Способ транспортировки твердых коммунальных отходов с управлением местоположением транспортного средства и система его реализации Российский патент 2022 года по МПК G08G1/13 B65F3/00 

Предлагаемые технические решения относятся к базирующейся на глобальной системе местоопределения системе управления транспортировкой твердых коммунальных отходов (ТКО) с использованием подвижных объектов, в качестве которых могут быть наземные транспортные средства.

Область управления транспортировкой бытовых и промышленных отходов относительно объемна и включает в себя широкий спектр систем слежения за операциями перевозки и доставки грузов к месту назначения, управления ими и информирования о них. Важными видами транспортного обеспечения являются погрузочно-разгрузочные операции, осуществляемые в области транспортировки.

Первостепенной задачей многих систем управления транспортом является их автоматизация. В результате широкого применения аппаратных и программных средств ЭВМ в области перевозок была достигнута относительно высокая степень ее автоматизации. Так существуют компьютеризованные системы управления погрузочно-разгрузочными операциями.

Современным достижением в области управления перемещением транспортных средств стала глобальная система местоопределения. Системы управления перемещением транспортных средств на базе глобальной системы местоопределения широко используются, в частности, в области коммерческих перевозок. Известные из техники на данный момент системы дают информацию о местоположении с относительно высокой степенью точности.

С помощью существующего на сегодняшний день промышленно производимого оборудования координаты глобального местоположения могут быть получены с точностью до нескольких сантиметров.

Известны способы и системы технического обеспечения транспортных средств (авт.свид. СССР №№930.254, 1.233.105,1.276.594, 1.722.999,1.780.080; патенты РФ №№2.094.853, 2.113.012,2.122.239, 2.172.524,2.258.909, 2.425.423,2.435.228, 2.588.339; патенты США №№5.390.125, 5.574.648; патент Франции №2.438.877; патенты Японии №№08-030.839,09204.599 и других).

Из известных способов и систем наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ материально - технического обеспечения с управлением местоположением транспортного средства и система для его реализации» (патент РФ №2588.339, G086 99(00, 2014), которые и выбраны в качестве базовых объектов.

Указанные технические решения относятся к области эксплуатации саморазгружающихся грузовых вагонов. В системе и способе используется установленное на транспортном средстве (ТС) устройство контроля местоположения ТС при осуществлении операций материально-технического обеспечения, таких как погрузка материала в ТС и разгрузка материалов из него. Средство контроля местоположения ТС может базироваться на глобальной системе позиционирования, при этом контролируется линейное перемещение ТС, в частности перемещение железнодорожного вагона по железнодорожному полотну. Входящее в состав данного средства контроля электронно-вычислительное устройство соединено с установленными на ТС компонентами, служащими для осуществления функции материально-технического обеспечения и управления ими.

В известных технических решениях приемник GPS-сигналов, приемники первого 11.1 и второго 11.2 модемов построены по супергетеродинной схеме. В них одно и то же значение второй промежуточной частоты ω_пр2 может быть получено в результате приема сигналов на следующих частотах:

ω_пр1=ω_г1-ω_г1, ω_пр2=ω_г1-ω_з1,

ω_пр2=ω_г2-ω₂-ω_пр2=ω_з2-ω_г2,

ω_пр2=ω₃-ω_г2, ω_пр2=ω_г2-ω_з3.

Следовательно, если частоты настройки и ω₁, ω₂ и ω₃ принять за основные каналы приема то на ряду с ними будут иметь место и зеркальные каналы приема, частоты настройки которых ω_з1, ω_з2 и ω_з3 отличаются от частот настройки ω₁, ω₂ и ω₃ на 2ω_пр2 и расположены симметрично (зеркально) относительно частот ω_г1 и ω_г2 гетеродинов (фиг. 4).

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

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

ω_пр2=|±mω_ki±nω_г1|,

ω_пр2=|±mω_kj±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, образующие при взаимодействии несущей частоты принимаемых сигналов с гармониками частот гетеродинов малого порядка (второй, третьей), так как чувствительность приемников по этим каналам близка к чувствительности основных каналов приема. Так четырем комбинационным каналам приема при m=1 и n=2 частоты:

ω_k1=2ω_г1-ω_пр2, ω_к2=2ω_г1+ω_пр2,

ω_к3=2ω_г2-ω_пр2, ω_к4=2ω_г2+ω_пр2.

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемым по зеркальным и комбинационным каналам, приводит к снижению избирательности и помехоустойчивости приемников.

Технической задачей изобретения является повышение избирательности и помехоустойчивости приемников путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.

Поставленная задача решается тем, что способ транспортировки ТКО с управлением местоположением транспортного средства, в ходе осуществления которого на транспортном средстве устанавливают приемное устройство глобальной системы позиционирования, загружают сыпучий материал в транспортное средство, программируют бортовой микропроцессор командами о разгрузке материала и координатами местоположения в глобальной системе позиционирования, в которой должна произойти названная операция разгрузки, принимают сигналы глобальной системы позиционирования при помощи приемного устройства, сравнивают координаты местоположения в глобальной системе позиционирования, принятые приемным устройством, с координатами в глобальной системе позиционирования, соответствующими положению, в котором должна произойти названная операция разгрузки, и выгружают названный материал из транспортного средства, отличается от ближайшего аналога тем, что между транспортным средством и диспетчерским пунктом контроля, координаты которого определяют в результате прецизионной геодезической съемки, устанавливают дуплексную радиосвязь с использованием двух частот ω₁, ω₂ и сложных сигналов с фазовой манипуляцией, на транспортном средстве формируют высокочастотное колебание на частоте ω_с, манипулируют его по фазе модулирующим кодом М₁(t), в который включают идентификационный номер транспортного средства, его местоположение и параметры, определяющие техническое состояние его бортовых систем, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты w_г1 первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты w_пр1=ω_с+ω_г1, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте w₁=ω_пр1=ω_г1, принимают на диспетчерском пункте контроля, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием частоты w_г1 второго гетеродина, одновременно на транспортном средстве, принимают GPS-сигнал на частоте w₃, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина с частотой w_г2, на диспетчерском пункте контроля формируют высокочастотное колебание на частоте w_c, манипулируют его по фазе модулирующим кодом М₂(t), в который включают команды на управление бортовыми системами транспортного средства, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты w_г2 первого гетеродина, выделяют напряжение третьей промежуточной частоты w_пp3=ω_г2-ω_с, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте w₂=ω_пр3=ω_г1, принимают на транспортном средстве, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием частоты w_г2 второго гетеродина, частоты w_г1 и w_г2 гетеродинов разносят на значение второй промежуточной частоты ω_г2-ω_г2=ω_пр2, отличается от ближайшего аналога тем, что на транспортном средстве частоту ω_г2 второго гетеродина выбирают равной частоте ω₂ принимаемого сложного сигнала с фазовой манипуляцией ω_г2=ω₂, преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду M₂(t), перемножают его с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией, выделяют гармоническое колебание на частоте ω_г2, сравнивают его по частоте и фазе с напряжением второго гетеродина, если они отличаются друг от друга по частоте или фазе, то выделяют управляющее низкочастотное напряжение, которым воздействуют на управляющий вход второго гетеродина, изменяя его частоту так, чтобы выполнялось равенство ω_г2=ω₂, при этом амплитуда и полярность управляющего низкочастотного напряжения определяются степенью и стороной отклонения частоты ω_г2 второго гетеродина от частоты ω₂ принимаемого сигнала, частоту ω_г2 гетеродина выбирают равной частоте ω₃ принимаемого GPS-сигнала ω_г2=ω₃, преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное псевдослучайной последовательности, перемножают его с принимаемым GPS-сигналом, выделяют гармоническое колебание на частоте ω_г2, сравнивают его по частоте и фазе с напряжением второго гетеродина, если они отличаются друг от друга по частоте или фазе, то выделяют управляющее низкочастотное напряжение, которым воздействуют на управляющий вход гетеродина, изменяя его частоту так, чтобы выполнялось равенство ω_г2=ω₃, при этом амплитуда и полярность управляющего низкочастотного напряжения определяют степенью и стороной отклонения частоты ω_г2 гетеродина от частоты ω₃, принимаемого GPS-сигнала, на диспетчерском пункте контроля частоту ω_г1 второго гетеродина выбирают равной частоте ω₁ принимаемого сложного сигнала с фазовой манипуляцией ω_г1=ω₁, преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду М₁ (t), перемножают его с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией, выделяют гармоническое колебание на частоте ω_г1, сравнивают его по частоте и фазе с напряжением второго гетеродина, если они отличаются друг от друга по частоте или фазе, то выделяют управляющие низкочастотное напряжение которым воздействуют на управляющий вход второго гетеродина, изменяя его частоту так, чтобы выполнялось равенство ω_г1=ω₁, при этом амплитуда и полярность управляющего низкочастотного напряжения определяются степенью и стороной отклонения частоты ω_г1, второго гетеродина от частоты ω₁ принимаемого сигнала.

Поставленная задача решается тем, что система транспортировки ТКО с управлением местоположением транспортного средства, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, железнодорожный вагон для перевозки по железнодорожному пути, погрузки и разгрузки сыпучего материала, глобальную систему местоопределения, спутники, панель солнечной батареи из фотоэлектрических преобразователей, установленную на вагон и электрически соединенную с источником электропитания, исполнительные устройства, приемник GPS-сигналов и микропроцессор, оборудованный электронной памятью для хранения данных, соответствующих местоположениям вагона, отображенным координатами глобальной системы позиционирования, и снабженный программой команд о разгрузке материала в зависимости от местоположения вагона, два модема, первый из которых размещен на транспортном средстве, а второй на диспетчерском пункте контроля, причем каждый модем содержит последовательно включенные микропроцессор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а также перемножитель и фазовый детектор, приемник GPS-сигналов выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя мощности и смесителя, а также перемножителя и фазового детектора, микропроцессор транспортного средства связан с исполнительными устройствами, а микропроцессор диспетчерского пункта контроля связан с пунктом управления, отличается от ближайшего аналога тем, что каждый модем снабжен двумя фильтрами нижних частот и узкополосным фильтром, причем к выходу второго смесителя последовательно подключены первый фильтр нижних частот, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен со вторым выходом второго гетеродина, и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом второго гетеродина, выход первого фильтра нижних частот подключен к первому входу микропроцессора, приемник GPS-сигналов снабжен гетеродином, двумя фильтрами нижних частот, и узкополосным фильтром, причем первый выход гетеродина соединен с вторым входом смесителя, к выходу которого последовательно подключены первый фильтр нижних частот, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя мощности, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина, и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом гетеродина, выход первого фильтра нижних частот подключен у второму входу микропроцессора

Структурная схема системы транспортировки ТКО с управлением местоположением транспортного средства представлена на фиг. 1. Структурная схема первого модема 11.1 и приемника 9 GPS-сигналов представлена на фиг. 2. Структурная схема второго модема 11.2 представлена на фиг. 3. Частотная диаграмма, поясняющая преобразование сигналов, изображена на фиг. 4.

Система 1 транспортировки ТКО с управлением местоположением транспортного средства содержит глобальную систему 2 местоопределения транспортного средства 4 на железнодорожном полотне 5, спутники 3.i (i=1. 2, … 24), источник 6 электропитания, соединенный с панелью 7 солнечной батареи из фотоэлектрических преобразователей, исполнительные устройства 8, приемник 9 GPS-сигналов, микропроцессор 10.1 и модем 11.1.

Первый 11.1 и второй 11.2 модемы содержат последовательно включенные микропроцессор 10.1 (10.2), связанный с исполнительными устройствами 8.1 (пульт управления 8.2), фазовый манипулятор 13.1 (13.2), второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 12.1 (12.2), первый смеситель 15.1 (15.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 14.1 (14.2), усилитель 16.1 (16.2) первой промежуточной частоты, первый усилитель 17.1 (17.2) мощности, дуплексер18.1 (18.2), вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной 19.1 (19.2), второй усилитель 20.1 (20.2) мощности, второй смеситель 22.1 (22.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 21.1 (21.2), первый фильтр 23.1 (23.2) нижних частот, перемножитель 24.1 (24.2), второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 20.1 (20.2) мощности, узкополосный фильтр 25.1 (25.2), фазовый детектор 26.1 (26.2), второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина 21.1 (21.2), и второй фильтр 27.1 (27.2), нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом второго гетеродина 21.1 (21.2) перемножитель 24.1 (24.2), узкополосный фильтр 25.1(25.2), фазовый детектор 26.1(26.2) фильтр 27.1(27.2) нижних часто образуют систему 28.1(28.2) фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) гетеродина 21.1 (21.2).

Приемник 9 GPS-сигналов выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны 19, усилителя 20 мощности, смесителя 22, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина 21, первый фильтр 23 нижних частот, перемножитель 24, второй вход которого соединен с выходом усилителя 20 мощности, узкополосный фильтр 25, фазовый детектор 26, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина 21, и второй фильтр 27 нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом гетеродина 21. Выход первого фильтра 23 нижних частот соединен с вторым входом микропроцессора 10.1. Перемножитель 24, узкополосный фильтр 25, фазовый детектор 26 и фильтр 27 нижних частот образуют систему 28 ФАПЧ частоты гетеродина 21.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Система 1 транспортировки ТКО, реализующая предлагаемый способ, установлена на транспортном средстве, например на железнодорожном вагоне 4, передвигающемся по железнодорожному пути 5 с целью управления операциями погрузки и разгрузки, например сыпучего материала, имеет глобальную систему 2 местоопределения, спутники 3.i (i=1. 2, … 24), панель 7 солнечной батареи из фотоэлектрических преобразователей, установленную на вагоне 4 и электрически соединенную с источником 6 электропитания, исполнительные устройства, приемник 9 GPS-сигналов, микропроцессор 10.1 и первый модем 11.1. Сыпучий материал загружают в железнодорожный вагон 4, программируют бортовой микропроцессор 10.1 командами о разгрузке материала и координатами местоположения в глобальной системе позиционирования, в котором должна произойти названная операция разгрузки. Принимают приемником 9 GPS-сигналы, сравнивают координаты местоположения железнодорожного вагона 4, принятые приемником 9 GPS-сигналов, с координатами, соответствующими положению, в котором должна произойти операция разгрузки, и в случае их совпадения выгружают названный материал. Каждый спутник 3.i (i=1.2, … 24) излучает на частоте ω3 (ω3 может быть равна 1.575 МГц) специальный навигационный сигнал в виде бинарного фазоманипулированного (ФМН) сигнала, манипулированного по фазе псевдослучайной последовательностью (ПСП) длиной 1023 (N=1023)

U_c(t)=V_ccos[ω₃t+ϕ_k(t)+ϕ₃],0≤t≤T₃,

где ϕ_k(t)={0.π} манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с ПСП длительностью N=1023.

Данный сигнал принимается антенной 19 и через усилитель 20 мощности поступает на первый вход смесителя 22, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 21:

U_г2(t)=V_г2cos(ω_г2t+ϕ_г2t)

при этом частота ω_г2 гетеродина 21 выбирается равной несущей частоте ω₃ принимаемого сложного GPS - сигнала

ω_г2=ω₃

В этом случае на выходе смесителя 22 образуется низкочастотное напряжение

u_н(t)=U_н⋅соsϕ_к(t), ϕ≤t≤T₃

где пропорциональное ПС

Это напряжение выделяется фильтром 23 нижних частот т поступает на второй вход микропроцессора 10.1 и перемножителя 24. На первый вход последнего подается GPS-сигнал u_c(t). На выходе перемножителя 24 образуется гармоническое колебание

u₁(t)=U₁⋅Cos(ω_ct+ϕ_c),0≤t≤τ₃,

где

которое выделяется узкополосным фильтром 25 и поступает на первый вход фазового детектора 26, на второй вход которого подается напряжение u_г2(t) гетеродина 21.

Так как несущая частота ω_с GPS-сигнала может изменяться под воздействием различных дестабилизирующих факторов, в том числе и эффекта Доплера, то используется система 28 ФАПЧ, состоящая из перемножителя 24, узкополосного фильтра 25, фазового детектора 26 и фильтра 27, нижних частот. Если гармонические колебания u₁(t) и u_г2(t) отличаются друг от друга по частоте или фазе, то на выходе фазового детектора 26 образуется управляющее низкочастотное напряжение, которое выделяется фильтром 27 нижних частот и воздействует на управляющий вход гетеродина 21, изменяя его частоту ω_г2=ω_с.

При этом амплитуда и полярность управляющего низкочастотного напряжения определяются степенью и стороной отклонения частоты ω_г2 гетеродина от несущей частоты ω_с принимаемого GPS-сигнала.

В процессе изменения несущей частоты ω_с принимаемого GPS-сигнала указанное равенство будет автоматически поддерживаться системой 28 ФАПЧ.

Низкочастотное напряжение u_н(t)c выхода фильтра 23 нижних частот которое поступает в микропроцессор 10.1, где определяется местоположение транспортного средства (широта и долгота). Для этого достаточно присутствие транспортного средства в зоне радиовидимости трех спутников. Точность определения местоположения транспортного средства несколько десятков метров не является удовлетворительной. Один из основных методов повышения точности определения местоположения транспортного средства и устранения ошибок, связанных с введением режима селективного доступа, основан на применении известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных измерений. Для этого используется диспетчерский пункт контроля, координаты которого точно известны благодаря прецизионной геодезической съемки. Между транспортным средством и диспетчерским пунктом контроля устанавливается дуплексная радиосвязь. С транспортного средства на диспетчерский пункт контроля передаются измеренные координаты транспортного средства. На диспетчерском пункте рассчитываются соответствующие поправки, которые передаются на транспортное средство. В результате чего точность определения местоположения транспортного средства оценивается несколькими десятками сантиметров.

Модемы 11.1 и 11.2 работают следующим образом. Задающим генератором 12.1 формируется гармоническое колебание

U_c1(t)=V_cl⋅cos(ω_ct+ϕ_с1),0≤t≤Т_с1,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 13.1, на второй вход которого подается моделирующий код M1(t) с выхода микропроцессора 10.1. В качестве моделирующего кода М (t) могут быть идентификационный номер транспортного средства, его местоположение и состояние бортовых систем и датчиков. На выходе фазового манипулятора 13.1 формируется сложный ФМН сигнал

U₂(t)=V_c1⋅cos[ω_ct+ϕ_k1(t)+U_c1],0≤t≤Т_с1,

где ϕ_k1(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции с моделирующим кодом М₁(t) причем ϕ_k1(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_i);

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

который поступает на первый вход смесителя 15.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 14.1

U_г1(t)=V_г1⋅cos[ω_г1t+ϕ_г1]

На выходе смесителя 15.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 16.1 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты.

U_пр1(t)=V_пp1⋅cos[ω_пp1t+ϕ_к1(t)+ϕ_пр1],0≤t≤T_c1

где

ω_пр1=ω_c+ω_г1 - первая промежуточная (суммарная) частота (фиг. 4)

ϕ_пр1=ϕ_с1+ϕ_г1

Это напряжение после усиления в усилителе 17.1 мощности через дуплексер 18.1 поступает в приемо-передающую антенну 19.1, излучается ею в эфир на частоте ω1=ω_пр1, улавливается приемо-передающей антенной 19.2 диспетчерского пункта контроля и через дуплексер 18.2 и усилитель 20.2 мощности поступает на первый вход смесителя 22.2, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 21.2

U_г1(t)=V_г1⋅cos(ω_г1t+ϕ_г1)

При этом частота ω_г1 гетеродина 21.2 выбирается равной несущей частоте ω₁ принимаемого сложного ФМН сигнала

ω_г1=ω₁

На выходе смесителя 22.2 образуется низкочастотное напряжение

u_н1(t₁)=U_н1⋅Cosϕ_k1(t),0≤t≤τ_c1

где

пропорциональное модулирующему коду M₁(t), которое поступает в микропроцессор 10.2 для регистрации и анализа. Указанное равенство ω_г1=ω₁ поддерживается системой 28.2 ФАПЧ, состоящей из перемножителя 24.2, узкополосного фильтра 25.2, фазового детектора 26.2 и фильтра 27.2 нижних частот.

На диспетчерском пункте контроля задающим генератором 12.2 формируется гармоническое колебание

U_с(t)=V_г2⋅cos(ω_ct+ϕ_c2),0≤t≤Т_с2

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 13.2, на второй вход которого подается моделирующий код М₂(1) с выхода микропроцессора 10.2. В качестве моделирующего кода М₂(t) могут быть команды на управление соответствующими бортовыми системами транспортного средства и дифференциальные поправки. На выходе фазового манипулятора 13.2 образуется ФМН сигнал

U₄(t)=V_c2⋅cos[ω_ct+ϕ_k2(t)+ϕ_c2],0≤t≤T_c2

где ϕ_k2(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с моделирующим код М₂(t), который поступает на первый вход смесителя 15.2, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 14.2

U_г2(t)=V_г2⋅cos(ω_г2t+ϕ_г2)

На выходе смесителя 15.2 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 16.2 выделяют напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты

U_пp4(t)=V_пр4⋅cos[ω_пр3t-ϕ_к2(t)+ϕ_пp4],0≤t≤Т_с1

где

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

ϕ_пр4=ϕ_г2-ϕ_с2

которое после усиления в усилителе 17.2 мощности через дуплексер 18.2 поступает в приемо-передающую антенну 19.2, излучается ею в эфир на частоте ω₂=ω_пр3, улавливается приемо-передающей антенной 19.1 и через дуплексер 18.1 и усилитель 20.1 мощности поступает на первый вход смесителя 22.1, на второй вход которого подается напряжение U₂(t) гетеродина 21.1.

Так как частота ω_г2 гетеродина 21.1 выбирается равной несущей частоте ω₂ принимаемого сложного ФМН сигнала

ω_г2=ω₂,

то на выходе смесителя 22.1 образуется низкочастотное напряжение

U_н2(t)=U_н2⋅Cosϕ_k2(t),0≤t≤τ_c2

где пропорциональное модулирующему коду М₂ (t₁),

которое поступает в микропроцессор для регистрации и управления исполнительными устройствами. При этом частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты

ω_г2-ω_г1=ω_пр2

Указанное равенство ω_г2=ω₂ поддерживается системой 28.1 ФАПЧ, состоящей из перемножителя 24.1, узкополосного фильтра 25.1, фазового детектора 26.1 и фильтра 27.1 нижних частот.

Предлагаемые способ и система обеспечивают расширение функциональных возможностей и повышение эффективности транспортного средства, перевозящего ТКО. Это достигается за счет установления дуплексной радиосвязи между транспортным средством и диспетчерским пунктом контроля с использованием двух частот ω1, ω2 и сложных сигналов с фазовой манипуляцией. Кроме того, использование диспетчерского пункта контроля, координаты которого точно известны благодаря прецизионной геодезической съемки, позволяет значительно повысить точность определения местоположения транспортного средства за счет реализации дифференциального режима.

Сложные ФМН сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и 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 изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМН сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемников.

Сложные ФМН сигналы позволяют применять современный 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.

Таким образом, предлагаемые способ и система по сравнению с базовыми объектами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение избирательности и помехоустойчивости приемника GPS-сигналов, приемников первого и второго модемов. Это достигается за счет подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, путем использования трехсхемных конструкций, каждая из которых состоит из гетеродина, смесителя и фильтра нижних частот выполняет две функции: преобразователя частоты и демодулятора сложных сигналов с фазовой манипуляции. При этом за счет преобразования принимаемого сложного ФМН сигнала на низкую (нулевую) частоту отсутствуют дополнительные каналы приема. Нет причин и для явления «обратной работы», присущей известным демодуляторам сложных ФМН сигналов (например, схемы Писторькорса А.А., Сидорова В.И., Травина Г.А., Костоса Д.Ф. и другие). Причем равенство часто гетеродинов несущим частотам принимаемых сложных ФМН сигналов обеспечивается системами ФАПЧ.

Техническая реализация предлагаемого способа и системы не вызывает определенных затруднений и может быть с успехом выполнена при разработке современных приемников сложных сигналов с бинарной фазовой манипуляцией.

Предлагаемые технические решения относятся к базирующейся на глобальной системе местоопределения системе управления транспортировкой твердых коммунальных отходов с использованием подвижных объектов, в качестве которых могут быть наземные транспортные средства. Технической задачей изобретения является повышение избирательности и помехоустойчивости приемников шумоподавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. Система (1) материально-технического обеспечения, реализующая предлагаемый способ содержит глобальную систему (2) местоопределения, спутники (3.1-3.5), железнодорожный вагон (4), железнодорожный путь (5), источник (6) электропитания, панель (7) солнечной батареи, исполнительное устройство (8), приемник (9) GPS-сигналов, микропроцессор (10.1), модем (11.1). Модем (11.1) содержит микропроцессор (10.1), исполнительные устройства, задающий генератор, фазовый манипулятор, первый гетеродин, первый смеситель, усилитель мощности, дуплектор, приемопередающую антенну, второй усилитель мощности, второй гетеродин, второй смеситель, первый фильтр нижних частот, перемножитель, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй фильтр нижних частот и систему ФАПЧ. Приемник (9) GPS-сигналов содержит приемную антенну, усилитель мощности, гетеродин, смеситель, первый фильтр нижних частот, перемножитель, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй фильтр нижних частот и систему ФАПЧ. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ транспортировки твердых коммунальных отходов с управлением местоположением транспортного средства, в ходе осуществления которого на транспортном средстве устанавливают приемное устройство глобальной системы позиционирования, загружают сыпучий материал в транспортное средство, программируют бортовой микропроцессор командами о разгрузке материала и координатами местоположения в глобальной системе позиционирования, в котором должна произойти названная операция разгрузки, принимают сигналы глобальной системы позиционирования при помощи приемного устройства, сравнивают координаты местоположения в глобальной системе позиционирования, принятые приемным устройством, с координатами в глобальной системе позиционирования, соответствующие положению, в котором должна произойти названная операция разгрузки, и выгружают названный материал из транспортного средства, при этом, что между транспортным средством и диспетчерским пунктом контроля, координаты которого определяют в результате прецизионной геодезической съемки, устанавливают дуплексную радиосвязь с использованием двух частот ω₁, ω₂ и сложных сигналов с фазовой манипуляцией, на транспортном средстве формируют высокочастотное колебание на частоте ω_с, манипулируют его по фазе модулирующим кодом M₁(t), в который включают идентификационный номер транспортного средства, его местоположение и параметры, определяющие техническое состояние его бортовых систем, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г1 первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты ω_пр1=ω_с+ω_г1, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте ω₁=ω_пр1=ω_г2, принимают на диспетчерском пункте контроля, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г1 второго гетеродина, одновременно на транспортном средстве принимают GPS-сигнал на частоте ω₃, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина с частотой ω_г2, на диспетчерском пункте контроля формируют высокочастотное колебание на частоте ω_с, манипулируют его по фазе с модулирующим кодом M₂(t), в который включают команды на управление бортовыми системами транспортного средства, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г2 второго гетеродина, выделяют напряжение третьей промежуточной частоты ω_пр3=ω_г2-ω_с, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте ω₂=ω_пр3=ω_г1, принимают на транспортном средстве, усиливают по мощности, 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 на транспортном средстве частоту ω_г2 второго гетеродина выбирают равной частоте ω₂ принимаемого сложного сигнала с фазовой манипуляцией ω_г2=ω₂, преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду M₂(t), перемножают его с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией, выделяют гармоническое колебание на частоте ω_г2, сравнивают его по частоте и фазе с напряжением второго гетеродина, если они отличаются друг от друга по частоте или фазе, то выделяют управляющее низкочастотное напряжение, которым воздействуют на управляющий вход второго гетеродина, изменяя его частоту так, чтобы выполнялось равенство ω_г2=ω₂, при этом амплитуда и полярность управляющего низкочастотного напряжения определяются степенью и стороной отклонения частоты ω_г2 второго гетеродина от частоты ω₂ принимаемого сигнала, частоту ω_г2 выбирают равной частоте ω₃ принимаемого GPS-сигнала ω₂=ω₃, преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное псевдослучайной последовательности, перемножают его с принимаемым GPS-сигналом, выделяют гармоническое колебание на частоте ω_г2, сравнивают его по частоте и фазе с напряжением гетеродина, если они отличаются друг от друга по частоте или фазе, то выделяют управляющее низкочастотное напряжение, которым воздействуют на управляющий вход гетеродина, изменяя его частоту так, чтобы выполнялось равенство ω_г2=ω₃, при этом амплитуда и полярность управляющего напряжения определяются степенью и стороной отклонения частоты ω_г2 гетеродина от частоты ω₃ принимаемого GPS-сигнала, на диспетчерском пункте контроля частоту ω_г1 второго гетеродина выбирают равной частоте ω₁ принимаемого сложного сигнала с фазовой манипуляцией ω_г1-ω₁, преобразуют его на нулевую частоту, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду М₁(t), перемножают его с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией, выделяют гармоническое колебание на частоте ω_г1, сравнивают его по частоте и фазе с напряжением второго гетеродина, если они отличаются друг от друга по частоте или фазе, то выделяют управляющее низкочастотное напряжение, которым воздействуют на управляющий вход второго гетеродина, изменяя его частоту так, чтобы выполнялось равенство ω_г2=ω₁, при этом амплитуда и полярность управляющего низкочастотного напряжения определяются степенью и стороной отклонения частоты ω_г1 второго гетеродина от частоты ω₁ принимаемого сигнала.

2. Система транспортировки твердых коммунальных отходов с управлением местоположением транспортного средства, содержащая железнодорожный вагон для перевозки по железнодорожному пути, погрузки и разгрузки сыпучего материала, глобальную систему местоопределения, спутники, панель солнечной батареи из фотоэлектрических преобразователей, установленную на вагон и электрически соединенную с источником электропитания, исполнительные устройства, приемник GPS-сигналов и микропроцессор, оборудованный электронной памятью для хранения данных, соответствующих местоположениям вагона, отображенным координатами глобальной системы позиционирования, и снабженный программой команд о разгрузке материала в зависимости от местоположения вагона, два модема, первый из которых размещен на транспортном средстве, а второй - на диспетчерском пункте контроля, причем каждый модем содержит последовательно включенные микропроцессор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а также перемножитель и фазовый детектор, приемник GPS-сигналов выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя мощности и смесителя, а также перемножителя и фазового детектора, микропроцессор транспортного средства связан с исполнительными устройствами, а микропроцессор диспетчерского пункта контроля связан с пунктом управления, отличающаяся тем, что каждый модем снабжен двумя фильтрами нижних частот и узкополосным фильтром, причем к выходу второго смесителя последовательно подключены первый фильтр нижних частот, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом второго гетеродина, выход первого фильтра нижних частот подключен к первому входу микропроцессора, приемник GPS-сигналов снабжен гетеродином, двумя фильтрами нижних частот и узкополосным фильтром, причем первый выход гетеродина соединен с вторым входом смесителя, к выходу которого последовательно подключены первый фильтр нижних частот, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя мощности, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина, и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом гетеродина, выход первого фильтра нижних частот подключен к второму входу микропроцессора.