专利名称：一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及射频识别(RFID)技术领域，尤其是涉及一种用于铁路警 示标志预警的无线射频装置。
背景技术：
目前，对铁路线路警示标志的确认都是通过机车乘务员的瞭望来实现的， 当在雨、雪、雾和夜间等恶劣天气环境下行车时，机车乘务员的瞭望将变得非 常困难，由此对行车安全构成了极大的安全隐患。本实用新型提出了一种预警 的无线射频装置，填补了这一领域的空白
实用新型内容
本实用新型克服了技术问题，提供了确保行车安全无线射频装置。
本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的 一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置，包括无线射频标签，车载无
线射频预警器，手持式读写器；所述无线射频标签上有定位孔(5)和指示灯。 无线射频标签为2. 4GHz的频段。
无线射频标签采用深度休眠特殊命令帧激活模式，非对称间歇收、发方式， 帧校验通讯协议。
无线射频标签采用内嵌式磁性体吸附或螺孔紧固两种安装方式。
车载无线射频预警器使用的频段为2.4GHz，采用射频芯片加主控MCU，射 频芯片是单片机通过高速串行口驱动。
车载无线射频预警器与安装在地面的无线射频标签进行通信时，采用非对 称间歇收、发方式，帧校验协议。
车载无线射频预警器采用TFT显示屏显示并用人工合成语音预警，同时存 储预警数据，预警点数据包括线路名称、上下行、公里标、限速值。
设备采用96至110伏特直流供电。
手持式读写器采用工业级PDA为操作平台，其射频模块使用的频段为 2.4GHz，并以锂电池供电。
由于采用上述技术方案，本实用新型的优点是1、 采用公用频段的同时具有大容量存储空间的射频标签作为数据源；
2、 采用专有的通讯协议来满足铁路列车在高速运行时可以可靠读取标签内
容；
3、 采用图像和语音相结合的方式来提醒列车乘务员注意限速路段的情况；
4、 采用具有自保护功能的宽电压输入范围的电压转换电路以满足铁路列车 上复杂电源的现实环境；
5、 对于标签内容的写入，采用便携式读写器设计，其在工业级PDA上扩展 出射频模块，并以Windows CE为操作平台进行软件设计；
6、 对于标签的安装，采用多种安装方式以满足现场的实际需要。
图1、无线射频标签硬件结构图
图2、无线射频标签状态转换图
图3、车载无线射频预警器硬件结构图
图4、手持式读写器软件界面示意图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作详细说明如下 无线射频标签采作为整个系统的数据源，其具有全球唯一 ID号和最大4K 的用户可变信息。标签全球唯一ID号包含64Bits的内容其中包括应用信息、 预留信息、国家信息、地区信息和序列号共5项内容。序列号共32Bits，可以 提供4， 294， 967， 296个不同的序列号。用户可变信息内容包括线路名称、上 下行、公里标、限速值(或坡道值、弯道值、桥长、涵长等)等。 以节电为目的，无线射频标签具备出厂节电模式的实现。 每一个标签出厂时都完成了以下操作设置一个通讯信道，写入与标签外 壳上激光雕刻的ID号相一致的全球唯一 ID号，自动进入出厂节电模式。
出厂节电模式是一种非常规的工作模式，标签处于一种深度休眠状态，每 隔一段时间间隔自动唤醒一次，等待被激活。其休眠的时间间隔是标签正常工 作时休眠间隔的10倍。
当最终用户通过读写器写入用户可变信息后，读写器将发送激活命令帧激 活标签，使标签转换为正常工作模式，供最终用户使用。 标签与读写器之间实现高速识别的通讯机制的实现
如图2所示，本实用新型涉及到的无线射频标签状态及其定义说明如下
4201:发送状态
标签发送ID号和用户可用信息等数据信息 202:休眠状态
标签为了节能，将射频芯片和主控MCU上的绝大部分功能都关闭，使其处 于节电模式，以减缓电池的消耗。标签在休眠状态将不再响应任何命令。 203:接收状态
标签转换信道，接收读写器的命令，根据不同的命令来进行相应的操作。 204:鉴权状态
当标签成功的接收到读写器的数据信息后，要进入鉴权状态。在此状态下， 标签将验证读写器发送数据信息的合法性，只有保证双方的身份合法，才能建 立安全的通信链路，保证后续的信息是安全的。
205:交互状态
当检测到无线信道空闲时，标签将进入发送状态。此时标签将根据接收到 的读写器相应命令，发送不同的数据信息。来完成与读写器的交互。
本实用新型涉及到的手持式读写器和无线射频标签，车载无线射频预警器
和无线射频标签之间的具体过程包括如下步骤
第一步标签定时从休眠中唤醒，进入发送状态；
第二步标签发送数据信息到手持式读写器和车载无线射频预警器，标签 发送数据后，再次进入休眠状态；
第三步重复第一步和第二步3次；
第四步标签定时从休眠中唤醒，进入发送状态；
第五步标签发送数据后，进入接收状态，接收手持式读写器的下载信息； 第六步如未接收到数据信息，则进入休眠状态后，重复第一步和第五步； 第七步如接收到数据信息，则进入到鉴权状态；
第八步如果鉴权操作未通过，则进入休眠状态后，重复第一步和第五步； 第九步如鉴权操作通过，则进入交互状态；
第十步进入交互状态后，标签将接收下载信息校验通过后，将用户可变 信息写入到内置FLASH中，并发送确认信息，完成交互状态；
第十一步标签进入休眠状态后，再次重复第一步和第五步；
如图3所示，本实用新型涉及到的车载无线射频预警器的硬件结构说明如
下
车载无线射频预警器主要由射频模块、液晶显示模块、串口模块、语音模 块、语音放大电路、FLASH模块、时钟模块和电源模块部分构成。主控部分主要负责与上位机通讯，组织报文发布命令，处理标签信息，管 理液晶显示等。射频模块中的射频部分主要负责与标签的通讯，其包括射频芯
片和印制板天线；通讯接口模块主要负责与上位机的通讯接口，采用RS-232总 线。电源模块主要功能是将16 48伏直流电转换为5伏主流电为设备供电，并 提供瞬态电压抑制器和DC-DC隔离模块的保护措施；液晶显示模块采用4行汉 显蓝白液晶主要功能是显示发卡器的状态，包括发卡器的命令状态和标签返回 的应答；语音模块采用智能语音芯片具有多种播放形式，最大可以存储语音2740 秒；FLASH模块和时钟模块可以存储读到的标签信息和读到的时间。
手持式读写器由工业级PDA扩展射频板构成，其中射频板由射频模块、接 口电路和电源模块部分构成。
如图4所示，本实用新型涉及到的手持式读写器软件说明如下
手持式读写器的软件是在Windows CE为操作平台进行底层驱动设计和上 层数据库软件设计。其主要功能包括3部分标签可变信息的写入、车载备份信 息的上传和数据库检索等。
标签可变信息内容主要包括线路名称、上下行、公里标、限速值(或坡 道值、弯道值、桥长、涵长等)，及信息的有效时间等。
上述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是在 本实用新型的精神和原则之内，所做的任何无须创造性思维的修改与改动，均 应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置，其特征是包括无线射频标签(1)，车载无线射频预警器(2)，手持式读写器(3)；所述无线射频标签(1)上有定位孔(5)和指示灯(6)。
2、 根据权利要求1所述的一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置，其 特征是所述无线射频标签(1)为2.4GHz的频段。
3、 根据权利要求l所述的一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置，其特征是所述无线射频标签(1)采用内嵌式磁性体吸附和/或螺孔紧固两种安装方式。
4、 根据权利要求l所述的一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置，其 特征是所述车载无线射频预警器(2)使用的频段为2.4GHz，采用射频芯片加 主控MCU，射频芯片是单片机通过高速串行口驱动。
5、 根据权利要求1所述的一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置，其 特征是所述车载无线射频预警器(2)采用TFT显示屏显示并用人工合成语音 预警，同时存储预警数据，预警点数据包括线路名称、上下行、公里标、限速 值。
6、 根据权利要求1所述的一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置，其 特征是所述设备采用96至110伏特直流供电。
7、 根据权利要求l所述的一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置，其 特征是所述手持式读写器(3)采用工业级PDA为操作平台，其射频模块使用 的频段为2.4GHz,并以锂电池供电。
专利摘要本实用新型公开了一种用于铁路警示标志预警的无线射频装置，其特征是包括无线射频标签(1)，车载无线射频预警器(2)，手持式读写器(3)；所述无线射频标签(1)安装在铁路警示标志上，安装有定位孔(5)和指示灯(6)；所述车载无线射频预警器(2)安装在铁路机车或铁路轨道车上；所述手持式读写器(3)用于对无线射频标签和车载无线射频预警器内数据进行读写。在实现铁路施工、维修各部门和铁路运输各部门的作业安全责任融合和联动的同时，起到了相互监督的作用，从而使安全责任更加明确，安全措施更加有效的落实到作业的每个细节，使铁路运输安全更有效的得到保障。
文档编号G06K7/00GK201315064SQ20082018330
公开日2009年9月23日 申请日期2008年12月15日 优先权日2008年12月15日
发明者唐光宇, 杨晓峰, 武德圣 申请人:北京容达思博科技有限公司