RU38255U1 - Абонентский телематический терминал (варианты) - Google Patents

Abstract

1. Абонентский телематический терминал, содержащий внешнюю GSM антенну, связанную с базовой станцией, внутреннюю антенну, внешнюю GPS антенну, связанную со спутниками, модем, микроконтроллер, навигационный узел, порт связи с персональным компьютером, порт ввода-вывода и узел управления электропитанием, при этом первый вход-выход модема подключен к первому входу-выходу микроконтроллера, второй вход-выход микроконтроллера подключен к первому входу-выходу навигационного узла, второй вход-выход которого подключен к внешней GPS антенне, третий вход-выход микроконтроллера подключен к порту связи с персональным компьютером, четвертый вход-выход микроконтроллера подключен к узлу управления электропитанием, а выход порта ввода-вывода подключен к пятому входу микроконтроллера, отличающийся тем, что в него дополнительно введены переключатель, устройство контроля вскрытия корпуса и драйвер порта ввода-вывода, причем внутренняя антенна и внешняя GSM антенна подключены к первому и второму входу-выходу переключателя соответственно, третий вход-выход которого подключен к второму входу-выходу модема, а четвертый вход переключателя подключен к шестому выходу микроконтроллера, седьмой вход-выход которого подключен к устройству контроля вскрытия корпуса, а восьмой выход микроконтроллера подключен к входу драйвера порта ввода-вывода, выход которого подключен к входу порта ввода-вывода.2. Абонентский телематический терминал, содержащий внешнюю GSM антенну, связанную с базовой станцией, внутреннюю антенну, модем, микроконтроллер, порт связи с персональным компьютером, порт ввода-вывода и узел управления электропитанием, при э

Description

Абонентский телематический терминал (варианты)

Полезная модель относится к телекоммуникационным устройствам, а именно мобильным терминалам, которые широко нрименяются для организации нредоставления телематических услуг абонентам, для организации охранных комплексов подвижных и стационарных объектов, для организации мониторинга и управления технологическими процессами на подвижных и стационарных объектах.

Обычно телематический терминал представляет собой набор последовательно соединённых узлов: антенна, модем, микроконтроллер и навигационный узел. К модему подключены порт связи с персональным компьютером (например, RS-232 или USB) и порт ввода-вывода.

Известен наиболее близкий по техническойсущности и

достигаемому результату к заявляемому техническому решению абонентский телематический терминал Ml 10 компании WMCS (Бельгия) Release November 25, 2002.

http://www.wmcs.net/,http://wvyw.wmcs.net/user guide 110.htm (файл: User Guidel.pdf) работающий в сетях GSM/GPRS/GPS (GSM - Global System for Mobile Communications, GPRS - General Packet Radio Service, GPS - Global Positioning System). Указанный телематический терминал содержит внешнюю GSM антенну, модем, процессор, навигационный узел, внешнюю GPS антенну, порт ввода-вывода для подключения внешних датчиков и исполнительных устройств, а также порт связи с персональным компьютером, узел управления электропитанием, интерфейс Bluetooth и внутреннюю антенну, причём внутренняя антенна связана по радиоканалу с антенной внешнего сервисного устройства, а вход-выход внутренней антенны связан с первым входом-выходом интерфейса Bluetooth, второй вход-выход, которого связан с первым входом-выходом процессора, второй вход-выход процессора связан с узлом управления электропитанием, третий вход-выход процессора связан с портом ввода-вывода, четвёртый вход-выход процессора связан с портом связи с персональным компьютером, пятый вход-выход процессора связан с первым входом-выходом навигационного узла, второй вход- выход которого подключен к внешней антенне GPS, которая связана по спутниковому каналу со спутниковой группировкой на околоземной орбите, шестой вход-выход процессора связан с первым входом-выходом модема, второй вход-выход которого связан с внешней GSM антенной, которая связана по радиоканалу с базовой станцией GSM. Данное устройство взято в качестве прототипа, как для первого, так и второго вариантов абонентского телематического терминала.

1ZODtiQ j

МПК H04B 1/38, G08B 25/10

Устройство не защищено от несанкционированного доступа. В случае преднамеренных действий злозп«ышленников может быть разрушена внешняя GSM антенна или корпус устройства, что не позволит устройству выполнять возложенную на него задачу, например, охрану объекта.

Цифровые выходы имеют малый ток управления внешними объектами, не защищены от перегрузок, т.е. превышения нагрузочной способности выходов и короткого замыкания. Таким образом, возникновение аварийных ситуаций (короткое замыкание, обрыв цепей) во внешних устройствах, подключенных к терминалу, может привести к выходу из строя порта вводавывода и всего терминала в целом.

Задачей создания полезной модели являетсяповышение

защищенности и надежности абонентского телематического терминала.

Поставленная задача, по первому варианту, достигается с помощью признаков, указанных в первом пункте формулы полезной модели, общих с прототипом, таких как абонентский телематический терминал, содержащий внешнюю GSM антенну, связанную с базовой станцией, внутреннюю антенну, внешнюю GPS антенну, связанную со спутниками, модем, микроконтроллер, навигационный узел, порт связи с персональным компьютером, порт ввода-вывода и )ел управления электропитанием, при этом первый вход-выход модема подключен к первому входу-выходу микроконтроллера, второй вход-выход микроконтроллера подключен к первому входу-выходу навигационного узла, второй вход-выход которого подключен к внешней GPS антенне, третий вход-выход микроконтроллера подключён к порту связи с персональным компьютером, четвёртый входвыход микроконтроллера подключён к узлу управления электропитанием, а выход порта ввода-вывода подключен к пятому входу микроконтроллера, и отличительных существенных признаков, таких как в терминал дополнительно введены переключатель, устройство контроля вскрытия корпуса и драйвер порта ввода-вывода, причём внутренняя антенна и внешняя GSM антенна подключена к первому и второму входу-выходу переключателя соответственно, третий вход-выход которого подключен к второму входу-выходу модема, а четвёртый вход переключателя подключен к шестому выходу микроконтроллера, седьмой вход-выход которого подключен к устройству контроля вскрытия корпуса, а восьмой выход микроконтроллера подключен к входу драйвера порта ввода-вывода, выход которого подключен к входу порта ввода-вывода.

Поставленная задача, по второму варианту, достигается с помощью признаков, указанных во втором пункте формулы полезной модели, общих с прототипом, таких как абонентский телематический терминал, содержащий внешнюю GSM антенну, связанную с базовой станцией, внутреннюю антенну, модем, микроконтроллер, порт связи с персональным компьютером, порт ввода-вывода и узел управления электропитанием, при этом первый вход-выход модема подключен к первому входу-выходу микроконтроллера.

третий вход-выход микроконтроллера подключён к порту связи с персональным компьютером, четвёртый вход-выход микроконтроллера подключён к узлу управления электропитанием, а выход порта ввода-вывода подключен к пятому входу микроконтроллера, и отличительных существенных признаков, таких как в терминал дополнительно введены переключатель, устройство контроля вскрытия корпуса и драйвер порта ввода-вывода, причём внутренняя антенна и внешняя GSM антенна подключены к первому и второму входу-выходу переключателя соответственно, третий вход-выход которого подключен к второму входувыходу модема, а четвёртый вход переключателя подключен к шестому выходу микроконтроллера, седьмой вход-выход которого подключен к устройству контроля вскрытия корпуса, а второй выход микроконтроллера подключен к входу драйвера порта ввода-вывода, выход которого подключен к входу порта ввода-вывода.

Таким образом, техническим результатом данной полезной модели(как по первому, так и по второму вариантам) является повышение защищённости устройства за счёт введения устройства контроля вскрытия корпуса и переключателя, а также введены новые связи между внешней GSM антенной, внутренней антенной, контроллером и модемом. Новые связи позволяют изменить использование внзггренней антенны и применять её в качестве резервной антенны. Ещё одним техническим результатом данной полезной модели является повыщение надёжности за счёт введения драйвера порта ввода-вывода.

Указанные выше признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование существенных признаков в средстве того же назначения как заявленная полезная модель ( по 1-му и 2-му вариантам) в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна. Единая совокупность новых существенных признаков, с общими, известными, обеспечивает рещение поставленной задачи - повышение защищенности и надежности абонентского телематического терминала.

Полезная модель поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его, примера реализации и прилагаемыми чертежами: на фиг. 1 показана структурная схема абонентского телематического терминала по первому варианту; на фиг.2, показана структурная схема абонентского телематического терминала по второму варианту; на фиг. 3, показана фотография абонентского телематического терминала.

Абонентский телематический терминал 1, содержит (фиг.1) внещнюю GSM антенну 2, связанную с базовой станцией 3, внутреннюю антенну 4, внешнюю GPS антенну 5, связанную со спутниками 6, модем 7, микроконтроллер 8, навигационный узел 9, порт связи с персональным компьютером 10, порт ввода-вывода 11 и узел управления электропитанием 12.

Первый вход-выход модема 7 подключен к первому входу-выходу микроконтроллера 8, второй вход-выход микроконтроллера 8 подключен к первому входу-выходу навигационного узла 9, второй вход-выход которого подключен к внешней GPS антенне 5, третий вход-выход микроконтроллера 8 подключён к порту связи с персональным компьютером 10, четвёртый вход-выход микроконтроллера 8 подключён к узлу управления электропитанием 12, а выход порта ввода-вывода 11 подключен к пятому входу микроконтроллера 8. В терминал 1 дополнительно введены переключатель 13, устройство контроля вскрытия корпуса 14 и драйвер порта ввода-вывода 15.

Внутренняя антенна 4 и внешняя GSM антенна 2 подключены к первому и второму входу-выходу переключателя 13 соответственно, третий вход-выход которого подключен к второму входу-выходу модема 7, а четвёртый вход переключателя 13 подключен к шестому выходу микроконтроллера 8, седьмой вход-выход которого подключен к устройству контроля вскрытия корпуса 14, а восьмой выход микроконтроллера 8 подключен к входу драйвера порта ввода-вывода 15, выход которого подключен к входу порта ввода-вывода 11.

Вышеописанный абонентский телематический терминал работает следующим образом. Радиосигнал от базовой станции 3 поступает на внешнюю GSM антенну 2 и внутреннюю антенну 4. Исходное положение переключателя 13 обеспечивает прохождение сигнала от внешней GSM антенны 2 на вход модема 7. В случае неисправности или преднамеренного разрушения внешней GSM антенны 2 переключатель 13 обеспечивает прохождение радиосигнала от модема 7 через внутреннюю антенну 4 к базовой станции 3, что позволяет абонентскому телематическому терминалу посылать сообщение абоненту о нештатной ситуации. Управление работой переключателя 13 выполняет микроконтроллер 8 на основе сообщения модема 7 о наличии сигнала на его входе.

Устройство контроля вскрытия корпуса 14 представляет собой датчик, который срабатывает при несанкционированном демонтаже абонентского телематического терминала 1. Состояние датчика отслеживается микроконтроллером 8, который в случае возникновения нештатной ситуации инициализирует посылку соответствующего сообщения абоненту.

Впервые был использован переключатель 13 управляемый микроконтроллером 8, а также использована внутренняя антенна 4 для связи с базовой станцией 3 в сочетании с внешней GSM антенной 2 с вновь введёнными связями их с переключателем 13 для выполнения первой части задачи полезной модели повышение защищённости телематического терминала. Кроме того, дополнительно, защищённость терминала повышена за счёт использования устройства контроля вскрытия корпуса 14.

целью преобразования его в формат, необходимый микроконтроллеру 8. Передающая часть модема 7(на чертеже не показана) выполняет обратные преобразования.

Передача сообщений осуществляется путём установления соединения с абонентом сотовой сети связи или сети связи общего пользования и считыванием из памяти процессора заранее записанного в эту память голосового или текстового сообщения, которое соответствует текущему событию.

Для управления абонентским телематическим терминалом 1 из сотовой сети связи или сети связи общего пользования к микроконтроллеру подключен двухтональный многочастотный приёмник (DTMF - Dual Tone Multi Frequency) (на чертеже не показан), который принимает сигналы управления от телефонного аппарата, подключенного сотовой сети связи или сети связи общего пользования. Телефонный аппарат через указанные сети соединяется с абонентским телематическим терминалом 1 и передаёт коды сигналов управления набором цифр на клавиатуре телефонного аппарата.

Микроконтроллер 8 обеспечивает алгоритм работы абонентского телематического терминала в соответствии с программой, заданной пользователем. В процессе исполнения программы он выполняет следующие функции:

1)инициализирует посылку коротких сообщений абоненту (или группе абонентов, указанных пользователем в программе конфигурации терминала) через сервис передачи коротких сообщений (SMS Short Message Service) сотовых операторов связи или технологии пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS - General Packet Radio Service) в случае наступления событий, определяемых внешними датчиками (на чертеже не показаны);

2)инициализирует посылку голосовых сообщений заранее записанных в память микроконтроллера 8 пользователем абоненту (или группе абонентов, указанных пользователем в программе конфигурации терминала 1) в случае наступления событий, определяемых внешними датчиками (на чертеже не показаны);

3)обеспечивает переход терминала 1 из одного состояния в другое (например, из состояния «Охрана в состояние «Тревога) в зависимости от наступления тех или иных событий (например, срабатывание внешних датчиков, достижение измеряемых внешними датчиками параметров предельных значений, изменение положения объекта, куда установлен терминал 1, за область допустимой зоны, заранее отмеченной на карте пользователем);

/ 5)анализирует команды управления принятые терминалом 1 и инициализирует срабатывание исполнительных устройств (на чертеже не показаны), подключенных к порту ввода-вывода 11;

6)следит за состоянием устройства контроля вскрытия корпуса 14 и при необходимости инициализирует посылку сообщения о нештатной ситуации;

7)инициализирует выбор того или иного алгоритма заряда батареи узлом управления электропитания 12, в зависимости от состояния батареи электропитания (на чертеже не показана);

8)анализирует данные, поступающие от навигационного узла 9;

9)Микроконтроллер 8 выбирает способы (GSM или GPRS) передачи сообщений базовой станции 3.

Порт связи с персональным компьютером 10 служит для загрузки исполняемых программ и передаваемых терминалом 1 сообщений в микроконтроллер 8.

Входные сигналы порта ввода-вывода 11 непосредственно транслируются на вход микроконтроллера 8. Входными сигналами порта ввода-вывода 11 являются сигналы от внещних датчиков, подключенных к этому порту (на чертеже не показаны). Датчики могут быть как цифровыми, работающими по принципу «сработал - не сработал, так и аналоговыми, В этом случае микроконтроллер 8 определяет величину напряжения, формируемого аналоговым датчиком на соответствующем входе порта ввода-вывода 11.

Драйвер порта ввода-вывода 15 преобразует выходные управляющие сигналы микроконтроллера 8 и позволяет расширить количество управляемых терминалом устройств, подключаемых к порту ввода-вывода 11 за счёт того, что исполнительные устройства подключены не непосредственно к выводам микроконтроллера 8, количество и нагрузочная способность по току которых ограничены, а через драйвер ввода-вывода 15, который управляется через последовательную щину микроконтроллера 8. Кроме того, драйвер ввода - вывода 15 позволяет защитить выходные порты от перегрузки, которая может возникать вследствие короткого замыкания на выходе порта ввода-вывода 11.

Таким образом, введение драйвера порта ввода - вывода 15 в сочетании с портом ввода-вывода 11 и микроконтроллером 8 позволяет осуществлять управление необходимым количеством исполнительных устройств, подключенных к абонентскому телематическому терминалу 1, с необходимой степенью защиты и тем самым решает вторую часть задачи полезной модели: повышение надёжности абонентского телематического терминала 1.

Навигационный узел 9 принимает сигналы на внешнюю GPS антенну 5 от спутниковой системы глобального позиционирования GPS 6 или ГЛО11АСС. Принимаемые сигналы им обрабатываются с целью вычисления координат, а координаты передаются микроконтроллеру 8 для произведения операций над этими координатами в соответствии с программой, хранящейся в памяти микроконтроллера 8. Координаты и результаты их обработки передаются через модем в виде SMS сообщений или по технологии GPRS на внутреннюю антенну 4 и внещнюю GSM антенну 2 и далее на базовую станцию 3.

Электропитание абонентского телематического терминала 1 осуществляется от встроенной в него аккумуляторной батареи (на чертеже не показана), которая, в свою очередь, может заряжаться от внешнего источника питания (на чертеже не показан). Контроль заряда аккумуляторной батареи, в зависимости от её состояния, осуществляет узел управления электропитанием 12. Электропитание терминала 1 может осуществляться также непосредственно от внешнего источника электропитания.

Изготовление абонентского телематического терминала, изображённого на фиг. 1, осуществляют с использованием специализированных микросхем. Переключатель 13 выполнен с использованием микросхемы AS 193-73 фирмы Skyworks. Модем 7 изготовлен с использованием микросхем компании Motorola: МММ6010/6011 - комплект микросхем усилителя мощности, МС13712 - микросхема высокочастотного радиотракта, DSP56621 кодирующее / декодирующее устройство на основе цифрового сигнального процессора. Навигационный узел 9 выполнен на основе микросборки компании Motorola Ml2. Драйвер порта ввода-вывода 15 выполнен с использованием микросхемы MC33291DW. Устройство управления электропитанием 12 выполнено с использованием микросхемы МС13713 компании Motorola. Устройство контроля вскрытия корпуса 14 выполнено на оптоэлектронном реле фирмы Citizen. Микроконтроллер 8 по первому варианту выполнен с использованием микросхемы фирма Atmel ATMega 64L, а по второму варианту - с использованием микросхемы ATMega 128L. В качестве порта связи с персональным компьютером 10 использован соединитель 8001A-05G5T фирмы Suyin, а в качестве порта ввода - вывода 11 использован соединитель 1-794627-6 фирмы AMP.

Рассмотрим структуру и работу абонентского телематического терминала по второму варианту.

Абонентский телематический терминал по второму варианту, как показано на чертеже фиг. 2, содержит все те же самые устройства, что терминал 1 по первому варианту, за исключением навигационного узла 9 и внешней GPS антенны 5, а также связей между навигационным узлом 9 и микроконтроллером 8 и внещней GPS антенной 5 и навигационным узлом 9 При этом ПО3.2 отмечен выход через который микроконтроллер 8 подключен к входу драйвера порта ввода-вывода 15(фиг.2).

Этот абонентский телематический терминал работает аналогично терминалу 1 на фиг. 1. Исключением является то, что абонентский телематический терминал 1 на фиг. 2 не поддерживает функцию определения координат терминала.

Изготовление абонентского телематического терминала, изображённого на фиг.2 выполнено с использованием тех же компонентов, что и абонентского телематического терминала, изображённого на фиг. 1. Отличие состоит в отсутствии в этом исполнении навигационного модуля Ml 2 компании Motorola и внешней GPS антенны.

Абонентские телематические терминалы организацией заявителем изготовлены. На фиг. 3 показана фотография абонентского телематического терминала.

Абонентские телематические терминалы прошли комплексные испытания, в том числе сертификационные. Испытания подтвердили соответствие абонентских телематических терминалов требованиям абонентских радиостанций стандарта GSM и требованиям средств измерений GPS и ГЛОНАСС приёмников.

//JA.

82

Claims (2)

1. Абонентский телематический терминал, содержащий внешнюю GSM антенну, связанную с базовой станцией, внутреннюю антенну, внешнюю GPS антенну, связанную со спутниками, модем, микроконтроллер, навигационный узел, порт связи с персональным компьютером, порт ввода-вывода и узел управления электропитанием, при этом первый вход-выход модема подключен к первому входу-выходу микроконтроллера, второй вход-выход микроконтроллера подключен к первому входу-выходу навигационного узла, второй вход-выход которого подключен к внешней GPS антенне, третий вход-выход микроконтроллера подключен к порту связи с персональным компьютером, четвертый вход-выход микроконтроллера подключен к узлу управления электропитанием, а выход порта ввода-вывода подключен к пятому входу микроконтроллера, отличающийся тем, что в него дополнительно введены переключатель, устройство контроля вскрытия корпуса и драйвер порта ввода-вывода, причем внутренняя антенна и внешняя GSM антенна подключены к первому и второму входу-выходу переключателя соответственно, третий вход-выход которого подключен к второму входу-выходу модема, а четвертый вход переключателя подключен к шестому выходу микроконтроллера, седьмой вход-выход которого подключен к устройству контроля вскрытия корпуса, а восьмой выход микроконтроллера подключен к входу драйвера порта ввода-вывода, выход которого подключен к входу порта ввода-вывода.

2. Абонентский телематический терминал, содержащий внешнюю GSM антенну, связанную с базовой станцией, внутреннюю антенну, модем, микроконтроллер, порт связи с персональным компьютером, порт ввода-вывода и узел управления электропитанием, при этом первый вход-выход модема подключен к первому входу-выходу микроконтроллера, третий вход-выход микроконтроллера подключен к порту связи с персональным компьютером, четвертый вход-выход микроконтроллера подключен к узлу управления электропитанием, а выход порта ввода-вывода подключен к пятому входу микроконтроллера, отличающийся тем, что в него дополнительно введены переключатель, устройство контроля вскрытия корпуса и драйвер порта ввода-вывода, причем внутренняя антенна и внешняя GSM антенна подключены к первому и второму входу-выходу переключателя соответственно, третий вход-выход которого подключен к второму входу-выходу модема, а четвертый вход переключателя подключен к шестому выходу микроконтроллера, седьмой вход-выход которого подключен к устройству контроля вскрытия корпуса, а второй выход микроконтроллера подключен к входу драйвера порта ввода-вывода, выход которого подключен к входу порта ввода-вывода.