СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к технике связи и предназначена для определения местонахождения (локализации) мобильных объектов, в частности, мобильных терминалов с использованием сотовых сетей подвижной связи и радиопеленгаторов.
Известен способ поиска подвижного объекта (см. заявку РФ на изобретение №94032452, М. кл. G08B 13/00, G01S 3/00, опубл. 20.05.1996 г.), реализуемый системой поиска похищенных автотранспортных средств с использованием основного стационарного радиопеленгатора или дополнительного переносного радиопеленгатора. Система также включает установленные на подвижных объектах приемопередающие устройства с индивидуальными адресными цифровыми кодами и контрольные устройства, с помощью которых предварительно включают передающие устройства на подвижных объектах. Передачу позывных сигналов осуществляют по двум каналам радиосвязи: низкочастотному - на частотах 0,1-0,6 МГц и высокочастотному - на частотах 142-172 МГц. С помощью радиопеленгатора (основного или дополнительного) ведут пеленг объектов: вначале на частотах первого канала с привязкой объектов к карте местности, а при исчезновении сигналов по данному каналу дальнейший поиск ведут на более узком участке местности на частотах второго канала.
В данном аналоге используется радиосвязь, имеющая ограниченную зону покрытия, что затрудняет поиск мобильных объектов на территории большого размера.
При этом для функционирования данной системы определения местоположения необходимо выделение частот в двух частотных диапазонах, что приводит к неэффективному использованию частотного ресурса.
Известен способ определения местоположения одного или нескольких мобильных объектов и система для его осуществления (см. заявку РФ на изобретение №2007123154, М. кл. G08B 7/06, опубл. 27.12.2008 г.). Данная система содержит, закрепленные, по меньшей мере, на одном мобильном объекте электронные метки, имеющие уникальные идентификационные коды, причем в качестве меток используются активные и пассивные радиомаяки, базовую станцию, входящую в сеть сотовой радиосвязи, сеть электронных регистраторов с известными координатами, имеющих уникальные идентификационные коды, в качестве регистраторов используют радиопеленгаторы. При этом каждый радиопеленгатор содержит антенну с управляемой диаграммой направленности, связанную с радиоприемником, радиопередатчиком и микрокомпьютером, соединенным, в свою очередь, с радиоприемником, радиопередатчиком и коммуникационным блоком. Используемые в качестве электронных меток пассивные и активные маяки содержат антенны с неуправляемой диаграммой направленности, соединенные с радиоприемником, радиопередатчиком, а также микрокомпьютер, который, в свою очередь, также соединен с радиоприемником, радиопередатчиком и коммуникационным блоком. А базовая станция содержит, по меньшей мере, один коммуникационный блок, соединенный с микрокомпьютером и блоком индикации. При этом радиопеленгаторы содержат блок автономного питания.
Радиопеленгаторы в данной системе имеют известные координаты, т.е. являются стационарными, и с помощью проводных и беспроводных каналов связи, в том числе через сеть сотовой связи, информация от них передается на базовую станцию, где и определяется местоположение, по меньшей мере, одного мобильного объекта, т.е. сотовая сеть связи не участвует в предварительном определении местоположения мобильного объекта, а лишь обрабатывает информацию, полученную от стационарных радиопеленгаторов, для определения местоположения мобильного объекта.
Однако такое применение радиопеленгаторов является нерациональным, поскольку требует использования большого количества стационарных радиопеленгаторов, расположенных на обширной территории, что делает систему весьма дорогостоящей. Кроме того, эта система не может быть использована при неизвестной заранее зоне вероятного перемещения, по меньшей мере, одного мобильного объекта, а этот фактор часто является непредсказуемым.
Данная система выбрана за прототип.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности определения местонахождения мобильных объектов в условиях неизвестности территории вероятного их перемещения и повышение эффективности использования радиопеленгаторов.
Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемой системе определения местоположения мобильных объектов, содержащей, по меньшей мере, один мобильный объект, имеющий идентификационные признаки и выполненный с возможностью осуществления радиосвязи с сетью сотовой связи, в частности, с базовой станцией сети сотовой связи и сетью радиопеленгаторов, один из которых является центральным, причем каждый радиопеленгатор содержит антенну с управляемой диаграммой направленности, соединенную с радиоприемником, радиопередатчиком и микрокомпьютером, который, в свою очередь, соединен с радиоприемником, радиопередатчиком и коммуникационным блоком, при этом выход центрального радиопеленгатора соединен со входом сети сотовой связи, отличающейся тем, что радиопеленгаторы выполнены мобильными, имеющими в своем составе блок цифровой обработки сигналов и снабженные дополнительно GPS/Глонасс-приемниками, при этом центральный радиопеленгатор имеет связь с остальными радиопеленгаторами и дополнительно входом связан с выходом сети сотовой связи.
При этом центральный пеленгатор может быть связан с базовой станцией сети сотовой связи, причем вход/выход базовой станции является входом/выходом сети сотовой связи.
Возможен также вариант связи центрального радиопеленгатора с сетью сотовой связи через пульт управления, причем вход/выход пульта управления является входом/выходом сети сотовой связи.
При этом с пультом управления центральный пеленгатор может быть связан посредством спутникового канала связи.
Выполнение радиопеленгаторов мобильными позволяет после предварительного определения предполагаемой зоны нахождения мобильного объекта (на основании данных оператора сотовой связи) направить в эту зону мобильные радиопеленгаторы для уточнения местоположения мобильного объекта.
При этом GPS/Глонасс-приемники, установленные на радиопеленгаторах, обеспечивают уточнение информации об их местонахождении, в результате чего уменьшается погрешность определения местоположения мобильного объекта.
Кроме того, система не требует использования большого количества стационарных радиопеленгаторов, как в прототипе, поскольку для уточнения местоположения мобильного объекта оптимальное число мобильных пеленгаторов может направляться в зону его вероятного перемещения.
Дополнительная связь входа центрального радиопеленгатора с выходом сети сотовой связи позволяет получать предварительную информацию от сети сотовой связи о зоне, в которой находится мобильный объект, и куда должно быть направлено оптимальное количество мобильных радиопеленгаторов. Это повышает эффективность использования радиопеленгаторов.
Наличие в радиопеленгаторах блока цифровой обработки позволяет обрабатывать в цифровом виде информацию о местонахождении мобильных объектов, что также повышает эффективность их использования.
Таким образом, имеющиеся в предлагаемой системе отличия позволяют обеспечить достижение указанного выше технического результата.
Предлагаемая система определения местоположения мобильных объектов поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема устройства.
1
1
n
n
1
2
3
4
5
1
4
Согласно чертежу система содержит, по меньшей мере, один мобильный объект 1, имеющий идентификационные признаки и выполненный с возможностью осуществления радиосвязи с сетью 2 сотовой связи, в частности, с базовой станцией 2 сети, и с n радиопеленгаторами (3-3), где n выбирают исходя из требуемой точности локализации мобильного терминала, которую необходимо получить при определении его местоположения. Причем радиопеленгатор 3 является центральным, и имеет связь с сетью сотовой связи 2, например, через базовую станцию 2 или через пульт 2 управления этой сети, соединенный, в свою очередь, с центром 2 локализации мобильных объектов, связанным с центром 2 коммутации подвижной связи сети и с контроллером 2 базовых станций сети, соединенным также с базовой станцией 2 сети и с центром 2 коммутации подвижной связи.
1
n
Все радиопеленгаторы 3 снабжены GPS/Глонасс-приемниками 4 (4-4), имеющими связь с глобальной системой 5 навигации и определения положения (GPS/Глонасс).
Работа системы осуществляется следующим образом.
На первом этапе заинтересованными службами производится запрос на определение местоположения мобильного объекта 1, имеющего идентификационные признаки (например, IMEI или IMSI), через сеть 2 сотовой связи (например, с использованием Mobile Position Protocol Request).
С помощью известных используемых операторами сотовой связи методов позиционирования искомого мобильного объекта 1 осуществляется предварительная локализация зоны его нахождения. При этом погрешность определения зоны предполагаемого местонахождения мобильного объекта 1 зависит от используемого в той или иной сети метода определения местоположения.
2
2
3
4
5
1
2
1
n
1
n-1
Полученные предварительные данные локализации зоны нахождения мобильного объекта 1 отправляются с пульта 2 сети 2 сотовой связи на пульт заинтересованных служб (например, с использованием Mobile Position Protocol Response) (Пульт 2 может являться пультом заинтересованных служб и не являться частью сети сотовой связи). Для локализации зоны нахождения мобильного объекта 1 используются показанные на чертеже центр 2 локализации мобильных объектов, центр 2 коммутации подвижной связи, контроллер 2 базовых станций, базовая станция 2. Далее предварительная информация о зоне нахождения мобильного объекта 1 поступает с пульта 2 (или с базовой станции 2 в случае, если центральный радиопеленгатор находится в зоне действия той же базовой станции, что и мобильный объект) на центральный радиопеленгатор 3, находящийся в распоряжении поисковой оперативной группы вместе с другими радиопеленгаторами 3-3, входящими в сеть радиопеленгаторов, для уточнения местонахождения мобильного объекта 1. Количество n радиопеленгаторов 3, которые необходимо задействовать для уточнения местонахождения мобильного объекта 1, выбирается исходя из требуемой точности локализации мобильного терминала, которую необходимо получить при определении его местоположения, с учетом типовых значений точности позиционирования в сотовых сетях и среднеквадратического отклонения пеленга антенных систем радиопеленгаторов.
1
1
n
2
1
1
n-1
n
1
1
1
n
n
1
n
Поисковая оперативная группа перемещается в зону нахождения мобильного объекта 1, и с помощью радиопеленгаторов 3 точно синхронизирует начало измерений с началом передачи мобильного объекта 1, что может быть осуществлено путем синхронизации с базовой станцией 2 или за счет внешнего синхросигнала, информирующего о начале излучения, либо с использованием внешнего высокостабильного сигнала тактовой частоты (например, GPS) и осуществлением однократной синхронизации с базовой станцией 2 (в зависимости от стабильности внешней тактовой частоты радиопеленгатор может сохранять синхронизацию с базовой станцией в течение многих часов). При этом мобильные радиопеленгаторы 3 обеспечивают квазиодновременную пеленгацию всех активных мобильных объектов 1 в заданном канале. Направление пеленга определяется для каждого занятого временного слота (см. в: http://www.bnti.ru/des.asp?itm=4446&tbl=03.06.), что позволяет локализовать мобильный объект 1 в сильно загруженных радиоканалах. В контролируемой зоне нахождения мобильного объекта 1 на основании имеющегося у него идентификационного признака (например, IMEI, IMSI, которые описаны Европейским Институтом по Стандартизации в области Телекоммуникаций в спецификациях GSM 03.03 и GSM 11.11 соответственно, http://www.etsi.org) осуществляется его индикация. При этом наблюдение осуществляют скрытно для мобильного объекта 1. Причем возможно как полное, так и частичное блокирование мобильных объектов 1 в зоне работы. Выборочное блокирование также реализуется на основании идентификационных признаков, при этом сеть радиопеленгаторов 3 либо преследует, либо движется к источнику радиоизлучения (мобильному объекту 1). При этом радиопеленгаторы 3 переходят в «режим слежения», в котором однократно осуществив синхронизацию с сетью 2 сотовой связи, они не теряют ее при перемещении мобильного объекта 1 даже из соты в соту. Связь центрального пеленгатора 3 с пультом 2 управления сети 2 сотовой связи осуществляется через каналы сотовой связи, в частности, через базовую станцию 2, или посредством спутникового канала связи, Радиопеленгаторы 3 считывают идентификационные коды мобильных объектов 1, регистрируют направления прихода сигналов, измеряют характеристики сигналов от искомых мобильных объектов 1. Затем полученные данные со всех мобильных радиопеленгаторов 3-3 собираются центральным радиопеленгатором 3, в котором происходит их обработка и передача на базовую станцию 2. Помимо этого на базовую станцию 2 передаются данные о координатах каждого из радиопеленгаторов 3. Эти данные обеспечивает имеющийся в составе каждого радиопеленгатора 3 GPS/Глонасс-приемник 4-4. Эта информация о точном местонахождении мобильных радиопеленгаторов 3 позволяет уменьшить погрешность определения местоположения мобильных объектов 1. Для выполнения указанных выше функций центральный пеленгатор 3 помимо имеющихся во всех радиопеленгаторах 3-3 антенны с управляемой диаграммой направленности, радиоприемника, радиопередатчика, блока цифровой обработки сигнала, коммуникационного блока, микрокомпьютера с программным обеспечением дополнительно содержит специальное программное обеспечение, установленное на персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ) центрального пеленгатора, с помощью которого осуществляется управление радиоаппаратурой остальных пеленгаторов, а так же обработка полученных от них данных (такое программное обеспечение имеется, например, в радиопеленгаторе R&SDDF 0×Е (см. в: http://www.bnti.ru/des.asp?itm-4446&tbl=03.06.).
Рассмотрим пример выполнения блоков системы.
В качестве входящих в сеть сотовой связи блоков, участвующих в предлагаемой системе для определения местоположения мобильных объектов, могут использоваться:
Пульт управления - Пуск-12 на базе платформы Протей (см. Б.С.Гольдштейн, Ю.С.Крюков Справочник по телекоммуникационным технологиям «Интерфейсы СОРМ»). Центр локализации мобильных объектов - содержащий обслуживающий и шлюзовые центры SMPC и GMPC 7.0 фирмы Ericsson. Центр коммутации подвижной связи - АХЕ-10 фирмы Ericsson. Контроллер базовых станций и базовая станция сети связи оператора, например, фирмы Ericsson RBS 2206.
В качестве радиопеленгаторов могут использоваться радиопеленгаторы GSM сигналов, например, цифровые мониторинговые ВЧ/ОВЧ/УВЧ пеленгаторы R&SDDF 0×Е, которые покрывают весь диапазон от 0,3 МГц до 3000 МГц с перекрытием отдельных поддиапазонов (см. в: http://www.bnti.ru/des.asp?itm=4446&tbl=03.06.). С установленной опцией для GSM R&SDDF 05E данные пеленгаторы обеспечивают пеленгацию всех активных мобильных объектов в заданном канале. В частности, если в качестве мобильных объектов выступают мобильные телефоны, то к радиопеленгаторам предъявляются очень жесткие требования, т.к. пакет сигнала GSM имеет длительность всего 577 мкс. Обладая способностью обнаруживать сигналы с минимальной длительностью всего 400 мкс радиопеленгаторы R&SDDF 05E легко справляются с пеленгацией мобильных телефонов GSM. В составе таких радиопеленгаторов может использоваться антенна R&SADD170, которая обеспечивает высокую точность пеленгации благодаря ее большому диаметру, повышенной стойкости к отражениям, оптимизированной геометрии и максимальной чувствительности, обеспечиваемой специальной настройкой на диапазон GSM от 800 МГц до 2000 МГц. Кроме того, эта антенна компактна и может скрытно устанавливаться в пластиковый обтекатель на крыше автомобиля.
Радиопеленгатор R&SDDF 05E в сочетании с данной антенной обеспечивает высокую точность и стабильность пеленгации в условиях городской застройки, где имеется большое число затенений и отражений.
В качестве навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS, устанавливаемого на радиопеленгаторы, может использоваться МНП-М3, который предназначен для определения текущих координат, высоты, скорости и времени по сигналам спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS (см. в: http://www.irz.ru/products/12/210.htm).
Для передачи данных между центральным радиопеленгатором и остальными радиопеленгаторами могут использоваться GSM или CDMA радиоканал или другие каналы связи. В частности для передачи данных могут быть применены GSM-радиомодемы «Siemens MC35i».