, индивидуальное радиоканальное устройство оповещения содержит последовательно подключенные к первому выходу электроники управления задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, приемник, электроника управления, второй вход которого соединен с кнопкой квитирования, модулятор, импульсный преобразователь напряжения и вибромотор, причем к третьему и четвертому выходам электроники управления подключены световой индикатор и звуковой сигнализатор соответственно, выход автономного источника питания соединен с цепями приемника и электроники управления, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосного фильтра, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, фильтра нижних частот и блока регистрации, считыватель выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первого узкополосного фильтра, сумматора, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первого полосового фильтра, первого удвоителя фазы, первого делителя фазы на два, второго узкополосного фильтра, первого фазометра, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора и блок регистрации, причем к выходу дуплексера последовательно подключены второй полосовой фильтр, второй удвоитель фазы, второй делитель фазы на два, третий узкополосный фильтр и второй фазометр, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, а выход подключен ко второму входу блока регистрации, к выходу второго полосового фильтра подключен фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра, а выход подключен к третьему входу блока регистрации, радиочастотная метка на поверхностных акустических волнах выполнена в виде двух встречно-штыревые преобразователей, каждый из которых содержит две гребенчатые системы электродов, нанесенных на поверхность пьезокристалла, электроды каждой из гребенок соединены между собой шинами, которые связаны с общей микрополосковой приемопередающей антенной, при этом на поверхности пьезокристалла за каждым встречно-штыревым преобразователем последовательно размещены чувствительный элемент, выполненный в виде тонкой мембраны, и отражательная решетка, центральные частоты ω1 и ω2 встречно-штыревых преобразователей определяются шагом размещения электродов и выбраны следующим образом: ω2=2ω1, идентификационный номер сигнального браслета определяется порядком размещения электродов на поверхности пьезокристалла.The problem is solved in that a signal wristband for use in an emergency, containing, in accordance with the closest analogue, a housing attached to the latch, including the first and second parts, capable of moving relative to each other with the provision of adjusting the circumference of the latch, and the housing the bracelet is pressed to the wrist with the retainer fixed and contains a power source and electronics for controlling sound and light warning signals, the bracelet contains a device located in the body for detecting the state of movement or lack of movement of the bracelet associated with the specified control electronics, and means for controlling the transmission of sound and light signals to based on the detected condition, a mechanism for attaching the latch to the case, including means for turning on said control electronics in the wristband when the latch is attached to the wrist, and disconnecting said electronics when the latch is loosened, and said mechanic latch attachment device includes first and second attachment mechanisms on opposite sides of the housing, with one end of the latch secured by the attachment device in the first attachment mechanism, and the other end of the latch fastened in a holder attached to the upper end of the spring mechanism located in the housing pocket while the lower end of the spring mechanism is attached to the housing, said upper end being free to move linearly in the pocket and the spring mechanism being compressed when the latch is secured to the wrist to close the contact in the housing-located switch that is connected to said control electronics and triggers the activation of the bracelet with such a closure, differs from the closest analogue in that it is equipped with an individual radio channel warning device, a radio frequency tag on surface acoustic waves, a control point and a reader, and an individual radio channel warning device I and a radio frequency tag on surface acoustic waves are placed in the body of a signal bracelet, an individual radio channel warning device contains a master oscillator, a phase manipulator connected in series to the first output of the control electronics, a phase manipulator, the second input of which is connected to the output of a pseudo-random sequence generator, a power amplifier, a duplexer, an input-output which is connected to the transmitting-receiving antenna, the receiver, the control electronics, the second input of which is connected to the acknowledgment button, the modulator, the pulse voltage converter and the vibration motor, and the light indicator and the sound signaling device are connected to the third and fourth outputs of the control electronics, respectively, the output of the autonomous power supply is connected to the circuits receiver and control electronics, the control point is made in the form of a series-connected receiving antenna, a high-frequency amplifier, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the lower filter their frequencies, a narrow-band filter, a second multiplier, the second input of which is connected to the output of a high-frequency amplifier, a low-pass filter and a registration unit, the reader is made in the form of a series-connected master oscillator, a multiplier, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the first narrow-band filter, adder, the second input of which is connected to the second output of the master oscillator, power amplifier, duplexer, the input-output of which is connected to the transmit-receive antenna, the first band-pass filter, the first phase doubler, the first phase divider by two, the second narrow-band filter, the first phase meter, the second input of which connected to the output of the master oscillator and the registration unit, and the second band-pass filter, the second phase doubler, the second phase divider by two, the third narrow-band filter and the second phase meter are connected in series to the output of the duplexer, the second input of which is connected to the output of the first narrow-band filter, and the output is connected a phase detector is connected to the second input of the recording unit, to the output of the second bandpass filter, the second input of which is connected to the output of the third narrowband filter, and the output is connected to the third input of the recording unit, the radio frequency tag on the surface acoustic waves is made in the form of two interdigital transducers, each of which it contains two comb systems of electrodes deposited on the surface of the piezo crystal, the electrodes of each of the combs are interconnected by buses, which are connected to a common microstrip transceiver antenna, while on the surface of the piezo crystal, behind each interdigital transducer, a sensitive element made in the form of a thin membranes, and a reflective grating, the center frequencies ω 1 and ω 2 of the interdigital transducers are determined by the electrode placement pitch and are selected as follows: ω 2 = 2ω 1 , the identification number of the signal bracelet is determined by the order of electrodes placement on the surface of the piezoelectric crystal.
На фиг. 1 представлен браслет, закрепленный на запястье. На фиг. 2 показаны детали встроенных оповещающих устройств. Структурная схема индивидуального радио канального устройства оповещения представлена на фиг. 3. Структурная схема пункта контроля представлена на фиг. 4. Структурная схема считывателя представлена на фиг. 5. Функциональная схема радиочастотной метки на поверхностных акустических волнах изображена на фиг. 6. Частотная диаграмма показана на фиг. 7.FIG. 1 shows a bracelet attached to the wrist. FIG. 2 shows the details of the built-in warning devices. The block diagram of an individual radio channel annunciator is shown in FIG. 3. The block diagram of the control point is shown in FIG. 4. The block diagram of the reader is shown in FIG. 5. The functional diagram of a radio frequency tag on surface acoustic waves is shown in FIG. 6. The frequency diagram is shown in FIG. 7.
Браслет 1, закрепленный на запястье, включает корпус 2, прикрепленный к фиксатору 3, включающему первую и вторую части, способные двигаться относительно друг друга, позволяя тем самым подгонять окружность фиксатора 3. Корпус 2 прижимается к запястью, когда фиксатор 2 закреплен. Корпус 2 содержит источник питания 9, индивидуальное радиоканальное устройство 7 оповещения, радиочастотную метку 8 на поверхностных акустических волнах (ПАВ), световые индикаторы 4 и 5, звуковой сигнализатор 6.The
Индивидуальное радиоканальное устройство 7 оповещения содержит последовательно подключенные к первому выходу электроники управления 14, задающий генератор 18, фазовый манипулятор 20, второй вход которого соединен с выходом генератора 19 псевдослучайной последовательности (ПСП), усилитель 21 мощности, дуплексер 12, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 11, приемник 13, электроника 14 управления, второй вход которой соединен с кнопкой квитирования, модулятор 15, импульсный преобразователь напряжения 16 и вибромотор 17. Причем к третьему и четвертому выходам электроники 14 управления подключены световой индикатор 5 и звуковой сигнализатор 6 соответственно. Выход автономного источника питания 9 соединен с цепями приемника 13 и электроники управления 14.The individual radio
Пункт контроля 22 содержит последовательно включенные приемную антенну 23, усилитель 24 высокой частоты, первый множитель 26, второй вход которого соединен с выходом фильтра 29 нижних частот, узкополосный фильтр 28, второй перемножитель 27, второй вход которого соединен с выходом усилителя 24 высокой частоты, фильтр 29 нижних частот и блок 30 регистрации.The
Перемножители 26 и 27, узкополосный фильтр 28 и фильтр 29 нижних частот образуют демодулятор 25 ФМН сигналов.The
Считыватель 31 содержит последовательно включенные задающий генератор 32, перемножитель 33, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 32, узкополосный фильтр 34, сумматор 35, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора 32, усилитель 36 мощности, дуплексер 37, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 38, первый полосовой фильтр 39, первый удвоитель фазы 41, делитель 43 фазы на два, второй узкополосный фильтр 45, первый фазометр 47, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 32, и блок 50 регистрации. К выходу дуплексера 37 последовательно подключены второй полосовой фильтр 40, второй удвоитель фазы 42, второй делитель 44 фазы на два, третий узкополосный фильтр 46 и второй фазометр 48, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра 34, а выход подключен ко второму входу блока 50 регистрации. К выходу второго полосового фильтра 40 подключен фазовый детектор 49, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра 46, а выход подключен к третьему входу блока 50 регистрации.The
Радиочастотная метка на поверхностных акустических волнах (ПАВ) выполнена в виде двух встречно-штыревых преобразователей (ВШП) I и II, каждый из которых содержит две гребенчатые системы электродов 52.1 и 52.2, нанесенных на поверхность пьезокристалла 8. Электроды 52.1 (52.2) собой шинами 53.1 и 54.1 (53.2 и 54.2), которые связаны с общей микрополосковой приемопередающей антенной 51. При этом на поверхности пьезокристалла 8 за каждым ВШП последовательно размещены чувствительный элемент 55.1 (55.2), выполненный в виде тонкой мембраны, и отражательная решетка 56.1 (56.2). Центральные частоты ω1 и ω2 ВШП I и II определяются шагом размещения электродов 52.1 и 52.2 и выбраны следующим образом: ω2=2ω1. Номер сигнального браслета определяется порядком размещения электродов на поверхности пьезокристалла 8 (например, 10011011, фиг. 6).The radio frequency tag on surface acoustic waves (SAW) is made in the form of two interdigital transducers (IDTs) I and II, each of which contains two comb systems of electrodes 52.1 and 52.2, deposited on the surface of the
Сигнальный браслет для использования в чрезвычайной ситуации реализуется следующим образом.The alarm bracelet for use in an emergency is implemented as follows.
Активированный браслет 1 находится в режиме ожидания, то есть упомянутый датчик движения определяет режим работы браслета 1. Когда браслет 1 активирован и движется, направленный свет 4 предпочтительно включен, чтобы освещать дорогу человеку, движущемуся с браслетом 1 на руке. Если браслет оставался в покое в течение определенного времени, он переходит в другой режим, который в одном из вариантов осуществления может подать пользователю звуковой сигнал оповещения о том, что вслед за ним будет включено полное световое и звуковое оповещение. И если браслет после этого не двигается в течение определенного времени, например, 4 секунд, будет включено полное оповещение. При этом замигает проблесковый свет 5 и устройство генерации звукового сигнала 6 подаст громкий звуковой сигнал.The activated
Одна из главных особенностей браслета заключается в том, что электроника управления 14 включается и выключается автоматически, в зависимости от того, закреплен браслет на запястье или нет. Когда браслет не используется, то есть не надет на запястье, он не должен без надобности привлекать внимание спасателей: в крайне неблагоприятном случае это может привести к возникновению опасной ситуации.One of the main features of the bracelet is that the
Области применения браслета многочисленны, но особенно он подходит для оповещения об угрозе пожара или иного нежелательного, или ненормального режима работы лиц с ограниченными возможностями жизнедеятельности и здоровья.The areas of application of the bracelet are numerous, but it is especially suitable for warning of the threat of fire or other undesirable or abnormal mode of operation of persons with disabilities and health.
При получении по радиоканалу тревожного сигнала, последний с выхода приемопередающей антенны 11 через дуплексер 12 и приемник 13 поступает на первый вход электроники 14 управления, которая выдает периодические сигналы на включение светового индикатора 5 и звукового сигнализатора 8, а кроме того, запускает модулятор 15. Модулятор 15, периодически включающий и выключающий импульсный преобразователь, предназначен для усиления ощутимости вибрации, создаваемой вибромотором 17.When an alarm signal is received via the radio channel, the latter from the output of the transmitting-receiving
Устройство обеспечивает повышение эффективности оповещения лиц с ограниченными возможностями жизнедеятельности и здоровья, в частности глухих и слабослышащих за счет индивидуального оповещения низкочастотными вибрационными сигналами, воздействующими на объективную тактильную реакцию, подтверждающуюся сигналами светового и звукового оповещения.The device provides an increase in the effectiveness of notification of persons with disabilities and health, in particular the deaf and hearing impaired, due to individual notification by low-frequency vibration signals affecting an objective tactile response, confirmed by light and sound warning signals.
Кнопка 10 квитирования предназначена для сброса вибрационного сигнала с одновременной передачей по радиоканалу известия о получении тревожного сигнала.The
Пожилой человек, лишенный возможности самостоятельно передвигаться и находящийся, например, в доме инвалидов, при возникновении чрезвычайной ситуации и получив сигнал тревоги об угрозе пожара, наводнения или других стихийных бедствий, нуждается в экстренной помощи спасателей и нажимает кнопку 10 квитирования и через электронику 14 управления включает задающий генератор 18, который формирует высокочастотное колебаниеAn elderly person who is deprived of the ability to move independently and is, for example, in a home for disabled people, in case of an emergency and having received an alarm about the threat of fire, flood or other natural disasters, needs emergency help from rescuers and presses the
где ωc, ϕc, Tc - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания.Where ω c , ϕ c , T c - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of high-frequency oscillation.
Это колебание поступает на первый вход фазового манипулятора 20, на второй вход которого подается модулирующий код Mc(t) с выхода генератора 19 псевдослучайной последовательности (ПСП). Причем модулирующий код Mc(t) является идентификационным номером браслета, надетого на запястье пожилого человека.This oscillation is fed to the first input of the
На выходе фазового манипулятора 20 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН)At the output of the
где ϕk(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом Mc(t), который после усиления в усилителе 21 мощности через дуплексер 12 поступает в приемопередающую антенну 11, излучается ею в эфир, улавливается приемной антенной 23 пунктом контроля и через усилитель 24 высокой частоты поступает на первые входы перемножителей 26 и 27. На второй вход второго перемножителя 27 подается опорное напряжение с выхода узкополосного фильтра 28where ϕ k (t) = {0, π} is the manipulated phase component reflecting the phase-shift keying law in accordance with the modulating code M c (t), which, after amplification in the
На выходе перемножителя 27 образуется низкочастотное напряжениеA low-frequency voltage is generated at the output of the
где Where
пропорциональное модулирующему коду Mc(t),proportional to the modulating code M c (t),
которое фиксируется блоком 30 регистрации.which is fixed by the
Одновременно низкочастотное напряжение uH(t) с выхода фильтра 29 нижних частот подается на второй вход первого перемножителя 26. На выходе последнего образуется опорное напряжениеSimultaneously, the low-frequency voltage u H (t) from the output of the low-
где Where
которое выделяется узкополосным фильтром 28 и подается на второй вход перемножителя 27.which is selected by a narrow-
Браслет может заключать в себе дополнительные средства измерения различных параметров состояния человека, носящего браслет. Эти параметры состояния могут включать температуру и влажность, например, на морских объектах и кораблях с использованием радиочастотных меток на ПАВ и считывателя.The bracelet may contain additional means of measuring various parameters of the state of the person wearing the bracelet. These condition parameters can include temperature and humidity, for example, on offshore facilities and ships using RFID tags on a SAW and a reader.
При этом задающий генератор 32 формирует высокочастотное колебаниеIn this case, the
где ϕ1, T1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания,Where ϕ 1 , T 1 - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of the high-frequency oscillation,
которое поступает на два входа перемножителя 33. На выходе последнего образуется гармоническое колебаниеwhich is fed to two inputs of the
где Where
ω2=2ω1; ϕ2=2ϕ1, ω 2 = 2ω 1 ; ϕ 2 = 2ϕ 1,
которое выделяется узкополосным фильтром 34 и поступает на первых вход сумматора 35, на второй вход которого подается высокочастотное колебание u1(t) со второго выхода задающего генератора 32. На выходе сумматора 35 образуется суммарное напряжениеwhich is selected by a narrow-
uΣ(t)=u1(t)+u2(t),u Σ (t) = u 1 (t) + u 2 (t),
которое после усиления в усилителе 36 через дуплексер 37 поступает в приемопередающую антенну 38, излучается ею в эфир, улавливается микрополосковой приемопередающей антенной 51 и возбуждает встречно-штыревые преобразователи (ВШП) I и II на поверхностных акустических волнах (ПАВ).which, after amplification in the
В основе работы радиочастотной метки на ПАВ лежат три физических процесса:The operation of a SAW RFID tag is based on three physical processes:
- преобразование входного электрического сигнала в акустическую волну;- conversion of the input electrical signal into an acoustic wave;
- распространение акустической волны по поверхности пьезокристалла;- propagation of an acoustic wave over the surface of a piezoelectric crystal;
- отражение и обратное преобразование в электрический сигнал.- reflection and reverse conversion into an electrical signal.
Для прямого и обратного преобразования ПАВ используются два ВШП I и II, работа которых основана на том, что переменные в пространстве и времени электрические поля, создаваемые в пьезоэлектрическом кристалле системой электродов 52.1 и 52.2, вызывают из-за пьезоэффекта упругие деформации, которые распространяются в кристалле в виде ПАВ. Центральные частоты ω1 и ω2 первого I и второго II ВШП определяют шагом размещения электродов 52.1 и 52.2. Порядок размещения электродов определяет идентификационный номер радиочастотной метки, а следовательно, и сигнального браслета, надетого на запястье человека (например, 10011011, фиг. 6).For direct and inverse conversion of SAW, two IDTs I and II are used, the operation of which is based on the fact that space and time variable electric fields created in a piezoelectric crystal by the system of electrodes 52.1 and 52.2, due to the piezoelectric effect, cause elastic deformations that propagate in the crystal in the form of surfactants. The central frequencies ω 1 and ω 2 of the first I and second II IDTs are determined by the pitch of the electrodes 52.1 and 52.2. The order in which the electrodes are placed determines the identification number of the RFID tag and, consequently, of the signal bracelet worn on the person's wrist (for example, 10011011, Fig. 6).
Изготовление ВШП осуществляется стандартными методами фотолитографии и травлением тонкой металлической пленки, осажденной на пьезоэлектрическом кристалле. Возможность современной фотолитографии позволяют создавать ВШП, работающие на частотах до 3ГГц. Чувствительные элементы 55.1 и 55.2, выполненные, например, в виде тонкой мембраны, реагируют на температуру Т и влажность W.The production of IDTs is carried out by standard photolithography methods and by etching a thin metal film deposited on a piezoelectric crystal. The possibility of modern photolithography makes it possible to create IDTs operating at frequencies up to 3GHz. Sensing elements 55.1 and 55.2, made, for example, in the form of a thin membrane, react to temperature T and humidity W.
Скорость ПАВ в области чувствительных 55.1 и 55.2 изменяется и фазы отраженных от решеток 56.1 и 56.2 акустических волн также изменяются в соответствии с деформацией чувствительных элементов 55.1 и 55.2.The speed of the surfactant in the region of sensitive 55.1 and 55.2 changes and the phases of the acoustic waves reflected from the gratings 56.1 and 56.2 also change in accordance with the deformation of the sensitive elements 55.1 and 55.2.
Акустические волны модифицируются уникальным, зависящим от топологии ВШП образом. Затем отраженные акустические волны претерпевают обратное преобразование в электромагнитные сигналы с фазовой манипуляцией (ФМН), которые поступают в микрополосковую приемопередающую антенну 51 и излучаются в пространстве:Acoustic waves are modified in a unique way, depending on the topology of the IDT. Then, the reflected acoustic waves undergo a reverse transformation into phase-shift keying (PSK) electromagnetic signals, which enter the
где ϕk1(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t) (идентификационным номером сигнального браслета), который определяется структурой ВШП;where ϕ k1 (t) = {0, π} is the manipulated phase component, displaying the phase shift keying law in accordance with the modulating code M 1 (t) (identification number of the signal bracelet), which is determined by the IDT structure;
Δϕ1 - разность фаз, вызванная изменением температуры;Δϕ 1 - phase difference caused by temperature change;
Δϕ2 - разность фаз, вызванная изменением влажности.Δϕ 2 - phase difference caused by moisture change.
Указанные ФМН сигналы улавливаются приемопередающей антенной 38 и через дуплексер 37 поступают на входы полосовых фильтров 39 и 40. Частота настройки ωH1 полосового фильтра 39 выбрана равной частоте ω1(ωH1=ω1). Частота настройки ωH2 полосового фильтра 40 выбрана равной частоте ω2(ωН2=ω2).These PSK signals are captured by the
Полосовыми фильтрами 39 и 40 выделяются ФМН сигналы u4(t) и u5(t) соответственно, которые поступают на входы удвоителей фазы 41 и 42. На выходах последних образуются следующие гармонические колебания:Bandpass filters 39 and 40 select the PSK signals u 4 (t) and u 5 (t), respectively, which are fed to the inputs of
где Where
Так как 2ϕk1(t)={0,2π}, то в данных колебаниях манипуляция фазы уже отсутствует. Эти колебания делятся по фазе на два в делителях фазы 43 и 44 на два и выделяются узкополосными фильтрами 45 и 46:Since 2ϕ k1 (t) = {0.2π}, there is no phase manipulation in these oscillations. These oscillations are divided in phase by two in
и поступают на первые входы фазометров 47 и 48. На вторые входы последних подаются гармонические колебания u1(t) и u2(t) с выходов задающего генератора 32 и узкополосного фильтра 34 соответственно.and fed to the first inputs of the
Фазометры 47 и 48 измеряют фазовые сдвиги Δϕ1 и Δϕ2, пропорциональные температуре Т и влажности W, которые фиксируются блоком регистрации 50.
Одновременно напряжение u5(t) с выхода полосового фильтра 40 поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 49, на второй (опорный) вход которого подается гармоническое колебание U9(t) с выхода узкополосного фильтра 46. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора образуется низкочастотное напряжениеSimultaneously, the voltage u 5 (t) from the output of the
где Where
пропорциональное модулирующему коду M1(t),proportional to the modulating code M 1 (t),
которое фиксируется блоком 50 регистрации.which is fixed by the
Следовательно, блоком 50 регистрации фиксируются идентификационный номер сигнального браслета, надетого на человека, температура Т и влажность W среды, окружающей человека. Указанные параметры претерпевают изменения, например, в случае, если человек окажется в помещении, где произошел пожар, или за бортом корабля.Therefore, the
Считыватель 31 обеспечивает последовательный опрос всех сигнальных браслетов, регистрацию идентификационных номеров людей, снабженных браслетами, их температуру и влажность.The
Приведенные примеры использования сигнального браслета не исчерпывают всех возможных областей его применения в различных чрезвычайных ситуациях.The examples of the use of the signal bracelet do not exhaust all possible areas of its use in various emergency situations.
Таким образом, предлагаемый сигнальный браслет по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает передачу на пункт контроля сигнала об экстренной помощи пожилым людям, лишенным возможности самостоятельно передвигаться при возникновении чрезвычайной ситуации, а также определение местоположения и идентификации лиц, попавших в чрезвычайную ситуацию. При этом используются радиочастотные метки на поверхностных акустических волнах и сложные сигналы с фазовой манипуляцией.Thus, the proposed signal bracelet, in comparison with the prototype and other technical solutions for a similar purpose, ensures the transmission of an emergency signal to the control point for elderly people who are deprived of the ability to move independently in an emergency, as well as determining the location and identification of persons in an emergency. It uses radio frequency tags on surface acoustic waves and complex signals with phase shift keying.
Основное достоинство радиочастотных меток на ПАВ является отсутствие источников питания и малые размеры. Положительным свойством указанных меток можно считать также малые затраты на длительную эксплуатацию (отсутствие батареи и большое время наработки на отказ).The main advantage of SAW RF tags is the lack of power supplies and small size. Low costs for long-term operation (no battery and long MTBF) can also be considered a positive property of these labels.
Сложные ФМН сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.Complex PSK signals have high noise immunity, energy and structural secrecy.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность сигнала. Вследствие этого сложный ФМН сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМН сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.Energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time and in the spectrum with optimal processing, which makes it possible to reduce the instantaneous radiated signal power. As a result, a complex PSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex PSK signal is by no means small, it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point of this domain the signal power is less than the power of noise and interference.
Структурная скрытность сложных ФМН сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений их параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМН сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.Structural secrecy of complex PSK signals is due to a wide variety of their forms and significant ranges of changes in their parameters, which makes it difficult to optimal or at least quasi-optimal processing of complex PSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the receiver sensitivity.
Сложные ФМН сигналы позволяют применять структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.Complex PSK signals allow the use of structural selection. This means that it becomes possible to separate signals operating in the same frequency band and at the same time intervals.
Следует также отметить, что для синхронной демодуляции сложных ФМН сигналов предложено устройство, свободное от явления «обратной работы», присущей известным демодуляторам сложных ФМН сигналов (схемы Пистолькорса А.А., Сифорова В.И., Костаса Д.Ф., Травина Г.А.).It should also be noted that for the synchronous demodulation of complex PSK signals, a device is proposed that is free from the phenomenon of "reverse operation" inherent in known demodulators of complex PSK signals (schemes of A.A. Pistolkors, V.I. Siforov, D.F. Kostas, G. Travin .AND.).
Тем самым функциональные возможности известного сигнального браслета для использования в чрезвычайной ситуации расширены.Thereby, the functionality of the known signaling bracelet for use in an emergency is expanded.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019129955A RU2730883C1 (en) | 2019-09-23 | 2019-09-23 | Alarm bracelet for emergency use |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019129955A RU2730883C1 (en) | 2019-09-23 | 2019-09-23 | Alarm bracelet for emergency use |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2730883C1 true RU2730883C1 (en) | 2020-08-26 |
Family
ID=72237835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019129955A RU2730883C1 (en) | 2019-09-23 | 2019-09-23 | Alarm bracelet for emergency use |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2730883C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202200021111A1 (en) * | 2022-10-13 | 2024-04-13 | Luca Gualtieri | EMERGENCY DEVICE FOR MISSING PERSONS |
| RU232562U1 (en) * | 2024-12-24 | 2025-03-13 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Discrete Signal Diagnostics Panel |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473130C2 (en) * | 2007-10-26 | 2013-01-20 | Эвакуэйд Ас | Signal bracelet for use in emergency |
| CN104287328A (en) * | 2014-11-06 | 2015-01-21 | 湖州高鼎智能科技有限公司 | Safety bracelet with emergency help function and emergency help method of safety bracelet |
| CN105376699A (en) * | 2015-11-12 | 2016-03-02 | 深圳市广和通无线股份有限公司 | Safety monitoring system and method based on GPS bracelet |
| CN207023461U (en) * | 2017-08-09 | 2018-02-23 | 嘉兴星程电子有限公司 | Pedestrains safety bracelet |
| CN107898442A (en) * | 2017-12-28 | 2018-04-13 | 郑州光之源电子科技有限公司 | Children's safety bracelet |
-
2019
- 2019-09-23 RU RU2019129955A patent/RU2730883C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473130C2 (en) * | 2007-10-26 | 2013-01-20 | Эвакуэйд Ас | Signal bracelet for use in emergency |
| CN104287328A (en) * | 2014-11-06 | 2015-01-21 | 湖州高鼎智能科技有限公司 | Safety bracelet with emergency help function and emergency help method of safety bracelet |
| CN105376699A (en) * | 2015-11-12 | 2016-03-02 | 深圳市广和通无线股份有限公司 | Safety monitoring system and method based on GPS bracelet |
| CN207023461U (en) * | 2017-08-09 | 2018-02-23 | 嘉兴星程电子有限公司 | Pedestrains safety bracelet |
| CN107898442A (en) * | 2017-12-28 | 2018-04-13 | 郑州光之源电子科技有限公司 | Children's safety bracelet |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202200021111A1 (en) * | 2022-10-13 | 2024-04-13 | Luca Gualtieri | EMERGENCY DEVICE FOR MISSING PERSONS |
| RU233258U1 (en) * | 2024-12-09 | 2025-04-14 | Кирилл Иванович Москвитин | SIGNAL BRACELET |
| RU232562U1 (en) * | 2024-12-24 | 2025-03-13 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Discrete Signal Diagnostics Panel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6756901B2 (en) | Multi function electronic personal monitor and radio telemetry cell system | |
| US5557259A (en) | Proximity alert and direction indicator | |
| RU2473130C2 (en) | Signal bracelet for use in emergency | |
| US4587516A (en) | Personal security alarm | |
| US6285289B1 (en) | Smoke detector wrist kidnapper alarm | |
| US5864061A (en) | Miniature sports radar speed measuring device | |
| US9318013B2 (en) | Vibrating, pulse-monitored, alarm bracelet | |
| US5463598A (en) | Man overboard alert and locating system | |
| US20020145522A1 (en) | Buddy communicator | |
| US9533743B2 (en) | Life saving apparatus | |
| EP0073681A2 (en) | Improvements relating to position detection devices | |
| US10262524B2 (en) | Personal security whistle apparatus | |
| WO2015160549A1 (en) | Man down detector | |
| US7173881B1 (en) | Silent morning alarm | |
| US20060006998A1 (en) | Activation of personal security alarm in response to detected physiological conditions | |
| US10575775B2 (en) | Method and apparatus for monitoring hydration using a portable communication device | |
| RU2730883C1 (en) | Alarm bracelet for emergency use | |
| US4954836A (en) | Follow-up system for moving bodies | |
| WO2007037943A2 (en) | Child locator | |
| US6118380A (en) | Switch arrangement for child finder apparatus | |
| Prabakar et al. | An enhanced accident detection and victim status indicating system: Prototype | |
| JPH09500226A (en) | Electronic device for establishing a continuous or discontinuous connection between a person and an object | |
| US20240329604A1 (en) | Transducer device for a wearable object, and method for operating same | |
| GB2334127A (en) | Alertness monitor | |
| RU2582549C2 (en) | Security system for the disabled |