СИСТЕМА ДЛЯ МОНИТОРИНГА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2008 года по МПК G08B25/10 G08G1/123 H04B14/04 

Изобретение относится к радиоэлектронным системам, обеспечивающим возможности поиска, обнаружения, определения текущего местоположения и слежения за перемещениями подвижных наземных объектов. Система может быть использована, в частности, как средство контроля за определенными категориями людей (например, за детьми, стариками, больными, страдающими сердечно-сосудистыми заболеваниями), слежения за местонахождением домашних животных, предметов движимого имущества, поиска угнанных транспортных средств (ТС), решения транспортных задач, например, для контроля за перемещением грузов.

Одной из первых примененных на практике систем этого класса является американская радиопоисковая система LO/JACK, предназначенная для поиска, обнаружения и перехвата угнанных ТС (Руководство по эксплуатации "Радиопоисковая система LO/JACK", Москва, 1998). В состав этой системы входят скрытно устанавливаемый на охраняемом ТС приемоответчик, несколько территориально разнесенных базовых станций, каждая из которых содержит передатчик, служащий для активации приемоответчика, и установленную на вышке антенну, а также находящиеся на милицейских ТС быстрого реагирования трекеры-радиопеленгационные устройства, включающие в себя четырехэлементную пеленгационную антенну и блоки компьютерной обработки и отображения информации о дальности и пеленге излучающего приемоответчика, установленного на угнанном ТС.

Недостатками вышеупомянутой системы являются:

- необходимость развертывания на местности базовых станций с достаточно большой мощностью излучения, что сопряжено с проблемами организационного плана, финансовыми потерями и проблемами электромагнитной совместимости;

- сложность и большие габариты трекеров, не позволяющие применять их в носимом варианте;

- большие габариты и масса приемоответчиков, практически исключающие возможность их установки на людях и животных.

Указанные недостатки устраняются при использовании базовых станций сотовой сети подвижной связи, например, GSM-сети, а в качестве трекеров - приемников глобальной спутниковой системы навигации, обеспечивающих возможность передачи координат по GSM-сети, так называемых GPS-GSM трекеров. Это техническое решение положено в основу большого числа полученных предприятием-заявителем патентов, в частности RU №2253578, В60R 25/00, G08В 25/10, RU №2259595, G08В 25/12, RU №2270938, В60R 25/00, G08B 25/00 и ряда других патентов.

Так, в патенте RU №2266217, В60R 25/10, G08B 25/10 описывается радиопоисковая система, содержащая установленный на борту охраняемого ТС абонентский комплекс, который содержит абонентский приемопередающий модуль, выполненный с возможностью приема и передачи по радиоэфиру сигналов сотовой сети подвижной связи, микроконтроллер, связанный с абонентским приемопередающим модулем и выполненный с возможностью приема извещений из блока охранных извещателей и передачи команд блокирования движения охраняемого ТС на его исполнительные устройства, а также абонентский передатчик, который подключен к одному из выходов микроконтроллера и выполнен с возможностью излучения на скачкообразно перестраиваемой псевдослучайно изменяемой несущей частоте кодовых посылок, содержащих информацию о категории сообщения и коды идентификационных признаков охраняемого ТС, и установленные на борту ТС быстрого реагирования поисковые комплексы, каждый из которых содержит поисковый приемопередающий модуль, подключенный к сотовой сети подвижной связи, и блок приема кодовых посылок, абонентский блок спутниковой навигации, выход которого подключен к дополнительному входу микроконтроллера, выполненного с возможностью преобразования данных спутниковой навигации в формат кодовой посылки, излучаемой абонентским приемопередающим модулем, а каждый поисковый комплекс содержит блок преобразования формата данных, первый вход которого подключен к выходу блока приема кодовых посылок, а второй вход - к выходу поискового приемопередающего модуля, и персональный навигатор, выполненный с возможностью приема и обработки сигналов глобальной спутниковой навигации, определения требуемого направления движения и оставшегося расстояния до точки местонахождения охраняемого ТС и отображения указанных параметров на лицевой панели персонального навигатора, при этом вход последнего подключен к выходу блока преобразования формата данных.

Достоинствами указанной системы, как и других систем, использующих GPS-GSM трекеры, являются практически неограниченная (глобальная) зона действия и высокая (измеряемая единицами метров) точность определения местоположения объекта.

В качестве недостатков можно отметить:

- сравнительно высокую цену, в которую входит оплата трафика;

- относительно большие размеры сотового телефона, не позволяющие использовать его в качестве объектового приемопередатчика (далее, тэга), устанавливаемого на животных;

- отсутствие скрытности установки, вследствие чего высока вероятность кражи сотового телефона с объекта;

- относительно высокое энергопотребление, что требует постоянной подзарядки аккумулятора.

Указанные недостатки устраняются в радиопоисковой системе Loc8tor, реализуемой на коммерческом рынке одноименной английской фирмой (www.loc8tor.com, www.lok8tor.co.uk).

В основу указанной системы положено техническое решение, описанное в заявке на изобретение Великобритании GB №2417354, G08В 13/14. Система содержит один или несколько тэгов, в состав каждого из которых входит первый радиомодуль, связанный с первым микропроцессором, а также один или несколько радиопоисковых приборов, каждый из которых содержит второй радиомодуль, выполненный с возможностью связи и обмена данными с тэгами, радиодальномер и блок тревожной сигнализации, выполненный с возможностью оповещения пользователя о том, что расстояние между тэгом и радиопоисковым прибором стало больше заданного предела.

Радиодальномер содержит блок индикации мощности сигнала, принимаемого от тэга. В состав системы могут входить несколько тэгов, каждый из которых выполнен с возможностью формирования радиосигнала. При этом радиосигнал каждого тэга включает в свой состав индивидуальный идентификационный код, а радиопоисковый прибор выполнен с возможностью идентификации каждого активированного тэга, прописанного в системе, по его индивидуальному идентификационному коду. При этом активация может быть адресной для любого из тэгов.

Радиопоисковый прибор и каждый из тэгов выполнены с возможностью взаимодействия друг с другом с помощью технологий Bluetooth или ZigBee в диапазоне 2,4 ГГц. Обе технологии базируются на универсальном протоколе IEEE 802.15.4. Указанная система является ближайшим аналогом предлагаемой системы для мониторинга и определения местоположения подвижных наземных объектов.

Достоинствами ближайшего аналога по сравнению с вышеупомянутым GPS-GSM трекером являются:

- существенно меньшая цена;

- значительно (на порядок) меньшие размеры и масса тэга, что позволяет устанавливать его на любых контролируемых объектах (включая животных), обеспечивая при этом скрытность установки;

- существенно меньшее энергопотребление как у тэга, так и у радиопоискового прибора, что позволяет существенно увеличить время эксплуатации системы без подзарядки аккумуляторов (замены батареек).

Существенным недостатком являются небольшая (менее 200 м) дальность действия и сильная зависимость от наличия на трассе распространения радиоволн местных предметов, например деревьев. Столь низкая дальность действия, фактически соответствующая дальности визуального контакта с объектом мониторинга, существенно ограничивает эффективность применения ближайшего аналога и практически сводит на нет его преимущества по сравнению с вышеупомянутыми GPS-GSM трекерами. Указанный недостаток является прямым следствием применения в ближайшем аналоге универсального протокола IEEE 802.15.04, основной сферой применения которого является не мониторинг контролируемых объектов, а беспроводный обмен данными между различными электронными приборами. Кроме того, используемый гигагерцовый диапазон обуславливает высокую степень затухания при прохождении радиосигнала через растительность.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка ближайшего аналога.

Предметом изобретения является система для мониторинга и определения местоположения подвижных наземных объектов, содержащая один или несколько установленных на объектах тэгов и один или несколько радиопоисковых приборов, каждый из которых выполнен с возможностью идентификации активированных в системе тэгов и содержит антенный блок и микропроцессор, к первым выходу и входу которого подключены соответственно блок индикации интенсивности сигнала и органы управления, задающие режимы мониторинга или определения местоположения, а также идентификатор контролируемого объекта, при этом каждый из тэгов выполнен в виде последовательно соединенных блока формирования импульсного хоппинг-сигнала и усилителя мощности с передающей антенной, а в каждый радиопоисковый прибор введены приемник импульсного хоппинг-сигнала, антенный вход которого подключен к антенному блоку, а также блок обработки импульсного хоппинг-сигнала, первый вход которого подключен к выходу приемника импульсного хоппинг-сигнала, а второй вход и выход подключены соответственно ко вторым выходу и входу микропроцессора, соединенного третьим выходом с управляющим входом приемника импульсного хоппинг-сигнала.

Частными существенными признаками изобретения являются следующие.

Блок формирования импульсного хоппинг-сигнала содержит последовательно соединенные таймер, генератор случайных чисел, формирователь несущей частоты и формирователь импульсных посылок, второй вход которого подключен ко второму выходу генератора случайных чисел, а выход является выходом блока формирования импульсного хоппинг-сигнала.

Блок обработки импульсного хоппинг-сигнала содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого является первым входом блока обработки импульсного хоппинг-сигнала, формирователь фазового сдвига и блоки быстрого преобразования Фурье (блоки БПФ), первый вход каждого из которых подключен к выходу АЦП, а второй вход - к соответствующему выходу формирователя фазового сдвига, и решающий блок с информационными входами, каждый из которых подключен к выходу соответствующего блока БПФ, а выход и управляющий вход и являются соответственно выходом и вторым входом блока обработки импульсного хоппинг-сигнала.

Антенный блок содержит направленную антенну.

Антенный блок содержит комбинацию направленной и всенаправленной антенн, а приемник импульсного хоппинг-сигнала выполнен с возможностью блокирования по команде микропроцессора сигналов направленной или всенаправленной антенн.

Задачей настоящего изобретения является создание системы для мониторинга и определения местоположения подвижных наземных объектов, которая позволяла бы контролировать указанные объекты на расстояниях, значительно превышающих дальность визуального контакта с ними, в том числе в условиях затенения объекта мониторинга растительностью. При этом система должна обладать всеми описанными выше преимуществами ближайшего аналога по сравнению с вышеупомянутыми GPS-GSM трекерами:

- малыми размерами;

- низким потреблением;

- малой стоимостью.

Обеспечиваемый технический результат заключается в реализации в системе технологии импульсного хоппинга. Данная технология обладает большими возможностями с точки зрения дальности действия и помехозащищенности, чем используемые в ближайшем аналоге универсальные технологии Bluetooth и ZigBee, основанные на протоколе IEEE 802.15.4 и на частотном диапазоне 2,4 ГГц. При этом для связи с объектами мониторинга могут быть использованы значительно более длинные волны, лучше распространяющиеся в растительности, чем волны диапазона 2,4 ГГц.

Предлагаемое техническое решение является одной из возможных технических реализаций способа радиосвязи, на который заявителем ранее было получен патент RU №2278415, G08В 25/10, G08В 29/12, Н04В 1/173.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1 - 3.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемой системы для мониторинга и определения местоположения подвижных наземных объектов.

На фиг.2 показана структурная схема блока формирования импульсного хоппинг-сигнала.

На фиг.3 представлена структурная схема блока обработки импульсного хоппинг-сигнала.

На фиг.1 - 3 использованы следующие обозначения: 1 - тэг; 2 - таймер; 3 - блок формирования импульсного хоппинг-сигнала; 4 - генератор случайных чисел; 5 - формирователь несущей частоты; 6 - формирователь импульсных посылок; 7 - усилитель мощности; 8 - приемник импульсного хоппинг-сигнала; 9 - радиопоисковый прибор; 10 - блок обработки импульсного хоппинг-сигнала; 11 - АЦП; 12 - блок БПФ; 13 - формирователь фазового сдвига; 14 - решающий блок; 15 -микропроцессор; 16 - органы управления; 17 - блок индикации интенсивности сигнала; 18 - антенный блок.

Предлагаемая система для мониторинга и определения местоположения подвижных наземных объектов (фиг.1) содержит один или несколько тэгов 1, каждый из которых установлен на соответствующем подвижном наземном объекте мониторинга, и один или несколько радиопоисковых приборов 9. Каждый из радиопоисковых приборов 9 выполнен с возможностью идентификации активированных в системе тэгов 1 и содержит антенный блок 18 и микропроцессор 15. К первому выходу микропроцессора 15 подключен блок 17 индикации интенсивности сигнала, а к первому входу микропроцессора 15 подключены органы 16 управления, задающие режимы мониторинга или определения местоположения, а также вид контролируемого объекта. Кроме того, в состав каждого радиопоискового прибора 9 входят блок 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала и приемник 8 импульсного хоппинг-сигнала, к антенному входу которого подключен антенный блок 18. Первый вход блока 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала подключен к выходу приемника 8 импульсного хоппинг-сигнала, а второй вход и выход блока 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала подключены соответственно ко вторым выходу и входу микропроцессора 15. Каждый из тэгов 1 выполнен в виде последовательно соединенных блока 3 формирования импульсного хоппинг-сигнала и усилителя 7 мощности с передающей антенной.

В частном случае блок 3 формирования импульсного хоппинг-сигнала может быть выполнен (фиг.2) в виде последовательно соединенных таймера 2, генератора 4 случайных чисел, формирователя 5 несущей частоты и формирователя 6 импульсных посылок. При этом второй вход формирователя 6 импульсных посылок подключен ко второму выходу генератора 4 случайных чисел, а выход является выходом блока 3 формирования импульсного хоппинг-сигнала.

Блок 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала содержит (фиг.3) АЦП 11, вход которого является первым входом блока 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала. В состав блока 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала входят формирователь 13 фазового сдвига и блоки 12 БПФ. Первый вход каждого из блоков 12 БПФ подключен к выходу АЦП 11, а второй вход - к соответствующему выходу формирователя 13 фазового сдвига. В состав блока 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала входит также решающий блок 14. Каждый из информационных входов решающего блока 14 подключен к выходу соответствующего блока 12 БПФ, а выход и управляющий вход решающего блока 14 являются соответственно выходом и вторым входом блока 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала.

Основными областями применения заявляемой системы являются следующие:

- контроль за определенными категориями людей, в первую очередь за детьми и пожилыми людьми;

- контроль за домашними животными;

- контроль за ценными предметами;

- контроль за ТС.

Под контролем подразумевается периодический прием радиопоисковым прибором 9 кратковременных импульсных идентификационных сигналов от установленных на контролируемых объектах тэгов 1 (мониторинг) и определение по максимуму интенсивности излучения направления на выбранный контролируемый объект (определение местоположения).

Тэг 1 представляет собой компактную, размером не более спичечного коробка радиометку, которую можно, например, прикреплять к кольцу для ключей, к ошейнику собаки или кошки, носить в кармане, вкладывать в сумки, кошельки, портфели. Тэг 1 имеет очень низкое потребление, благодаря чему он может длительное время (порядка года) эксплуатироваться без замены батарейки.

Радиопоисковый прибор 9 имеет компактную недорогую конструкцию. Потребление радиопоискового прибора 9 сравнительно невелико: один комплект батареек служит в течение нескольких дней.

Антенный блок 18 может быть выполнен на основе направленной антенны, а также представлять собой комбинацию направленной и всенаправленной антенн. Использование только направленной антенны обеспечивает простоту и дешевизну антенного блока 18, а комбинация направленной и всенаправленной антенн обеспечивает более широкие функциональные возможности.

Микропроцессор 15, органы 16 управления и блок 17 индикации интенсивности сигнала широко известны и доступны на коммерческом рынке. Они используются, в частности, в системе Lok8tor (заявка GB №2417354, G08В 13/14, www.loc8tor.com), являющейся ближайшим аналогом настоящего изобретения.

Блок 3 формирования импульсного хоппинг-сигнала с усилителем 7 мощности и радиопоисковый прибор 9, содержащий блок 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала и приемник 8 импульсного хоппинг-сигнала, реализованы в радиоканальной аппаратуре охранной сигнализации "Риф Стринг RS-202", серийно выпускаемой предприятием-заявителем (Сертификат соответствия РОСС RU.ME96.H02160).

Таким образом, все указанные на фиг.1 - 3 блоки и составные части блоков применяются на практике. Поэтому возможность практической реализации рассматриваемой системы не вызывает сомнений.

Рассматриваемая система для мониторинга и определения местоположения подвижных наземных объектов (фиг.1) работает следующим образом.

При работе тэга 1, установленного на определенном контролируемом объекте, таймер 2, входящий в состав блока 3 формирования импульсного хоппинг-сигнала (фиг.2), периодически запускает генератор 4 случайных чисел.

По сигналу таймера 2 генератор 4 случайных чисел формирует двоичный код Z псевдослучайного числа. Псевдослучайные числа Z равномерно распределены в установленных при программировании границах. Последовательность формирования псевдослучайных чисел генератором 4 случайных чисел определяется при программировании путем задания так называемого идентификационного кода. При заданном идентификационном коде точно известно, какое именно псевдослучайное число Z будет формировать генератор 4 случайных чисел в определенный момент времени. При этом М разрядов двоичного кода числа Z генератор 4 случайных чисел подает в формирователь 5 несущей частоты, а N разрядов двоичного кода числа Z - в формирователь 6 импульсных посылок. То есть на формирователь 5 несущей частоты поступает код m, значение которого находится в пределах от 1 до 2^м. По этому коду формирователь 5 несущей частоты формирует псевдослучайную частоту F_m, значение которой определяется по формуле (1):

где F₀ - минимальная частота (при m=1);

ΔF - заданный при программировании шаг сетки частот.

Сформированная частота F_m поступает на первый вход формирователя 6 импульсных посылок.

N разрядов кода Z, поступающих на второй вход формирователя 6 импульсных посылок, образуют код n, значение которого находится в пределах от 1 до 2^N. Код n определяет форму сигнала при передаче хоппинг-сигналов данным тэгом 1. В начале передачи сообщения данного тэга 1 формируется маркер (более того маркер может быть и единственным содержанием посылки). Например, при формировании маркера длительность импульсных посылок Т сформированной частоты F_m может быть постоянна, а интервал времени Т_n между этими импульсными посылками в n раз превышать эту длительность (то есть Т_n=n·Т).

В формирователе 6 импульсных посылок последовательно формируются разряды маркера. Маркер используется для передачи кодов m и n хоппинг-сигнала, соответствующих сформированному генератором 4 случайных чисел случайному числу Z. При необходимости, за маркером может следовать информационная часть, например тэг 1 может быть снабжен кнопкой тревоги, при нажатии которой к маркеру добавляется тревожное сообщение: скажем, ребенок потерялся в лесу, собирая орехи, и он хочет, чтобы его поскорее нашли.

На выходе формирователя 6 импульсных посылок формируется импульсный хоппинг-сигнал, который после усиления в усилителе 7 мощности излучается в эфир и поступает на супергетеродинный приемник 8 импульсного хоппинг-сигнала, входящий в состав радиопоискового прибора 9.

Принятая приемником 8 импульсного хоппинг-сигнала импульсная посылка переносится на более низкую частоту и поступает в блок 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала (фиг.3) - на вход АЦП 11, где преобразуется в набор цифровых значений. Эти цифровые значения поступают на входы К блоков 12 БПФ, выполняющих функцию узкополосной цифровой фильтрации с шагом ΔF и периодом интегрирования, равным длительности импульсной посылки Т. По окончании интегрирования восстановить исходную импульсную посылку, передаваемую тэгом 1, удается только в том случае, когда начало импульсной посылки достаточно близко к началу периода интегрирования в блоке 12 БПФ. Для выполнения этого условия выходные сигналы АЦП 11 подаются параллельно на всех К блоков 12 БПФ, в которых времена начала интервалов интегрирования сдвинуты друг относительно друга на время Т/К. Тогда хотя бы в одном из блоков 12 БПФ момент начала периода интегрирования в БПФ будет отличаться не более чем на ±0,5Т/К от начала импульсной посылки тэга 1. Сдвиг начала интервала периода интегрирования в блоках 12 БПФ осуществляет формирователь 13 фазового сдвига. Если на радиопоисковый прибор 9 поступает импульсная посылка хоппинг-сигнала от одного из тэгов 1, то за время приема маркера хотя бы в одном из блоков 12 БПФ будет правильно определены значения несущей частоты F_m и интервала T_n между импульсными посылками принимаемого хоппинг-сигнала. После этого начинается этап сопровождения принимаемого хоппинг-сигнала. На этом этапе решающий блок 14 выбирает блок 12 БПФ, являющийся источником сигнала, выделяет значения m и n и передает их в микропроцессор 15. Кроме того, в микропроцессор 15 поступает код интенсивности сигнала (то есть код результата интегрирования при выполнении БПФ, который определяет интенсивность принятого хоппинг-сигнала).

Поскольку при БПФ осуществляется интегрирование за достаточно большой промежуток времени T, короткие случайные помехи в принимаемом хоппинг-сигнале не оказывают существенного влияния на качество приема. Это позволяет осуществлять передачу хоппинг-сигналов на большие расстояния при сравнительно малой мощности излучения, удовлетворяющей требованиям электромагнитной совместимости. Так, в опытном образце системы для мониторинга и определения местоположения подвижных наземных объектов, выпущенной на предприятии-заявителе, при мощности излучения тэга 1 не более 1,0 мВт обеспечивался надежный прием хоппинг-сигнала на расстояниях до 20 км (при прямой видимости).

Микропроцессор 15 снабжен управляющим входом. К нему подключены органы 16 управления (кнопки, тумблеры, клавиатура). С помощью органов 16 управления задаются режимы работы радиопоискового прибора 9 и в режиме программирования каждого из тэгов 1 задается вид контролируемого объекта тэга 1. При этом необходимо отметить, что для каждого из тэгов 1 при программировании с помощью радиопоискового прибора 9 из памяти микропроцессора 15 выбирается индивидуальный идентификационный код. Например, владелец системы с помощью органов 16 управления радиопоискового прибора 9 устанавливает для программируемого тэга 1 вид контролируемого объекта "собака №2" (то есть программируемый тэг 1 предполагается повесить на ошейник определенной собаки). После этого в микропроцессоре 15 выбирается некий идентификационный код, который записывается в тэг 1, а к микропроцессоре 15 для данного идентификационного кода устанавливается идентификатор "собака №2". При этом естественно может возникнуть ситуация, когда владелец системы устанавливает вид контролируемого объекта, уже записанный ранее в память микропроцессора 15 в качестве идентификатора одного из идентификационных кодов. Исправление такой ситуации определяется режимом программирования тэгов 1 и может быть выполнено различными методами. В рамках настоящего патента этот вопрос не рассматривается, как не имеющий прямого отношения к теме изобретения. Кроме того, при программировании каждого из тэгов 1 работа его таймера 2 синхронизируется с работой радиопоискового прибора 9. Связи между радиопоисковым прибором 9 и тэгом 1 при его программировании на фиг.1 - 3 не показаны.

Таким образом, в микропроцессоре 15 хранятся индивидуальные идентификационные коды каждого из тэгов 1, определяющие последовательность псевдослучайных чисел Z, формируемых генератором 4 случайных чисел в данном тэге 1. Поэтому микропроцессор 15 для любого тэга 1 рассчитывает псевдослучайное число Z, которое должен сформировать в текущий момент времени генератор 4 случайных чисел. Когда в микропроцессор 15 поступают коды n и m, однозначно определяющие случайное число Z, сформированное в тэге 1, микропроцессор 15 сразу же определяет, какой именно тэг 1 передал данный сигнал.

Если на радиопоисковый прибор 9 одновременно поступают хоппинг-сигналы от различных объектов мониторинга на различных несущих частотах F_m, то вследствие несовпадения в них несущей частоты F_m блоки 12 БПФ разделят все одновременно поступившие хоппинг-сигналы как относящиеся к различным узкополосным фильтрам.

Как и в ближайшем аналоге, расстояние до контролируемого объекта оценивается по интенсивности сигнала, принимаемого от тэга 1. Показателем интенсивности сигнала служит код интенсивности сигнала, который из микропроцессора 15 поступает в блок 17 индикации интенсивности сигнала.

Блок 17 индикации интенсивности сигнала фиксирует изменения интенсивности сигнала с помощью, например, жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) или звукового сигнализатора, реагирующего на возрастание /снижение интенсивности принимаемого сигнала увеличением/ уменьшением частоты подаваемых звуковых импульсов.

Примером использования системы может являться работа радиопоискового прибора 9 в двух режимах (МОНИТОРИНГА или ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ). Выбор режима работы осуществляется при воздействии на микропроцессор 15 с помощью органов 16 управления.

В режиме МОНИТОРИНГ антенный блок 18 радиопоискового прибора 9 осуществляет прием импульсных посылок хоппинг-сигнала от всех тэгов 1, находящихся в зоне действия радиопоискового прибора 9.

Если антенный блок 18 представляет собой комбинацию направленной и всенаправленной антенн, то в режиме МОНИТОРИНГ прием сигналов от направленной антенны в приемнике 8 импульсного хоппинг-сигнала блокируется (по команде микропроцессора 15).

В режиме МОНИТОРИНГ микропроцессор 15 передает в блок 17 индикации интенсивности сигнала значения кодов интенсивности для всех полученных за рассматриваемый промежуток времени сигналов от тэгов 1. При этом в блоке 17 индикации интенсивности сигнала каждый код интенсивности отображается на экране, например, в виде полоски (отметки соответствующего тэга 1), длина которой пропорциональна расстоянию до тэга 1. Каждая отметка снабжается идентификатором, установленным для соответствующего тэга 1 в микропроцессоре 15.

Таким образом, на экране блока 17 индикации интенсивности сигнала отображаются отметки всех тэгов 1, находящихся в зоне действия радиопоискового прибора 9. Если в течение заданного при программировании интервала времени от какого-либо из тэгов 1 не удается получить соответствующего хоппинг-сигнала, то это может свидетельствовать о выходе контролируемого объекта из зоны действия системы. Это событие может сопровождаться тревожным сигналом, например миганием красного светодиода и/или сигналом зуммера.

Если антенный блок 18 не снабжен всенаправленной антенной, то такой тревожный сигнал требует от владельца системы начать управление антенным блоком 18 с целью отыскания "пропавшего" контролируемого объекта. Если хоппинг-сигнал от "пропавшего" контролируемого объекта не удается найти (а также в том случае, когда в состав антенного блока 18 входит всенаправленная антенна), то такая ситуация может говорить о том, что, например, выгуливаемая хозяином собака, на ошейнике которой установлен тэг 1, удалилась на недопустимо большое расстояние.

В этом случае владелец системы (являющийся одновременно и хозяином собаки) с помощью органов 16 управления может переключить радиопоисковый прибор 9 в режим ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ и начать поиск пропавшего животного.

Указанный режим ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ реализуется следующим образом. С помощью органов 16 управления владелец системы задает идентификатор контролируемого объекта ("собака №2") и передает его в микропроцессор 15. Если в состав антенного блока 18 входит как всенаправленная, так и направленная антенны, то после получения в режиме ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ идентификатора контролируемого объекта микропроцессор 15 формирует команду разблокирования приема сигналов направленной антенны и блокирования сигналов всенаправленной антенны. Эта команда поступает в приемник 8 импульсного хоппинг-сигнала. Одновременно микропроцессор 15 формирует команду режекции всех сигналов, кроме сигнала с маркером, соответствующим установленному на данном контролируемом объекте тэгу 1. Указанная команда режекции подается на второй вход блока 10 обработки импульсного хоппинг-сигнала, являющийся управляющим входом решающего блока 14. В соответствии с этой командой в решающем блоке 14 селектируется хоппинг-сигнал, маркер которого соответствует индивидуальному идентификационному коду тэга 1, установленного на контролируемом объекте - "собаке №2".

Медленно поворачивая радиопоисковый прибор 9 в горизонтальной плоскости, владелец системы находит такое положение, при котором ось направленной антенны 19 направлена на источник излучения. При этом на выходе решающего блока 14 появляется сигнальный отклик, о чем свидетельствует появление на экране специального маркерного значка, например, полосы, длина которой пропорциональна интенсивности принятого хоппинг-сигнала.

"Поймав" нужный сигнал, владелец системы начинает двигаться в направлении предполагаемого источника излучения. При правильно выбранном направлении движения интенсивность принимаемого сигнала возрастает, в чем свидетельствует увеличение длины полосы, отображаемой на экране ЖКИ в блоке 17 индикации интенсивности сигнала. Двигаясь таким образом, владелец системы сближается с контролируемым объектом на расстояние, обеспечивающее возможность визуального контакта с ним, после чего режим ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ может быть отключен и система вновь перейдет в режим МОНИТОРИНГ.

Таким образом, полностью рассмотрено использование системы при работе радиопоискового прибора 9 в двух режимах (МОНИТОРИНГА или ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ).

Могут быть рассмотрены и другие возможные варианты применения данной системы, что, однако, не входит в задачи настоящей заявки на изобретение.

Таким образом, как и ближайший аналог, предлагаемая система позволяет наряду с возможностью мониторинга различных подвижных наземных объектов определять их местоположение, то есть, в случае необходимости, осуществлять поиск контролируемых объектов. Однако в отличие от ближайшего аналога она способна делать это на значительно больших расстояниях и в условиях затенения объекта растительностью, что существенно повышает эффективность применения системы.

Увеличение дальности действия системы достигается благодаря применению многоканальной цифровой фильтрации на основе БПФ. Реализуемые при этом цифровые фильтры имеют чрезвычайно узкую полосу. Это дает возможность минимизировать уровень шумов и соответственно выделять сигналы от тэгов 1 при очень низкой средней мощности излучения.

Следует отметить, что система не рассчитана на передачу сообщений о состоянии объекта (как, например, системы охранной сигнализации). Передаваемые тэгами 1 импульсные посылки хоппинг-сигнала несут в себе минимально возможный объем информации, свидетельствующей лишь о наличии или отсутствии контролируемых объектов в зоне действия системы. Это позволяет осуществлять мониторинг одновременно для большого количества контролируемых объектов. При этом очень низкая излучаемая мощность и кратковременный характер излучения, а также специфический алгоритм обработки принимаемых сигналов обуславливают чрезвычайно высокую помехозащищенность системы.

Таким образом, представленная совокупность существенных отличительных признаков и признаков, общих с ближайшим аналогом, позволяет решить поставленную задачу - создать систему для мониторинга и определения местоположения подвижных наземных объектов, которая позволяет контролировать указанные объекты на расстояниях, значительно превышающих дальность визуального контакта с ними. Система способна функционировать, в том числе в условиях затенения контролируемого объекта растительностью и при высоком уровне радиопомех. При этом система сохраняет все указанные выше преимущества ближайшего аналога по сравнению с вышеупомянутыми GPS-GSM трекерами: малые размеры, низкие потребление и стоимость.

Изобретение относится к радиоэлектронным системам, обеспечивающим возможности поиска, обнаружения, определения текущего местоположения, а также слежения за перемещением и местонахождением людей, домашних животных, предметов движимого имущества, угнанных транспортных средств. На контролируемых объектах установлены один или несколько тэгов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных блока формирования импульсного хоппинг-сигнала и усилителя мощности с передающей антенной. Имеются один или несколько радиопоисковых приборов, каждый из которых выполнен с возможностью идентификации активированных в системе тэгов. Радиопоисковый прибор содержит всенаправленную антенну, направленную антенну и микропроцессор, к первым выходу и входу которого подключены соответственно блок индикации интенсивности сигнала и органы управления. Кроме того, в каждый радиопоисковый прибор введены приемник импульсного хоппинг-сигнала с двумя антенными входами, предназначенными для подключения соответственно всенаправленной и направленной антенн, а также блок обработки импульсного хоппинг-сигнала. Первый вход блока обработки подключен к выходу приемника импульсного хоппинг-сигнала, а второй вход и выход подключены ко вторым соответственно выходу и входу микропроцессора. Третий выход микропроцессора соединен с управляющим входом приемника импульсного хоппинг-сигнала. Заявленная система позволяет контролировать подвижные объекты на расстояниях, значительно превышающих дальность визуального контакта с ними, в том числе в условиях затенения объектов мониторинга растительностью. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система для мониторинга и определения местоположения подвижных наземных объектов, содержащая один или несколько установленных на объектах тэгов и один или несколько радиопоисковых приборов, каждый из которых выполнен с возможностью идентификации активированных в системе тэгов и содержит антенный блок и микропроцессор, к первым выходу и входу которого подключены соответственно блок индикации интенсивности сигнала и органы управления, задающие режимы мониторинга или определения местоположения, а также идентификатор контролируемого объекта, отличающаяся тем, что каждый из тэгов выполнен в виде последовательно соединенных блока формирования импульсного хоппинг-сигнала и усилителя мощности с передающей антенной, а в каждый радиопоисковый прибор введены приемник импульсного хоппинг-сигнала, антенный вход которого подключен к антенному блоку, а также блок обработки импульсного хоппинг-сигнала, первый вход которого подключен к выходу приемника импульсного хоппинг-сигнала, а второй вход и выход подключены соответственно ко вторым выходу и входу микропроцессора, соединенного третьим выходом с управляющим входом приемника импульсного хоппинг-сигнала.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок формирования импульсного хоппинг-сигнала содержит последовательно соединенные таймер, генератор случайных чисел, формирователь несущей частоты и формирователь импульсных посылок, второй вход которого подключен ко второму выходу генератора случайных чисел, а выход является выходом блока формирования импульсного хоппинг-сигнала.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок обработки импульсного хоппинг-сигнала содержит аналого-цифровой преобразователь, вход которого является первым входом блока обработки импульсного хоппинг-сигнала, формирователь фазового сдвига и блоки быстрого преобразования Фурье, первый вход каждого из которых подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а второй вход - к соответствующему выходу формирователя фазового сдвига, и решающий блок с информационными входами, каждый из которых подключен к выходу соответствующего блока быстрого преобразования Фурье, а выход и управляющий вход являются соответственно выходом и вторым входом блока обработки импульсного хоппинг-сигнала.4. Система по п.1, отличающаяся тем, что антенный блок содержит направленную антенну.5. Система по п.1, отличающаяся тем, что антенный блок содержит комбинацию направленной и всенаправленной антенн, а приемник импульсного хоппинг-сигнала выполнен с возможностью блокирования по команде микропроцессора сигналов направленной и всенаправленной антенн.