RU2696064C1 - Система автоматизированного управления строительным комплексом - Google Patents

Система автоматизированного управления строительным комплексом Download PDF

Info

Publication number
RU2696064C1
RU2696064C1 RU2018141926A RU2018141926A RU2696064C1 RU 2696064 C1 RU2696064 C1 RU 2696064C1 RU 2018141926 A RU2018141926 A RU 2018141926A RU 2018141926 A RU2018141926 A RU 2018141926A RU 2696064 C1 RU2696064 C1 RU 2696064C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
amplifier
frequency
loader
Prior art date
Application number
RU2018141926A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Александрович Бирюков
Дмитрий Владимирович Бирюков
Александр Николаевич Бирюков
Вячеслав Александрович Вакуненков
Дмитрий Иванович Цыбин
Василий Юрьевич Пилипенко
Евгений Олегович Добрышкин
Роман Владимирович Макаров
Геннадий Николаевич Галицын
Original Assignee
Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2018141926A priority Critical patent/RU2696064C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2696064C1 publication Critical patent/RU2696064C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/04—Details
    • G01S3/10—Means for reducing or compensating for quadrantal, site, or like errors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/36—Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/123—Traffic control systems for road vehicles indicating the position of vehicles, e.g. scheduled vehicles; Managing passenger vehicles circulating according to a fixed timetable, e.g. buses, trains, trams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к строительным комплексам. Система автоматизированного управления строительным комплексом содержит диспетчерский геодезический пункт с GPS-приемником, передающую радиостанцию. На каждом погрузчике и трейлере установлены дуплексная радиостанция, первый и второй приемник с антенной. Между диспетчерским геодезическим пунктом и каждым погрузчиком и трейлером установлены пейджинговая и двухсторонняя радиосвязи. Каждый GPS-приемник содержит усилитель высокой частоты, смеситель, фильтры нижних частот, перемножитель, узкополосный фильтр, фазовый детектор, гетеродины. Частота третьего гетеродина выбрана равной несущей частоте принимаемого GPS-сигнала и указанное равенство поддерживается с помощью системы фазовой автоматической подстройки частоты. Повышается точность определения координат и скорости погрузчиков. 10 ил., 1 табл.

Description

Предлагаемая система относится к автоматизированным системам для управления строительным комплексом, включающим геодезический диспетчерский пункт, домокомбинат для производства строительных модулей, блоков и материалов, строительную площадку для возведения многоэтажных домов и сооружений и систему приема и передачи информации и может быть использована для принятия оперативных и обоснованных решений на всех уровнях управления и контроля за погрузочно-разгрузочным и транспортно-складскими процессами с использованием компьютерной техники и радиочастотной меток.
Известны автоматизированные системы для управления и контроля различными производственными процессами (авт. свид. СССР №481.903, 830.304, 911.464, 930.254, 1.233.105, 1.276.594, 1.780.080, патенты РФ №2.094.854, 2.113.012, 2.158.936, 2.172.524, 2.343.100, 2.435.228, 2.615.025; патенты США №5.574.648, 9.041.561; патент Франции №2.438.877; патент ЕР №1.843.161 и другие).
Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является «Компьютерная система управления строительным комплексом» (патент РФ №2.615.025, G08G 1/123, 2016), которая и выбрана в качестве прототипа.
В состав известной системы входит космический сегмент, состоящий из 24 КА, сеть наземных станций наблюдения за их работой и приемники GPS-сигналов, установленные на диспетчерском геодезическом пункте (32), на погрузчиках 5.i (i=1, 2, …, n) и трейлерах 6.j (j=1, 2, …, m) (65). Приемники GPS-сигналов 32 и 65 позволяют определять координаты погрузчиков (трейлеров) (широту и долготу), скорость их движения и точное время.
Каждый GPS-спутник излучает на двух частотах (ωI=1575 МГц и ωII=12,275 МГц) специальный навигационный сигнал в виде бинарного фазоманипулированного сигнала, манипулированного по фазе псевдослучайной последовательностью, в сигнале зашифровываются два вида кодов. Один из них-код С/А - доступен широкому кругу гражданских потребностей, в том числе и предлагаемой системе. Он позволяет получать лишь приблизительную оценку местоположения погрузчиков (трейлеров), поэтому называется «грубым» кодом. Передача кода С/А осуществляется на частоте ωI=1575 МГц с использованием фазовой манипуляции псевдослучайной последовательностью длиной 1023 символов. Защита от ошибок обеспечивается с помощью кода Гоулда. Период повторения С/А кода - 1 мс. Тактовая частота 1.023 МГц.
Другой код - Р - обеспечивает белее точное вычисление координат, но пользоваться им способны не все, доступ к нему ограничивается провайдером услуг GPS, используется военным ведомством США.
Каждый приемник GPS-сигналов построен по классической схеме и содержит последовательно включенные приемную антенну 85, усилитель 87 высокой частоты, преобразователь 86 частоты и демодулятор 91 ФМН сигналов (фиг. 8).
Преобразователь 86 частоты, содержащий гетеродин 88, смеситель 89 и усилитель 90 промежуточной частоты, свойственно наличие дополнительных каналов приема (фиг. 9).
Демодулятору 91 ФМН сигналу, содержащему удвоитель 92 фазы, усилитель 93 фазы на два, узкополосный фильтр 94 и фазовый детектор 95, свойственно явление обратной работы. Указанное явление обусловлено тем, что отсутствует признак, который позволил бы привязать фазу опорного напряжения, выделяемого непосредственно из принимаемого ФМН сигнала, к одной из фаз сигнала, поэтому под действием помех, кратковременного прекращения приема и других дестабилизирующих факторов фаза опорного напряжение может занимать одно из возможных значений. Переход из одного состояния в другое может происходить в случайные моменты времени.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, и явления «Обратной работы» приводят к снижению точности определения координат погрузчиков (трейлеров) и скорости их движения.
Технической задачей изобретения является повышение точности определения координат погрузчиков (трейлеров) и скорости их движения путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, и устранения явления «Обратной работы» в приемниках GPS-сигналов.
Поставленная задача решается тем, что система автоматизированного управления строительным комплексом, содержащая диспетчерский геодезический пункт, на котором установлены приемник GPS-сигналов с антенной, предназначенный для приема навигационного сигнала, используемого для вычисления дифференциальных поправок, передающая радиостанция, предназначенная для передачи дифференциальных поправок на погрузчики и трейлеры, и дуплексная радиостанция, на каждом погрузчике установлена дуплексная радиостанция, первый приемник с антенной, предназначенный для получения дифференциальных поправок с диспетчерского пункта, и второй приемник с антенной, предназначенный для приема навигационного GPS-сигнала, используемого для вычисления дифференциальных поправок, при этом между диспетчерским геодезическим пунктом и каждым погрузчиком и трейлером установлены пейджинговая и двухсторонняя радиосвязи непосредственно и/или через систему приема и передачи информации, дуплексная радиостанция, размещенная на диспетчерском геодезическом пункте, содержит последовательно включенные компьютер, первый задающий генератор, первый фазовый манипулятор, второй вход которого через источник дискретного сообщения соединен с компьютером, первый амплитудный модулятор, второй вход которого через источник аналогового сообщения соединен с компьютером, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первый усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, первый дуплексер, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина и первый усилитель второй промежуточной частоты, последовательно включенные первый усилитель-ограничитель, первый синхронный детектор, компьютер и блок регистрации, последовательно подключенные к выходу первого усилителя-ограничителя первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, первый полосовой фильтр и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, а выход подключен к компьютеру, передающая радиостанция содержит последовательно включенные второй задающий генератор, второй фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с прибором дифференциальных поправок, подключенным к выходу приемника GPS-сигналов с антенной, третий усилитель мощности и передающую антенну, дуплексная радиостанция, размещенная на каждом погрузчике и трейлере, содержит последовательно включенные микропроцессор, к которому подключены датчик номера погрузчика или трейлера и датчик погрузки-разгрузки погрузчика или трейлера, третий задающий генератор, третий фазовый манипулятор, второй амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с микропроцессором, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты, четвертый усилитель мощности, второй дуплексер, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной, пятый усилитель мощности, четвертый смеситель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина и второй усилитель первой промежуточной частоты, последовательно включенные второй усилитель-ограничитель, второй синхронный детектор и микропроцессор, последовательно подключенные к выходу второго усилителя-ограничителя второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второй полосовой фильтр и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, а выход подключен к микропроцессору, первый приемник, размещенный на каждом погрузчике и трейлере, содержит последовательно включенные вторую приемную антенну, усилитель высокой частоты, первую линию задержки, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и блок определения местоположения погрузчика или трейлера, второй вход и выход которого подключены к микропроцессору дуплексной радиостанции, второй приемник с третьей приемной антенной, размещенный на каждом погрузчике и трейлере, подключен к микропроцессору дуплексной радиостанции, последовательно подключенные к микропроцессору третий задающий генератор, шестой усилитель мощности, третий дуплексер, вход-выход которого связан с третьей приемопередающей антенной, седьмой усилитель мощности, четвертый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего задающего генератора, коррелятор, второй вход которого соединен с микропроцессором, пороговый блок, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого фазового детектора, вторая линия задержки, сумматор, второй и третий входы которого соединены со вторым выходом датчика номера погрузчика или трейлера и микропроцессором соответственно, а выход подключен ко второму входу третьего фазового манипулятора, к выходу порогового блока подключены световой и звуковой маячки, к выходу первого ключа подключен второй блок регистрации, при этом, каждый строительный модуль и блок снабжен радиочастотной меткой, выполненной в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн и набором отражателей, причем встречно-штыревой преобразователь состоит из двух гребенчатых систем электродов, нанесенных на поверхность пьезокристалла, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, которые в свою очередь соединены с микрополосковой приемопередающей антенной, изготовленной также на поверхности пьезокристалла, дуплексная радиостанция, размещенная на диспетчерском геодезическом пункте, снабжена первым усилителем суммарной частоты, первым амплитудным детектором и вторым ключом, причем к выходу второго смесителя последовательно подключены первый усилитель суммарной частоты, первый амплитудный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к входу первого усилителя-ограничителя и ко второму входу первого синхронного детектора, дуплексная радиостанция, размещенная на каждом погрузчике и трейлере, снабжена вторым усилителем суммарной частоты, вторым амплитудным детектором и третьим ключом, причем к выходу четвертого смесителя последовательно подключены второй усилитель суммарной частоты, второй амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя первой промежуточной частоты, а выход подключен к входу второго усилителя-ограничителя и ко второму входу второго синхронного детектора, отличается от ближайшего аналога тем, что каждый приемник GPS-сигналов содержит последовательно подключенные к выходу приемной антенны усилитель высокой частоты, смеситель, второй вход который соединен с первым выходом гетеродина, первый фильтр нижних частот, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом третьего гетеродина, и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом третьего гетеродина, причем частота ωг3 третьего гетеродина выбрана равной несущей частоте ωs принимаемого GPS-сигнала ωг=ωs и указанное равенство поддерживается автоматически помощью системы фазовой автоматической подстройки частоты, состоящей из перемножителя, узкополосного фильтра, фазового детектора и второго фильтра нижних частот, выход первого фильтра нижних частот приемника GPS-сигналов, установленного на диспетчерском геодезическом пункте, является выходом приемника GPS-сигналов и подключен к входу прибора дифференциальных поправок, выход первого фильтра нижних частот приемника GPS-сигналов, установленного на погрузчике (трейлере), является выходом приемника GPS-сигналов и подключен к микропроцессору.
Структурная схема предлагаемой системы представлена на фиг. 1. Структурные схемы дуплексной и передающей радиостанций, размещенных на диспетчерском геодезическом пункте, изображены на фиг. 2. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов, показана на фиг. 3. Структурные схемы дуплексной радиостанции, двух приемников и считывателя, размещенных на каждом погрузчике и трейлере, представлены на фиг. 4. Функциональная схема радиочастотной метки изображена на фиг. 5. Структурная схема фрагмента радиотелефонной системы общего пользования с сотовой структурой представлена на фиг. 6. Геометрическая схема расположения геостационарного ИСЗ-ретранслятора S и трех наземных пунктов А, В и С показана на фиг. 7.
Структурная схема классического приемника GPS-сигналов представлена на фиг. 8. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование GPS-сигнала, показана на фиг. 9. Структурная схема предлагаемого приемника GPS-сигналов представлена на фиг. 10.
Система автоматизированного управления строительным комплексом содержит диспетчерский геодезический пункт 1, на котором размещены дуплексная и передающая радиостанции, домокомбинат 2 для производства строительных модулей, блоков и материалов, склады 3 строительных модулей, блоков и материалов, строительная площадка 4, на которой возводятся дома и сооружения, погрузчики 5.i (i=1, 2, …, n), трейлеры 6.j (j=1, 2, …, m), устройства 7.l (l=1, 2, …, 1) для управления робототехнологическими комплексами и систему 8 приема и передачи информации (ППИ). При этом на каждом погрузчике и трейлере размещены дуплексная радиостанция, два приемника и считыватель. Между диспетчерским геодезическим пунктом 1 и погрузчиками (трейлерами) установлены пейджинговая и двусторонняя радиосвязь непосредственно и/или через систему 8 приема и передачи информации.
Дуплексная радиостанция, размещенная на диспетчерском геодезическом пункте 1, содержит последовательно включенные компьютер 9, первый задающий генератор 10, первый фазовый манипулятор 12, второй вход которого через источник 11 дискретных сообщений соединен с компьютером 9, первый амплитудный модулятор 14, второй вход которого через источник 13 непрерывных сообщений соединен с компьютером 9, первый смеситель 16, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 15, первый усилитель 18 первой промежуточной частоты, первый усилитель 19 мощности, первый дуплексер 20, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной 21, второй усилитель 22 мощности, второй смеситель 23, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 17, первый усилитель 87 суммарной частоты, первый амплитудный детектор 88 и второй ключ 89, второй вход которого через первый усилитель 24 второй промежуточной частоты соединен с выходом второго смесителя 23, первый усилитель-ограничитель 25, первый синхронный детектор 26, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 80, компьютер 9 и первый блок 30 регистрации. К выходу первого усилителя-ограничителя 25 последовательно подключены первый перемножитель 27, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 17, первый полосовой фильтр 28 и первый фазовый детектор 29, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 15, а выход подключен к компьютеру 9.
Передающая радиостанция, размещенная на диспетчерском геодезическом пункте 1, содержит последовательно включенные второй задающий генератор 34, второй фазовый манипулятор 35, второй вход которого соединен с прибором 33 дифференциальных поправок, подключенным к выходу приемника 32 GPS-сигналов с антенной 31, третий усилитель 36 мощности и передающую антенну 37.
Дуплексная радиостанция, размещаемая на каждом погрузчике (трейлере), содержит последовательно включенные датчик 38 номера погрузчика (трейлера), микропроцессор 40, к которому подключен датчик 39 погрузки-разгрузки, третий задающий генератор 41, третий фазовый манипулятор 42, второй амплитудный модулятор 43, ко второму входу которого подключен микропроцессор 40, третий смеситель 45, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 44, второй усилитель 47 второй промежуточной частоты, четвертый усилитель 48 мощности, второй дуплексер 49, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной 50, пятый усилитель 51 мощности, четвертый смеситель 52, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 46, второй усилитель 90 суммарной частоты, второй амплитудный детектор 91 и третий ключ 92, второй вход которого через второй усилитель 53 первой промежуточной частоты соединен с выходом четвертого смесителя 52, второй усилитель-ограничитель 54, второй синхронный детектор 55, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа 83, и микропроцессор 40. К выходу второго усилителя-ограничителя 54 последовательно подключены второй перемножитель 56, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 46, второй полосовой фильтр 57 и второй фазовый детектор 58, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 44, а выход подключен к микропроцессору 40.
Первый приемник, размещенный на погрузчике (трейлере), содержит последовательно включенные вторую приемную антенну 59, усилитель 60 высокой частоты и блок 63 определения местоположения погрузчика (трейлера), второй вход и выход которого соединены с микропроцессором 40.
Второй приемник 65 с третьей приемной антенной 64 обеспечивает прием навигационных GPS-сигналов и подключен к микропроцессору 40.
Считыватель, размещенный на погрузчике (трейлере), содержит последовательно подключенные к выходу третьего задающего генератора 41 шестой усилитель 66 мощности, третий дуплексер 67, вход-выход которого связан с третьей приемопередающей антенной 68, седьмой усилитель 69 мощности, четвертый фазовый детектор 70, второй вход которого соединен с выходом третьего задающего генератора 41, коррелятор 71, второй вход которого соединен с микропроцессором 40, пороговый блок 72, ключ 76, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора 70, вторая линия задержки 77 и сумматор 78, второй и третий входы которого соединены со вторым выходом датчика 38 номера погрузчика (трейлера) и микропроцессором 40 соответственно, а выход подключен ко второму входу третьего фазового манипулятора 42. К выходу порогового блока 72 подключены световой и звуковой маячки. К выходу ключа 76 подключен второй блок 75 регистрации.
Каждый строительный блок (модуль) снабжен радиочастотной меткой, выполненной в виде пьезокристалла 79 с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн (ПАВ) и набором отражателей 84. Причем встречно-штыревой преобразователь ПАВ состоит из двух гребенчатых систем электродов 81, нанесенных на поверхность пьезокристалла 79, электроды 81 каждой из гребенок соединены друг с другом шинами 82 и 83, которые в свою очередь соединены с микрополосковой приемопередающей антенной 80, изготовленной также на поверхности пьезокристалла 79.
В качестве системы 8 приема и передачи информации может использоваться радиотелефонная система общего пользования с сотовой структурой, фрагмент которой изображен на фиг. 6.
Классический приемник 32(65) GPS-сигналов содержит последовательно включенные приемную антенну 32(64), усилитель 87 высокой частоты, смеситель 89, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 88, усилитель 90 промежуточной частоты, делитель 92 фазы на два, делитель 93 фазы на два, узкополосный фильтр 94 и фазовый детектор 95, второй вход которого соединен с выходом усилителя 90 промежуточный частоты, а выход подключен к входу прибора 33 дифференциальных поправок (микропроцессора 40).
Предлагаемый приемник 32(65) GPS-сигналов содержит последовательные включенные приемную антенну 31(64), усилитель 87 высокой частоты, смеситель 89, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина 88, первый фильтр 96 нижних частот, перемножитель 98, второй вход которого соединен с выходом усилителя 87 высокой частоты, узкополосный фильтр 94, фазовый детектор 95, второй вход которого соединен со вторым выходом гетеродина 88, и второй фильтр 99 нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом гетеродина 88, перемножитель 98, узкополосный фильтр 94, фазовый детектор 95 и второй фильтр 99 нижних частот образуют систему 97 фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ).
Территория строительного комплекса и прилегающая к нему территория разделяются на ячейки (соты), в каждой из которых устанавливается базовая радиостанция 86.к (к = 1, 2, …, К), которая связана радиоканалом с погрузчиком 5.i (i = 1, 2, …, n) или трейлером 6.j (j = 1, 2, …, m). При этом передатчики указанных радиостанций имеют относительно небольшую мощность. Чтобы оптимально разделить определенную территорию на микрозоны без перекрытий и пропусков участков, могут быть использованы только три геометрические фигуры: треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник, так как если антенну базовой радиостанции 86.к (к = 1, 2, …, К) установить в его центре, то круговая форма диаграммы направленности будет покрывать почти всю его площадь. Все микрозоны (соты) связаны соединительными линиями с центральной радиостанцией 85, которая, в свою очередь, соединена с автоматической телефонной сетью (АТС), а через нее и с диспетчерским геодезическим пунктом 1. В качестве соединительных линий могут использоваться кабели и радиорелейные линии. Расчет и практика использования сотовых систем связи показывают, что радиусы зон ячеек могут быть в пределах от 2 до 10 км.
В качестве системы 8 приема и передачи информации может использоваться и спутниковая система связи (фиг. 7). При этом искусственные спутники Земли могут размещаться на низких или высоких (геостационарных) орбитах.
Следовательно, в состав предлагаемой системы входят космический сегмент, состоящий из 24 КА, сеть наземных станций наблюдения за их работой и приемники GPS-сигналов, установленные на диспетчерском геодезическом пункте 1, на погрузчиках 5.i (i=1, 2, …, n) и трейлерах 6.j (j=1, 2, …, m). Приемники GPS-сигналов позволяют определять координаты погрузчиков (трейлеров) (широту и долготу), скорость их движения и точное время.
Каждый GPS-спутник излучает на двух частотах (ωI=1575 МГц и ωII=12,275 МГц) специальный навигационный сигнал в виде бинарного фазоманипулированного (ФМН) сигнала, манипулированного по фазе псевдослучайной последовательностью. В сигнале зашифровываются два вида кодов. Один из них - код С/А - доступен широкому кругу гражданских потребителей, в том числе и предлагаемой системе. Он позволяет получать лишь приблизительную оценку местоположения погрузчиков (трейлеров), поэтому называется «грубым» кодом. Передача кода С/А осуществляется на частоте ωI=1575 МГц с использованием фазовой манипуляцией псевдослучайной последовательностью длиной 1023 символа. Защита от ошибок обеспечивается с помощью кода Гоулда. Период повторения С/А-кода - 1 мс. Тактовая частота - 1,023 МГц.
Другой код - Р - обеспечивает более точное вычисление координат, но пользоваться им способны не все, доступ к нему ограничивается провайдером услуг GPS, используется военным ведомством США.
Система автоматизированного управления строительным комплексом функционирует следующим образом.
С целью передачи необходимой информации на избранный погрузчик 5.i (i=1, 2, …, n) и/или трейлер 6.j (j=1, 2, …, m) на диспетчерском геодезическом пункте 1 с помощью компьютера 9 включается задающий генератор 10, который формирует высокочастотный сигнал
Figure 00000001
, 0≤t≤Tc,
где Uc, ωс, ϕс, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала.
Данный сигнал с выхода задащего генератора 10 поступает на первый вход фазового манипулятора 12, на второй вход которого подается модулирующий код М1 (t) с выхода источника 11 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 12 образуется фазоманипулированный (ФМН) сигнал
Figure 00000002
, 0≤t≤Tc,
где ϕk1={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t), причем ϕk1(t)=const при Kτэ<(k+1)τэ и может изменяться скачком при t=Kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, …, N-1);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс(Тс=τэ⋅N).
Этот сигнал поступает на первый вход амплитудного модулятора 14, на второй вход которого подается модулирующая функция m1(t) с выхода источника 13 аналоговых сообщений. На выходе амплитудного модулятора 14 образуется сложный сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМН-AM)
Figure 00000003
, 0≤t≤Tc
где m1(t) - модулирующая функция, отображающая закон амплитудной модуляции.
Работа источников дискретных 11 и аналоговых 13 сообщений синхронизируется компьютером 9.
Сформированный сигнал
Figure 00000004
поступает на первый вход первого смесителя 16, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 15
Figure 00000005
.
На выходе смесителя 16 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 18 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты
Figure 00000006
, 0≤t≤Tc,
где
Figure 00000007
;
ωпр1=ωc+ωг1=ω1 - первая промежуточная (суммарная) частота;
ϕпр1=ϕc+ϕг1,
которое после усиления в усилителе 19 мощности через дуплексер 20 поступает в приемопередающую антенну 21, излучается ею на частоте ω1 в эфир (в направлении строительного комплекса), улавливается приемопередающей антенной 50 погрузчика или трейлера и через дуплексер 49 и усилитель 51 мощности поступает на первый вход смесителя 52, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 46
Figure 00000008
На выходе смесителя 52 образуются напряжения комбинационных частот.
Усилителями 53 и 90 выделяются напряжения второй промежуточной (разностной) и первой суммарной частот соответственно:
Figure 00000009
Figure 00000010
, 0≤t≤Tc,
где
Figure 00000011
;
ωпр2=ωпр1-ωг1 - вторая промежуточная (разностная) частота;
ωΣ1=ωпр1+ωг1 - первая суммарная частота;
ϕпр2=ϕпр1-ϕг1; ϕΣ1=ϕпр1+ϕг1.
Напряжение
Figure 00000012
первой суммарной частоты поступает на вход амплитудного детектора 91, который выделает его огибающую. Последняя поступает на управляющий вход ключа 92 и открывает его. В исходном состоянии ключ 92 всегда закрыт. При этом напряжение
Figure 00000013
через открытый ключ 92 поступает на вход усилителя-ограничителя 54, на выходе которого образуется напряжение
Figure 00000014
0≤t≤Тс,
где U0 - порог ограничения усилителя-ограничителя 54,
которое представляет собой ФМН-сигнал, используется в качестве опорного напряжения и поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 55. На первый (информационный) вход синхронного детектора 55 подается напряжение
Figure 00000013
с выхода усилителя 53 второй промежуточной частоты. На выходе синхронного детектора 55 образуется низкочастотное напряжение
Figure 00000015
где
Figure 00000016
пропорциональное модулирующей функции m1(t). Это напряжение поступает в микропроцессор 40.
Напряжение
Figure 00000017
с выхода усилителя-ограничителя 54 одновременно поступает на первый вход перемножителя 56, на второй вход которого подается напряжение
Figure 00000018
с выхода гетеродина 46. На выходе перемножителя 56 образуется напряжение
Figure 00000019
0≤t≤Tc,
где
Figure 00000020
ωг2=ωпр2+ωг1 - вторая промежуточная (разностная) частота;
ϕг2=ϕпр1+ϕг1,
которое представляет собой ФМН-сигнал на частоте ωг2 гетеродина 44. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 57 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 58, на второй (опорный) вход которого подается напряжение гетеродина 44
Figure 00000021
На выходе фазового детектора 58 образуется низкочастотное напряжение
Figure 00000022
где
Figure 00000023
пропорциональное модулирующему коду M1(t). Это напряжение поступает в микропроцессор 40.
Частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты
(фиг. 3)
ωг2-ωг1=ωпр2
Следовательно, в дискретных и аналоговых сообщениях, передаваемых с диспетчерского геодезического пункта 1 на выбранный погрузчик и/или трейлер, содержится вся необходимая информация водителю и/или водителям о номерах строительных блоков (модулей), их местоположении, порядке действий и т.п.
Скорость обновления навигационных данных - 1 с. Время обнаружения зависит от числа одновременно наблюдаемых спутников и режима определения местоположения погрузчика (трейлера).
Определение навигационных параметров может производиться в двух режимах - 2Д (двухмерном) и 3Д (пространственном). В режиме 2Д устанавливаются широта и долгота. Для этого достаточно присутствия в зоне радиовидимости трех спутников. Точность определения местоположения погрузчика (трейлера) - 15-20 м.
Один из основных методов повышения точности определения местонахождения погрузчика (трейлера) и устранения ошибок, связанных с введением режима селективного доступа, основан на применении известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных измерений.
Дифференциальный режим позволяет установить координаты погрузчика (трейлера) с точностью до 5 м в динамической навигационной обстановке и до 2 м в стационарных условиях.
Дифференциальный режим реализуется с помощью приемника 32 GPS-сигналов, размещенного на диспетчерском геодезическом пункте 1.
Сложный GPS-сигнал
Figure 00000024
0≤t≤Ts.
С выходом приемной антенны 31 через усилитель 87 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 89, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 88
Figure 00000025
Figure 00000026
При этом частота
Figure 00000027
третьего гетеродина 88 выбирается равной частоте ωs принимаемого GPS-сигнала
Figure 00000028
. На выходе смесителя 89 образуется низкочастотное напряжение
Figure 00000029
0≤t≤Ts,
где
Figure 00000030
Которое выделяется фильтром 96 нижних частот и поступает на второй вход перемножителя 98.
На второй вход перемножителся 98 с выхода усилителя 87 высокой частоты подается GPS-сигнал
Figure 00000031
. На выходе перемножителя 98 образуется гармоническое напряжение
Figure 00000032
0≤t≤Ts,
где
Figure 00000033
которое выделяется узкополосным фильтром 94 и поступает на первый вход фазового детектора 95, на второй вход которого подастся напряжение
Figure 00000034
третьего гетеродина 88. Если частоты не равны
Figure 00000035
, то на выходе фазового детектора 95 формируется управляющее напряжение, амплитуда и полярность которого определяются степенью и стороной отклонения частоты
Figure 00000036
третьего гетеродина 88 от частоты ωs принимаемого GPS-сигнала. Управляющее напряжение через фильтр 99 нижних частот воздействует на управляющий вход гетеродина 88, обеспечивает равенство
Figure 00000037
.
Несущая частота ωs принимаемого GPS-сигнала изменяется под воздействием различных дестабилизирующих факторов, в том числе и эффекта Доплера, поэтому для выполнения равенства
Figure 00000038
используется система 97 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), содержащая перемножитель 98, узкополосный фильтр 94, фазовый детектор 95 и фильтр 99 нижних частот.
Схемная конструкция, состоящая из гетеродина 88, смесителя 89 и фильтра 96 нижних частот, выполняет две функции: преобразователя частоты и демодулятора GPS-сигналов. При этом частота
Figure 00000036
гетеродина выдирается равной частоте ωs принимаемого GPS-сигнала
Figure 00000037
, поэтому принимаемый GPS-сигнал преобразуется на нулевую частоту и ложные сигналы (помехи), поступающие по дополнительным каналам, отсутствует. Нет причины и для явления «обратной работы».
Низкочастотные напряжение
Figure 00000039
с выхода фильтра 96 нижних частот поступает на вход прибора 33 дифференциальных поправок.
Приемник 32 GPS-сигналов является многоканальным, каждый канал отслеживает один видимый спутник. Необходимость непрерывного отслеживания каждого КА обусловлена тем, что указанный приемник должен «захватывать» навигационные сообщения раньше, чем приемники погрузчиков (трейлеров). Сравнивая известные координаты, полученные в результате прецизионной геодезической съемки, с измеренными, прибор 33 вырабатывает дифференциальные поправки, которые передаются погрузчикам (трейлерам) по радиоканалу с помощью задающего генератора 34, фазового манипулятора 35, усилителя 36 мощности и передающей антенны 37 в заранее оговоренном формате.
Аппаратура погрузчика (трейлера) включает в себя первый приемник, который и позволяет получать дифференциальные поправки с диспетчерского геодезического пункта 1. Поправки, принятые с пункта 1, автоматически вносятся в результаты собственных измерений вторым приемником погрузчика (трейлера).
Для каждого КА, сигналы которого поступают на приемную антенну 64, поправка, полученная от пункта 1, складывается с результатом измерения псевдодальности.
Для точного определения местоположения погрузчиков и трейлеров на диспетчерском геодезическом пункте 1 задающим генератором 34 формируется высокочастотный сигнал
Figure 00000040
0≤t≤Ts,
который поступает на первый вход фазового манипулятора 35, на второй вход которого с выхода прибора 33 дифференциальных поправок поступает модулирующий код М2(t), содержащий соответствующие поправки к определению местоположения выбранного погрузчика и/или трейлера. На выходе фазового манипулятора 35 образуется ФМН-сигнал
Figure 00000041
0≤t≤Tc1,
где ϕк2(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M2(t), который после усиления в усилителе 36 мощности поступает в приемную антенну 37, излучается ею в эфир, улавливается приемной антенной 59 и через усилитель 60 высокой частоты поступает на два входа фазового детектора 62 непосредственно и через линию задержки 61, время задержки
Figure 00000042
которой выбирается равной длительности τэ элементарных посылок
Figure 00000043
Figure 00000044
На выходе фазового детектора 62 образуется низкочастотное напряжение
Figure 00000045
0≤t≤Тс1,
где
Figure 00000046
которое поступает на первый вход блока 63 определения местоположения погрузчика (трейлера).
Для точного определения местоположения погрузчика (трейлера) используется и второй приемник 65 с приемной антенной 64, размещенный на его борту, который последовательно захватывает и обрабатывает С/А-сигналы спутниковой системы «Навстар» («Глонасс»). При этом данный приемник попеременно использует два основных режима работы - приема информации и навигационный. В навигационном режиме каждую секунду уточняется местоположение погрузчика (трейлера) и выдаются основные навигационные данные. В режиме приема информации принимаются данные эфемерид и поправок времени, необходимые для навигационного режима, и производятся более редкие (через одну минуту) навигационные измерения.
Приемник 65 GPS-сигналов работает также, как и приемник 32 GPS-сигналов. Их работа описана выше.
Микропроцессор 40 выполняет две основные функции: обслуживает второй приемник 65 и производит навигационные расчеты. Первая заключается в выборе рабочего созвездия спутников, вычислении данных целеуказания и управлении работой второго приемника, например, переключение из режима приема информации в навигационный режим и обратно. Вторая функция микропроцессора 40 состоит в расчете эфемерид, определении координат местоположения погрузчика (трейлера) и выдаче для отображения на дисплее, который входит в состав блока 63 определения местоположения погрузчика (трейлера).
При получении информации диспетчерского геодезического пункта 1 о номерах и местоположении строительных блоков (модулей), которые необходимо обнаружить и погрузить (разгрузить) на соответствующее транспортное средство, погрузчик (трейлер) прибывает в заданный район и включает считыватель. При этом задающий генератор 41 формирует высокочастотный сигнал
Figure 00000047
, 0<t<Тс,
который поступает на первый вход фазового манипулятора 42 и через усилитель 66 мощности и дуплексер 67 поступает в рупорную приемопередающую антенну 68, излучается ею в эфир и облучает ближайший строительный блок (модуль) радиочастотной меткой.
Высокочастотный сигнал
Figure 00000048
на частоте ωс улавливается микрополосковой антенной 80, настроенной на частоту ωс, преобразуется встречно-штыревым преобразователем в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пьезокристалла 79, отражается от набора отражателей 84 и опять преобразуется в сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН)
Figure 00000049
0≤t≤Tc,
где
Figure 00000050
- манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М3(t), отображающим идентификационный номер строительного блока (модуля) и определяется топологией встречно-штыревого преобразователя.
В качестве примера на фиг. 5 изображен модулирующий код М3=1011010010110. Сформированный сложный ФМН-сигнал
Figure 00000051
излучается микрополосковой антенной 80 в эфир, улавливается рупорной приемопередающей антенной 68 и через дуплексер 67 и усилитель 69 мощности поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 70. На второй (опорный) вход фазового детектора 70 в качестве опорного напряжения подается высокочастотный сигнал
Figure 00000052
с выхода задающего генератора 41. На выходе фазового детектора 70 образуется низкочастотное напряжение
Figure 00000053
0≤t≤Tc,
где
Figure 00000054
пропорциональное модулирующему коду М3(t).
Это напряжение поступает на первый вход коррелятора 71, на второй вход которого подаются модулирующие коды, отражающие номера запрашиваемых строительных блоков (модулей). Если модулирующие коды совпадают, то на выходе коррелятора 71 формируется максимальное напряжение Umax, которое превышает пороговое напряжение
Figure 00000055
в пороговом блоке 72
Figure 00000056
. При превышении порогового уровня
Figure 00000055
в пороговом блоке 72 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 76, открывая его, на световой 73 и звуковой 74 маячки, заставляя их работать. В исходном состоянии ключ 76 всегда закрыт. Световой, и звуковой сигналы свидетельствуют об обнаружении необходимого строительного блока (модуля), номер которого регистрируется блоком 75 регистрации. Одновременно низкочастотное напряжение
Figure 00000057
пропорциональное модулирующему коду М3(t), с выхода фазового детектора 70 через открытый ключ 76 поступает на вход линии задержки, где задерживается на время
Figure 00000058
, равное длительности номера погрузчика (трейлера) и его местоположения, и поступает на первый вход сумматора 78. На второй вход последнего подается номер погрузчика (трейлера) со второго выхода датчика 38 номера погрузчика (трейлера). На третий вход сумматора 78 подается код местоположения погрузчика (трейлера) из микропроцессора 40. На выходе сумматора 78 образуется суммарный модулирующий код MΣ(t), состоящий из модулирующего кода М3(t), номера M4(t) погрузчика (трейлера) и его местоположения М5 (t)
M2(t)=M3(t)+M4(t)+M5(t), длительностью
Figure 00000058
.
Модулирующий код MΣ(t) с выхода сумматора 78, коды номера погрузчика (трейлера) и его состояния вместе с информацией о местоположении, текущем времени и найденных строительных блоков (модулей) передаются на диспетчерский геодезический пункт 1. Для этого используются датчик 38 номера погрузчика (трейлера), датчик 39 погрузки-разгрузки (состояния погрузчика), блок 63 определения местоположения погрузчика (трейлера), микропроцессор 40, задающий генератор 41, фазовый манипулятор 42 и амплитудный модулятор 43. На выходе последнего образуется сложный сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМН-АМ)
Figure 00000059
0≤t≤Tc,
который поступает на первый вход смесителя 45, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 44
Figure 00000060
На выходе смесителя 45 образуются напряжения комбинационных частот, усилителем 47 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты
Figure 00000061
0≤t≤Tc,
где
Figure 00000062
;
Figure 00000063
- третья промежуточная (разностная) частота;
Figure 00000064
которое после усиления в усилителе 48 мощности через дуплексер 49 поступает в приемопередающую антенну 50, излучается ею в эфир на частоте
Figure 00000065
улавливается приемопередающей антенной 21 диспетчерского геодезического пункта 1 и через дуплексер 20 и усилитель 22 мощности поступает на первый вход смесителя 23, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 17
Figure 00000066
На выходе смесителя 23 образуются напряжения комбинационных частот.
Усилителями 24 и 87 выделяются напряжения второй промежуточной (разностной) и второй суммарной частот соответственно:
Figure 00000067
Figure 00000068
0≤t≤Tc,
где
Figure 00000069
Figure 00000070
- вторая промежуточная (разностная) частота;
Figure 00000071
- вторая суммарная частота;
Figure 00000072
Figure 00000073
.
Напряжение
Figure 00000074
второй суммарной частоты поступает на вход амплитудного детектора 88, который выделает его огибающую. Последняя поступает на управляющий вход ключа 89 и открывает его. В исходном состоянии ключ всегда закрыт.При этом напряжение
Figure 00000075
через открытый ключ 89 поступает на вход усилителя-ограничителя 25, на выходе которого образуется напряжение
Figure 00000076
0≤t≤Тс.
где U0 - порог ограничений,
которое поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 26, на первый (информационный) вход которого подается напряжение
Figure 00000077
с выхода ключа 89. На выходе синхронного детектора 26 образуется низкочастотное напряжение
Figure 00000078
где
Figure 00000079
пропорциональное модулирующей функции m2(t).
Это напряжение поступает в компьютер 9 и затем может регистрироваться блоком 30 регистрации.
Напряжение
Figure 00000080
с выхода усилителя-ограничителся 25 одновременно поступает на первый вход перемножителя 27, на второй вход которого подается напряжение
Figure 00000081
с выхода гетеродина 17. На выходе перемножителя 27 образуется напряжение
Figure 00000082
0≤t≤Tc.
где
Figure 00000083
Figure 00000084
Figure 00000085
которое выделяется полосовым фильтром 28 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 29, на второй (опорный) вход которого подается напряжение гетеродина 15
Figure 00000086
На выходе фазового детектора 29 образуется низкочастотное напряжение
Figure 00000087
где
Figure 00000088
пропорциональное модулирующему коду MΣ(t). Это напряжение поступает в компьютер 9, а затем может регистрироваться блоком 30 регистрации. В качестве блока 30 регистрации может использоваться монитор компьютера 9 с изображением электронной карты местности строительного комплекса, города, Северо-Западного региона и т.д. На указанную карту выводится информация о местонахождении и перемещении строительных блоков (модулей). При этом погрузчики 5.i (I=1, 2, …, n) используются для обнаружения, погрузки и перемещения строительных блоков (модулей) из домокомбината на склады 3 и в зону отгрузки 4, а трейлеры 6.j (j=1, 2, …, m) для перемещения строительных блоков (модулей) к устройствам 7.l (l=1, 2, …, 1) для управления робототехнологическими комплексами.
Описанная выше работа дуплексных радиостанций, размещенных на диспетчерском геодезическом пункте и погрузчиках (трейлерах), соответствует случаю приема полезных ФМН-АМ сигналов по основным каналам на частотах ω1 и ω2 (фиг. 3).
Если ложный сигнал (помеха) поступает по первому зеркальному каналу на частоту ω3,
Figure 00000089
Figure 00000090
то на выходе смесителя 52 образуются напряжения:
Figure 00000091
Figure 00000092
,
Figure 00000090
Figure 00000093
- вторая промежуточная (разностная) частота;
Figure 00000094
- третья суммарная частота;
Figure 00000095
Figure 00000096
Напряжение
Figure 00000097
выделяется усилителем 53 второй промежуточной частоты. Так как частота настройки ωн усилителя 90 первой суммарной частоты выбрана равной ω=ωΣ1=ωΣ1, напряжение
Figure 00000098
не попадает в полосу пропускания усилителя 90 первой суммарной частоты. Ключ 92 не открывается, и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте
Figure 00000099
, подавляется.
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому ωк1 и второму ωк2 комбинационным каналам.
Если ложный сигнал (помеха) поступает по второму зеркальному каналу на частоте
Figure 00000100
Figure 00000101
Figure 00000102
то на выходе смесителя 23 образуются следующие напряжения:
Figure 00000103
Figure 00000104
,
Figure 00000105
где
Figure 00000106
Figure 00000107
- вторая промежуточная (разностная) частота;
Figure 00000108
- третья суммарная частота;
Figure 00000109
Figure 00000110
Напряжение
Figure 00000111
выделяется усилителем 24 второй промежуточной частоты. Так как частота настройки ωн усилителя 87 второй суммарной частоты выбрана равной ωн = ωΣ1 = ωΣ2,
то напряжение
Figure 00000112
не попадает в полосу пропускания усилителя 87 второй суммарной частоты. Ключ 89 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте
Figure 00000113
, подавляется.
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому
Figure 00000114
и второму
Figure 00000115
комбинационным каналам.
Описанная выше работа предлагаемой системы соответствует случаю, когда диспетчерский геодезический пункт 1 находится на незначительном расстоянии от строительного комплекса. При этом данная система обеспечивает обнаружение необходимых строительных блоков (модулей), контролирует перемещение строительных блоков (модулей) от домокомбината и складов до строительной площадки.
При организации региональных перевозок, доставке строительных блоков (модулей) на строительные площадки, удаленные от домокомбинатов на значительные расстояния используется система 8 приема и передачи информации, в качестве которой могут применяться радиотелефонная система общего пользования с сотовой структурой и спутниковая система связи.
При использовании радиотелефонной системы общего пользования с сотовой структурой (фиг. 6) информация с диспетчерского геодезического пункта 1 по телефонной сети поступает на центральную радиостанцию 85, а затем по соединительной линии на базовую радиостанцию 86.к (к=1, 2, …, К) той микрозоны (соты), где находится вызываемый погрузчик 5.i (i=l, 2, …, n) или трейлер 6.j (j=l, 2, …, m). Базовая радиостанция излучает сигнал, содержащий необходимую информацию, который принимается приемником дуплексной радиостанции, размещенной на погрузчике (трейлере). Погрузчик (трейлер) указанной радиостанции излучает сигнал, содержащий ответную информацию, который принимается базовой радиостанцией той микрозоны (соты), где появляется или находится погрузчик (трейлер). От базовой радиостанции данный сигнал поступает на центральную радиостанцию, а затем через АТС на диспетчерский пункт 1, где фиксируются номер погрузчика (трейлера), передаваемая информация и географические координаты его местоположения.
В качестве системы 8 приема и передачи информации может использоваться спутниковая система связи (фиг. 7). При этом диаграмма направленности бортовой антенны геостационарного ИСЗ-ретранслятора S выбирается так, чтобы ретранслированный сигнал мог быть принят в наземных пунктах А, В, и С.На наземном пункте А может располагаться диспетчерский геодезический пункт, а на пункте В - домокомбинат или трейлеры, перевозящие строительные блоки (модули), на пункте С - строительная площадка.
Предлагаемая система обеспечивает повышение оперативности и точности определения местоположения контейнеров в процессе их транспортирования (точность 20-100 м) и складирования (точность 1-5 м).
Кроме того, данная система позволяет:
оперативно планировать работу, используя текущую информацию на строительном комплексе;
свести до минимума ручные операции;
оптимизировать работу погрузочной техники за счет использования диалогового режима при выдаче команд, точной информации о местоположении погрузчиков, оптимизации размещения строительных блоков (модулей) и минимизации перемещений порожних трейлеров;
сократить время простоя трейлеров, автомашин, благодаря планированию работы персонала и погрузочной техники и информации о текущем расположении строительных блоков (модулей);
протоколировать время начала, окончания и выполнения операций каждым работником терминала;
фиксировать и уведомлять менеджера об отклонениях движения погрузчиков от намеченной траектории, т.е. фактах выхода погрузчика за пределы рабочей зоны, неоправданно долгих простоях погрузчика в какой-либо зоне;
фиксировать достижение трейлером определенной зоны терминала и, следовательно сокращать простой трейлеров в очередях.
Предлагаемая система обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена аналоговой и дискретной информацией между диспетчерским геодезическим пунктом и погрузчиками (трейлерами). Это достигается путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам. Причем для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, используется метод суммарной частоты.
Следует отметить, что смесители представляют собой перемножители и при работе на линейных участках вольт-амперной характеристики на выходе смесителей образуются напряжения разностной (промежуточной) и суммарной частот. Как правило, используются только напряжения разностной (промежуточной) частоты. В предлагаемом техническом решении используются и напряжения суммарной частоты для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. Метод суммарной частоты отличается оригинальностью, высокой эффективностью и простотой технической реализации.
Каждый погрузчик (трейлер) снабжен считывателем, который имеет следующие основные характеристики:
- мощности передатчика считывателя - не более 10 МВт;
- частотный диапазон - 900-920 МГц;
- дальность обнаружения строительных блоков (модулей) - несколько десятков метров.
Строительные блоки (модули) снабжены радиочастотными метками на поверхностных акустических волнах. Габариты каждой радиочастотной метки - 8×15×5 мм, срок службы - не менее 20 лет, потребляемая мощность - 0 Вт.
Используемые радиочастотные метки предоставляют возможность дистанционного считывания информации о строительных блоках (модулей) неограниченное число раз в автоматическом режиме.
Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение точности определение координат погрузчиков (трейлеров) и скорости их движения. Это достигается путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, и устранения явления "обратной работы" в приемниках GPS-сигналов. Схемная конструкция, состоящая из гетеродина 88, смесителя 89 и фильтра 96 нижних частот при равенстве частот
Figure 00000116
выполняет две функции: преобразователя частоты и демодулятора GPS-сигналов. При этом указанная конструкция обеспечивает преобразование GPS-сигналов на нулевую частоту и свободна от ложных сигналов (помех) принимаемых по дополнительным каналам. Нет причин и для возникновения явления "обратной работы", так как несущая частота принимаемых GPS-сигналов может изменяться под воздействием различных дестабилизирующих факторов, в том числе и эффекта Доплера, то используется система ФАПУ, обеспечивающая равенство
Figure 00000117
.

Claims (1)

  1. Система автоматизированного управления строительным комплексом, содержащая диспетчерский геодезический пункт, на котором установлены приемник GPS-сигналов с антенной, предназначенный для приема навигационного сигнала, используемого для вычисления дифференциальных поправок, передающая радиостанция, предназначенная для передачи дифференциальных поправок на погрузчики и трейлеры, и дуплексная радиостанция, на каждом погрузчике и трейлере установлены дуплексная радиостанция, первый приемник с антенной, предназначенный для получения дифференциальных поправок с диспетчерского геодезического пункта, и второй приемник с антенной, предназначенный для приема навигационного GPS-сигнала, используемого для вычисления дифференциальных поправок, при этом между диспетчерским геодезическим пунктом и каждым погрузчиком и трейлером установлены пейджинговая и двухсторонняя радиосвязи непосредственно и/или через систему приема и передачи информации, дуплексная радиостанция, размещенная на диспетчерском геодезическом пункте, содержит последовательно включенные компьютер, первый задающий генератор, первый фазовый манипулятор, второй вход которого через источник дискретного сообщения соединен с компьютером, первый амплитудный модулятор, второй вход которого через источник аналогового сообщения соединен с компьютером, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первый усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, первый дуплексер, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина и первый усилитель второй промежуточной частоты, последовательно включенные первый усилитель-ограничитель, первый синхронный детектор, компьютер и блок регистрации, последовательно подключенные к выходу первого усилителя-ограничителя первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, первый полосовой фильтр и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, а выход подключен к компьютеру, передающая радиостанция содержит последовательно включенные второй задающий генератор, второй фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с прибором дифференциальных поправок, подключенным к выходу приемника GPS-сигналов с антенной, третий усилитель мощности и передающую антенну, дуплексная радиостанция, размещенная на каждом погрузчике и трейлере, содержит последовательно включенные микропроцессор, к которому подключены датчик номера погрузчика или трейлера и датчик погрузки/разгрузки погрузчика или трейлера, третий задающий генератор, третий фазовый манипулятор, второй амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с микропроцессором, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты, четвертый усилитель мощности, второй дуплексер, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной, пятый усилитель мощности, четвертый смеситель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, и второй усилитель первой промежуточной частоты, последовательно включенные второй усилитель-ограничитель, второй синхронный детектор и микропроцессор, последовательно подключенные к выходу второго усилителя-ограничителя, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второй полосовой фильтр и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, а выход подключен к микропроцессору, первый приемник, размещенный на каждом погрузчике и трейлере, содержит последовательно включенные вторую приемную антенну, усилитель высокой частоты, первую линию задержки, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и блок определения местоположения погрузчика или трейлера, второй вход и выход которого подключены к микропроцессору дуплексной радиостанции, второй приемник с третьей приемной антенной, размещенный на каждом погрузчике и трейлере, подключен к микропроцессору дуплексной радиостанции, последовательно подключенные к микропроцессору третий задающий генератор, шестой усилитель мощности, третий дуплексер, вход-выход которого связан с третьей приемопередающей антенной, седьмой усилитель мощности, четвертый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего задающего генератора, коррелятор, второй вход которого соединен с микропроцессором, пороговый блок, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого фазового детектора, вторая линия задержки, сумматор, второй и третий входы которого соединены со вторым выходом датчика номера погрузчика или трейлера и микропроцессором соответственно, а выход подключен ко второму входу третьего фазового манипулятора, к выходу порогового блока подключены световой и звуковой маячки, к выходу первого ключа подключен второй блок регистрации, при этом каждый строительный модуль и блок снабжен радиочастотной меткой, выполненной в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн и набором отражателей, причем встречно-штыревой преобразователь состоит из двух гребенчатых систем электродов, нанесенных на поверхность пьезокристалла, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, которые, в свою очередь, соединены с микрополосковой приемопередающей антенной, изготовленной также на поверхности пьезокристалла, дуплексная радиостанция, размещенная на диспетчерском геодезическом пункте, снабжена первым усилителем суммарной частоты, первым амплитудным детектором и вторым ключом, причем к выходу второго смесителя последовательно подключены первый усилитель суммарной частоты, первый амплитудный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к входу первого усилителя-ограничителя и ко второму входу первого синхронного детектора, дуплексная радиостанция, размещенная на каждом погрузчике и трейлере, снабжена вторым усилителем суммарной частоты, вторым амплитудным детектором и третьим ключом, причем к выходу четвертого смесителя последовательно подключены второй усилитель суммарной частоты, второй амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя первой промежуточной частоты, а выход подключен к входу второго усилителя-ограничителя и ко второму входу второго синхронного детектора, отличающаяся тем, что каждый приемник GPS-сигналов содержит последовательно подключенные к выходу приемника антенны усилитель высокой частоты, смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом третьего гетеродина, первый фильтр нижних частот, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен со вторым выходом третьего гетеродина, и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом третьего гетеродина, причем частота
    Figure 00000118
    третьего гетеродина выбрана равной несущей частоте
    Figure 00000119
    принимаемого GPS-сигнала
    Figure 00000120
    и указанное равенство поддерживается автоматически с помощью системы фазовой автоматической подстройки частоты, состоящей из перемножителя, узкополосного фильтра, фазового детектора и второго фильтра нижних частот, выход первого фильтра нижних частот приемника GPS-сигналов, установленного на диспетчерском геодезическом пункте, является выходом приемника GPS-сигналов и подключен к выходу прибора дифференциальных поправок, выход первого фильтра нижних частот приемника GPS-сигналов, установленного на погрузчике и трейлере, является выходом приемника GPS-сигналов и подключен к микропроцессору.
RU2018141926A 2018-11-27 2018-11-27 Система автоматизированного управления строительным комплексом RU2696064C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141926A RU2696064C1 (ru) 2018-11-27 2018-11-27 Система автоматизированного управления строительным комплексом

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141926A RU2696064C1 (ru) 2018-11-27 2018-11-27 Система автоматизированного управления строительным комплексом

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2696064C1 true RU2696064C1 (ru) 2019-07-30

Family

ID=67586620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018141926A RU2696064C1 (ru) 2018-11-27 2018-11-27 Система автоматизированного управления строительным комплексом

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2696064C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU208491U1 (ru) * 2021-06-21 2021-12-21 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") Цифровая тропосферно-радиорелейная станция связи

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4443801A (en) * 1981-06-15 1984-04-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Direction finding and frequency identification method and apparatus
RU2426143C1 (ru) * 2009-12-07 2011-08-10 Виктор Иванович Дикарев Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор для его осуществления
RU2615025C1 (ru) * 2016-03-21 2017-04-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГАСУ") Компьютерная система управления строительным комплексом
RU2630272C2 (ru) * 2015-12-30 2017-09-06 Виктор Иванович Дикарев Система для определения местоположения самолетов, потерпевших катастрофу

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4443801A (en) * 1981-06-15 1984-04-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Direction finding and frequency identification method and apparatus
RU2426143C1 (ru) * 2009-12-07 2011-08-10 Виктор Иванович Дикарев Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор для его осуществления
RU2630272C2 (ru) * 2015-12-30 2017-09-06 Виктор Иванович Дикарев Система для определения местоположения самолетов, потерпевших катастрофу
RU2615025C1 (ru) * 2016-03-21 2017-04-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГАСУ") Компьютерная система управления строительным комплексом

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU208491U1 (ru) * 2021-06-21 2021-12-21 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") Цифровая тропосферно-радиорелейная станция связи

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3384891A (en) Method and system for long distance navigation and communication
KR101106387B1 (ko) 설정되는 환경에서의 위치확인을 위한 시스템 및 방법
CN110088644B (zh) 用于确定位置的无线射频识别（rfid）系统
RU2371738C1 (ru) Гидроакустическая навигационная система
RU2435228C1 (ru) Компьютерная система управления портовым контейнерным терминалом
RU2656972C1 (ru) Компьютерная система управления портовым контейнерным терминалом
RU2696064C1 (ru) Система автоматизированного управления строительным комплексом
AU2011227024B2 (en) Enhanced GPS location in mobile asset tracking
RU2615025C1 (ru) Компьютерная система управления строительным комплексом
US10757539B1 (en) System for mapping building interior with PDR and ranging and related methods
RU2721663C1 (ru) Автоматизированная система управления восстановлением объектов инфраструктуры
JP2853670B2 (ja) 位置検出システム
RU2425423C1 (ru) Система местоопределения и диспетчеризации мобильных бригад скорой помощи
AU2022453597B2 (en) Positioning method, apparatus, electronic device and storage medium
RU2658123C1 (ru) Система дистанционного контроля состояния атмосферы и ледяного покрова в северных районах
RU2302698C2 (ru) Система определения местонахождения подвижных объектов
EP3505964A1 (en) Multipath management for global navigation satellite systems
RU2733054C1 (ru) Компьютерная система дистанционного контроля и управления объектами жизнеобеспечения городской инфраструктуры
RU2243592C1 (ru) Система дистанционного контроля за транспортировкой строительных грузов
RU2619200C1 (ru) Система дистанционного контроля за транспортировкой высокотехнологичных строительных модулей
RU2699451C1 (ru) Система дистанционного контроля за транспортировкой высокотехнологичных строительных модулей
RU2172524C1 (ru) Компьютерная система управления портовым контейнерным терминалом
CA2741844C (en) System for positioning a geostationary satellite
RU2271038C1 (ru) Территориальная система контроля транспортировки экологически опасных грузов
RU2411532C1 (ru) Устройство для определения расстояния между воздушными судами

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201128