СИСТЕМА НАВИГАЦИОННОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ И БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТА

Система навигационного сопровождения и безонасностн
Изобретение относится к охранно-навигационным системам и может быть использовано для контроля местоположения и состояния подвижных объектов, логистического управления транспортными перевозками, а также беспроводного мониторинга и управления удаленными стационарными промышленными объектами.
Известна система безопасности транспортного средства (заявка Англии № 2279792, В 60 R 25/10, опубл. 1996г.), в которой по сигналам от датчика удара или датчика проникновения формируется аварийный сигнал на сирену и световое сигнальное устройство. При этом аварийный сигнал может бьпъ передан на удаленный от транспортного средства переносной телефон.
Данная система не контролирует местоположение транспортного средства и не имеет диспетчерского центра управления, что не позволяет обеспечить эффективную безопасность охраняемого объекта, а также поиск и управление движением транспортным средством.
Известна система навигации транспортных средств «Fleettracfo, Канада (кн. «Urban Public Transportation System and Technoligy, Endwood Cliffs, NG, 1999), в которой с помощью бортовой аппаратуры контролируется местоположение объекта, вырабатьгоаются аварийные сигналы и передается информация по радиоканалу в диспетчерский центр.
В данной системе информация по радиоканалу передается по открытому протоколу, для ввода-вьтода сигналов в диспетчерском центре используется один приемо-передатчик с антенной. Такое построение системы не обеспечивает высокую достоверность данных, внешнее вмешательство в радиоканал может исказить информацию, при этом отсутствие аппаратно-программного резервирования в диспетчерском центре снижает функциональную надежность системы.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является система, описанная в патенте РФ № 2122239, G 08В25/10, опубл. в 1998г.
МПК G08B 25/10
объекта
объекте, питание которой осуществляется от источника автономного питания. Аппаратура пользователя содержит навигационный приемник с антенной, работающий по сигналам спутниковой навигационной системы, и бортовой вычислитель, с помощью которых ос)ацествляется определение местоположения объекта. Аппаратура также содержит монитор для отображения текущего местоположения объекта на электронной карте.
Система предназначена для работы в режиме автономной навигации. Местоположение объекта определяется с помош;ью аппаратуры пользователя. При этом передача сведений о местоположении объекта в ДЦ осуществляется только в режиме тревоги, который включается автоматически при несанкционированном вскрытии и/или угоне охраняемого объекта по сигналам, вырабатываемым охранными датчиками, расположенными на объекте.
В системе предусмотрен также задаваемый путем нажатия соответствующей кнопки на пульте управления режим безопасности, в котором объект становится на охрану в диспетчерском центре. При задании режима безопасности система автоматически переводится в энергосберегающий режим источника автономного питания.
Рассмотренная система позволяет осуществлять контроль местоположения и охрану объекта. Однако она имеет ряд недостатков: отсутствует возможность автоматической постановки объекта на охрану, что может привести к сбоям в слежении за объектом; не предусмотрена возможность ручного задания режима тревоги по инициативе полъзователя; не предусмотрена выработка сигналов на включение исполнительных устройств, препятствующих несанкционированному перемещению объекта, что снижает надежность системы. Кроме того, в рассматриваемой системе не предусмотрено управление работой аппаратурой пользователя из ДЦ, что снижает удобство пользования системой
Задачей изобретения является разработка новой системы навигационного сопровождения и безопасности, обладающей щирокими функциональными возможностями, высокой надежностью работы и удобством эксплуатации.
Поставленная задача рещается тем, что в системе навигационного сопровождения и безопасности объекта, содержащей размещаемую на охраняемом объекте аппаратуру пользователя, включающую блок питания, соединенный с источником автономного питания, и подключенные к блоку питания навигационный приемник с антенной, трансивер с антенной, модем, группу охранных датчиков.
предназначенных для выработки сигнала включения режима тревоги, панель управления, предназначенную для вьфаботки сигналов, управляющих работой системы, блок вычислений и обработки сигналов, содержащий соединенные с интерфейсом процессор и запоминающее устройство, причем модем соединен с трансивером, а интерфейс соединен с навигационным приемником, группой охранных датчиков, панелью управления и модемом, а также содержащая по меньшей мере один диспетчерский центр, включающий аппаратуру радиосвязи, связанную с сервером обработки сигналов, персональные компьютеры рабочих станций операторов, соединенные посредством локальной компьютерной сети с указанным сервером, при этом выход трансивера аппаратуры пользователя через антенну связан посредством радиоканала с аппаратурой радиосвязи диспетчерского центра, согласно изобретению аппаратура пользователя содержит соединенный с блоком питания узел коммутации, один вход которого подключен к источнику автономного питания, а другой вход подключен к щтатному источнику питания, в качестве которого использован источник электроснабжения охраняемого объекта, соединенную с интерфейсом группу исполнительных устройств, препятствующих несанкционированному проникновению и перемещению охраняемого объекта, а панель управления содержит связанные с интерфейсом задатчик сигнала включения режима тревоги, задатчик режима энергосбережения, а также связанный с интерфейсом индикатор контроля работы системы, при этом аппаратура радиосвязи диспетчерского центра посредством радиоканала связана через антенну с входом трансивера аппаратуры пользователя.
Кроме того, панель управления содержит связанный с интерфейсом задатчик сигнала вызова скорой медицинской помощи.
Кроме того, аппаратура радиосвязи диспетчерского центра включает аппаратуру основного канала радиосвязи и аппаратуру резервного канала радиосвязи, каждая из которых содержит раздельные каналы передачи и приема радиосигнала, аппаратура основного канала радиосвязи включает модем-передатчик с антенной, подключенный к выходу сервера обработки сигналов, а также по меньщей мере два модема-приемника с антеннами, соединенные с входом сервера обработки сигналов, причем сервер обработки сигналов подключен к световому и звуковому индикаторам, диспетчерский центр также содержит сервер сбора и хранения информации, подключенный к локальной компьютерной сети и соединенный с регистрирующей аппаратурой, аппаратура резервного канала радиосвязи включает модем-передатчик с антенной, соединенный с выходом сервера сбора и хранения информации, а также по меньщей
мере один модем-приемник с антенной, соедршенный с входом сервера сбора и хранения информации, при этом модемы-передатчики и модемы-приемники аппаратуры основного и резервного каналов радиосвязи диспетчерского центра через соответствующие антенны посредством радиоканала связаны с входом и выходом трансивера аппаратуры пользователя.
Кроме того, сервер сбора и хранения информации через модем-передатчик аппаратуры резервного канала связи, через факс-модем, через радиомодем связан соответственно по каналу сотовой сети, по телефонной линии связи и по каналу транкинговой радиосвязи на выделенной частоте с удаленными рабочими станциями, размещенными в службе охраны, в службе управления дорожным движением, в службе скорой медицинской помощи, в центрах автосервиса, в страховой и юридической компаниях, а также у пользователей, при этом сервер сбора и хранения информации через каналы сотовой или телефонной связи также подключен к Интернетсети, а удаленные рабочие станции выполнены в виде радиотелефонов или компьютеров с соответствующими модемами связи.
Наличие в аппаратуре пользователя навигационного приемника с антенной, блока вычислений и обработки, а тайже модема и трансивера с антенной обеспечивают формирование навигационной информации и передачу ее с заданной периодичностью
Использование в аппаратуре пользователя группы охранных датчиков, в состав которых могут быть включены, например, датчики положения дверей, датчики движения и удара, объемные датчики, обеспечивает формирование в системе тревожного сигнала при несанкционированном проникновении на объект, который автоматически передается в ДЦ, где осуществляется контроль за объектом и организация в тревожных ситуациях необходимых оперативных мероприятий.
Наличие в аппаратуре пользователя блока питания, подключенного через узел коммутации к источнику автономного питания и к платному источнику питания, обеспечивает бесперебойное питание всех узлов и блоков аппаратуры пользователя, что повыщает эксплуатационную надежность системы.
Наличие связи группы исполнительных устройств, препятствующих несанкционированному проникновению или перемещению охраняемого объекта, с интерфейсом аппаратуры пользователя позволяет дистанционно по команде из ДЦ привести в действие в режиме тревоги по меньщей мере одно из исполнительных устройств объекта. В качестве указанных устройств могут быть использованы
блокиратор руля, реле отключения топливного насоса, блокиратор зажигания, блокиратор дверей и другие подобные устройства.
Наличие в аппаратуре пользователя соединенной с интерфейсом панели управления обеспечивает задание пользователем в ручном режиме управляющих сигналов от задатчика сигнала включения режима тревоги, задатчика режима энергосбережения. Указанные задатчики могут быть выполнены в виде кнопок на панели управления. Панель управления может также содержать задатчик вызова скорой помощи и дополнительно включать задатчик вызова технической помощи, задатчик вызова эксперта-юриста. На панели управления размещен также световой индикатор контроля работы системы, по которому пользователь может судить о режиме работы системы и о неисправности узлов и блоков аппаратуры пользователя.
Наличие в системе ДЦ, аппаратура радиосвязи которого связана с выходом и с входом трансивера аппаратуры пользователя, позволяет осуществить контроль состояния и местоположения обьекта и отобразить его на фоне электронных автодорожных карт на экранах компьютеров ДЦ, оперативно реагировать на тревожную ситуацию, посылать из ДЦ сигналы, управляющие работой аппаратуры пользователя, что снижает участие пользователя в процессе управления. При этом режимы работы системы могут задаваться как из ДЦ, так и автоматически.
Наличие в аппаратуре радиосвязи ДЦ раздельных каналов для приема и для передачи радиосигналов обеспечивает бесперебойность и оперативность радиосвязи.
Подключение сервера обработки сигналов к световым и звуковым индикаторам обеспечивает световую и звуковую сигнализацию в случае возникновении тревоги.
Использование в аппаратуре основного канала радиосвязи по меньшей мере двух модемов-приемников с антеннами позволяет в случае возникновения аварийной ситуации на одном из охраняемьк обьектов переключить один из приемников на режим непрерьтного автоматического аварийного слежения за указанным объектом, что способствует повыщению надежности работы системы и увеличе1шю ее пропускной способности.
Сервер сбора и хранения информации, подключенный к локальной компьютерной сети и соединенный с регистрирующей аппаратурой, служит для формирования отчетности о состоянии охраняемых объектах, о командах из ДЦ и о режимах работы системы, что распшряет функциональные возможности системы и повыщает надежность контроля.
АШ(1//3
Наличие аппаратуры резервного канала радиосвязи, ее подключение к серверу сбора и хранения информации, который в случае необходимости может осуществлять функции сервера обработки сигналов, обеспечивают бесперебойность радиосвязи с ДЦ в случае возникновения неисправностей и сбоев в работе основной аппаратуры радиосвязи и/или в работе сервера обработки радиосигналов.
Наличие в ДЦ вьщеленных каналов факс-модемной связи, транкинговой радиосвязи, сотовой телефонной и связи через Интернет с удаленными рабочи ш станциями, которые могут быть реализованы в виде соответствующих типов телефонов или персональных компьютеров, расщиряет функциональные возможности системы и обеспечивает многоаспектное оперативное реагирование на возникшую аварийную ситуацию. Удаленные рабочие станции могут располагаться в службе безопасности дорожного движения, а также в службе скорой помощи, в центрах автосервиса. При этом из центров автосервиса может производиться тестирование узлов и блоков поставляемого пользователю комплекта аппаратуры системы, ее подключение к ДЦ, испытание и предъявление пользователю. Удаленными рабочими станциями также могут служить телефон страховой компании, а также телефон или компьютер пользователя. На телефон или компьютер пользователя транслируется аварийная и отчетная информация.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает высокую надежность работы системы и удобство ее эксплуатации, а также возможность многофункционального оперативного реагирования на тревожную ситуацию на охраняемом объекте.
На фиг.1 изображена блок-схема аппаратуры пользователя, входящей в состав рассматриваемой системы, на фиг. 2 - блок-схема диспетчерского центра, на фиг.З блок-схема удаленных рабочих станций.
Система навигационного сопровождения и безопасности содержит диспетчерский центр ДЦ 1 и аппаратуру 2 пользователя, размещаемую на охраняемом объекте (на чертеже не показан).
Аппаратура 2 пользователя включает (фиг.1) блок 3 питания, подключенный через узел 4 коммутации к резервному источнику 5 автономного питания (ИСТ АП) и к щтатному источнику (ШТАТН ИСТ) 6 электроснабжения охраняемого объекта (в качестве которого может служить, например, аккумулятор или генератор транспортного средства). С блоком 3 питания соединены навигационный приемник 7 с антенной 8, блок 9 вычислений и обработки сигналов, модем 10, трансивер 11 с
to Aiivvi
антенной 12, а также группа 13 охранных датчиков и группа 14 исполнительных устройств. Блок 9 вычислений и обработки сигнала содержит интерфейс 15 и подключенные к нему процессор 16 и запоминающее устройство (ЗУ) 17.
К интерфейсу 15 подключены навигационный приемник 7, модем 10, группа 13 охранных датчиков, группа 14 исполнительных устройств, а также входящие в состав панели 18 управления задатчшс 19 сигнала включения режима энергосбережения, задатчик 20 сигнала включения режима тревоги, задатчик 21 сигнала вызова скорой помощи и световой индикатор 22 контроля работы системы. Модем 10 подключен к трансиверу 11. Трансивер 11 через антенну 12 связан посредством радиоканала с ДЦ 1.
Диспетчерский центр ДЦ 1 (фиг. 2) содержит аппаратуру 23 основного канала радиосвязи, включающую по меньщей мере два модем-приемника 24 с антеннами 25, а также модем-передатчик 26 с антенной 27. Указанные модемы 24 и 26 подключены к серверу 28 обработки сигналов, который связан посредством локальной компьютерной сети 29 с персональными компьютерами (ПК) 30 рабочих станций операторов. Сервер 28 соединен также со световым индикатором 31 и звуковым индикатором 32.
ДЦ 1 также содержит сервер 33 сбора и хранения информации, подключенный к локальной компьютерной сети 29 и соединенный с регистрирующей аппаратурой 34, в качестве которой, в частности, использованы принтер и устройство записи на магнитооптический диск.
ДЦ1 также содержит аппаратуру 35 резервного канала радиосвязи, включающую модем-передатчик 36 с антенной 37, связанный с выходом сервера 33, и модемприемник 38 с антенной 39, связанный с входом сервера 33.
Сервер 33 связан с удаленными рабочими станциями 40 (см. фиг.З) различными типами каналов передачи данных: через модем-передатчик 36 с антенной 37 каналом сотовой связи 41, через факс-модем 42 - проводной телефонной связью 43, через радиомодем 44 с антенной 45 - транкинговой радиосвязью 46 на выделенной частоте. В каналах сотовой 41 и проводной телефонной 43 связей сервер 33 использует Интернет-услуги по передаче данных, предоставляемые Интернет-провайдером 47.
Удаленные рабочие станции 40 (фиг.З) реализованы в виде сотового мобильного телефона 48, персонального компьютера (ПК) 30 с модемом 24 и антенной 25 сотовой связи, персональным компьютером (ПК) 30 и факс-модемом 42 телефонной связи 43, персональным компьютером (ПК) 30, радиомодемом 44 с антенной 45 транкинговой радиосвязи 46.
в качестве навигационного приемника 7, в частности, использован работающий по сигналам не менее, чем от 12-ти спутников датчик спутниковой навигационной системы GPS NAVSTAR, обеспечивающей как стандартную, так и геодезическую точность определения координат объекта в зависимости от комплектации.
В качестве трансивера 11, модема 10, приемников 24, 38, передатчиков 26, 36 использованы, в частности, устройства, реализующие согласно протоколам обмена сотовую мобильную связь стандарта GSM в формате SMS - коротких сообщений.
Система работает следующим образом.
Аппаратура 2 пользователя монтируется на охраняемом объекте. После подключения всех узлов и блоков, входящих в аппаратуру пользователя, к блоку 3 питания подается команда из ДЦ 1 на включение системы, и она начинает функционировать в режиме слежения за объектом. При этом аппаратура 2 вырабатьшает сигналы, несущие навигационную и служебную информацию об объекте. Из навигационного приемника 7, имеющего GPS - антенну 8, через интерфейс 14 в процессор 16 один раз в 15 сек поступают данные о текущем местоположении, скорости и направлении движения объекта, полученные из системы спутниковой навигации GPS.
Далее эти данные обрабатываются в процессоре 16 блока 9, кодируются специальными программами для запщты от несанкционированного доступа в сотовой сети передачи данных и передаются в автоматическом режиме в ДЦ1. Периодичность поступления навигационной информации в ДЦ 1 может изменяться от 45 сек до 24 час и задается оператором ДЦ 1 соответствующей командой управления, которая формируется на компьютере 30 и по каналу локальная сеть 29 - сервер 28 - модемпередатчик 26 с антенной 27 через канал сотовой связи поступает на антенну 12 трансивера 11, в модем 10, в блок 9 аппаратуры 2 пользователя.
Для заданной периодичности передачи навигационных данных блок 9 упаковьшает три последовательных (через равные промежутки времени) их измерения и через модем 10, трансивер 11 и антенну 12 передает их в одном SMS - сообщении в ДЦ 1 ( т. е. если передача идет через каждые 45 сек, то измерения проводятся через каждые 15 сек). Таким образом в 3 раза сокращаются затраты на стоимость трафика в сотовой сети.
осуществляется в блоке 3), узел коммутации 4 подключает блок 3 к резервному источнику 5. Емкость резервного источника 5 постоянно контролируется блоком 9, при этом в режиме питания системы от штатного источника 6 резервный источник 5 подзаряжается от него через узел 4. Таким образом, обеспечивается бесперебойность электропитания аппаратуры 2.
В процессе работы на индикаторе 22 пульта 18 управления индицируются вырабатываемые в блоке 9 служебные и аварийные (тревожные) сигналы. В частности, служебные сигналы несут информацию о режимах работы аппаратуры 2 (отключена, включена, сопровождение объекта, стоянка в энергосберегающем режиме, тревога), о выходе за зону GSM, о неисправности узлов аппаратуры 2, об отсутствии координат, о переходе на резервный источник питания и т.д. Аварийные сигналы несут информацию о несанкционированном проникновении на объект, о необходимости вызова скорой, технической, юридической помощи, о необходимости силовой поддержки, о потере связи в сотовой сети и т.д. Разным режимам и состояниям объекта соответствует определенный цвет и/или характер свечения индикатора 22.
Все сигналы от аппаратуры 2 пользователя в кодированном виде в формате SMS - коротких сообщений поступают в сотовую сеть стандарта GSM, поддерживаемую в заданном регионе соответствующим оператором этой сети, и через ближайщую к ДЦ 1 базовую сотовую станцию передаются в модем-приемник 24 с антенной 25 аппаратуры 23 основного канала радиосвязи. Далее она в сервере 28 декодируется и уже в открытом виде транслируется по сети 29 ее абонентам.
Навигационные сигналы поступают с периодичностью, задаваемой оператором, и передаются на любой из компьютеров 30, где отображается местоположение объекта, его направление движения, скорость, траекторию марщрута движения и т.д. на фоне цифровой автодорожной карты местности.
Служебные сигналы автоматически поступают от аппаратуры 2 пользовате.пя в ДЦ 1 однократно в момент их появления и отображаются на компьютерах 30 в соответствую1цих экранных окнах.
Аварийные сигналы, вьфабатываемые датчиками или вручную пользователем, автоматически поступают в ДЦ 1 с фиксированной периодичностью один раз в 15 сек., до тех пор, пока оператор не произведет их сброс. Включаются световой 31 и звуковой 32 индикаторы ДЦ 1, а оператор производит непрерьшное сопровождение охраняемого объекта на фоне автодорожной карты, которая в виде выделенного полноэкранного и частичного экранного окна автоматически центрируется
относительно этого объекта и автоматичесьси перемещается за ним при достижении объектом границ карты на экране. Кроме того, оператор при необходимости производит переадресацию аварийной информации соответствующей командой на компьютере 30 по любой из цепей сервер 33 - модем-передатчик 36 с антенной 37 или сервер 33 - факс-модем 42 или сервер 33 - радиомодем 44 с антенной 45 в соответствующие каналы сотовой 41, телефонной 43, транкинговой 46 или Интернетсвязи на удаленные рабочие станции 40 (радиотелефоны 48 или компьютеры 30).
Оператор в ДЦ1 также может с помощью компьютера 30 сформировать команду и передать ее по цепи сеть 29 - сервер 28 аппаратуры 23 или 35 - сотовая сеть 41 - модем 10 с трансивером 11 и антенной 12 - процессор 16 - интерфейс 15 на включение находящихся на объекте исполнительных устройств 14, тем самым прекратить движение объекта или включить звуковую сирену или принудительно закрыть двери и т.п.
Все посылки между ДЦ 1 и аппаратурой 2 пользователя, ДЦ 1 и удаленными станциями 40 подтверждаются квитанциями об их получении и достоверности. С целью повьш1ения достоверности и защиты информации в сети сотовой связи, вопервых, сервер обработки сигналов 28 кодирует команды из ДЦ и декодирует сообщения от аппаратуры пользователя и наоборот. Во-вторых, процессор 16 блока 9, получив команду из ДЦ, проверяет ее на соответствие идентификатора модемапередатчика 26 или 36, их номеров телефонов и идентификаторов SIM - карт, при совпадении с которыми команда процессором декодируется. Сервер 28 , а при резервном подключении и сервер 33, получив сообщения от аппаратуры 2 пользователя, производят аналогичные проверки.
В сервере 33 в течение 30 суток фиксируются в виде черного ящика все сигналы от аппаратуры 2 и команды операторов ДЦ 1 с компьютеров 30. На основании этих данных по команде оператора в специальной форме формируются следующие отчеты: суточный, месячный, о марщруте движения за смену. Отчеты регистрируются на принтере и в электронном виде могут передаваться удаленным рабочим станциям 40. Данпные черного ящика каждые 30 суток переписываются на магнито-оптические диски для архивации.
В случае выхода из строя аппаратуры 23 основного канала радиосвязи или сервера 28 связь ДЦ 1 с аппаратурой 2 пользовате.11я осуществляется с использованием аппаратуры 35 резервного канала радиосвязи по каналам передачи и приема радиосигналов, включающим соответственно модем-передатчик 36 с антенной 37 и
модем-приемник 38 с антенной 39. Обработка радиосигналов, проходящих по резервным радиоканалам, осуществляется в сервере 33. Активация работы резервной аппаратуры 35 радиосвязи осуществляется автоматически по команде, вьфабатьшаемой сервером 33 в случае выхода из строя основной аппаратуры 23 радиосвязи или сервера 28, или вручную оператором ДЦ 1.
С целью сбережения ресурса источников питания 5 или 6 является целесообразным при постановке объекта на длительную стоянку перевести систему в режим энергосбережения. Указанный режим задается нажатием кнопки 19 на пульте 18 управления. При этом отключается питание всех узлов и блоков аппаратуры 2 пользователя, кроме питания охраьшых датчиков 13 и блока 9 вычислений и обработки сигнала. Перед началом эксплуатации после длительной стоянки пользователь набирает с помощью кнопок пульта 18 управления закрепленный за ним PIN - код, по которому в ДЦ 1 осуществляется идентификация пользователя, после чего вырабатьюается команда на активацию работы узлов и блоков аппаратуры 2 пользователя и производится перевод системы в режим слежения.
Для исключения ложного срабатывания при неправильном введении PIN кода допускается трехкратная попытка его ввода в течение 45 сек. При этом предусматривается программа фильтрации случайного нажатия кнопок 19, 20, 21 пульта 18.