Устройство контроля параметров движения транспортного средства Российский патент 2021 года по МПК G07C5/08 

Предлагаемое устройство относится к области приборостроения, и может быть использовано для оперативных регистрации и контроля технического состояния и функционирования автомобилей, а также психофизиологического состояния водителя при расследовании дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в качестве «черного ящика».

Известны устройства контроля параметров движения транспортного средства (авт. свид. СССР №№ 457.054, 794.575, 915.036, 926.611, 1.327.713, 1.693.622; патенты РФ №№ 2.003.109, 2.021.927, 2.169.929, 2.184.992, 2.190.238, 2.221.584, 2.222.830, 2.308.766, 2.434.291; патенты США №№ 3.841.427, 3.898.652 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Устройство контроля параметров движения транспортного средства» (патент РФ № 2.434.291, GO7 C 5/00, 2010), которое и выбрано в качестве прототипа.

Указанное устройство обеспечивает регистрацию и контроль технического состояния и функционирования транспортного средства, а также психофизиологического состояния водителя до и в момент совершения ДТП и передачу этих данных по радиоканалу на пункт приема и контроля.

В состав аппаратуры, расположенной на пункте приема и контроля, входят делители фазы 38, 39, 40, 58 и 62 на два, которые работают неустойчиво под действием помех, кратковременного прекращения приема и других дестабилизирующих факторов.

В качестве примера рассмотрим прием ФМн сигнала (фиг. 5,б)

U₄(t) = U_с2 cos[2_c2t + τ_з3) + ϕ_k2 (t) + ϕ_c2 ], 0≤t≤T_c,

где ϕ_k2(t)={0,манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₃(t) (фиг.5,а), который выделяется усилителем 55 высокой частоты и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 60 и на вход удвоителя фазы 56. На выходе последнего формируется гармоническое колебание (фиг.5,в)

U₁₁(t) = U₁₁ cos(4_c2t + 2ϕ_c2 ), 0≤t≤T_c,

где U₁₁(t) = U_c2 ².

Так как, 2ϕ_k2(t)={0,2то в указанном колебании фазовая манипуляция отсутствует. Гармоническое колебание U₁₁(t) выделяется узкополосным фильтром 57 и поступает на вход делителя фазы 58 на два, на выходе которого образуется гармоническое колебание (фиг.5,з)

U₁₂(t) = U₁₂ cos(2_c2t + ϕ_c2 ), 0≤t≤T_c,

Это колебание выделяется узкополосным фильтром 59, используется в качестве опорного напряжения и поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 60. На выходе фазового детектора 60 образуется низкочастотное напряжение (фиг.5, и)

U_нз(t) = U_нз cosϕ_к2 (t),

где U_нз = U_c2 U₁₂,

пропорциональное модулирующему коду M₃(t) (фиг.5,а), которое, фиксируется блоком 61 регистрации.

Однако указанная информация может искажаться из-за явления «обратной работы», которое обусловлено скачкообразными переходами фазы опорного напряжения U₁₂^/(t) из одного состояния ϕ_c2 в другое ϕ_c2 + под воздействием помех, кратковременного прекращения приема и других дестабилизирующих факторов. Эти переходы за время приема ФМн сигнала U₄(t) происходят в случайные моменты времени, например, t₁ и t₂ (фиг.5,г).

При этом на выходе фазового детектора 60 образуется искаженный аналог U_нз^/(t) (фиг.5, д) модулирующего кода M₃(t) (фиг.5,а), который не позволяет достоверно определить географические координаты (широта, долгота) транспортного средства, совершившего ДТП.

Следует отметить, что при равновероятных значениях переменной составляющей фазы сигнала: ϕ₁=0 и ϕ₂= признак, который позволял бы «привязать» фазу ϕ_c2 опорного напряжения U₁₂(t) к одной из фаз сигнала. Поэтому фаза опорного напряжения всегда имеет два устойчивых состояния: ϕ_c2 и ϕ_c2 + Если произвести деление, аналогичное предыдущему, но предварительно добавив к аргументу угол не изменяет исходного напряжения, то после деления на два получится напряжение, сдвинутое по фазе на

U₁₂^/(t) = U₁₂ cos()= U₁₂cos(2_c2t + ϕ_c2 + )

Следовательно, двузначность фазы полученного напряжения вытекает из самого процесса деления. Физически указанная двузначность фазы объясняется неустойчивой работой делителя фазы 58 на два.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности приема информации о дорожно-транспортном происшествии путем обнаружения и устранения явления «обратной работы».

Поставленная задача решается тем, что устройство контроля параметров движения транспортного средства, содержащее в соответствии с ближайшим аналогом, на транспортном средстве аппарат магнитной записи, первый привод механизма транспортирования носителя магнитной записи, который кинематически связан с колесом транспортного средства, второй и третий приводы механизма транспортирования носителя магнитной записи, генератор стирания, подключенный к магнитной стирающей головке, универсальную магнитную головку, блок управления, блок воспроизведения, подключенный к выходу первого переключателя, а входом управления – к выходу датчика меток носителя, выполненного в виде фотоэлектрического датчика и подключенного входом к выходу блока управления, реле времени, второй переключатель, первый и второй распределительные блоки, датчик состояния тормозной системы, датчик состояния приборов сигнализации, датчик состояния фар, датчик усилия сжатия водителем рулевого колеса, последовательно включенные задающий генератор, первый фазовый манипулятор, второй вход которого через второй распределительный блок соединен с выходом блока воспроизведения, частотный манипулятор, второй вход которого соединен со вторым выходом второго распределительного блока, и амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с третьим выходом второго распределительного блока, и последовательно включенные усилитель мощности и передающую антенну, при этом входы управления первого, второго и, через реле времени, третьего приводов механизма транспортирования носителя магнитной записи, а также входы управления обоих переключателей связаны с соответствующими выходами блока управления, источник сигналов записи выполнен в виде переключаемого генератора импульсов, входом управления соединенного со входом управления второго переключателя, механизм транспортирования носителя магнитной записи выполнен по кинематической схеме кольцевого накопителя типа «роликовый лабиринт», носитель магнитной записи представляет собой кольцо магнитной ленты с равномерными по длине метками в виде перфораций, универсальная магнитная головка связана через последовательно соединенные первый распределительный блок, к которому подключены датчики состояния тормозной системы, приводов сигнализации, фар и усилителя сжатия водителем рулевого колеса, и первый переключатель с источником сигналов записи либо с выходной шиной блока воспроизведения, к выходу задающего генератора последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, узкополосный фильтр, второй фазовый манипулятор и сумматор, второй вход которого соединен с выходом амплитудного модулятора, а выход подключен ко входу усилителя мощности, к выходу приемной антенны последовательно подключены приемник GPS-сигналов и компьютер, выход которого соединен со вторым входом второго фазового манипулятора, на пункте приема и контроля последовательно включенные приемную антенну, первый усилитель высокой частоты, амплитудный ограничитель, синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, и первый блок регистрации, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя первый удвоитель фазы, первый блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и первый делитель фазы на два, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя частотный демодулятор и второй блок регистрации, последовательно подключенные к выходу первого удвоителя фазы второй блок ФАПЧ и второй делитель фазы на два, последовательно подключенные к выходу первого удвоителя фазы третий блок ФАПЧ и третий делитель фазы на два, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя первый фазовый детектор, сумматор, второй вход которого через второй фазовый детектор соединен с выходом амплитудного ограничителя, третий фазовый детектор и третий блок регистрации, последовательно подключенные к выходу приемной антенны второй усилитель высокой частоты, второй усилитель высокой частоты, второй удвоитель фазы, первый узкополосный фильтр, четвертый делитель фазы на два и второй узкополосный фильтр, последовательно подключенные к выходу второго усилителя высокой частоты четвертый фазовый детектор и четвертый блок регистрации, последовательно включенные пятый делитель фазы на два и третий узкополосный фильтр, последовательно включенные фазометр, арифметический блок и пятый блок регистрации, отличается от ближайшего аналога тем, что пункт приема и контроля снабжен пятью частотными детекторами, пятью триггерами и пятью двойными балансными переключателями, причем к выходу первого делителя фазы на два последовательно подключены первый частотный детектор, первый триггер и первый двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом первого делителя фазы на два, а выход подключен ко второму входу частотного демодулятора, к выходу второго делителя фазы на два последовательно подключены второй частотный детектор, второй триггер и второй двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом второго делителя фазы на два, а выход подключен к третьему входу частотного демодулятора и к второму входу первого фазового детектора, к выходу третьего делителя фазы на два последовательно подключены третий частотный детектор, третий триггер и третий двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом третьего делителя фазы на два, а выход подключен ко вторым входам второго и третьего фазовых детекторов и к первому входу фазометра, к выходу второго узкополосного фильтра последовательны подключены четвертый частотный детектор, четвертый триггер и четвертый двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, а выход подключен к входу пятого делителя фазы на два и к второму входу четвертого фазового детектора, к выходу третьего узкополосного фильтра последовательны подключены пятый частотный детектор, пятый триггер и пятый двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра, а выход подключен к второму входу фазометра.

Структурная схема аппаратуры устройства, расположенной на транспортном средстве, представлена на фиг.1.

Структурная схема аппаратуры устройства, расположенной на пункте приема и контроля, представлена на фиг.2.

Временная диаграмма, поясняющая принцип работы устройства, изображена на фиг.3.

Взаимное расположение частот изображено на фиг.4.

Временные диаграммы, поясняющие принцип работы блока стабилизации фазы, изображены на фиг.5.

Аппаратура устройства, расположенная на транспортном средстве, содержит аппарат 1магнитной записи, включающий в себя первый 2, второй 3 и третий 4 приводы механизма транспортирования носителя 5 магнитной записи; сопряженные с носителем 5универсальную магнитную головку 6 и стирающую магнитную головку 7, подключенную к выходу генератора 8 стирания. Устройство содержит также блок 9 управления, соответствующие выходы которого связаны со входами управления первого 2, второго 3 и, через реле 10 времени, третьего 4 приводов механизма транспортирования, причем первый привод 2 имеет кинематическую связь с колесом 11 транспортного средства; первый 12 и второй 13 переключатели; блок 14 воспроизведения, вход управления которого соединен с выходом датчика 16 меток носителя, вход которого соединен с выходом блока 9 управления, источник 17 сигналов записи, выполненный в виде переключаемого генератора импульсов, входом управления и выходами связанный соответственно со входом управления второго переключателя 13 и с его информационными входами, первый распределительный блок 15, к которому подключены датчики состояния тормозной системы 18, приборов сигнализации 19, фар 20, датчик усилия сжатия водителем рулевого колеса 21 и который связан с универсальной головкой 6 и через первый переключатель 12 с источником 17 сигналов записи либо с блоком 14 воспроизведения. Вход управления первого переключателя 12 соединен с соответствующим выходом блока 9 управления. К выходу задающего генератора 23 последовательно подключены первый фазовый манипулятор 24, второй вход которого через второй распределительный блок 22 соединен с выходом блока 14 воспроизведения, частотный манипулятор 25, второй вход которого соединен со вторым выходом второго распределительного блока 22, амплитудный модулятор 26, второй вход которого соединен с третьим выходом распределительного блока 22, сумматор 54, усилитель 27 мощности и передающая антенна 28. К выходу задающего генератора последовательно подключены перемножитель 48, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 23, узкополосный фильтр 49 и второй фазовый манипулятор 50, выход которого соединен со вторым входом сумматора 54. К выходу приемной антенны 51 последовательно подключены приемник 52 GPS-сигналов и компьютер 53, выход которого соединен со вторым входом второго фазового манипулятора 50.

Носитель 5 магнитной записи представляет собой кольцо магнитной ленты с равномерными по длине метками в виде перфораций (не показаны). Механизм транспортирования (элементы внутренней структуры которого редукторы, муфты, электродвигатели и т.д. приводов 2-4 - не показаны) выполнен по кинематической схеме кольцевого накопителя типа «роликовый лабиринт», по которому перемещается «бесконечная» магнитная лента, а датчик 16 меток носителя выполнен в виде фотоэлектрического датчика.

Аппаратура устройства, расположенная на пункте приема и контроля, содержит последовательно включенные приемную антенну 29, первый усилитель 30 высокой частоты, амплитудный ограничитель 31, синхронный детектор 32, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 30 высокой частоты, и первый блок 32 регистрации. К выходу амплитудного ограничителя 31 последовательно подключены первый удвоитель 34 фазы, первый блок 35 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), первый делитель 38 фазы на два, первый частотный детектор 67, первый триггер 68, первый двойной балансный переключатель 69, второй вход которого соединен с выходом первого делителя 38 фазы на два, частотный демодулятор 41, второй вход которого соединен с выходом амплитудного ограничителя 31, и второй блок 42 регистрации. К выходу первого удвоителя 34 фазы последовательно подключены второй блок ФАПЧ 36, второй делитель фазы 39 на два, второй частотный детектор 70, второй триггер 71 и второй двойной балансный переключатель 72, второй вход которого соединен с выходом второго делителя фазы 39 на два, а выход подключен к третьему входу частотного демодулятора 41. К выходу первого удвоителя 34 фазы последовательно подключены третий блок ФАПЧ 37, третий делитель фазы 40 на два, третий частотный детектор 73, третий триггер 74, третий двойной балансный переключатель 75, третий фазовый детектор 46 и третий блок 47 регистрации. К выходу амплитудного ограничителя 31 последовательно подключены первый фазовый детектор 43, второй вход которого соединен с выходом второго двойного балансного переключателя 72, и сумматор 45, второй вход которого через второй фазовый детектор 44 соединен с выходами амплитудного ограничителя 31 и третьего двойного балансного переключателя 75, а выход подключен к второму входу третьего фазового детектора 46. К выходу приемной антенны 29 последовательно подключены второй усилитель 55 высокой частоты, второй удвоитель фазы 56, первый узкополосный фильтр 57, четвертый делитель фазы 58 на два, второй узкополосный фильтр 59, четвертый частотный детектор 76, четвертый триггер 77, четвертый двойной балансный переключатель 78, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 59, четвертый фазовый детектор 60, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 55 высокой частоты, и четвертый блок 61 регистрации. К выходу четвертого двойного балансного переключателя 78 последовательно подключены пятый делитель фазы 62 на два, третий узкополосный фильтр 63, пятый частотный детектор 79, пятый триггер 80, пятый двойной балансный переключатель 81, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра 63, фазометр 64, второй вход которого соединен с выходом третьего двойного балансного переключателя 75, арифметический блок 65 и пятый блок 66 регистрации.

Устройство работает в двух режимах: в режиме записи и в режиме воспроизведения.

В режиме записи устройство работает следующим образом.

Принцип регистрации и контроля технического состояния и функционирования транспортного средства, а также психофизиологического состояния водителя основан на использовании «бесконечной» магнитной ленты, запись на которой хранится в течение интервала времени, определяемого скоростью движения и длиной магнитной ленты. При этом непрерывность записи контролируемых параметров на ленту ограниченной длины обеспечивается созданием эффекта «бесконечности» путем склеивания ленты в кольцо и размещения ее в кассете на роликах в натянутом состоянии с возможностью движения мимо универсальной и стирающей магнитных головок.

При движении транспортного средства от его колеса 11, кинематически связанного с первым приводом 2 механизма транспортирования, начинается движение носителя 5 магнитной записи (в направлении, указанном на фиг.1 стрелкой). Блок 9 управления через переключатели 12 и 13 подключает к универсальной магнитной головке 6 один из выходов генератора 17 (источника сигналов записи), вырабатывающего по этому выходу импульсы постоянной частоты и амплитуды U₁, которые записываются на носитель 5 и фиксируются на нем в виде магнитных отпечатков. Расстояния между отпечатками вдоль носителя прямо пропорциональны скорости транспортного средства. В результате формируются участки сигналограммы, содержащие информацию о скорости транспортного средства.

На магнитной ленте 5 записывается величина давления в тормозной системе, контролируемая датчиком 18, состояние приборов сигнализации, контролируемое датчиком 19, состояние фар (ближний и дальний свет), контролируемое датчиком 20, состояние и реакция водителя, контролируемые датчиком 21, как величина давления рук водителя на рулевое колесо, а также временные метки, контролируемые датчиком 16 меток носителя. В качестве датчика 18 давления в тормозной системе могут быть использованы манометры с индуктивным, емкостным или потенциометрическим преобразователем. В качестве датчика 19 состояния приборов сигнализации могут быть использованы герконы, диоды, фоторегистры и световоды. В качестве датчика 20 состояния фар (ближний или дальний свет) могут быть использованы герконы, диоды и световоды.

Таким образом, в режиме записи осуществляется постоянная запись на магнитную ленту 5 контролируемых параметров с привязкой их величин к бортовому времени, отсчет которого ведет датчик 16 меток. Запись хранится в течение интервала времени, определяемого скоростью движения и длиной магнитной ленты. При этом непрерывность записи контролируемых параметров на ленту ограниченной длины обеспечивается созданием эффекта «бесконечности» путем склеивания ленты в кольцо и размещения ее в кассете на роликах в натянутом состоянии с возможностью движения мимо универсальной 6 и стирающей 7 магнитных головок.

Запись производится с непрерывным стиранием зарегистрированных параметров так, что на ленте всегда остается информация последних нескольких минут движения транспортного средства. Каждый контролируемый параметр записывается на отдельную дорожку. При этом чем больше параметров регистрируется, тем больше записывается информации. Однако и при ограниченном числе записываемых параметров имеется возможность воссоздать функциональную картину движения транспортного средства в последние несколько минут до ДТП.

При остановке (или длительной стоянке) в пути первый привод 2 отключается и блок 9 управления включает третий привод 4, приводимый в движение электродвигателем (не показан) с постоянной скоростью; носитель продолжает движение в том же направлении, но уже с малой постоянной скоростью перемещения. Кроме того, в этом режиме с помощью переключателя 13 к магнитной головке 6 подключается другой выход генератора 17, на котором амплитуда импульсов U₂ меньше, чем на первом выходе, т.е. U₂<U₁ (на втором выходе, при необходимости, может изменяться также частота или иные параметры выходных импульсов). Тем самым на носителе формируются участки сигналограммы во время остановки (стоянки) транспортного средства. Различие в амплитуде импульсов записи в обоих режимах записи позволяет в дальнейшем, при воспроизведении, отличить соответствующие участки сигналограммы (фиг.3).

Если время стоянки транспортного средства настолько продолжительное, что магнитная лента в аппарате 1 магнитной записи протягивается на длину, близкую к ее полной длине, то для исключения потерь ранее записанной информации о скорости движения транспортного средства на участке пути перед остановкой (а эта информация важна, если остановка транспортного средства произошла вследствие аварии или дорожного происшествия) включение и выключение третьего привода 4 производятся с задержкой через реле 10 времени.

Генератор 8 стирания и стирающая магнитная головка 7 обеспечивают в режиме записи стирание ранее записанной информации; в режиме воспроизведения генератор 8 отключен (цепи управления этим генератором не показаны).

В режиме воспроизведения устройство работает следующим образом.

По команде с пункта приема и контроля блок 9 управления включает только второй привод 3 механизма транспортирования (остальные приводы при этом отключены), электродвигатель которого обеспечивает движение носителя 5 с постоянной скоростью, значительно большей скорости протягивания этого носителя в режимах записи. К выходу универсальной магнитной головки 6 через первый разделительный блок 15 с помощью первого переключателя12 подключается в этом режиме блок 14 воспроизведения. Кроме того, включается фотоэлектрический датчик 16 меток носителя. При прохождении метки датчик формирует короткий импульс, который поступает на вход управления блока 14 воспроизведения и, суммируясь в этот момент с сигналом воспроизведения универсальной магнитной головки 6, увеличивает амплитуды выходного сигнала до значения U₃ (фиг.3). Эти импульсы увеличенной амплитуды служат отметками длины протянутого носителя, которая прямо пропорциональна длине пройденного пути.

Когда лента в аппарате 1 магнитной записи будет протянута на полную длину, процесс воспроизведения завершается. Блок 9 управления при этом обеспечивает небольшую дополнительную протяжку носителя на длину, меньшую расстояния между магнитными головками 6 и 7, с включением в этот момент режима стирания. Этот «стертый участок» без импульсов записи может служить меткой прохождения пункта контроля.

Для передачи записанной информации по радиоканалу на пункт приема и контроля эта информация поступает на вход второго распределительного блока 22.

Высокочастотное колебание

u_c1(t)=U_c1cos(2πf_c1t+ф_с1), 0≤t≤T_c1

где U_c1,f_c1,ф_с1,T_c1– амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность колебания;

с выхода задающего генератора 23 поступает на первый вход фазового манипулятора 24 и на два входа перемножителя 48.

На выходе последнего образуется высокочастотное колебание

u_c2(t)=U_c2 cos(2πf_c2t+ф_с2), 0≤t≤T_c1,

U_c2 = U_c1²;

где f_c2=2 f_c1; ф_с2=2 ф_с1,

которое выделяется узкополосным фильтром 49 и поступает на первый вход второго фазового манипулятора 50.

На второй вход первого фазового манипулятора 24 подается модулирующий код M₁(t) с первого выхода второго распределительного блока 22. Модулирующий код M₁(t) содержит в цифровом виде информацию о номерном знаке автомобиля, его цвете и паспортные данные о владельце. Кроме того, модулирующий код M₁(t) содержит в цифровом виде информацию о величине давления в тормозной системе, контролируемой датчиком 18, о состоянии приборов сигнализации, контролируемом датчиком 19, о состоянии фар (ближний или дальний свет), контролируемом датчиком 20. На выходе фазового манипулятора 24 образуется фазоманипулируемый (ФМн) сигнал

u₁(t)=U_c1 cos[2πf_c1t+ф_k1(t)+ ф_c1], 0≤t≤T_c1,

где ф_k1(t)={0,π} – манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t), причем ф_k1(t)=const при Kτ_э τ_э и может изменяться скачком при t = Kτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (радиоимпульсами) (K=1,2,…,N₁-1);

τ_э, N₁ – длительность и количество элементарных посылок (радиоимпульсов), из которых составлен сигнал длительностью T_c1(T_c1= N₁*τ_э);

который поступает на первый вход частотного манипулятора 25. На второй вход частотного манипулятора 25 подается модулирующий код M₂(t), который в цифровом виде содержит информацию о скорости транспортного средства. На выходе частотного манипулятора 25 образуется сложный сигнал с комбинированной фазовой и частотной манипуляцией (ФМн – ЧМн)

u₂(t)=U_c1 cos[2πf_mt+ф_k1(t)+ ф_c1], 0≤t≤T_c1,

f_c1 =

где m=1,2;

Этот сигнал поступает на первый вход амплитудного манипулятора 26, на второй вход которого подается аналоговая модулирующая функция m(t), отображающая усилия сжатия водителем («хватка») рулевого колеса. На выходе амплитудного модулятора 26 образуется сложный сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией, частотной манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн–ЧМн–АМ)

u₃(t)=U_c1[1+m(t)]cos[2πf_mt+ф_k1(t)+ ф_c1], 0≤t≤T_c1,

где m(t) – модулирующая функция амплитудной модуляции.

Этот сигнал поступает на первый вход сумматора 54.

Для определения географических координат ДТП используется приемная антенна 51 и приемник GPS-сигналов 52, которые обеспечивают прием специального навигационного сигнала в виде бинарного ФМн-сигнала, манипулированного по фазе псевдослучайной последовательностью длиной 1023 символа. В сигнале зашифровываются два кода. Один из них – код C/A – доступен широкому кругу гражданских потребителей. Он позволяет получать лишь приблизительную оценку местоположения транспортного средства, поэтому называется грубым кодом. Другой код – P – обеспечивает более точное вычисление координат, но пользоваться им способны не все, доступ к нему ограничивается провайдером услуг GPS. Компьютер 53 обеспечивает определение местоположения транспортного средства, попавшего в ДТП, которое в виде модулирующего кода M₃(t) поступает на второй вход второго фазового манипулятора 50. На выходе фазового манипулятора 50 формируется ФМн-сигнал

u₄(t)=U_c2cos[2πf_c2t+ф_k2(t)+ф_c2], 0≤t≤T_c1,

где ф_k2(t)={0, π} – манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₃(t), который поступает на второй вход сумматора 54. На выходе сумматора 54 образуется суммарный сигнал

u_∑1(t)=U₃(t)+U₄(t)=U_c1[1+m(t)cos[2πf_mt+ф_k1(t)+ф_c1]+U_c2cos[2f_c2t+ф_k2(t)+ф_c2], 0≤t≤T_c1,

который после усиления в усилителе 27 мощности поступает в передающую антенну 28, излучается ею в эфир и улавливается приемной антенной 29 на пункте приема и контроля. При этом усилитель 30 высокой частоты настроен на частоту f_c1 = , а усилитель 55 высокой частоты на частоту f_c2.

Фазоманипулированный сигнал U₄(t) (фиг. 5,б) выделяется усилителем 55 высокой частоты и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 60 и на вход удвоителя 56 фазы. На выходе последнего формируется гармоническое колебание (фиг. 5,в)

U₁₁(t) =U₁₁cos(4_c2t +2ϕ_c2), 0≤t≤T_c,

где U₁₁(t) = U_c2²

которое выделяется узкополосным фильтром 57 и поступает на вход делителя фазы 58 на два, на выходе которого образуется гармоническое колебание (фиг. 5,з)

U₁₂^’ (t) =U₁₂cos(2_c2t + ϕ_c2), 0≤t≤T_c,

которое выделяется узкополосным фильтром 59 и поступает на вход частотного детектора 76 и на первый вход двойного балансного переключателя 78. При этом частотный детектор 76 предназначен для обнаружения момента возникновения «обратной работы». При скачкообразном изменении фазы опорного напряжения на +180° в момент времени t₁ (фиг.5,г) на выходе частотного детектора 76 появляется короткий положительный импульс, а при скачке фазы на -180° в момент времени t₂ (возвращение фазы опорного напряжения в первоначальное состояние) – отрицательный короткий импульс (фиг.5,е). Знакочередующие короткие импульсы с выхода частотного детектора 76 управляют работой триггера 77, выходное напряжение которого, в свою очередь, управляет работой двойного балансного переключателя 78. В устойчивом состоянии, когда фаза опорного напряжения совпадает, например, с нулевой фазой принимаемого ФМн сигнала, на выходе триггера 77 образуется отрицательное напряжение и двойной балансный переключатель 78 находится в своем первоначальном положении, при котором опорное напряжение поступает с выхода узкополосного фильтра 59 на опорный вход фазового детектора 60 без изменения.

При скачкообразном изменении фазы опорного напряжения на +180°, обусловленные, например, неустойчивой работой делителя фазы 58 на два под действием помех, триггер 77 положительным коротким импульсом с выхода частотного детектора 76 переводится в другое устойчивое состояние. При этом выходное напряжение триггера 77 в момент времени t₁ становится и остается положительным до очередного скачка фазы в момент времени t₂, который возвращает фазу опорного напряжения в первоначальное состояние (фиг.5,ж). Положительное выходное напряжение триггера, длительность Ти которого определяет длительность искаженного участка опорного напряжения, переводит двойной балансный переключатель 78 в другое устойчивое состояние, при котором опорное напряжение с выхода узкополосного фильтра 59 поступает на опорный вход фазового детектора 60 с изменением фазы на -180°. Это позволяет устранить нестабильность фазы опорного напряжения, вызванную скачкообразным ее изменением под действием помех и связанную с ней «обратную работу».

Следовательно, частотный детектор 76, триггер 77 и двойной балансный переключатель 78 образуют блок 1У стабилизации фазы. При этом частотный детектор 76 обеспечивает обнаружение момента возникновения «обратной работы», а триггер 77 и двойной балансный переключатель 78 устраняют ее. В результате этого на выходы двойного балансного переключателя 78 образуется опорное напряжение со стабильной начальной фазой (фиг.5,з)

U₁₂ (t) =U₁₂cos(2_c2t+ϕ_c2), 0≤t≤T_c,

которое поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 60. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 60 образуется низкочастотное напряжение (фиг. 5,и)

U_нз(t)=U_нзcosϕ_k2(t),

где U_нз= U_c2U₁₂,

пропорциональное модулирующему коду M₃(t) (фиг.5,а), которое фиксируется блоком 61 регистрации.

Модулирующий код M₃(t) содержит полезную информацию о географических координатах (долгота, широта) ДТП.

Напряжение u₃(t) с выхода усилителя 30 высокой частоты поступает на первый (информационный) вход синхронного детектора 32 и на вход амплитудного ограничителя 31, где оно усиливается и ограничивается по амплитуде

u₅(t)=U₀cos[2πf_mt+ф_k1(t)+ ф_c1],

где U₀ – порог ограничения.

Полученный сигнал используется в качестве опорного напряжения и подается на второй (опорный) вход синхронного детектора 32, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение

u_н1(t)=U_н1 [1+m(t)],

где U_н1 = U_c1U_o

пропорциональное модулирующей функции m(t), которое фиксируется блоком 33 регистрации.

Напряжение u₅(t) с выхода амплитудного ограничителя 31 одновременно поступает на входы удвоителя 34 фазы, частотного демодулятора 41, фазовых детекторов 43 и 44.

При удвоении фазы сплошной спектр ФМн-ЧМн-сигнала сворачивается в N₁ раз и трансформируется в три дискретные составляющие на частотах 2f₁,2f₂ и 2f_c1.

Ширина спектра ∆f_c ФМн-ЧМн-сигнала определяется длительностью элементарных посылок τ_э

∆f_c = ,

тогда как ширина спектра второй гармоники сигнала определяется длительностью T_c1 сигнала

∆ f₂ = .

Следовательно, при удвоении фазы сложного сигнала его спектр сворачивается в N₁ раз

= N₁

С помощью блоков 35-37 фазовой автоподстройки частоты осуществляется фильтрация дискретных составляющих, а делители 38-40 фазы на два предназначены для приведения в соответствие частот сигналов синхронизации и принимаемого сигнала. На выходе делителей 38-40 фазы на два образуются следующие гармонические колебания:

u₆(t)=U₆cos(2πf₁t+φ₁),

u₇(t)=U₇cos(2πf₂t+φ₂),

u₈(t)=U₈cos(2πf_c1t+ φ_c1),

которые поступают на входы 1,11, и 111 блоков стабилизации фазы, каждый из которых состоит из частотного детектора 67(70,73), триггера 68(71,74) и двойного балансного переключателя 69 (72,75). Указанные блоки устраняют явление «обратной работы». Гармонические колебания u₆(t), u₇(t) и u₈(t) со стабильными начальными фазами поступают на вторые входы фазовых детекторов 43, 44, 46 и частотного демодулятора 41 с выходов двойных балансных переключателей 69, 72 и 75 соответственно. С выхода частотного демодулятора 41двоичная последовательность, переданная с помощью частотной манипуляции и пропорциональная модулирующему коду M₂(t), фиксируется блоком регистрации 42. На выходе фазовых детекторов 43 и 44 образуются следующие напряжения:

u₉(t)=U₉ cos[2π(f_c1-f₁)t+φ_k1(t)+φ_c1-φ₁],

u₁₀(t)=U₉ cos[2π(f₂-fc₁)t+φ_k2(t)+φ₂-φ_c1],

где

U₉ = U₆* U₇

которые суммируются в сумматоре 45

u_∑2(t) =U₉(t)+U₁₀(t)= U₉ cos[2πf_c1t-+φ_k2(t)+φ₂+φ₁]* cos[+φ₂+φ₁]

Суммарное напряжение u_∑2(t) поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 46, на второй (опорный) вход которого подается напряжение u₈(t) с выхода двойного балансного переключателя 75. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 46 образуется низкочастотное напряжение

u_н2(t)=U_н2 cosφ_к1(t),

где

U_н2= U₉* U₈

которое пропорционально модулирующему коду M₁(t) и фиксируется блоком 47 регистрации.

Напряжение

u₁₂(t)=U₁₂ cos(2πf_c2t+φ_c2),

где f_c2=2 f_c1,

φ_c2=2(φ_c1+∆φ),

∆φ – дополнительная разность фаз между колебаниями с частотами f_c1 и f_c2, обусловленная разной скоростью распространения в дисперсионной среде, с выхода узкополосного фильтра 59 через двойной балансный переключатель 78 поступает на вход делителя 62 фазы на два, на выходе которого образуется следующее напряжение

u₁₃(t)=U₁₃cos(2πf_c1t+φ_c1+∆φ)

Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 63 и через пятый V блок стабилизации фазы поступает на первый вход фазометра 64, на второй вход которого подается напряжение u₈(t) с выхода 111 блока стабилизации фазы.

Дополнительная разность фаз между колебаниями f_c1 и f_c2, обусловленная разной скоростью распространения волн в дисперсионной среде, равна

∆ϕ = f_c2( - 2),

где - расстояние от места ДТП до пункта приема и контроля;

V₁- фазовая скорость распространения колебаний частоты f₁;

V₂- фазовая скорость распространения колебаний частоты f₂.

Эта разность фаз ∆φ измеряется фазометром 64 и поступает в арифметический блок 65, где определяется искомое расстояние

R = ,

которое фиксируется блоком 66 регистрации.

Запись на магнитной ленте хранится в течение интервала времени, определяемого ее скоростью движения и длиной. При этом непрерывность записи контролируемых параметров на ленту ограниченной длины обеспечивается созданием эффекта «бесконечности» путем склеивания ленты в кольцо и размещения ее в кассетах на роликах в натянутом состоянии с возможностью движения мимо универсальной и стирающей магнитных головок. Запись производится с непрерывным стиранием зарегистрированных параметров так, что на ленте всегда остается информация последних нескольких минут движения транспортного средства до остановки, вызванной аварией или дорожным происшествием. Сохранение записанной информации обеспечивается аппаратом магнитной записи (контейнером), выполняющим роль «черного ящика», который используется при расследовании дорожно-транспортных происшествий и при других спорных случаях.

«Черный ящик» обеспечивает сохранение записи при воздействии ударной перегрузки до 10 ед., статистической распределенной нагрузки до 100кг/см² и теплового удара до +100⁰С в течение 20 минут.

Для оперативной связи транспортного средства, попавшего в ДТП, с пунктом приема и контроля используется симплексная радиосвязь с двумя несущими частотами, на которых формируются сложные сигналы с фазовой манипуляцией, частотной манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн-ЧМн-АМ).

Указанные сигналы обладают 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 сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами, причем энергия отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов.

Структурная скрытность данных сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменения значений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Указанные сигналы позволяют применять перспективный вид селекции – структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.

Анализ полученной по радиоканалам информации от различных транспортных средств на пункте приема и контроля позволяет объективно восстановить всю путевую обстановку на контролируемом участке, например, в период дорожно-транспортного происшествия и установить его виновников, географические координаты и расстояние до происшествия.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение достоверности приема информации о дорожно-транспортном происшествии. Это достигается за счет обнаружения и устранения «обратной работы», которая возникает в процессе деления фазы принимаемого сигнала на два под действием помех, кратковременного прекращения приема и других дестабилизирующих факторов. Для обнаружения и устранения обратной работы» используются блоки стабилизации фазы, каждый из которых состоит из частотного детектора, триггера и двойного балансного переключателя. Причем частотный детектор позволяет обнаружить момент возникновения «обратной работы», а триггер и двойной балансный переключатель устраняют ее, стабилизируя фазу опорного напряжения. Практическая реализация блоков стабилизации фазы не вызывает технических трудностей.

Устройство контроля параметров движения транспортного средства, содержащее на транспортном средстве: аппарат магнитной записи, привод механизма транспортирования носителя магнитной записи, который кинематически связан с колесом транспортного средства, генератор стирания, подключенный к магнитной стирающей головке, универсальную магнитную головку, блок управления, блок воспроизведения, датчик меток носителя, выполненный в виде фотоэлектрического датчика, реле времени, распределительные блоки, датчик состояния тормозной системы, датчик состояния приборов сигнализации, датчик состояния фар, датчик усилия сжатия водителем рулевого колеса, задающий генератор, фазовый манипулятор, частотный манипулятор, амплитудный модулятор, усилитель мощности, передающую антенну, источник сигналов записи, выполненный в виде переключаемого генератора импульсов, частотные детекторы, триггеры, двойные балансные переключатели, узкополосный фильтр, сумматор, приемную антенну, приемник GPS-сигналов, фазометр. Достигается повышение достоверности приема информации о дорожно-транспортном происшествии путем обнаружения и устранения явления «обратной работы». 13 ил.

Устройство контроля параметров движения транспортного средства, содержащее на транспортном средстве аппарат магнитной записи, первый привод механизма транспортирования носителя магнитной записи, который кинематически связан с колесом транспортного средства, второй и третий приводы механизма транспортирования носителя магнитной записи, генератор стирания, подключенный к магнитной стирающей головке, универсальную магнитную головку, блок управления, блок воспроизведения, подключенный к выходу первого переключателя, а входом управления – к выходу датчика меток носителя, выполненного в виде фотоэлектрического датчика и подключенного входом к выходу блока управления, реле времени, второй переключатель, первый и второй распределительные блоки, датчик состояния тормозной системы, датчик состояния приборов сигнализации, датчик состояния фар, датчик усилия сжатия водителем рулевого колеса, последовательно включенные задающий генератор, первый фазовый манипулятор, второй вход которого через второй распределительный блок соединен с выходом блока воспроизведения, частотный манипулятор, второй вход которого соединен со вторым выходом второго распределительного блока, и амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с третьим выходом второго распределительного блока, и последовательно включенные усилитель мощности и передающую антенну, при этом входы управления первого, второго и через реле времени третьего приводов механизма транспортирования носителя магнитной записи, а также входы управления обоих переключателей связаны с соответствующими выходами блока управления, источник сигналов записи выполнен в виде переключаемого генератора импульсов, входом управления и выходами связанный соответственно с входом управления второго переключателя и его информационными входами, а механизм транспортирования носителя магнитной записи выполнен по кинематической схеме кольцевого накопителя типа «роликовый лабиринт», носитель магнитной записи представляет собой кольцо магнитной ленты с равномерными по длине метками в виде перфораций, универсальная магнитная головка связана через последовательно соединенные первый распределительный блок, к которому подключены датчики состояния тормозной системы, приводов сигнализации, фар и усилия сжатия водителем рулевого колеса, и первый переключатель с выходом второго переключателя либо с выходной шиной блока воспроизведения, к выходу задающего генератора последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, узкополосный фильтр, второй фазовый манипулятор и сумматор, второй вход которого соединен с выходом амплитудного модулятора, а выход подключен к входу усилителя мощности, к выходу приемной антенны последовательно подключены приемник GPS-сигналов и компьютер, выход которого соединен со вторым входом второго фазового манипулятора, на пункте приема и контроля последовательно включенные приемную антенну, первый усилитель высокой частоты, амплитудный ограничитель, синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, и первый блок регистрации, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя первый удвоитель фазы, первый блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и первый делитель фазы на два, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя частотный демодулятор и второй блок регистрации, последовательно подключенные к выходу первого удвоителя фазы второй блок ФАПЧ и второй делитель фазы на два, последовательно подключенные к выходу первого удвоителя фазы третий блок ФАПЧ и третий делитель фазы на два, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя первый фазовый детектор, сумматор, второй вход которого через второй фазовый детектор соединен с выходом амплитудного ограничителя, третий фазовый детектор и третий блок регистрации, последовательно подключенные к выходу приемной антенны второй усилитель высокой частоты, второй удвоитель фазы, первый узкополосный фильтр, четвертый делитель фазы на два и второй узкополосный фильтр, последовательно подключенные к выходу второго усилителя высокой частоты четвертый фазовый детектор и четвертый блок регистрации, последовательно включенные пятый делитель фазы на два и третий узкополосный фильтр, последовательно включенные фазометр, арифметический блок и пятый блок регистрации, отличающееся тем, что пункт приема и контроля снабжен пятью частотными детекторами, пятью триггерами и пятью двойными балансными переключателями, причем к выходу первого делителя фазы на два последовательно подключены первый частотный детектор, первый триггер и первый двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом первого делителя фазы на два, а выход подключен ко второму входу частотного демодулятора, к выходу второго делителя фазы на два последовательно подключены второй частотный детектор, второй триггер и второй двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом второго делителя фазы на два, а выход подключен к третьему входу частотного демодулятора и ко второму входу первого фазового детектора, к выходу третьего делителя фазы на два последовательно подключены третий частотный детектор, третий триггер и третий двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом третьего делителя фазы на два, а выход подключен ко вторым входам второго и третьего фазовых детекторов и к первому входу фазометра, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены четвертый частотный детектор, четвертый триггер и четвертый двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, а выход подключен к входу пятого делителя фаз на два и ко второму входу четвертого фазового детектора, к выходу третьего узкополосного фильтра последовательно подключены пятый частотный детектор, пятый триггер и пятый двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра, а выход подключен ко второму входу фазометра.