УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
DEVICE FOR ORGANIZATION OF ROAD TRAFFIC

Предлагаемое устройство относится к области регулирования и организации дорожного движения и может быть применено при остановке и контроле транспортных средств на постоянных и временных пунктах контроля дорожного движения.
При регулировке и контроле дорожного движения используется специальное устройство (например, жезл регулировщика), служащее инструментом для подачи сигнала остановки транспортного средству.
Известны устройства для организации дорожного движения (патенты РФ №№2.116.208, 2.117.334, 2.194.282, 2.259.601, 2.278.415, 2.384.887, 2.385.498, 2.403.623, 2.455.698; патенты на полезную модель №№35.539, 45.846, 62.726; свидетельства на полезную модель №№1.157, 8.076, 14.653, 18.320; патенты Японии №№11.175.882, 2.002.133.429; патент WO №2.005.086.111 и другие).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Устройство для организации дорожного движения» (патент РФ №2.455.698, G08G 1/017, 2010), которое и выбрано в качестве прототипа.
Указанное устройство позволяет эффективно управлять дорожным движением и совмещать сигнальные функции (подача сигнала на остановку транспортного средства или сигнала по регулировке транспортного потока) с автоматической регистрацией номерного знака транспортного средства нарушителя, автоматической передачей полученных данных в централизованную базу данных и получением из нее информации об остановленном транспортном средстве и его владельце.
Известное устройство обеспечивает автоматическую регистрацию только номерного знака транспортного средства нарушителя и не позволяет автоматически зарегистрировать идентификационный код владельца данного транспортного средства, что не позволяет выявить факт угона транспортного средства.
Технической задачей изобретения является повышение надежности выявления транспортных средств, находящихся в угоне, путем автоматической регистрации идентификационного кода владельца транспортного средства.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для организации дорожного движения, содержащем, в соответствии с ближайшим аналогом, жезл регулировщика, выполненный переносным и ручным в виде цилиндрического корпуса, в котором размещается сканирующий блок, телекоммуникационное устройство связи, источник электропитания, разъемное устройство подключения источника электропитания к сети переменного и постоянного тока для подзарядки, кнопку включения и устройство для хранения информации, идентификационную метку и централизованную базу данных, сканирующий блок выполнен в виде последовательно включенных источника электропитания, кнопки включения и задающего генератора, последовательно включенных дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первого полосового фильтра, первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и устройства для хранения информации, телекоммуникационное устройство связи выполнено в виде последовательно подключенных к выходу первого фазового детектора первой линии задержки, первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайно последовательности, фазового манипулятора и усилителя мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера, последовательно подключенных к выходу задающего генератора первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и первого узкополосного фильтра, выход которого соединен со втором входом фазового манипулятора, последовательно подключенных в выходу первого узкополосного фильтра, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, второго узкополосного фильтра, второго фазового детектора, второй вход которого через второй полосовой фильтр соединен с выходом дуплексер, и монитора, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, к которому также подключен счетчик для подсчета количества остановленных транспортных средств, идентификационная метка размещена на номерном знаке транспортного средства и выполнена в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность первым тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн, содержащих две гребенчатые системы электродов, соединенных между собой шинами, и набор отражателей, причем шины соединены с микрополосковой антенной, централизованная база данных выполнена в виде последовательно включенных задающего генератора, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, узкополосного фильтра, фазового манипулятора, второго усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первого усилителя мощности, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и компьютера, выход которого соединен со вторым входом фазового манипулятора, отличается от ближайшего аналога тем, что сканирующий блок снабжен третьим перемножителем, третьим узкополосным фильтром, вторым сумматором, третьим полосовым фильтром и третьим фазовым детектором, причем к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход подключен к первому входу дуплексера, к выходу которого последовательно подключен третий полосовой фильтра и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра, а выход подключен к второму выходу устройства для хранения информации и через вторую линию задержки к третьему входу первого сумматора, идентификационная метка снабжена вторым тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн, нанесенных на поверхность пьезокристалла, содержащих две гребенчатые системы электродов, соединенные между собой шинами, которые связаны с общей микрополосковой антенной.
Структурная схема жезла регулировщика представлена на фиг. 1. Функциональная схема идентификационной метки показана на фиг. 2. Структурная схема централизованной базы данных изображена на фиг. 3.
Устройство для организации дорожного движения содержит жезл регулировщика, идентификационную метку и централизованную базу данных.
Жезл регулировщика выполнен в виде цилиндрического корпуса 1, в котором размещены сканирующий блок 2 и телекоммуникационное устройство связи 11.
Сканирующий блок 2 содержит последовательно включенные источник 3 электропитания с разъемным устройством подключения источника 3 электропитания к сети переменного и постоянного тока для подзарядки (не показана), кнопку 4 включения, задающий генератор 5, второй сумматор 44, дуплексер 6, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 7, первый полосовой фильтр 8, первый фазовый детектор 9, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 5, и устройство 10 для хранения информации. К выходу дуплексера 6 последовательно подключены третий полосовой фильтр 45 и третий фазовый детектор 46, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра 43, а выход подключен к второму входу устройства 10 для хранения информации. К выходу второго узкополосного фильтра 23 последовательно подключены третий перемножитель 42, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 23, и третий узкополосный фильтр 43, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 44.
Телекоммуникационное устройство связи 11 содержит последовательно подключенные к выходу первого фазового детектора 9 первую линию задержки 14.1, первый сумматор 16, второй вход которого соединен с выходом генератора 15 псевдослучайной последовательности, а третий вход через вторую линию задержки 14.2 соединен с выходом третьего фазового детектора 46, фазовый манипулятор 19 и усилитель 20 мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера 6. К выходу задающего генератора 5 последовательно подключен первый перемножитель 17, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 5, и первый узкополосный фильтр 18, выход которого соединен с вторым входом фазового манипулятора 19. К выходу первого узкополосного фильтра 18 последовательно подключены второй перемножитель 22, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра 18, второй узкополосный фильтр 23, второй фазовый детектор 24, второй вход которого через второй полосовой фильтр 21 соединен с выходом дуплексера 6, и монитор 13, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора 9, к которому также подключен счетчик 12 для подсчета количества остановленных транспортных средств.
Идентификационная метка 25, размещенная на номерном знаке транспортного средства, представляет собой пьезокристалл с нанесенными на его поверхность двумя подключенными алюминиевыми встречно-штыревыми преобразователями (ВПШ) поверхностных акустических волн (ПАВ), каждый из которых содержит две гребенчатые системы электродов 27 (47), соединенных между собой шинами 28 и 29 (48 и 49) и общим набором 30 отражателей, причем шины 28 и 29, 48 и 49 соединены с общей микрополосковой антенной 26.
Централизованная база 31 данных содержит последовательно включенные задающий генератор 37, перемножитель 38, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 37, узкополосный фильтр 39, фазовый манипулятор 40, второй усилитель 41 мощности, дуплексер 33, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 32, первый усилитель 34 мощности, фазовый детектор 35, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 37, и компьютер 36, выход которого соединен со вторым входом фазового манипулятора 40.
Устройство для организации дорожного движения работает следующим образом.
Жезл регулировщика выполнен в виде цилиндрического корпуса 1, находящийся в руке инспектора дорожного движения. В случае необходимости остановки транспортного средства инспектор посредством соответствующих перемещений жезла регулировщика сигнализирует водителю о требовании остановить транспортное средство.
При движении транспортного средства или после его остановки инспектор включает кнопкой 4 на рукоятке, при необходимости, стробирующий блок 2. При этом задающий генератор 5 формирует высокочастотное колебание
1
1
1
1
1
U(t)=V⋅cos(ωt+ϕ), 0≤t≤T,
которое поступает на первый вход второго сумматора 44 и на два входа первого перемножителя 17, на выходе которого образуется гармоническое колебание
2
2
2
2
1;
U(t)=V⋅cos(ωt+ϕ), 0≤t≤T
где
2
1
2
1
ω=2 ω; ϕ=2 ϕ,
которое выделяется первым узкополосным фильтром 18 и подается на первый вход фазового манипулятора 19 и на два входа второго перемножителя 22. На выходе последнего формируется гармоническое колебание
3
3
3
3
1
U(t)=V⋅cos(ωt+ϕ), 0≤t≤Т,
где
3
2
3
2
ω=2 ω; ϕ=2 ϕ,
которое выделяется вторым узкополосным фильтром 23 и поступает на два входа третьего перемножителя 42. На выходе последнего формируется гармоническое колебание
4
4
4
4
1
U(t)=V⋅cos((ωt+ϕ), 0≤t≤T;
где
4
3
4
3
ω=2 ω; ϕ=2 ϕ,
1
4
1
4
1
4
1
4
которое выделяется третьим узкополосным фильтром 43 и поступает на второй вход второго сумматора 44. Напряжения U(t) и U(t) с выхода второго сумматора 44 через дуплексер 6 поступают в приемопередающую антенну 7, излучаются ею в эфир на частотах ω и ω и облучают идентификационную метку 25, размещенную на номерном знаке транспортного средства. При этом идентификационная метка 25 содержит два ВПШ, которые настроены на частоты ω и ω, высокочастотные колебания U(t) и U(t) улавливаются микрополосковой антенной 26, преобразуются ВПШ в акустические волны, которые распространяются на поверхности пьезокристалла 25, отображаются от набора 30 отражателей и опять преобразуются в электромагнитные сигналы с фазовой манипуляцией (ФМН):
5
5
4
k1
1
U(t)=V⋅cos[ωt+ϕ(t)+ϕ],
6
6
4
k2
4
1
U(t)=V⋅cos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
k1
1
где ϕ(1)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с топологией первого ВПШ M(t), который определяет номерной знак транспортного средства в цифровом виде (фиг. 2);
2
(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с топологией второго ВПШ M(t), который определяет идентификационный код владельца данного транспортного средства.
5
6
Сформированные ФМН-сигналы U(t) и U(t) излучаются микрополосковой антенной 26 в эфир, улавливаются приемопередающей антенной 7 и через дуплексер 6 поступают на вход полосовых фильтров 8, 21 и 45.
Н1
1
Частота настройки ω полосового фильтра 8 выбрана равной ω
H1
1
ω=ω.
H2
3
Частота настройки ω полосового фильтра 45 выбрана равной ω
H3
4
ω=ω.
Н3
4
Частота настройки ω полосового фильтра 45 выбрана равной ω
H3
4
ω=ω.
5
6
1
4
Поэтому ФМН-сигналы U(t) и U(t) выделяются полосовыми фильтрами 8 и 45 соответственно и поступают на первые (информационные) входы фазовых детекторов 9 и 46, на вторые (опорные) вход которых подаются гармонические колебания U(t) и U(t) с выходов задающего генератора 5 и узкополосного фильтра 43. В результате синхронного детектирования на выходах фазовых детекторов 9 и 46 образуются низкочастотные напряжения соответственно:
H1
H1
k1
U(t)=V⋅cosϕ(t),
H2
H2
k2
1
U(t)=V⋅cosϕ(t), 0≤t≤T
где
1
2
з2
з2
1
H1
H2
2
2
пропорциональные номерному знаку M(t) транспортного средства и идентификационному коду M(t) владельца транспортного средства. Эти напряжения поступают в устройство 10 для хранения информации, на монитор 13, счетчик 12 для подсчета количества остановленных транспортных средств и на линии задержки 14.1 и 14.2. Время задержки Т линии 14.2 задержки выбирается равным T=2T. Низкочастотные напряжения U(t) и U(t) с выхода линии 14.1 и 14.2 задержки поступают на первый и третий входы сумматора 16, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 15 псевдослучайной последовательности (ПСП). Причем модулирующий код M(t) является паролем инспектора. На выходе сумматора 16 образуется суммарный код
Σ
1
2
3
M(t)=M(t)+M(t)+M(t),
который поступает на второй вход фазового манипулятора 19. На выход последнего формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН).
7
7
2
k3
4
2
U(t)=V⋅cos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0≤t≤T,
k3
2
где ϕ(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующим кодом, который после усиления в усилители 20 мощности через дуплексер 6 поступает в приемопередающую антенну 7, излучается ею в эфир на частотах W, улавливается приемопередающей антенной 32 централизованной базы 31 данных и через дуплексер 33 и усилитель 34 мощности поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 35. На второй (опорный) вход фазового детектора 35 подается гармоническое колебание с выхода задающего генератора 32
8
8
2
2
2
U(t)=V⋅cos[ωt+ϕ], 0≤t≤T.
В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 35 образуется низкочастотное напряжение
H3
H3
k3
2
U(t)=V⋅cosϕ(t), 0≤t≤T,
∑1
1
2
∑2
где , пропорциональное суммарному модулирующему коду M(t), которое поступает в компьютер 36, где сравнивается с номерными знаками транспортных средств и с идентификационными кодами их владельцев, записанных в его памяти. В случае совпадения низкочастотных напряжений, а точнее модулирующих кодов M(t) и M(t) с одними из кодов, хранящимися в памяти компьютера 36, в нем формируется модулирующий код M(t), равный сумме кодов
∑2
1
2
3
M(t)=M(t)+M(t)+M(t),
3
где М(t) - модулирующий кода, отображающий в цифровой форме дополнительные сведения о владельце транспортного средства.
8
1
Указанный код поступает на второй вход фазового манипулятора 40. Гармоническое колебание U(t) с выхода задающего генератора 37 одновременно поступает на два входа перемножителя 38, на выходе которого образуется гармоническое колебание.
9
9
3
3
2
U(t)=V⋅cos[ωt+ϕ], 0≤t≤T,
где
3
2
3
2
ω=2ω; ϕ=2ϕ.
Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 39 и подается на первый вход фазового манипулятора 40, на выходе которого формируется сложный ФМН-сигнал.
10
10
3
k4
3
2
U(t)=V⋅cos[ωt+ϕ(t)+ϕ], 0<t<T,
k4
∑2
3
где ϕ(t)={0,π} - манипулирующая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t). Данный сигнал через усилитель 41 мощности и дуплексер 33 поступает в приемопередающую антенну 32, излучается ею в эфир на частоте W, улавливается приемопередающей антенной 7 жезла регулировщика и через дуплексер 6 поступает на входы полосовых фильтров 8, 21 и 45. Но выделяется только полосовым фильтром 21 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 24, на второй (опорный) вход которого подается гармоническое колебание
3
3
3
3
1
U(t)=V⋅cos(ωt+ϕ), 0≤t≤T
с выхода узкополосного фильтра 23. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 24 образуется низкочастотное напряжение
H4
H4
k4
2
V(t)=V⋅cosϕ(t), 0≤t≤T,
где
∑2
пропорциональное модулирующему коду M(t), которое поступает на третий вход монитора 13. На мониторе высвечиваются номерной знак транспортного средства, идентификационный код владельца транспортного средства и дополнительные сведения о нем.
Если на первом и втором входах монитора 13 не высвечиваются номерной знак облучаемого транспортного средства и идентификационный код его владельца, то номерной знак не имеет идентификационной метки, а значит, является фальшивым.
Если на третьем входе монитора 13 не высвечиваются номерной знак транспортного средства, идентификационный код его владельца и дополнительные сведения о нем, то они отсутствуют в памяти компьютера 36 централизованной базы 31 данных.
Оборудование устройства счетчика 12 для подсчета количества остановленных транспортных средств предназначено для получения информации о количестве остановленных транспортных средств, номерные знаки, которые снабжены идентификационными метками, назначение которых состоит в последующем анализ работы инспектора, в частности в сопоставлении количества остановленных транспортных средств с количеством протоколов о нарушении правил дорожного движения, с количеством зарегистрированных и сохраненных в запоминающем устройстве номеров транспортных средств.
Предлагаемое устройство является всепогодным, работа его не зависит также от времени суток и года.
Отличительной особенностью идентификационной метки являются малые размеры и отсутствие источника электропитания.
Используемые сложные ФМН-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.
Энергетическая скрытность сложных ФМН-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или 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.
Структурность сложных ФМН-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменения значений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМН-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемного устройства.
Сложные ФМН-сигналы позволяют применять эффективный вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность выделять эти сигналы среди других сигналов и помех, действующих в той же полосе частот и в те же промежутки времени.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение надежности выявления транспортных средств, находящихся в угоне. Это достигается автоматической регистрацией идентификационного кода владельца транспортного средства.
1
2
3
4
Для развязки применяемых блоков используют четыре частоты ω, ω, ω, и ω, между которыми установлены следующие соотношения:
2
1
3
2
1
4
3
2
1
ω=2ω, ω=2ω=4ω, ω=2ω=4ω=8ω.
Следует отметить, что в настоящее время угон транспортных средств превратился в мощный криминальный бизнес. Владельцам возвращают только 18 процентов угнанных машин. Применение предлагаемого устройства будет способствовать увеличению указанного процента и снижению уровня криминальной напряженности.