Способ идентификации транспортных средств при прохождении контрольных пунктов и устройство для его осуществления
METHOD FOR IDENTIFYING VEHICLES WHEN PASSING CHECKPOINTS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Предлагаемые способ и устройство относящееся к области систем контроля потока транспортных средств, выявления заявленных на поиск, в частности, автомобилей, а также, выполнения графика движения наземным городским транспортном (автобусами, троллейбусами и трамваями).
Известные способы и устройства идентификации транспортных средств (авт. свид. сер №1.516.415; полезные модели РФ №92.557.94.7334; патенты РФ №2.034.726, 2.084.961, 2.118.851, 2.235.369, 2.256.565, 2.280.573, 2.351.489, 2.478.232; патенты США №6.149.204, 6.415.536; патенты Франции №2.663.892, 2.663.893, 2.723.899; патенты ФРГ №3.922.606; патенты Японии №52-035.040, 2001-097.251; Илюхин Р. Противоугонная маркировка - «За рулем», №12, 1992.- С. 6 и др.).
Из известных способов и устройств наиболее близких к предлагаемым являются «Способ идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов и устройство для его осуществления» (патент РФ №2.478.232, G08G 1(017, 2011), которые и выбраны в качестве прототипов.
В известном способе идентификации транспортных средств (ТС) и выявления заявленных на поиск автомобилей, при прохождении ТС контрольных пунктов сравнивают коды сигналов, принятых на контрольных пунктах, с кодами заявленных при поиске ТС и по результатам сравнения принимают решение о задержании. На ТС размещают транспондеры, которые соответствуют государственному номеру ТС. Контрольные пункты снабжают сканерами. Устройство, реализующее способ, содержит на контрольном пункте ультразвуковой излучатель, излучатель радиосигналов, приемники излучения и блок декодирования. На ТС имеются транспортеры, в качестве которых использован пьезокристалл с нанесенным на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в радио- и ультразвуковом диапазонах, и одним общим набором отражателей, при этом каждый преобразователь содержит гребенчатую систему электродов, соединенных между собой шинами, связанными с одной общей микрополосковой антенной, также нанесенной на поверхность пьезокристалла.
Однако потенциальные возможности известных способа и устройства используются не в полной мере. Они могут быть использованы и для контроля графика движения наземного городского транспорта, (автобусы, троллейбусы, трамваи, маршрутное такси). Многие жители городов сталкивались в повседневной жизни со случаями нарушения графика движения наземного городского транспорта. Это объясняется различными причинами, в том числе и человеческим фактором.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей известных способа и устройства пункта контроля графика движения наземного городского транспорта.
Поставленная задача решается тем, что способ идентификации транспортных средств при прохождении контрольных пунктов, заключающийся в том, что сравнивают коды принятых на контрольных пунктах сигналов в первом радио- и ультразвуковом диапазонах с кодами заявленных на поиск автомобилей и по результатам сравнения принимают решение о задержании. При этом на транспортных средствах размещают транспондеры, в качестве которых используют пьезокристалл с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в первом радио- и ультразвуковом диапазонах. Преобразователи снабжают общим набором отражателей и связывают с общей микрополосковой приемопередающей антенной, а контрольные пункты снабжают сканерами, в которых формируют набор гармонических колебаний в первом радио- и ультразвуковом диапазонах, облучают ими транспортные средства при их прохождении контрольных пунктов в непрерывно-циклическом режиме, принимают гармоничные колебания на двух частотах, которые относятся к первому радио- и ультразвуковому диапазонам соответственно, преобразуют их в две акустические волны, обеспечивают их распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение, преобразуют отраженные акустические волны опять в электромагнитные сигналы с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которых соответствует структуре встречно-штыревых преобразователей, переизлучают их в эфир, принимают сканерами контрольных пунктов и осуществляют синхронное детектирование сложных сигналов с фазовой манипуляцией, выделяя коды, соответствующие государственным номерам транспортных средств, отличается от ближайшего аналога тем, что контрольные пункты размещаются на остановках наземного городского транспорта, на наземном городском транспорте размещают транспондеры, в качестве которых также используют пьезокристалл с нанесенным на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует типу наземного городского транспорта и номеру его маршрута движения во втором радио- и ультразвуковом диапазонах, при этом преобразователи так же снабжают общим набором отражателей и связывают с общей микроволновой приемопередающей антенной, а в сканерах формируют набор гармонических колебаний во втором радио- и ультразвуковом диапазонах, облучают ими наземный городской транспорт при его нахождении на остановках в импульсном режиме, соответствующем расписанию движения наземного городского транспорта, принимают гармонические колебания на двух частотах, которые относятся ко второму радио- и ультразвуковому диапазонам соответственно, преобразуют их в акустические волны, обеспечивают их распространение по поверхности кристалла и обратное отражение, преобразуют отраженные акустические волны опять в электромагнитные сигналы с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которых соответствует структуре встречно-штыревых преобразователей, переизлучают их в эфир, принимают сканерами контрольных пунктов, осуществляют синхронное детектирование сложных сигналов с фазовой манипуляцией, выделяя коды, соответствующие типу наземного городского транспорта и номера его маршрута движения, сравнивают время и коды принятых на контрольных пунктах, сигналов во втором радио- и ультразвуковом диапазонах с установленным графиком движения и по результатам сравнения судят о выполнении установленного графика движения наземного городского транспорта.
Поставленная задача решается тем, что устройство идентификации транспортных средств при прохождении контрольных пунктов, содержащее, в соответствии с ближайшими аналогами, аппаратуру, установленную на каждом контрольном пункте и включающую сканер и 2n каналов обработки сигналов, и транспондеры, установленные на каждом транспортном средстве, при этом сканер состоит из последовательно включенных первого блока управления, первого синтезатора частот радиодиапазона, сумматора, другие входы которого через первый синтезатор частот ультразвукового диапазона соединены с выходом первого блока управления, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, и усиленная мощности, выход которого соединен с входами 2n каналов обработки сигналов, каждый из которых соединен из последовательно включенных приемника излучения и блока декодирования, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выходы подключены к входам интерфейса, выходами подключенного к цифровой вычислительной машине, выходы которого соединены с соответственно с блоком отображения информации, системой средств в задержании искомых автомобилей и сетевыми каналами систем информации, первый синтезатор частот радиодиапазона состоит из n излучателей радиосигналов новый синтезатор частот ультразвукового диапазона состоит из n ультразвуковых излучателей, в качестве транспондеров использован пьезокристалл с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в первом радио- и ультразвуковом диапазонах, и одним общим набором отражателей, при этом каждый преобразователь содержит гребенчатую систему электродов, соединенных между собой шинами, связанными с одной общей микрополосковой приемопередающей антенной, также нанесенной на поверхность пьезокристалла, отличается от ближайшего аналога тем, что контрольные пункты размещены на остановках наземного городского транспорта, на каждом наземном городском транспорте размещен транспондер, встречно-штыревые преобразователи которого соответствует типу наземного городского транспорта и номеру его маршрута движения, каждый сканер снабжен таймером, вторым блоком управления, вторым синтезатором частот радиодиапазона, и вторым синтезатором частот ультразвукового диапазона, причем к выходу таймера последовательно подключены второй блок управления и второй синтезатор второго радио- и ультразвукового диапазонов, выходы которых подключены к сумматору, аппаратура, установленная на контрольных пунктах снабжена 2р каналами обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемника излучения и блока декодирования, второй вход которого соединен с выходом сумматора, выход таймера подключен к интерфейсу, к выходу цифровой вычислительной машине, отображения нарушений графика движения наземного городского транспорта.
Структурная схема аппаратуры, установленная на каждом контрольном пункте, представлена на фиг. 1. Функциональная схема транспондеров, установленных на транспортных средствах показана на фиг. 2. Функциональная схема транспондеров, установленных на наземном городском транспорте, показана на фиг. 3.
Аппаратура, установленная на каждом контрольном пункте, содержит последовательно включенные первый блок 2 управления, первый синтезатор 3 частот радиодиапазона, сумматор 7, другие выходы которого через первый синтезатор 4 частот ультразвукового диапазона соединены с выходом первого блока 2 управления, последовательно включенные таймер 29, второй блок 30 управления, второй синтезатор 5 частот радиодиапазона, сумматор 7, другой вход которого через второй синтезатор 6 частот ультразвукового диапазона соединены с выходом второго блока 30 управления, дуплексер 8 вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 9, усилитель 10 мощности и 2n (2р) каналы обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемника излучения 11.i (32.k) и блока 12.i (33.k) декодирования, второй вход которого соединен с выходом сумматора 7, а выхода подключены к входам интерфейса 13, выходами подключенного к цифровой вычислительной машине 14, выходы которой соединены соответственно с блоком 15 отображения, системой 16 средств задержания искомых автомобилей, сетевыми каналами 17 системы информации и блоком 31 отображения нарушений графика движения наземного городского транспорта (i=1,2,…, 2u, …, 2р, из которых n, р составляют приемники радиосигналов, ультразвуковые приемники соответственно).
Каждый синтезатор 3(5) частот радиодиапазона содержит 3.i (5.k) излучателей радиосигналов (i=1,2,…n, и, k=1.2,…,р). Каждый синтезатор 4(6) частот ультразвукового диапазона содержит 4.i(6.k) ультразвуковых излучений (i=1.2,…n, и, k=1.2,…,р).
Первый 2 и второй 30 блоки управления, первый 3 и второй 5 синтезаторы частот радиодиапазона, первый 4 второй 6 синтезаторы частот ультразвукового диапазона, сумматор 7, дуплексер 8, приемопередающая антенна 9, усилитель 10 мощности и таймер 29 образуют сканер 1. Выход таймера 29 подключены с соответствующему входу интерфейса 13.
На каждом транспортном средстве установлены транспондеры, в качестве которых использован пьезокристалл 18.j с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями (ВШП), структура которых соответствует государственному номеру транспортного средства в первом радио- и ультразвуковом диапазонах. Первый ВШП предназначен для обработки сигналов в радиодиапазоне и содержит гребенчатую систему электродов 20.j и 21.j. Электроды каждой гребенки соединены между собой шинами 22.j и 23.j. Второй ВШП предназначен для обработки сигналов в ультразвуковом диапазоне и содержит гребенчатую систему электродов 24.j и 25.j. Электроды каждой гребенки соединены между собой шинами 26.j и 21.j. Шины 22.j, 23.j, 26.j и 21.j двух ВШП соединены с одной общей микрополосковой антенной 19.j. Первый и второй ВШП снабжен одним общим набором 28j отражателей (j=1,2,…, m, где m - количество транспондеров).
На каждом наземном городском транспорте (автобусе, троллейбусе, трамвае, маршрутном такси) устанавливают транспондеры, в качестве которых использован пьзокристалл 34.γ с нанесенными на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями (ВШП), структура которых соответствует типу наземного городского транспорта и номеру его маршрута движения, в котором во втором радио- и ультразвуковом диапазонах. Первый ВШП предназначен для обработки сигналов во втором радиодиапозоне и содержит гребенчатую систему электродов 36.γ и 37.γ. Электроды каждой гребенки соединены между собой шинами 38.γ и 39.γ. Второй ВШП предназначен для обработки сигналов во втором ультразвуковом диапазоне и содержит гребенчатую систему электродов 40.γ и 41.γ. Электроды каждой гребенки соединены между собой шинами 42.γ и 43.γ шины 38.γ, 39.γ, 42.γ, и 43.γ двух ВШП соединены с одной общей микрополосковой антенной 35.γ. Первый и второй ВШП снабжены одним общим набором 44.γ отражателей (γ=1,2,…,1, где 1 - количество транспондеров).
Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.
На каждом контрольном пункте с помощью первого блока 2 управления запускаются первый синтезатор 3 частот радиодиапазона, состоящий из 3.i излучателей, и первый синтезатор 4 частот ультразвукового диапазона, состоящий из 4.i излучателей (i=1,2,…n), которые работают в циклическом непрерывном режиме. С помощью второго блока 30 управления запускаются второй синтезатор 5 частот радио диапазона, состоящем из 5.k излучателей, и второй синтезатор 6 частот ультразвукового диапазона, состоящем из 6.k излучателей (К=1,2,…,р), которые работают в импульсном режиме. Данный режим определяется графиком движения наземного городского транспорта и управляется таймером 29.
Синтезаторами 3, 4, 5 и 6 частот последовательно формируются гармонические колебания в первом и втором радиодиапазонах и в первом и втором ультразвуковых диапазонах соответственно:
которые через сумматор 7 и дуплексер 8 последовательно поступают в приемопередающую антенну 9 и, в непрерывно-циклическом режиме и в импульсном режиме облучают транспортные средства и наземный городской транспорт при прохождении контрольного пункта.
Транспондеры, установленные на транспортных средствах, улавливают гармонические колебания, частоты которых соответствуют частотам настройки ВШП и с помощью ВШП преобразуют их в акустические волны. Частоты настройки ВШП определяются количеством электродов и их шагом d (расстояние между электродами). Акустические волны распространяются по поверхности пьезокристалла 18.j, отражаются от набора отражателей 28.j и преобразуются ВШП в электромагнитные сигналы с фазовой манипуляцией (ФМн) (j=1, 2,…, m):
к1
i
где ϕ(t)={0,π} - манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), который определяется государственным номером транспортного средства, которые последовательно излучаются микрополосковой приемопередающей антенной 19.j в эфир, улавливаются приемопередающей антенной 9 контрольного пункта и через дуплексер 8 и усилитель 10 мощности поступают на каналы обработки сигналов, состоящие из последовательно включенных приемника 11.i и блока 12.i декодирования, второй вход которого соединен с выходом сумматора 7 (i=1, 2,…, 2n). На выходах блоков 12.i декодирования формируются низкочастотные напряжения:
H1i
5i
li
где V(t)=1/2V⋅V;
H2i
6i
2i
V(t)=1/2V⋅V,
i
H1i
H2i
пропорциональные модулирующему коду M(t) (государственному номеру транспортного средства). Указанные низкочастотные напряжения через интерфейс 13 поступают на входы цифровой вычислительной машины 14, выходы которой соединены соответственно с блоком 15 отображения информации, системой 16 средств задержания искомых автомобилей и сетевыми каналами 17 системы информации. Низкочастотные напряжения u(t) и u(t) в цифровой вычислительной машине 14 сравнивают с кодами заявленных на поиск автомобилей и по результатам сравнения принимают решение о задержании наблюдаемого автомобиля. Если в условиях помех какой-либо из каналов дает сбои, то истинный код опознавания восстанавливается за счет комплексной обработки сигналов двух «многоцветных» каналов путем их двойного дублирования. Контрольные пункты с указанным оборудованием размещаются стационарно на требуемых участках дорог, а также мобильно патрульных (поисковых) автомобилях, летательных аппаратах и даже в носимых ранцах. С помощью мобильных контрольных пунктов могут инспектироваться наряду с двигающимися и стоящие автомобили, причем как на открытых (радио), так и закрытых (легкий металлический гараж, фургон, контейнер и другие, прозрачные для ультразвука предметы) стоянках. Когда все транспортные средства будут оснащены предлагаемой системой, то отсутствие на каком-либо из них транспондера, т.е. переизлучения зондирующего сигнала, тоже будет признаком для его задержания и досмотра.
3k
4k
Транспондеры, установленные на наземном городском транспорте (автомобили, троллейбусы, трамваи, маршрутное такси), улавливают гармонические колебания, u(t) и u(t) (k=1,2,…,р) частоты которые соответствуют частотам настройки ВШП и с помощью ВШП преобразуют их в акустические волны. Акустические волны распространяются по поверхности пьезокристалла 34.γ, отражаются от набора отражателей 44.γ и преобразуются ВШП в электромагнитные сигналы с фазовой манипуляцией (ФМн)(γ=1,2,…,1):
к1
γ
где ϕ(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), который определяется типом наземного городского транспорта и номером маршрута его движения.
7γ
8γ
Напряжения u(t) и u(t) (γ=1,2,…,1) излучаются микрополосковой приемопередающей антенной 35.γ в эфир, улавливаются приемопередающей антенной 9 контрольного пункта, установленного на остановке наземного городского транспорта, и через дуплексер 8 и усилитель 10 мощности поступают на каналы обработки сигналов, состоящие из последовательно включенных приемника 32.k и блока 33.k декодирования, второй вход которого соединен с выходом сумматора 7 (k=1, 2,…,р).
На выходах блоков 33.k декодирования формируются низкочастотные напряжения:
H3K
7γ
3k
где V=1/2⋅V⋅V
H4K
8γ
4k
V=1/2⋅V⋅V
γ
пропорциональные модулирующему коду M(t) (типу наземного городского транспорта и номеру маршрута его движения).
Указанные низкочастотные напряжения и текущее врем с выхода таймера 29 через интерфейс 13 поступают на входы цифровой вычислительной машины 14, выход которой соединен с блоком 31 отображения нарушений графика движения наземного городского транспорта.
Если в условиях помех какой-либо из каналов дает сбой, то истинный код нарушений графика движения наземного городского транспорта фиксируется блоком 31 за счет комплексной обработки сигналов двух «многоцветных» каналов их двойного дублирования.
Контрольные пункты для реализации указанного режима движения устанавливаются на остановках наземного городского транспорта.
Таким образом, предполагаемые технические решения по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивающей не только повышение экономности и эффективности идентификации транспортных средств и выявление заявленных на поиск автомобилей при прохождении ими контрольных пунктов, но и позволяют контролировать график движения наземного городского транспорта. Это достигается использованием пассивных транспондеров, устанавливаемых на транспортных средствах и наземном городском транспорте, размещением контрольных пунктов на остановках наземного городского транспорта, а также использованием сложны сигналов с фазовой манипуляцией.
Основной особенностью пассивных транспондеров является малые габариты и отсутствие источников питания, а также устойчивость к тепловым и механическим воздействиям.
Сложные сигналы с фазовой манипуляцией, обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.
Тем самым функциональные возможности известных способа и устройства расширены.