МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТЕРМИНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ТЕЛЕМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Полезная модель относится к системам связи, в частности к терминальному устройству телематической системы, предназначенной для диспетчеризации и мониторинга подвижных или стационарных объектов, и может быть использована в системах защиты и поиска автомашин, контроля и управления грузовыми и пассажирскими перевозками, контроля за несанкционированным проникновением в помещения и т.п.
Многофункциональное терминальное устройство телематической системы, устанавливаемое на подвижный или стационарный объект, работает по принципу передачи по эфиру в диспетчерский центр (ДЦ) телематической системы по запросу или по событию информации о состоянии объекта, получаемой с помощью внешних датчиков и информации о местоположении и параметрах движения подвижного объекта, приема по эфиру из ДЦ и исполнения команд управления системами объекта. Устройство также может обмениваться информацией с частными абонентами сети связи, используемой телематической системой. Кроме того, устройство позволяет установить голосовое соединение с оператором ДЦ или другим абонентом.
По технической сущности наиболее близким к предложенному является терминальное устройство телематической системы, содержащее микроконтроллер, электрически взаимосвязанный с навигационным приемником, к которому подключена первая антенна, приемопередатчиком, к которому подключены вторая антенна и узел аудиоинтерфейса, и узлом ввода-вывода, шины источника электропитания (патент РФ №2173888, Кл. G 08 B 25/08 от 09.10.2000 г.).
Недостатком рассмотренного терминального устройства является
отсутствие возможности подключения к цифровой магистрали стандарта CAN, предусмотренной во многих современных автомашинах, для контроля состояний и управления системами автомашины.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей.
Технический результат достигается тем, что в терминальное устройство телематической системы, содержащее микроконтроллер, электрически взаимосвязанный с навигационным приемником, приемопередатчиком, к которому подключен узел аудиоинтерфейса, и узлом ввода-вывода, шины источника электропитания, согласно техническому решению, дополнительно введен узел интерфейса CAN, электрически взаимосвязанный с микроконтроллером, в частном варианте дополнительно введен универсальный узел интерфейса внешнего приемопередатчика, электрически взаимосвязанный с микроконтроллером, в другом частном варианте дополнительно введен узел энергонезависимой памяти данных, электрически взаимосвязанный с микроконтроллером, в другом частном варианте дополнительно введен узел беспроводного интерфейса Bluetooth с антенной, электрически взаимосвязанный с микроконтроллером, кроме того, узел ввода-вывода обеспечивает сопряжение с датчиками дискретного и аналогового типов и исполнительными устройствами.
Сущность технического решения заключается в том, что введение узла интерфейса CAN обеспечивает возможность эффективного контроля параметров и управления системами автомашины через CAN-магистраль, введение универсального узла интерфейса внешнего приемопередачика делает возможным использование дополнительного приемопередатчика любой системы связи, введение узла энергонезависимой памяти данных позволяет записывать, хранить и
считывать различные данные, поступающие от датчиков, навигационного приемника и из приемопередатчика, а введение узла интерфейса Bluetooth позволяет организовать локальную беспроводную сеть для обмена информацией с другими устройствами, оборудованными названным интерфейсом.
Сравнение предложенной модели с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию «новизна».
Предварительные испытания позволяют утверждать о возможности широкого промышленного использования.
На фиг.1 представлена структурная схема многофункционального терминального устройства телематической системы, на фиг.2 и 3 - блок-схема алгоритма работы устройства.
Многофункциональное терминальное устройство телематической системы содержит микроконтроллер 1, навигационный приемник 2 (системы GPS или «Глонасс»), приемопередатчик 3 системы связи GSM, узел 4 аудиоинтерфейса, узел 5 ввода-вывода, узел б интерфейса CAN, шины 7 электропитания и источник 8 электропитания.
К узлу 4 аудиоинтерфейса могут подключаться микрофон и телефон (динамик).
Узел 5 ввода-вывода может содержать подузлы 9, 10 и 11 для сопряжения с датчиками дискретного типа, датчиками аналогового типа и исполнительными устройствами соответственно.
Узел 6 интерфейса CAN может подключаться к внешней магистрали CAN.
Кроме того, устройство может содержать узел 12 интерфейса внешнего приемопередатчика, узел 13 энергонезависимой памяти данных и узел 14 интерфейса Bluetooth, электрически взаимосвязанные с микроконтроллером 1.
Шины 7 электропитания подключены к соответствующим выводам вышеописанных узлов (на фиг.1 не показаны), причем к этим шинам может быть подключен как внутренний источник 8 электропитания, так и внешний.
Навигационный приемник 2, приемопередатчик 3 и узел 14 могут иметь как внутренние антенны, так и внешние антенны 15, 16 и 17 (соответственно, первая, вторая и третья).
К узлу 12 может подключаться внешний приемопередатчик дополнительной системы связи.
Кроме того, шины 7 электропитания соединены с входами микроконтроллера 1, через которые осуществляется измерение напряжений электропитания (на фиг.1 не показано).
Связи навигационного приемника 2, приемопередатчика 3 и узлов 5, б, 12, 13 и 14 с микроконтроллером 1 могут быть объединены в единую шину микроконтроллера 1.
Микроконтроллер 1, электрически взаимосвязанный с вышеуказанными узлами, управляет работой этих узлов и выполняет алгоритм функционирования многофункционального терминального устройства телематической системы в соответствии с программой, размещаемой во встроенном постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). Микроконтроллер 1 может быть выполнен, например, на микросхеме однокристального микроконтроллера MB90F591GPF (компании Fujitsu Semiconductor).
Навигационный приемник 2 обеспечивает определение координат, скорости движения подвижного объекта, других навигационных параметров, а также точного времени по сигналам спутниковой радионавигационной системы GPS или «Глонасс». Навигационный
приемник может быть выполнен, например, в виде встраиваемого модуля приемника GPS модели FS Oncore, M12 Oncore (компании Motorola) или Lassen SQ (компании Trimble).
Приемопередатчик 3 обеспечивает прием/передачу данных посредством коротких сообщений (SMS), в режиме прямого соединения, в режиме GPRS, а также голосовое соединение в системе сотовой связи стандарта GSM. Приемопередатчик 3 может быть выполнен, например, в виде встраиваемого модема GSM модели G18 (компании Motorola).
Многофункциональное терминальное устройство телематической системы работает следующим образом.
Вначале производится конфигурирование устройства, т.е. программная настройка режимов работы различных узлов и настройка выполняемых функций. При конфигурировании также осуществляется настройка на совместную работу с диспетчерским центром (ДЦ) телематической системы и другими абонентами. Конфигурирование может выполняться через узел 12 интерфейса внешнего приемопередатчика или по эфиру (посредством приемопередатчика 3). В дальнейшем, изменение параметров конфигурирования может осуществляться в процессе работы устройства.
Устройство устанавливается на подвижном объекте и может подключаться к его бортовой сети, а также к дополнительному (резервному) источнику питания.
Навигационный приемник 2 принимает сигналы от навигационных спутников глобальной спутниковой системы позиционирования и ежесекундно вычисляет текущие координаты, скорость, направление движения и высокоточное время. Вычисляемые приемником 2 данные поступают в микроконтроллер 1, который согласно загруженной в ПЗУ
программе может записывать эти данные в узел 13 энергонезависимой памяти данных («черный ящик») или использует их при формировании сообщения для передачи в ДЦ (заданному абоненту). Кроме того, навигационные данные могут быть использованы с целью слежения за перемещением подвижного объекта относительно задаваемых из ДЦ маршрута или географических зон.
Приемопередатчик 3 обеспечивает прием сообщений из ДЦ (от абонента), передачу сообщений в ДЦ (заданному абоненту) и голосовую связь с оператором ДЦ (абонентом). Обмен сообщениями может осуществляться по каналам передачи коротких сообщений (SMS), в режиме прямого соединения (Data Transfer) или GPRS. Формат представления сообщений и порядок обмена сообщениями определяется правилами, принятыми для телематической системы. Управление режимами работы приемопередатчика 3, обработка входящих и формирование исходящих сообщений осуществляются микроконтроллером 1.
Вне зоны действия сети GSM связи прием-передача сообщений и голосовое соединение могут осуществляться через внешний приемопередатчик дополнительной системы связи.
Подключение устройства к датчикам дискретного типа (с дискретными выходами типа «включен/выключен») производится через подузел 9, а к внешним датчикам аналогового типа (с изменяющимся выходным напряжением) - через подузел 10. Исполнительные устройства подключаются к устройству через узел 11. Количество подключаемых датчиков дискретного и аналогового типов, исполнительных устройств, а также варианты технического исполнения подузлов 9, 10 и 11 определяются конкретной реализацией многофункционального терминального устройства телематической
системы.
Подузлы 9, 10 и 11 электрически взаимосвязаны с микроконтроллером 1, в который поступает вся информация от датчиков и который формирует сигналы управления (потенциальные или импульсные) исполнительными устройствами.
При конфигурировании терминального устройства для датчиков и цепей питания задаются условия срабатывания (для датчиков дискретного типа - логическое состояние или его изменение, для датчиков аналогового типа и цепей питания - пороговые значения или диапазоны допустимых напряжений), а для исполнительных устройств -характеристики выходных сигналов. Измерение напряжений на аналоговых линиях и в цепях питания осуществляется аналого-цифровым преобразователем (на фиг.1 не показан), входящим в состав микроконтроллера 1.
Если на объекте, оборудованном многофункциональным терминальным устройством телематической системы, имеется магистраль CAN, то устройство может быть подключено к ней посредством узла 6 интерфейса CAN с целью контроля состояний систем объекта, а также для управления системами объекта.
При обнаружении срабатывания датчика или ситуации по цепи питания микроконтроллер 1 формирует соответствующее исходящее сообщение и передает его посредством приемопередатчика 3 или дополнительного приемопередатчика, подключенного к узлу 12, в ДЦ (заданному абоненту).
Со стороны ДЦ (абонента) в терминальное устройство может поступить команда на активацию или деактивацию определенного исполнительного устройства. В этом случае терминальное устройство сформирует для соответствующего исполнительного устройства сигнал
управления, форма и длительность которого определена при конфигурировании терминального устройства.
Для осуществления голосового обмена к приемопередатчику 3 через узел 4 аудиоинтерфейса подключаются микрофон и телефон (динамик).
Узел 13 энергонезависимой памяти данных позволяет сохранять, помимо данных, получаемых от навигационного приемника 2, информацию о текущих состояниях или нарушениях состояний датчиков и цепей питания, о поступивших из ДЦ (от абонента) командах и других событиях, т.е. энергонезависимая память обеспечивает функции «черного ящика». Кроме того, в энергонезависимой памяти могут размещаться описания задаваемых маршрутов или географических зон, с помощью которых можно контролировать перемещение подвижного объекта.
Согласно установленной в ПЗУ программе, микроконтроллер 1 обеспечивает контроль за перемещением подвижного объекта относительно задаваемых географических зон и временных интервалов их прохождения или относительно задаваемого маршрута движения (в виде последовательности точек или векторов). Микроконтроллер 1 получает от навигационного приемника 2 текущие навигационные данные и точное текущее время и сравнивает их с описаниями географических зон или маршрута, размещаемыми в узле 13 энергонезависимой памяти данных. При обнаружении факта пересечения границы зоны или нарушения графика прохождения зоны (в зависимости от заданного критерия контроля), либо отклонения от маршрута, микроконтроллер формирует соответствующее сообщение и отправляет его через приемопередатчик 3 или внешний приемопередатчик, подключенный к узлу 12, в ДЦ (заданному
абоненту).
Таким образом, построение многофункционального терминального устройства телематической системы вышеописанным образом позволяет расширить его функциональные возможности.