Способ контроля местоположения транспортных средств Советский патент 1993 года по МПК G08C17/00 G08C21/00 

Изобретение относится к радионавигации и может найти применение при управлении транспортными средствами.

Время ожидания ответного сообщения в центре управления составит

Тох 2ТЦТ +Тз+Тм ТЦТ| Рцт1/Со, 0) где Тцт - время распространения сигнала мэжду центром управления и транспортным средством с запрашиваемым номером,

Тз - длительность сигнала запроса;

Тм - длительность сигнала, содержащего информацию о местоположении транспортного средства,

Рцт1 расстояние между центром управления и транспортным средством с запрашиваемым номером,

Со - скорость распространения электромагнитной волны.

При заданном периоде повторения шкалы времени, который выбирается ровным заданному темпу обновления информации о местоположении транспортных средств, пропускная способность центра управления определяется выражением

Нмак Т/Т0ж.(2)

где Нмак - максимальный номер транспортного средства,

Т - период обновления информации о положении транспортных средств.

Величина Рцт априорно не известна, поэтому о качестве нее следует брать максимально возможное значение - (Рцт мак)

00

CJ

СА

4 СО

дальность действия линии радиосвязи между центром и транспортным средством или дальность действия системы управления-, реализующей данный способ. Обычно величина (Тз+Тм) 2 ТцТ1мак,т.е. большую часть времени ожидания в центре управления при приеме составляет время распространения запросного и ответного сигналов.

На фиг.1а приведена диаграмма шкалы времени центра управления с периодом повторения, равным Т. Этот период повторения равномерно разбит нэ участки протяженностью Тм, каждый из которых отведен под прием сигнала о местоположении транспортного средства с определенным номером (обозначено цифрой в начале интервала Тм). На фиг. 1,6 приведена диаграмма для транспортного средства с номером I с начальным фазовым сдвигом Фиат; на фиг.5-8 - устройства системы контроля в центре управления местоположения транспортных средств. Необходимые временные диаграммы изображены на фиг.9-.12.

Устройство содержит s центре управления формирователь шкалы времени 1, синхронизатор 2, устройство отображения 3, радиоприемное устройство (РПУ) А, на каждом TCi - транспортном средстве с номером 1 - формирователь 5 шкалы времени, синхронизатор б,-радиопередающее устройство 7, блок для определения местоположения 8, устройство вычислительное 9, стандарт частоты 10, делитель частоты 11, счетчик 12, дешифратор 13, электронную вычислительную машину 14, устройство индикации 15, приемник 16, декодер 17, формирователь 18, - триггер 19, элемент И 20, счетчик 21, формирователь 22, стандарт частоты 23, делитель частоты 24, счетчик 25, дешифратор 26, формирователь 27, элемент сравнения 28, кодер 29, передатчик 30, ЭВМ 31, регистры 32-34, блок 35 для определения местоположения, полосовые фильтры 36, 37, 38, детекторы 39, 40, 41. сдвигающий регистр 42; триггер 43, элемент И 44, триггер 45, элементы задержки 46, 47, 48, триггер 49, элемент равнозначности 50, элемент 51, счетчик 52, элементы равнозначности 53, формирователь 54, триггер 55, элемент И 56, счетчиц 57, дешифратор 58, элемент И 59, сдвигающий регистр 60, элемент И 61, формирователь 62. генератор 63, триггер 64, элементы И 65, 66, генераторы 67, 68 и элемент ИЛИ 69.

. Для реализации способа необходимо обеспечить выполнение следующих операций на центре управления:

.- формирование шкалы времени, - прием данных о местоположении транспортных средств,

5

0

0

-отображение полученной информации,.

-перебор всех номеров транспортных средств от до i.Нмак и повторение всего

процесса работы начиная с с периодом Т Нмэк-Тм, на транспортном средстве используется следующая последовательность операций:

-измеряется свое местоположение (X|V|) создается шкала времени с известным

фазовым сдвигом (Фцач|) относительно шкалы времени центра управления, местоположения транспортного средства и в момент времени (Т3| или Т3Г) соответствующий своему фазовому сдвигу, номеру транспортного средства и взаимному положению последнего и центра управления.

Структура первой возможной системы контроля в центре управления местоположения транспортных средств, реализующей способ приведена на фиг.З. Формирователь 1 служит для создания шкалы времени центра управления. Синхронизатор 2 осуществляет перебор значений i. Радиоприемное

5 устройство 4 принимает сообщения от всех транспортных средств. Назначение формирователя 5 аналогично формирователю 1. Синхронизатор 6 формирует сигнал запуска радиопередающего устройства. Вычислительное устройство 9 производит расчет момента запуска РПДУ 7 и преобразует (при необходимости) измеренные блоком 8 координаты местоположения транспортного средства из одной системы координат в бо5 лее удобную для дальнейшей обработки (на- пример, гипербологические о прямоугольные).

Работает система следующим образом. Если на транспортном средстве с номером I произвести передачу сигнала о своем местоположении в момент времени относительно начала своей шкалы времени с задержкой, равной

Т3г(Ы)Тм-ФначгТцт1.(3)

то этот сигнал поступит в центр управления на интервале времени от момента i до момента i+1 на фиг,1,а. Если выражение (3) отрицательно, то излучение сигнала проводится с задержкой . Величина же

0 Тцт определяется координатами центра управления (например, прямоугольными Хц, ;Уц, которые известны априорно) и измеренными иа-транспортном средстве с номером I собственными координатами (XiYi) no изве5 стным выражениям (4)

TV 4xU-Xi)2-f-()2/Co- W Таким образом, и передаваемые транспортными средствами сообщения оказываются разделенными во времени, что

0

5

позволяет сократить Тож еще на величину

И

До начала работы транспортного средства производят измерение соответствую Щ1МИ приборами величины Фнач, значение которой заносят в память устройства 9. По- сге этого транспортное средство начинает д ижение по маршруту. При этом ЕМ8 осуществляет измерение местоположения транспортного средства, сигнал о величин. которого поступает для обработки в устройство 9. На основании известного номера транспортного средства, известных апри°Я

п

величины Т3| в соответствии с выражениями

но величин Тм, Фнач и координат место- ложения УВ9 производит расчет

(3 и (4). Формирователь 5 формирует иысо- ксстабильный опорный сигнал с периодом Т0. Синхронизатор G производит счет числа пе- рюдов То от начала шкалы времени транс- пс ртного средства. Когда от начала шкалы

мени транспортного средства пройдет тервал Tjj (соответствует сигналу на вто- Л сходе синхронизатора б, на выходесинвр

И1

PC

хронизатора б возникнет сигнал запуска радиопередающего устройства 7. В последнем сигнал местоположения транспортного средства от вычислительного устройства коду руется необходимым для обеспечения по- м«хоустойчивости образом и излучается на диочастоте. Процесс запуска передатчи- повторяется с периодом обновления ии- фсрмации Т. Таким образом, излучение си нала о местоположении транспортного ерэдства осуществляется в соответствии с фЦг.1,6.

Фopмиpoвateль 1 формирует шкалу времени центра управления аналогично формирователю 5. Сигнал с его выхода пост гпает на синхронизатор 2 для счета числа периодов от начала шкалы времени центра уп эавления. Сигнал на выходе синхронизатора 2 представляет собой код номера интервала- времени протяженностью Тм от на 1Эла шкалы времени центра управления, ко орый повторяется с периодом Т. Таким обзазом, на первом входе устройства ото- бр )жения 3 существует сигнал о соответствие с фиг.1,а. Сигналы от транспортных средств фильтруются от помех и декодируют :я соответствующим образом в радиопередатчике А. Следовательно, на сходах уст ройства отображения 3 синхронно (в со- от( етстпиис фиг.1)изменяется информация о номере транспортного средства и его месте положении. Э га информация используете я устройством 3 для отображения в удобной для оператора форме.

Реализация компонентов рассмотренной системы для специалистов в данной об

15

20

0

ласги техники не составит затруднений., . . i облегчения понимания реализации предложенного способа ниже рассмотрена система с максимальным использованием 5 перспок гиеных п настоящей времч элементов цифровой v. вычислительной техники.

Вторая возможная система контроля в центре управления местоположения трзнс- .поргных срелсгв, реализующая предлагав-- 10 мы и способ, изображена на фиг.. Она таюхе. спыючзет аппаратуру центра управления и транспортных средств,

Стандарт частоты 10 формирует сигнал, характеризуемый высокой стабильностью частоты, из которого делитель частоты 11 создает сигнал с периодом Тм. Счетчик 12 осуществляет счет последних, т.о. код числа в нем соответствует номеру транспортного средства. Дешифратор 13 определяет момент времени формирования в счетчике 12 кода транспортного средства с максимальным номером, после чего формирователь 18 сигналом со своего выхода установит счетчик 12 в исходное состояние. Следоьагель5 но, совместная работа элементов 10-13 и 18 обеспечивает формирование шкалы времени центра управления с периодом повторения -Тм равномерно разделенной на Ннак участков длительностью Тм перебор всех номеров транспортных средств от до ННмзк и повторение работы с номера . Приемник 16 осуществляет прием сигналов от транспортных средств, декодер 17 их декодирование и преобразование к виду,

5 удобному для ввода в ЭВМ 14. Последняя осуществляет преобразование принятой информации о местоположении транспортного средства в сигналы управления устройства 15. Элементы 19-22 обеспечивают

0 измерение Ф)ач1. Элементы 23-27 формируют шкалу времени транспортного средства, аналогично одноименным устройствам центра управления. Кодер 25 преобразует сиг- . нал о местоположении транспортного

5 средства к виду, удобному для передачи на центр управления (например, с использованием поднесущих), а передатчик 30 осуществляет его передачу на центр управления .ЭВМ 31 производит расчет местоположения

0 транспортного средства о соответствующей системе координат (Хт и YT) и момента излучения сигнала о местоположении транспортного средства (Т3 или Т3). Последняя величина хранится в регистре 33. Регистр

5 34 хранит величину ФНэч1,блок 35 служит для определения местоположения транспортного средства.

Работа второй возможной системы контроля в центре управления местоположения

транспортных средств происходит следующим образом.

Стандарт частоты 10 формирует на своем выходе сигнал с высокой стабильностью периода повторения. Этот период делится делителем 11. так что его выходной сигнал (см.фиг.2) имеет период повторения Тм. Эти сигналы в счетчике 1.2 подсчитываются и сигнал кода номера периода Тм от счетчика 12 попадает на дешифратор 13 и ЭВМ -14. Когда код в счетчике 12 окажется равным Нмак. то на выходе дешифратора 13 образуется сигнал, который пройдет через элемент 47 (с временем задержки ТЭ/Л347/ ТМ/ в формирователе 18 и взведет триггер 49 в состояние Q, по которому СЧ 12 вернется в исходное состояние . Спустя время задержки элемента 48 (ТЗ 48} триггер 19 вернется в состояние Q с периодом Тм и процесс повторяется. Таким образом формируется шкала времени на центре управления. Точно так же формируется шкала времени на транспортном средстве с помощью элементов 23-27.

Перед началом движения каждое транспортное средство осуществляет измерение величины Фнач) (см.фиг. 10). Для этого его выход измерения соединяется со входом измерения центра управления, а его входы Фнач и тактовый соединяются с одноименными выходами оборудования центра управления. При этом длительность состояния логической единицы на выходе триггера 19 окажется равной величине Фнач которая с помощью элемента И 20 и счетчика 21 преобразуется в код. После окончания сигнала на измерительном выходе TCi сигнал от формирователя 27 своим фронтом обеспечит запись числа из счетчика 21 в регистр 34. Спад того же сигнала вернет о начальное состояние счетчика 21, Т.о. в регистре 34 окажется код Фнач.

После окончания измерения Фнач начинается движение по маршруту, прм котором блок 35 определяет местоположение транспортного средства а какой-либо системе ко- ординат, а ЭВМ 31 осуществляет преобразование этих Координат к удобному для дальнейшей обработки виду (например, в прямоугольные Xi, YJ). Поскольку местоположение центра управления априорно известно (как и номер данного транспортного средства г)то с помощью ЭВМ 31 рассчитываются величина ТЦТ (см.выражение (4) и величина T3i определяемая выражением (3), где Тм - априорно известная величина. Необходимое для вычислений значение Фнач считывается ЭВМ 31 из регистра 34. Сигнал Тз с первого выхода ЭВМ31 поступает на регистр 32 для хранения, а с второго ее

выхода сигнал о местоположении транспортного средства поступает на регистр 33.

Информация в регистре 32 хранится в виде двух частей в первой части находится

код величины Ti)( T3i/TM +1) где T3t/TM целая часть дроби, а во второй части величина Т2 ТзгЗТ3|/ТмО. Код первой части информации из регистра 32 поступает на второй вход элемента 50, а код второй ча0 сти - на второй вход элемента 53 (см.фиг.7) элемента 28. Поскольку на первый вход элемента 50 подан сигнал от счетчика 25, то выходной сигнал элемента 50 появится в момент времени, отстоящий от начала шка5 лы времени транспортного средства на величину Т1. а его протяженность составит Тм. Этот сигнал обеспечит прохождение через элемент 1451 выходного сигнала стандарта частоты 23 на счетчик 52. Когда код числа в

0 последнем достигнет значения Т2, на выходе элемента 53 появится сигнал, который формирователь 54 передаст на выход элемента 28. Т.о. выходной сигнал элемента 28 окажется отстоящим от начала шкалы вре5 мени транспортного средства на величину (Т1-1)-ьТ2)Тз|.

Поступление сигнала от элемента 28 на первый вход кодера 29 обеспечивает начало работы последнего (фиг.8,11). При этом

0 триггер 55 установится в состояние Q. по которому через элемент И 56 пройдет сигнал от СТЧ23. Импульсы с выхода элемента И 56 подсчитываются в счетчике 57, состояние которого определяет выходные сигналы

5 дешифратора 58. При появлении сигнала на первом выходе последнего через элемент И 59 пройдет сигнал генераторэ 63,появление которого свидетельствует о начале посылки сообщения. Сигнал со второго выхода де0 шифратора 58 появляется в случае окончания передачи сообщения. По нему триггер 53 через формирователь 62 возвратится в исходное состояние, которое, в свою очередь, вернет в исходное состояние счетчик

5 57, Тем же сигналом задается исходное состояние Q в триггере 64 и обеспечивается прохождение сигнала о конце передачи сообщения от генератора 67 через элемент И 66. -Сигнал с выхода элемента И 59 обеспе0 чит также запись информации о местоположении из регистра 33 в сдвигающий регистр 60, Сигнал с третьего выхода 58 дешифратора 58 переводит с состояние Q в триггере 64. что обеспечит прохождение сдвигающих

5 сигналов через элемент И 65 на второй вход регистра 60. В результате на выходе последнего появится (в виде последовательного во времени кода) информация о местоположении транспортного средства единицы, в

которой с помощью элемента И 61 будут

промодулированы сигналом генератора 68. Т.о. на выходе ИЛИ 69 появится сигнал в влде последовательности импульсов, общая протяженность которого во времени не превосходит величины Тм. Она начинается с импульса, имеющего заполнение с частотой FH (от 63), а оканчивается импульсом с час- тэтой заполнения FK (от 67). Между ними расположена информация о местоположении транспортного средства, единицы в которой заполняются частотой П (от 68).

Сигнал, сформированный кодером 29, передается в эфир с помощью передатчика 30, принимается приемником 16 центра управления и после соответствующей фильт- рации в нем поступает на первый вход декодера 17.

В декодере 17 сигнал от приемника 16 попадает на элементы 36-38. первый из которых настроен на частоту FH. второй -Fj, a т )етий -FK. Как следует из приведенного отисания кодера 29. сообщение от каждого т анспортного средства начинается с импульса, имеющего частоту заполнения FK. Поэтому сначала появляется сигнал на вы- х зде фильтра 36, который детектируется в двтекторе 38. устанавливает в исходное со- сто яние регистр 42 и переводит в состояние С триггер 43. Последнее приведет к переда- ч : сигнала с выхода элемента задержки 46 на выходе элемента 44. Поскольку шкалы в хемени привязаны (за счет измерения Фнач). то информация о местоположении созывается привязанной во времени к сигналам стандарта частоты 10, а следова- , к выходному сигналу элемента 46, в емя задержки которой выбирается рав- н эй половине периода сигнала от стандарта частоты 10. Сигнал с выхода Элемента И 44 с |ужит для сдвига информации о местопо- л )жении транспортного средства с выхода д ;тектора 40 е регистр 42. После окончания

приема информации в регистр 42 появл ся сигнал на выходе детектора 41. который свидетельствует о конце приема данных о местоположении транспортного средства и устанавливает в исходное состояние триггеры 43 и 45. Последний был установлен в состояние Q сигналом с выхода детектор 38 в начале цикла приёма информации. Установка в состояние С триггера 45 свидедель- ствует таким образом об окончании приема информации от транспортного средства с номером I, код которого оказывается к этому моменту времени в счетчике 12.

Информация от декодера 17 и счетчика 12 используется в ЭВМ 14 для преобразования к виду, удобному для отображения на устройстве 15.

Формула изобретения Способ контроля местоположения транспортных средств, основанный на измерении каждым транспортным средством своего местоположения, преобразовании его в радиосигнал и передаче в центр управления, на котором осуществляют прием этого сигнала от каждого транспортного средства в течение заданного интервала времени и отображение его местоположения, отличающийся тем, что, с целью повышения пропускной способности на каждом транспортном, средстве, задержи- вэюгизмеренный сигнал местоположения и передачу радиосигнала осуществляют на временном интервале, соответствующем адресу транспортного средства, в центре управления при приеме радиосигналов сравнивают время приема каждого сигнала с последовательностью временных интервалов, выделенных для каждого транспортного средства и по результатам сравнения формируют сигнал местоположения заданного транспортного средства.

л/г

Выход

Ф,

нач

Выход

/ЯФОТЭД

I I

Изобретение относится к радионавига- ции и может найти применение при управлении транспортными средствами. Целью изобретения является повышение лропуск)й способности центра управления. Спозб контроля местоположения транспортных средств основан на измерении транспортными средствами своего местоположения, преобразовании его в радиосигнал и передаче в центр управления, приеме в центре управления данных о местоположении каждого транспортного средства в течение заданного интервала времени ожидания и отображении полученной информации в центре управления, дополнительно на каждом транспортном средстве радиосигнал о местоположении задерживают на величину, определяемую фазовым сдвигом относительно шкалы времени центра управления, номером транспортного средства и взаимным положением последнего и центра управления, при этом прием радиосигналов в центре управления производится в момент времени, определяемый номером транспортного средства. 12 ил. 00 С

Фиг. 4

Выход Ю (ДЧМ)

ВыхоЛЗ (дш 26}

Выход 18 1ФИ)

fpHPV.i

,

fpHPV.i

-ЛЛЈч з0/те са /3 /°ГЭ& Н Cfyrac CV2J

&Ј/.№

FH F1

КаЗ П

i-l

фие. ft

FH