RU193444U1 - Спутниковый маяк - Google Patents

Abstract

Предложен спутниковый маяк с корпусом компактного размера, содержащий процессор, модуль спутниковой навигации, модуль мобильной связи и акселерометр, отличающийся тем, что указанные элементы размещены на одной печатной плате, под которой расположены элементы питания, содержащие три батареи формата АА общей емкостью 4500 мАч. Достигаемым техническим результатом является расширения функциональных возможностей спутникового маяка при сохранении компактных размеров устройства.7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Полезная модель относится к спутниковым охранно-поисковым системам, а именно, к спутниковому маяку для определения местоположения мобильных объектов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Спутниковый маяк представляет собой устройство для определения местоположения на основе сигналов спутниковых навигационных систем, таких как GPS (система глобального позиционирования) и ГЛОНАСС. Подобные устройства получили распространение вследствие простоты, удобства использования и относительно невысокой стоимости. Современные спутниковые маяки компактны и могут работать в автономном режиме за счет встроенных элементов питания, обеспечивая, в дополнение к определению местоположения, такие полезные функции, как регистрация начала движения объекта наблюдения, удара, переворота и изменения температуры объекта наблюдения. Для передачи данных пользователю маяки оснащаются модулем мобильной связи (GSM) и SIM-картой (карта идентификации абонента), обеспечивая, таким образом, возможность полноценного удаленного мониторинга местоположения объекта наблюдения.

На рынке доступны различные варианты подобных устройств, от сверхкомпактных персональных маяков-меток, до достаточно объемных маяков с батареей большой емкости или подключением к стационарному питанию. Наиболее востребованными с точки зрения удобства использования представляются автономные спутниковые маяки компактного размера, т.е. с размерами корпуса до порядка 70х50х30 мм, что соответствует объему до 105 см³ (куб. см) или 0,1 л. Таким компактным маяком можно скрытно оснастить большинство мобильных объектов.

На рынке доступны следующие модели спутниковых маяков компактного размера:

- GPS/GSM Маяк X-KEEPER Invis DUOS, информация об устройстве доступна из источника /1/ Руководство пользователя // [x-keeper.net] URL: http://x-keeper.net/images/manual/x-keeper_invis_duos_manual.pdf (дата обращения 20.12.2018),

- АвтоФон SE-Маяк, информация об устройстве доступна из источника /2/ АвтоФон SE-Маяк // [Интернет-магазин autofon.ru] URL: https://autofon-shop.ru/autofon-mayak/autofon-se-mayak (дата обращения 20.12.2018),

- GPS-маяк FindMe F3, информация об устройстве доступна из источника /3/ Руководство пользователя FindMe F3 // [Спутниковые поисковые системы FindMe] URL: https://findme.fm/uploads/Findme3_extended_user_manual.pdf (дата обращения 20.12.2018),

- Маяк GPS/ГЛОНАСС ГдеМои M1, информация об устройстве доступна из источника /4/ ГдеМои М1 // [ГдеМои] URL: https://www.gdemoi.ru/gps-treker/m1/ (дата обращения 20.12.2018).

Все указанные маяки используют SMS (система коротких сообщений) сообщения и передачу данных по сети мобильной связи (по протоколу GPRS (пакетная радиосвязь общего пользования)) для информирования пользователя о состоянии устройства. Дополнительно, мобильная связь используется в известных решениях в качестве резервного средства для определения местоположения с помощью LBS (геолокационных услуг), т.е. позиционирования по вышкам сети мобильной связи, в случае отсутствия GPS сигнала. В качестве элементов питания известные компактные маяки содержат две батареи формата CR123A общей емкостью 3000 мА-ч или аналогичную аккумуляторную батарею емкостью 3000 мА-ч (в случае устройства /4/). Основным недостатком известных решений является малая емкость встроенных элементов питания, не позволяющая увеличить срок автономной работы маяка и реализовать в нем расширенный набор функций, в частности, повысить точность и скорость определения местоположения, обеспечить в одном устройстве функции датчиков удара, переворота, простоя и температуры, реализовать контроль геозон. Большинство представленных на рынке маяков работают только с GPS сигналами и не предусматривают работы с ГЛОНАСС. Увеличение емкости встроенных элементов питания за счет простого увеличения количества батарей невозможно без существенного увеличения размеров маяка, поскольку полезный объем корпуса известных маяков уже по существу полностью заполнен.

Наиболее близким аналогом полезной модели, выбранным в качестве прототипа, является АвтоФон SE-Маяк /2/, который в качестве элементов питания содержит две литиевые батареи CR123А 3,0V общей емкостью 3000 мА-ч, и имеет размеры корпуса 69х51х22 мм. Таким образом, объем корпуса прототипа составляет примерно 77 куб. см. Кроме того, прототип содержит следующие основные элементы: процессор, модуль спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, модуль мобильной связи GSM с SIM-картой и цифровой акселерометр. Заявленный срок автономной работы прототипа на одном комплекте элементов питания составляет 2 года. В прототипе реализованы функции датчиков начала движения, удара, аварии, переворота и температуры. Кроме отмеченной выше малой емкости встроенных батарей и соответственно короткого срока автономной работы к недостаткам прототипа можно отнести ограниченный набор функциональных возможностей и сопряженный с денежными затратами способ передачи информации пользователю (передача SMS и трафика данных по сети мобильной связи оплачивается по тарифам оператора мобильной связи). Ограничение функциональных возможностей выражено, в частности, в отсутствии технологии A-GPS (содействие GPS) для ускорения начала работы («холодного старта») модуля спутниковой навигации и невозможности подключения к маяку внешних модулей. Кроме того, в прототипе, как и в других компактных маяках, используется миниатюрная GPS антенна с горизонтальными размерами 25x25 мм, что ограничивает точность и быстроту определения местоположения устройством.

Проблема расширения функциональных возможностей спутникового маяка при сохранении компактных размеров устройства (не более 105 куб. см) легла в основу создания настоящей полезной модели.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Для решения поставленной проблемы в полезной модели предложена улучшенная компоновка спутникового маяка в корпусе компактного размера, содержащего процессор, модуль спутниковой навигации, модуль мобильной связи и акселерометр, согласно которой указанные элементы размещены на одной печатной плате, под которой расположены элементы питания, содержащие три батареи формата АА общей емкостью 4500 мА-ч.

Таким образом, в полезной модели реализована двухъярусная компоновка элементов спутникового маяка: на верхнем ярусе расположена печатная плата с основными функциональными элементами устройства, а на нижнем ярусе, под печатной платой, расположены элементы питания, содержащие три батареи формата АА общей емкостью 4500 мА-ч. Двухъярусная компоновка элементов с одной печатной платой и использование батарей формата АА, диаметр которых составляет 14,5 мм (вместо батарей формата CR123A с диаметром 17 мм), позволили повысить эффективность использования внутреннего объема корпуса устройства, в частности, существенно увеличить емкость элементов питания спутникового маяка без существенного увеличения его размеров. В результате, срок автономной работы маяка согласно полезной модели достигает 4 лет в режиме определения координат один раз в сутки.

Согласно предпочтительному варианту осуществления спутниковый маяк имеет размеры корпуса 70х50х26 мм, объем корпуса - 91 куб. см. Таким образом, маяк сохранил компактные размеры, не превысив по объему 105 куб. см.

Также, в предпочтительном варианте осуществления модуль спутниковой навигации маяка содержит спутниковую антенну с горизонтальными размерами 35х35 мм и выполнен с возможностью приема сигналов спутниковых навигационных систем GPS (система глобального позиционирования), ГЛОНАСС, QZSS (Квазизенитная спутниковая система) и Галилео. Кроме того, спутниковый маяк может быть выполнен с возможностью использования технологии A-GPS (содействие GPS) для ускорения начала работы модуля спутниковой навигации. Использование спутниковой антенны большего размера и технологии A-GPS обеспечивает, с одной стороны, повышение точности и скорости определения местоположения маяком, а с другой стороны - понижение общего энергопотребления модуля спутниковой навигации, что позволило дополнительно увеличить срок автономной работы маяка.

Модуль мобильной связи маяка может содержать GSM антенну, приемопередатчик GSM сигналов и модуль SIM-карты или SIM-чип. В предпочтительном варианте, модуль мобильной связи выполнен с возможностью совершения исходящего вызова для информирования пользователя о событии и/или состоянии маяка. Данная функция позволяет маяку информировать пользователя о наступлении события посредством исходящего вызова, в дополнение или вместо передачи SMS или данных по сети мобильной связи, как это реализовано в известных аналогах. Исходящий вызов можно настроить таким образом, чтобы его совершение не тарифицировалось оператором связи, например, задать длительность вызова на устройство связи пользователя в один «гудок». Таким образом, можно избежать дополнительных расходов пользователя на связь со спутниковым маяком.

В дополнительных или альтернативных вариантах осуществления полезной модели процессор маяка содержит встроенный датчик температуры, а акселерометр содержит датчик начала движения, датчик удара и датчик переворота. Кроме того, спутниковый маяк может содержать многофункциональный разъем для подключения внешних модулей, световой индикатор режима работы и кнопку включения/выключения на корпусе, выполненную с возможностью подачи сигнала тревоги. Данные варианты осуществления дополнительно расширяют функциональные возможности маяка.

Достигаемый при осуществлении полезной модели технический результат состоит в расширения функциональных возможностей спутникового маяка при сохранении компактных размеров устройства (объем корпуса не более 105 куб. см). В частности, полезная модель обеспечивает увеличение срока автономной работы, а также повышение точности и скорости определения местоположения в компактном спутниковом маяке.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой принципиальную схему спутникового маяка согласно предпочтительному варианту осуществления полезной модели.

Фиг.2 представляет собой изображение в аксонометрии двухъярусной компоновки спутникового маяка согласно полезной модели.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

На Фиг.1 показана принципиальная схема спутникового маяка согласно предпочтительному варианту осуществления полезной модели.

Как показано на Фиг.1, спутниковый маяк содержит

- спутниковую антенну (1);

- приемник (2) сигналов спутниковых навигационных систем;

- приемник (3) GSM сигналов;

- GSM антенну (4);

- процессор (5);

- акселерометр (6);

- модуль (7) SIM-карты или SIM-чип;

- многофункциональный разъем (8) для подключения внешних модулей;

- элементы питания (9);

- световой индикатор (10) режима работы;

- кнопку (11) включения/выключения; и

- корпус (12).

В предпочтительном варианте осуществления корпус (12) маяка имеет компактные размеры 70х50х26 мм, объем корпуса - 91 куб. см. Однако полезная модель не ограничена указанным вариантом. Корпус (12) может иметь отличающиеся размеры, например, 70х55х25 или 70х45х30 мм, в равной степени обеспечивая достижение заявленного технического результата при условии сохранения компактности, то есть, при условии сохранения объема корпуса (12) маяка не более 105 куб. см.

Элементы питания (9) содержат три батареи формата АА общей емкостью 4500 мА-ч. Таким образом, в маяке согласно полезной модели емкость элементов питания (9) увеличена на 50% по сравнению с аналогами и прототипом. При этом на рынке доступно большое количество промышленных батарей и аккумуляторов формата АА с емкостью 1500 мА-ч, которые с равным успехом могут применяться в заявленном маяке, что является дополнительным преимуществом полезной модели.

Спутниковая антенна (1) и приемник (2) сигналов спутниковых навигационных систем составляют модуль спутниковой навигации маяка. Спутниковая антенна (1) имеет горизонтальные размеры 35х35 мм. Приемник (2) выполнен с возможностью приема сигналов спутниковых навигационных систем GPS (система глобального позиционирования), ГЛОНАСС, QZSS (Квазизенитная спутниковая система) и Галилео, и вычисления координат местоположения маяка на их основе. В полезной модели могут с успехом применяться любые из доступных на рынке спутниковых антенн указанного размера и соответствующие приемники сигналов спутниковых навигационных систем, например, такие как ГЛОНАСС/GPS приемник SIM68R производства компании SIMCom Wireless Solutions. Спутниковая антенна (1) большего размера (по сравнению с аналогами и прототипом) обеспечивает повышение точности и скорости определения местоположения маяком.

GSM антенна (4), приемопередатчик (3) GSM сигналов и модуль (7) SIM-карты или SIM-чип входят в состав модуля мобильной связи маяка согласно полезной модели. Для обеспечения заявленного технического результата могут использоваться любые подходящие элементы указанных типов. При этом согласно предпочтительному варианту осуществления, в маяке реализована поддержка технологии A-GPS (содействие GPS) для ускорения начала работы («холодного старта») модуля спутниковой навигации маяка посредством обновление альманаха и орбитальных данных (эфемерид) в приемнике (2) сигналов спутниковых навигационных систем по сети мобильной связи. Способы и средства реализации технологии A-GPS известны специалистам в данной области техники, а на рынке доступны комплектующие с поддержкой данной технологии.

Управление устройством может осуществляться пользователем через Web-интерфейс с помощью сервиса управления и мониторинга, реализованного на внешнем сервере. Подобно аналогам, модуль мобильной связи маяка конфигурирован для информирования пользователя о заданных событиях и/или состоянии маяка посредством передачи SMS или пакетных данных по сети мобильной связи, например, внешнему серверу управления и мониторинга. События и условия их наступления программируются изготовителем и/или пользователем маяка, например, через Web-интерфейс. Программируемые события могут относиться как к состоянию маяка, например, извещение о снижении заряда элементов питания (9), так и к показаниям датчиков маяка, например, относящимся к регистрации начала движения, удара, переворота, изменения температуры и т.д.

Кроме того, в отличие от аналогов, модуль мобильной связи в маяке согласно полезной модели конфигурирован для информирования пользователя о событии и/или состоянии маяка посредством совершения исходящего вызова на мобильное устройство пользователя. А именно, модуль мобильной связи маяка конфигурирован для инициации исходящего вызова заданной длительности, например, длительностью в один или два «гудка», по сигналу процессора (5) в случае наступления определенного события. Совершение короткого исходящего вызова не тарифицируется операторами связи, что позволяет пользователю избежать дополнительных расходов во время эксплуатации устройства. Данная функция является дополнительным преимуществом спутникового маяка согласно полезной модели и не реализована ни в одном из известных аналогов.

После получения входящего вызова от спутникового маяка пользователь может проверить его местоположение и/или изменить режим работы, например, перевести из режима ожидания (редкая передача данных о местоположении) в режим активного отслеживания (частая передача данных о местоположении) для постоянного наблюдения за местоположением маяка.

Возможны варианты осуществления полезной модели с совмещенным модулем GSM/GPRS/GPS с поддержкой A-GPS, например, таким как модуль Enfora Enabler II-G A-GPS MLG0208-xx. В этом случае приемник (2) сигналов спутниковых навигационных систем и приемопередатчик (3) GSM сигналов с модулем (7) SIM-карты или SIM-чип будут интегрированы в одном модуле.

Процессор (5) представляет собой микропроцессорный блок управления с датчиком температуры. Акселерометр (6) представляет собой трехосевой цифровой акселерометр, работающий во взаимодействии с процессором (5) и содержащий датчик начала движения, датчик удара и датчик переворота. Подходящие процессоры и акселерометры доступны на рынке и известны специалистам в данной области техники. Предпочтительно, в спутниковом маяке предусмотрена возможность регулировки чувствительности и задания интервала реактивации для указанных датчиков.

Кнопка (11) включения/выключения расположена на корпусе (12) маяка и выполнена с возможностью подачи сигнала тревоги, например, посредством длительного или повторного нажатия на нее. Сигнал тревоги может быть подан посредством направления SMS, передачи данных по сети мобильной связи на внешний сервер мониторинга или с помощью исходящего вызова на мобильное устройство пользователя, как описано выше. Световой индикатор (10) режима работа может иметь соответствующую индикацию для каждого из режимов работы маяка. В частности, световой индикатор (10) может быть конфигурирован для отображения режима тревоги во время подачи сигнала тревоги, посредством изменения света индикации или мигания.

Двухъярусная компоновка спутникового маяка согласно полезной модели проиллюстрирована на Фиг.2. Как можно видеть, спутниковая антенна (1), приемник (2) сигналов спутниковых навигационных систем, приемопередатчик (3) GSM сигналов, GSM антенна (4), процессор (5) и модуль (7) SIM-карты или SIM-чип расположены на одной печатной плате на верхнем ярусе устройства. На указанной печатной плате также расположены остальные функциональные элементы маяка, которые имеют меньшие размеры и не показаны на Фиг.2 для ясности. Под печатной платой, на нижнем ярусе устройства, расположены элементы питания (9), а именно, три батареи формата АА с общей емкостью 4500 мА-ч. Используемые в настоящей заявке при описании ярусов термины «верхний» и «нижний», а также указание на расположение элементов питания «под» печатной платой, обозначают расположение элементов маяка в пространстве по отношению к направлению «вверх», заданному ориентацией верхней поверхности спутниковой антенны (1), как показано на Фиг.2.

Двухъярусная компоновка элементов спутникового маяка согласно полезной модели и использование батарей формата АА, диаметр которых составляет 14,5 мм (вместо батарей формата CR123A с диаметром 17 мм), обеспечили более эффективное использование и заполнение внутреннего объема корпуса устройства. В результате, емкость элементов питания (9) спутникового маяка увеличена на 50% по сравнению с аналогами и прототипом без существенного увеличения корпуса (12), который сохранил компактные размеры. Описанная компоновка также позволила установить в маяке спутниковую антенну (1) с горизонтальными размерами 35х35 мм, повысив точность и скорость определения местоположения маяком. Скорость начала работы модуля спутниковой навигации дополнительно увеличена применением технологии A-GPS, как описано выше. Как использование спутниковой антенны (1) увеличенного размера, так и технология A-GPS, снижают общее энергопотребления модуля спутниковой навигации, дополнительно повышая срок автономной работы маяка от одного комплекта элементов питания (9).

Работа спутникового маяка может быть запрограммирована различными способами во время изготовления или в ходе эксплуатации, в зависимости от задач и требований пользователя. Предпочтительно, маяк конфигурирован для работы в нескольких режимах, например, режимах ожидания, тревоги, активного отслеживания и т.д. Основное время эксплуатации маяк находится в режиме ожидания (или режиме «сна») с минимальным энергопотреблением, не излучая каких-либо сигналов. Данных режим, кроме экономии энергии, обеспечивает защиту маяка от сканирования. С определенной периодичностью маяк может «просыпаться» для передачи пользователю данных о местоположении маяка и/или его состоянии (заряде батарей, температуре и т.д.). Различные режимы работы маяка отличаются периодичностью осуществляемой им передачи данных о местоположении. Кроме того, маяк может осуществлять передачу данных при наступлении определенного события.

В одном из вариантов осуществления в маяке реализован режим контроля геозон, т.е. определение событий в виде задания географических зон, передвижение объекта наблюдения относительно которых подлежит отслеживанию. В данном режиме маяк будет информировать пользователя о выходе объекта наблюдения из заданной зоны и/или его входе в заданную зону.

Настройка и управление спутниковым маяком согласно полезной модели, в том числе обновление его программного обеспечения, может осуществляться «по воздуху», т.е. по сети мобильной связи. Для удобства пользователя может быть реализован внешний сервер управления маяком с доступом по сети Интернет, обеспечивающей сбор и отображение всех получаемых от маяка данных, а также инструменты для настройки маяка, обновления его программного обеспечения и т.д. Доступ к маяку защищен паролем и/или пин-кодом.

Главная функция спутникового маяка согласно полезной модели заключается в определении местоположения мобильных объектов в случае их потери или хищения. Кроме этого, оснащение описанного спутникового маяка обеспечивает следующий набор функциональных возможностей: датчик движения; датчик простоя; датчик удара; датчик переворота (кантования); датчик изменения температуры; установка исходящего вызова для информирования о событии; ускорение спутниковой навигации с помощью A-GPS; контроль геозон; обновление «по воздуху» и защиту от сканирования. Емкость одного комплекта элементов питания спутникового маяка согласно полезной модели в 4500 мА-ч обеспечивает не менее 1500 выходов маяка в эфир с передачей данных о местоположении, что соответствует сроку автономной работы в 4 года. Точность определения координат местоположения составляет до 60 см. Кроме того, в маяке реализован «черный ящик» для хранения данных о местоположении, с возможностью сохранения до 10 000 точек (координат).

Ни один из известных аналогов в форм-факторе компактного спутникового маяка (объем корпуса до 105 куб. см) не имеет аналогичного полезной модели набора функциональных возможностей. Во всех остальных аспектах, за исключением описанных выше, работа спутникового маяка согласно полезной модели аналогична известным аналогам и прототипу. Описанный спутниковый маяк может с успехом применяться для отслеживания местоположения и поиска любых транспортных средств (автомобилей, мотоциклов, квадроциклов, снегоходов и т.д.), а также ценных грузов, спецтехники и другого дорогостоящего оборудования (дизельные станции, компрессоры и т.д.).

Описанные выше варианты осуществления являются примерными и приведены для иллюстрации и раскрытия сущности полезной модели, но не ограничивают ее объем, определяемый нижеследующей формулой полезной модели.

Claims (8)

1. Спутниковый маяк с корпусом компактного размера, содержащий процессор, модуль спутниковой навигации, модуль мобильной связи и акселерометр, отличающийся тем, что указанные элементы размещены на одной печатной плате, под которой расположены элементы питания, содержащие три батареи формата АА, модуль спутниковой навигации содержит спутниковую антенну, выполнен с возможностью приема сигналов спутниковых навигационных систем GPS (система глобального позиционирования), ГЛОНАСС, QZSS (квазизенитная спутниковая система) и Галилео и использования технологии A-GPS (содействие GPS).

2. Спутниковый маяк по п.1, отличающийся тем, что имеет размеры корпуса 70х50х26 мм, общая емкость элементов питания составляет 4500 мАч, и спутниковая антенна имеет горизонтальные размеры 35х35 мм.

3. Спутниковый маяк по п.2, отличающийся тем, что модуль мобильной связи содержит GSM-антенну, приемопередатчик GSM-сигналов и модуль SIM-карты или SIM-чип.

4. Спутниковый маяк по п.3, отличающийся тем, что модуль мобильной связи выполнен с возможностью совершения исходящего вызова для информирования пользователя о событии и/или состоянии маяка.

5. Спутниковый маяк по п.1, отличающийся тем, что процессор содержит встроенный датчик температуры.

6. Спутниковый маяк по п.1, отличающийся тем, что акселерометр содержит датчик начала движения, датчик удара и датчик переворота.

7. Спутниковый маяк по п.1, отличающийся тем, что содержит многофункциональный разъем для подключения внешних модулей.

8. Спутниковый маяк по п.1, отличающийся тем, что содержит на корпусе световой индикатор режима работы и кнопку включения/выключения, выполненную с возможностью подачи сигнала тревоги.

Images