система определения местонахождения подвижных объектов

Формула изобретения

1. Система определения местонахождения подвижных объектов (ПО), содержащая блоки сигнализации, установленные на ПО, станции приема радиосигналов сигнализации, диспетчерскую станцию и станции отображения информации, отличающаяся тем, что в нее введена центральная станция, соединенная двусторонними связями через С наземных систем передачи данных с соответствующими С диспетчерскими станциями региональных подсистем определения местонахождения подвижных объектов, каждая из которых состоит из блоков сигнализации, установленных на ПО, станций приема радиосигналов сигнализации, диспетчерской станции и станций отображения информации, причем в каждой региональной подсистеме станции приема радиосигналов сигнализации, размещенных в опорных точках с определенными координатами, связаны с соответствующей диспетчерской станцией дуплексной радиосетью, диспетчерская станция связана двусторонними связями со станциями отображения информации, первая (обозначенная условно) региональная подсистема связана через последовательно соединенные двусторонними связями (С-1)-у наземную систему передачи данных и (С-2)-е региональные подсистемы с С-й региональной подсистемой, станции приема радиосигналов сигнализации связаны двусторонними связями с блоками сигнализации, установленными на ПО, находящимися в зоне действия системы, вход-выход центральной станции является входом-выходом системы.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый блок сигнализации содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, датчики сигнализации, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенно-фидерное устройство, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно со вторым выходом задающего генератора и выходом датчиков сигнализации, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к передающему антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход датчиков сигнализации подключен также к первому входу вычислительного блока в блоке сигнализации, а ко второму входу - выход приемника, к третьему входу - выход элемента И, первый выход вычислительного блока в блоке сигнализации подключен к регистрирующему устройству блока сигнализации, а второй выход - ко второму входу элемента И, при этом в вычислительном блоке блока сигнализации осуществляется обнаружение кодовых посылок, которые относятся к ПО, отождествление их по индивидуальному номеру блока сигнализации, контроль данных, передаваемых с блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования через элемент И, расчет параметров движения ПО, запись и формирование сообщений для отображения информации с датчиков сигнализации и с приемника, слежение за траекторией движения.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждая станция приема радиосигналов сигнализации выполнена в виде последовательно соединенных антенно-фидерного устройства, высокочастотной развязки, приемника сигналов, вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, а также блока управления станции приема радиосигналов сигнализации, выход которого двухсторонними связями соединен с входом-выходом вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, а второй вход-выход вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации соединен с аппаратурой связи, кроме того, она содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно с вторым выходом задающего генератора и выходом приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ПСГНСС) станции приема радиосигналов сигнализации, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход ПСГНСС станции приема радиосигналов сигнализации подключен также к первому входу вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации, а ко второму входу - выход приемника, к третьему входу - выход элемента И, первый выход вычислительного блока станции приема радиосигналов сигнализации подключен к регистрирующему устройству станции приема радиосигналов сигнализации, а второй выход - ко второму входу элемента И, при этом в вычислительном блоке станции приема радиосигналов сигнализации осуществляется обнаружение кодовых посылок, которые относятся к ПО, отождествление их по индивидуальному номеру блока сигнализации, расчет параметров движения ПО, слежение по сообщениям с ПСГНСС станции приема радиосигналов сигнализации и с приемника сигналов за траекторией движения ПО, а блок управления станции приема радиосигналов сигнализации осуществляет контроль и управление данными, полученными в вычислительном блоке станции приема радиосигналов сигнализации.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждая диспетчерская станция содержит аппаратуру связи с входами-выходами, двусторонне соединенную с персональной электронно-вычислительной машиной (ПЭВМ) диспетчерской станции, блок управления диспетчерской станции двусторонними связями также соединен с ПЭВМ диспетчерской станции, ПСГНСС диспетчерской станции, выход которого подключен к входу ПЭВМ диспетчерской станции, при этом ПЭВМ диспетчерской станции предназначена для оценки достоверности принимаемых кодовых посылок и формирования передаваемых кодовых посылок, которые относятся к выбранному для сопровождения ПО, расчета его параметров движения, слежения за траекторией движения ПО, обработки сообщений с выхода ПСГНСС диспетчерской станции, поддержки протокола обмена данными в системе, формирования и отображения необходимой информации, выбора интервала времени для передачи кодовых посылок с привязкой к единому глобальному времени, а блок управления диспетчерской станции осуществляет контроль и управление работой ПЭВМ диспетчерской станции.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждая станция отображения информации содержит аппаратуру связи с входами-выходами, вход-выход которой соединен с первым входом-выходом первого блока сопряжения, двусторонне соединенного с ПЭВМ станции отображения информации, ПСГНСС станции отображения информации, выход которого подключен к входу ПЭВМ станции отображения информации, при этом ПЭВМ станции отображения информации предназначена для оценки достоверности принимаемых кодовых посылок, которые относятся к выбранному для сопровождения ПО, расчета его параметров движения, слежения за траекторией движения ПО, обработки сообщений с выхода ПСГНСС станции отображения информации, поддержки протокола обмена данными в системе, формирования и отображения необходимой информации и выбора интервала времени для передачи кодовых посылок с привязкой к единому глобальному времени.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что центральная станция содержит С комплектов аппаратуры связи с соответствующими входами-выходами, каждый из которых двусторонними связями соединен с блоком распределения сообщений, который, в свою очередь, двусторонними связями соединен с ПЭВМ центральной станции, второй блок сопряжения с входами-выходами двусторонними связями также соединен с ПЭВМ центральной станции, к входу которой подключен ПСГНСС центральной станции, при этом ПЭВМ центральной станции предназначена для преобразования форматов сообщений в соответствии с особенностями подсетей, защиты от несанкционированного доступа, тарификации трафика, поддержки протоколов обмена данными по подсети "воздух-земля", контроля и управления удаленными станциями подвижных подсетей, поддержки функции передачи извещений о доставке сообщений; ведения архивов сообщений, ведения очередей с учетом категории срочности и выхода на международные сети передачи данных.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для автоматического определения местонахождения подвижных объектов (ПО). Преимущественная область использования - осуществление оперативного контроля за местонахождением ПО и слежение за их передвижением.

Известна спутниковая система определения местонахождения подвижных объектов, содержащая К датчиков сигналов, N искусственных спутников земли, М наземных приемных пунктов информации, которые связаны с центром системы [1, с.64.]. Принцип определения координат датчика сигналов в этой системе основан на определении доплеровского смещения несущей частоты и решении навигационной задачи по трем измерениям [1, с.54] с учетом параметров орбит искусственных спутников Земли.

Основными недостатками этой системы являются: невысокая точность [1, с.71, с.77], зависящая от многих причин, например нестабильности частоты генератора датчика сигналов, уровня шумов, приведенных к входу приемного устройства, широты места и угла возвышения искусственного спутника Земли относительно датчика сигнала [2].

Известна система определения местонахождения подвижных объектов, которая содержит N блоков сигнализации, установленных на автомобилях, М приемных станций, образующих контрольные пункты, установленные стационарно в опорных точках с известными координатами, диспетчерскую станцию, К станций отображения информации. Каждый блок сигнализации содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности (ПСП) и кодирования, датчики сигнализации, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенно-фидерное устройство. Диспетчерская станция содержит антенно-фидерное устройство связи, аппаратуру связи, блок сопряжения, персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ). Принцип действия системы основан на разностно-дальномерном методе с применением непрерывно излучаемых фазоманипулированных сигналов с большой базой, разнесенных в пространстве приемных пунктов и единой для системы шкалой времени [3].

Данная система имеет следующие недостатки:

- диспетчерская станция, приемные станции и подвижные объекты расположены на земле, а, следовательно, имеют ограниченный радиус действия, связанный с условиями прямой (оптической) видимости;

- диспетчерская станция связана со всеми М приемными станциями, которые не связаны между собой, что также уменьшает зону, обслуживаемую системой;

- станции отображения связаны с диспетчерской станцией односторонними связями, из-за этого оператор, наблюдающий ситуацию, оказывается не подключенным к процессу управления движением ПО;

- из-за отсутствия общей синхронизации в прототипе при большом количестве ПО будут наблюдаться коллизии (наложения радиосигналов от нескольких ПО), что приведет к искажению принимаемой информации и снижению достоверности оценки местонахождения ПО;

- в системе осуществляется только определение местонахождения ПО и отсутствует возможность слежения за ним.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей системы, а именно расширение зоны обслуживания ПО, повышение точности определения местонахождения ПО, наличие возможности управления движением ПО с диспетчерских станций и абонентов.

Это достигается тем, что в систему определения местонахождения подвижных объектов (ПО), содержащую блоки сигнализации, установленные на ПО, станции приема радиосигналов сигнализации, диспетчерскую станцию и станции отображения информации, причем станции приема радиосигналов сигнализации, размещенные в опорных точках с определенными координатами, связаны с диспетчерской станцией дуплексной радиосетью, введена центральная станция, соединенная двусторонними связями через С наземных систем передачи данных с С региональными подсистемами определения местонахождения подвижных объектов, каждая из которых состоит из блоков сигнализации, установленных на ПО, станций приема радиосигналов сигнализации, диспетчерской станции и станций отображения информации, причем в каждой региональной подсистеме станции приема радиосигналов сигнализации, размещенные в опорных точках с определенными координатами, связаны с соответствующей диспетчерской станцией дуплексной радиосетью, диспетчерская станция связана двусторонними связями со станциями отображения информации, станции приема радиосигналов сигнализации по радиоканалам связаны двусторонними связями с ПО, находящимися в зоне действия системы, первая (обозначенная условно) региональная подсистема связана через последовательно соединенные двусторонними связями (С-1)-у наземную систему передачи данных и (С-2)-е региональные подсистемы с С-й региональной подсистемой, станции приема радиосигналов сигнализации связаны двусторонними связями с блоками сигнализации, установленными на ПО, вход-выход центральной станции является входом-выходом системы.

Каждый блок сигнализации содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, датчики сигнализации, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенно-фидерное устройство, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно со вторым выходом задающего генератора и выходом датчиков сигнализации, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к передающему антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход датчиков сигнализации подключен также к первому входу вычислительного блока, а ко второму входу - выход приемника, к третьему входу - выход элемента И, первый выход вычислительного блока подключен к регистрирующему устройству, а второй выход - ко второму входу элемента И.

Каждая станция приема радиосигналов сигнализации выполнена в виде последовательно соединенных антенно-фидерного устройства, высокочастотной развязки, приемника сигналов, вычислительного блока, а также блока управления, выход которого двухсторонними связями соединен с входом-выходом вычислительного блока, а второй вход-выход вычислительного блока соединен с аппаратурой связи, кроме того, она содержит задающий генератор, блок формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, синтезатор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенно-фидерное устройство, первый выход задающего генератора связан с синтезатором несущей частоты, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты, выход модулятора соединен со вторым входом преобразователя частоты, второй вход модулятора через элемент И соединен с выходом блока формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, два входа которого соединены соответственно с вторым выходом задающего генератора и выходом приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, а выход преобразователя частоты через последовательно соединенные усилитель мощности и высокочастотную развязку подключен к антенно-фидерному устройству, второй выход усилителя мощности соединен с первым входом приемника, второй вход приемника подключен к выходу высокочастотной развязки, выход приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы подключен также к первому входу вычислительного блока, а ко второму входу - выход приемника, к третьему входу - выход элемента И, первый выход вычислительного блока подключен к регистрирующему устройству, а второй выход - ко второму входу элемента И.

Каждая диспетчерская станция содержит аппаратуру связи с входами-выходами, двусторонне соединенную с персональной электронно-вычислительной машиной (ПЭВМ), блок управления двусторонними связями также соединен с ПЭВМ, приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, выход которого подключен к входу ПЭВМ.

Каждая станция отображения информации содержит аппаратуру связи с входами-выходами, вход-выход которой соединен с первым входом-выходом первого блока сопряжения, двусторонне соединенного с ПЭВМ, приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, выход которого подключен к входу ПЭВМ.

Центральная станция содержит С комплектов аппаратуры связи с соответствующими входами-выходами, каждый из которых двусторонними связями соединен с блоком распределения сообщений, который в свою очередь двусторонними связями соединен с ПЭВМ, второй блок сопряжения с входами-выходами двусторонними связями также соединен с ПЭВМ, к входу которой подключен приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

На фиг.1 представлена структурная схема системы определения местоположения подвижных объектов; на фиг.2 - вариант реализации блока сигнализации; на фиг.3 - вариант реализации диспетчерской станции; на фиг.4 - вариант реализации приемной станции, образующей контрольный пункт; на фиг.5 - вариант реализации станции отображения информации, на фиг.6 - вариант реализации центральной станции 7, на фиг.7 - один из вариантов реализации аппаратуры 29 связи с входами-выходами 30 и аппаратуры 37 связи с входами-выходами 38 диспетчерской станции 3 в случае использования мобильных приемных станций 2.

Система определения местонахождений подвижный объектов содержит блоки сигнализации 1₂, 1 _N, ..., 1_n, ..., 1 _D, установленные на ПО, приемные станции 2 ₁, 2₂, ..., 2_М , образующие контрольные пункты, установленные стационарно в опорных точках или мобильные с известными координатами, диспетчерскую станцию 3, станции отображения информации 4₁ , 4₂, ..., 4_К. Эти устройства содержатся в 1-й (обозначенной условно) региональной подсистеме 5₁ и других региональных подсистемах 5₂, ..., 5_С. Отличие региональных подсистем 5 заключается только в числе обслуживаемых подвижных объектов, снабженных блоками сигнализации 1 ₁, 1₂, 1_N, ..., 1_n, ..., 1_D, причем N<n<D. Через С наземных систем 6 передачи данных центральная станция 7 соединена с С региональными подсистемами 5 определения местонахождения подвижных объектов.

Каждый блок 1 сигнализации содержит задающий генератор 8, блок 9 формирования псевдослучайной последовательности (ПСП) и кодирования, датчики 10 сигнализации, синтезатор 11 несущей частоты, модулятор 12, усилитель 13 мощности, антенно-фидерное устройство 14, высокочастотную развязку 15, приемник 16, вычислительный блок 17, блок 18 регистрации, элемент И 19, преобразователь частоты 20.

Каждая приемная станция 2 содержит задающий генератор 21, блок 22 формирования псевдослучайной последовательности и кодирования, синтезатор 23 несущей частоты, модулятор 24, усилитель 25 мощности, антенно-фидерное устройство 26, приемник 27, блок 28 управления, аппаратуру 29 связи с входами-выходами 30, высокочастотную развязку 31, вычислительный блок 32, блок 33 регистрации, приемник 34 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, элемент И 35, преобразователь частоты 36.

Диспетчерская станция 3 содержит аппаратуру 37 связи с входами-выходами 38, блок 39 управления, приемник 40 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, ПЭВМ 41.

Каждая станция 4 отображения информации содержит аппаратуру 42 связи с входами-выходами 43, первый блок 44 сопряжения, персональную электронно-вычислительную машину 45, приемник 46 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

Центральная станция 7 содержит аппаратуру 47₁, ..., 47 _с связи с соответствующими входами-выходами 48, блок 49 распределения сообщений, ПЭВМ 50, второй блок 51 сопряжения с входами-выходами 52, приемник 53 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

В случае использования мобильных приемных станций 2 в состав аппаратуры 29 связи с входами-выходами 30 и аппаратуры 37 связи с входами-выходами 38 диспетчерской станции 3 входят антенно-фидерное устройство 54, высокочастотная развязка 55, приемник 56, синтезатор 57 несущей частоты, усилитель 58 мощности, преобразователь частоты 59 (фиг.7). Сущность работы системы заключается в следующем. Подвижные объекты с блоками 1 сигнализации, находящиеся в зоне действия одной из региональных подсистем 5 через контрольные пункты, установленные стационарно в опорных точках или мобильные с известными координатами, благодаря приему и обработке сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, диспетчерскую станцию 3 обмениваются информацией с соответствующей станцией отображения информации 4₁, 4 ₂, ..., 4_К. Каждая диспетчерская станция 3 через соответствующие наземные системы 6 передачи данных связана с центральной станцией 7 и соседними диспетчерскими станциями 3. Благодаря связям с С региональными подсистемами 5 определения местонахождения подвижных объектов на центральной станции 7 имеется полная картина о всех ПО, находящихся в зоне действия системы. Этим могут воспользоваться получатели информации, подключенные к выходу центральной станции 7. Общая синхронизация объектов системы во времени (привязка к глобальному (всемирному) времени) обеспечивается с помощью обработки сообщений с выхода приемников 34, 40, 50, 57 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы и аналогичных приемников, входящих в состав датчиков 10 сигнализации подвижного объекта.

Работа системы определения местонахождения подвижных объектов заключается в следующем. Всем ПО, которые могут появиться в зоне действия системы, назначаются индивидуальные номера. Эти номера полностью определяют технические характеристики и эксплуатационные возможности ПО, например тип ПО, допустимые параметры движения и другие. Кроме того, назначаются общие рабочие частоты для радиоканалов обмена данными между блоками 1 сигнализации подвижных объектов, находящихся в зоне действия системы, частоты приема сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, частоты систем радиосвязи между объектами системы определения местонахождения подвижных объектов. На все вычислительные блоки 17 ПО и вычислительные блоки 33 приемных станций 2 ₁, 2₂, ..., 2_М , ПЭВМ 41 диспетчерских станций 3, ПЭВМ 45 станций отображения информации 4₁, 4₂ , ..., 4_К и ПЭВМ 50 центральной станции 7 устанавливается соответствующее программное обеспечение, в которое вместе с указанными выше процедурами заложены алгоритмы обмена данными, форматы передаваемых сообщений, выделенные для обмена данными временные интервалы и другие необходимые процедуры.

Перед началом движения на каждом ПО включается блок сигнализации 1, при этом задающий генератор 8, соединенный с модулятором 12, вырабатывает опорную частоту для синтезатора 11 несущей частоты, соединенного с преобразователем частоты 20. На другой вход модулятора 12 через элемент И 19 поступает синхронизированный с частотой задающего генератора 8 сигнал с блока 9 формирования ПСП и кодирования. Блок 9 формирования ПСП и кодирования модулирует вырабатываемый в нем ПСП сигнал индивидуальным номером и кодом состояния датчиков 10 сигнализации. В состав датчиков 10 сигнализации входят приемники сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, обеспечивающие получение оценки точного местонахождения ПО и привязку к единому для системы глобальному (всемирному) времени с точностью до долей микросекунды [4]. Вычисленные координаты ПО накладываются на введенную в вычислительный блок 17 карту местности или города и передаются для отображения в блоке 18 регистрации в реальном времени совместно с дополнительной информацией, связанной с индивидуальным номером блока 1 сигнализации и состоянием его датчиков. В состав датчиков 10 могут входить также, например, пульты (кнопки, сенсоры и другие узлы), с помощью которых с ПО можно обратится к одному из абонентов системы. Это позволит организовать в системе обмен данными о местонахождении подвижных объектов или другими, получить необходимую в пути справочную информацию практически в реальном масштабе времени с привязкой к точному единому всемирному времени.

С выхода модулятора 12 фазоманипулированная несущая через преобразователь частоты 20 поступает на усилитель 13 мощности, выход которого через высокочастотную развязку 15 соединен с антенно-фидерным устройством 14, излучающим радиосигнал в эфир. Высокочастотная развязка 15 в простейшем случае может представлять собой, например, делитель мощности или частото-развязывающий диплексер при работе блока сигнализации 1 на двух рабочих частотах (передачи и приема). Радиосигналы с приемных станций 2₁, 2 ₂, ..., 2_м принимаются антенно-фидерным устройством 14 и через высокочастотную развязку 15 передаются в приемник 16, в котором осуществляется фильтрация от внеполосных помех, усиление и перенос фазоманипулированного радиосигнала в низкочастотную область. Для защиты входных цепей приемника при излучении радиосигнала с усилителя 13 мощности выдается на приемник 16 сигнал бланкирования.

С выхода приемника 16 сигнал поступает в вычислительный блок 17, в котором известными методами [4, 5, 6] осуществляется обнаружение кодовых посылок, которые относятся к соответствующему ПО, контроль данных, передаваемых с блока 9 формирования ПСП и кодирования через элемент И 19, расчет его параметров движения ПО, запись и формирование сообщений для отображения (при необходимости) информации с датчиков 10 сигнализации и с приемника 16, слежение за траекторией движения, в том числе соседних ПО. Приведенные к выбранному формату данные, обработанные в вычислительном блоке 17, передаются для отображения в блоке 18 регистрации. Выбор интервала времени для передачи кодовых посылок через элемент И 19 или в заданный момент времени с привязкой к единому глобальному времени осуществляется в вычислительном блоке 17 в зависимости от выбранного в системе режима работы: по запросу или с доступом для обмена данными в определенный интервал времени.

Радиосигнал с блока сигнализации 1 ПО принимается антенно-фидерными устройствами 26 приемных станций 2 ₁, 2₂, ..., 2_м и через высокочастотную развязку 31 передается в приемник 27, в котором осуществляется фильтрация от внеполосных помех, усиление и перенос спектра фазоманипулированного радиосигнала в низкочастотную область. Для защиты входных цепей приемника при излучении радиосигнала с усилителя 25 мощности выдается на приемник 27 сигнал бланкирования.

С выхода приемника 27 сигнал поступает в вычислительный блок 32, в котором известными методами [4, 5, 6] осуществляется обнаружение кодовых посылок, которые относятся к соответствующему ПО, отождествление их по индивидуальному номеру блока 1 сигнализации, расчет его параметров движения, слежения по сообщениям с приемника 34 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы и с приемника 27 за траекторией движения, в том числе соседних ПО. После приведения к выбранному формату данные, обработанные в вычислительном блоке 32 передаются для отображения в блоке 33 регистрации. Прошедшие элемент И 36 кодовые посылки с блока 22 формирования ПСП и кодирования также поступают на вычислительный блок 32 и (при необходимости) для контроля преобразуются к формату, необходимому для блока 33 регистрации. Выбор интервала времени для передачи кодовых посылок через элемент И 35 или в заданный момент времени с привязкой к единому глобальному времени осуществляется в вычислительном блоке 32 в зависимости от выбранного в системе режима работы. Синхронизация процессов передачи, приема и обработки информации в вычислительном блоке 32 осуществляется с помощью меток шкалы единого всемирного времени, снимаемых с приемника 34 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

В состав блока 28 управления входят пульты (кнопки, сенсоры и другие узлы), с помощью которых с приемной станции 2 можно обратиться к любому из ПО, находящемуся в зоне радиосвязи. Это расширит функции системы и позволит организовать в системе обмен данными о местонахождении подвижных объектов или другими сообщениями, получить необходимую для оператора справочную информацию практически в реальном масштабе времени с привязкой к точному единому всемирному времени. Вычислительный блок 32 соединен также двусторонними связями с аппаратурой 29 связи с входами-выходами 30, например, по стыку RS-232. Входы-выходы 30 используются для организации обмена информацией между приемными станциями 2₁, 2₂, ..., 2_М и соответствующими диспетчерскими станциями 3.

Сигнал, сформированный в блоке сигнализации 1 ПО, принимается антенно-фидерными устройствами 14 приемных станций 2₁, 2₂, ..., 2_М и через высокочастотную развязку 15 передается в приемники 16, в которых производится фильтрация от внеполосных помех, усиление и перенос фазоманипулированного сигнала в низкочастотную область. С выхода каждого приемника 16 сигнал поступает в вычислительный блок 17, в котором известными методами [4, 5, 6] осуществляется обнаружение кодовых посылок, которые относятся к соответствующему ПО, отождествление их по индивидуальному номеру блока 1 сигнализации, расчет его параметров движения, слежения за траекторией движения ПО, в том числе соседних ПО, путем обработки сообщений с приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, входящего в состав датчиков 10 сигнализации, и с приемника 16. После приведения к выбранному формату данные, обработанные в вычислительном блоке 17, передаются для отображения в блоке 18 регистрации. Прошедшие элемент И 19 кодовые посылки с блока 9 формирования ПСП и кодирования также поступают на вычислительный блок 17 и (при необходимости) для контроля преобразуются к формату, необходимому для отображения на блоке 18 регистрации. Выбор интервала времени для передачи кодовых посылок через элемент И 19 или в заданный момент времени с привязкой к единому глобальному времени осуществляется в вычислительном блоке 17 в зависимости от выбранного в системе режима работы. Синхронизация процессов передачи, приема и обработки информации в вычислительном блоке 17 осуществляется с помощью меток шкалы единого всемирного времени, снимаемых с приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, входящего в состав датчиков 10 сигнализации.

Станция отображения информации 4 принимает данные, передаваемые диспетчерскими станциями 3, накопленные от всех приемных станций 2₁, 2 ₂, ..., 2_М аппаратурой 42 связи с входами-выходами 43, выполненной, например, на наземных модемах. Обмен данными в дуплексном режиме между аппаратурой 42 связи с входами-выходами 43 и персональной электронно-вычислительной машиной 45 (на фиг.5 показана одна из них) осуществляется через первый блок 44 сопряжения. Персональная электронно-вычислительная машина 45 предназначена для оценки достоверности принимаемых кодовых посылок и формирования передаваемых кодовых посылок, которые относятся к выбранному для сопровождения ПО, расчета его параметров движения, слежения за траекторией движения ПО, в том числе нескольких, взятых на сопровождение, обработки сообщений с выхода приемника 46 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, поддержки протокола обмена данными в системе, формирования и отображения необходимой информации, выбора интервала времени для передачи кодовых посылок с привязкой к единому глобальному времени. Синхронизация процессов передачи, приема и обработки информации в ПЭВМ 45 осуществляется с помощью меток шкалы единого всемирного времени, снимаемых с приемника 46 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы. Вычисленные координаты ПО накладываются на введенную в ПЭВМ 45 карту местности или города отображаются на экране дисплея ПЭВМ 45 в реальном времени совместно с дополнительной информацией, связанной с индивидуальным номером блока 1 сигнализации и состоянием его датчиков. Станция отображения информации 4 является получателем информации от диспетчерской станции 3 и в то же время источником информации управления для нее и подвижных объектов.

Наземные системы 6 передачи данных обеспечивают соединение между объектами системы 5 и 7 и могут быть выполнены на волоконно-оптических, проводных, оптических и радиолиниях связи.

Центральная станция 7 (фиг.6) обеспечивает следующие функции:

- маршрутизацию сообщений по воздушным и наземным сетям;

- ведение динамически изменяемой маршрутной базы;

- преобразование форматов сообщений в соответствии с особенностями подсетей;

- защиту от несанкционированного доступа;

- тарификацию трафика;

- поддержку протоколов обмена данными по подсети "воздух-земля";

- контроль и управление удаленными станциями подвижных подсетей;

- поддержку функции передачи извещений о доставке сообщений;

- ведение архивов сообщений;

- ведение очередей с учетом категории срочности;

- выход на международные сети передачи данных.

Центральная станция 7 содержит аппаратуру 47 ₁, ..., 47_с связи с соответствующими входами-выходами 48, блок 49 распределения сообщений, ПЭВМ 50 (на фиг.6 показана одна из них), второй блок 51 сопряжения с входами-выходами 52, приемник 53 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

Сеть разнесенных региональных подсистем 5 может быть использована не только для оперативного контроля за местонахождением автомобилей и слежения за их передвижением, но и для выполнения аналогичных операций на железнодорожном, воздушном, речном и морском транспорте.

Для исключения коллизий при наличии у абонентов системы шкалы точного (единого) всемирного времени могут быть применены известные методы [5], например, по запросам с центральной станции 7, приемных станций 2₁, 2₂, ..., 2 _М, диспетчерских станций 3, станций отображения информации 4₁, 4₂, ..., 4 _K, или в определенном временном интервале, выделенном подвижному объекту для обмена данными.

В качестве высокочастотной развязки, например, при различных рабочих частотах на передачу и на прием, могут быть использованы диплексеры или ферритовые развязки.

Центральная станция 7 может быть выполнена на одной или нескольких стандартных ПЭВМ 50, сопряженных с блоком 49 распределения сообщений, на входы-выходы которого поступает информация с аппаратуры 47₁, ..., 47 _с связи с соответствующими входами-выходами 48, например, состоящей из наземных модемов типа ZyXEL U-336S. Блок 49 распределения сообщений может быть выполнен, например, программно. Второй блок 51 сопряжения с входами-выходами 52, например, на наземных модемах типа ZyXEL U-336S, обеспечивает обмен данными с получателями информации о подвижных объектах. Приемник 53 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, подключенный к одному из входов ПЭВМ, может быть выполнен, например, на устройстве типа Jupiter 12 GPS Receiver TU 35-D410.

Система может использоваться в зональном варианте (фрагмент системы), состоящем из нескольких региональных подсистем 5, и в масштабах, например, всей страны. В этом случае входы-выходы условно обозначенных региональных подсистем 5₁ и 5_с могут быть взаимосвязаны.

Система определения местонахождения подвижных объектов по сравнению с аналогами имеет следующие преимущества:

- увеличивается точность определения местонахождения ПО за счет использования высокоточных значений координат, получаемых с выходов приемников сигналов глобальной навигационной спутниковой системы;

- упрощается процедура организации единой временной шкалы для объектов системы за счет использования отметок глобального времени с выходов приемников сигналов глобальной навигационной спутниковой системы;

- увеличивается число обслуживаемых ПО и зона действия системы;

- обеспечивается передача запросных сообщений с ПО на центральную станцию 7 для обеспечения информационной поддержки в процессе движения;

- появляется возможность не только контроля местонахождения подвижных объектов, но и оперативного управления их движением, передачи им командных воздействий с диспетчерских станций 3 и станций отображения информации 4;

- обеспечивается сбор, обработка и хранение информации о местонахождении подвижных объектов, осуществляется постоянное слежение за их движением.

Литература

1. Балашов А.И. и др. Международная космическая радиотехническая система обнаружения терпящих бедствие. М.: Радио и связь, 1987.

2. Крохин В.В. Информационно-управляющие космические радиолинии, Ч.2. М.: НИИЭИР, 1993, с.52.

3. Патент РФ №2082279, М. Кл. Н 04 В 7/26, G 01 S 5/00, G 08 B 25/00, 1997, БИ №17 (прототип).

4. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.

5. Д.С.Конторов, Ю.С.Голубев-Новожилов. Введение в радиолокационную системотехнику. - М.: Сов. Радио, 1971, 367 с.

6. С.З.Кузьмин. Цифровая обработка радиолокационной информации. - М.: Сов. Радио, 1967, 384 с.