RU129303U1

RU129303U1 - COMPLEX GLONASS / GPS + GSM-900/1800

Info

Publication number: RU129303U1
Application number: RU2012144613/08U
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Белов; Владимир Николаевич Богатырев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "АЭРО-КОСМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ"
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2013-06-20

Abstract

1. Комплексная система ГЛОНАСС/GPS+GSM-900/1800, содержащая антенну системы ГЛОНАСС/GPS с усилителем, пассивную антенну, предназначенную для приема и передачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM), и два фидера, отличающаяся тем, что она содержит металлическую основу, на которой размещены пассивная антенна, предназначенная для передачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM), представляющая собой вертикально установленную диэлектрическую пластину, на одной из поверхностей которой по углам закреплено по токопроводящему прямоугольнику, между двумя прямоугольниками, расположенными по нижнему краю, расположен дополнительный токопроводящий прямоугольник со скругленной вершиной, при этом к вершине дополнительного токопроводящего прямоугольника прикреплен Г-образный элемент, антенна системы ГЛОНАСС/GPS с усилителем размещена на металлической основе в перпендикулярной плоскости к диэлектрической пластине и симметрично к ее торцевой части.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что фидеры установлены с возможностью вывода кабелей через центр основания.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что толщина диэлектрической пластины составляет 1,0-1,5 мм.4. Система по п.1, отличающаяся тем, что она закрыта радиопрозрачным колпаком.1. An integrated GLONASS / GPS + GSM-900/1800 system, comprising an antenna of the GLONASS / GPS system with an amplifier, a passive antenna for receiving and transmitting data in networks of the global mobile communications system (GSM), and two feeders, characterized in that it contains a metal base on which a passive antenna is located, designed to transmit data in the networks of the global system for mobile communications (GSM), which is a vertically mounted dielectric plate, on one of the surfaces of which are conductive mounted at the corners a rectangle between two rectangles located on the lower edge, there is an additional conductive rectangle with a rounded top, while an L-shaped element is attached to the top of the additional conductive rectangle, the GLONASS / GPS antenna with an amplifier is placed on a metal base in a perpendicular plane to the dielectric plate and symmetrically to its end part. 2. The system according to claim 1, characterized in that the feeders are installed with the possibility of outputting cables through the center of the base. The system according to claim 1, characterized in that the thickness of the dielectric plate is 1.0-1.5 mm. The system according to claim 1, characterized in that it is closed by a radio-transparent cap.

Description

Техническое решение относится к области средств навигации и регистрации места нахождения объектов автомобильного, железнодорожного или водного транспорта, посредством использования спутниковых радионавигационных систем, а так же средств радиосвязи.The technical solution relates to the field of navigation and registration of the location of objects of automobile, railway or water transport, through the use of satellite radio navigation systems, as well as radio communications.

Известна (RU, патент 2327263) антенна, предназначенная для установки на транспортные средства и содержащая основание, излучатель в форме кольца или многоугольника, сформированный на основании, сформированная на основании питающая полоска, отделенная от излучателя промежутком заданной постоянной величины, которая возбуждает ток в излучателе через указанный промежуток за счет электромагнитной связи, причем форма питающей полоски аналогична или подобна форме излучателя.Known (RU, patent 2327263) is an antenna designed for installation on vehicles and containing a base, a radiator in the form of a ring or a polygon, formed on the base, formed on the base of the power strip, separated from the radiator by a gap of a given constant value, which excites current in the radiator through the specified gap due to electromagnetic coupling, and the shape of the supply strip is similar or similar to the shape of the emitter.

Недостатком известной антенны следует признать узкую область применения - только прием спутникового цифрового вещания.A disadvantage of the known antenna should be recognized as a narrow scope - only the reception of satellite digital broadcasting.

Известна также (RU, патент 2419930) компактная антенная система для приема радиосигнала, содержащая сигнальный порт для ввода/вывода сигналов, полученных/переданных упомянутой антенной системой, верхний антенный элемент и соосно расположенный под ним нижний антенный элемент, причем верхний антенный элемент состоит из излучающей пластинки, расположенной над ее экранирующей пластинкой, которые отделены друг от друга на определенное расстояние воздушным пространством, а нижний антенный элемент состоит из экранирующей пластинки, под которой расположена пластинка, отделенные друг от друга на определенное расстояние воздушным пространством, нижний антенный элемент размещен таким образом, что экранирующая пластинка верхнего антенного элемента располагается вблизи к поверхности или, по меньшей мере, части поверхности экранирующей пластинки нижнего антенного элемента, верхний антенный элемент непосредственно соединен с сигнальным портом, а нижний антенный элемент возбуждается путем электромагнитного взаимодействия с верхним антенным элементом, причем на, по меньшей мере, двух противоположных сторонах упомянутая излучающая пластинка верхнего антенного элемента, и/или экранирующая пластинка верхнего антенного элемента, и/или пластинка нижнего антенного элемента, и/или экранирующая пластинка нижнего антенного элемента, выполнена с элементами, загнутыми внутрь антенны, которые тем самым расположены вертикально по отношению к соответствующим пластинкам.Also known (RU, patent 2419930) is a compact antenna system for receiving a radio signal, comprising a signal port for input / output of signals received / transmitted by said antenna system, an upper antenna element and a lower antenna element coaxially located below it, the upper antenna element consisting of a radiating a plate located above its shielding plate, which are separated from each other by a certain distance by the air space, and the lower antenna element consists of a shielding plate, under which a plate is arranged, separated by a certain distance by airspace, the lower antenna element is positioned so that the shielding plate of the upper antenna element is located close to the surface or at least part of the surface of the shielding plate of the lower antenna element, the upper antenna element is directly connected to a signal port, and the lower antenna element is excited by electromagnetic interaction with the upper antenna element, and at least on opposite sides, the said radiating plate of the upper antenna element, and / or the shielding plate of the upper antenna element, and / or the plate of the lower antenna element, and / or the shielding plate of the lower antenna element, are made with elements bent inside the antenna, which are thus located vertically along in relation to the corresponding records.

Недостатком известной антенны следует признать узкую область применения - только прием сигналов системы спутниковой навигации.A disadvantage of the known antenna should be recognized as a narrow scope - only receiving signals from a satellite navigation system.

Известен (RU, патент 2288509) способ мониторинга, сопровождения и управления наземными транспортными средствами. На борту каждого контролируемого мобильного объекта принимают сигналы глобальной спутниковой системы радионавигации. Посредством бортовых датчиков объекта определяют состояние его узлов и агрегатов и изменения этого состояния. Извещения преобразуют в сообщения, в поля служебной информации которых записывают коды идентификационных признаков, текущих навигационных параметров и состояний узлов и агрегатов мобильного объекта. Сообщения переносят на высокочастотные несущие и передают сигналы по радиоканалу в диспетчерский центр, используя бортовой терминал стандартной сотовой сети подвижной связи и/или бортовой терминал специализированной ретрансляционно-радиопеленгационной сети. В диспетчерском центре принимают сигналы, обрабатывают сигналы с определением координат и построением траекторий движения транспортного средства, при этом траектории отображают на фоне фрагментов электронной карты-схемы местности в сопровождении текстовой информации, формируют командные сообщения с кодами соответствующих команд, которые передают по стандартной сотовой сети подвижной связи и/или по специализированной ретрансляционно-радиопеленгационной сети к транспортному средству.Known (RU, patent 2288509) a method for monitoring, tracking and control of land vehicles. On board each monitored mobile object receive signals from the global satellite radio navigation system. Through the on-board sensors of the object determine the state of its components and assemblies and changes in this state. Notifications are converted into messages, in the service information fields of which codes of identification signs, current navigation parameters and states of nodes and units of the mobile object are recorded. Messages are transferred to high-frequency carriers and transmit signals over the air to the dispatch center using the on-board terminal of a standard cellular mobile communication network and / or the on-board terminal of a specialized relay-radio direction finding network. The dispatch center receives signals, processes signals with the determination of coordinates and construction of vehicle motion paths, while the trajectories are displayed on the background of fragments of an electronic map-scheme of the area accompanied by text information, command messages are generated with the codes of the corresponding commands that are transmitted over a standard mobile cellular network communication and / or through a specialized relay-radio-direction finding network to the vehicle.

Конструкция используемых антенн не раскрыта.The design of the antennas used is not disclosed.

Наиболее близким аналогом можно признать (RU, патент 72580) комбинированную антенну, содержащую ГЛОНАСС/GPS антенну, выполненную с возможностью одновременной работы с глобальной навигационной спутниковой системой России (ГЛОНАСС) и глобальной системой позиционирования США (Global Positioning System - GPS), малошумящий усилитель, предназначенный для усиления сигналов спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС/GPS, полосовой фильтр, предназначенный для фильтрации сигналов в полосе частот 1575×1616 МГц, разъем подключения от кабеля ГЛОНАСС/GPS приемника, причем она дополнительно содержит пассивную антенну диапазона 890×960 МГц, предназначенную для приемопередачи голоса и данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM) диапазона 890×960 МГц, GSM пассивную антенну диапазона 1710×1880 МГц, предназначенную для приемопередачи голоса и данных в GSM сети диапазона 1710×1880 МГц, разъем подключения от кабеля GSM приемопередатчика, при этом первый выход ГЛОНАСС/GPS антенны соединен с первым входом малошумящего усилителя, второй выход которого соединен с первым входом полосового фильтра, второй выход полосового фильтра соединен с первым входом разъема подключения от кабеля ГЛОНАСС/GPS приемника, при этом первый выход GSM пассивной антенны диапазона 890×960 МГц и первый выход GSM пассивной антенны диапазона 1710×1880 МГц одновременно соединены с первым входом разъема подключения от кабеля GSM приемопередатчика.The closest analogue can be recognized (RU, patent 72580) a combined antenna containing GLONASS / GPS antenna, configured to simultaneously work with the global navigation satellite system of Russia (GLONASS) and the US global positioning system (Global Positioning System - GPS), low-noise amplifier, designed to amplify the signals of satellite navigation systems (SNA) GLONASS / GPS, a band-pass filter designed to filter signals in the frequency band 1575 × 1616 MHz, connector for connecting from the GLONASS / GPS receiver cable, comb m it additionally contains a passive antenna of the range 890 × 960 MHz, designed for transceiving voice and data in networks of the global system for mobile communications (GSM) of the range 890 × 960 MHz, GSM passive antenna of the range 1710 × 1880 MHz, intended for transceiving voice and data in GSM networks of the range 1710 × 1880 MHz, a connector for connecting from the GSM cable of the transceiver, while the first output of the GLONASS / GPS antenna is connected to the first input of a low-noise amplifier, the second output of which is connected to the first input of the bandpass filter, the second output of the band pass liter of water is connected to the first input of the GLONASS / GPS receiver cable connector, while the first output of the GSM passive antenna of the 890 × 960 MHz band and the first output of the GSM passive antenna of the 1710 × 1880 MHz band are simultaneously connected to the first input of the connector of the GSM transceiver cable.

Недостатками известного решения являются:The disadvantages of the known solutions are:

- сложность конструкции и ее низкая технологичность производства;- the complexity of the design and its low manufacturability;

- потери, превышающие 3дБи, при реализации сложения сигналов GSM диапазона в один ВЧ кабель;- Losses exceeding 3dBi when implementing the addition of GSM signals in one RF cable;

- экранирующие воздействие антенн GSM на антенну ГЛОНАСС/GPS, приводящее к уменьшению одновременно принимаемых сигналов навигационных спутниковых систем.- shielding effects of GSM antennas on the GLONASS / GPS antenna, leading to a decrease in the simultaneously received signals of navigation satellite systems.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в осуществлении контроля диспетчерской службой за местонахождением транспортного средства.The technical result achieved by the implementation of the developed technical solution consists in monitoring the location of the vehicle by the dispatch service.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную для средств транспорта комплексную систему. Система разработанной конструкции содержит антенну системы ГЛОНАСС/GPS с усилителем, пассивную антенну, предназначенную для передачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM) и два фидера, причем она содержит металлическую основу, на которой размещены пассивная антенна, предназначенная для передачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM), представляющая собой вертикально установленную диэлектрическую пластину, на одной из поверхностей которой по углам закреплено по то ко про водящем у прямоугольнику, между двумя прямоугольниками, расположенными по нижнему края расположен дополнительный токопроводящий прямоугольник со скругленной вершиной, при этом к вершине дополнительного то ко про водящего прямоугольника прикреплен Г-образный элемент, при этом антенна системы ГЛОНАСС/GPS с усилителем размещена на металлической основе в перпендикулярной плоскости к диэлектрической пластине и симметрично к ее торцевой части.To achieve the specified technical result, it is proposed to use an integrated system developed for vehicles. The system of the developed design contains an antenna of the GLONASS / GPS system with an amplifier, a passive antenna designed to transmit data in the networks of the global mobile communications system (GSM) and two feeders, and it contains a metal base on which are placed a passive antenna designed to transmit data in networks global system of mobile communications (GSM), which is a vertically mounted dielectric plate, on one of the surfaces of which is fixed at the corners along the one that runs along the rectangle, between two An additional conductive rectangle with a rounded top is located with rectangles located on the lower edge, while an L-shaped element is attached to the top of the additional conducting rectangle, while the antenna of the GLONASS / GPS system with an amplifier is placed on a metal base in a perpendicular plane to the dielectric plate and symmetrically to its end part.

Достижение указанного технического результата обусловлено использованием конструкцией разработанной пассивной антенны, которая заменяет достаточно сложную часть антенны-прототипа при одновременном обеспечении выполнения функции передачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM).The achievement of the specified technical result is due to the use of the design of the developed passive antenna, which replaces the rather complex part of the prototype antenna while ensuring the data transfer function in the networks of the global mobile communication system (GSM).

В предпочтительном варианте реализации фидеры установлены с возможностью вывода кабелей через центр основания.In a preferred embodiment, the feeders are mounted with the possibility of outputting cables through the center of the base.

Обычно толщина диэлектрической платины составляет 1,0-1,5 мм, причем диэлектрическая пластина может быть выполнена из текстолита или полимерного материала.Typically, the thickness of the dielectric platinum is 1.0-1.5 mm, and the dielectric plate may be made of textolite or polymeric material.

В большинстве вариантов реализации система закрыта радиопрозрачным колпаком.In most implementations, the system is covered by a radio-transparent cap.

Высота системы предпочтительно не превышает 40 мм.The height of the system is preferably not more than 40 mm.

Система разработанной конструкции предназначена, в основном, для работы в составе аппаратуры автоматической идентификации бортового номера железнодорожного подвижного состава. Однако эта система может быть использована и для автоматической идентификации бортового номера единиц автотранспорта, а также единиц водного транспорта - речного и морского, как дальнего, так и среднего и ближнего каботажа.The system of the developed design is intended mainly for operation as a part of equipment for automatic identification of the side number of railway rolling stock. However, this system can also be used for automatic identification of the side number of units of vehicles, as well as units of water transport - river and sea, both long and medium and short cabotage.

Система разработанной конструкции предназначена для приема электромагнитных волн в диапазоне частот навигационного канала стандартов ГЛОНАСС/GPS, а также для приема и передачи электромагнитных волн в диапазоне частот стандартов мобильной сотовой связи GSM 900/1800.The system of the developed design is designed to receive electromagnetic waves in the frequency range of the navigation channel of the GLONASS / GPS standards, as well as to receive and transmit electromagnetic waves in the frequency range of GSM 900/1800 standards for mobile cellular communications.

Система разработанной конструкции должна обеспечивать в диапазоне частот навигационных систем ГЛОНАСС/GPS прием электромагнитных волн со следующими характеристиками:The system of the developed design should provide in the frequency range of GLONASS / GPS navigation systems the reception of electromagnetic waves with the following characteristics:

- диапазон частот 1575-1625 МГц;- frequency range 1575-1625 MHz;

- КСВН не более 1,5;- VSWR no more than 1.5;

- диаграмма направленности в горизонтальной плоскости -круговая (Omni);- horizontal radiation pattern - circular (Omni);

- диаграмма направленности в вертикальной плоскости - 90°(-3 дБи);- radiation pattern in the vertical plane - 90 ° (-3 dBi);

- поляризация - круговая правая;- polarization - circular right;

- волновое сопротивление 50 Ом;- wave impedance of 50 ohms;

- питание встроенного МШУ - 3,5 В;- power supply of the integrated LNA - 3.5 V;

- суммарный коэффициент усиления МШУ без учета потерь в кабеле - не менее 28 дБ.- the total gain of the LNA without taking into account cable losses is not less than 28 dB.

Система разработанной конструкции также должна обеспечивать в диапазоне частот мобильной сотовой связи стандартов GSM 900/1800 прием и передачу электромагнитных волн со следующими характеристиками:The system of the developed design should also provide the reception and transmission of electromagnetic waves with the following characteristics in the frequency range of mobile cellular communications of GSM 900/1800 standards:

- 1 частотный диапазон 860-960 МГц;- 1 frequency range of 860-960 MHz;

- 2 частотный диапазон 1800-1960 МГц;- 2 frequency range 1800-1960 MHz;

- диаграмма направленности в горизонтальной плоскости круговая (Omni);- horizontal circular pattern (Omni);

- раскрыв главного лепестка в вертикальной плоскости - 30-40° по уровню- 3 дБи;- opening the main lobe in a vertical plane - 30-40 ° in level - 3 dBi;

- коэффициент усиления в диапазоне 900 МГц не менее 5 дБи;- gain in the range of 900 MHz at least 5 dBi;

- коэффициент усиления в диапазоне 1800 МГц не менее 6 дБи;- gain in the range of 1800 MHz is not less than 6 dBi;

- КСВН не более 1,5;- VSWR no more than 1.5;

- поляризация линейная - вертикальная.- polarization linear - vertical.

Разработанная система содержит дополнительно разработанный элемент - антенну, предназначенную для передачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM).The developed system contains an additionally developed element - an antenna, designed to transmit data in the networks of the global system for mobile communications (GSM).

Система разработанной конструкции работает следующим образом.The system of the developed design works as follows.

На вход ГЛОНАСС/GPS-антенны поступают электромагнитные волны от спутников ГЛОНАСС и GPS, находяьцихся в зоне радиовидимости потребителя. Так как для решения навигационной задачи необходимо измерить псевдодальность и псевдоскорость относительно минимум 4-х спутников ГЛОНАСС/GPS, то антенна содержит малошумящий усилитель и разъем, предназначенный для подключения ГЛОНАСС/GPS приемника.The input of GLONASS / GPS antenna receives electromagnetic waves from GLONASS and GPS satellites located in the radio visibility zone of the consumer. Since to solve the navigation problem it is necessary to measure the pseudorange and pseudo speed with respect to at least 4 GLONASS / GPS satellites, the antenna contains a low-noise amplifier and a connector for connecting a GLONASS / GPS receiver.

Данные от ГЛОНАСС на частоте 1600 МГц и GPS спутников на частоте 1575 МГц поступают на ГЛОНАСС/GPS-антенну и далее на малошумящий усилитель и на разъем ГЛОНАСС/GPS приемника.Data from GLONASS at a frequency of 1600 MHz and GPS satellites at a frequency of 1575 MHz are transmitted to a GLONASS / GPS antenna and then to a low-noise amplifier and to the GLONASS / GPS receiver connector.

В качестве ГЛОНАСС/GPS антенны может быть использована любая антенна, отвечающая выше приведенным условиям.As a GLONASS / GPS antenna, any antenna that meets the above conditions can be used.

От ГЛОНАСС/GPS приемника сигнал поступает в процессор, в котором происходит формирование сигнала, содержащего информацию о номера единицы транспортного средства и координатах его местонахождения. Сформированный сигнал в антенну, предназначенную для приемопередачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM) и по радиоканалу поступает в диспетчерскую службу или аналогичную систему, осуществляющую контроль за местонахождением транспортного средства.From the GLONASS / GPS receiver, the signal enters the processor, in which the signal is generated, which contains information about the unit number of the vehicle and its location. The generated signal in the antenna, designed for data transmission in the networks of the global mobile communications system (GSM) and via radio channel enters the dispatch service or a similar system that monitors the location of the vehicle.

Claims

1. An integrated GLONASS / GPS + GSM-900/1800 system, comprising an antenna of the GLONASS / GPS system with an amplifier, a passive antenna for receiving and transmitting data in networks of the global mobile communications system (GSM), and two feeders, characterized in that it contains a metal base on which a passive antenna is located, designed to transmit data in the networks of the global system for mobile communications (GSM), which is a vertically mounted dielectric plate, on one of the surfaces of which are conductive mounted at the corners a rectangle between two rectangles located on the lower edge, there is an additional conductive rectangle with a rounded top, while an L-shaped element is attached to the top of the additional conductive rectangle, the GLONASS / GPS antenna with an amplifier is placed on a metal base in a perpendicular plane to the dielectric plate and symmetrically to its end part.

2. The system according to claim 1, characterized in that the feeders are installed with the possibility of outputting cables through the center of the base.

3. The system according to claim 1, characterized in that the thickness of the dielectric plate is 1.0-1.5 mm

4. The system according to claim 1, characterized in that it is closed by a radio-transparent cap.