Система дистанционного контроля за транспортировкой высокотехнологичных строительных модулей Российский патент 2019 года по МПК G07C5/00 

Предлагаемая система относится к области технических средств контроля и регистрации перемещения специальной строительной техники и может быть использована при перевозке высокотехнологичных строительных модулей (блоков) трейлерами и специальными машинами.

Известны системы и устройства для учета перевозимого груза автосамосвалами, автотягачами, мусоровозами и т.п. (авт. свид. СССР №№215.536, 477.330, 498.636, 695.508, 769.581, 830,447, 1.123.041; патенты РФ №№2.184.992, 2.243.592, 2.619.200; патент ЕР №0.985.525 Храмцов Ю.В., Фигурнов Н.В., Шур О.З. Современные методы получения и обработки экспериментальных данных при испытаниях автомобилей. НИИ автопром. М., 1975 и другие).

Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является «Система дистанционного контроля за транспортировкой высокотехнологичных строительных модулей» (патент РФ №2.619.200, G07C 5/08, 2016), которая выбрана в качестве прототипа.

Известная система обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информации между контролируемой техникой и пунктом контроля с использованием дуплексной радиосвязи. Это достигается подавлением узкополосных помех, принимаемых в полосе пропускания приемников, за счет применения на каждом контролируемой техникой и пункте контроля двух универсальных демодуляторов ФМН сигналов. Указанные демодуляторы свободны от явления «обратной работы», присущей известным демодуляторам ФМН сигналов (схемы Пистолькорса А.А., Сидорова В.И., Костаса Д.Ф. и Травина Г.А.).

Панорамный приемник 6, устанавливаемый на пункте контроля, построен по супергетеродинной схеме, в нем одно и то же значение промежуточной частоты ω_up может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах ω_c и ω_з, т.е.

ω_up=ω_с-ω_r и ω_up=ω_r-ω_з.

Следовательно, если частоту настройки ω_c принять основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота ω_з которого расположена симметрично (зеркально) относительно частоты ω_r гетеродина (фиг. 3). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_up, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивости панорамного приемника.

Кроме зеркального существуют и другие дополнительных (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условия:

ω_up=|±mω_ki±nω_r|,

где ω_ki - частота i-го комбинационного канала приема;

m, n, i - целые положительные числа.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частоты гетеродина малого порядка (второй, третьей), так как чувствительность приемника по этим каналам близка к чувствительности основного канала приема. Так, двум комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:

ω_к1=2ω_r-ω_up и ω_к2=2ω_r+ω_up.

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости панорамного приемника и достоверности обмена дискретной информаций между контролируемой техникой и пунктом контроля.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости панорамного приемника и достоверности обмена дискретной информаций между контролируемой техникой и пунктом контроля путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.

Поставленная задача решается тем, что система дистанционного контроля за транспортировкой высокотехнологичных строительных модулей, содержащая на каждой контролируемой технике последовательно включенные датчик давления, элемент И, второй вход которого соединен с выходом датчика положения кузова, блок кодирования, второй и третий входы которого соединены с выходами датчиков расхода топлива и пройденного пути соответственно, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, первый узкополосный фильтр, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, и первый фильтр нижних частот, последовательно включенные приемную антенну, приемник GPS-сигналов и микропроцессор для выполнения навигационных расчетов, выход которого соединен с четвертым входом блока кодирования, последовательно подключенные к выходу дуплексера третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора, второй узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, второй фильтр нижних частот и второй фазоинвертор, к выходу первого фильтра нижних частот подключен блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а выход подключен к второму входу микропроцессора для выключения навигационных расчетов, а на пункте контроля последовательно включенные приемную антенну, приемник GPS-сигналов, вычислительную машину для выполнения навигационных расчетов, блок кодирования, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока поиска, и первый усилитель промежуточный частоты, последовательно включенные первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, первый узкополосный фильтр, второй перемножитель и первый фильтр нижних частот, последовательно включенные третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора, второй узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, четвертый перемножитель, второй фильтр нижних частот и второй фазоинвертор, к выходу первого фильтра нижних частот подключен блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а выход подключен к входу дешифратора, последовательно включенные амплитудный детектор, первый ключ, второй вход которого соединен со вторым выходом первого гетеродина, частотомер и дополнительный блок регистрации, второй, третий и четвертый входы которого соединены непосредственно и через счетчик расхода топлива и счетчик пройденного пути с соответствующими выходами дешифратора, пятый вход дополнительного блока регистрации соединен с выходом блока кодирования, при этом к выходам дешифратора подключены по числу контролируемых объектов исполнительные блоки, каждый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу дешифратора элемента запрета, блока регистрации и формирователя длительности импульсов, выход которого соединен с запрещающим входом элемента запрета, отличается от ближайшего аналога тем, что панорамный приемник снабжен вторым гетеродином, вторым смесителем, вторым усилителем промежуточной частотой, коррелятором, пороговым блоком и вторым ключом, причем к выходу блока поиска последовательно подключены второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, второй усилитель промежуточной частоты, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточный частоты, пороговый блок и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к входу амплитудного детектора и к второму входу первого, второго, третьего и четвертого перемножителей, частоты первого ω_r1 и второго ω_r2 гетеродинов в разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_r2-ω_r1=2ω_up

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_c основного канала приема

ω_c-ω_r1=ω_r2-ω_c=ω_up.

Структурная схема бортового оборудования системы, устанавливаемого на каждой технике, представлена на фиг. 1. Структурная схема стационарного оборудования системы, устанавливаемого на пункте контроля, представлена на фиг. 2. Частотные диаграммы, иллюстрирующие образование дополнительных каналов приема, изображены на фиг. 3 и 4.

Система содержит на каждом контролируемом объекте последовательно включенные датчик 1 давления, элемент И 3, второй вход которого соединен с выходом датчика 2 положения кузова, блок 4 кодирования, второй и третий входы которого соединены с выходами датчика 11 расхода топлива и датчика 12 пройденного пути соответственно, фазовый манипулятор 14, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 высокой частоты, усилитель 15 мощности, дуплексер 36, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 16, первый перемножитель 37, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра 40 нижних частот, первый узкополосный фильтр 39, второй перемножитель 38, второй вход которого соединен с выходом дуплексера 36, первый фильтр 40 нижних частот и блок 59 вычитания. К выходу дуплексера 36 последовательно подключены третий перемножитель 53, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора 58, второй узкополосный фильтр 55, первый фазоинвертор 57, четвертый перемножитель 54, второй вход которого соединен с выходом дуплексера 36, второй фильтр 56 нижних частот и второй фазоинвертор 58. Второй вход блока 59 вычитания соединен с выходом второго фильтра 56 нижних частот. К выходу приемной антенны 33 последовательно подключены приемник 34 GPS-сигналов и микропроцессор 35 для выполнения навигационных расчетов, второй вход которого соединен с выходом блока 59 вычитания, а выход подключен к четвертому входу блока 4 кодирования. Генератор 13 высокой частоты, фазовый манипулятор 14 и усилитель 15 мощности образуют передатчик 5. Первый 37 и второй 38 перемножители, первый узкополосный фильтр 39 и первый фильтр 40 нижних частот образуют первый демодулятор 51 сложных ФМН-сигналов. Третий 53 и четвертый 54 перемножители, второй узкополосный фильтр 55, второй фильтр 56 нижних частот, первый 57 и второй 58 фазоинверторы образуют второй демодулятор 52 сложных ФМН-сигналов.

Система содержит на пунктах контроля последовательно включенные приемную антенну 17, приемник 42 GPS-сигналов. вычислительную машину 43, блок 44 кодирования, фазовый манипулятор 47, второй вход которого соединен с выходом генератора 46 высокой частоты, усилитель 48 мощности, дуплексер 49, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 41, усилитель 18 высокой частоты, первый смеситель 21, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока 19 поиска, первый усилитель 22 промежуточной частоты, второй ключ 74, первый перемножитель 24, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра 27 нижних частот, первый узкополосный фильтр 26, второй перемножитель 25, второй вход которого соединен с выходом ключа 74, первый фильтр 27 нижних частот и блок 68 вычитания. К выходу ключа 74 последовательно подключены третий перемножитель 62, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора 67, второй узкополосный фильтр 64, первый фазоинвертор 66, четвертый перемножитель 63, второй вход которого соединен с выходом ключа 74, второй фильтр 65 нижних частот и второй фазоинвертор 67. Второй вход блока 68 вычитания соединен с выходом второго фильтра 65 нижних частот, а выход подключен к входу дешифратора 7, к выходам которого подключены по числу контролируемых объектов исполнительные блоки, каждый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу дешифратора 7 элемента 9 запрета, блока 8 регистрации и формирователя 10 длительности импульсов, выход которого соединен с запрещающим входом элемента 9 запрета. При этом к выходу ключа 74 последовательно подключены амплитудный детектор 23, ключ 28, второй вход которого соединен со вторым выходом гетеродина 20, частотомер 29 и дополнительный блок 32 регистрации, второй, третий и четвертый входы которого соединены непосредственно и через счетчик 30 расхода топлива и счетчик 31 пройденного пути с соответствующими выходами дешифратора 7.

Пятый вход дополнительного блока 32 регистрации соединен с выходом блока 44 кодирования. Первый 24 и второй 25 перемножители, первый узкополосный фильтр 26 и первый фильтр 27 нижних частот образуют первый демодулятор 60 сложных ФМН-сигналов. Третий 62 и четвертый 63 перемножители, второй узкополосный фильтр 64, второй фильтр 65 нижних частот, первый 66 и второй 67 фазоинверторы образуют второй демодулятор 61 сложных ФМН-сигналов. Усилитель 18 высокой частоты, блок 19 поиска, гетеродины 20 и 69, смесители 21 и 70, усилители 22 и 71 промежуточной частоты, коррелятор 73, пороговый блок, ключ 74, первый 60 и второй 61 демодуляторы сложных ФМН-сигналов образуют панорамный приемник 6. Генератор 46 высокой частоты, фазовый манипулятор 47 и усилитель 48 мощности образуют передатчик 45. Приемные антенны 33 и 17 контролируемой техники и пункта контроля через каналы радиосвязи соединены с передающими антеннами спутников 50.i (i=1, 2, …, 24) навигационной системы «Навстар» или «Глонасс». Приемопередающие антенны 16 контролируемых объектов через каналы дуплексной радиосвязи соединены с приемопередающей антенной 41 пункта контроля.

Система дистанционного контроля за транспортировкой высокотехнологичных строительных модулей работает следующим образом.

При подъеме кузова с высокотехнологичными строительными модулями давление в масляной магистрали подъема кузова увеличивается, датчик 1 давления выдает сигнал на элемент И 3. Последний выдает сигнал только тогда, когда на него поступает также сигнал от датчика 2 положения кузова, который выдает сигнал лишь при поднятом в верхнее положение кузове. При наличии двух сигналов от датчика 1 давления и датчика 2 положения кузова элемент И 3 выдает сигнал на первый вход блока 4 кодирования.

При движении техники сигналы от датчика 11 расхода топлива и датчика 12 пройденного пути в виде серии импульсов также поступают на второй и третий входы блока 4 кодирования соответственно.

Предлагаемая система использует сигналы навигационной системы «Навстар» («Глонасс») для определения местоположения контролируемой техники.

Глобальная навигационная система «Навстар» («Глонасс») предназначена для передачи навигационных сигналов, которые могут приниматься одновременно во всех регионах мира. В состав данной системы входят космический сегмент, состоящий из 24 КА 50.i (i=1, 2, …, 24), сеть наземных станций наблюдения за их работой и пользовательский сегмент (навигационные приемники GPS-сигналов).

Передатчики, установленные на спутниках навигационной системы «Навстар», излучают сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН).

u_c(t)=U_c×cos[ω_ct+φ_k(t)+φ_с], 0≤t≤Т_с,

где U_c, ω_с, φ_c, Т_с - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;

φ_k(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем φ_k(t)=const при kτ_э<t<(k+1)τ_э и может изменяться скачком при t=kτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, n-1):

τ_э, n - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_c(T_c=nτ_э).

В качестве модулирующего кода M(t) используется псевдослучайная последовательность длительностью в 1023 символа (код С/А).

Указанный сигнал принимается навигационными приемниками 34 и 42 контролируемой техники и пункта контроля. Приемник 34 GPS-сигналов последовательно захватывает с помощью приемной антенны 33 и обрабатывает ФМН-сигналы каждого спутника 50.i (i=1, 2, …, 24) из выбранного созвездия. При этом приемник 34 попеременно использует два основных режима работы: режим приема информации и навигационный режим.

В режиме приема информации принимаются данные эфемерид и поправок времени, необходимые для навигационного режима, и производятся более редкие (через одну минуту) навигационные измерения. В навигационном режиме каждую секунду уточняется местоположение техники и выдаются основные навигационные данные.

Микропроцессор 35, входящий в состав бортового комплекса техники, выполняет две функции: обслуживает приемник и производит навигационные расчеты. Первая заключается в выборе рабочего созвездия спутников, вычислении данных целеуказания, хранении оценок фазы кода и несущей, синхронизации по видам, кадрам и управления работой приемника, например, переключением из режима приема информации в навигационный режим и обратно.

Вторая функция микропроцессора 35 состоит в расчете эфемерид, определении координат местоположения техники. Кроме того, микропроцессор 35 производит выбор рабочего созвездия из четырех спутников и рассчитывает доплеровский сдвиг частоты ФМН-сигнала каждого спутника. Далее приемник 34 последовательно осуществляет поиск и захват сигналов спутников, работая с ними по одной минуте (всего 4 минуты на созвездие).

Приемник 34 работает в навигационном режиме до тех пор, пока геометрия расположения спутников остается удовлетворительной или пока не устарели эфемериды. Для обновления эфемерид навигационный режим прерывается и приемник 34 вводится в повторный режим приема информации. При этом соблюдается та же последовательность операций, как и в начальном режиме. Такой порядок чередования режимов происходит автоматически на протяжении всего времени движения техники.

Для определения двух координат местоположения (широта и долгота) техники необходимы измерения от трех спутников. В данном приемнике информация от четвертого «лишнего» спутника может оказаться необходимой во время различных маневров техники, когда возможно затенение сигналов одного или более спутников.

Информация о местоположении техники из микропроцессора 35 поступает на четвертый вход блока 4 кодирования. Блок 4 кодирования формирует модулирующий код M₁(t), в котором «зашита» информация о номерном знаке техники, количестве подъема кузова с высокотехнологичными строительными модулями, расходе топлива, пройденном пути и местоположении техники. Модулирующий код M₁(t) содержит N₁ элементарных посылок длительностью τ_э. При этом первые n элементарных посылок несут в цифровом виде информацию о номерном знаке техники, m элементарных посылок отводятся количеству подъема кузова со строительным грузом, элементарных посылок сообщает о расходе топлива, z элементарных посылок отражают пройденный путь и q элементарных посылок несут информацию о местоположении техники

Модулирующий код M₁(t) с выхода блока 4 кодирования поступает на первый вход фазового манипулятора 14, на второй вход которого подается гармоническое колебание с выхода генератора 13

u₁(t)=U₁×cos[ω₁t+φ₁], 0≤t≤T₁,

где U₁, ω₁, φ₁, Т₁ - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность гармонического колебания.

На выходе фазового манипулятора 14 образуется ФМН-сигнал

который после усиления в усилителе мощности 15 через дуплексер 36 поступает в приемопередающую антенну 16 и излучается ею в эфир.

Следует отметить, что каждой технике присущ свой модулирующий код M_i(t) и несущая частота ω_i (i=1, 2, …, S), где S количество контролируемой техники.

На пункте контроля поиск ФМН сигналов, принадлежащей различной технике, осуществляется с помощью панорамного приемника 6. Для этого блок 19 поиска периодически с периодом Т_п по пикообразному закону изменяет частоты ω_r1 первого 20 и ω_r2 второго 69 гетеродинов.

Причем частоты ω_r1 и ω_r2 первого 20 и второго 69 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_r2-ω_r1=2ω_up

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с основного канала приема (фиг. 4)

ω_c-ω_r1=ω_r2-ω_c=ω_up.

Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки принимаемых сигналов.

Принимаемый ФМН сигнал u₂(t) с выхода приемопередающей антенны 41 через дуплексер 49 и усилитель 18 высокий частоты поступает на первые входы первого 21 и второго 70 смесителей, на вторые входа которых подаются напряжение первого 20 и второго 69 гетеродина соответственно:

u_r1(t)=U_r1×Cos(ω_r1t+πγt²+ϕ_r1),

u_r2(t)=U_r2×Cos(ω_r2t+πγt²+ϕ_r2), 0≤t≤Т_п

где U_r1, U_r2, ω_r1, ω_r2, ϕ_r1, ϕ_r2, Т_п - амплитуды, начальные частоты, начальные фазы и период повторения напряжений гетеродинов:

- скорость изменения частот гетеродинов (скорость просмотра заданного диапазона частот D_ƒ).

На выходе смесителей 21 и 70 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 22 и 71 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:

u_up1(t)=U_up1×Cos[ω_upt+ϕ_k1(t)-πγt²+ϕ_up1],

u_up2(t)=U_up2^×Cos[ω_upt+ϕ_k1(t)-πγt²+ϕ_up2], 0≤t≤T,

где

ω_up=ω_c-ω_r1=ω_r2-ω_c - промежуточная (разностная) частота:

ϕ_up1=ϕ₁-ϕ_r1; ϕ_up2=ϕ₁-ϕ_r2;

которые поступают на два входа коррелятора 72. На выходе последнего образуется напряжение U, пропорциональное корреляционной функции R(τ). Так как канальные напряжения u_up1(t) и u_up2(t) образуются одним и тем же ФМН сигналом, принимаемым по основному каналу на частоте ω_с, то между ними существует сильная статистическая связь, выходное напряжение коррелятора 72 достигает максимального значения U_max, которое превышает пороговое напряжение U_uop в пороговом блоке 73 (U_max>U_uop). Пороговой уровень U_uop выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового уровня U_uop в пороговом блоке 73 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 74, открывая его. В исходном состоянии ключ 74 всегда закрыт.При этом напряжение U_up1(t) с выхода первого усилителя 22 промежуточной частоты через открытый ключ 74 поступает на первые входы перемножителей 24, 25, 62 и 63. На вторые входы перемножителей 25 и 63 с выходов узкополосного фильтра 26 и первого фазоинвертора 66 подаются опорные напряжения соответственно:

u_o1(t)=U_o×Cos[W_прt-πγt²+φ_пр],

u_o2(t)=-U_o×Cos[(ω_прt-πγt²+φ_пр], 0≤t≤T₁.

В результате перемножения указанных сигналов образуются результирующие колебания:

где

Аналоги модулирующего кода:

выделяются фильтрами 27 и 65 нижних частот соответственно и подаются на два входа блока 68 вычитания. Вычитая одно из другого указанные напряжения с учетом их противоположной полярности, на выходе блока 68 вычитания образуется удвоенное (суммарное) низкочастотное напряжение

где

т.е. получается сложение по абсолютной величине напряжений u_н1(t) и u_н2(t). При этом амплитудные аддитивные помехи проходят через два демодулятора 60 и 61 одинаково, изменяя амплитуды выходных продетектированных напряжений в одну и ту же сторону. Но в блоке 68 вычитания они вычитаются, оставаясь однополярными, т.е. подавляются, взаимно компенсируются.

Низкочастотное напряжение u_н2(t) с выхода фильтра 65 нижних частот поступает на вход фазоинвертора 67, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение

Низкочастотные напряжения u_н1(t) и u_н4(t) с выхода фильтра 27 нижних частот и фазоинвертора 67 поступают на второй вход перемножителей 24 и 62 соответственно, на выходе которых образуются напряжения:

где

Данные напряжения выделяются узкополосными фильтрами 26 и 64 соответственно. Напряжение u₀₁(t) с выхода узкополосного фильтра 26 подается на второй вход перемножителя 25. Напряжение u₀₃(t) выделяется узкополосным фильтром 64 и поступает на вход фазоинвертора 66, на выходе которого образуется напряжение

u_o2(t)=-U_o×Cos[ω_прt-πγt²+φ_пр],

которое подается на второй вход перемножителя 63.

Описанная выше работа панорамного приемника 6 соответствует случаю приема полезных ФМН сигналов по основному каналу на частоте ω_с.

Если ложный сигнал (помеха) поступает по первому зеркальному каналу на частоте ω_з,

u_з1(t)=U_з1×Cos(ω_з1t+φ_з1), 0≤t≤T_З,

то на выходе смесителей 21 и 70 образуются следующие напряжения:

_где

- промежуточная частота;

- устроенное значение промежуточной частоты;

.

Однако только напряжение попадает в полосу пропускания первого усилителя 22 промежуточной частоты и на первый вход коррелятора 72. Выходное напряжение коррелятора 72 равно нулю, ключ 74 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте ω_з1, подавляется.

Если ложный сигнал (помеха) поступает по второму зеркальному каналу на частоте ω_з2

u_з2(t)=U_з2×Cos(ω_з2t+ϕ_з2), 0≤t≤Т_з2

то на выходе смесителей 21 и 70 образуются следующие напряжения:

где

- утроенное значение промежуточной частоты;

ω_up=ω_з2-ω_r2 - промежуточная частота;

ϕ_up5=ϕ_з2-ϕ_r1; ϕ_up6=ϕ_з2-ϕ_r2.

Однако только напряжение u_up6(t) попадает в полосу пропускания второго усилителя 71 промежуточной частоты и на второй вход коррелятора 72. Выходное напряжение коррелятора 72 также равно нулю, ключ 74 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте ω_з2, подавляется.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помеха), принимаемые по первому ω_k1, второму ω_k2 и любому другому комбинационному каналу.

Если ложные сигналы (помехи) одновременно поступают по первому ω_з1, и второму ω_з2, зеркальным каналам, то на выходе смесители 21 и 70 образуются напряжения и u_up6(t), которые попадают в полосы пропускания первого 22 и второго 71 усилителей промежуточный частоты и на два входа коррелятора 72. Но ключ 74 в этом случае не открывается. Это объясняется тем, что ложные сигналы (помехи) принимаются на разных частотах ω_з1 и ω_з2, между ними существует слабая корреляционная связь, выходное напряжение коррелятора 72 не достигает максимального значения и не превышает порогового напряжения u_uop в пороговом блике 73. Ключ 74 не открывается и ложные сигналы (помеха), одновременно принимаемые по первому ω_з1 и второму ω_з2 зеркальным каналам, подавляются.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому ω_k1 и второму ω_k2 комбинационным каналом и по двум другим дополнительным каналам.

Напряжение с выхода блока 68 вычитания поступает на вход дешифратора 7, который в зависимости от кода транспортного средства выдает сигнал через элемент 9 запрета на вход блока 8 регистрации. Блок 8 регистрации, получив и запомнив сигнал, что рейс произведен, выдает сигнал на формирователь 10, который закрывает с помощью элемента 9 запрета вход блока 8 регистрации от дешифратора 7 на минимальное время рейса, исключая ложный зачет рейса в блоке 8 регистрации при повторном поднятии кузова в случае налипания строительного материала на стенки кузова. Кроме того, при подъеме порожнего кузова датчик 1 давления не выдает сигнала.

Напряжение u_пр1(t) с выхода усилителя 22 промежуточной частоты одновременно поступает на вход амплитудного детектора 23, который выделяет его огибающую U_ад. Последняя поступает на управляющий вход ключа 28, открывая его. В исходном состоянии ключ 28 всегда закрыт.При этом напряжение u_r1(t) гетеродина 20 через открытый ключ 28 поступает на вход частотомера 29, где измеряется несущая частота ω₁ принимаемого ФМН-сигнала.

ω₁=ω_r1+ω_пр,

где ω_r1 - частота гетеродина в данный момент времени.

Измеренное значение несущей частоты ω₁ фиксируется блоком 32 регистрации, где одновременно фиксируются бортовой номер техники, пройденный им путь, расход топлива и местоположение техники.

Стандартный приемник GPS-сигналов выполняется съемным и выпускается промышленностью в стандартной упаковке (прибор SDS-221). Указанный прибор обеспечивает обнаружение спутника за время не более 3-4 минут и погрешность определения координат техники не более 100 м.

Для повышения точности определения местоположения техники в предлагаемой системе используется метод дифференциальных поправок, который основан на применении известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных измерений.

Дифференциальный режим позволяет определять координаты наблюдаемого транспортного средства с точностью до 5 м в динамической навигационной обстановке и до 2 м в стационарных условиях. Дифференциальный режим реализуется с помощью контрольного приемника 42 GPS-сигналов, установленного на пункте контроля. Последний располагается в месте с известными географическими координатами в том же районе, что и основной приемник 34 GPS-сигналов, установленный на транспортном средстве, и дает возможность одновременно отслеживать спутники 50.i (i=1, 2, …, 24) навигационной системы «Навстар» («Глонасс»). Сравнивая известные координаты, полученные в результате прецизионный геодезической съемки, с измеренными с помощью приемника 42 GPS-сигналов координатами, вычислительная машина 43 определяет поправки, которые преобразуются с помощью блока 44 кодирования в модулирующий код M₂(t), поступающий на первый вход фазового манипулятора 47 и в блок 32 регистрации. На второй вход фазового манипулятора 47 подается напряжение генератора 46 высокой частоты

На выходе фазового манипулятора 47 образует ФМН-сигнал

где - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₂(t), который после усиления в усилтеле 48 мощности через дуплексер 49 поступает приемопередающую антенну 41 и излучается ею в эфир.

Указанный ФМН-сигнал принимается антенной 16 и через дуплексер 36 поступает на первые входы перемножителей 37, 38, 53 и 54.

На вторые входы перемножителей 38 и 54 с выходов узкополосного фильтра 39 и фазоинвертора 57 подаются опорные напряжения соответственно:

u_o4(t)=U_o×Cos[ω₂t+φ₂],

u_o5(t)=-U_o×Cos[ω₂t+φ₂], 0≤t≤Т₂.

В результате перемножения указанных сигналов образуются результирующие колебания:

где

Аналоги модулирующего кода:

выделяются фильтрами 40 и 56 частот соответственно и подаются на два входа блока 59 вычитания. Вычитая одно из другого указанные напряжения с учетом их противоположной полярности, на выходе блока 59 вычитания образуется удвоенное (суммарное) низкочастотное напряжение

где U_н7=2U₅, т.е. получается сложение по абсолютной величине низкочастотных напряжений u_н5(t) и u_н6(t).

При этом амплитудные аддитивные помехи проходят через два демодулятора 51 и 52 одинаково, изменяя амплитуды выходных продетектированных напряжений в одну и ту же сторону. Но в блоке 59 вычитания они вычитаются, оставаясь однополярными, т.е. подавляются, взаимно компенсируются.

Низкочастотное напряжение u_н6(t) с выхода фильтра 56 нижних частот поступает на вход фазоинвертора 58, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение

u_н8(t)=U₅×cosϕ_k2(t)

Низкочастотные напряжения u_н5(t) и u_н8(t) с выхода фильтра 40 нижних частот и фазоинвертора 58 поступают на второй перемножитель 37 и 53 соответственно, на выходе которых образуется гармонические напряжения:

где

Данные напряжения выделяются узкополосными фильтрами 39 и 55 соответственно.

Напряжение u_o4(t) с выхода узкополосного фильтра 39 подается на второй вход перемножителя 38. Напряжение u_o5(t) выделяется узкополосным фильтром 55 и поступает на вход фазоинвертора 57, на выходе которого образуется напряжение

u_o5(t)=-U₆×Cos[ω₂t+φ₂],

которое подается на второй вход перемножителя 54.

Низкочастотное напряжение u_н7(t) с выхода блока 59 вычитания поступает на второй вход микропроцессора 35, где уточняется местоположение данного транспортного средства.

Следовательно, вычисленные поправки на пункте контроля передаются на транспортное средство по радиоканалам в заранее установленном формате. Поправки, принятые от пункта контроля, автоматически вносятся в результаты собственных измерений транспортного средства. Уточненное значение местоположения техники по радиоканалу опять передается на пункт контроля.

Для обмена дискретной информацией между контролируемой техникой и пунктом контроля используется дуплексная радиосвязь, использующая две частоты ω₁, ω₂ и сложные ФМН-сигналы, обладающие высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМН-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехам. Причем энергия сложного ФМН-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных ФМН-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменения значений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМН-сигналов априорно неизвестной структуры.

Предлагаемая система обслуживает учет рейсов, расхода топлива и пройденного пути техники, а также позволяет с высокой точностью определить их местоположение в любой момент времени. Кроме того, данная система позволяет высвободить персонал, занятый учетом и регистрацией эксплуатационных показателей транспортных средств и предусматривает возможность единой диспетчеризации на строительном комплексе.

Предлагаемая система обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информацией между контролируемой техникой и пунктом контроля с использованием дуплексной радиосвязи. Это достигается подавлением узкополосных помех, принимаемых в полосе пропускания приемников, за счет применения на каждой контролируемой технике и пункте контроля двух универсальных демодуляторов ФМН-сигналов. Указанные демодуляторы свободны от явления «обратной работы», присущей известным демодуляторам ФМН-сигналов (схемы Пистолькорса А.А., Сифорова В.И., Костаса Д.Ф. и Травина Г.А.).

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости панорамного приемника и достоверности обмена дискретной информации между контролируемой техникой и пунктом контроля. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, за счет использования двух гетеродинов и корреляционной обработки принимаемых сигналов.

Причем частоты первого ω_r1 и второго ω_r2 гетеродинов разносят на удвоенные значения промежуточной частоты

ω_r2-ω_r1=2ω_up

и выбирают симметричными относительно несущей частоты ω_с основного канала приема

ω_с-ω_r1=ω_r2-ω_с=ω_up.

Указанное обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавлений за счет корреляционной обработки принимаемых сигналов.

Изобретение относится к средствам контроля и регистрации перемещения специальной техники. Система содержит части оборудования пункта контроля и контролируемого объекта. Часть на контролируемом объекте включает датчики давления, положения кузова, расхода топлива, пройденного пути, элемент И, блок кодирования, передатчик, генератор высокой частоты, фазовой манипулятор, усилитель мощности, приемопередающую антенну, дуплексер, перемножители, фильтры нижних частот и узкополосные, демодуляторы сложных ФМН-сигналов, блок вычитания, фазоинверторы. Часть на пункте контроля включает панорамный приемник, дешифратор, блок регистрации, элемента запрета, формирователь длительности импульсов, усилитель высокой частоты, блок поиска, гетеродины, смесители, усилители промежуточной частоты, амплитудный детектор, перемножители, фильтры нижних частот и узкополосные, частотомер, счетчики расхода топлива и пройденного пути, блок регистрации, приемную и приемопередающую антенну, приемник GPS, вычислительную машину, блок кодирования, передатчик, генератор высокой частоты, фазовый манипулятор, усилитель мощности, дуплексер, демодуляторы сложных ФМН сигналов, фазоинверторы, блок вычитания, коррелятор и пороговый блок. Достигается повышение помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информацией. 4 ил.

Система дистанционного контроля за транспортировкой высокотехнологичных строительных модулей, содержащая на каждой контролируемой технике последовательно включенные датчик давления, элемент И, второй вход которого соединен с выходом датчика положения кузова, блок кодирования, второй и третий входы которого соединены с выходами датчиков расхода топлива и пройденного пути соответственно, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, первый узкополосный фильтр, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, и первый фильтр нижних частот, последовательно включенные приемную антенну, приемник GPS-сигналов и микропроцессор для выполнения навигационных расчетов, выход которого соединен с четвертым входом блока кодирования, последовательно подключенные к выходу дуплексера третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора, второй узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, второй фильтр нижних частот и второй фазоинвертор, к выходу первого фильтра нижних частот подключен блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а выход подключен ко второму входу микропроцессора для выполнения навигационных расчетов, а на пункте контроля последовательно включенные приемную антенну, приемник GPS-сигналов, вычислительную машину для выполнения навигационных расчетов, блок кодирования, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока поиска, и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, первый узкополосный фильтр, второй перемножитель и первый фильтр нижних частот, последовательно включенные третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора, второй узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, четвертый перемножитель, второй фильтр нижних частот и второй фазоинвертор, к выходу первого фильтра нижних частот подключен блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а выход подключен к входу дешифратора, последовательно включенные амплитудный детектор, первый ключ, второй вход которого соединен со вторым выходом первого гетеродина, частотомер и дополнительный блок регистрации, второй, третий и четвертый входы которого соединены непосредственно и через счетчик расхода топлива и счетчик пройденного пути с соответствующими выходами дешифратора, пятый вход дополнительного блока регистрации соединен с выходом блока кодирования, при этом к выходу дешифратора подключены по числу контролируемых объектов исполнительные блоки, каждый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу дешифратора элемента запрета, блока регистрации и формирователя длительности импульсов, выход которого соединен с запрещающим входом элемента запрета, отличающаяся тем, что панорамный приемник снабжен вторым гетеродином, вторым смесителем, вторым усилителем промежуточной частоты, коррелятором, пороговым блоком и вторым ключом, причем к выходу блока поиска последовательно подключен второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, второй усилитель промежуточной частоты, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, пороговый блок и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к выходу амплитудного детектора и ко второму входу первого, второго, третьего и четвертого перемножителей, частоты первого ω_r1 и второго ω_r2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_r2-ω_r1=2ω_up

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с основного канала приема

ω_c-ω_r1=ω_r2-ω_c=ω_up.