СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2016 года по МПК H04B7/26 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для автоматического определения местонахождения подвижных объектов (ПО). Преимущественная область использования - осуществление оперативного контроля за местонахождением ПО и слежение за их передвижением.

Известна спутниковая система определения местонахождения подвижных объектов, содержащая K датчиков сигналов, N искусственных спутников земли, M наземных приемных пунктов информации, которые связаны с центром системы [1, с. 64.]. Принцип определения координат датчика сигналов в этой системе основан на определении доплеровского смещения несущей частоты и решении навигационной задачи по трем измерениям [1, с. 54] с учетом параметров орбит искусственных спутников Земли.

Основными недостатками этой системы являются: невысокая точность [1, с. 71, с. 77], зависящая от многих причин, например нестабильности частоты генератора датчика сигналов, уровня шумов, приведенных к входу приемного устройства, широты места и угла возвышения искусственного спутника Земли относительно датчика сигнала [2].

Известна система определения местонахождения подвижных объектов, которая содержит N блоков сигнализации, установленных на автомобилях, M приемных станций, образующих контрольные пункты, установленные стационарно в опорных точках с известными координатами, диспетчерскую станцию, K станций отображения информации. Каждый блок сигнализации содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности (ПСП) и кодирования, датчики сигнализации, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенно-фидерное устройство. Диспетчерская станция содержит антенно-фидерное устройство связи, аппаратуру связи, блок сопряжения, персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ). Принцип действия системы основан на разностно-дальномерном методе с применением непрерывно излучаемых фазоманипулированных сигналов с большой базой, разнесенных в пространстве приемных пунктов и единой для системы шкалой времени [3].

Данная система имеет следующие недостатки:

- диспетчерская станция, приемные станции и подвижные объекты расположены на земле и, следовательно, имеют ограниченный радиус действия, связанный с условиями прямой (оптической) видимости;

- диспетчерская станция связана со всеми M приемными станциями, которые не связаны между собой, что также уменьшает зону, обслуживаемую системой;

- станции отображения связаны с диспетчерской станцией односторонними связями, из-за этого оператор, наблюдающий ситуацию, оказывается не подключенным к процессу управления движением ПО;

- из-за отсутствия общей синхронизации в прототипе при большом количестве ПО будут наблюдаться коллизии (наложения радиосигналов от нескольких ПО), что приведет к искажению принимаемой информации и снижению достоверности оценки местонахождения ПО;

- в системе осуществляется только определение местонахождения ПО и отсутствует возможность слежения за ним.

Известна система определения местонахождения подвижных объектов, содержащая блоки сигнализации, установленные на ПО, станции приема радиосигналов сигнализации, диспетчерскую станцию и станции отображения информации, причем станции приема радиосигналов сигнализации, размещенные в опорных точках с определенными координатами, связаны с диспетчерской станцией дуплексной радиосетью, центральную станцию, которая и принята за прототип [4]. Центральная станция соединена двусторонними связями через C наземных систем передачи данных с C региональными подсистемами определения местонахождения подвижных объектов, каждая из которых состоит из блоков сигнализации, установленных на ПО, станций приема радиосигналов сигнализации, диспетчерской станции и станций отображения информации. Причем в каждой региональной подсистеме станции приема радиосигналов сигнализации, размещенные в опорных точках с определенными координатами, связаны с соответствующей диспетчерской станцией дуплексной радиосетью, диспетчерская станция связана двусторонними связями со станциями отображения информации. Станции приема радиосигналов сигнализации по радиоканалам связаны двусторонними связями с ПО, находящимися в зоне действия системы. Первая (обозначенная условно) региональная подсистема связана как напрямую, так и через последовательно соединенные двусторонними связями (C-1)-y наземную систему передачи данных и (C-2)-e региональные подсистемы с C-й региональной подсистемой. Станции приема радиосигналов сигнализации по радиоканалу связаны двусторонними связями с блоками сигнализации, установленными на ПО. Вход-выход центральной станции является входом-выходом системы.

Каждый блок сигнализации содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, датчики сигнализации, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенно-фидерное устройство, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно со вторым выходом задающего генератора и выходом датчиков сигнализации, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к передающему антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход датчиков сигнализации подключен также к первому входу вычислительного блока, а ко второму входу - выход приемника, к третьему входу - выход элемента И, первый выход вычислительного блока подключен к регистрирующему устройству, а второй выход - ко второму входу элемента И.

Станция приема радиосигналов сигнализации выполнена в виде последовательно соединенных антенно-фидерного устройства, высокочастотной развязки, приемника сигналов, вычислительного блока, а также блока управления, выход которого двухсторонними связями соединен с входом-выходом вычислительного блока, а второй вход-выход вычислительного блока соединен с аппаратурой связи, кроме того, она содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенно-фидерное устройство, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно с вторым выходом задающего генератора и выходом приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы подключен также к первому входу вычислительного блока, а ко второму входу - выход приемника, к третьему входу - выход элемента И, первый выход вычислительного блока подключен к регистрирующему устройству, а второй выход - ко второму входу элемента И.

Каждая диспетчерская станция содержит аппаратуру связи с входами-выходами, двусторонне соединенную с персональной электронно-вычислительной машиной (ПЭВМ), блок управления двусторонними связями, также соединенный с ПЭВМ, приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, выход которого подключен к входу ПЭВМ.

Станция отображения информации содержит аппаратуру связи с входами-выходами, вход-выход которой соединен с первым входом-выходом первого блока сопряжения, двусторонне соединенного с ПЭВМ, приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, выход которого подключен к входу ПЭВМ.

Центральная станция содержит C комплектов аппаратуры связи с соответствующими входами-выходами, каждый из которых двусторонними связями соединен с блоком распределения сообщений, который в свою очередь двусторонними связями соединен с ПЭВМ, второй блок сопряжения с входами-выходами двусторонними связями также соединен с ПЭВМ, к входу которой подключен приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

К недостаткам системы относятся:

- низкая надежность передачи данных со станции приема радиосигналов сигнализации на станцию отображения информации через диспетчерскую станцию и наземные системы передачи данных, так как любая неисправность или отказ в одном из этих узлов приведет к отсутствию информации у оператора (диспетчера) о параметрах движения ПО, что может привести к аварийным ситуациям;

- наличие некачественных, низкоскоростных каналов связи в наземных системах передачи данных может привести к задержке или искажению передаваемой информации, что также может привести к аварийным ситуациям особенно при обслуживании высокоскоростных ПО, например самолетов;

- при движении ПО в нескольких пересекающихся зонах обслуживания (радиосвязи) при работе с одной станцией приема радиосигналов сигнализации из-за постоянного изменения уровня мощности принимаемого радиосигнала (отношения сигнал/шум) могут наблюдаться перерывы в сеансе связи, что также может привести к аварийным ситуациям.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей системы, а именно повышение надежности передачи данных со станции приема радиосигналов сигнализации на станцию отображения информации за счет исключения транзита сообщений через диспетчерскую станцию и две группы каналов наземной связи, уменьшения задержки этой информации, создание возможности автоматически выбирать на ПО при его движении в нескольких пересекающихся зонах обслуживания канал с наиболее мощным принимаемым радиосигналом.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе определения местонахождения подвижных объектов (ПО), содержащей блоки сигнализации, установленные на ПО, станции приема радиосигналов сигнализации, диспетчерскую станцию и станции отображения информации, центральную станцию, соединенную двусторонними связями через C наземных систем передачи данных с соответствующими C диспетчерскими станциями региональных подсистем определения местонахождения подвижных объектов, каждая из которых состоит из блоков сигнализации, установленных на ПО, станций приема радиосигналов сигнализации, диспетчерской станции и станций отображения информации, причем в каждой региональной подсистеме станции приема радиосигналов сигнализации, размещенных в опорных точках с определенными координатами, связаны с соответствующей диспетчерской станцией дуплексной радиосетью, диспетчерская станция связана двусторонними связями со станциями отображения информации, первая (обозначенная условно) региональная подсистема связана через последовательно соединенные двусторонними связями через (C-1)-y наземную систему передачи данных и (C-2)-e региональные подсистемы с C-й региональной подсистемой, станции приема радиосигналов сигнализации связаны двусторонними связями с блоками сигнализации, установленными на ПО, находящимися в зоне действия системы, вход-выход центральной станции является входом-выходом системы, каждая станция отображения информации в соответствующей региональной подсистеме соединена двусторонними связями со станциями приема радиосигналов сигнализации, диспетчерская станция первой и C-й региональной подсистемы соединены двусторонними связями между собой через C-ю наземную систему передачи данных.

В каждый блок сигнализации, содержащий задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, датчики сигнализации, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенно-фидерное устройство, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно со вторым выходом задающего генератора и выходом датчиков сигнализации, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к передающему антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход датчиков сигнализации подключен также к первому входу вычислительного блока в блоке сигнализации, а ко второму входу - выход приемника, к третьему входу - выход элемента И, первый выход вычислительного блока в блоке сигнализации подключен к блоку регистрации блока сигнализации, а второй выход - ко второму входу элемента И, дополнительно введены второй приемник, вход которого подключен также к высокочастотной развязке, а выход к схеме выбора радиоканала, вход-выход которой соединен двусторонними связями с соответствующим входом-выходом вычислительного блока, третий выход вычислительного блока подключен к второму входу синтезатора несущей частоты.

В каждую станцию приема радиосигналов сигнализации, выполненную в виде последовательно соединенных антенно-фидерного устройства, высокочастотной развязки, приемника сигналов, вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, а также блока управления станции приема радиосигналов сигнализации, вход-выход которого двухсторонними связями соединен с соответствующим входом-выходом вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, а второй вход-выход вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации соединен с первой аппаратурой связи с соответствующими входами-выходами, кроме того, она содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно с вторым выходом задающего генератора и выходом приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы станции приема радиосигналов сигнализации подключен также к первому входу вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, а ко второму входу-выходу приемника, к третьему входу-выходу элемента И, первый выход вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации подключен к регистрирующему устройству, а второй выход - ко второму входу элемента И, дополнительно введены последовательно соединенные двусторонними связями блок сопряжения станции приема радиосигналов сигнализации и вторая аппаратура связи, вход-выход блока сопряжения станции приема радиосигналов сигнализации двухсторонними связями соединен с соответствующим входом-выходом вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, вход-выход второй аппаратуры связи является входом-выходом станции приема радиосигналов сигнализации.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы определения местоположения подвижных объектов; на фиг. 2 - вариант реализации блока сигнализации; на фиг. 3 - вариант реализации приемной станции, образующей контрольный пункт; на фиг. 4 - вариант реализации диспетчерской станции; на фиг. 5 - вариант реализации станции отображения информации, на фиг. 6 - вариант реализации центральной станции 7, на фиг. 7 - один из вариантов реализации аппаратуры 29 связи с входами-выходами 30 и аппаратуры 37 связи с входами-выходами 38 диспетчерской станции 3 в случае использования мобильных приемных станций 2.

Система определения местонахождении подвижных объектов содержит блоки сигнализации 1₁, 1₂, …, 1_N, …, 1_n, …, 1_D, где N<<n<<D, установленные на подвижных объектах, приемные станции 2₁, 2₂, …, 2_M, образующие контрольные пункты, установленные стационарно в опорных точках или мобильные с известными координатами, диспетчерскую станцию 3, станции отображения информации 4₁, 4₂, …, 4_K. Эти устройства содержатся в 1-й (обозначенной условно) региональной подсистеме 5₁ и других региональных подсистемах 5₂, …, 5_c. Региональная подсистема 5₁ соединена с региональной подсистемой 5_c через наземную систему передачи данных 6_2c. Отличие региональных подсистем 5 заключается только в числе обслуживаемых подвижных объектов, снабженных блоками сигнализации 1₁, 1₂, …, 1_N, …, 1_n, …, 1_D. Через C наземных систем 6 передачи данных центральная станция 7 соединена с C региональными подсистемами 5 определения местонахождения подвижных объектов.

Каждый блок 1 сигнализации содержит задающий генератор 8, блок 9 формирования псевдослучайной последовательности (ПСП) и кодирования, датчики 10 сигнализации, синтезатор 11 несущей частоты, модулятор 12, усилитель 13 мощности, антенно-фидерное устройство 14, высокочастотную развязку 15, приемник 16, вычислительный блок 17, блок 18 регистрации, элемент И 19, преобразователь частоты 20. Для реализации возможности автоматически выбирать на ПО при его движении в нескольких пересекающихся зонах обслуживания канал с наиболее мощным принимаемым радиосигналом используется второй приемник 63, вход которого подключен также к высокочастотной развязке 15, а выход к схеме 64 выбора радиоканала, вход-выход которой соединен двусторонними связями с соответствующим входом-выходом вычислительного блока 17. Сканирование второго приемника 63 по заранее известным фиксированным радиочастотам приемных станций 2, зоны обслуживания которых перекрываются, обеспечивается за счет управляющих воздействий вычислительного блока 17 через схему 64 выбора радиоканала. При обнаружении радиоканала с более мощным радиосигналом вычислительный блок 17 через синтезатор 11 несущей частоты перестраивает частоту первого приемника 15 и данное ПО регистрируется на этом канале. Для защиты от мощного радиоимпульса усилителя 13 мощности второго приемника 63 используется также способ блокирования видеоимпульсами усилителя 13 мощности.

Каждая приемная станция 2 содержит задающий генератор 21, блок 22 формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, синтезатор 23 несущей частоты, модулятор 24, усилитель 25 мощности, антенно-фидерное устройство 26, приемник 27, блок 28 управления, аппаратуру 29 связи с входами-выходами 30, высокочастотную развязку 31, вычислительный блок 32, блок 33 регистрации, приемник 34 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, элемент И 35, преобразователь частоты 36. Для повышения надежности передачи данных со станции 2 приема радиосигналов сигнализации на станцию 4 отображения информации обеспечивается их соединение напрямую. При этом исключается транзит сообщений через диспетчерскую станцию 3 и две группы наземных каналов связи, уменьшается задержка этой информации при передаче и обработке данных. Эта процедура обеспечивается за счет последовательного соединения блока 60 сопряжения станции 2 приема радиосигналов сигнализации и второй аппаратуры 61 связи. Вход-выход блока сопряжения 60 станции приема 2 радиосигналов сигнализации двухсторонними связями соединен с соответствующим входом-выходом вычислительного блока 32 станции 2 приема радиосигналов сигнализации для организации обмена данными со станцией 4 отображения информации. Вход-выход 62 второй аппаратуры связи является входом-выходом станции 2 приема радиосигналов сигнализации.

Диспетчерская станция 3 содержит аппаратуру 37 связи с входами-выходами 38, блок 39 управления, приемник 40 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, ПЭВМ 41.

Каждая станция 4 отображения информации содержит аппаратуру 42 связи с входами-выходами 43, первый блок 44 сопряжения, персональную электронно-вычислительную машину 45, приемник 46 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

Центральная станция 7 содержит аппаратуру 47₁, …, 47_c связи с соответствующими входами-выходами 48, блок 49 распределения сообщений, ПЭВМ 50, второй блок 51 сопряжения с входами-выходами 52, приемник 53 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

В случае использования мобильных приемных станций 2 (как вариант исполнения) в состав аппаратуры 29 связи с входами-выходами 30 и аппаратуры 37 связи с входами-выходами 38 диспетчерской станции 3 входят антенно-фидерное устройство 54, высокочастотная развязка 55, приемник 56, синтезатор 57 несущей частоты, усилитель 58 мощности, преобразователь частоты 59 (фиг. 7).

Сущность работы системы заключается в следующем. Подвижные объекты с блоками 1 сигнализации, находящиеся в зоне действия одной из региональных подсистем 5, через приемные станции 2 (контрольные пункты), установленные стационарно в опорных точках или мобильные с известными координатами, благодаря приему и обработке сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, через диспетчерскую станцию 3 обмениваются информацией с соответствующей станцией 4₁, 4₂, …, 4_K отображения информации напрямую через одну группу наземных каналов связи, не указанных на фигурах или через диспетчерскую станцию 3 и две группы наземных каналов связи. Каждая диспетчерская станция 3 через соответствующие наземные системы 6 передачи данных связана с центральной станцией 7 и соседними диспетчерскими станциями 3. Благодаря связям с C региональными подсистемами 5 определения местонахождения подвижных объектов со своими зонами обслуживания на центральной станции 7 имеется полная картина о всех ПО, находящихся в зоне действия системы. Этим могут воспользоваться получатели информации, подключенные к выходу центральной станции 7. Общая синхронизация объектов системы во времени (привязка к глобальному (всемирному) времени) обеспечивается с помощью обработки сообщений с выхода приемников 34, 40, 46, 53 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы и аналогичных приемников, входящих в состав датчиков 10 сигнализации подвижного объекта.

Работа системы определения местонахождения подвижных объектов заключается в следующем. Всем ПО, которые могут появиться в зоне действия системы, назначаются индивидуальные номера. Эти номера полностью определяют технические характеристики и эксплуатационные возможности ПО, например, тип ПО, допустимые параметры движения и другие. Кроме того, назначаются общие рабочие частоты для радиоканалов обмена данными между блоками 1 сигнализации подвижных объектов, находящихся в зоне действия системы, частоты приема сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, частоты систем радиосвязи между объектами системы определения местонахождения подвижных объектов. На все вычислительные блоки 17 ПО и вычислительные блоки 32 приемных станций 2₁, 2₂, …, 2_M, ПЭВМ 41 диспетчерских станций 3, ПЭВМ 45 станций отображения информации 4₁, 4₂, …, 4_K и ПЭВМ 50 центральной станции 7 устанавливается соответствующее программное обеспечение, в которое вместе с указанными выше процедурами заложены индивидуальные номера ПО, алгоритмы обмена данными, форматы передаваемых сообщений, выделенные для обмена данными временные интервалы и другие необходимые процедуры.

Перед началом движения на каждом ПО включается блок 1 сигнализации, при этом задающий генератор 8, соединенный с модулятором 12, вырабатывает опорную частоту для синтезатора 11 несущей частоты, соединенного с преобразователем частоты 20. На другой вход модулятора 12 через элемент И 19 поступает синхронизированный с частотой задающего генератора 8 сигнал с блока 9 формирования ПСП и кодирования. Блок 9 формирования ПСП и кодирования модулирует вырабатываемый в нем, например, ПСП или другую кодовую группу дискретным сигналом, соответствующим индивидуальному номеру и кодовому состоянию датчиков 10 сигнализации. В состав датчиков 10 сигнализации входят приемники сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, обеспечивающие получение оценки точного местонахождения ПО и привязку к единому для системы глобальному (всемирному) времени с точностью до долей микросекунды [5]. Вычисленные координаты ПО накладываются на введенную в вычислительный блок 17 карту местности или города и передаются для отображения в блоке 18 регистрации в реальном времени совместно с дополнительной информацией, связанной с индивидуальным номером блока 1 сигнализации и состоянием его датчиков. В состав датчиков 10 могут входить также, например, пульты (кнопки, сенсоры и другие узлы), с помощью которых с ПО можно обратиться к одному из абонентов системы. Это позволит организовать в системе обмен данными о местонахождении подвижных объектов или другими, выдать команду управления на выбранный ПО, получить необходимую в пути с центральной станции 7 справочную информацию практически в реальном масштабе времени с привязкой к точному единому всемирному времени.

С выхода модулятора 12 фазоманипулированная несущая через преобразователь 20 частоты поступает на усилитель 13 мощности, выход которого через высокочастотную развязку 15 соединен с антенно-фидерным устройством 14, излучающим радиосигнал в эфир. Высокочастотная развязка 15 в простейшем случае может представлять собой, например, делитель мощности или частото-развязывающий диплексор при работе блока 1 сигнализации на двух рабочих частотах (передачи и приема). Радиосигналы с приемных станций 2₁, 2₂, …, 2_M принимаются антенно-фидерным устройством 14 и через высокочастотную развязку 15 передаются в приемник 16, в котором осуществляется фильтрация от внеполосных помех, усиление и перенос фазоманипулированного радиосигнала в низкочастотную область. Для защиты входных цепей приемника при излучении радиосигнала с усилителя 13 мощности выдается на приемник 16 сигнал бланкирования.

При нахождении ПО одновременно в нескольких пересекающихся зонах обслуживания приемных станций 2 по сигналам с выхода второго приемника 63 с помощью схемы 64 выбора радиоканала определяется канал с наиболее мощным принимаемым радиосигналом за счет его сканирования по заранее известным фиксированным радиочастотам этих станций. После определения такого канала с помощью вычислительного блока 17 осуществляется управляющее воздействие на синтезатор 11 несущей частоты, тот перестраивается и выдает соответствующую частоту на первый приемник 16. ПО регистрируется на этом канале и по нему осуществляет обмен данными с соответствующей приемной станцией 2. Второй приемник 63 продолжает сканирование, а схема 64 выбора радиоканала определяет мощность радиосигналов до следующего максимума и далее все предыдущие операции повторяются. На время мощного радиоимпульса усилителя 13 мощности второй приемник 63 блокируется видеоимпульсами усилителя 13 мощности.

С выхода приемника 16 сигнал поступает в вычислительный блок 17, в котором известными методами [5, 6, 7] осуществляется обнаружение кодовых посылок, которые относятся к соответствующему ПО, контроль данных, передаваемых с блока 9 формирования ПСП и кодирования через элемент И 19, расчет его параметров движения ПО, запись и формирование сообщений для отображения (при необходимости) информации с датчиков 10 сигнализации и с приемника 16, слежение за траекторией движения, в том числе соседних ПО. Приведенные к выбранному формату данные, обработанные в вычислительном блоке 17, передаются для отображения в блоке 18 регистрации. Выбор интервала времени для передачи кодовых посылок через элемент И 19 или в заданный момент времени с привязкой к единому глобальному времени осуществляется в вычислительном блоке 17 в зависимости от выбранного в системе режима работы: по запросу или с доступом для обмена данными в определенный интервал времени.

Радиосигнал с блока сигнализации 1 ПО принимается антенно-фидерными устройствами 26 приемных станций 2₁, 2₂, …, 2_M и через высокочастотную развязку 31 передается в приемник 27, в котором осуществляется фильтрация от внеполосных помех, усиление и перенос спектра фазоманипулированного или другого вида радиосигнала в низкочастотную область. Для защиты входных цепей приемника при излучении радиосигнала с усилителя 25 мощности выдается на приемник 27 видеосигнал блокирования.

С выхода приемника 27 сигнал поступает в вычислительный блок 32, в котором известными методами [5, 6, 7] осуществляется обнаружение кодовых посылок, которые относятся к соответствующему ПО, отождествление их по индивидуальному номеру блока 1 сигнализации, расчет его параметров движения, слежения при использовании сообщений с приемника 34 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы за траекторией движения, в том числе соседних ПО. После приведения к выбранному формату данные, обработанные в вычислительном блоке 32, передаются для отображения в блоке 33 регистрации. Прошедшие элемент И 36 кодовые посылки с блока 22 формирования ПСП и кодирования также поступают на вычислительный блок 32 и (при необходимости) для контроля преобразуются к формату, необходимому для блока 33 регистрации. Выбор интервала времени для передачи кодовых посылок через элемент И 35 или в заданный момент времени с привязкой к единому глобальному времени осуществляется в вычислительном блоке 32 в зависимости от выбранного в системе режима работы. Синхронизация процессов передачи, приема и обработки информации в вычислительном блоке 32 осуществляется с помощью меток шкалы единого всемирного времени, снимаемых с приемника 34 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

В состав блока 28 управления входят пульты (кнопки, сенсоры и другие узлы), с помощью которых с приемной станции 2 можно обратиться к любому из ПО или другому объекту, находящемуся в зоне радиосвязи. Это расширит функции системы и позволит организовать в системе обмен данными о местонахождении подвижных объектов или другими сообщениями, получить необходимую для оператора справочную информацию практически в реальном масштабе времени с привязкой к точному единому всемирному времени. Вычислительный блок 32 соединен также двусторонними связями с аппаратурой 29 связи с входами-выходами 30, например, по стыку RS-232. Входы-выходы 30 используются для организации обмена информацией между приемными станциями 2₁, 2₂, …, 2_M и соответствующими диспетчерскими станциями 3.

Сигнал, сформированный в блоке сигнализации 1 ПО, принимается антенно-фидерными устройствами 14 приемных станций 2₁, 2₂, …, 2_M и через высокочастотную развязку 15 передается в приемники 16, в которых производится фильтрация от внеполосных помех, усиление и перенос фазоманипулированного сигнала в низкочастотную область. С выхода каждого приемника 16 видеосигнал преобразуется в цифровой и поступает в вычислительный блок 17, в котором известными методами [5, 6, 7] осуществляется обнаружение кодовых посылок, которые относятся к соответствующему ПО, выбранному для связи, отождествление их по индивидуальному номеру блока 1 сигнализации, расчет его параметров движения, слежения за траекторией движения этого и соседних ПО, путем обработки сообщений с приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, входящего в состав датчиков 10 сигнализации, и с приемника 16. После приведения к выбранному формату, данные, обработанные в вычислительном блоке 17, передаются для отображения в блоке 18 регистрации. Прошедшие элемент И 19 кодовые посылки с блока 9 формирования ПСП и кодирования также поступают на вычислительный блок 17 и (при необходимости) для контроля преобразуются к формату, необходимому для отображения на блоке 18 регистрации. Выбор интервала времени для передачи кодовых посылок через элемент И 19 или в заданный момент времени с привязкой к единому глобальному времени осуществляется в вычислительном блоке 17 в зависимости от выбранного в системе режима работы. Синхронизация процессов передачи, приема и обработки информации в вычислительном блоке 17 осуществляется с помощью меток шкалы единого всемирного времени, снимаемых с приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, входящего в состав датчиков 10 сигнализации.

За счет исключения транзита сообщений со станции 2 приема радиосигналов сигнализации на станцию 4 отображения информации через диспетчерскую станцию 3 и две группы наземных каналов связи и соединения их напрямую повышается надежность передачи данных и уменьшается задержка этой информации при передаче и обработке данных. Для обеспечения этих процедур устанавливаются последовательно соединенные блок 60 сопряжения станции 2 приема радиосигналов сигнализации и вторая (многоканальная) аппаратура 61 связи. Сообщения на блок сопряжения 60 станции приема 2 радиосигналов сигнализации поступают с вычислительного блока 32 станции 2 приема радиосигналов сигнализации для организации обмена данными с соответствующими станциями 4 отображения информации. Входы-выходы 62 второй аппаратуры 61 связи является входами-выходами станции 2 приема радиосигналов сигнализации.

Станция отображения информации 4 принимает данные, передаваемые от всех приемных станций 2₁, 2₂, …, 2_M напрямую и от диспетчерской станции 3 (многоканальной) аппаратурой 42 связи с входами-выходами 43, выполненной, например, на серийных наземных модемах. Обмен данными в дуплексном режиме между аппаратурой 42 связи с входами-выходами 43 и персональной электронно-вычислительной машиной 45 (на фиг. 5 показана одна из них) осуществляется через первый блок 44 сопряжения. Персональная электронно-вычислительная машина 45 предназначена для оценки достоверности принимаемых кодовых посылок и формирования передаваемых кодовых посылок, которые относятся к выбранному для сопровождения ПО, расчета его параметров движения, слежения за траекторией движения ПО, в том числе нескольких, взятых на сопровождение, обработки сообщений с выхода приемника 46 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, поддержки протокола обмена данными в системе, формирования и отображения необходимой информации, выбора интервала времени для передачи кодовых посылок с привязкой к единому глобальному времени. Синхронизация процессов передачи, приема и обработки информации в ПЭВМ 45 осуществляется с помощью меток шкалы единого всемирного времени, снимаемых с приемника 46 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы. Вычисленные координаты ПО накладываются на введенную в ПЭВМ 45 карту местности или города и отображаются на экране дисплея ПЭВМ 45 в реальном времени совместно с дополнительной информацией, связанной с индивидуальным номером блока 1 сигнализации и состоянием его датчиков. Станция отображения информации 4 является получателем информации от приемных станций 2 и диспетчерской станции 3 и в то же время источником информации управления для нее и подвижных объектов.

Наземные системы 6 передачи данных обеспечивают соединение между объектами системы 5 и 7 и могут быть выполнены на волоконно-оптических, проводных, оптических и радиолиниях связи.

Центральная станция 7 (фиг. 6) обеспечивает следующие функции:

- маршрутизацию сообщений по воздушным и наземным сетям связи;

- ведение динамически изменяемой маршрутной базы;

- преобразование форматов сообщений в соответствии с особенностями подсетей;

- защиту от несанкционированного доступа;

- тарификацию трафика;

- поддержку протоколов обмена данными по подсети «воздух-земля»;

- контроль и управление удаленными станциями подвижных подсетей;

- поддержку функции передачи извещений о доставке сообщений;

- ведение, например, кратковременных (на 24 часа) и долгосрочных (до 30 суток) архивов сообщений;

- ведение очередей обмена данными с ПО с учетом категории срочности, например, чем ближе ПО к концу маршрута, тем чаще с ним осуществляется обмен данными;

- выход на государственные и международные сети передачи данных. Центральная станция 7 содержит аппаратуру 47₁, …, 47_c связи с соответствующими входами-выходами 48, блок 49 распределения сообщений, ПЭВМ 50 (на фиг. 6 показана одна из них), второй блок 51 сопряжения с входами-выходами 52, приемник 53 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

Сеть разнесенных региональных подсистем 5 может быть использована не только для оперативного контроля за местонахождением автомобилей и слежения за их передвижением, но и для выполнения аналогичных операций на железнодорожном, воздушном, речном и морском транспорте.

Для исключения коллизий при наличии у абонентов системы шкалы точного (единого) всемирного времени могут быть применены известные методы [6], например, по запросам с центральной станции 7, приемных станций 2₁, 2₂, …, 2_M, диспетчерских станций 3, станций отображения информации 4₁, 4₂, …, 4_K, или в определенном временном интервале, выделенном подвижному объекту для обмена данными.

Узлы 1-59 общие с прототипом. В качестве высокочастотной развязки, например, при различных рабочих частотах на передачу и на прием, могут быть использованы диплексоры или ферритовые развязки.

Центральная станция 7 может быть выполнена на одной или нескольких стандартных ПЭВМ 50, сопряженных с блоком 49 распределения сообщений, на входы-выходы которого поступает информация с аппаратуры 47₁, …, 47_c связи с соответствующими входами-выходами 48, например, состоящей из наземных модемов типа ZyXEL U-336S. Блок 49 распределения сообщений, узлы 60, 64 могут быть выполнены, например, программно. Второй блок 51 сопряжения с входами-выходами 52, аппаратура 61 связи могут быть выполнены, например, на наземных модемах типа ZyXEL U-336S. Приемник 53 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, подключенный к одному из входов ПЭВМ, может быть выполнен, например, на устройстве типа Jupiter 12 GPS Receiver TU 35-D410.

Система может использоваться в зональном варианте (фрагмент системы), состоящем из нескольких региональных подсистем 5, и в масштабах, например, всей страны. В этом случае входы-выходы условно обозначенных региональных подсистем 5₁ и 5_c могут быть взаимосвязаны.

Система определения местонахождения подвижных объектов по сравнению с аналогами имеет следующие преимущества:

- повышается надежность передачи данных со станции приема радиосигналов сигнализации на станцию отображения информации за счет исключения транзита сообщений через диспетчерскую станцию и две группы каналов наземной связи и замены их связями напрямую;

- уменьшаются задержки этой информации;

- создаются возможности автоматически выбирать на ПО при его движении в нескольких пересекающихся зонах обслуживания канал с наиболее мощным принимаемым радиосигналом и тем самым повышать надежность радиосвязи.

Сравнение заявляемого устройства с другими аналогами показывает, что вновь введенные узлы известны специалистам в области техники связи, о чем свидетельствуют приведенные ссылки. Данное устройство существенно отличается от известных аналогов в области техники связи, явным образом не следует из уровня техники, является нетрадиционным, поэтому соответствует критерию изобретательский уровень. Заявляемое устройство является промышленно применимым и может быть реализовано программно при использовании существующих серийных устройств, применяемых в технике связи и вычислительной технике.

Литература

1. Балашов А.И. и др. Международная космическая радиотехническая система обнаружения терпящих бедствие. М.: Радио и связь, 1987.

2. Крохин В.В. Информационно-управляющие космические радиолинии, ч. 2. М.: НИИЭИР, 1993, с. 52.

3. Патент РФ №2082279, М. Кл. H04B 7/26, G01S 5/00, G08B 25/00, 1997, БИ №17.

4. Патент РФ №2302698, М. Кл. H04B 7/26, G01S 5/00, G08B 25/00, 2007, БИ №19 (прототип).

5. GPS - глобальная система позиционирования. М.: ПРИН, 1994, 76 с.

6. Конторов Д.С., Голубев-Новожилов Ю.С. Введение в радиолокационную системотехнику. М.: Сов. Радио, 1971, 367 с.

7. Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. М.: Сов. Радио, 1967, 384 с.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для автоматического определения местонахождения подвижных объектов (ПО). Технический результат состоит в осуществлении оперативного контроля за местонахождением ПО и слежении за их передвижением для повышения надежности передачи данных со станции приема радиосигналов сигнализации на станцию отображения информации, за счет исключения транзита сообщений через диспетчерскую станцию и две группы каналов наземной связи, уменьшения задержки этой информации, в создании возможности автоматически выбирать на ПО при его движении в нескольких пересекающихся зонах обслуживания канал с наиболее мощным принимаемым радиосигналом. Для этого на ПО введены второй приемник и схема выбора радиоканала, а в приемной станции - блок сопряжения и вторая аппаратура связи и соответствующие взаимные связи. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система определения местонахождения подвижных объектов (ПО), содержащая блоки сигнализации, установленные на ПО, станции приема радиосигналов сигнализации, диспетчерскую станцию и станции отображения информации, центральную станцию, соединенную двусторонними связями через С наземных систем передачи данных с соответствующими С диспетчерскими станциями региональных подсистем определения местонахождения подвижных объектов, каждая из которых состоит из блоков сигнализации, установленных на ПО, станций приема радиосигналов сигнализации, диспетчерской станции и станций отображения информации, причем в каждой региональной подсистеме станции приема радиосигналов сигнализации, размещенных в опорных точках с определенными координатами, связаны с соответствующей диспетчерской станцией дуплексной радиосетью, диспетчерская станция связана двусторонними связями со станциями отображения информации, первая (обозначенная условно) региональная подсистема связана через последовательно соединенные двусторонними связями через (C-1)-у наземную систему передачи данных и (C-2)-е региональные подсистемы с C-й региональной подсистемой, станции приема радиосигналов сигнализации связаны двусторонними связями с блоками сигнализации, установленными на ПО, находящимися в зоне действия системы, вход-выход центральной станции является входом-выходом системы, отличающаяся тем, что каждая станция отображения информации в соответствующей региональной подсистеме соединена двусторонними связями со станциями приема радиосигналов сигнализации, диспетчерская станция первой и C-й региональной подсистемы соединены двусторонними связями между собой через C-ю наземную систему передачи данных.

2. Система по п. 1, в которой каждый блок сигнализации содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, датчики сигнализации, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенно-фидерное устройство, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно со вторым выходом задающего генератора и выходом датчиков сигнализации, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к передающему антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход датчиков сигнализации подключен также к первому входу вычислительного блока в блоке сигнализации, а ко второму входу - выход приемника, к третьему входу - выход элемента И, первый выход вычислительного блока в блоке сигнализации подключен к блоку регистрации блока сигнализации, а второй выход - ко второму входу элемента И, отличающаяся тем, что в каждый блок сигнализации введены второй приемник, вход которого подключен также к высокочастотной развязке, а выход к схеме выбора радиоканала, вход-выход которой соединен двусторонними связями с соответствующим входом-выходом вычислительного блока, третий выход вычислительного блока подключен к второму входу синтезатора несущей частоты.

3. Система по п. 1, в которой каждая станция приема радиосигналов сигнализации выполнена в виде последовательно соединенных антенно-фидерного устройства, высокочастотной развязки, приемника сигналов, вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, а также блока управления станции приема радиосигналов сигнализации, вход-выход которого двухсторонними связями соединен с соответствующим входом-выходом вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, а второй вход-выход вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации соединен с первой аппаратурой связи с соответствующими входами-выходами, кроме того, она содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно с вторым выходом задающего генератора и выходом приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы станции приема радиосигналов сигнализации подключен также к первому входу вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, а ко второму входу - выход приемника, к третьему входу - выход элемента И, первый выход вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации подключен к регистрирующему устройству, а второй выход - ко второму входу элемента И, отличающаяся тем, что в каждую станцию приема радиосигналов сигнализации введены последовательно соединенные двусторонними связями блок сопряжения станции приема радиосигналов сигнализации и вторая аппаратура связи, вход-выход блока сопряжения станции приема радиосигналов сигнализации двухсторонними связями соединен с соответствующим входом-выходом вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, вход-выход второй аппаратуры связи является входом-выходом станции приема радиосигналов сигнализации.