СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА ТРАНСПОРТИРОВКОЙ ГРУЗОВ
METHOD OF MONITORING TRANSPORTATION OF GOODS

Предлагаемый способ относится к области контроля и управления транспортными средствами, преимущественно за прохождением и транспортировкой грузов до мест их назначения.
Известно, что при перевозке любых, особенно ценных грузов транспортными средствами на большие расстояния возникает проблема обеспечения безопасности грузоперевозок.
Обеспечение сохранности грузов, перевозимых транспортными средствами, является важной задачей. На сегодняшний день потери, связанные с хищениями на транспорте, исчисляются огромными цифрами.
Контейнерные перевозки, помимо защиты груза от атмосферных и механических воздействий, позволяют в некоторой степени снизить вероятность хищений благодаря достаточно мощным запорным механизмам. Вместе с тем, статистика свидетельствует о том, что хищения из контейнеров происходят как при санкционированных, так и несанкционированных вскрытиях. При санкционированных вскрытиях участие в хищениях могут принимать непосредственные участники транспортировки и контроля за грузами: грузчики, водители, экспедиторы, охранники, сотрудники таможни и т.п. Несанкционированные вскрытия могут происходить на всех этапах транспортировки: при погрузке, во время движения, например, на кораблях, в местах стоянок, при проведении досмотров и т.п.
В этих условиях задача полного исключения хищений становится неразрешимой и нереальной, однако введение системы контроля, обеспечивающей информирование центра управления перевозками о всех фактах вскрытия контейнеров с указанием времени, места, идентификационных параметров вскрытия (санкционированное или нет, пароль вскрывающего и т.п.), позволяет при расследованиях определить круг лиц, причастных к санкционированным вскрытиям, а также оперативно выявить факт несанкционированного вскрытия и принять соответствующие меры.
Вместе с тем, снабжение каждого контейнера сложной и дорогостоящей системой контроля доступа и мощной системой связи с центром управления перевозками представляется экономически нецелесообразным. Более рациональным представляется использование возможностей существующей на транспортных средствах системы наблюдения за их движением.
Известны способы контроля за транспортировкой грузов (авт. свид. СССР №№1.363.123, 1.730.648, 1.755.310, 1.764.070; патенты РФ №№2.053.561, 2.058.592, 2.108.626, 2.157.565, 2.177.647, 2.269.821, 2.271.038, 2.312.399; патенты США №№3.713.125, 4.023.163, 4.742.338, 4.751.499; патенты Германии №№2.536.949, 2.616.603; патенты Франции №№2.199.151, 2.415.840; Дикарев В.И. и др. Защита транспортных средств и грузов от угона и краж. СПб, 2004, с.103-259 и другие).
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ контроля за транспортировкой грузов» (патент РФ №2.269.821, G08G 1/123, 2004), который и выбран в качестве прототипа.
Указанный способ обеспечивает контроль за состоянием транспортного средства, водителя и груза на маршруте и при отклонении от маршрута, а также оперативное воздействие на исполнительные органы транспортного средства при отклонении его маршрута от заданного, что способствует повышению надежности защиты транспортного средства и груза от угона и краж.
up2
1
2
з1
з2
Однако в устройстве, реализующем известный способ, одно и то же значение второй промежуточной частоты w может быть получено в результате приема сигналов на четырех частотах: w, w, w, w, т.е.
up2
1
г1
up2
г2
2
w=w-w, w=w-w,
up2
г1
з1
up2
з2
г2
w=w-w, w=w-w.
1
2
1
2
up2
г1
г2
пр
Следовательно, если частоты настройки w и w принять за основные каналы приема, то наряду с ними будут иметь место зеркальные каналы приема, частоты которых отличаются от частот w и w на 2w и расположены симметрично (зеркально) относительно частот w и w гетеродинов (фиг.4). Преобразование по зеркальным каналам происходит с тем же коэффициентом преобразования К, что и по основным каналам. Поэтому они наиболее существенно влияют на избирательность и помехоустойчивость устройства, реализующего известный способ.
Кроме зеркальных существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условия:
up2
Ki
г1
w=|±mw±nw|,
up2
Ki
г2
w=|±mw±nw|,
Ki
где w - частота i-гo комбинационного канала приема;
m, n, i - целые положительные числа.
Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии несущих частот сигналов с гармониками частот гетеродинов малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность устройства по этим каналам близка к чувствительности основных каналов. Так, четырем комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:
к1
г1
up2
к2
г1
up2
w=2w-w, w=2w+w,
к2
г2
up2
к4
г2
up2
w=2w-w, w=2w+w,
г1
г2
где 2w, 2w - вторые гармоники частот гетеродинов.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информацией между транспортными средствами и информационно-аналитическим пунктом.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информацией между транспортными средствами и информационно-аналитическим пунктом путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам.
c
1
г1
пр1
пр1
c
г1
1
1
г1
пр2
пр2
пр1
г1
г1
1
с
2
г2
пр
пр
г2
c
2
2
г2
пр2
пр2
г2
2
г2
2
г1
г2
г2
г1
пр2
1
2
2
1
1
г4
up2
up2
г4
up1
пор
2
г3
up2
up2
up
г3
2
пор
г3
г1
г2
г4
г1
г3
up2
г4
г2
up2
Поставленная задача решается тем, что способ контроля за транспортировкой грузов, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в том, что на транспортном средстве принимают навигационные сигналы от глобальной спутниковой системы радионавигации, вычисляют текущие координаты транспортного средства, формируют и передают через систему радиосвязи в информационно-аналитический центр сигнал, содержащий информацию о коде транспортного средства и его текущих координатах, сигнал принимают в информационно-аналитическом центре, выделяют, запоминают информацию и сравнивают текущие координаты транспортного средства с заданными координатами маршрута транспортного средства для осуществления контроля за маршрутом движения транспортного средства и в случае отклонения от маршрута формируют сигнал оповещения, в контейнере, установленном на транспортном средстве, размещают охранную сигнализацию, при несанкционированном вскрытии контейнера охранная сигнализация формирует сигнал, на основании которого в контейнере формируют сигнал, содержащий информацию о коде контейнера и информацию о несанкционированном вскрытии контейнера, передают его на транспортное средство, на транспортном средстве из принятого сигнала выделяют, запоминают информацию, а также осуществляют оповещение о несанкционированном вскрытии контейнера, информацию о несанкционированном вскрытии контейнера и коде контейнера добавляют в сигнал к информации о коде транспортного средства и его текущих координатах, из принятого в информационно-аналитическом центре сигнала так же выделяют и запоминают информацию о несанкционированном вскрытии контейнера и коде контейнера, формируют сигнал оповещения для принятия мер, между транспортным средством и информационно-аналитическим центром устанавливают дуплексную радиосвязь, для чего на транспортном средстве формируют высокочастотное колебание на несущей частоте w, манипулируют его по фазе в соответствии с модулирующим кодом M(t), содержащим информацию о коде транспортного средства и его текущих координатах, несанкционированном вскрытии контейнера и коде контейнера, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты w первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты w, равной сумме частот w=w+w=w, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте w, принимают в информационно-аналитическом центре, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием частоты w первого гетеродина, выделяют первое напряжение второй промежуточной частоты w, равной разности частот w=w-w, выделяют сложный сигнал с фазовой манипуляцией на частоте w первого гетеродина, осуществляют его синхронное детектирование с использованием в качестве опорного напряжения напряжения первого гетеродина, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду M(t), в случае отклонения от маршрута движения транспортного средства в информационно-аналитическом центре формируют высокочастотное колебание на частоте w, манипулируют его по фазе в соответствии с модулирующим кодом M(t), содержащим информацию об управляющем сигнале, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты w второго гетеродина, выделяют напряжение промежуточной частоты w, равной разности частот w=w-w=w, усиливают его по мощности, излучают в эфир на частоте w, принимают на транспортном средстве, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием частоты w второго гетеродина, выделяют третье напряжение второй промежуточной частоты w, равной разности частот w=w-w, выделяют сложный сигнал с фазовой манипуляцией на частоте w второго гетеродина, осуществляют его синхронное детектирование с использованием в качестве опорного напряжения напряжения второго гетеродина, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду М(t), причем частоты w и w гетеродинов разносят на значение второй промежуточной частоты w-w=w, сложные сигналы с фазовой манипуляцией на транспортном средстве излучают на частоте w, а принимают на частоте w, а в информационно-аналитическом центре, наоборот, излучают на частоте w, a принимают на частоте w, отличается от ближайшего аналога тем, что в информационно-аналитическом центре усиленный по мощности сигнал на частоте w преобразуют по частоте с использованием частоты w четвертого гетеродина, выделяют второе напряжение второй промежуточной частоты w, равной разности частот w=w-w, перемножают его с первым напряжением второй промежуточной частоты, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное первой корреляционной функции R(τ), сравнивают его с пороговым напряжением U и в случае его превышения разрешают перемножение первого напряжения второй промежуточной частоты с напряжением второго гетеродина, на транспортном средстве усиленный по мощности сигнал на частоте w преобразуют по частоте с использованием частоты w третьего гетеродина, выделяют четвертое напряжение второй промежуточной частоты w, равной разности частот w=w-w, перемножают его с третьим напряжением второй промежуточной частоты, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное второй корреляционной функции R(τ), сравнивают его с пороговым напряжением U и в случае его превышения разрешают перемножение третьего напряжения второй промежуточной частоты с напряжением первого гетеродина, причем частоты w и w, w и w гетеродинов разносят на значение второй промежуточной частоты: w-w=w, w-w=w.
Структурная схема системы, реализующей предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Структурная схема приемопередатчика 7, установленного на транспортном средстве 1, изображена на фиг.2. Структурная схема приемопередатчика 14, установленного в информационно-аналитическом центре 3, изображена на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая процесс преобразования сигналов, показана на фиг.4. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы дуплексной радиосвязи, изображены на фиг.5.
Система контроля за транспортировкой грузов (фиг.1) включает в себя бортовую аппаратуру транспортного средства (БАТС) 1, охранную сигнализацию 2 и информационно-аналитический центр (ИАЦ) 3.
Бортовая аппаратура транспортного средства 1 предназначена для контроля за состоянием груза, определения текущих координат транспортного средства и обмена информацией о состоянии водителя, транспортного средства и груза с ИАЦ 3. БАТС 1 содержит приемоизмеритель 4 радионавигационной системы "Глонасс" или ″GPS″ 20.1-20.4 с антенной, блок 5 сопряжения, пульт 6 сигнальных сообщений, приемопередатчик 7 дуплексной радиосвязи с антенной, приемник 8 кодовых сигналов от охранной сигнализации 2, исполнительный блок 1.1.
Приемоизмеритель 4 предназначен для определения текущих навигационных параметров транспортного средства и может быть реализован, например, в соответствии со структурными схемами, приведенными в книге: "Бортовые устройства спутниковой радионавигации", под ред. Шебшаевича B.C. M.: Транспорт, 1988, с.88, рис.35 и с.120, рис.56. Блок 5 сопряжения предназначен для передачи информации от приемоизмерителя 4 до пульта 6 сигнальных сообщений и от приемника 8 к приемопередатчику 7.
Пульт 6 сигнальных сообщений предназначен для приема от водителя оперативных сообщений, индикации состояния охранной сигнализации 2 и обмена водителя информацией с ИАЦ 3.
Приемник 8 кодовых сигналов предназначен для периодического, а в нештатных ситуациях оперативного приема кодовых посылок о состоянии охранной сигнализации контейнеров 2 и передаче их в блок 5 сопряжения.
Охранная сигнализация 2 предназначена для приема кодированных сообщений при санкционированных включении и выключении охранной сигнализации контейнера, а также для оперативной передачи в БАТС 1 сообщений при санкционированных и несанкционированных нарушениях охранной сигнализации.
Охранная сигнализация 2 содержит датчик 9 доступа, приемник 10 кодовых сообщений, передатчик 12 состояния охранной сигнализации, блок 11 управления и пульт 13 управления доступом.
Датчик 9 доступа предназначен для сигнализации о любых попытках вскрытия контейнера. Датчик 9, например, представляет собой контактную группу, установленную на дверях контейнера, связанную с блоком 11 управления.
Приемник 10 кодовых сообщений предназначен для приема кодовых посылок, отправляемых с пульта 13 управления доступом лицом, включающим или выключающим охранную сигнализацию контейнера при санкционированном доступе к нему. Дальность действия приемника 10 кодовых сообщений не превышает нескольких метров (максимальное расстояние от контейнера до лица, вскрывающего или закрывающего контейнер), что позволяет использовать любые простые и дешевые приемники с низкой чувствительностью (Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. - М.: Радио и связь, 1982).
В память пульта 13 управления доступом заносится информация, содержащая код, соответствующий включению, и код, соответствующий отключению охранной сигнализации 2.
Передатчик 12 состояния охранной сигнализации предназначен для периодической, а при любых нарушениях охранной сигнализации 2 оперативной передачи в БАТС 1 кодированных сообщений о состоянии охранной сигнализации контейнера и условиях вскрытия или закрытия контейнера (санкционированное или несанкционированное, код оператора и код контейнера). Дальность действия передатчика 12 не превышает нескольких десятков метров (максимальное расстояние от контейнера до БАТС 1), что позволяет использовать любые простые и дешевые передатчики с низкой мощностью (Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. - М.: Радио и связь, 1982).
Блок 11 управления представляет собой средство для контроля вскрытия контейнера и запоминания информации, содержащее код, разрешающий включение, код, разрешающий выключение охранной сигнализации 2, и код оператора. Блок 11 управления предназначен для периодического формирования сигнала, содержащего информацию о состоянии охранной сигнализации.
Информационно-аналитический центр (ИАЦ) 3 предназначен для:
- приема периодических и оперативных сообщений от транспортных средств, находящихся на маршрутах, состоянии охранной сигнализации контейнеров, санкционированных и несанкционированных срабатываниях охранной сигнализации, а также оперативных сообщений водителя;
- хранения сообщений о действиях, производимых с контейнерами на маршруте (обо всех фактах включения и выключения сигнализации с указанием места, времени, кода оператора, производившего соответствующие действия);
- принятие мер при возникновении нештатных ситуаций с водителем (аварии, болезнь и т.п.), транспортным средством (отклонение от графика движения) и контейнером (нарушение охранной сигнализации, отсутствие периодического сигнала о состоянии).
В состав информационно-аналитического центра (ИАЦ) 3 входят: приемопередающий пункт (ППП) 14, устройство 15 сопряжения, вычислительный комплекс 16 и автоматизированное рабочее место (АРМ) 17, содержащее пульт 18 оператора и пульт 19 диспетчера правоохранительных органов. Приемно-передающий пункт (ППП) 14 предназначен для обмена информацией между всеми транспортными средствами, находящимися на маршрутах, и ИАЦ 3.
Приемопередатчик 7 (14) содержит последовательно включенные задающий генератор 21.1 (21.2), фазовый манипулятор 22.1 (22.2), второй вход которого соединен с выходом источника 23.1 (23.2) дискретных сообщений, первый смеситель 24.1 (24.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 25.1 (25.2), усилитель 26.1 (26.2) первой промежуточной частоты, первый усилитель 27.1 (27.2) мощности, дуплексер 28.1 (28.2), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 29.1 (29.2), второй усилитель 30.1 (30.2) мощности, второй смеситель 31.1 (31.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 32.1 (32.2), первый (второй) усилитель 33.1 (33.2) второй промежуточной частоты, перемножитель 41.1 (41.2), фильтр 42.1 (42.2) нижних частот, блок 43.1 (43.2) сравнения, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 44.1 (44.2), ключ 45.1 (45.2), второй вход которого соединен с выходом первого (второго) усилителя 33.1 (33.2) промежуточной частоты, перемножитель 34.1 (34.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 25.1 (25.2), полосовой фильтр 35.1 (35.2) и фазовый детектор 36.1 (36.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 32.1 (32.2), а выход является выходом приемопередатчика 7 (14). К выходу второго усилителя 30.1 (30.2) мощности последовательно подключены третий смеситель 37.1 (37.2), второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 38.1 (38.2) и усилитель 39.1 (39.2) второй промежуточной частоты, выход которого соединен со вторым входом перемножителя 41.1 (41.2). Перемножитель 41.1 (41.2) и фильтр 42.1 (42.2) образуют коррелятор 40.1 (40.2).
Под контейнером в предлагаемом способе следует понимать собственно контейнеры, а также другую замкнутую тару для грузов, в которую может быть установлена та или иная охранная сигнализация, обеспечивающая срабатывание при санкционированных и несанкционированных вмешательствах, например в легковые автомобили, перевозимые грузовыми автомобилями.
Под подвижным транспортным средством следует понимать грузовые автомобили, осуществляющие контейнерные перевозки, поезда, паромы и т.п. транспортные средства, перевозящие контейнеры, имеющие систему связи с центрами управления движением.
Система, реализующая предлагаемый способ, работает следующим образом.
На транспортное средство устанавливают контейнеры, которые снабжают охранной сигнализацией 2. По окончании погрузки контейнер закрывают, а оператор посредством клавиатуры на пульте 13 управления доступом вводит свой код. Сформированный сигнал, содержащий информацию о коде оператора и коде, разрешающем включение охранной сигнализации, излучается антенной в эфир. Приемник 10 кодовых сообщений принимает сигнал, декодирует его и передает блоку 11 управления, который запоминает их и сравнивает код оператора и код, разрешающий включение охранной сигнализации 2. При их совпадении блок 11 управления вырабатывает сигнал на включение охранной сигнализации. Запомненный сигнал посредством передатчика 12 состояния охранной сигнализации передается в БАТС 1. Сигнал, принятый приемником 8 кодовых сигналов, через блок 5 сопряжения поступает на пульт 6 оперативной связи. На пульте 6 оперативной связи водителя загорается индикатор, оповещающий о включении охранной сигнализации 2 и нормальном состоянии контейнера. Аналогичные действия производятся со всеми контейнерами.
1
БАТС 1 формирует сигнал, содержащий информацию о коде контейнера и транспортного средства, коде оператора и информацию о включении охранной сигнализации 2 и представляющий собой модулирующий код M(t) (фиг.5, б).
Задающий генератор 21.1 формирует гармоническое колебание (фиг.5, а):
c1
с1
с
с1
c1
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т,
c1
с
с1
c1
где U, w, φ, T - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность колебания;
1
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 22.1, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) (фиг.5, б) с выхода источника 23.1 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 22.1 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.5, в):
1
c1
c
к1
с1
c1
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
к1
1
к1
э
э
э
1
где φ(t)={0; π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.5, б), причем φ(t)=const при Кτ<t<(К+1)τ и может изменяться скачком при t=Кτ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, …, N-1);
э
1
c1
c1
1
э
τ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T (T=N·τ);
который поступает на первый вход первого смесителя 24.1, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 25.1
г1
г1
г1
г1
u(t)=U·Cos(wt+φ).
На выходе смесителя 24.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 26.1 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты:
пр1
пр1
пр1
к1
пр1
c1
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
где ;
1
K - коэффициент передачи смесителя;
пр1
c
г1
w=w+w - первая промежуточная частота;
пр1
с1
г1
φ=φ+φ.
1
пр1
Это напряжение после усиления в усилителе 27.1 мощности через дуплексер 28.1 излучается приемопередающей антенной 29.1 в эфир на частоте w=w, улавливается приемопередающей антенной 29.2 и через усилитель 30.2 мощности поступает на первые входы смесителей 31.2 и 37.2. На вторые входы смесителей 31.2 и 37.2 подаются напряжения гетеродинов 32.2 и 38.2 соответственно:
г1
г1
г1
г1
u(t)=U·Cos(wt+φ),
г4
г4
г4
г4
u(t)=U·Cos(wt+φ).
г1
г4
up2
При этом частоты w и w гетеродинов 32.2 и 38.2 разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частоты w
г4
г1
np2
w-w=2w
1
up1
и выбраны симметричными относительно несущей частоты w=w основного канала. Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки канальных напряжений.
На выходах смесителей 31.2 и 37.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 33.2 и 39.2 выделяются первое и второе напряжения второй промежуточной частоты соответственно:
up2
up2
up2
к1
up2
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ],
up3
up3
up2
к1
up3
c1
u(t)=U·Cos[wt-φ(t)+φ], 0≤t≤T,
где ;
;
up2
г4
1
1
г1
w=w-w=w-w - вторая промежуточная частота;
up2
up1
г1
up3
г4
up1
φ=φ-φ, φ=φ-φ;
1
пор
пор
1
up2
uр3
1
up1
1
1
пор
up2
которые поступают на два входа коррелятора 40.2, состоящего из перемножителя 41.2 и фильтра 42.2 нижних частот. На выходе фильтра 42.2 нижних частот образуется низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается в блоке 43.2 сравнения с пороговым уровнем U порогового блока 44.2. Пороговый уровень U превышается только при максимальном значении корреляционной функции R(τ). Так как канальные напряжения u(t) и u(1) образуется одним и тем же сложным ФМн-сигналом, принимаемые по двум каналам на одной и той же частоте w=w, то между указанными канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Корреляционная функция R(τ) достигает максимального значения. Следует также отметить, что корреляционная функция сложных ФМн-сигналов обладает замечательным свойством: оно имеет ярко выраженный главный лепесток и относительно низкий уровень боковых лепестков. Напряжение, пропорциональное максимальному значению корреляционной функции R(τ), превышает пороговый уровень U в блоке 43.2 сравнения. В этом случае в блоке 43.2 сравнения формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 45.2, открывая его. В исходном состоянии ключ 45.2 всегда закрыт. При этом напряжение u(t) с выхода усилителя 33.2 второй промежуточной частоты через открытый ключ 45.2 поступает на первый вход перемножителя 34.2, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 25.2:
г2
г2
г2
г2
u(t)=U·Cos(wt+φ).
На выходе перемножителя 34,2 образуется напряжение (фиг.5, г):
2
2
г1
k1
г1
c1
u(t)=U·Cos[wt-φ(t)+φ], 0≤t≤T,
где ;
2
K - коэффициент передачи перемножителя;
г1
которое выделяется полосовым фильтром 35.2 и поступает на информационный вход фазового детектора 36.2, на опорный вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 32.2. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 36.2 образуется низкочастотное напряжение (фиг.5, д):
н1
н1
к1
c1
u(t)=U·Cosφ(t), 0≤t≤Т,
где ;
3
1
K - коэффициент передачи фазового детектора, пропорциональный модулирующему коду M(t).
Это напряжение с выхода ППП 14 передается через устройство 15 сопряжения в вычислительный комплекс 16 и информация запоминается и отображается на АРМ 17, в том числе: время закрытия контейнера, код контейнера, код оператора, производившего закрытие, номер транспортного средства и т.п.
Транспортное средство отправляется на маршрут, причем график его движения и предполагаемые координаты во времени определены и известны в ИАЦ 3. На маршруте движения транспортного средства блок 11 управления формирует сигнал, содержащий информацию о штатном состоянии охранной сигнализации 2, который периодически посредством передатчика 12 состояния охранной сигнализации передается в БАТС 1. Сигнал, принятый приемником 8 кодовых сигналов, через блок 5 сопряжения поступает на пульт 6 оперативной связи.
Таким образом, наличие контейнера непрерывно отслеживается БАТС 1.
1
На транспортном средстве посредством приемоизмерителя 4 вычисляются его текущие координаты. Формируют модулирующий код M(t), содержащий информацию о коде контейнера и транспортного средства, текущих координатах транспортного средства, который передают на ИАЦ 3 так, как это описано выше.
В случае отсутствия периодического сигнала от охранной сигнализации 2 или другой нештатной ситуации, водитель на пульте 6 сигнальных сообщений нажимает соответствующую кнопку, например "Авария", "Вызов медицинской помощи", "Нападение" и т.п. С пульта 6 сигнальных сообщений информация о нештатной ситуации поступает на вход блока 5 сопряжения, где эта информация дополняется к информации о коде транспортного средства, о текущих координатах транспортного средства в сигнале, который с выхода блока 5 сопряжения подается на вход приемоответчика 7. Через систему дуплексной радиосвязи ФМн-сигнал от приемоответчика 7 поступает на ИАЦ 3. Из принятого сигнала выделяется информация, анализируется и принимается решение об оперативной помощи.
При включении аппаратуры информационно-аналитический центр 3 с пульта 18 оператора производит первичную установку параметров системы: каждому подвижному транспортному средству присваивают номер и маршрут следования, задают предполагаемые текущие координаты этого подвижного транспортного средства в соответствии с требуемым графиком движения. Каждому контейнеру, установленному на транспортное средство, присваивают уникальный код, задают секретный код сигнализации, который передают администрации в точку отправки и пункты контроля контейнеров. Информационно-аналитический центр 3 работает в двух режимах: автоматическом и диспетчерского контроля (управления).
В автоматическом режиме бортовая аппаратура подвижного транспортного средства 1 с помощью приемоизмерителя 4 принимает сигналы от глобальной спутниковой системы "Глонасс" или "GPS" с информацией о текущих координатах этого подвижного транспортного средства, обрабатывает ФМн-сигналы и вычисляет текущие координаты транспортного средства, преобразует в блоке 5 сопряжения в электрический сигнал и передает этот сигнал на вход приемопередатчика 7, а затем через систему дуплексной радиосвязи на вход ППП 14 информационно-аналитического центра, преобразуют этот сигнал в устройстве 15 сопряжения в цифровую форму и передают его в вычислительный комплекс 16, где информацию принимают, производят ее обработку, хранение и отображение на экранах дисплеев оператора и диспетчера.
При возникновении нештатной ситуации, например при отклонении текущих координат транспортного средства от заданных за допустимые значения или при получении соответствующего сигнального сообщения от пульта 6 сигнальных сообщений или охранной сигнализации 2, отображают на электронной карте дисплея диспетчера текущие и заданные координаты этого подвижного средства. При наличии сигнального сообщения отображают также смысловое содержание и время передачи сигнального сообщения, номер подвижного транспортного средства, а также подробную карту местности на соответствующем дисплее. На основе анализа полученной информации диспетчер принимает решение, направленное на оказание сохранности транспортируемого контейнера.
По команде диспетчера задающим генератором 21.2 формируется гармоническое колебание (фиг.5, е):
с2
c2
с
с2
с2
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т,
2
2
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 22.2, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) (фиг.5, ж) с выхода источника 23.2 дискретных сообщений. В качестве модулирующего кода М(t) могут быть сигналы запроса о работе различных бортовых систем, команды на включение или выключение исполнительных блоков транспортного средства и т.д. На выходе фазового манипулятора 22.2 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.5, з):
3
c2
c
к2
c2
c2
u(t)=U·Cos[wt+φ+φ], 0≤t≤T,
г2
который поступает на первый вход смесителя 24.2, на второй вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 25.2. На выходе смесителя 24.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 26.2 выделяется напряжение промежуточной частоты:
пр
пр
пр
к2
пр
c2
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
где ;
пр
2
г1
w=w-w;
пр
2
г1
φ=φ-φ.
2
Это напряжение после усиления в усилителе 27.2 мощности через дуплексер 28.2 излучается приемопередающей антенной 29.2 на частоте w в эфир, улавливается приемопередающей антенной 29.1 и через усилитель 30.1 мощности поступает на первые входы смесителей 31.1 и 37.1, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродинов 32.1 и 38.1 соответственно:
г2
г2
г2
г2
u(t)=U·Cos(wt+φ),
г3
г3
г3
г3
u(t)=U·Cos(wt+φ).
г2
г3
up2
При этом частоты w и w гетеродинов 32.1 и 38.1 разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частоты w
г2
г3
up2
w-w=2w
2
up
и выбраны симметричными относительно несущей частоты w=w основного канала. Это обстоятельство также приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки канальных напряжений.
На выходах смесителей 31.1 и 37.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 33.1 и 39.1 выделяются третье и четвертое напряжения второй промежуточной частоты соответственно:
up4
пр4
up2
к2
up4
u(t)=U·Cos[wt-φ(t)+φ],
up5
пp5
up2
к2
up5
c2
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
где ;
;
up2
г2
2
2
г3
w=w-w=w-w - вторая промежуточная частота;
uр4
г2
2
up5
up
г3
φ=φ-φ; φ=φ-φ,
2
пор
2
пор
up4
г1
которые поступают на два входа коррелятора 40.1, состоящего из перемножителя 41.1 и фильтра 42.1 нижних частот. На выходе фильтра 42.1 нижних частот образуется низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается в блоке 43.1 сравнения с пороговым уровнем U порогового блока 44.1. Напряжение, пропорциональное максимальному значению корреляционной функции R(τ), превышает пороговый уровень U в блоке 43.1 сравнения. В этом случае в блоке 43.1 сравнения формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 45.1, открывая его. В исходном состоянии ключ 45.1 всегда закрыт. При этом напряжение u(t) с выхода усилителя 33.1 второй промежуточной частоты через открытый ключ 45.1 поступает на первый вход перемножителя 34.1, на второй вход которого подается напряжение U(t) гетеродина 25.1. На выходе перемножителя 34.1 образуется напряжение (фиг.5, и):
4
4
г2
k2
г2
c2
u(t)=U·Cos[wt-φ(t)+φ], 0≤t≤T,
где ;
г2
которое выделяется полосовым фильтром 35.1 и поступает на информационный вход фазового детектора 36.1, на опорный вход которого подается напряжение U(t) гетеродина 32.1. На выходе фазового детектора 36.1 образуется низкочастотное напряжение (фиг.5, к):
н2
н2
к2
с2
u(t)=U·Cosφ(t), 0≤t≤Т,
где ;
2
пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг.5, ж).
Это напряжение с выхода приемопередатчика 7 через блок 5 сопряжения поступает на исполнительной блок 1.1 транспортного средства и обеспечивает выключение двигателя, включение звуковой и световой сигнализации, а также блокировку дверей транспортного средства. В качестве звуковой сигнализации используется звуковой сигнализатор, а в качестве световой сигнализации используются сигнальные (габаритные) лампы. Причем включенная звуковая и световая сигнализации позволяют обнаружить угнанное транспортное средство, а выключенный двигатель и заблокированные двери обеспечивают задержание угнанного транспортного средства и злоумышленников. При этом включение двигателя, выключение звуковой и световой сигнализации возможно только в том случае, если будет замкнут выключатель, который находится в потайном месте, известном только водителю транспортного средства.
При необходимости диспетчер может по радиотелефону вызвать водителя на речевую связь, содержание переговоров фиксируется на магнитофоне. Если водителю необходима связь с диспетчером, то он включает кнопку сигнала вызова диспетчера на речевую связь и после получения разрешения диспетчера разговаривает с ним. По окончании сеанса связи водитель нажимает кнопку прекращения связи с диспетчером.
1
up1
2
up
Описанная выше работа системы, реализующей предлагаемый способ, соответствует случаю приема полезных ФМн-сигналов по основным каналам на частотах w=w и w=w.
з1
Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте w (фиг.4)
з1
з1
з1
з1
з1
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤T,
то на выходах смесителей 31.2 и 37.2 образуются следующие напряжения:
up6
пр6
up2
up6
u(t)=U·Cos(wt+φ),
up7
пp7
up2
up7
з
u(t)=U·Cos(3wt+φ), 0≤t≤Т,
где ;
;
up6
г1
з1
up7
г4
з1
φ=φ-φ; φ=φ-φ;
up2
г1
з1
up2
г4
з1
w=w-w; 3w=w-w.
up6
з1
Однако только напряжение u(t) попадает в полосу пропускания усилителя 33.2 второй промежуточной частоты. Напряжение на выходе коррелятора 40.2 равно нулю. Ключ 45.2 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте w, подавляется.
з2
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по второму зеркальному каналу на частоте w или по любому другому дополнительному каналу приема.
з1
з2
Если ложные сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому w и четвертому w зеркальным каналам:
з1
з1
з1
з1
з1
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤T,
з4
з4
з4
з4
з4
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤T,
то на выходах смесителей 31.2 и 37.2 образуются следующие напряжения:
up6
пр6
up2
up6
u(t)=U·Cos(wt+φ),
up7
пр7
up2
up7
u(t)=U·Cos(3wt+φ),
up8
пр8
up2
up8
u(t)=U·Cos(wt+φ),
up9
пр9
up2
up9
u(t)=U·Cos(3wt+φ),
где ;
;
up2
з4
г4
up2
з4
г1
w=w-w; 3w=w-w.
up8
з4
г4
up9
з4
г1.
φ=φ-φ; φ=φ-φ
up6
up8
з1
з4
з1
з4
up6
up8
пор
з1
з4
При этом напряжения u(t) и u(t) попадают в полосу пропускания усилителей 33.2 и 39.2 второй промежуточной частоты и подаются на два входа коррелятора 40.2, но ключ 45.2 не открывается. Это объясняется тем, что разные ложные сигналы (помехи) u(t) и u(t) принимаются на разных частотах w и w, поэтому между канальными напряжениями u(t) и u(t) существует слабая корреляционная связь. Кроме того, следует отметить, что корреляционная функция помех не имеет ярко выраженного главного лепестка, как это имеет место у сложных ФМн-сигналов. Выходное напряжение коррелятора 40.2 в этом случае не достигает максимального значения и не превышает порогового уровня U в блоке 43.2 сравнения, ключ 45.2 не открывается и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по двум дополнительным каналам на частотах w и w, подавляются. По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по двум или более другим дополнительным каналам.
Следовательно, описанный способ обеспечивает:
1. Непрерывный (периодический) контроль за наличием контейнеров на транспортном средстве с индикацией состояния как на самом транспортном средстве в БАТС, так и в ИАЦ, что исключает возможность хищения контейнеров с транспортного средства.
2. Непрерывный контроль за состоянием охранной сигнализации контейнера, оперативным сообщением в БАТС и в ИАЦ о всех фактах вскрытия контейнеров, что позволяет водителю немедленно получать информацию о состоянии груза, а в ИАЦ немедленно иметь сведения о всех фактах вскрытия контейнеров с указанием операторов, производивших включение и выключение сигнализации.
3. Оперативное информирование центра управления перевозками о времени и месте вскрытия контейнеров, что позволяет при необходимости оперативно вмешиваться сотрудникам правоохранительных органов.
4. Сохранение информации о всех фактах вскрытия контейнеров на маршруте движения транспортного средства позволяет при пропажах груза определить круг лиц, подозреваемых в хищениях.
5. Использование бортовой аппаратуры транспортного средства для наблюдения за охранной сигнализацией позволяет использовать простые и дешевые охранные системы без мощных и дорогих приемопередающих устройств.
6. Использование секретных паролей контейнера и оператора при санкционированных операциях с грузами повышает их сохранность за счет оперативного обнаружения лиц, пытающихся вскрыть контейнер, но владеющих лишь одним паролем.
7. Периодическое и оперативное (при несанкционированных вскрытиях контейнеров) включение сигнализации позволяет решить проблему с энергоснабжением контейнеров при длительных перевозках.
8. Контроль состояния транспортного средства и груза осуществляется беззапросным способом в любой точке Земли, непрерывно и автоматически, т.е. вне зависимости от наличия или отсутствия рассредоточенных диспетчерских пунктов, состояния водителя, действий (ошибок) оператора в ИАЦ.
9. Информация от охранной сигнализации контейнеров незначительно загружает тракт передачи информации между БАТС и ИАЦ (только в нештатных ситуациях), что позволяет использовать ИАЦ для контроля за многими транспортными средствами с большим количеством контейнеров.
Способ позволяет одновременно контролировать большое количество подвижных транспортных средств, перевозящих ценные грузы, позволяет сосредоточить необходимые силы и средства для оказания, в случае необходимости, оперативной помощи водителям подвижного транспортного средства путем своевременной передачи информации правоохранительным органам.
Способ обеспечивает повышение надежности защиты транспортного средства и груза от угона и краж. Это достигается оперативным воздействием по радиоканалу из информационно-аналитического центра на исполнительные органы транспортного средства, что обеспечивает выключение двигателя, включение звуковой и световой сигнализации, а также блокировку дверей транспортного средства. Причем включенная звуковая и световая сигнализации позволяют обнаружить угнанное транспортное средство, а выключенный двигатель и заблокированные двери обеспечивают задержание угнанного транспортного средства и злоумышленников. При этом включение двигателя, выключение звуковой и световой сигнализации возможно только в том случае, если будет замкнут выключатель, который находится в потайном месте, известном только водителю транспортного средства.
1
2
Дуплексная радиосвязь, устанавливаемая между транспортным средством и информационно-аналитическим пунктом, использует сложные сигналы с фазовой манипуляцией и две частоты w и w. Указанные сигналы обладают энергетической и структурной скрытностью и позволяют применять структурную селекцию.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информацией между транспортными средствами и информационно-аналитическим центром. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам за счет корреляционной обработки канальных напряжений.
Предлагаемый способ может применяться на автомобильном, железнодорожном, морском и авиационном транспорте. Причем не только контейнерных, но и при других перевозках грузов, позволяющих установить прибор контроля доступа, например, легковых автомобилей на платформах.