RU2434299C1 - Sos-system for highways - Google Patents
Sos-system for highways Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434299C1 RU2434299C1 RU2010130009/08A RU2010130009A RU2434299C1 RU 2434299 C1 RU2434299 C1 RU 2434299C1 RU 2010130009/08 A RU2010130009/08 A RU 2010130009/08A RU 2010130009 A RU2010130009 A RU 2010130009A RU 2434299 C1 RU2434299 C1 RU 2434299C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- phase
- antenna
- frequency amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Alarm Systems (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая система относится к средствам обеспечения безопасности, защиты и спасения людей в условиях интенсивного движения на крупных автомагистралях.The proposed system relates to the means of ensuring safety, protection and rescue of people in conditions of heavy traffic on major highways.
В последнее время на крупных автомагистралях западных стран (США, Германия, Южная Корея) в целях оперативного сообщения о дорожно-транспортном происшествии по обеим сторонам магистрали через каждый километр устанавливаются системы: SOS-телефоны прямой радиосвязи с ближайшими пунктами оказания медицинской и технической помощи. Эти системы имеют автономные источники питания и постоянно настроены на волну соответствующего пункта.Recently, on major highways of Western countries (USA, Germany, South Korea), in order to quickly report a traffic accident on both sides of the highway, systems are installed every kilometer through: SOS telephones of direct radio communication with the nearest medical and technical assistance centers. These systems have autonomous power supplies and are constantly tuned to the wave of the corresponding item.
Чаще всего имеются автономные системы с солнечными источниками энергии (фиг.1) и иногда с системой их ориентации на Солнце. Система устанавливается в непосредственной близости от магистрали на бетонном столбе с высотой 12-15 метров, в верхней части которого расположена постоянно закрепленная солнечная кремниевая батарея КБ площадью 0,12 м2 и максимальной электрической мощностью в полдень около 10 Вт, трехштырьковая радиоантенна РА и герметичная коробка ГК с микрофоном и кнопкой вызова, внутри которой расположена буферная щелочная аккумуляторная батарея, подзаряжающаяся от солнечной батареи для работы в ночное время, и радиопередатчик. Солнечная батарея постоянно направлена на Юг под углом 30º к горизонту.Most often, there are autonomous systems with solar energy sources (Fig. 1) and sometimes with a system of their orientation to the Sun. The system is installed in the immediate vicinity of the highway on a concrete pillar with a height of 12-15 meters, in the upper part of which there is a permanently fixed KB silicon battery with an area of 0.12 m 2 and a maximum electric power of about 10 W at noon, a three-pin radio antenna of the RA and an airtight box GK with a microphone and a call button, inside of which there is a buffer alkaline battery, recharged from the solar battery for night time operation, and a radio transmitter. The solar battery is constantly directed to the South at an angle of 30º to the horizon.
Недостатками такой системы являются:The disadvantages of such a system are:
- дороговизна, связанная с использованием высоких бетонных столбов для предотвращения хищения солнечной батареи;- the high cost associated with the use of high concrete poles to prevent theft of the solar battery;
- недостаточная эффективность в пасмурные дни и малый КПД в неориентированном на солнце положении солнечной батареи.- lack of efficiency on cloudy days and low efficiency in the sun-oriented position of the solar battery.
Известны также SOS-системы для автомагистралей (патенты РФ №2.090.777, 2.183.351, 2.242.382, 2.282.897; патенты США №4.753.895, 4.816.893 и другие).Also known are SOS systems for highways (RF patents Nos. 2,090.777, 2.183.351, 2.242.382, 2.282.897; US patents Nos. 4.753.895, 4.816.893 and others).
Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «SOS-система для автомагистралей» (патент РФ №2.282.897, G08B 25/12, 2005), которая и выбрана в качестве базовой системы.Of the known systems, the closest to the proposed one is the "SOS-system for highways" (RF patent No. 2.282.897, G08B 25/12, 2005), which is chosen as the base system.
В известной системе радиосвязь с ближайшими пунктами оказания медицинской и технической помощи осуществляется с использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией.In the known system, radio communication with the nearest points of medical and technical assistance is carried out using complex signals with combined amplitude modulation and phase shift keying.
Однако потенциальные возможности известной системы используются не в полной мере.However, the potential capabilities of the known system are not fully utilized.
Следует отметить, что на крупных автомагистралях мимо SOS-системы проходит очень большой транспортный поток, среди которого могут быть угнанные транспортные средства, инкассаторские машины, специальные транспортные средства, перевозящие материальные ценности, экологически опасные и важные грузы. За указанными транспортными средствами необходим постоянный контроль, обеспечивающий обнаружение и определение их местоположения и маршрут движения. Данную задачу с успехом может решать известная SOS-система.It should be noted that on large highways, a very large traffic flow passes by the SOS system, among which there may be stolen vehicles, collection vehicles, special vehicles carrying material assets, environmentally hazardous and important cargoes. These vehicles require constant monitoring, ensuring the detection and determination of their location and route. This task can be successfully solved by the well-known SOS-system.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей известной системы путем обнаружения, определения местоположения и маршрута движения угнанных транспортных средств и специальных транспортных средств, перевозящих материальные ценности, экологически опасные и важные грузы.An object of the invention is to expand the functionality of the known system by detecting, determining the location and route of movement of stolen vehicles and special vehicles carrying material assets, environmentally hazardous and important goods.
Поставленная задача решается тем, что SOS-система радиотелефонной связи при аварийных ситуациях на крупных автомагистралях, использующая, в соответствии с ближайшим аналогом, солнечную энергию для электропитания радиопередатчика в дневное и ночное время и состоящая из многоячеистой панели солнечных параболоидных концентраторов, в фокусах которых расположены арсенид-галлиевые фотоприемники, имеющие возможность преобразовывать концентрированную солнечную энергию с КПД до 20% и с удельной мощностью 200 Вт/м2, по бокам солнечной батареи установлены фотодиоды в цилиндрических отражателях, имеющие возможность ориентировать батарею на солнце с помощью сельсинов с точностью ±2°, а сама батарея размещается в герметичной прозрачной полусфере, на которой сверху установлена штыревая антенна, соединенная с коробкой, в которой размещены буферная щелочная батарея, радиопередатчик, микрофон и кнопки вызова, при этом коробки крепятся к разделительному барьеру автомагистрали на расстоянии 0,8…1 км друг от друга, вдоль автомагистрали в населенных пунктах расположены пункты оказания медицинской и технической помощи, каждый из которых содержит последовательно включенные приемную антенну, первый усилитель высокой частоты, удвоитель фазы, второй анализатор спектра, блок сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом усилителя высокой частоты, пороговый блок, ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, пороговый блок, ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, первый амплитудный ограничитель и синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход подключен к звуковому сигнализатору и блоку регистрации, к выходу удвоителя фазы последовательно подключены второй амплитудный ограничитель, делитель фазы на два, узкополосный фильтр и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, а выход подключен ко второму входу блока регистрации, радиопередатчик выполнен в виде последовательно включенных первого задающего генератора, амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом микрофона, фазового манипулятора и первого усилителя мощности, а также генератора модулирующего кода и штыревой антенны, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена вторым задающим генератором, вторым усилителем мощности, антенным переключателем, вторым усилителем высокой частоты, вторым фазовым детектором, двумя линиями задержки, таймером, преобразователем аналог-код, сумматором, логическим элементом «ИЛИ» и транспондерами, устанавливаемыми на угнанных транспортных средствах и специальных транспортных средствах, перевозящих материальные ценности, экологически опасные и важные грузы, причем к выходу второго задающего генератора последовательно подключены второй усилитель мощности, антенный переключатель, вход-выход которого связан с приемопередающей штыревой антенной, второй усилитель высокой частоты, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первая линия задержки, сумматор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, и логический элемент «ИЛИ», второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, а выход подключен ко второму входу фазового манипулятора, к выходу таймера последовательно подключены преобразователь аналог-код и вторая линия задержки, выход которого подключен к третьему входу сумматора, каждый транспондер выполнен в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной, и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, связанными с микрополосковой антенной.The problem is solved in that the SOS system of radiotelephone communications in emergency situations on large highways, using, in accordance with the closest analogue, solar energy to power the radio transmitter in the daytime and at night and consisting of a multi-cell panel of solar paraboloid concentrators with arsenide in their foci -gallium photodetectors having the ability to convert concentrated solar energy with an efficiency of up to 20% and with a specific power of 200 W / m 2 , on the sides of the solar battery photodiodes in cylindrical reflectors are installed, which have the ability to orient the battery in the sun using selsyn with an accuracy of ± 2 °, and the battery itself is placed in a sealed transparent hemisphere, on top of which there is a whip antenna connected to a box in which an alkaline buffer battery, a radio transmitter are placed, a microphone and call buttons, while the boxes are attached to the dividing barrier of the highway at a distance of 0.8 ... 1 km from each other, along the highway in settlements there are m medical and technical assistance, each of which contains a receiving antenna in series, a first high-frequency amplifier, a phase doubler, a second spectrum analyzer, a comparison unit, the second input of which is connected to the high-frequency amplifier output through a first spectrum analyzer, a threshold block, a key, a second input which is connected to the output of the first high-frequency amplifier, a threshold block, a key, the second input of which is connected to the output of the first high-frequency amplifier, the first amplitude limiter and synchronous a torus, the second input of which is connected to the key output, and the output is connected to an audible annunciator and a recording unit, a second amplitude limiter, a phase divider by two, a narrow-band filter and a first phase detector, the second input of which is connected to the output of the first amplitude limiter, and the output is connected to the second input of the registration unit, the radio transmitter is made in the form of series-connected first master oscillator, amplitude modulator, the second input of which is connected Inen with the output of a microphone, a phase manipulator and a first power amplifier, as well as a modulating code generator and a pin antenna, differs from the closest analogue in that it is equipped with a second master oscillator, a second power amplifier, an antenna switch, a second high-frequency amplifier, a second phase detector, two delay lines, a timer, an analog-to-code converter, an adder, an OR logic element and transponders installed on stolen vehicles and special vehicles goods carrying environmental values, environmentally hazardous and important goods, and the second power amplifier, an antenna switch, the input-output of which is connected to the transceiver pin antenna, a second high-frequency amplifier, a second phase detector, the second input of which is connected to the output of the second master oscillator with the output of the master oscillator, the first delay line, an adder, the second input of which is connected to the output of the modulating code generator, and an OR logic element, the second input of which о is connected to the output of the modulating code generator, and the output is connected to the second input of the phase manipulator, an analog-code converter and a second delay line are connected to the timer output, the output of which is connected to the third input of the adder, each transponder is made in the form of a piezocrystal deposited on its surface an aluminum thin-film interdigital transducer associated with a microstrip antenna and a set of reflectors, an interdigital transducer contains two comb systems ctrodes, the electrodes of each of the combs are connected to each other by buses connected to a microstrip antenna.
Структурная схема предлагаемой SOS-системы для автомагистралей представлена на фиг.2. Структурная схема радиопередатчика изображена на фиг.3. Функциональная схема транспондера изображена на фиг.4. Структурная схема пункта оказания медицинской и технической помощи представлена на фиг.5. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы системы, показаны на фиг.6 и 7.The structural diagram of the proposed SOS system for highways is presented in figure 2. The structural diagram of the radio transmitter is shown in figure 3. Functional diagram of the transponder shown in figure 4. The structural diagram of the point of medical and technical assistance is presented in figure 5. Timing diagrams explaining the principle of the system are shown in Fig.6 and 7.
Солнечная батарея 1 представляет собой набор солнечных параболоидных оптических концентраторов 2, сфокусированных на арсенид-галиевые преобразователи, размещенные на тыловой стороне планок 3. Для азимутально-зенитальной ориентации по бокам батареи 1 установлены фотодиоды 4 с отражателями 5, управляющие сельсинами 6.The
Батарея 1 установлена в герметичном прозрачном полусферическом колпаке 7 на герметичной коробке 8, внутри которой расположены буферная щелочная батарея 1 и радиопередатчик, а на противоположных стенах коробки размещены микрофон 9 и кнопки вызова 10. Штыревая радиоантенна 11 установлена в верхней части полусферы, а вся система закреплена на разделительном барьере 12 автомагистрали.The
Радиопередатчик выполнен в виде последовательно включенных первого задающего генератора 13, амплитудного модулятора 14, второй вход которого соединен с выходом микрофона 9, фазового манипулятора 16 и второго усилителя 17 мощности, последовательно включенных второго задающего генератора 35, второго усилителя 36 мощности, антенного переключателя 37, вход-выход которого связан с антенной 11, второго усилителя 38 высокой частоты, второго фазового детектора 39, второй вход которого соединен с выходом второго задающего генератора 35, первой линии 40 задержки, сумматора 44, второй вход которого соединен с выходом генератора 15 модулирующего кода, и логического элемента «ИЛИ» 45, второй вход которого соединен с выходом генератора 15 модулирующего кода, а выход подключен ко второму входу фазового манипулятора 16.The radio transmitter is made in the form of a series-connected
К выходу таймера 41 последовательно подключены преобразователь 42 аналог-код и вторая линия 43 задержки, выход которой подключен к третьему входу сумматора 44.An
Транспондер выполнен в виде пьезокристалла 46 с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем (ВШП), связанным с микрополосковой антенной 47, и набором отражателей 51. Встречно-штыревой преобразователь поверхностных акустических волн (ПАВ) содержит две гребенчатые системы электродов 48, шины 49 и 50, которые соединяют электроды каждой из гребенок между собой. Шины 49 и 50, в свою очередь связанные с микрополосковой антенной 47.The transponder is made in the form of a
Пункт оказания медицинской и технической помощи содержит последовательно включенные приемную антенну 18, первый усилитель 19 высокой частоты, удвоитель 21 фазы, второй анализатор 23 спектра, блок 24 сравнения, второй вход которого через первый анализатор 22 спектра соединен с выходом усилителя 19 высокой частоты, пороговый блок 25, ключ 26, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 19 высокой частоты, первый амплитудный ограничитель 27 и синхронный детектор 28, второй вход которого соединен с выходом ключа 26, а выход подключен к звуковому сигнализатору 29 и блоку 30 регистрации. К выходу удвоителя 21 фазы последовательно подключены второй амплитудный ограничитель 31, делитель 32 фазы на два, узкополосный фильтр 33 и первый фазовый детектор 34, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя 27, а выход подключен ко второму входу блока 30 регистрации.The medical and technical assistance station contains a receiving antenna 18 connected in series, a first high-frequency amplifier 19, a phase doubler 21, a second spectrum analyzer 23, a comparison unit 24, the second input of which is connected to the output of a high-frequency amplifier 19 through a first spectrum analyzer 22, a threshold block 25, a key 26, the second input of which is connected to the output of the first high-frequency amplifier 19, the first amplitude limiter 27 and a synchronous detector 28, the second input of which is connected to the output of the key 26, and the output is connected to the sound CB annunciator 29 and register unit 30. A second amplitude limiter 31, a phase divider 32, a narrow-band filter 33, and a first phase detector 34, the second input of which is connected to the output of the first amplitude limiter 27, and the output is connected to the second input of the recording unit 30, are connected in series to the output of the phase doubler 21.
Удвоитель 21 фазы, анализаторы 22 и 23 спектра, блок 24 сравнения, пороговый блок 25 и ключ 26 образуют обнаружитель (селектор) 20 сложного сигнала с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн).Phase doubler 21, spectrum analyzers 22 and 23, comparison unit 24, threshold block 25, and key 26 form a detector (selector) 20 of a complex signal with combined amplitude modulation and phase shift keying (AM-FMN).
Система работает в двух режимах: в режиме дорожно-транспортного происшествия и в режиме контроля транспортного потока следующим образом.The system operates in two modes: in a traffic accident mode and in a traffic flow control mode as follows.
При возникновении дорожно-транспортного происшествия его участники нажимают кнопку 10 и включают тем самым электропитание радиопередатчика. При этом первый задающий генератор 13 формирует высокочастотное колебание (фиг.7 а)When a traffic accident occurs, its participants press
, , , ,
где U1, w1, φ1, T1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания;where U 1 , w 1 , φ 1 , T 1 - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of high-frequency oscillations;
которое поступает на первый вход амплитудного модулятора 14. На второй вход последнего подается модулирующая функция m(t) (фиг.7 б) с выхода микрофона 9, отображающая голосовое сообщение потерпевшего, в котором содержится информация о подробностях случившегося. На выходе амплитудного модулятора 14 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM) (фиг.7 в)which is supplied to the first input of the
, , , ,
где m(t) - модулирующая функция, отображающая закон амплитудной модуляции;where m (t) is the modulating function that displays the law of amplitude modulation;
который поступает на первый вход фазового манипулятора 16. На второй вход последнего через логический элемент «ИЛИ» 45 с выхода генератора 15 модулирующего кода 15 подается модулирующий код M1(t) (фиг.7 г), в котором содержатся сигнал тревоги (SOS), название автомагистрали, номер разделительного барьера, который наносится черной краской на белой поверхности разделительного барьера, номер километра, на котором установлен разделительный барьер, и другие необходимые опознавательные данные.which is fed to the first input of the
На выходе фазового манипулятора 16 образуется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн) (фиг.7 д)At the output of the
, , , ,
где φk(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t) (фиг.7 г), причем φк(t)=const при Кτэ<t<(к+1)τэ, и может изменяться скачком при t=Кτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2,…, N-1);where φ k (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M 1 (t) (Fig. 7 g), and φ к (t) = const at Кτ э < t <(k + 1) τ e , and can change abruptly at t = Кτ e , i.e. at the borders between elementary premises (K = 1, 2, ..., N-1);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T1(T1=N·τэ).τ e , N - the duration and number of chips that make up the signal of duration T 1 (T 1 = N · τ e ).
Данный сигнал после усиления в усилителе 17 мощности через антенный переключатель 37 поступает в приемопередающую штыревую антенну 11, излучается ею в эфир на частоте w1, улавливается приемной антенной 18 и через усилитель 19 высокой частоты поступает на вход обнаружителя (селектора) 20, состоящего из удвоителя 21 фазы, анализаторов 22 и 23 спектра, блока 24 сравнения, порогового блока 25 и ключа 26. На выходе удвоителя 21 фазы образуется напряжениеThis signal after amplification in the
, , , ,
где U4=l/2U3 2,where U 4 = l / 2 U 3 2 ,
В качестве удвоителя 21 фазы может быть использован перемножитель, на два входа которого поступает один и тот же сигнал u3(t).As a phase doubler 21, a multiplier can be used, the two signal of which receives the same signal u 3 (t).
Так как 2φк(t)={0,2π}, то в напряжении u4(t) фазовая манипуляция уже отсутствует.Since 2φ к (t) = {0.2π}, then in the voltage u 4 (t) phase manipulation is already absent.
Ширина спектра Δf2 второй гармоники сигнала определяется длительностью T1 сигналаThe spectrum width Δf 2 of the second harmonic of the signal is determined by the duration T 1 of the signal
тогда как ширина спектра принимаемого АМ-ФМн-сигнала определяется длительностью τэ его элементарных посылокwhile the width of the spectrum of the received AM-QPSK signal is determined by the duration τ e of its elementary premises
, ,
т.е. ширина спектра Δf2 второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра Δfc входного сигналаthose. spectrum width Δf 2 of the second harmonic of the signal is N times smaller than the spectrum width Δf c of the input signal
. .
Следовательно, при умножении фазы АМ-ФМн-сигнала на два его спектр "сворачивается" в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить АМ-ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов и помех.Therefore, when the phase of the AM-QPSK signal is multiplied by two, its spectrum “folds” N times. This circumstance makes it possible to detect an AM-QPSK signal even when its power at the receiver input is less than the power of noise and interference.
Ширина спектра Δfc входного сигнала измеряется с помощью анализатора 22 спектра, а ширина спектра Δf2 второй гармоники сигнала измеряется с помощью анализатора 23 спектра. Напряжения UI и UII, пропорциональные Δfc и Δf2 соответственно, с выходов анализаторов 22 и 23 спектра поступают на два входа блока 24 сравнения.The width of the spectrum Δf c of the input signal is measured using the spectrum analyzer 22, and the spectrum width Δf 2 of the second harmonic of the signal is measured using the spectrum analyzer 23. Voltages U I and U II , proportional to Δf c and Δf 2, respectively, from the outputs of the spectrum analyzers 22 and 23 are supplied to the two inputs of the comparison unit 24.
Так как UI>>UII, то на выходе блока 24 сравнения образуется положительный импульс, который сравнивается с пороговым напряжением Uпop в пороговом блоке 25. Пороговое напряжение Uпop превышается только при обнаружении АМ-ФМн-сигнала. При превышении порогового уровня Uпор в пороговом блоке 25 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 26, открывая его. В исходном состоянии ключ 26 всегда закрыт.Since U I >> U II , a positive pulse is generated at the output of the comparison unit 24, which is compared with the threshold voltage U pop in the threshold block 25. The threshold voltage U pop is exceeded only when an AM-FMN signal is detected. When the threshold level U pores is exceeded, a constant voltage is generated in the threshold block 25, which is supplied to the control input of the key 26, opening it. In the initial state, the key 26 is always closed.
При этом принимаемый АМ-ФМн-сигнал u3(t) с выхода усилителя 19 высокой частоты через открытый ключ 26 поступает на первый вход синхронного детектора 28 и на вход первого амплитудного ограничителя 27.In this case, the received AM-QPSK signal u 3 (t) from the output of the high-frequency amplifier 19 through the public key 26 is fed to the first input of the synchronous detector 28 and to the input of the first amplitude limiter 27.
На выходе последнего образуется ФМн-сигнал (фиг.7 е)At the output of the latter, an QPSK signal is generated (Fig. 7 e)
, , , ,
где U0 - порог ограничения;where U 0 is the limit threshold;
который поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 28. В результате синхронного детектирования на выходе синхронного детектора 28 образуется низкочастотное напряжение (фиг.7 ж)which is fed to the second (reference) input of the synchronous detector 28. As a result of synchronous detection, a low-frequency voltage is generated at the output of the synchronous detector 28 (Fig. 7 g)
, ,
где uH1=1/2U3·U0;where u H1 = 1/2 · U 3, U 0;
пропорциональное исходной модулирующей функции m(t) (фиг.7 б). Это напряжение поступает на первый вход блока 30 регистрации, где оно фиксируется, и на вход звукового сигнализатора 29, где воспроизводится тревожное сообщение.proportional to the original modulating function m (t) (Fig.7 b). This voltage is supplied to the first input of the registration unit 30, where it is fixed, and to the input of the audible alarm 29, where an alarm message is played.
ФМн-сигнал u5(t) (фиг.7 е) с выхода первого амплитудного ограничителя 27 поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 34.The PSK signal u 5 (t) (Fig. 7 e) from the output of the first amplitude limiter 27 is supplied to the first (information) input of the phase detector 34.
Напряжение u4(t) с выхода удвоителя 21 фазы одновременно поступает на вход второго амплитудного ограничителя 31, на выходе которого образуется напряжение (фиг.7 з)The voltage u 4 (t) from the output of the phase doubler 21 is simultaneously fed to the input of the second amplitude limiter 31, the output of which is voltage (Fig. 7 h)
, . , .
Это напряжение поступает на вход делителя 32 фазы на два, на выходе которого образуется напряжение (фиг.7 и)This voltage is fed to the input of the phase divider 32 into two, the output of which is formed voltage (Fig.7)
, , , ,
которое выделяется узкополосным фильтром 33 и подается на второй (опорный) вход фазового детектора 34.which is allocated by a narrow-band filter 33 and fed to the second (reference) input of the phase detector 34.
На выходе фазового детектора 34 образуется низкочастотное напряжение (фиг.7 к)At the output of the phase detector 34, a low-frequency voltage is generated (Fig. 7 k)
, ,
где UH2=1/2U0-U7;where U H2 = 1/2 U 0 -U 7;
пропорциональное модулирующему коду M1(t) (фиг.7 г). Это напряжение поступает на второй вход блока 30 регистрации, где оно фиксируется.proportional to the modulating code M 1 (t) (Fig.7 g). This voltage is supplied to the second input of the registration unit 30, where it is fixed.
Следовательно, опорное напряжение, необходимое для синхронного детектирования ФМн-сигнала, выделяется непосредственно из самого принимаемого АМ-ФМн-сигнала.Therefore, the reference voltage necessary for synchronous detection of the PSK signal is extracted directly from the received AM-PSK signal.
В режиме контроля транспортного потока включается второй задающий генератор 35, который формирует высокочастотное колебание (фиг.6 а)In the control mode of the transport stream, a
, , , ,
где U8, w2, φ2, Т2 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания;where U 8 , w 2 , φ 2 , T 2 - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of high-frequency oscillations;
которое после усиления в усилителе 36 мощности через антенный переключатель 37 поступает в антенну 11 и излучается ею в эфир на частоте w2. Для исключения связи на гармониках отношение частот w1 и w2 выбирается дробно-рациональным.which, after amplification in the
Высокочастотным колебанием u8(t) (фиг.6 а) облучаются транспортные средства, проходящие мимо радиопередатчика.High-frequency oscillation u 8 (t) (Fig.6 a) irradiated vehicles passing by the radio transmitter.
В целях предотвращения хищения транспортного средства владелец кроме противоугонной системы в месте, известном только ему, устанавливает транспондер. Угонщик, завладевший транспортным средством, не знает об установке транспондера.In order to prevent theft of the vehicle, the owner, in addition to the anti-theft system, installs a transponder in a place known only to him. The hijacker who has taken possession of the vehicle does not know about the installation of the transponder.
Что касается специальных транспортных средств, перевозящих материальные ценности, экологически опасные и важные грузы, то они априорно снабжаются транспондерами.As for special vehicles carrying material assets, environmentally hazardous and important goods, they are a priori supplied with transponders.
Высокочастотное колебание u8(t) на частоте w1 улавливается микрополосковой антенной 47 транспондера, установленного на транспортном средстве, которое приближается к радиопередатчику, преобразуется встречно-штыревым преобразователем (ВШП) в акустическую волну. Последняя распространяется по поверхности пьезокристалла 46, отражается от отражателей 51 и опять преобразуется в сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН) (фиг.6 в)A high-frequency oscillation u 8 (t) at a frequency w 1 is captured by a
, , , ,
где φк2(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M2(t) (фиг.6 б).where φ к2 (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M 2 (t) (Fig.6 b).
При этом внутренняя структура сформированного сложного ФМн-сигнала определяется топологией ВШП, имеет индивидуальный характер и содержит информацию об идентификационном номере транспортного средства.Moreover, the internal structure of the formed complex QPSK signal is determined by the IDT topology, has an individual character and contains information about the vehicle identification number.
Сформированный сложный ФМн-сигнал u9(t) излучается микрополосковой антенной 47 в эфир, улавливается антенной 11 и через антенный переключатель 37 и усилитель 38 высокой частоты поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 39. На второй (опорный) вход последнего в качестве опорного напряжения подается высокочастотное колебание u8(t) (фиг.6 а) с выхода задающего генератора 35. На выходе фазового детектора 39 образуется низкочастотное напряжение (фиг.6 г)The generated complex QPSK signal u 9 (t) is radiated by the
, ,
где UH3=1/2U9·U8;where U H3 = 1/2 · U U 9 8;
пропорциональное модулирующему коду M2(t) (фиг.6 б). Это напряжение поступает на вход линий 40 задержки, где задерживается на время τ3, равное длительности τ2 модулирующего кода M2(t), и поступает на второй вход сумматора 44, на первый вход которого подается модулирующий код M1(t) с выхода генератора 15 модулирующего кода, длительностью τ1.proportional to the modulating code M 2 (t) (Fig.6 b). This voltage is supplied to the input of the
Текущее время с выхода таймера 41 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 42, где преобразуется в код, который поступает на вход линии 43 задержки. Время задержки τз2 линии 43 задержки выбирается равнымThe current time from the output of the
τз2=τ2+τ3,τ s2 = τ 2 + τ 3 ,
где τз - длительность модулирующего кода М3(t).where τ s - the duration of the modulating code M 3 (t).
Задержанный код М3(t) поступает на третий вход сумматора 44. На выходе сумматора 44 образуется суммарный модулирующий кодThe delayed code M 3 (t) is supplied to the third input of the
M∑(t)=M1(t)+M2(t)+M3(t), длительностьюM ∑ (t) = M 1 (t) + M 2 (t) + M 3 (t), duration
τ∑=τ1+τ2+τ3.τ ∑ = τ 1 + τ 2 + τ 3 .
Модулирующий код MΣ(t) с выхода сумматора 44 через логический элемент «ИЛИ» 45 поступает на второй вход фазового манипулятора 16, на первый вход которого подается высокочастотное колебание u1(t) (фиг.7 а) с выхода задающего генератора 13 через амплитудный модулятор 14.The modulating code M Σ (t) from the output of the
На выходе фазового манипулятора 16 образуется сложный ФМн-сигналAt the output of the
, , , ,
где φк3(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М3(t).where φ к3 (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M 3 (t).
Данный сигнал после усиления в усилителе 17 мощности через антенный переключатель 37 поступает в приемопередающую антенну 11, излучается ею в эфир на частоте w1, улавливается приемной антенной 18 и через усилитель 19 высокой частоты поступает на вход обнаружителя (селектора) 20, а после обнаружения поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 34, на второй (опорный) вход подается опорное напряжениеThis signal after amplification in the
u11(t)=U11·Cos(w1t+φ),u 11 (t) = U 11 Cos (w 1 t + φ),
с выхода узкополосного фильтра 33.from the output of the narrow-band filter 33.
На выходе фазового детектора 34 образуется низкочастотное напряжениеThe output of the phase detector 34 produces a low-frequency voltage
uн3(t)=Uн3·Cosφк3(t), H3 u (t) = U · cos H3 K3 (t),
пропорциональное модулирующему коду М3(t). Это напряжение фиксируется блоком 30 регистрации. По этому напряжению определяют где, когда и какое, например, угнанное транспортное средство проследовало или следует в настоящее время по данной автомагистрали в общем транспортном потоке.proportional to the modulating code M 3 (t). This voltage is detected by the registration unit 30. This voltage determines where, when and which, for example, a stolen vehicle has followed or is currently following this highway in the general traffic stream.
Система обеспечивает повышение надежности радиосвязи с ближайшими пунктами оказания медицинской и технической помощи. Это достигается использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн) на одной несущей частоте w1.The system provides increased reliability of radio communications with the nearest points of medical and technical assistance. This is achieved by using complex signals with combined amplitude modulation and phase shift keying (AM-PSK) at one carrier frequency w 1 .
Указанные сигналы открывают новые возможности в технике передачи сообщений. Они позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни, и те же промежутки времени. Принципиально можно отказаться от традиционного метода разделения рабочих частот используемого диапазона между работающими SOS-системами и селекцией их на приемной стороне с помощью частотных фильтров. Его можно заменить новым методом, основанным на одновременной работе каждой SOS-системы в заданном диапазоне частот посредством его структурной селекции.These signals open up new possibilities in the technology of messaging. They allow you to apply a new type of selection - structural selection. This means that there is a new opportunity to separate signals operating in the same frequency band and at the same time intervals. In principle, one can abandon the traditional method of dividing the operating frequencies of the used range between operating SOS systems and selecting them on the receiving side using frequency filters. It can be replaced by a new method based on the simultaneous operation of each SOS system in a given frequency range by means of its structural selection.
Благодаря частотной избыточности широкополосных систем радиосвязи, они могут успешно работать при наличии в полосе частот принимаемого АМ-ФМн-сигнала нескольких узкополосных радиостанций.Due to the frequency redundancy of broadband radio communication systems, they can successfully operate if there are several narrow-band radio stations in the frequency band of the received AM-FMN signal.
К числу других проблем, от решения которых в значительной мере зависит дальнейший прогресс средств радиосвязи, следует отнести проблему установления надежной связи в каналах при наличии многолучевого характера распространения радиоволн. Наличие многолучевого распространения радиоволн приводит к искажению принимаемых сигналов, что затрудняет прием и снижает достоверность передачи информации. Попытки преодолеть вредное влияние многолучевости предпринимаются уже давно. К ним можно отнести: разнесенный прием, селекцию сигналов по времени и углу прихода, корректирующее кодирование и некоторые другие методы. Однако все они не дают принципиального решения проблемы.Among other problems, the solution of which largely determines the further progress of radio communications, should include the problem of establishing reliable communication in channels in the presence of a multipath nature of the propagation of radio waves. The presence of multipath propagation of radio waves leads to a distortion of the received signals, which complicates the reception and reduces the reliability of information transmission. Attempts to overcome the harmful effects of multipath have been made for a long time. These include: diversity reception, signal selection by time and angle of arrival, corrective coding, and some other methods. However, all of them do not provide a fundamental solution to the problem.
Сигнал со сложной структурой благодаря своим хорошим корреляционным свойствам может быть «свернут» в узкий импульс, длительность которого обратно пропорциональна используемой ширине полосы частот. Выбирая такую полосу частот, чтобы длительность «свернутого» импульса была меньше времени запаздывания, можно осуществить раздельный прием импульсов, приходящих в точку приема различными путями, а суммируя их энергию, можно, кроме того, повысить помехоустойчивость приема сложных АМ-ФМн-сигналов. Тем самым указанная проблема получает принципиальное решение.Due to its good correlation properties, a signal with a complex structure can be “folded” into a narrow pulse, the duration of which is inversely proportional to the used bandwidth. Choosing a frequency band so that the duration of the “convoluted” pulse is shorter than the delay time, it is possible to separately receive pulses arriving at the receiving point in various ways, and by summing their energy, it is also possible to increase the noise immunity of complex AM-FMN signals. Thus, this problem gets a fundamental solution.
С точки зрения обнаружения сложные АМ-ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.From the point of view of detection, complex AM-FMN signals have high energy and structural secrecy.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный АМ-ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time and spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex AM-QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex signal is by no means small, it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point in this region the signal power is less than the power of noise and interference.
Структурная скрытность сложных АМ-ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.The structural secrecy of complex AM-QPSK signals is caused by a wide variety of their forms and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimally or at least quasi-optimally process complex signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver.
SOS-система обеспечивает дублирование передачи тревожного сообщения.The SOS system provides duplication of the transmission of an alarm message.
Если нажимается кнопка 10 и используется микрофон 9, то передаются одновременно голосовое аналоговое сообщение и автоматическое цифровое сообщение, содержащее сведения о месте дорожно-транспортного происшествия.If the
Если нажимается только кнопка 10, такая ситуация возможна при дорожно-транспортном происшествии, то передается только автоматическое цифровое сообщение, а звуковой сигнализатор 29 в этом случае не срабатывает.If
Таким образом, предлагаемая SOS-система для автомагистралей по сравнению с базовой системой и другими техническими аналогическими решениями аналогичного назначения обеспечивает обнаружение, определение местоположения и маршрута движения угнанных транспортных средств и специальных транспортных средств, перевозящих материальные ценности, экологически опасные и важные грузы. Это достигается использованием второго режима работы системы на частоте w2 и транспондеров, которые устанавливаются на указанных транспортных средствах.Thus, the proposed SOS system for highways, in comparison with the base system and other similar technical solutions for similar purposes, provides for the detection, location and route of the stolen vehicles and special vehicles carrying material assets, environmentally hazardous and important cargoes. This is achieved by using the second mode of operation of the system at a frequency of w 2 and transponders that are installed on these vehicles.
Основной особенностью транспондеров на поверхностных акустических волнах являются малые габариты, большой срок службы и отсутствие источников питания.The main feature of transponders based on surface acoustic waves is their small size, long service life and lack of power sources.
Тем самым функциональные возможности известной системы расширены.Thus, the functionality of the known system is expanded.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010130009/08A RU2434299C1 (en) | 2010-07-19 | 2010-07-19 | Sos-system for highways |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010130009/08A RU2434299C1 (en) | 2010-07-19 | 2010-07-19 | Sos-system for highways |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2434299C1 true RU2434299C1 (en) | 2011-11-20 |
Family
ID=45316791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010130009/08A RU2434299C1 (en) | 2010-07-19 | 2010-07-19 | Sos-system for highways |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2434299C1 (en) |
-
2010
- 2010-07-19 RU RU2010130009/08A patent/RU2434299C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6472978B1 (en) | Traffic system to prevent from accidents | |
US2407199A (en) | Communication and distance determining system | |
EP3446500A1 (en) | Technique for reading energy-saving meters at the smart meter level | |
CN109787647B (en) | Multichannel receiver, UWB positioning system and positioning method | |
RU2514132C2 (en) | System for radio telephone messaging on motorways | |
CN102763142B (en) | Intruding object identification device | |
RU2434299C1 (en) | Sos-system for highways | |
RU2302953C1 (en) | Vehicle antitheft device | |
RU2282897C1 (en) | Sos-system for highways | |
RU2395121C1 (en) | System for radio-telephone messages on highways | |
RU2397548C2 (en) | System for radiotelephone messages on highways | |
RU2319212C1 (en) | System for radio-telephone messages on freeways | |
RU2422906C1 (en) | Method for personal signalling for help in case of emergency and system for realising said method | |
Lineswala et al. | Different categorization for jammer: The enemy of satellite navigation | |
RU2360809C1 (en) | Vehicle antitheft device | |
RU2299832C1 (en) | Man-overboard detection system | |
RU2254245C1 (en) | Vehicle antitheft device | |
RU2234735C1 (en) | Device for registering runs of dump-trucks | |
RU2388629C1 (en) | Vehicle antitheft device | |
RU2258940C1 (en) | Satellite system for detection of watercrafts and aircrafts in state of emergency | |
RU2355599C1 (en) | Human detection system for maritime distresses | |
RU2282870C1 (en) | Emergency radio buoy | |
RU2723443C1 (en) | Satellite system for determining location of ships and aircrafts that have suffered accident | |
RU2212711C2 (en) | Device for guard alarm with remote radio communication | |
NL1001389C2 (en) | Radar transponder for detecting objects at sea |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150720 |