Способ материально-технического обеспечения управления местоположением транспортного средства при восстановлении объектов инфраструктуры и система для его реализации
METHOD OF TECHNICAL MAINTENANCE OF VEHICLE LOCATION MANAGEMENT DURING RECOVERY OF INFRASTRUCTURE OBJECTS AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION

Предлагаемые технические решения относятся к базирующейся на глобальной системе местоопределения системе управления материально-техническим обеспечением с использованием подвижных объектов, в качестве которых могут быть космические, воздушные, водные и наземные транспортные средства.
Область управления материально-техническим обеспечением относительно объемна и включает в себя широкий спектр систем слежения за операциями материально-технического обеспечения различными видами материалов, управления ими и информирования о них. Важными, видами материально-технического обеспечения являются, например, погрузочно-разгрузочные операции, осуществляемые в области транспортировки строительных материалов и изделий, ответственных строительных конструкций, средств механизации, технологического оборудования.
Первостепенной задачей многих систем управления материально-техническим обеспечением является их автоматизация. В результате широкого применения аппаратных и программных средств ЭВМ в области материально-технического обеспечения была достигнута относительно высокая степень его автоматизации. Так существуют компьютеризованные системы управления погрузочно-разгрузочными операциями.
Современным достижением в области управления перемещением транспортных средств стала глобальная система местоопределения. Системы управления перемещением транспортных средств на базе глобальной системы местоопределения широко используются, в частности, в области коммерческих перевозок. Известные из техники на данный момент системы дают информацию о местоположении с относительно высокой степенью точности.
С помощью существующего на сегодняшний день промышленно производимого оборудования координаты глобального местоположения могут быть получены с точностью до нескольких сантиметров.
Известны способы и системы материально-технического обеспечения транспортных средств (авт. свид. СССР №№930254, 1233105, 1276594, 1722999, 1780080; патенты РФ №№2094853, 2113012, 2122239, 2172524, 2258909, 2425423, 2435228, 2490197, 2588339; патенты США №№5390125, 5574648; патент Франции №2438877; патенты Японии №№08-030829, 09-204599 и другие).
Из известных способов и систем наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ материально-технического обеспечения с управлением местоположением транспортного средства и система для его реализации» (патент РФ №2588339, G08G 99/00, 2014), которые и выбраны в качестве базовых объектов.
пр2
1
2
з1
з2
Однако в приемниках первого 11.1 и второго 11.2 модемов одно и то же значение второй промежуточной частоты ω может быть получено в результате приема сигналов на частотах ω, ω, ω и ω, т.е.
пр2
1
г1
пр2
г1
з1
ω=ω-ω, ω=ω-ω,
пр2
г2
2
пр2
з2
г2
ω=ω-ω, ω=ω-ω,
1
2
з1
з2
1
2
пр2
г1
г2
пр
Следовательно, если частоты настройки ω и ω принять за основные каналы приема, то наряду с ними будут иметь место зеркальные каналы приема, частоты ω и ω которых отличаются от частот ω и ω на 2ω и расположены симметрично (зеркально) относительно частот первого ω и второго ω гетеродинов (фиг. 4) Преобразование по зеркальным каналам приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К, что и по основным каналам. Поэтому они наиболее существенно влияют на избирательность и помехоустойчивость приемников.
Кроме зеркальных существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении следующих условий:
пр2
ki
г1
ω = | ± mω ± nω |,
пр2
kj
г2
ω = | ± mω ± nω |,
ki
kj
где ω, ω - частоты i-го и j-го комбинационных каналов приема;
m, n, i, j - целые положительные числа.
Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частот гетеродинов малого порядка (второй, третьей), так как чувствительность приемников по этим каналам близка к чувствительности приемников по основным каналам. Так, четырем комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:
k1
г1
пр2
k2
г1
пр2
ω = 2ω - ω, ω = 2ω + ω,
k3
г2
пр2
k4
г2
пр2
ω = 2ω - ω, ω = 2ω + ω,
г1
г2
где 2ω, 2ω - вторые гармоники частот первого и второго гетеродинов.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости и надежности дуплексной радиосвязи между транспортным средством и пунктом контроля.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и надежности дуплексной радиосвязи между транспортным средством и пунктом контроля путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.
1
2
с
г1
пр1
с
г1
г1
пр2
пр1
г1
c
г1
г2
г2
1
пр1
г2
2
пр3
г1
пр3
2
1
г1
г2
г2
г1
пр2
1
2
3
г2
пр2
3
г2
г2
г1
1
пр1
г2
г2
пор
пр2
пр1
г1
г1
2
пр3
г1
г1
пор
пр2
г2
пр3
г2
Поставленная задача решается тем, что способ материально-технического обеспечения управления местоположением транспортного средства при восстановлении объектов инфраструктуры, в ходе осуществления которого на транспортном средстве устанавливают приемное устройство глобальной системы позиционирования, загружают сыпучий материал в транспортное средство, программируют бортовой микропроцессор командами о разгрузке материала и координатами местоположения в глобальной системе позиционирования, в которой должна произойти названная операция разгрузки, принимают сигналы глобальной системы позиционирования при помощи приемного устройства, сравнивают координаты местоположения в глобальной системе позиционирования, принятые приемным устройством, с координатами в глобальной системе позиционирования, соответствующими положению, в котором должна произойти названная операция разгрузки, и выгружают названный материал из транспортного средства, между транспортным средством и диспетчерским пунктом контроля, координаты которого определяют в результате прецизионной геодезической съемки, устанавливают дуплексную радиосвязь с использованием двух частот ω, ω сложных сигналов с фазовой манипуляцией, на транспортном средстве и диспетчерском пункте контроля формируют высокочастотное колебание на частоте ω, манипулируют его по фазе модулирующим кодом, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты ω первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты ω=ω+ω, усиливают его по мощности, излучают в эфир, принимают на другом объекте, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием частоты ω второго гетеродина, выделяют напряжение второй промежуточной частоты ω=ω-ω=ω, перемножают с напряжением второго гетеродина с частотой ω, выделяют сложный сигнал с фазовой манипуляцией на частоте ω первого гетеродина, осуществляют его синхронное детектирование с использованием напряжения первого гетеродина с частотой ω в качестве опорного напряжения, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, регистрируют и анализируют его, при этом на транспортном средстве сложные сигналы с фазовой манипуляцией излучают на частоте ω=ω=ω, а принимают на частоте ω=ω=ω, где ω - третья промежуточная частота, а на диспетчерском пункте контроля, наоборот, сложные сигналы с фазовой манипуляцией излучают на частоте ω, а принимают - на частоте ω, частоты ω и ω гетеродинов разносят на значение второй промежуточной частоты ω-ω=ω, в модулирующий код M(t) на транспортном средстве включают идентификационный номер транспортного средства, его местоположение и параметры, определяющие техническое состояние его бортовых систем, в модулирующий код М(t) диспетчерского пункта контроля включают команды на управление бортовыми системами транспортного средства, одновременно на транспортном средстве принимают GPS-сигнал на частоте ω, усиливают его по мощности, преобразуют по частоте с использованием напряжения второго гетеродина с частотой ω, выделяют напряжение второй промежуточной частоты ω=ω-ω, перемножают его с напряжением второго гетеродина с частотой ω, выделяют GPS-сигнал на частоте ω первого гетеродина, выделяют низкочастотное напряжение, используют его для определения местоположения транспортного средства и передают информацию о местоположении транспортного средства на диспетчерский пункт контроля, отличается от ближайшего аналога тем, что на пункте контроля принимаемый сигнал на частоте ω=ω=ω и напряжение гетеродина на частоте ω подают на колебательный контур, выделяют его выходное напряжение, детектируют и сравнивают с пороговым напряжением U и в случае его превышения, что свидетельствует о явлении резонанса в колебательном контуре, разрешают перемножение напряжения второй промежуточной частоты ω=ω-ω с напряжением гетеродина с частотой ω, а на транспортном средстве принимаемый сигнал на частоте ω=ω=ω и напряжение гетеродина на частоте ω подавляют на колебательный контур, выделяют его выходное напряжение, детектируют и сравнивают с пороговым напряжением U и в случае его превышения, что свидетельствует о явлении резонанса в колебательном контуре, разрешают перемножение напряжения второй промежуточной частоты ω=ω-ω с напряжением гетеродина с частотой ω.
1
пр1
г2
2
пр3
г1
2
1
г1
г2
г2
г1
пр2
Поставленная задача решается тем, что система материально-технического обеспечения управления местоположением транспортного средства при восстановлении объектов инфраструктуры, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, железнодорожный вагон для перевозки по железнодорожному пути, погрузки и разгрузки сыпучего материала, глобальную систему местоопределения, спутники, панель солнечной батареи из фотоэлектрических преобразователей, установленную на вагон и электрически соединенную с источником электропитания, исполнительные устройства, приемник GPS-сигналов и микропроцессор, оборудованный электронной памятью для хранения данных, соответствующих местоположениям вагона, отображенным координатами глобальной системы позиционирования, и снабженный программой команд о разгрузке материала в зависимости от местоположения вагона, два модема, первый из которых размещен на транспортном средстве, а второй на диспетчерском пункте контроля, причем каждый модем содержит последовательно включенные микропроцессор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилитель второй промежуточной частоты, последовательно включенные перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, полосовой фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, а выход подключен к микропроцессору, при этом на транспортном средстве сложные сигналы с фазовой манипуляцией излучаются на частоте ω=ω=ω, а принимаются на частоте ω=ω=ω, а на диспетчерском пункте контроля, наоборот, сложные сигналы с фазовой манипуляцией излучаются на частоте ω, а принимаются - на частоте ω, частоты ω и ω гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты ω-ω=ω, микропроцессор транспортного средства связан с исполнительными устройствами, а микропроцессор диспетчерского пункта контроля связан с пунктом управления, приемник GPS-сигналов выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя мощности, смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, полосового фильтра и фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, а выход подключен к микропроцессору, отличается от ближайшего аналога тем, что каждый модем снабжен колебательным контуром, узкополосным фильтром, амплитудным детектором, пороговым блоком и ключом, причем к выходу второго усилителя мощности последовательно подключены колебательный контур, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, пороговый блок и ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к первому входу перемножителя.
Структурная схема системы материально-технического обеспечения с управлением местоположением транспортного средства при восстановлении объектов инфраструктуры представлена на фиг. 1. Структурная схема первого модема 11.1 и приемника 9 GPS-сигналов представлена на фиг. 2. Структурная схема второго модема 11.2 представлена на фиг. 3. Частотная диаграмма, поясняющая преобразование сигналов, изображена на фиг. 4.
Система 1 материально-технического обеспечения с управлением местоположением транспортного средства при восстановлении объектов инфраструктуры содержит глобальную систему 2 местоопределения транспортного средства 4 на железнодорожном полотне 5, спутники 3.i (i=1, 2, … 24), источник 6 электропитания, соединенный с панелью 7 солнечной батареи из фотоэлектрических преобразователей, исполнительные устройства 8, приемник 9 GPS-сигналов, микропроцессор 10.1 и модем 11.1.
Первый 11.1 и второй 11.2 модемы содержат последовательно включенные микропроцессор 10.1 (10.2), связанный с исполнительными устройствами 8.1 (пульт управления 8.2), фазовый манипулятор 13.1 (13.2), второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 12.1 (12.2), первый смеситель 15.1 (15,2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 14.1 (14.2), усилитель 16.1 (16.2) первой промежуточной частоты, первый усилитель 17.1 (17.2) мощности, дуплексер 18.1 (18.2), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 19.1 (19.2), второй усилитель 20.1 (20.2) мощности, второй смеситель 22.1 (22.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 21.1 (21.2), усилитель 23.1 (23.2) второй промежуточной частоты, ключ 31.1(31.2), перемножитель 24.1 (24.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 21.1 (21.2), полосовой фильтр 25.1 (25.2) и фазовый детектор 26.1 (26.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 14.1 (14.2), а выход подключен к микропроцессору 10.1 (10.2), к выходу второго усилителя 20.1 (20.2) мощности последовательно подключены колебательный контур 27.1 (27.2), узкополосный фильтр 28.1 (28.2), амплитудный детектор 29.1 (29.2), пороговый блок 30.1 (30.2) и ключ 31.1 (31.2), второй вход которого соединен с выходом усилителя 23.1 (23.2) второй промежуточной частоты, а выход подключен к первому входу перемножителя 24.1 (24.2).
Приемник 9 GPS-сигналов выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны 19, усилителя 20 мощности, смесителя 22, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 21.1, полосового фильтра 25 и фазового детектора 26, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 14.1, а выход подключен к микропроцессору 10.1.
Предлагаемый способ реализуют следующим образом.
Система 1 материально-технического обеспечения, реализующая предлагаемый способ, установлена на транспортном средстве, например, на железнодорожном вагоне 4, передвигающемся по железнодорожному пути 5 с целью управления операциями погрузки и разгрузки, например, сыпучего материала, имеет глобальную систему 2 местоопределения, спутники 3.i (i=1, 2, … 24), панель 7 солнечной батареи из фотоэлектрических преобразователей, установленную на вагоне 4 и электрически соединенную с источником 6 электропитания, исполнительные устройства 8, приемник 9 GPS-сигналов, микропроцессор 10.1 и первый модем 11.1.
Сыпучий материал загружают в железнодорожный вагон 4, программируют бортовой микропроцессор 10.1 командами о разгрузке материала и координатами местоположения в глобальной системе позиционирования, в котором должна произойти названная операция разгрузки. Принимают приемником 9 GPS-сигналы, сравнивают координаты местоположения железнодорожного вагона 4, принятые приемником 9 GPS-сигналов, с координатами, соответствующими положению, в котором должна произойти операция разгрузки, и в случае их совпадения выгружают названный материал.
3
3
Каждый спутник 3.i (i=1, 2, … 24) излучает на частоте ω (ω может быть равна 1.575 МГц) специальный навигационный сигнал в виде бинарного фазоманипулированного (ФМн) сигнала, манипулированного по фазе псевдослучайной последовательностью (ПСП) длиной 1023 (N=1023).
c
c
3
k
3
3
u(t)=Ucos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤Т,
k
где ϕ(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с ПСП длительностью N=1023.
Данный сигнал принимается антенной 19 и через усилитель 20 мощности поступает на первый вход смесителя 22, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 21.1:
г2
г2
г2
г2
u(t)=Ucos(ωt+ϕ).
На выходе смесителя 22 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 23 выделяется напряжение второй промежуточной частоты
пр2
пр2
пр2
k
пр2
с
U(t)=Ucos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤Т,
Где
пр2
3
г2
ω=ω-ω - вторая промежуточная (разностная) частота;
пр2
3
г2
ϕ=ϕ-ϕ,
г2
которое поступает на первый вход перемножителя 24. На второй вход последнего подается напряжение u(t) гетеродина 21.1.
На выходе перемножителя 24 образуется напряжение:
1
1
г1
k
г1
с
u(t)=Ucos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤Т,
где
г1
г2
пр2
ω=ω-ω;
г1
г2
пр2
ϕ=ϕ-ϕ,
г1
г1
которое представляет собой ФМн сигнал на частоте ω первого гетеродина 14.1, выделяется полосовым фильтром 25 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 26, на второй вход которого в качестве опорного напряжения подается напряжение u(t) гетеродина 14.1. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 26 образуется низкочастотное напряжение:
н
н
k
u(t)=Ucosϕ(t),
где
которое поступает в микропроцессор 10.1, где определяется местоположение транспортного средства (широта и долгота). Для этого достаточно присутствие транспортного средства в зоне радиовидимости трех спутников. Точность определения местоположения транспортного средства несколько десятков метров не является удовлетворительной.
Один из основных методов повышения точности определения местоположения транспортного средства и устранения ошибок, связанных с введением режима селективного доступа, основан на применении известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных измерений.
Для этого используется диспетчерский пункт контроля, координаты которого точно известны благодаря прецизионной геодезической съемке. Между транспортным средством и диспетчерским пунктом контроля устанавливается дуплексная радиосвязь. С транспортного средства на диспетчерский пункт контроля передаются измеренные координаты транспортного средства. На диспетчерском пункте рассчитываются соответствующие поправки, которые передаются на транспортное средство. В результате чего точность определения местоположения транспортного средства оценивается несколькими десятками сантиметров.
Модемы 11.1 и 11.2 работают следующим образом.
Задающим генератором 12.1 формируется гармоническое колебание
c1
c1
c
с1
c1
u(t)=Ucos(ωt+ϕ), 0≤t≤T,
1
1
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 13.1, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода микропроцессора 10.1. В качестве модулирующего кода M(t) могут быть идентификационный номер транспортного средства, его местоположение и состояние бортовых систем и датчиков. На выходе фазового манипулятора 13.1 формируется сложный ФМн сигнал
2
c1
c
k1
c1
c1
u(t)=Ucos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
k1
1
k1
э
э
э
1
где ϕ(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем ϕ(t)=const, при kτ<t<(k+1)τ, и может изменяться скачком при t= kτ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, … N);
э
1
c1
c1
э
1
τ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т(Т=τN), который поступает на первый вход смесителя 15.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 14.1
г1
г1
г1
г1
u(t)=Ucos[ωt+ϕ].
На выходе смесителя 15.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 16.1 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты.
пр1
пр1
пр1
k1
пр1
c1
u(t)=Ucos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T
где
пр1
с
г1
ω=ω+ω - первая промежуточная (суммарная) частота (фиг. 4);
пр1
с1
г1
ϕ=ϕ+ϕ.
1
пр1
Это напряжение после усиления в усилителе 17.1 мощности через дуплексер 18.1 поступает в приемо-передающую антенну 19.1, излучается ею в эфир на частоте ω=ω, улавливается приемо-передающей антенной 19.2 диспетчерского пункта контроля и через дуплексер 18.2 и усилитель 20.2 мощности поступает на первый вход смесителя 22.2, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 21.2:
г1
г1
г1
г1
u(t)=Ucos(ωt+ϕ).
На выходе смесителя 22.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 23.2 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты:
пр3
пр3
пр2
k1
пр3
c1
u(t)=Ucos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T
где
пр2
пр1
г1
ω=ω-ω - вторая промежуточная (разностная) частота;
пр3
пр1
г1
ϕ=ϕ-ϕ.
пр1
1
г2
1
г2
1
г2
н1
н1
1
г2
пор
пор
max
пор
max
пор
пр3
г1
Принимаемый сигнал u(t) на частоте ω с выхода усилителя 20.2 мощности одновременно поступает на первый вход колебательного контура 27.2, на второй вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 14.2. Так как частота ω принимаемого сигнала выбирается равной частоте ω гетеродина 14.2 (ω=ω) (фиг. 4), то в колебательном контуре 27.2 возникает явление резонанса, выходное напряжение колебательного контура 27.2 достигает максимального значения, выделяется узкополосным фильтром 28.2, частота настройки ω которого выбирается равной ω=ω=ω, детектируется амплитудным детектором 29.2 и поступает на вход порогового блока 30.2, где сравнивается с пороговым напряжением U. Пороговый уровень U превышается только при максимальном напряжении U амплитудного детектора 29.2, которое соответствует явлению резонанса. При превышении порогового уровня U (U > U) в пороговом блоке 30.2 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 31.2 и открывает его. В исходном состоянии ключ 31.2 всегда закрыт. При этом напряжение u(t) с выхода усилителя 23.2 второй промежуточной частоты через открытый ключ 31.2 поступает на первый вход перемножителя 24.2, на второй вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 21.2. На выходе перемножителя 24.2 образуется напряжение:
3
3
г2
k1
г2
c1
u(t)=Ucos[ωt-ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
где
которое выделяется полосовым фильтром 25.2 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 26.2, на второй (опорный) вход которого подается напряжение гетеродина 14.2:
г2
г2
г2
г2
u(t)=Ucos(ωt+ϕ).
В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 26.2 образуется низкочастотное напряжение
н1
н1
k1
с1
u(t)=Ucosϕ(t), 0≤t≤Т,
где
1
пропорциональное модулирующему коду M(t), которое поступает в микропроцессор 10.2 для регистрации и анализа.
На диспетчерском пункте контроля задающим генератором 12.2 формируется гармоническое колебание
с2
с2
с
c2
с2
u(t)=Ucos(ωt+ϕ), 0≤t≤Т,
2
2
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 13.2, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода микропроцессора 10.2. В качестве модулирующего кода M(t) могут быть команды на управление соответствующими бортовыми системами транспортного средства и дифференциальные поправки. На выходе фазового манипулятора 13.2 образуется ФМн сигнал
4
с2
с
k2
с2
c2
u(t)=Ucos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
k2
2
где ϕ(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), который поступает на первый вход смесителя 15.2, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 14.2
г2
г2
г2
г2
u(t)=Ucos(ωt+ϕ),
на выходе смесителя 15.2 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 16.2 выделяют напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты
пр4
пр4
пр3
k2
пр4
c2
u(t)=Ucos[ωt-ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
где
пр3
г2
с
ω=ω-ω - третья промежуточная (разностная) частота;
пр4
г2
с2
ϕ=ϕ-ϕ,
2
пр3
г2
оторое после усиления в усилителе 17.2 мощности через дуплексер 18.2 поступает в приемо-передающую антенну 19.2, излучается ею в эфир на частоте ω=ω, улавливается приемо-передающей антенной 19.1 и через дуплексер 18.1 и усилитель 20.1 мощности поступает на первый вход смесителя 22.1, на второй вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 21.1. На выходе смесителя 22.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 23.1 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты
пр5
пр4
пр2
k2
пр5
c2
u(t)=Ucos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
где
пр2
г2
пр3
ω=ω-ω - вторая промежуточная (разностная) частота;
пр5
г2
пр4
ϕ=ϕ-ϕ.
пр5
2
г1
2
г1
2
г1
н2
н2
2
г1
пор.
пор
max
пор
max
пор
пр
г2
Принимаемый сигнал u(t) на частоте ω с выхода усилителя 20.1 мощности одновременно поступает на первый вход колебательного контура 27.1, на второй вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 14.1. Так как частота ω принимаемого сигнала выбирается равной частоте ω гетеродина 14.1 (ω=ω) (фиг. 4), то в колебательном контуре 27.1 возникает явление резонанса, выходное напряжение колебательного контура 27.1 достигает максимального значения, выделяется узкополосным фильтром 28.1, частота настройки ω которого выбирается равной ω=ω=ω, детектируется амплитудным детектором 29.1 и поступает на вход порогового блока 30.1, где сравнивается с пороговым напряжением U Пороговый уровень U превышается только при максимальном напряжении U амплитудного детектора 29.1, которое соответствует явлению резонанса. При превышении порогового уровня U(U>U) в пороговом блоке 30.1 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 31.1 и открывает его. В исходном состоянии ключ 31.1 всегда закрыт. При этом напряжение u5(t) с выхода усилителя 23.1 второй промежуточной частоты через открытый ключ 31.1 поступает на первый вход перемножителя 24.1, на второй вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 21.1. На выходе перемножителя 24.1 образуется напряжение:
5
5
г1
k2
г1
c2
u(t)=Ucos[ωt-ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
где
г1
г2
пр2
ω=ω-ω
г1
которое выделяется полосовым фильтром 25.1 и поступает на первый вход фазового детектора 26.1, на второй вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 14.1, в результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 26.1 образуется низкочастотное напряжение
н2
н2
k2
c2
u(t)=Ucosϕ(t), 0≤t≤T,
где
2
пропорциональное модулирующему коду M(t), которое поступает в микропроцессор 10.1 для регистрации и управления исполнительными устройствами.
г1
г2
При этом частоты ω и ω гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты
г2
г1
пр2
ω-ω=ω
1
пр1
г2
2
пр3
г1
2
1
Модем 11.1, размещаемый на транспортном средстве, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω=ω=ω, а принимает на частоте ω=ω=ω. Модем 11.2, размещаемый на диспетчерском пункте контроля, наоборот, излучает сложные ФМн сигналы на частоте ω, а принимает - на частоте ω.
1
2
Описанная выше работа первого 11.1 и второго 11.2 модемов соответствует случаю приема полезных ФМн сигналов по основным каналам на частотах ω и ω (фиг. 4).
Если ложный сигнал (помеха)
з1
з1
з1
з1
з1
u(t)=Ucos(ωt+ϕ), 0≤t≤T,
з1
г2
з1
г2
принимается по первому зеркальному каналу на частоте ω, то он также поступает с выхода усилителя 20.2 мощности на первый вход смесителя 22.2 и на первый вход колебательного контура 27.2, на второй вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 14.2. Так как частоты ω и ω разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частоты
г2
з1
пр2
ω-ω=2ω,
пор
з1
з1
то в колебательном контуре 27.2 явление резонанса не наблюдается, его выходное напряжение не достигает максимального значения, продетектированное напряжение U не превышает порогового напряжения U в пороговом блоке 30.2, ключ 31.2 не открывается и ложный сигнал (помеха) u(t), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте ω, подавляется.
Если ложный сигнал (помеха)
з2
з2
з2
з2
з2
u(t)=Ucos(ωt+ϕ), 0≤t≤T,
з2
г1
з2
г1
принимается по второму зеркальному каналу на частоте ω, то он также с выхода усилителя 20.1 мощности поступает на первый вход смесителя 22.1 и на первый вход колебательного контура 27.1, на второй вход которого подается напряжение u(t) гетеродина 14.1. Так как частоты ω и ω разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частоты
з2
г1
пр2
ω-ω=2ω,
пор
пор
з2
то в колебательном контуре 27.1 явление резонанса не наблюдается, его выходное напряжение не достигает максимального значения, продетектированное напряжение U не превышает порогового напряжения U (U<U), ключ 31.1 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте ω, подавляется.
k1
k2
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте ω, по второму комбинационному каналу на частоте ω и по любому другому дополнительному каналу.
1
2
Предлагаемые способ и система обеспечивают расширение функциональных возможностей и повышение эффективности материально-технического обеспечения транспортного средства. Это достигается за счет установления дуплексной радиосвязи между транспортным средством и диспетчерским пунктом контроля с использованием двух частот ω и ω и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.
Кроме того, использование диспетчерского пункта контроля, координаты которого точно известны благодаря прецизионной геодезической съемке, позволяет значительно повысить точность определения местоположения транспортного средства за счет реализации дифференциального режима.
Сложные ФМн сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн сигнала отнюдь не мала. Она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.
Структурная скрытность сложных ФМн сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемников.
Сложные ФМн сигналы позволяют применять современный вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.
Таким образом, предлагаемые способ и система по сравнению с базовыми объектами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение помехоустойчивости и надежности дуплексной радиосвязи между транспортным средством и пунктом контроля. Это достигается за счет подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. Причем для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, используются цепочки с колебательными контурами, реализующие явление резонанса.
Следует отметить, что явление резонанса является основополагающим принципом работы многих систем и устройств радиоэлектроники.