ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ОСОБО ВАЖНЫХ И ОПАСНЫХ ГРУЗОВ Российский патент 2010 года по МПК G08B25/10 

Предлагаемая система относится к технике контроля и тревожной сигнализации и может быть использована для оперативного контроля и управления транспортировкой особо важных и опасных грузов.

К особо важным и опасным грузам можно отнести экологически опасные грузы, промышленные и бытовые отходы при транспортировке их в места складирования и переработки, сильнодействующие ядовитые вещества, радиоактивные вещества, биологически опасные вещества, взрывчатые вещества, снаряды, мины, денежные средства при их транспортировке из банков к различным получателям, уникальные картины и другие материальные ценности.

Особо важные и опасные грузы, как правило, транспортируются специальными транспортными средствами (мусоровозами, контейнеровозами, инкассаторскими машинами и т.д.).

Известны системы контроля транспортировки экологически опасных грузов (авторские свидетельства СССР №№ 864.318, 924.735, 966.714, 1.117.672, 1.363.126, 1.650.018, 1.693.622, 1.730.648, 1.751,795, 1.755.310, 1.764.070; патенты РФ №№ 2.032.220, 2.032.227, 2.053.561, 2.058.592, 2.173.889, 2.271.038, 2.312.399; патенты США №№ 3.636.560, 3.713.125. 4.023.163, 4.742.338, 4.751.499; патенты Германии №№ 2.536.949, 2.616.603, 2.700.690; патент Великобритании № 1.267.040; патенты Франции №№ 2.199.151, 2.415.840 и другие).

Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «Территориальная система контроля транспортировки экологически опасных грузов» (патент РФ №2.312.399, G08B 25/10, 2006), которая и выбрана в качестве базового объекта.

Указанная система обеспечивает повышение экологической безопасности жилых и промышленных объектов путем безопасного и контролируемого вызова экологически опасных отходов жизнедеятельности человека и промышленных отходов в местах складирования и переработки. Известная система также обеспечивает повышение избирательности, помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информации между пунктом управления и специальными транспортными средствами.

Это достигается реализацией дуплексного метода радиосвязи с использованием двух частей w1, w2 и сложных сигналов с фазовой манипуляцией, причем радиостанция, размещенная на пункте управления, излучает сложные ФМн-сигналы на частоте w1, а принимает на частоте w2. А радиостанции, размещенные на специальных транспортных средствах, наоборот излучают сложные ФМн-сигналы на частоте w2, а принимают на частоте w1.

Однако потенциальные возможности известной схемы использованы не в полной мере.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы и повышение достоверности контроля транспортировки особо важных и опасных грузов путем дистанционной регистрации факта и времени прохождения специальных транспортных средств, перевозящих указанные грузы, через контрольные посты.

Поставленная задача решается тем, что территориальная система контроля транспортных особо важных и опасных грузов, содержащая, в соответствии с ближайшими аналогами, на каждом специальном транспортном средстве последовательно связанные радиостанцию, абонентское устройство кодирования и устройство регистрации, а также датчик координатной информации, датчик характера груза и сигнальные датчики, подключенные к абонентскому устройству кодирования, на пункте управления последовательно связанные радиостанцию, первый процессор и рабочее место оператора, к выходу первого процессора последовательно подключены блок сравнения, устройство кодирования, рабочее место оператора и второй процессор, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, при этом радиостанции специальных транспортных средств и пункта управления связаны между собой радиоканалами, каждая радиостанция содержит последовательно включенные генератор высокой частоты, фазовый манипулятор, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель второй промежуточной частоты, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, первый усилитель первой промежуточной частоты, сумматор, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплекса, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, ключ, второй вход которого соединен с выходом сумматора, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, полосовой фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом первого гетеродина, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина первый фазовращатель на 90°, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, второй усилитель первой промежуточной частоты и второй фазовращатель на 90°, выход которого соединен с входом сумматора, второй вход фазового манипулятора радиостанции, размещенной на пункте управления, соединен с первым процессором, а выход фазового детектора подключен к первому процессору, второй вход фазового манипулятора радиостанции, размещенной на каждом специальном транспортном средстве, соединен с абонентским устройством кодирования, а выход фазового детектора подключен к абонентскому устройству кодирования, частоты W_г1 и W_г2 гетеродинов разнесены на значения первой промежуточной частоты W_пр1:

W_г1-W_г2=W_пр1,

радиостанция, размещенная на пункте управления, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с фазовой манипуляцией на частоте

W₁=W_г1=W_пр2,

где W_пр2 - вторая промежуточная частота, а прием - на частоте

W₂=W_г2=W_пp3,

где W_пр3 - третья промежуточная частота,

а радиостанция, размещенная на каждой специальном транспортном средстве, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с фазовой манипуляцией на частоте W₂, а приема - на частоте W₁, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена идентификационными метками, размещенными на специальных транспортных средствах, и сканирующими устройствами, установленными на контрольных постах, через которые следуют специальные транспортные средства, перевозящие особо важные и опасные грузы, причем каждая идификационная метка выполнена в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой приемопередающей антенной, и набором отражателей, при этом встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, связанными с микрополосковой приемопередающей антенной, каждое сканирующее устройство выполнено в виде последовательно включенных генератора высокой частоты, усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилителя высокой частоты, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, и компьютера, последовательно включенных гетеродина, смесителя, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилителя третьей промежуточной частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с компьютером, усилителя мощности и приемопередающей антенны.

Структурная схема предлагаемой системы представлена на Фиг.1 Структурная схема радиостанции представлена на Фиг.2. Структурная схема радиостанции специального транспортного средства представлена на Фиг.3. Частотная диаграмма, поясняющая преобразование сигналов по частоте, изображена на Фиг.4. Электрическая схема идентификационной метки показана на Фиг.5. Структурная схема сканирующего устройства представлена на Фиг.6. Временные диаграммы, поясняющие работу сканирующего устройства, показаны на Фиг.7.

Оборудование 1.i, размещенное на каждом специальном транспортном средстве, содержит последовательно связанные радиостанцию 5.i с приемопередающей антенной 6.i, абонентское устройство 3.i кодирования и устройство 4.i регистрации (i=1, 2, …, n), а также датчик 2.1 координатной информации, датчик 2.2 характера груза и специальные датчики 2.3, подключенные к абонентскому устройству 3.i кодирования.

Оборудование, размещенное на пункте управления 7, содержит последовательно связанные радиостанцию 9 с приемопередающей антенной 8, первый процессор 10 и рабочее место 13 оператора, к выходу первого процессора 10 последовательно подключены блок 11 сравнения, устройство 12 кодирования, рабочее место 13 оператора и второй процессор 14, выход которого соединен с вторым входом блока 11 сравнения.

Каждая радиостанция 9 (5.1) содержит последовательно включенные генератор 15 (15.1) высокой частоты, фазовый манипулятор 16 (16.1), третий смеситель 33 (33.1), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 32 (32.1), усилитель 34 (34.1) второй промежуточной частоты, усилитель 17 (17.1) мощности, дуплексер 18 (18.1), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 8 (6.1), первый смеситель 21 (21.1), второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 19 (19.1), первый усилитель 23 (23.1) первой промежуточной частоты, сумматор 26 (26.1), первый перемножитель 27 (27.1), второй вход которого соединен с выходом дуплексера 18 (18.1), узкополосный фильтр 28 (28.1), амплитудный детектор 29 (29.1), ключ 30 (30.1), второй вход которого соединен с выходом сумматора 26 (26.1), второй перемножитель 35 (35.1), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 32 (32.1), полосовой фильтр 36 (36.1) и фазовый детектор 37 (37.1), второй вход которого соединен с вторым выходом первого гетеродина 19 (19.1). Причем второй вход фазового манипулятора 16 радиостанции, размещенной на пункте 7 управления, соединен с первым процессором 10, а выход фазового детектора 37 подключен к первому процессору 10, второй вход фазового манипулятора 16.1 радиостанции, размещенный на каждом специальном транспортном средстве, соединен с абонентским устройством 3.1 кодирования, а выход фазового детектора 37.1 подключен к абонентскому устройству 3.1 кодирования.

Первый гетеродин 19 (19.1), фазовращатели 20 (20.1) и 25 (25.1) на 90°, смесители 21 (21.1) и 22 (22.1), усилители 23 (23.1) и 24 (24.1) первой промежуточной частоты, сумматор 26 (26.1), перемножитель 27 (27.1), узкополосный фильтр 28 (28.1), амплитудный детектор 29 (29.1) и ключ 30 (30.1) образуют универсальный преобразователь 31 (31.1) частоты.

Частоты W_г1 и W_г2 гетеродинов 19 (32.1) и 32 (19.1) разнесены на значение первой промежуточной частоты W_пр1

W_г1-W_г2=W_пр1.

Радиостанция 9, размещенная на пункте 7 управления, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте

W_г1=W_г1=W_пр2,

где W_пр2 - вторая промежуточная частота, а принимает на частоте

W₁=W_г2=W_пр3,

где W_пр3 - третья промежуточная частота, а радиостанция 5.1, размещенная на каждом специальном транспортном средстве, наоборот, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте W₂, а принимает на частоте W₁ (Фиг.4).

Идентификационная метка 38.i выполнена в виде пьезокристалла 39i с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой приемопередающей антенной 40.i, и набором отражателей 44.i. Встречно-штыревой преобразователь поверхностных акустических волн (ПАВ) содержит две гребенчатые системы электродов 41.i, шины 42.i и 43.i, которые соединяют электроды каждой из гребенок между собой. Шины в свою очередь связаны с микрополосковой приемопередающей антенной 40.i (i-1, 2, …, n).

Сканирующее устройство 45.j выполнено в виде последовательно включенного генератора 46.j высокой частоты, усилителя 48.j мощности, дуплексера 48.j, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 49.j, усилителя 50.j высокой частоты, фазового детектора 51.j, второй выход которого соединен с выходом генератора 46.j высокой частоты, и компьютера 52.j, последовательно включенных гетеродина 53.j, смесителя 54.j, второй вход которого соединен с выходом генератора 46.j высокой частоты, усилителя 55.j третьей промежуточной частоты, фазового манипулятора 56.j, второй вход которого соединен с компьютером 52.j, усилителя 57.j мощности и приемопередающей антенны 49.j (j=1, 2, …, m).

Предлагаемая система работает следующим образом.

Чувствительными элементами системы являются датчик 2.1 координатной информации, датчик 2.2 характера груза, сигнальные датчики 2.3 (2.i) и идентификационные метки 38.i (i-1, 2, …, n), устанавливаемые на каждом специальном транспортном средстве.

Датчик 2.1 координатной информации (навигационный датчик) является неотъемлемым элементом глобальной радионавигационной спутниковой системы «Глонасс» (РФ) или «Навстар» (США), выполняется съемным и выпускается промышленностью в стандартной упаковке (прибор SDS-221). С помощью указанной радионавигационной системы обеспечиваются определенные географические координаты местоположения (с точностью до 1 метра) и вектора скорости специального транспортного средства. Датчик каждую секунду, в момент смены секунды единого времени, передает координатную информацию в абонентское устройство 3.i кодирования.

Датчик 2.2 характера груза - это прибор для чтения информации о грузе. Маркером груза могут быть штриховой код, перфораторный код, электронный код и т.д. Информация о характере груза также передается в абонентское устройство 3.i кодирования.

Сигнальные датчики 2.3 - это контакты и кнопки, которые фиксируют, например, поднятие-опускание контейнера при погрузке, распечатывание опломбированного груза, открывание-закрывание дверей кабины, капота, топливного бака и т.д. на специальном транспортном средстве.

К основным характеристикам идентификации метки можно отнести следующее:

- частотный диапазон - 900…920 МГц;

- дальность действия - десятки метров;

- количество кодовых комбинаций - до 10⁷;

- тип излучаемого сигнала - гармоническое колебание;

- тип отраженного (переизлучаемого) сигнала - широкополосный сигнал с фазовой манипуляцией (база сигнала β=Δf_c·Т_c=200…1000, Δf_c - ширина сектора, Т_c - длительность сигнала);

- габариты - 8×1,5×5 мм;

- срок службы - не менее 20 лет;

- потребляемая мощность - 0 Вт.

Идентификационная ПАВ - метка размещается на специальном транспортном средстве в зоне прямой видимости антенн сканирующего устройства (на лобовом стекле, бампере, номерном знаке, днище и т.д.).

При выезде специального транспортного средства на линию водителю вместе с путевым листом под расписку выдается датчик 2.1 координатной информации, который вставляется в заранее оборудованное в специальном транспортном средстве место. После включения датчика происходит его автоматическая инициализация, и он связывается с данным специальным транспортным средством. Эта связь осуществляется передачей особого параметра - бортового номера, однозначно определяющего данный автомобиль. После того как автомобиль отправился на линию, система автоматически осуществляет запись в файл базы данных его географические координаты на местности. Период обновления информации в файле базы данных равен установленному в датчике периоду передачи сигнала.

Оператор может выбрать для просмотра то или иное специальное транспортное средство, ориентируясь на гаражный номер или другие характеристики специального транспортного средства. После выбора специального транспортного средства на экране компьютера рабочего места оператора появится карта местности с привязанным к ней пройденным маршрутом специальным транспортным средством в виде линии. Возможно изменение масштаба карты оператором для детализации маршрута специального транспортного средства. Если поместить курсор мыши на линию маршрута, то на экране появляются текущие на тот момент времени координатная информация, общий километраж, количество топлива в баке, скорость специального транспортного средства и т.д.

Устройство 3.1 кодирования получает данные состояния (показания) датчиков 2.1, 2.2, и 2.3, кодированные сообщения передаются на хранение в устройство 4.1 регистрации.

С заданным периодом времени Т процессор 10 с пункта 7 управления через радиостанцию 9 дает сообщение - запрос в адрес очередного по порядку последовательного опроса специального транспортного средства на выдачу массива данных, накопленных в устройстве 4.1 регистрации.

Для этого генератором 15 высокой частоты формируется гармоничное колебание

u_C1(t)=U_c1·Cos(w_ct+φ_c1), 0≤t≤T_c1,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 16, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) с выхода первого процессора 10. Модулирующий код M₁(t) соответствует бортовому номеру запрашиваемого транспортного средства. На выходе фазового манипулятора 16 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)

u₁(t)=U_c1·Cos[w_ct+φ_к1(t)+φ_c1], 0≤t≤T_c1,

где φ_к1(t)={0.π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t),

который поступает на первый вход третьего смесителя 33, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 32

u_г2(t)=U_г2·Cos(w_г2t+φ_г2).

На выходе третьего смесителя 33 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 34 выделяется напряжение второй промежуточной (суммарной) частоты

u_пр2(t)=U_пр2·Cos[w_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр2], 0≤t≤T_c1,

где U_пр2(t)=1/2 U_c1·U_г2;

w_пp2=w_г2+w_с=w₁ - вторая промежуточная (суммарная) частота (Фиг.4)

φ_пр2=φ_г2+φ_с1

Это напряжение после усиления в усилителе 17 мощности через дуплексер 18 поступает в приемопередающую антенну 8, излучается в эфир на частоте W₁=W_пр2, улавливается приемопередающей антенной 6.1 специального транспортного средства и через дуплексер 18.1 поступает на вход универсального преобразователя 31.1 частоты. Указанный преобразователь обеспечивает подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по второму зеркальному каналу на W_з2, по первому W_к1 и второму W_к2 комбинационным каналам. Причем для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по второму зеркальному каналу на частоте W_з2, используется «внешнее кольцо», состоящее из гетеродина 19.1, фазовращателей 20.1 и 25.1 на 90°, смесителей 21.1 и 22.1, усилителей 23.1 и 24.1 первой промежуточной частоты и сумматора 26.1, и реализующее фазокомпенсационный метод. Для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по первому и второму комбинационным каналам на частотах W_к1 и W_к2, используется «внутреннее кольцо», состоящее из перемножителя 27.1, узкополосного фильтра 28.1, амплитудного детектора 29.1, ключа 30.1, и реализующее метод узкополосной фильтрации.

На выходе сумматора 26.1 образуется суммарное напряжение

u_Σ2(t)=U_Σ1·Cos[w_пр1t+φ_k1(t)+φ_пр1], 0≤t≤T_c1,

где W_пр1=W₁-W_г2 - первая промежуточная (разностная) частота;

W_г2 - частота гетеродина 19.1, которая через открытый ключ 30.1 поступает на первый вход второго перемножителя 35.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 32.1

u_г1(t)=U_г1·Cos(w_г1t+φ_г1).

На выходе перемножителя 35.1 образуется напряжение

u₂(t)=U₂·Cos[w_г2t-φ_k1(t)+φ_г2], 0≤t≤T_c1,

где U₂= 1/2 U_Σ1·U_г1;

W_г2=W_пр3=W_г1-W_пр1 - третья промежуточная частота,

которая выделяется полосовым фильтром 36.1 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 37.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродинов 19.1

u_г2(t)=U_г2·Cos(w_г2t+φ_г2).

На выходе фазового детектора 37.1 образуется низкочастотное напряжение

u_н1(t)=U_н1·Cosφ_k1(t),

где U_н1= 1/2 U₂·U_г2,

пропорционально модулирующему коду M₁(t).

Это напряжение поступает в устройство 3.1 кодирования и, если оно соответствует бортовому номеру специального транспортного средства, запрашиваемого с пункта 7 управления, то массив данных, накопленных в устройстве 4.1 регистрации, в виде модулирующего кода M₂(t) поступает на второй вход фазового манипулятора 16.1. На первый вход указанного фазового манипулятора подается гармоническое колебание с выхода генератора 15.1 высокой частоты.

u_с2(t)=U_с2·Cos(w_ct+φ_c2], 0≤t≤Т_c2,

на выходе фазового манипулятора 16.1 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)

u₃(t)=U_c2·Cos[w_ct+φ_к2(t)+φ_с2], 0≤t≤Т_c2,

где φ_к2(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₂(t),

который поступает на первый вход смесителя 33.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 32.1

u_г1(t)=U_г1·Cos(w_г1t+φ_г1).

На входе смесителя 33.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 34.1 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты

u_пр3(t)=U_пр3·Cos[w_пр3t-φ_к2(t)+φ_пр3], 0≤t≤Т_c2,

где U_пр3=1/2 U_c2·U_г1;

w_пр3=w_г1-w_с - третья промежуточная (разностная) частота;

φ_пр3=φ_с1-φ_г1.

Это напряжение после усиления в усилителе 17.1 мощности через дуплексер 18.1 поступает в приемопередающую антенну 6.1, излучается ею в эфир на частоте w₂=w_пр3, улавливается приемопередающей антенной 8 пункта 7 управления и через дуплексер 18 поступает на вход универсального преобразователя 31 частоты. Указанный преобразователь обеспечивает подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по первому зеркальному каналу на частоте w_з1, по третьему w_к3 и четвертому w_к4 комбинационным каналам. Причем для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по первому зеркальному каналу на частоте w_з1, используется «внешнее кольцо», состоящее из гетеродина 19, фазовращателей 20 и 25 на 90°, смесителей 21 и 22, усилителей 23 и 24 первой промежуточной частоты, сумматора 26, и реализующее фазокомпенсационный метод.

Для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по третьему и четвертому комбинационным каналам на частотах w_к3 и w_к4, используется «внутреннее кольцо», состоящее из перемножителя 27, узкополосного фильтра 28, амплитудного детектора 29, ключа, 30 и реализующее метод узкополосной фильтрации.

На выходе сумматора 26 образуется суммарное напряжение

u_Σ2(t)=U_Σ2·Cos[w_пр1t-φ_к2(t)+φ_пр1], 0≤t≤T_c2,

где W_пр1=W_г1-W₂ - первая промежуточная (разностная) частота,

которое через открытый ключ 30 поступает на первый вход перемножителя 35, на второй вход которого подается напряжение u_г2(t) гетеродина 32. На входе перемножителя 35 образуется напряжение

u₄(t)=U_Σ2·Cos[w_г1t-φ_к2(t)+φ_г1], 0≤t≤Т_с2,

где U₄=1/2 U_Σ2·U_г2;

w_г1=w_пр1+w_г2,

которое выделяется полосовым фильтром 36 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 37, на второй (опорный) вход которого подается напряжение гетеродина 19

u_г1(t)=U_г1·Cos(w_г1t+φ_г1).

На выходе фазового детектора 37 образуется низкочастотное напряжение

u_н2(t)=U_н2·Cosφ_г2(t),

гдe U_н2=1/2 U₄·U_г1,

пропорциональное модулирующему коду M₂(t). Это напряжение поступает в первый процессор 10, который осуществляет разделение модулирующей функции M₂(t) (кодограммы) на отдельные блоки данных по следующим признакам:

- номер специального транспортного средства;

- данные географических координат специального транспортного средства;

- данные наличия особо важного и опасного груза на нем;

- данные скорости движения;

- наличие аварийных сигналов, и передает их в блок 11 сравнения, куда поступают также заданные и рассчитанные с помощью процессора 14 данные. Результаты сравнения кодируются кодирующим устройством 12 в соответствующее сообщение, которое поступает на рабочее место 13 оператора:

- специальное транспортное средство находится на разрешенном (запрещенном) маршруте (участке) движения;

- складирование груза произведено на разрешенном (не разрешенном) участке (где именно) контролируемой территории;

- разгрузка особо важного и опасного груза произведена в разрешенном (не разрешенном) месте;

- скорость движения специального транспортного средства соответствует (не соответствует) заданной на данном участке маршрута;

- показания датчика аварийного сигнала в норме или поступил сигнал «Тревога».

Разрешенный безопасный маршрут движения выбирается процессором 14 на основе данных о начальном и конечном пунктах движения специального транспортного средства и выдается в форме маршрутного путевого листа водителю. Эти же данные через процессор 10 поступают в блок 11 сравнения.

Оператор рабочего места 13 по мере поступления данных со специальных транспортных средств осуществляет контроль за выполнением нормативных документов и при необходимости по каналам голосовой связи дает команду на специальное транспортное средство по корректировке действий специальных транспортных средств, а при поступлении сигнала «Тревога» дает голосовую команду мобильным группам быстрого реагирования о прибытии в конкретное место для ликвидации чрезвычайной ситуации.

Для повышения достоверности контроля транспортировки особо важных и опасных грузов используются идентификационные метки, размещенные на специальных транспортных средствах, и контрольные посты, устанавливаемые на маршрутах движения специальных транспортных средств, например на въезде и выезде из парка и в других контрольных точках.

Контрольные посты снабжаются сканирующими устройствами 45.j (j=1, 2, …m, где m - количество контрольных постов).

Генератором 46.1 высокой частоты формируется высокочастотное колебание (Фиг.7, а)

u_c(t)=U_c·Cos(w_ct+φ_с), 0≤t≤Т_c,

где U_c, w_c, φ_c, T_c - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания,

которое усиливается по мощности в усилителе 47.1 мощности и через дуплексер 48.1 поступает в приемопередающую антенну 49.1 и излучается ею в эфир.

Идентификационные ПАВ-метки размещаются на специальном транспортном средстве в зоне прямой видимости приемопередающей антенны 49.1 сканирующего устройства 45.1 (на лобовом стекле, бампере, номерном знаке, днище и т.д.).

Гармоническое колебание u_c(t) улавливается микрополосковой приемопередающей антенной 40.1 идентификационной ПАВ-метки 38.1 и поступает на вход встречно-штыревого преобразователя (ВШП), где преобразуется в акустическую волну.

Последняя распространяется по поверхности пьезокристалла 39.1, отражается от отражателей 44.1 и опять преобразуется в электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией (Ф_Мн) (Фиг.7, в)

u₅(t)=U₅·Cos[w_ct+φ_к(t)+φ_с], 0≤t≤Т_c,

где φ_к(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М₃(t) (Фиг.7, б), причем φ_к(t)=const при Кτ_э<t<(к+1)τ_э и может изменяться скачками при t=кτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (к=1, 2, …, N-1), τ_э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_c (Т_c=τ_э·N).

При этом внутренняя структура сформированного ФМн-сигнала определяется модулирующим кодом М₃(t), который, в свою очередь, определяется топологией встречно-штыревого преобразователя, имеет индивидуальный характер и содержит всю необходимую уникальную информацию о специальном транспортном средстве и о грузе, перевозимом с помощью данного специального транспортного средства.

Формированный ФМн-сигнал u₅(t) (Фиг.7, в) излучается микрополосковой антенной 40.1 в эфир, улавливается приемопередающей антенной 49.1 сканирующего устройства 45.1 и через дуплексер 48.1 и усилитель 50.1 высокой частоты поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 51.1, на второй (опорный) вход которого подается гармоническое колебание u_c(t) (Фиг.7, а) с выхода генератора 46.1 высокой частоты. В результате синхронного детектирования ФМн-сигнала u₅(t) на выходе фазового детектора 51.1 образуется низкочастотное напряжение (Фиг.7, г)

u_н(t)=U_н·Сosφ_к(t), 0≤t≤Т_c,

где U_н= 1/2 U₅·U_c,

пропорциональное модулирующему коду M₃(t) (Фиг.7, в). Это напряжение регистрируется и анализируется в компьютере 52.1.

Одновременно гармоническое колебание u_c(t) (Фиг.7, а) с выхода генератора 46.1 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 54.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 53.1

u_г1(t)=U_г1·Cos(w_г1t+φ_г1)

На входе смесителя 54.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 55.1 выделяется напряжение третьей промежуточной частоты (Фиг.7, д)

U_пр4(t)=U_пр4·Cos(w_пр3t+φ_пр4), 0≤t≤T₁,

где U_пр4=1/2 U_с·U_c1;

w_пр3=w_г1-w_c - третья промежуточная частота;

φ_пр4=φ_c-φ_г1,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 56.1. На второй вход фазового манипулятора 56.1 подается модулирующий код M₄(t) (Фиг.7, е), который формируется в компьютере 52.1 и представляет собой сумму модулирующих кодов

M₄(t)=M₃(t)+M₅(t)+М₆(t),

где М₃(t) - модулирующий код, содержащий всю необходимую информацию о специальном транспортном средстве и о грузе, перевозимом с помощью данного специального транспортного средства;

М₅(t) - модулирующий код, содержащий сведения о номере контрольного поста и его географических координатах;

М₆(t) - модулирующий код, содержащий сведения о времени прохождения специальным транспортным средством данного контрольного поста.

На выходе фазового манипулятора 56.1 формируется ФМн-сигнал (Фиг.7, ж)

U₆(t)=U₆·Cos[w_пр3t+φ_к3(t)+φ_пр3], 0≤t≤Т_c,

где φ_к3(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₄(t) (Фиг.7, с), который после усиления по мощности в усилителе 57.1 поступает в приемопередающую антенну 49.1 и излучается ею в эфир на частоте w₂=w_пр3, улавливается приемопередающей антенной 8 пункта 7 управления и через дуплексер 18 поступает на вход универсального преобразователя 31 частоты. Указанный преобразователь обеспечивает, как это описано выше, подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по первому зеркальному каналу на частоте w_з1, по третьему w_k3 и четвертому w_k4 комбинационным каналам.

На выходе сумматора 26 в этом случае образуется суммарное напряжение

u_Σ3(t)=U_Σ3·Cos[w_пр1t-φ_к3(t)+φ_пр1], 0≤t≤Т_с,

где w_пр1=w_г1-w_пр3 - первая промежуточная (разностная) частота,

которое через открытый ключ 30 поступает на первый вход перемножителя 35, на второй вход которого подается напряжение u_г2(t) гетеродина 32. На выходе перемножителя 35 образуется напряжение

u₇(t)=U₇·Cos[w_г1t-φ_к3(t)+φ_г1], 0≤t≤T_с,

где U₇=1/2 U_Σ3·U_г2

w_г1=w_пр1+w_г2,

которое выделяется полосовым фильтром 36 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 37, на второй (опорный) вход которого подается напряжение гетеродина 19

u_г1(t)=U_г1·Cos(w_г1t+φ_г1).

На выходе фазового детектора 37 образуется низкочастотное напряжение

u_H3(t)=U_H3·Cosφ_к3(t),

где U_H3=U₇·U_г1,

пропорциональное модулирующему коду M₄(t). Это напряжение поступает в первый процессор 10, который осуществляет разделение модулирующего кода M₄(t) (кодограммы) на отдельные коды:

- модулирующий код M₃(t), содержащий всю информацию о специальном транспортном средстве и о грузе, перевозимом с помощью данного специального транспортного средства;

- модулирующий код M₅(t), содержащий сведения о времени прохождения специального транспортного средства данного контрольного поста.

Указанные сведения поступают на рабочее место 13 оператора. Дополнительно веденные в состав системы новые элементы и изменения структурной организации позволяют существенно улучшить качественные характеристики за счет введения следующих новых функциональных возможностей системы:

- расчет кратчайших безопасных маршрутов транспортировки особо важных и опасных грузов позволяет уменьшить длительность пути движения и расход энергоресурсов;

- контроль движения специального транспортного средства по разрешенному маршруту уменьшает степень опасности субъектам и объектам;

- выработка сигналов о несанкционированных разгрузках экологически опасных грузов в запрещенных местах складирования исключает создание экологически опасных несанкционированных свалок;

- выдача в центр контроля аварийных сигналов при транспортировке особо важных и опасных грузов обеспечивает быструю ликвидацию последствий аварии, сохранение материальных ценностей, безопасность, защиту и спасение людей.

Система обеспечивает также повышение избирательности, помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информации между пунктом управления и специальными транспортными средствами. Это достигается реализацией дуплексного метода радиосвязи с использованием двух частот w₁, w₂ и сложных сигналов с фазовой манипуляцией. Причем радиостанция, размещенная на пункте управления, излучает сложный ФМн-сигнал на частоте w₁, а принимает - на частоте w₂. А радиостанции, размещенные на специальных транспортных средствах, наоборот, излучают сложный ФМн - сигнал на частоте w₂, a принимают - на частоте w₁.

Обмен дискретной информацией между пунктом управления и специальными транспортными средствами носит конфиденциальный характер. При этом защита конфиденциальной информации имеет три уровня: криптографический, энергетический и структурный.

Криптографический уровень обеспечивается специальными методами шифрования, кодирования и преобразования дискретной информации, в результате которых ее содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования.

Энергетический и структурный уровни обеспечиваются применением сложных ФМн - сигналов, которые обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с базовым объектом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение достоверности контроля транспортировки особо важных и опасных грузов.

Это достигается дистанционной регистрацией на пункте управления факта и времени прохождения специальных транспортных средств, перевозящих особо важные и опасные грузы, через контрольные посты. При этом специальные транспортные средства снабжаются идентификационными ПАВ-метками, а контрольные посты - сканирующими устройствами, способными в автоматическом режиме передавать по радиоканалу на частоте w₂ дискретную информацию, содержащую сведения о идентификационном номере специального транспортного средства и времени его прохождении через данный контрольный пост, причем указанная дискретная информация также носит конфиденциальный характер и имеет три уровня защиты: криптографический, энергетический и структурный.

Основной особенностью идентификационных ПАВ-меток являются малые габариты, большой срок службы и отсутствие источников питания.

Тем самым функциональные возможности известной системы расширены.

Изобретение относится к технике контроля и тревожной сигнализации и предназначено для использования при оперативном контроле и управлении транспортировкой особо важных и опасных грузов. Система содержит оборудование на каждом специальном транспортном средстве, на пункте управления и на каждом контрольном посту. На каждом специальном транспортном средстве имеются датчик координатной информации, датчик характера груза, сигнальные датчики, устройство кодирования, устройство регистрации, радиостанция с приемопередающей антенной, а на пункте управления - радиостанция с приемопередающей антенной, два процессора, блок сравнения, устройство кодирования и рабочее место оператора. Каждая радиостанция содержит генератор высокой частоты, фазовый манипулятор, усилитель мощности, дуплексер, два гетеродина, два фазовращателя на 90°, два смесителя, два усилителя первой промежуточной частоты, сумматор, два перемножителя, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, ключ, полосовой фильтр и фазовой детектор. Идентификационная метка (встречно-штыревой преобразователь поверхностных акустических волн) содержит пьезокристалл, микрополосковую антенну, электроды, шины и отражатели. Сканирующее устройство содержит генератор высокой частоты, усилитель мощности, дуплексер, приемопередающую антенну, усилитель высокой частоты, фазовый детектор, компьютер, гетеродин, смеситель, усилитель третьей промежуточной частоты, фазовый манипулятор и усилитель мощности. Система характеризуется расширенными функциональными возможностями и обеспечивает повышенную достоверность контроля транспортировки особо важных и опасных грузов путем дистанционной регистрации факта и времени прохождения специальных транспортных средств, перевозящих указанные грузы, через контрольные посты. 7 ил.

Территориальная система контроля особо важных и опасных грузов, содержащая на каждом специальном транспортном средстве последовательно связанные радиостанцию, абонентское устройство кодирования и устройство регистрации, а также датчик координатной информации, датчик характера груза и сигнальные датчики, подключенные к абонентскому устройству кодирования, на пункте управления последовательно связанные радиостанцию, первый процессор и рабочее место оператора, к выходу первого процессора последовательно подключены блок сравнения, устройство кодирования, рабочее место оператора и второй процессор, выход которого соединен с вторым выходом блока сравнения, при этом радиостанции специальных транспортных средств и пункта управления связаны между собой радиоканалами, каждая радиостанция содержит последовательно включенные генератор высокой частоты, фазовый манипулятор, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго генератора, усилитель второй промежуточной частоты, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, первый усилитель первой промежуточной частоты, сумматор, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, ключ, второй вход которого соединен с выходом сумматора, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, полосовой фильтр и фазовой детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом первого гетеродина, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина первый фазовращатель на 90°, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, второй усилитель первой промежуточной частоты, второй фазовращатель на 90°, выход которого соединен с вторым входом сумматора, второй вход фазового манипулятора радиостанции, размещенной на пункте управления, соединен с первым процессором, а выход фазового детектора подключен к первому процессору, второй вход фазового манипулятора радиостанции, размещенной на каждом специальном транспортном средстве, соединен с абонентским устройством кодирования, а выход фазового детектора подключен к абонентскому устройству кодирования, частоты w_г1 и w_г2 гетеродинов разнесены на значения первой промежуточной частоты w_пр1:w_г1-w_г2=w_пр1, радиостанция, размещенная на пункте управления, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с фазовой манипуляцией на частоте w_г1=w_г2=W_пр2, где W_пр2 - вторая промежуточная частота, а приема - на частоте W₂=w_г2=w_пp3, где w_пр3 - третья промежуточная частота, а радиостанция, размещенная на каждом специальном транспортном средстве, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с фазовой манипуляцией на частоте w₂, а приема - на частоте w₁, отличающаяся тем, что она снабжена идентификационными метками, размещенными на специальных транспортных средствах, и сканирующими устройствами, установленными на контрольных постах, через которые следуют специальные транспортные средства, перевозящие особо важные и опасные грузы, причем каждая идентификационная метка выполнена в виде пьезокристалла с нанесенными на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой приемопередающей антенной, и набором отражателей, при этом встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, связанными с микрополосковой приемопередающей антенной, каждое сканирующее устройство выполнено в виде последовательно включенных генератора высокой частоты, усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилителя высокой частоты, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, и компьютера, последовательно включенных гетеродина, смесителя, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилителя третьей промежуточной частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с компьютером, усилителя мощности и приемопередающей антенны.