Способ контроля транспортных средств и устройство для его осуществления Российский патент 2021 года по МПК G08G1/123 G08C21/00 

Предлагаемые способ и устройство относятся к области транспортной техники и космической навигации и могут быть использованы для контроля перемещения и местоположения транспортных средств с помощью спутниковой навигационной системы.

Известны способы и устройства контроля транспортных средств (патенты РФ №№2.222.830, 2.243.594, 2.257.616, 2.304.813, 2.382.416, 2.427.924; патенты США №№6.266.627, 6.763.300; Автомобильный навигационный GPS тахограф «Гранит Р-БД-АЦ 02». Проспект фирмы Suutel-Navigation и другие).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ контроля транспортных средств и устройство для его осуществления» (патент РФ №2.427.924, G08G 1/123, 2010), которые и выбраны в качестве прототипов.

Известные способ и устройство обеспечивают повышение эффективности контроля транспортных средств путем использования дуплексной радиосвязи, двух частот, сложных сигналов с фазовой манипуляцией и идентификационных меток.

При этом приемники блоков дистанционной связи построены по супергетеродинной схеме, в которой одно и то же значение второй промежуточной частоты ω_пр2 может быть получено в результате приема сигналов на частотах: ω₁, ω₂,ω_з1 и ω_з2, т.е.

ω_пр2=ω₁-ω_г1, ω_пр2=ω_г1-ω_з1,

ω_пр2=ω_г2-ω₂, ω_пр2=ω_з2-ω_г2,

Следовательно, если частоты настройки ω₁ и ω₂ принять за основные каналы приема, то наряду с ними имеют место зеркальные каналы приема, частоты ω_з1 и ω_з2, которых отличаются от частот ω₁ и ω₂ на 2ω_пр2 и расположены симметрично (зеркально) относительно частот ω_г1 и ω_г2 гетеродинов (фиг. 10).

Преобразование по зеркальным каналам приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_пр, что и по основным каналам. Поэтому они наиболее существенно влияют на избирательность и помехоустойчивость приемников.

Кроме зеркальных существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условий:

ω_пр2=|±mω_кi±nω_г1|,

ω_пр2=|±mω_кj±nω_г2|,

где ω_ki, ω_kj - частоты i-го и j-го комбинационных каналов приема;

m, n, i, j - целые положительные числа.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигналов с гармониками частоты гетеродинов малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность приемников по этим каналам близка к чувствительности основных каналов. Так, четырем комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:

ω_к1=2ω_г1-ω_пр2, ω_к3=2ω_г2-ω_пр2,

ω_к2=2ω_г1+ω_пр2, ω_к4=2ω_г2+ω_пр2,

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости приемников и достоверности обмена дискретной информацией между блоками дистанционной связи.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости приемников и достоверности обмена дискретной информацией между блоками дистанционной связи путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам.

Поставленная задача решается тем, что способ контроля транспортных средств, при реализации которого, в соответствии с ближайшим аналогом, размещают стационарный пункт контроля, оснащенный блоком дистанционной связи и связанным с ним компьютером, снабженным блоком ввода в него цифровой навигационной карты местности, монитором с экраном для визуализации цифровой информации, средствами управления изображениями на этом экране и средствами формирования файлов данных, создаваемых в процессе контроля транспортного средства, визуализируют на экране монитора цифровую навигационную карту местности, а само транспортное средство оснащают навигационным блоком, оснащенным спутниковым приемником, блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, средством индикации, блоком датчиков и исполнительных устройств, и определяющим параметры перемещения транспортного средства во времени, которые с помощью дистанционной связи запрашивают со стационарного пункта контроля и наносят на цифровую навигационную карту местности, при этом в качестве базовой станции с известными координатами используют блок управления светофорами на регулируемом перекрестке, на пешеходном переходе и на стационарном посту, в котором размещают навигационный блок, оснащенный спутниковым приемником, блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, блоком датчиков и исполнительных устройств, навигационный блок с помощью блока датчиков и исполнительных устройств соединяют с коммутатором, осуществляющим управление работой светофоров, синхронизируют режимы работы светофоров со спутниковым навигационным приемником, запоминают переключение светофоров во времени в энергонезависимой памяти, а при необходимости изменяют режим работы светофоров со стационарного пункта контроля посредством блока дистанционной связи, выявляют неисправности в работе светофоров и информацию об этих неисправностях передают посредством блока дистанционной связи соответствующей службе, навигационный же блок транспортного средства оснащают блоком тревожных кнопок для вызова специальных служб, а также заносят в него регистрационные данные транспортного средства, его государственный номер и пароль, по которому осуществляют дистанционную связь стационарного пункта контроля с транспортным средством, границу региона, в котором в данное время находится транспортное средство, границы зон действия дорожных знаков и их изменения, а в стационарный пункт контроля передают тревожный сигнал при нарушении транспортным средством требований дорожных знаков, нападении на водителя, угоне или несанкционированном отключении навигационного блока транспортного средства от бортовой сети, а при нарушении его работоспособности включают звуковой сигнал, причем все навигационные блоки и светофоры функционируют в едином времени, диагностируют навигационный блок транспортного средства со стационарного пункта контроля для определения его исправности и соответствия регистрационным параметрам, а местоположение транспортного средства определяют в дифференциальном режиме по отношению к спутниковому навигационному приемнику, установленному в блоке управления светофорами и на стационарном посту, при движении мимо которого транспортного средства у него дистанционно определяют соответствие государственного номера, прикрепленного к транспортному средству, и фактического государственного номера, записанного в навигационном блоке самого транспортного средства, а также выявляют транспортное средство с неработающим навигационным блоком, каждое транспортное средство снабжают идентификационной меткой, которую размещают на государственном регистрационном номере, облучают ее гармоническим колебанием несущей частоты ω_с при прохождении транспортного средства мимо стационарного поста, осуществляют прием и преобразование гармонического колебания в акустическую волну, ее распространение по поверхности пьезокристалла, обратное отражение, преобразование в электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревого преобразователя идентификационной метки, которая соответствует государственному регистрационному номеру транспортного средства, излучают его в эфир, принимают на стационарном посту, усиливают по мощности, осуществляют синхронное детектирование с использованием гармонического колебания несущей частоты ω_с, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное государственному регистрационному номеру облучаемого транспортного средства, и сравнивают с государственными регистрационными номерами, записанными в памяти стационарного поста, по результатам сравнения принимают решение о принадлежности государственного регистрационного номера данному транспортному средству, в блоках дистанционной связи транспортных средств, стационарного поста и блоков управления светофорами формируют высокочастотное колебание несущей частоты ω_с, манипулируют его по фазе модулирующим кодом M₁(t) источника дискретных сообщений, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г1 первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты ω_пр1, равной сумме частот ω_пр1=ω_с+ω_г1, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте ω₁=ω_пр1, принимают в блоке дистанционной связи стационарного пункта контроля, усиливают по мощности и преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г1 второго гетеродина, в блоке дистанционной связи стационарного пункта контроля формируют высокочастотное колебание несущей частоты ω_с, манипулируют его по фазе модулирующим кодом M₂(t) источника дискретных сообщений, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г2 первого гетеродина, выделяют напряжение третьей промежуточной частоты ω_пр3, равной разности частот ω_пр3=ω_г2-ω_с, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте ω₂=ω_пр3, принимают в блоках дистанционной связи транспортных средств, стационарного поста и блоков управления светофорами, усиливают по мощности и преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г2 второго гетеродина, частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов разносят на значение второй промежуточной частоты

ω_г2-ω_г1=ω_пр2,

отличается от ближайшего аналога тем, что в блоках дистанционной связи транспортных средств, стационарного поста и блоков управления светофорами частоту ω_г2 второго гетеродина выбирают равной частоте ω₂ принимаемого сигнала ω_г2=ω₂, преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду M₂(t), для выполнения равенства ω_г2=ω₂ осуществляют автоматическую фазовую подстройку частоты ω_г2 второго гетеродина, в блоке дистанционной связи стационарного пункта контроля частоту ω_г1 второго гетеродина выбирают равной частоте ω₁ принимаемого сигнала ω_г1=ω₁ преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду M₁(t), для выполнения равенства ω_г1=ω₁ осуществляют автоматическую фазовую подстройку частоты ω_г1 второго гетеродина.

Поставленная задача решается тем, что устройство для контроля транспортных средств, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, размещенный в стационарном пункте контроля компьютер, соединенный с блоком дистанционной связи, и снабженный блоком ввода в него цифровой навигационной карты местности, монитором с экраном для визуализации цифровой информации и средствами управления изображениями на этом экране, а в самом транспортном средстве навигационный блок, снабженный спутниковым навигационным приемником с блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, средством индикации, блоком датчиков и исполнительных устройств, а также размещенными в блоке управления светофорами на регулируемом перекрестке, на пешеходном переходе и на стационарном посту с известными координатами навигационный блок со спутниковым навигационным приемником, блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, блоком датчиков и исполнительных устройств, при этом навигационный блок, установленный в блоке управления светофорами, посредством блока датчиков и исполнительных устройств связан с коммутатором, который соединен со световыми приборами светофоров и осуществляющий их включение в заданном порядке и выявление неисправностей, а в навигационный блок транспортного средства включен блок тревожных кнопок, соединенный с блоком датчиков и исполнительных устройств и предназначенный для вызова специальных служб, навигационный блок стационарного поста снабжен считывателем, связанным с процессором, а каждое транспортное средство снабжено идентификационной меткой, размещенной на государственном регистрационном номере, причем считыватель выполнен в виде последовательно подключенных к процессору задающего генератора, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилителя мощности и фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход подключен к процессору, каждая идентификационная метка выполнена в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной и набором отражателей, при этом встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, связанными с микрополосковой антенной, каждый блок дистанционной связи выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен через формирователь модулирующего кода с процессором, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а также перемножителя и фазового детектора, отличается от ближайшего аналога тем, что каждый блок дистанционной связи снабжен фильтром нижних частот и фазовращателем на 90°, причем к выходу второго смесителя последовательно подключены фильтр нижних частот, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, и фазовый детектор, второй вход которого через фазовращатель на 90° соединен с выходом второго гетеродина, а выход подключен к управляющему входу второго гетеродина, выход фильтра нижних частот является выходом блока дистанционной связи.

Схема дорожной обстановки представлена на фиг. 1, где 1 - стационарный пункт контроля, 2 - транспортные средства, стоящие у перекрестка, 3 - транспортное средство, выехавшее на перекресток на красный (запрещающий) сигнал светофора и столкнувшееся с транспортным средством 4, которое выехало на перекресток на разрешающий (зеленый) сигнал светофора, 5 - транспортное средство, остановившееся в зоне действия знака "Остановка запрещена", 6 - блок управления светофорами, 7 - светофоры, 8 - стационарный пост.

Структурная схема стационарного пункта контроля 1 представлена на фиг. 2, где введены следующие обозначения: 9 - компьютер, к которому подключены блок ввода 10, монитор 11 с цифровой навигационной картой 12, средства управления изображениями 13 и блок 14 дистанционной связи.

Структура навигационного блока 2 транспортного средства представлена на фиг. 3, где введены следующие обозначения: 15 - процессор, 16 - спутниковый приемник, 14 - блок дистанционной связи, 17 - цифровое табло, 18 - энергонезависимая память, 19 - блок датчиков и исполнительных устройств, 20 - блок тревожных кнопок и идентификационная метка 29.

Структурная схема навигационного блока, установленного в блоке 6 управления светофорами, представлена на фиг. 4, где введены следующие обозначения: 15 - процессор, 14 - блок дистанционной связи, 16 - спутниковый приемник, 18 - энергонезависимая память, 19 - блок датчиков и исполнительных устройств, 21 - коммутатор, 22 - световые приборы светофоров.

Структурная схема навигационного блока, установленного на стационарном посту 8, представлена на фиг. 5, где введены следующие обозначения: 15 - процессор, 14 - блок дистанционной связи, 16 - спутниковый приемник, 18 - энергонезависимая память, 19 - блок датчиков и исполнительных устройств, 23 - считывающее устройство.

Структурная схема считывающего устройства 23 представлена на фиг. 6, где введены следующие обозначения: 24 - приемопередающая антенна, 27 - усилитель мощности, 28 - фазовый детектор.

Электрическая схема идентификационной метки представлена на фиг. 7, где введены следующие обозначения: 29 - пьезокристалл, 30 - микрополосковая приемопередающая антенна, 31 - электроды, 32, 33 - шины, 34 - набор отражателей.

Структурная схема блока 14.1 дистанционной связи, установленного на транспортном средстве, стационарном посту и блоке управления светофорами, представлена на фиг. 8.

Структурная схема блока 14, установленного на стационарном пункте контроля, представлена на фиг. 9.

Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов, изображена фиг. 10 и 11.

Каждый блок 14 дистанционной связи содержит последовательно включенные задающий генератор 35.i (35), фазовый манипулятор 36.i (36), второй вход которого соединен с выходом источника 37.i (37) дискретных сообщений, первый смеситель 38.i (38), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 39.i (39), усилитель 40.i (40) первой промежуточной частоты, первый усилитель 41.i (41) мощности, дуплексер 42.i (42), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 43.i (43), второй усилитель 44.i (44) мощности, второй смеситель 45.1 (45), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 46.i (46), фильтр 47.i (47) нижних частот, перемножитель 48.i (48), второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 44.i (44) мощности, и фазовый детектор 50.i (50), второй вход которого через фазовращатель 49.i (49) соединен с выходом второго гетеродина 46.i (46), а выход подключен к управляющему входу второго гетеродина 46.i (46) (i=1, 2, …, n). Выход фильтра 47.i (47) нижних частот является выходом блока 14.i (14) дистанционной связи.

При практической реализации предлагаемого способа в память компьютера 9 (фиг. 2), установленного в стационарном пункте 1 контроля (фиг. 1), с помощью блока 10 ввода вводят цифровую навигационную карту 12 и визуализируют на экране монитора 11. С помощью средств 13 управления изображениями, в качестве которых может использоваться компьютерная "мышка" и клавиатура, при необходимости перемещают на экране монитора цифровую навигационную карту 12 и изменяют ее масштаб. Получаемую с помощью блока 14 дистанционной связи информацию о дорожной обстановке записывают в компьютер 9, как отдельный слой информации, и визуализируют на экране монитора 11 на фоне цифровой навигационной карты 12.

В энергонезависимую память 18 (фиг. 3) навигационного блока транспортного средства при его регистрации (постановке на учет) записывают регистрационные данные транспортного средства (в том числе фамилию, имя, отчество владельца и его домашний адрес), его государственный регистрационный номер и пароль, по которому осуществляют дистанционную связь стационарного пункта 1 контроля с транспортным средством. Кроме того, в эту же память вводят границы региона, в котором в данное время находится транспортное средство, границы зон действия дорожных знаков и их изменения. На государственном регистрационном номере размещают идентификационную метку 29.

В случае возникновения дорожно-транспортного происшествия на регулируемом перекрестке (транспортные средства 3 и 4) или пешеходном переходе в стационарный пункт контроля 1 навигационный блок этих транспортных средств с помощью блока 14.i дистанционной связи (фиг. 3) передает сообщение, сформированное автоматически процессором 15 при срабатывании датчиков, находящихся в блоке 19 датчиков и исполнительных устройств транспортного средства, или после нажатия соответствующей тревожной кнопки в блоке 20. Причем эта информация содержит все необходимые данные об этом транспортном средстве, в том числе его местоположение и время, и поступает на вход формирователя 37.1 модулирующего кода, который формирует модулирующий код M₁(t). Последний поступает на первый вход фазового манипулятора 36.i. На второй вход последнего подается гармоническое колебание, сформированное задающим генератором 35.i

u_c1(t)=U_c1⋅Cos(ω_ct+ϕ_с1), 0≤t≤T_c1.

На выходе фазового манипулятора 36.i образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН)

u₁(t)=U_c1⋅Cos[ω_ct+ϕ_к1(t)+ϕ_с1], 0≤t≤Т_с1,

где ϕ_к1(t)={0; π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t), причем ϕ_к1(t)=const при кτ_э<t(к+1)τ_э и может изменяться скачком при t=кτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (к=1, 2, …, N₁);

τ_э, N₁ - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_c1(Т_с1=N₁⋅τ_э);

который поступает на первый вход смесителя 38.i, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 39.i

u_г1(t)=U_г1⋅Cos(ω_г1t+ϕ_г1).

На выходе смесителя 38.i образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 40.i выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты

u_пр1(t)=U_пр1⋅Cos[ω_пр1t+ϕ_к1(t)+ϕ_пр1], 0≤t≤T_с1,

где

ω_пр1=ω_с+ω_г1 - первая промежуточная (суммарная) частота;

ϕ_пр1=ϕ_с1+ϕ_г1.

Это напряжение после усиления в усилителе 41.i мощности через дуплексер 42.i поступает в приемопередающую антенну 43.i, излучается ею в эфир на частоте ω₁=ω_пр1, улавливается приемопередающей антенной 43 стационарного пункта 1 контроля и через дуплексер 42 и усилитель 44 мощности поступает на первый вход смесителя 45, на второй вход которого подается напряжение u_г1(t) гетеродина 46. Причем частоту ω_г1 гетеродина выбирают равной частоте ω₁ принимаемого сигнала (ω_г1=ω₁). На выходе смесителя 45 образуются напряжения:

u₂(t)=U_н1⋅Cosϕ_к1(t)+U_н1⋅Cos [2ω₁t+ϕ_к1(t)+2ϕ_пр1],

где

Фильтром 47 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение (напряжение нулевой частоты)

u_н1(t)=U_н1⋅Cosϕ_к1(t), 0≤t≤Т_с1,

пропорциональное модулирующему коду M₁(t). Это напряжение поступает в компьютер 9. Аварийная ситуация отображается на экране монитора 11 (фиг. 2) на фоне цифровой навигационной карты 12.

Следует отметить, что выбор частоты ω_г1 гетеродина 46 равной частоте ω₁ принимаемого сигнала (ω_г1=ω₁) обеспечивает совмещение двух процессов: преобразование принимаемого сигнала на нулевую частоту и выделение низкочастотного напряжения u_н1(t), пропорционального модулирующему коду M₁(t), т.е. демодуляцию принимаемого ФМн сигнала, с помощью смесителя 45, гетеродина 46 и фильтра 47 нижних частот. Такая конструкция позволяет избавиться от дополнительных каналов (первого зеркального ω_з, первого ω_к1 и второго ω_к2 комбинационных каналов).

Так как частота ω₁ принимаемого ФМн сигнала может изменяться под воздействием различных дестабилизирующих факторов, в том числе и эффекта Доплера, то для поддержания равенства используется система ФАПЧ, состоящая из перемножителя 48, фазовращателя 49 на 90° и фазового детектора 50.

С целью выявления виновника этого дорожно-транспортного происшествия стационарный пункт 1 контроля по каналу дистанционной связи 14 (фиг. 2) опрашивает навигационный блок, установленный в блоке 6 управления светофорами (фиг. 1) на данном перекрестке, на предмет определения параметров работы светофоров в момент возникновения данного дорожно-транспортного происшествия. Для этого пароль и команды запроса из компьютера 9 поступают в формирователь 37 модулирующего кода, в котором формируется модулирующий код M₂(t), который поступает на первый вход фазового манипулятора 36, на второй вход которого подается гармоническое колебание задающего генератора 35

u_c2(t)=U_c2⋅Cos(ω_ct+ϕ_с2), 0≤t≤Т_с2.

На выходе фазового манипулятора 36 образуется сложный ФМн сигнал

u₃(t)=U_c2⋅Cos[ω_ct+ϕ_к2(t)+ϕ_с2], 0≤t≤Т_с2,

где ϕ_к2(t)={0; π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₂(t), который поступает на первый вход смесителя 38, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 39

u_г2(t)=U_г2⋅Cos(ω_г2t+ϕ_г2).

На выходе смесителя 38 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 40 выделяется напряжение третьей промежуточной частоты

u_пр3(t)=U_пр3⋅Cos[ω_пр3t-ϕ_к2(t)+ϕ_пр3], 0≤t≤Т_с2,

где

ω_пр3=ω_г2-ω_с=ω₂ - третья промежуточная (разностная) частота;

ϕ_пр3=ϕ_г2-ϕ_с,

которое после усиления в усилителе 41 мощности через дуплексер 42 поступает в приемопередающую антенну 43, излучается ею в эфир на частоте ω₂=ω_пр3, улавливается приемопередающей антенной 43.i блока 6 управления светофорами и через усилитель 44.i мощности поступает на первый вход смесителя 45.i, на второй вход которого подается напряжение u_г2(t) гетеродина 46.i. Причем частота ω_г2 гетеродина 46.i выбирается равной частоте ω₂ принимаемого сигнала (ω_г2=ω₂). На выходе смесителя 45.i образуется напряжение

u₅(t)=U_н2⋅Cosϕ_к2(t)+U_н2⋅Cos[2ω₂t+ϕ_к2(t)+2ϕ_пр4],

где

Фильтром 47.i нижних частот выделяется низкочастотное напряжение (напряжение нулевой частоты)

u_н2(t)=U_н2⋅Cosϕ_к2(t), 0≤t≤Т_с2,

пропорциональное модулирующему коду M₂(t). Это напряжение поступает в процессор 15.

Выбор частоты ω_г2 гетеродина 46.i равной частоте ω₂ принимаемого сигнала (ω_г2=ω₂) также обеспечивает совмещение двух процедур: преобразование принимаемого сигнала на нулевую частоту и выделение низкочастотного напряжения u_н2(t), пропорционального модулирующему коду M₂(t), т.е. демодуляцию принимаемого ФМн сигнала с помощью смесителя 45.i, гетеродина 46.i и фильтра 47.i нижних частот.

Положительным свойством такой схемной конструкции является то, что она позволяет избавиться от дополнительных каналов приема (второго зеркального ω_з2, третьего ω_к3 и четвертого ω_к4 комбинационных каналов).

Для выполнения и поддержания равенства ω_г2=ω₂ используется система ФАПЧ, состоящая из перемножителя 48.i, фазовращателя 49.i на 90° и фазового детектора 50.i.

Ответный сигнал (квитанция) формируется так, как описано выше.

Для нахождения свидетелей этого дорожно-транспортного происшествия компьютер 9 (фиг. 2), установленный в стационарном пункте 1 контроля, по известным только ему паролям опрашивает навигационные блоки всех транспортных средств и выявляет те из них, которые в это время находились в районе данного дорожно-транспортного происшествия. По координатам положение этих транспортных средств совмещают с цифровой навигационной картой на экране монитора 11.

При выходе из строя световых приборов в любом светофоре навигационный блок по каналу дистанционной связи посылает сообщение соответствующей (ремонтной) службе.

Высокую точность определения положения транспортного средства обеспечивают за счет использования дифференциального метода, при котором спутниковые навигационные приемники 16, имеющиеся в навигационных блоках, установленных в блоке 6 управления светофорами (фиг. 1) и стационарном посту 8 (например, посту ГИБДД), служат наземными базовыми станциями с известными координатами. Причем все спутниковые навигационные приемники и блок управления светофорами работают в едином (мировом) времени.

Если транспортное средство нарушило требования правил дорожного движения, например, пересекло сплошную линию, превысило скорость движения, остановилось в запрещенном месте (транспортное средство 5 на фиг. 1 и т.п., то процессор 15 (фиг. 3) вначале звуком, "голосом" и текстом на цифровом табло 17 информирует об этом нарушении водителя, а спустя некоторое время, если нарушение продолжает иметь место, навигационный терминал формирует и по дистанционному каналу связи 14.i передает в стационарный пункт 1 контроля кодированное сообщение об этом нарушении, как это описано выше, которое позволяет визуализировать по координатам на цифровой навигационной карте 12 это транспортное средство.

При пересечении транспортным средством границы региона в энергонезависимой памяти 18 (фиг. 3) навигационного блока транспортного средства запоминают время и путь, пройденный этим транспортным средством в его пределах, а также время непрерывного нахождения водителя за рулем.

Если в стационарный пункт 1 контроля поступил сигнал об угоне транспортного средства, то по каналам дистанционной связи 14 (фиг. 3) по паролю передают сигнал в блок 19 датчиков и исполнительных устройств навигационного блока этого транспортного средства на его остановку (выключение двигателя).

Со стационарного поста 8 (фиг. 1) дистанционно осуществляют выявление транспортного средства с отключенным или неисправным навигационным блоком.

Для выявления транспортного средства с фальшивым государственным номером со стационарного поста 8 по дистанционной связи, входящей в состав навигационного блока, в стационарном пункте 1 контроля запрашивают государственный номер остановленного транспортного средства, который дистанционно опрашивает навигационный блок этого транспортного средства, либо по государственному номеру, либо по его местонахождению (координатам). И, если эти номера не совпадают, то прикрепленный к данному транспортному средству государственный номер ему не принадлежит.

Для выявления транспортного средства с фальшивым государственным номером при неисправности или отключении в этом транспортном средстве навигационного блока могут быть использованы считыватель 23, установленный в навигационном блоке стационарного поста 8, и идентификационная метка, установленная на транспортном средстве на его государственном регистрационном номере.

Считывателем 23 формируется гармоническое колебание

u_c(t)=U_c⋅Cos(ω_ct+ϕ_с), 0≤t≤Т_с,

которое с выхода задающего генератора 24 (фиг. 6) через дуплексер 25 поступает в приемопередающую антенну 26, излучается ею в эфир и облучает транспортное средство, которое следует мимо стационарного поста 8 (фиг. 5).

Это гармоническое колебание улавливается микрополосковой антенной 30 идентификационной метки, преобразуется встречно-штыревым преобразователем в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пьезокристалла 29, отражается от набора 34 отражателей и опять преобразуется в электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)

u₄(t)=U₄⋅Cos[ω_ct+ϕ_к(t)+ϕ_с], 0≤t≤Т_с,

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

При этом внутренняя структура сформированного ФМн сигнала определяется топологией встречно-штыревого преобразователя и содержит уникальную информацию о государственном регистрационном номере транспортного средства.

Сформированный ФМн сигнал u₄(t) излучается микрополосковой антенной 30 в эфир, принимается антенной 26 считывателя 23 и через дуплексер 25 и усилитель 28 мощности поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 28, на второй (опорный) вход которого подается напряжение u_c(t) задающего генератора 24. На выходе фазового детектора 28 образуется низкочастотное напряжение

u_н(t)=U_н⋅Cosϕ_к(t), 0≤t≤T_c,

где

пропорциональное модулирующему коду M(t) (государственному регистрационному номеру).

Это напряжение поступает в процессор 15, где сравнивается с набором государственных регистрационных номеров. И, если эти номера не совпадают, то прикрепленный к данному транспортному средству государственный номер ему не принадлежит.

Если транспортное средство не реагирует на облучение, то это означает, что оно имеет фальшивый регистрационный номер, у которого отсутствует идентификационная метка.

Сложные ФМн сигналы обладают энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность сложных ФМн 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 помехами. 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 с целью повышения чувствительности приемного устройства.

Основной особенностью идентификационных меток на поверхностных акустических волнах является малые габариты, большой срок службы и отсутствие источников питания.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение помехоустойчивости приемников и достоверности обмена дискретной информацией между блоками дистанционной связи. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, за счет преобразования принимаемых сигналов на нулевую частоту. Указанное преобразование позволяет также выделять модулирующие коды из принимаемых ФМн сигналов. Совмещение двух указанных процедур обеспечивается гетеродинами, смесителями и фильтрами нижних частот, которые одновременно выполняют роль преобразователей частоты и демодуляторов принимаемых ФМн сигналов. Такая схемная конструкция свободна от дополнительных каналов приема, а система ФАПЧ обеспечивает автоматическое слежение за изменениями несущей частоты принимаемых ФМн сигналов, которые могут возникать под влиянием различных дестабилизирующих факторов, в том числе и эффекта Доплера.

Изобретение относится к способу и устройству контроля транспортных средств. Способ контроля транспортных средств, при реализации которого размещают стационарный пункт контроля, оснащенный блоком дистанционной связи и связанным с ним компьютером, снабженным блоком ввода в него цифровой навигационной карты местности, монитором с экраном для визуализации цифровой информации, средствами управления изображениями на этом экране и средствами формирования файлов данных. Файлы данных создают в процессе контроля транспортного средства, визуализируют на экране монитора цифровую навигационную карту местности. Транспортное средство оснащают навигационным блоком, оснащенным спутниковым приемником, блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, средством индикации, блоком датчиков и исполнительных устройств и определяющим параметры перемещения транспортного средства во времени, которые с помощью дистанционной связи запрашивают со стационарного пункта контроля и наносят на цифровую навигационную карту местности. В качестве базовой станции с известными координатами используют блок управления светофорами на регулируемом перекрестке, на пешеходном переходе и на стационарном посту, в котором размещают навигационный блок, оснащенный спутниковым приемником, блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, блоком датчиков и исполнительных устройств. Навигационный блок с помощью блока датчиков и исполнительных устройств соединяют с коммутатором, осуществляющим управление работой светофоров, синхронизируют режимы работы светофоров со спутниковым навигационным приемником, запоминают переключение светофоров во времени в энергонезависимой памяти, а при необходимости изменяют режим работы светофоров со стационарного пункта контроля посредством блока дистанционной связи, выявляют неисправности в работе светофоров и информацию об этих неисправностях передают посредством блока дистанционной связи соответствующей службе. Достигается повышение помехоустойчивости приемников и достоверности обмена дискретной информацией между блоками дистанционной связи. 2 н.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ контроля транспортных средств, при реализации которого размещают стационарный пункт контроля, оснащенный блоком дистанционной связи и связанным с ним компьютером, снабженным блоком ввода в него цифровой навигационной карты местности, монитором с экраном для визуализации цифровой информации, средствами управления изображениями на этом экране и средствами формирования файлов данных, создаваемых в процессе контроля транспортного средства, визуализируют на экране монитора цифровую навигационную карту местности, а само транспортное средство оснащают навигационным блоком, оснащенным спутниковым приемником, блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, средством индикации, блоком датчиков и исполнительных устройств и определяющим параметры перемещения транспортного средства во времени, которые с помощью дистанционной связи запрашивают со стационарного пункта контроля и наносят на цифровую навигационную карту местности, при этом в качестве базовой станции с известными координатами используют блок управления светофорами на регулируемом перекрестке, на пешеходном переходе и на стационарном посту, в котором размещают навигационный блок, оснащенный спутниковым приемником, блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, блоком датчиков и исполнительных устройств, навигационный блок с помощью блока датчиков и исполнительных устройств соединяют с коммутатором, осуществляющим управление работой светофоров, синхронизируют режимы работы светофоров со спутниковым навигационным приемником, запоминают переключение светофоров во времени в энергонезависимой памяти, а при необходимости изменяют режим работы светофоров со стационарного пункта контроля посредством блока дистанционной связи, выявляют неисправности в работе светофоров и информацию об этих неисправностях передают посредством блока дистанционной связи соответствующей службе, навигационный же блок транспортного средства оснащают блоком тревожных кнопок для вызова специальных служб, а также заносят в него регистрационные данные транспортного средства, его государственный номер и пароль, по которому осуществляют дистанционную связь стационарного пункта контроля с транспортным средством, границу региона, в котором в данное время находится транспортное средство, границы зон действия дорожных знаков и их изменения, а в стационарный пункт контроля передают тревожный сигнал при нарушении транспортным средством требований дорожных знаков, нападении на водителя, угоне или несанкционированном отключении навигационного блока транспортного средства от бортовой сети, а при нарушении его работоспособности включают звуковой сигнал, причем все навигационные блоки и светофоры функционируют в едином времени, диагностируют навигационный блок транспортного средства со стационарного пункта контроля для определения его исправности и соответствия регистрационным параметрам, а местоположение транспортного средства определяют в дифференциальном режиме по отношению к спутниковому навигационному приемнику, установленному в блоке управления светофорами и на стационарном посту, при движении мимо которого транспортного средства у него дистанционно определяют соответствие государственного номера, прикрепленного к транспортному средству, и фактического государственного номера, записанного в навигационном блоке самого транспортного средства, а также выявляют транспортное средство с неработающим навигационным блоком, каждое транспортное средство снабжают идентификационной меткой, которую размещают на государственном регистрационном номере, облучают ее гармоническим колебанием несущей частоты ω_с при прохождении транспортного средства мимо стационарного поста, осуществляют прием и преобразование гармонического колебания в акустическую волну, ее распространение по поверхности пьезокристалла, обратное отражение, преобразование в электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревого преобразователя идентификационной метки, которая соответствует государственному регистрационному номеру транспортного средства, излучают его в эфир, принимают на стационарном посту, усиливают по мощности, осуществляют синхронное детектирование с использованием гармонического колебания несущей частоты ω_с, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное государственному регистрационному номеру облучаемого транспортного средства, и сравнивают с государственными регистрационными номерами, записанными в памяти стационарного поста, по результатам сравнения принимают решение о принадлежности государственного регистрационного номера данному транспортному средству, в блоках дистанционной связи транспортных средств, стационарного поста и блоков управления светофорами формируют высокочастотное колебание несущей частоты ω_с, манипулируют его по фазе модулирующим кодом М₁(t) источника дискретных сообщений, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г1 первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты ω_пр1, равной сумме частот ω_пр1=ω_с+ω_г1, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте ω₁=ω_пр1, принимают в блоке дистанционной связи стационарного пункта контроля, усиливают по мощности и преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г1 второго гетеродина, в блоке дистанционной связи стационарного пункта контроля формируют высокочастотное колебание несущей частоты ω_с, манипулируют его по фазе модулирующим кодом М₂(t) источника дискретных сообщений, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г2 первого гетеродина, выделяют напряжение третьей промежуточной частоты ω_пр3, равной разности частот ω_пр3=ω_г2-ω_с, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте ω₂=ω_пр3, принимают в блоках дистанционной связи транспортных средств, стационарного поста и блоков управления светофорами, усиливают по мощности и преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г2 второго гетеродина, частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов разносят на значение второй промежуточной частоты ω_г2-ω_г1=ω_пр2, отличающийся тем, что в блоках дистанционной связи транспортных средств, стационарного поста и блоков управления светофорами частоту ω_г2 второго гетеродина выбирают равной частоте ω₂ принимаемого сигнала ω_г2=ω₂, преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду M₂(t), для выполнения равенства ω_г2=ω₂ осуществляют автоматическую фазовую подстройку частоты ω_г2 второго гетеродина, в блоке дистанционной связи стационарного пункта контроля частоту ω_г1 второго гетеродина выбирают равной частоте ω₁ принимаемого сигнала ω_г1=ω₁, преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду M₁(t), для выполнения равенства ω_г1=ω₁ осуществляют автоматическую фазовую подстройку частоты ω_г1 второго гетеродина.

2. Устройство для контроля транспортных средств, содержащее размещенный в стационарном пункте контроля компьютер, соединенный с блоком дистанционной связи и снабженный блоком ввода в него цифровой навигационной карты местности, монитором с экраном для визуализации цифровой информации и средствами управления изображениями на этом экране, а в самом транспортном средстве - навигационный блок, снабженный спутниковым навигационным приемником, блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, средством индикации, блоком датчиков и исполнительных устройств, а также размещенные в блоке управления светофорами на регулируемом перекрестке, на пешеходном переходе и на стационарном посту с известными координатами навигационный блок со спутниковым навигационным приемником, блоком дистанционной связи, процессором, энергонезависимой памятью, блоком датчиков и исполнительных устройств, при этом навигационный блок, установленный в блоке управления светофорами, посредством блока датчиков и исполнительных устройств связан через коммутатор со световыми приборами светофоров с возможностью осуществления их включения в заданном порядке и выявления неисправностей, а в навигационный блок транспортного средства включен блок тревожных кнопок, соединенный с блоком датчиков и исполнительных устройств и предназначенный для вызова специальных служб, навигационный блок стационарного поста снабжен считывателем, связанным с процессором, а каждое транспортное средство снабжено идентификационной меткой, размещенной на государственном регистрационном номере, причем считыватель выполнен в виде последовательно подключенных к процессору задающего генератора, дуплексера, вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной, усилителя мощности и фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход подключен к процессору, каждая идентификационная метка выполнена в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной и набором отражателей, при этом встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, связанными с микрополосковой антенной, каждый блок дистанционной связи выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен через формирователь модулирующего кода с процессором, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а также перемножителя и фазового детектора, отличающееся тем, что каждый блок дистанционной связи снабжен фильтром нижних частот и фазовращателем на 90°, причем к выходу второго смесителя последовательно подключены фильтр нижних частот, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, и фазовый детектор, второй вход которого через фазовращатель на 90° соединен с выходом второго гетеродина, а выход подключен к управляющему входу второго гетеродина, выход фильтра нижних частот является выходом блока дистанционной связи.