Устройство для приема и передачи информации о подвижных объектах Советский патент 1979 года по МПК G08C19/12 G08G1/09 

1

Изобретение относится к области передачи данных с подвижных объектов, а более конкретно - к устройствам передачи дискретной информации с подвижного состава городского пассажирского транспорта (автобус, троллейбус, трамвай, такси) и телефонной связи водителей подвижных единиц с диспетчером, и может быть использовано в автоматизированных системах управления дорожным двилсением для опознавания движущихся транспортных средств, а также в автоматизированных системах диспетчерского управления городским пассажирским транспортом.

Известны устройства, предназначенные для передачи дискретной информации с подвижных объектов 1, содержащее управляемый генератор, счетчик, кодопреобразователь, дещифратор, элементы И, ИЛИ, инвертор, триггер, реле, щирокополосный усилитель, вход которого через аттенюатор подключен к антенне, соединенной через передатчик с выходом модулятора, а выход щирокополосного усилителя подключен к входам полосовых фильтров, выход первого из которых соединен с входом детектора тональной частоты, усилитель низкой частоты, громкоговоритель, микрофон с усилителем.

Данное устройство не может быть применено для передачи информации с безрельсовых транспортных средств, так как не допускает свободы маневра их относительно стационарного пункта. Кроме того, к недостаткам устройства относится низкая достоверность из-за передачи информации двоичным кодом на все сочетания. Устройство не позволяет вести прием информации, а низкая стабильность перестраиваемого генератора частот оказывает помехи другим средствам связи.

Блил айшим по технической сущности к изобретению является устройство для приема и передачи информации с подвижных объектов 2, содержащее триггер, генератор импульсов, счетчик, одни выходы которого подключены к входам кодопреобразователя, другие выходы - к входам дещифратора, первый выход которого соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ. Вторые выходы дешифратора подключены к одним входам первого элемента И-ИЛИ, другие входы которого соединены с первыми выходами кодопреобразовятеля. Выход первого элемента И-ИЛИ соединен с одним входом элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу инвертора и к одному из входов первого элемента И, выходом соединенного с другим входом первого элемента ИЛИ. Устройство содержит также приемную антенну, подключенную к входам фильтров, выход первого из которых через амплитудный детектор соединен с входом порогового элемента, частотный детектор, выход которого через последовательно соединенные первый переключающий контакт первого реле, усилитель низкой частоты и второй переключающий контакт первого реле подключен к громкоговорителю. Вход усилителя низкой частоты через третий переключающий контакт первого реле и микрофонный усилитель соединен с микрофоном, выход микрофонного усилителя через первый переключающий контакт второго реле подключен к одному из входов генератора частотномодулированного сигнала, второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход- с одним входом переключающего элемента, другим входом соединенного с выходом второго элемента ИЛИ. Выход переключающего элемента через усилитель мощности подключен к передающей антенне, одни выводы обмоток управления первого и второго реле подключены к шине нулевого потенциала, другой вывод обмотки управления первого реле - к первой кнопке управления. Устройство имеет также и вторую кнопку управления.

Недостаток этого устройства состоит в том, что зона действия антенны контрольного пункта ограничена ее геометрическими размерами и передача всего блока дискретной информации с достаточно высокой достоверностью при большой скорости движения транспортного средства весьма затруднительна, так как достигается за счет увеличения геометрических размеров антенны. Увеличение же геометрических размеров антенны контрольного пункта для создания заданного энергетического соотношения в индукционном канале связи требует большей мощности передатчика, а также ведет к увеличению неравномерности ЭДС, наводимой в антенне контрольного пункта при прохождении транспортного средства через зону ее действия.

Поскольку устройство не учитывает такой неравномерности, это в значительной степени снижает достоверность информации, передаваемой с движущегося транспортного средства.

Другим недостатком устройства является низкая помехоустойчивость при телефонной связи, которая обусловлена использованием амплитудной модуляции.

Цель изобретения-повышение достоверности приема и передачи информации, помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены элемент И-ИЛИ, триггеры, элементы И и делители частоты, элемент задержки, усилитель-ограничитель.

вход которого подключен к выходу второго фильтра, выход - к входу частотного детектора. Выход генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента о П-ИЛИ через первый делитель частоты и с вторым входом второго элемента И- ИЛИ, два других входа которого связаны с выходами первого триггера. Последние два входа элемента И-ИЛИ соединены с 10 прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого соединен с одним входом второго элемента И, другим входом подключенного к второй кнопке управления. Выход второго элемента И подключен 15 к второму выводу обмотки управления второго реле, выход второго элемента И- ИЛИ - к одному из входов второго делителя частоты, другой вход которого и первый вход счетчика соединены с выходом

20 элемента задержки. Вь.1ход второго делителя частоты соединен с вторыми входами элемента И-НЕ, первого элемента И, счетчика и с первым входом третьего элемента И, выход порогового элемента - с S25 входами первого и второго триггеров и с входом элемента задержки. Второй выход кодопреобразователя подключен к третьему входу счетчика и к первым входам четвертого и пятого элементов И, третий выход

0 дешифратора-к второму входу четвертого и третьего и к первому входу шестого элементов И. Вторые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с одним из вторых выходов дешифратора и

5 третьим выходом кодопреобразователя. Выходы четвертого, пятого, третьего и шестого элементов И подключены соответственно к 7 -входам первого и второго триггеров и к 5- и 7 -входам третьего триггера,

0 выход которого, второй переключающий контакт второго реле, выход первого элемента ИЛИ и выход инвертора соединены с входами второго элемента ИЛИ. Четвертый выход кодопреобразователя соединен

5 с третьим входом генератора частотомодулированного сигнала.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для приема и передачи информации о подвижных объектах.

0 Устройство содержит: приемную антенну 1, фильтры (полосовые) 2 и 3, амплитудный детектор 4, усилитель-ограничитель 5, пороговый элемент 6, элемент 7 задержки, триггеры 8 и 9, второй элемент И-

5 ИЛИ 10, генератор 11 импульсов, делители 12 и 13 частоты, третий элемент И 14, первый элемент И 15, элемент И-НЕ 16, счетчик 17, кодопреобразователь 18, дешифратор 19, шестой элемент И 20, генератор 21 частотномодулированного сигнала, первый элемент И-ИЛИ 22, четвертый 23 и пятый 24 элементы И, первый элемент ИЛИ 25, инвертор 26, второй элемент ИЛИ 27, третий триггер 28, переключающий элемент 29, усилитель 30 мощности, передающую антенну 31, второй элемент И 32, вторую кнопку 33 управления, обмотку управления второго реле 34, микрозонный усилитель 35, микрофон 36, обмотку управления первого реле 37, уеилитель 38 низкой частоты, громкоговоритель 39, первую кнопку 40 управления, частотный детектор 41.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии устройство находится в режиме дежурного приема.

Рассмотрим работу устройства в последовательности: прием и передача дискретной информации с движущегося транспортного средства; прием и передача дискретной информации с транспортного средства на стоянках; прием и передача телефонных сообщений с транспортного средства на стоянках.

В основе приема и передачи информации с движущегося транспортного средства лежит то, что сигнал запроса непрерывно передается антенной контрольного пункта, например, на частоте 33 кГц.

При прохождении транспортного средства в зоне действия антенны контрольного пункта в нриемной антенне 1 индуцируется переменная ЭДС, которая селектируется и усиливается активным фильтром 2 и детектируется детектором 4. Когда постоянное папряжение на выходе детектора 4 достигает определенного уровня, срабатывает пороговый элемент 6, форма сигнала на выходе последнего определяется картиной напряженности магнитного поля антенны контрольного пункта, а длительность этого сигнала - энергетическими соотнощениями, принятыми для данного канала связи, геометрическими размерами антенны контрольного пункта и скоростью транспортного средства.

По переднему фронту первого импульса с выхода порогового элемента 6 триггеры 8, 9 устанавливаются в состояние «1 и открывают своими выходными сигналами элемент И-ИЛИ 10 по входам X, Y. Одновременно сигналом с инверсного выхода триггера 9 закрывается элемент И 32 на время передачи дискретной информации.

Имнульсы с выхода генератора И поступают на вход делителя 12 частоты, имеющего коэффициент деления 2, и через элемент И - ИЛИ 10 на вход делителя 13 частоты с коэффициентом деления п. Соотношение частоты генератора Ни коэффициента деления делителя 13 определяется заданной скоростью передачи информации и допустимой ощибкой при формировании длительности первого импульса кодовой комбинации.

Передним фронтом импульса с выхода элемента 7, задержанным на время t отно(ительно переднего фронта импульса, поступающего с порогового элемента 6, делитель 13 частоты ц счетчик 17 устанавливаются в исходное состояние. Время задержки / достаточно мало, поэтому можно сказать, что с приходом переднего фронта импульса с выхода порогового элемента 6 устройство готово к с|)ормпрованию кодовой комбинации.

Импульсы с выхода делителя 13 частоты подаются на вход счетчика 17 и на соответствующие входы элементов И 14, 15, И-

НЕ 16. Так как элемент И 14 подготовлен по одному из входов сигналом с нулевого выхода дешифратора 19, то первый же импульс с делителя 13 частоты своим передним фронтом открывает элемент И 14, выходной сигнал которого устанавливает триггер 28 в состояние «1 и через элемент ИЛИ 27 открывает элемент 29.

Кодопреобразователь 18 преобразует информацию, поступающую из счетчика 17,

в последовательность импульсов, состоящую например, из девяти элементов. Кроме того, кодопреобразователь содержит две группы контактов для формирования кода передаваемой информации, замкнутое состояние которых соответствует единицам кода, а разомкнутое - нулям. Первая группа контактов предназначена для формирования N-разрядной кодовой комбинации (в данном случае ), характеризующей

движущееся транспортное средство, вторая- для формирования кодовой комбинации, характеризующей транспортное средство на стоянке (в данном случае требуется передавать значительно больший

объем информации).

Кодовая комбинация с выхода А кодопреобразователя 18 попадает на один из входов частотномодулированного генератора 21, настроенного, например, на частоту

/0 93 кГц.

При поступлении на модулирующий вход генератора 21 сигнала, соответствующего логическому «О, в канал связи подается сигнал частотой кГц, при поступлеНИИ же на модулирующий вход этого генератора сигнала, соответствующего логической «1, в канал связи проходит сигнал частотой fi, равной, например, 93,5 кГц.

Таким образом, в зависимости от значащих позиций модулирующего сигнала через передающую антенну 31 в канал связи поступает частотномодулированный сигнал. Последним импульсом кодовой комбинации с выхода N кодопреобразователя 18 открывается элемент И 20, на другом входе которого присутствует сигнал с нулевого выхода дешифратора 19. Выходным сигналом элемента И 20 триггер 28 устанавливается в состояние «О, завершая тем самым формирование и передачу кодовой комбинации, характеризующей двиллЩееся транспортное средство, например, имеющее приоритет в движении перед другими

транспортными средствами. Число разрядов в кодовой комбинации определяется в данном случае числом приоритетных маршрутов. Так, например, четырехразрядный двоичный код позволяет осуществить обмен информацией о пятнадцати приоритетных маршрутах, при этом информации, поступающей с транспортных средств, имеющих приоритет первого ранга (мащины специального назначения), соответствует определенная кодовая комбина- ю ция, например «1111, остальные четырнаддать кодовых комбинаций определяют маршруты транспортных средств, у которых приоритет второго ранга (городской пассажирский транспорт). Возможны и другие варианты использования информации, характеризующей движущее транспортное средство. Каждая кодовая комбинация, кроме информациониых разрядов, содержит кон- 20 трольный разряд, который является сннхросигналом данной кодовой комбинации. Известно, что через каждую из сторон антенны контрольного пункта (при раесмотрении вертикальной составляющей 25 магнитного поля HZ проходит плоскость нулевого потенциала () под углом 90° к плоскости антенны контрольного пункта. Таким образом, на основании этого можно сделать вывод о том, что информа- 30 ция, характеризующая движущееся транспортное средство, передается трижды в зоне действия антенны контрольного пункта. Каждый раз по окончании передачи кодовой комбинации, характеризующей дви- 35 жущееся транспортное средство, устройство переходит в режим формирования и передачи кодовой комбинации, характеризующей транспортное средство на стоянке. При этом указанные кодовые комбинации 40 отличаются параметрами передачи, что позволяет осуществлять селекцию информационных сигналов в устройстве контрольного пункта. Для того, чтобы осуи ествлять трехкрат- иую передачу информации, характеризуюЩС1 движущееся трапспортпое средство, антенна устройства выполнена в виде коть структивио связанных приемной п передающей антенны, причем передающая аптси- 50 на 31-это многовитковая рамка, а в качестве приемной использована ферритовая антенна I, установленная нерпендикулярно к плоскости передаюп1ей антенны, на оси стороны рамки в плоскости нулевого по- -м тенциала. Это обеспечивает максимальную развязку между частотами передатчика и приемника зстройства. Первой по ходу транспортного средства расположена передающая антенна, а второй- приемная фер- 60 ритовая. После приема приемной антенной 1 сигнала запроса на стоянке в зоне действия atiTorubT контрол-кого пункта.. завершения формирования и передачи .V-разрядной ко- 65 15 довой комбинации, характеризующей движущееся траиспортиое ередство, задним фронтом импуотьса е выхода кодопреобразователя 18 в ечетчик 17 записывается «1, а триггер 8 устанавливается в состояние «О. Сигналом с инверсного выхода триггера 8 открывается элемент И-ИЛИ 10 по входу Z, и импульсы с генератора И частотой f/2 поступают на вход делителя 13. Сигнал с единичного выхода дешифратора 19 через элемент ИЛИ 25 и многовходовый элемент ИЛИ 27 открывает элемент 29 и в канал связи через передающую антенну 31 проходит сигнал с выхода частотномодулированмого генератора 21 с частотой, например, кГц, усиленный усилителем 30 мощности. Как только счетчик 17 сосчитает девять импульсов, поступающих с делителя 13 частоты, по заднему фронту импульса с выхода F кодопреобразователя на соответствующем выходе дещифратора 19 появляется сигнал,, который открывает одну из групп элементов И элемента И-ИЛИ 22. При этом сигнал с первого выхода дешифратора 19 снимается, элемент 29 закрывается, тем самым закапчивается формирование и передача синхроимпульса в канал связи, На другой вход данной группы элементов И элемента И-ИЛИ 22 поступает последовательность импульсов с кодопреобразопателя 18. Сигнал с выхода элемента И- ИЛИ 22 подастся па вход элемента И-НЕ 16, второй вход которого поступают етробирующие сигналы е выхода делителя 13 частоты, позволяющие получать импульсы строго определенной длительности, Последовательность импульсов с выхода элемента И-НЕ 16 с помощью элементов Pi 5i ИЛИ 25 и иивертора 26 разделяется )га два канала: канал «1 и канал «О. Импульсы, соответствующие кодовой комбинации «I, через элемент ИЛИ 27 открывают элемент 29 и управляют частотой частотномодулироваиного геиератора 21 по одноЛгу из входов. Сигнал с выхода генератора 21, например, с частотой 95 кГц, усиленный тпл11телом 30 гощностн, через передающую антенну 31 ноступает в канал связи. Имнул)СЬ, соответствующие кодовой комбинации «О, передаются в канал связи апялогично синхроимпульсу данной кодовой комбинации. Каждая кодовая комбинация из восьми элементов еонровождается контрольным разрядом, значение которого дополняет кодовую комбинацию, например, до четности. Признак четности фиксируется соответствуюпшми контактами кодопреобразователя 18. После формирования первой кодовой комбинации по заднему фронту импульса с выхода -F кодопреобразователя 18 на третьем выходе дешифратора 19 появляется сигнал, разрещающий формирование 9

второй кодовой комбинации, сигнал с четвертого выхода дешифратора 19 разрешает формирование третьей кодовой комбинации и подготавливает элемент И 24 по одному из входов. Задним фронтом импульса с выхода «F кодопреобразователя 18 через элемент И 24 триггер 9 устанавливается в состояние «О по входу R, своим выходным сигналом, снимая запрет со входа элемента И 32, элемент И-ИЛИ 10 закрывается и устройство переходит в режим дежурного приема.

В режиме телефонной связи при нажатии кнопки 33 на корпусе микрофона 36 срабатывает реле 34 и своим контактом 34i подключает микрофонный усилитель 35 к входу генератора 21. Одновременно через переключающий контакт 342 потенциалом с источника питания открывается элемент

29через элемент ИЛИ 27, при этом частотномодулированный сигнал через усилитель

30мощности и передающую антенну 31 поступает в канал связи.

В режиме приема телефонных сигналов при отпускании кнопки 33 устройство готово к приему телефонных сигналов на частоте, например, 37 кГц.

Поступающий частотномодулированный сигнал принимается антенной 1, селектируется и усиливается фильтром 3, ограничивается усилителем-ограничителем 5 и постзпает на частотный детектор 41, с выхода которого низкочастотный сигнал через переключающий контакт 37 реле 37 попадает на вход усилителя 38 низкой частоты, к выходу которого через контакт 372 реле 37 подключен громкоговоритель 39.

Кроме передачи дискретной информации и обеспечения телефонной связи водителя с диспетчером, устройство может быть использовано для передачи сообщений пассажирам в салон транспортного средства. При нажатии кнопки 40 на корпусе микрофона 36 срабатывает реле 37 и своим контактом 37 подключает громкоговоритель салона к выходу усилителя 38 низкой частоты.

Предлагаемое устройство позволяет, вопервых, повысить достоверность передачи дискретной информации с движущегося транспортного средства путем трехкратного считывания информации в наиболее эффективной зоне действия антенны контрольного пункта, во-вторых, повысить скорость передачи дискретной информации, характеризующей движущееся транспортное средство, благодаря использованию беспаузного кода; в-третьих, повысить помехоустойчивость телефонной связи за счет применения частотной модуляции.

Формула изобретения

Устройство для приема и передачи информации о подвижных объектах, содержащее триггер, генератор импульсов, счетчик,

10

одни выходы которого подключены к входам кодопреобразователя, другие выходы- к входам дещифратора, первый выход которого соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ, вторые выходы дешифратора подключены к одним входам первого элемента И-ИЛИ, другие входы которого соединены с первыми выходами кодопреобразователя, выход первого элемента И- ИЛИ соединен с одним входом элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу инвертора и к одному из входов первого элемента И, выходом соединенного с другим входом первого элемента ИЛИ, приемную антенну, подключенную к входам фильтров, выход первого из которых через амплитудный детектор соединен с входом порогового элемента, частотный детектор, вы.чод которого через последовательно соединенные первый переключающий контакт первого реле, усилитель низкой частоты и второй переключающий контакт первого реле подключен к громкоговорителю, вход усилителя низкой частоты через третий переключающий контакт первого реле и микрофонный усилитель соединен с микрофоном, выход микрофонного усилителя через первый переключающий контакт второго реле подключен к одному из входов генератора частотномодулированного сигнала, второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход соединен с одним входом переключающего элемента, другим входом соединенного с выходом второго элемента ИЛИ, выход переключающего элемента через усилитель мощности подключен к передающей антенне, одни выводы обмоток управления первого и второго реле подключены к шине нулевого потенциала, другой вывод обмотки управления первого реле подключен к первой кнопке управления, и вторая кнопка управления, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности приема и передачи информации, поме.хоустойчивости устройства, в устройство введены дополнительно элемент И-ИЛИ, триггеры, элементы И и делитель частоты, элемент задержки, усилитель-ограничитель, вход которого подключен к выходу второго фильтра, выход- к входу частотного детектора, выход генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента И-ИЛИ через первый делитель частоты и соединен с вторым входом второго элемента И-ИЛИ, два других входа которого соединены с выходами первого триггера, последние два входа второго элемента И-ИЛИ соединены с прямым выходом второго триггера, инверсный которого соединен с одним входом второго элемента И, другим входом подключенного к второй кнопке управления, выход второго элемента И подключен к второму выводу обмотки управления второго реле, выход второго элемента И-

II

ИЛИ подключен к одному из входов второго делителя частоты, другой вход которого и первый вход счетчика соединены с выходом элемента задержки, выход второго делителя частоты соединен с вторыми входами элемента И-НЕ, первого элемента И, счетчика и с первым входом третьего элемента И, выход порогового элемента соединен с S-входами первого и второго триггеров и с входом элемента задержки, второй выход кодопреобразователя подключен к третьему входу счетчика и к первым входам четвертого и пятого элементов И, третий выход дешифратора подключен к второму входу четвертого и третьего и к первому входу шестого элементов И, вторые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с одним из вторых вы12

ходов дешифратора и третьим выходом кодопреобразователя, выходы четвертого, пятого, третьего и шестого элементов И подключены соответственно к -входам первого и второго триггеров и к 5- и / -входам третьего триггера, выход которого, второй переключающий контакт второго реле, выход первого элемента ИЛИ и выход инвертора соединен с входами второго элемента

ИЛИ, четвертый выход кодопреобразователя соединен с третьим входом генератора частотномодулированного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Патент США № 3268862, кл. 340-22, опублик. 1961.

2. Авторское свидетельство № 510954, кл. G 08С 19/12, 08.10.74 (прототип).

Of-u и,