СПОСОБ ИНФРАКРАСНОЙ СВЕТОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ В КОЛОННЕ АВТОМОБИЛЕЙ
METHOD OF INFRARED LIGHT SIGNALLING IN VEHICLE LINE

Предлагаемое изобретение относится к автомобильной промышленности и может быть использовано при движении в колоннах в условиях маскировки под единым управлением и направлено на повышение безопасности движения колонны.
Известен способ сигнализации в колонне автомобилей, заключающийся в возбуждении световых сигналов в автомобиле, передающем сигнал, передаче их в направлении вдоль колонны и регистрации в автомобиле, принимающем сигнал, [Автомобиль КАМАЗ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: Воениздат, 2010.]
Известный способ основан на передаче световых сигналов с помощью передних и задних фонарей о габаритах торможении и поворотах и их визуального приема другими участниками дорожного движения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ сигнализации в колонне автомобилей, заключающийся в возбуждении световых сигналов передними фонарями и фарами в автомобиле, передающем сигнал, передаче их в направлении вдоль колонны и регистрации в автомобиле, принимающем сигнал.
Известный способ осуществляется передачей информации впереди идущему автомобилю в колонне путем включения света передних фар и прерывания светового потока по заданному алгоритму выключателем.
Недостатками известного способа являются ограниченная возможность обмена между автомобилями смысловыми сигналами, а также световая демаскировка колонны при передаче сигналов.
Технический результат направлен на обеспечение информационной связи между участниками колонны для управления движением колонны и условий сигнально-звуковой маскировки колонны.
Технический результат достигается тем, что в способе сигнализации в колонне автомобилей, заключающемся в возбуждении электрическими информационными сигналами световых сигналов в автомобиле, передающем сигнал, передаче их в направлении вдоль колонны и регистрации в автомобиле, принимающем сигнал, дополнительно генерируют синусоидальный электрический несущий сигнал высокой частоты, модулируют несущий сигнал по амплитуде передаваемым информационным электрическим сигналом, полученный модулированный несущий электрический сигнал усиливают по мощности и усиленным сигналом возбуждают и модулируют световой сигнал по интенсивности, при этом длины волн светового сигнала выбирают в инфракрасном диапазоне, световой сигнал передают вдоль колонны, а в автомобиле, принимающем сигнал преобразуют принятый световой сигнал в электрический сигнал, усиливают его, из усиленного сигнала выделяют модулированный несущий сигнал высокой частоты частотно-фазовым методом с подавлением сигналов других частот, из которого выделяют амплитудные изменения в виде переданного информационного электрического сигнала, который усиливают по мощности и преобразуют в сигналы, воздействующие на рецепторы водителя автомобиля, в частности, звуковые или световые сигналы, при этом в автомобиле, принимающем световой сигнал, принятый, преобразованный и усиленный сигнал ретранслируют вдоль колонны в прямом и обратном направлениях.
Предлагаемое изобретение может быть реализовано с помощью системы устройств инфракрасной связи, установленной на автомобилях колонны. На рисунке приведена функциональная схема автомобильного модуля системы инфракрасной связи.
Функциональная схема автомобильного модуля системы сигнализации в колонне автомобилей содержит передатчик 1 инфракрасного излучения 3 и приемник 11 инфракрасного излучения 23. Передатчик содержит микрофон 4, усилитель 7 электрических сигналов низкой, звуковой частоты, возбуждаемых, например, голосом 2, генератор 10 синусоидального сигнала высокой частоты, модулятор 8 электрических сигналов высокой и низкой частоты, соединенный своими входами с генератором 10 и усилителем 7 электрических сигналов низкой частоты, усилитель 9 мощности, соединенный с выходом модулятора, светоизлучающий полупроводниковый прибор 5 (светодиод, светотранзистор), формирователь 6 направленного излучения 3, в котором располагается светодиод 5, соединенный к выходу усилителя 8 мощности. Светоизлучающий прибор 5 выбирают с длиной волны излучения в диапазоне инфракрасных длин волн. Формирователь 6 со светодиодами 5 располагают на кабине автомобиля или на крыше кузова, на самой высокой точке автомобиля для обеспечения прямой видимости по колонне.
Приемник 11 инфракрасного излучения 23 содержит фотоэлектрический преобразователь 21 (фотодиод или фототранзистор), усилитель 18 высокочастотных электрических сигналов, синхронный детектор 17, соединенный сигнальным входом с выходом усилителя 18, фазовращатель сигнала 14, соединенный с опорным входом синхронного детектора 17 и с фазовращателем 14, соединенным с генератором 10 передатчика 1, узкополосный усилитель 20, соединенный к выходу синхронного детектора 17, детектор 19 низкочастотного сигнала, соединенный к выходу узкополосного усилителя 20, усилитель низкой частоты 16, соединенный к детектору 19 и преобразователь 12 (динамик, телефон, светодиод) электрического сигнала усилителя 16 в звуковой сигнал 13 или в сигнал видимого света (лампа).
Фотоприемник 21 располагается вместе с фотоизлучателем 5 на кабине или крыше кузова для прямой видимости излучателей автомобилей вдоль колонны в направлениях «вперед и назад».
Автомобильный модуль работает следующим образом. Рассмотрим на примере передачи-приема голосового информационного сигнала 2. Голосовой сигнал 2 (рисунок) поступает в микрофон 4. Сигнал с микрофона усиливается усилителем 7 и подается на смеситель 8 электрических сигналов. На второй вход электрического модулятора 8 (смесителя) подается с генератора 10 высокочастотный сигнал, стабилизированный по частоте и по амплитуде. В смесителе 8 электрический сигнал низкой частоты модулирует сигнал высокой частоты по амплитуде. Модулированный электрический сигнал усиливается усилителем 9 мощности и подается на светоизлучающий прибор 5, с помощью которого генерируется инфракрасное излучение 3, модулированное по интенсивности в соответствии с модулированностью высокочастотного электрического сигнала. Формирователь 6 излучения формирует поток инфракрасного излучения 3 в направлении колонны «вперед-назад», ограничивая расхождение излучения в стороны от колонны и обеспечивая требования информационной маскировки и скрытности хода колонны.
Направленный сигнал инфракрасного излучения попадает в фотоприемники 21 автомобилей и преобразуется в электрический сигнал. Регистрация сигнала соседними автомобилями спереди и сзади обеспечивается однозначно вследствие прямой видимости, ограничения формирователями 6, 22 и отсутствия мешающих факторов. Принятый сигнал ИК-излучения 23, преобразованный в электрический сигнал, усиливается усилителем 18 и детектируется синхронным детектором 17, который выделяет синусоидальный сигнал высокой частоты, модулированный низкочастотным сигналом, сформированный в передающем автомобиле. Синхронный детектор 17 выделяет высокочастотный сигнал с частотой и фазой, равными частоте и фазе генератора 10 передающего автомобиля. Настройка на исходную фазу генератора осуществляется фазовращателем 14. Все сигналы других частот и с другими фазами подавляются синхронным детектором 17. Выделенный синхронным детектором сигнал высокой частоты, несущий информационный сигнал низкой частоты усиливается узкополосным усилителем 20 и детектируется низкочастотным детектором 19. Низкочастотный сигнал, полученный детектором 19, усиливается усилителем 16 низкой частоты и подается на устройство отображения 13, например, на динамик или световой экран.
В каждом автомобиле поступающий световой ИК-сигнал 23 преобразуется приемником в электрический низкочастотный сигнал и дополнительно ретранслируется по колонне. Для этого дополнительно усиливается с помощью усилителя 18. Далее по алгоритму работы с участниками движения, содержащегося в коммутаторе 11, сигнал подается либо на усилитель мощности 11, либо на усилитель низкой частоты 7 передатчика 1. Наличие ретранслированных сигналов над колонной от многих передатчиков (излучателей) многих автомобилей может искажать исходно переданный сигнал прежде всего в виде «эха», реверберации и т.д. Основные искажения формируются на радиоэлектронной части системы. Искажения сигналов, обусловленные задержкой сигналов, смещением по временной фазе, устраняются сихронизацией частоты несущего сигнала принимаемого сигнала и сигнала генератора передатчиков с помощью коммутатора 11.
В предлагаемом техническом решении использование высокочастотного несущего сигнала для передачи информационного сигнала позволяет с помощью операции синхронного детектирования подавлять все помехи на 3-4 порядка и обеспечивать надежную голосовую связь, по низкочастотным сигналам. Передача информационного сигнала на несущем синусоидальном сигнале одной частоты позволяет обеспечивать недоступность информации стороннему наблюдателю из-за сложности настройки на одночастотный несущий сигнал. Для большей недоступности несущую частоту можно менять по некоторому алгоритму, что усилит недоступность сигнала для постороннего наблюдателя. Способ передачи информации на инфракрасном излучении, имеющем направленный лучевой характер распространения, исключает распространение передаваемых сигналов в боковые стороны за пределы пространства движения колонны. Распространение излучения в направлениях вперед-назад за пределы колонны можно ограничить экранами-поглотителями мощностными характеристиками излучателей на машинах по концам колонны. Информационные сигналы (инфракрасное излучение) передается в пространстве над колонной или в пространстве между автомобилями на уровне сигнальных фонарей. В первом случае излучение одного передатчика доступна нескольким автомобилям. Фазовые и частотные рассогласования в сигналах между автомобилями корректируются с помощью коммутаторов 15 по подстройке к наиболее интенсивному сигналу. При рассогласовании частоты сигналов коммутатор дает на генератор корректирующий сигнал для подстройки частоты ретранслируемого сигнала. Во втором случае сигнал передается от машины к машине в пространстве на уровне сигнальных фонарей, и такая связь является полностью недоступной. Однако выход из строя автомобильного модуля любой машины прерывает единую линию связи на две части. Для надежной связи можно установить излучатели и приемники для обоих каналов.
Сопоставительный анализ с прототипом показал, что информационная способность системы улучшается качественно от мигания условными сигналами, до голосовой связи. При этом обеспечивается полная скрытность передаваемой информации. Передача сигналов предлагаемым способом миганием приборами системы освещения и световой сигнализации может быть осуществлена в дуплексной форме между отдельными участниками и в форме общей конференции.