СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ВЫЯВЛЕНИЯ ЗАЯВЛЕННЫХ НА ПОИСК АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ КОНТРОЛЬНЫХ ПУНКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G08G1/17 G08G1/04 G08B25/10 

Предлагаемые способ и устройство относятся к области систем контроля потока транспортных средств, выявления заявленных на поиск, в частности, автомобилей.

Известны способы и устройства идентификации транспортных средств (авт. свид. СССР №1.516.415; патенты РФ №№2034726, 2084961, 2118851, 2235369, 2256565, 2280573; патенты США №№6149204, 6415536; патенты Франции №№2663892, 2663893, 2723899; патент ФРГ №3922606; патенты Японии №№52-035040, 2001-097251; Илюхин Р. Противоугонная маркировка - За рулем, №12, 1992, с.16 и др.).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемому являются «Способ идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов и устройство для его осуществления» (патент РФ №2084961, G08G 1/017, 1992), которые и выбраны в качестве прототипов.

Существо известного способа заключается в формировании сигналов опознавания автомобилей путем кодирования их государственных номеров с последующим непрерывно-циклическим излучением с борта автомобиля в радиооптическом и ультразвуковом диапазонах, причем на контрольных пунктах излученные сигналы принимают, усиливают и сравнивают полученные коды с кодами заявленных на поиск автомобилей. Устройство, реализующее способ, содержит установленные на борту автомобилей излучатели радиосигналов, оптические и ультразвуковые излучатели, соединенные с выходом блока формирования кода сигнала опознавания, а на контрольных пунктах - приемники излучателей, подключенные через соответствующие блоки декодирования к цифровой вычислительной машине.

По известному способу и устройству каждое транспортное средство должно быть снабжено излучателями в радиооптическом и ультразвуковом диапазонах, которые обеспечивают одновременную (синхронную) передачу одного и того же кодированного сигнала опознавания. При этом обеспечивается многократный непрерывно-циклический режим передачи с борта автомобиля его кодового сигнала опознавания не только при прохождении контрольных пунктов, но и при движении по другим маршрутам, а также на стоянках. Это обстоятельство при современном парке транспортных средств в условиях крупных городов, напряженных дорог и магистралей создает сложную помеховую ситуацию, экономически не выгодно и имеет весьма низкую эффективность.

Более целесообразным является размещение излучателей на контрольных пунктах, а на контролируемых транспортных средствах - размещение пассивных маркеров.

Технической задачей изобретения является повышение экономичности и эффективности путем использования пассивных транспондеров, устанавливаемых на транспортных средствах, и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Поставленная задача решается тем, что способ идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов, заключающийся в том, что сравнивают коды принятых на контрольных пунктах сигналов в радио- и ультразвуковом диапазонах с кодами заявленных на поиск автомобилей и по результатам сравнения принимают решение о задержании, отличается от ближайшего аналога тем, что на транспортных средствах размещают транспондеры, в качестве которых используют пьезокристалл с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в радио- и ультразвуковом диапазонах, при этом преобразователи снабжают общим набором отражателей и связывают с общей микрополосковой приемопередающей антенной, а контрольные пункты снабжают сканерами, в которых формируют набор гармонических колебаний в радио- и ультразвуковом диапазонах, облучают ими транспортные средства при их прохождении контрольных пунктов в непрерывно-циклическом режиме, принимают гармонические колебания на двух частотах, которые относятся к радио- и ультразвуковому диапазонам соответственно, преобразуют их в две акустические волны, обеспечивают их распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение, преобразуют отраженные акустические волны опять в электромагнитные сигналы с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которых соответствует структуре встречно-штыревых преобразователей, переизлучают их в эфир, принимают сканерами контрольных пунктов и осуществляют синхронное детектирование сложных сигналов с фазовой манипуляцией, выделяя коды, соответствующие государственным номерам транспортных средств.

Поставленная задача решается тем, что устройство идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, ультразвуковой излучатель, излучатель радиосигналов и установленные на пунктах контроля 2n каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемника излучения и блока декодирования, при этом выходы блоков декодирования соединены с входами интерфейса, выходами подключенного к цифровой вычислительной машине, выходы которой соединены соответственно с блоком отображения информации, системой средств задержания и сетевыми каналами системы информации, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено на контрольных пунктах сканерами, каждый из которых состоит из последовательно включенных блока управления, синтезатора частот радиодиапазона, сумматора, другие входы которого через синтезатор частот ультразвукового диапазона соединены с выходом блока управления, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, и усилителя мощности, выход которого соединен с входами 2n каналов обработки сигналов, при этом вторые входы блоков декодирования соединены с выходом сумматора, синтезатор частот радиодиапазона состоит из n излучателей радиосигналов, синтезатор частот ультразвукового диапазона состоит из n ультразвуковых излучателей, на транспортных средствах транспондерами, в качестве которых использован пьезокристалл с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в радио- и ультразвуковом диапазонах, и одним общим набором отражателей, при этом каждый преобразователь содержит гребенчатую систему электродов, соединенных между собой шинами, связанными с одной общей микрополосковой приемопередающей антенной, также нанесенной на поверхность пьезокристалла.

Структурная схема аппаратуры, установленной на каждом контрольном пункте, представлена на фиг.1. Функциональная схема транспондеров, установленных на транспортных средствах, показана на фиг.2.

Аппаратура, установленная на каждом контрольном пункте, содержит последовательно включенные блок 2 управления, синтезатор 3 частот радиодиапазона, сумматор 7, другие входы которого через синтезатор 5 частот ультразвукового диапазона соединены с выходом блока 2 управления, дуплексер 8, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 9, усилитель 10 мощности и 2n-каналы обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемника излучения 11.i и блока 12.i декодирования, второй вход которого соединен с выходом сумматора 7, а выходы подключены к входам интерфейса 13, выходами подключенного к цифровой вычислительной машине 14, выходы которой соединены соответственно с блоком 15 отображения информации, системой 16 средств задержания искомых автомобилей информации (i=1, 2,…, 2n, из которых n составляют приемники радиосигналов и n - ультразвуковые приемники).

Каждый синтезатор 3 частот радиодиапазона содержит 4.i излучателей радиосигналов (i=1, 2,…, n). Каждый синтезатор 5 частот ультразвукового диапазона содержит 6.i ультразвуковых излучателей (i=1, 2,…, n).

Блок 2 управления, синтезатор 3 частот радиодиапазона, синтезатор 5 частот ультразвукового диапазона, сумматор 7, дуплексер 8, приемопередающая антенна 9 и усилитель 10 мощности образуют сканер 1.

На каждом транспортном средстве установлены транспондеры, в качестве которых использован пьезокристалл 18.j с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями (ВШП), структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в радио- и ультразвуковом диапазонах. Первый ВШП предназначен для обработки сигналов в радиодиапазоне и содержит гребенчатую систему электродов 20.j и 21.j. Электроды каждой гребенки соединены между собой шинами 22.j и 23.j. Второй ВШП предназначен для обработки сигналов в ультразвуковом диапазоне и содержит гребенчатую систему электродов 24.j и 25.j. Электроды каждой гребенки соединены между собой шинами 26.j и 27.j. Шины 22.j, 23.j, 26.j и 27.j двух ВШП соединены с одной общей микрополосковой антенной 19.j. Первый и второй ВШП снабжен одним общим набором 28j отражателей (j=1, 2,…, m, где m - количество транспондеров).

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

На каждом контрольном пункте с помощью блока 2 управления запускаются синтезатор 3 частот радиодиапазона, состоящий из 4.i излучателей, и синтезатор 5 частот ультразвукового диапазона, состоящий из 6.i излучателей. Синтезаторами 3 и 5 частот формируются последовательно гармонические колебания в радиодиапазоне и в ультразвуковом диапазоне соответственно:

u₁₁(t)=U₁₁·Cos(w₁₁t+φ₁₁),

u_l2(t)=U₁₂·Cos(w₁₂t+φ₁₂),

………………………………………

u_1i(t)=U_1i·Cos(w_1it+φ_1i),

………………………………………

u_1n(t)=U_1n·Cos(w_1nt+φ_1n),

u₂₁(t)=U₂₁·Cos(w₂₁t+φ₂₁),

u₂₂(t)=U₂₂·Cos(w₂₂t+φ₂₂),

………………………………………

u_2i(t)=U_2i·Cos(w_2it+φ_2i),

………………………………………

u_2n(t)=U_2n·Cos(w_2nt+φ_2n), 0≤t≤T_с,

которые через сумматор 7 и дуплексер 8 поступают в приемопередающую антенну 9 и в непрерывно-циклическом режиме облучают транспортные средства при прохождении ими контрольного пункта.

Транспондеры, установленные на транспортных средствах, улавливают гармонические колебания, частоты которых соответствуют частотам настройки ВШП и с помощью ВШП преобразуют их в акустические волны. Частоты настройки ВШП определяются количеством электродов и их шагом d (расстояние между электродами).

Акустические волны распространяются по поверхности пьезокристалла 18.j,. отражаются от набора отражателей 28.j и преобразуются ВШП в электромагнитные сигналы с фазовой манипуляцией (ФМн) (j=1, 2,…, m):

u_3i(t)=U_3i·Cos[w_1it+φ_к(t)+φ_1i],

u_4i(t)=U_4i·Cos[w_2it+φ_к(t)+φ_2i], 0≤t≤T_с,

где φ_к(1)={0, π} - манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M_i(t), который определяется государственным номером транспортного средства, которые последовательно излучаются микрополосковой приемопередающей антенной 19.j в эфир, улавливаются приемопередающей антенной 9 контрольного пункта и через дуплексер 8 и усилитель 10 мощности поступают на каналы обработки сигналов, состоящие из последовательно включенных приемника 11.i и блока 12.i декодирования, второй вход которого соединен с выходом сумматора 7 (i=1, 2,…, 2n).

На выходах блоков 12.i декодирования формируются низкочастотные напряжения:

u_н1i(t)=U_н1i·Cosφ_к(t),

u_н2i(t)=U_н2i·Cosφ_к(t),

где

пропорциональные модулирующему коду M_i(t) (государственному номеру транспортного средства).

Указанные низкочастотные напряжения через интерфейс 13 поступают на входы цифровой вычислительной машины 14, выходы которой соединены соответственно с блоком 15 отображения информации, системой 16 средств задержания искомых автомобилей и сетевыми каналами 17 системы информации. Низкочастотные напряжения u_н1i(t) и u_н2i(t) в цифровой вычислительной машине 14 сравнивают с кодами заявленных на поиск автомобилей и по результатам сравнения принимают решение о задержании наблюдаемого автомобиля.

Если в условиях помех какой-либо из каналов дает сбои, то истинный код опознавания восстанавливается за счет комплексной обработки сигналов двух «многоцветных» каналов их двойного дублирования.

Контрольные пункты с указанным оборудованием размещаются стационарно на требуемых участках дорог, а также мобильно на патрульных (поисковых) автомобилях, летательных аппаратах и даже в носимых ранцах. С помощью мобильных контрольных пунктов могут инспектироваться наряду с двигающимися и стоящие автомобили, причем как на открытых (радио), так и закрытых (легкий металлический гараж, фургон, контейнер и другие, прозрачные для ультразвука предметы) стоянках.

Когда все транспортные средства будут оснащены предлагаемой системой, то отсутствие на каком-либо из них транспондера, т.е. переизлучения зондирующего сигнала, тоже будет признаком для его задержания и досмотра.

Таким образом, предлагаемые технические решения по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение экономичности и эффективности идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении ими контрольных пунктов. Это достигается использованием пассивных транспондеров, устанавливаемых на транспортных средствах, а также сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Основной особенностью пассивных транспондеров являются малые габариты и отсутствие источников питания, а также устойчивость к тепловым и механическим воздействиям.

Сложные сигналы с фазовой манипуляцией обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Группа изобретений относится к области систем контроля потока транспортных средств (ТС). В способе идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей, при прохождении ТС контрольных пунктов сравнивают коды сигналов, принятых на контрольных пунктах, с кодами заявленных на поиск ТС и по результатам сравнения принимают решение о задержании. На ТС размещают транспондеры, которые соответствуют государственному номеру ТС. Контрольные пункты снабжают сканерами. Устройство, реализующее способ, содержит на контрольном пункте ультразвуковой излучатель, излучатель радиосигналов, приемник излучения и блок декодирования. На ТС имеются транспондеры, в качестве которых использован пьезокристалл с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в радио- и ультразвуковом диапазонах, и одним общим набором отражателей, при этом каждый преобразователь содержит гребенчатую систему электродов, соединенных между собой шинами, связанными с одной общей микрополосковой приемопередающей антенной, также нанесенной на поверхность пьезокристалла. Решение направлено на повышение эффективности идентификации ТС. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов, заключающийся в том, что сравнивают коды принятых на контрольных пунктах сигналов в радио- и ультразвуковом диапазонах с кодами заявленных на поиск автомобилей и по результатам сравнения принимают решение о задержании, отличающийся тем, что на транспортных средствах размещают транспондеры, в качестве которых используют пьезокристалл с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в радио- и ультразвуковом диапазонах, при этом преобразователи снабжают общим набором отражателей и связывают с общей микрополосковой приемопередающей антенной, а контрольные пункты снабжают сканерами, в которых формируют набор гармонических колебаний в радио- и ультразвуковом диапазонах, облучают ими транспортные средства при их прохождении контрольных пунктов в непрерывно-циклическом режиме, принимают гармонические колебания на двух частотах, которые относятся к радио- и ультразвуковому диапазонам соответственно, преобразуют их в две акустические волны, обеспечивают их распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение, преобразуют отраженные акустические волны опять в электромагнитные сигналы с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которых соответствует структуре встречно-штыревых преобразователей, переизлучают их в эфир, принимают сканерами контрольных пунктов и осуществляют синхронное детектирование сложных сигналов с фазовой манипуляцией, выделяя коды, соответствующие государственным номерам транспортных средств.

2. Устройство идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов, содержащее ультразвуковой излучатель, излучатель радиосигналов и установленные на пунктах контроля 2n каналы обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемника излучения и блока декодирования, при этом выходы блоков декодирования соединены с входами интерфейса, выходами подключенного к цифровой вычислительной машине, выходы которой соединены соответственно с блоком отображения информации, системой средств задержания и сетевыми каналами системы информации, отличающееся тем, что оно снабжено на контрольных пунктах сканерами, каждый из которых состоит из последовательно включенных блока управления, синтезатора частот радиодиапазона, сумматора, другие входы которого через синтезатор частот ультразвукового диапазона соединены с выходом блока управления, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, и усилителя мощности, выход которого соединен с входами 2n каналов обработки сигналов, при этом вторые входы блоков декодирования соединены с выходом сумматора, синтезатор частот радиодиапазона состоит из n излучателей радиосигналов, синтезатор частот ультразвукового диапазона состоит из n ультразвуковых излучателей, на транспортных средствах транспондерами, в качестве которых использован пьезокристалл с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в радио- и ультразвуковом диапазонах, и одним общим набором отражателей, при этом каждый преобразователь содержит гребенчатую систему электродов, соединенных между собой шинами, связанными с одной общей микрополосковой приемопередающей антенной, также нанесенной на поверхность пьезокристалла.