МОБИЛЬНАЯ СТАНЦИЯ ВИДЕОМОНИТОРИНГА И СВЯЗИ
VIDEO MONITORING AND COMMUNICATION MOBILE STATION

Изобретение относится к технике электросвязи и может использоваться для организации оперативного контроля, видеомониторинга, управления и организации связи на предприятиях, в учреждениях, а также в службах скорой помощи, пожарной охраны, милиции, министерства по чрезвычайным ситуациям, других министерств и ведомств.
В настоящее время в условиях все увеличивающегося объема передаваемой информации, сокращения временных показателей доставки информации в различные инстанции и в связи с возникающими различными ситуациями, для предупреждения аварийных ситуаций и при ликвидации последствий аварий на нефте- и газопроводах, возрастания (повышения) требований по достоверности и надежности ведения связи и осуществления мониторинга промышленных объектов и территории, существующие известные станции подобного типа уже не удовлетворяют современным требованиям и их использование для оперативной связи практически исключено, поскольку они не справляются с решением таких задач [1].
Основные недостатки известных станций оперативной связи заключаются в том, что они выполнены в стационарном варианте, имеют большие габариты и массу, поэтому разместить их в кузове подвижного объекта на шасси транспортного средства не представляется возможным.
Указанные недостатки существенно ограничивают применение подобных станций для обеспечения оперативных связей.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является мобильная станция контроля, управления и связи, описанная в патенте РФ №2321182 [2].
Эта станция содержит станцию спутниковой связи с антенной системой, блок электронной коммутации, маршрутизатор, навигационный приемник GPS, первую и вторую автомобильные УКВ-радиостанции с антеннами, первый и второй УКВ-ретрансляторы с антеннами, n носимых УКВ-радиостанций нижнего диапазона частот с антеннами, n носимых УКВ-радиостанций верхнего диапазона частот с антеннами, базовую станцию подвижной радиосвязи, состоящую из приемопередатчика с приемопередающей и приемной антеннами, контроллера на основе РС-платформы, монитора, клавиатуры, мыши и n абонентских радиостанций со встроенной антенной, переносную цифровую видеокамеру, передатчик телевизионных сигналов, телевизионный приемник, медиашлюз, портативный компьютер, многофункциональное устройство, выполненное в виде факсимильного аппарата и принтера, выносной монитор, телефонный аппарат системы АТС, KB-радиоприемник, широкополосный модем (спутниковый модем) для выхода в сеть Internet и спутниковый телефон.
Основным недостатком известной мобильной станции является то, что она обеспечивает возможности контроля и управления только на ограниченной территории и в местах, имеющих проходимые для автомобильной техники дороги. Однако в болотистой местности, где проходят нефте- и газопроводы, применение такой станции резко ограничено из-за невозможности проезда к ним не только транспорта, но и прохода пешком.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей по осуществлению контроля состояния территории и промышленных объектов в труднодоступных местах и повышения достоверности получаемой информации от контролируемых объектов.
Поставленная цель достигается тем, что в мобильную станцию видеомониторинга и связи, содержащую станцию спутниковой связи с антенной системой, спутниковый модем, блок электронной коммутации, навигационный приемник GPS, УКВ-радиостанцию с антенной, входящие в состав автоматизированного рабочего места диспетчера (АРМД) портативный компьютер и многофункциональное устройство, выполняющее функции факсимильного аппарата и принтера, УКВ-ретранслятор с антенной, носимые УКВ-радиостанции, спутниковый радиотелефон, базовую станцию транкинговой связи с антенной системой, носимые станции (абонентские терминалы) транкинговой связи со встроенными антеннами, видеорегистратор, выполняющий функции медиашлюза, телевизионный приемник, телевизионный передатчик с антенной, переносную цифровую видеокамеру, при этом антенная система соединена с высокочастотной частью станции спутниковой связи, канальные входы-выходы которой соединены с входами-выходами спутникового модема, канальные входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами блока электронной коммутации, вторые и третьи входы-выходы которого подключены к канальным входам-выходам навигационного приемника GPS и УКВ-радиостанции, высокочастотная часть которой соединена с антенной, четвертые входы-выходы блока электронной коммутации соединены по стыку RS-232 с первыми входами-выходами портативного компьютера АРМД, вторые и третьи входы-выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам-выходам многофункционального устройства, пятые входы-выходы блока электронной коммутации соединены с канальными входами-выходами УКВ-ретранслятора, высокочастотная часть которого соединена с антенной, которая по эфиру соединена с антеннами носимых УКВ-радиостанций, шестые входы-выходы блока электронной коммутации соединены с канальными входами-выходами спутникового радиотелефона, высокочастотная часть базовой станции подвижной радиосвязи соединена с антенной системой, которая по эфиру соединена с антеннами носимых станций подвижной радиосвязи, входы-выходы переносной цифровой видеокамеры соединены с входами-выходами телевизионного передатчика, соединенного посредством антенны по эфиру с телевизионным приемником, входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами видеорегистратора, вторые входы-выходы которого соединены с четвертыми входами-выходами портативного компьютера, введены автоматизированное рабочее место оператора (АРМО), предназначенное для управления станцией спутниковой связи, автоматический коммутатор каналов, базовая станция широкополосного беспроводного доступа (ШБД) с антенной, абонентская станция ШБД с антенной, наземная станция управления беспилотным летательным аппаратом (БПЛА), состоящая из портативного компьютера и УКВ-радиостанции с узконаправленной антенной, малый (малоразмерный) БПЛА, содержащий стабилизированную платформу, на которой размещены УКВ-радиостанция с узконаправленной антенной, блок исполнительных устройств, блок регистрации видеосигналов, цифровая видеокамера, тепловизор и фотоаппарат, при этом управляющие входы-выходы станции спутниковой связи соединены с первыми входами-выходами АРМО, вторые входы-выходы которого соединены с пятыми входами-выходами портативного компьютера АРМД, седьмые входы-выходы блока электронной коммутации соединены с канальными входами-выходами автоматического коммутатора каналов, линейные входы-выходы которого соединены с канальными входами-выходами базовой станции транкинговой связи, восьмые входы-выходы блока электронной коммутации соединены с канальными входами-выходами базовой станции ШБД, высокочастотная часть которой соединена с антенной, входы-выходы портативного компьютера наземной станции управления БПЛА соединены с канальными входами-выходами УКВ-радиостанции, высокочастотная часть которой соединена с узконаправленной антенной, которая по эфиру соединена с узконаправленной антенной УКВ-радиостанции, размещенной на БПЛА, высокочастотная часть УКВ-радиостанции соединена с узконаправленной антенной, а канальные входы-выходы УКВ-радиостанции, размещенной на БПЛА, соединены с первыми входами-выходами блока исполнительных устройств, вторые входы-выходы которого подключены к управляющим входам-выходам соответствующих исполнительных устройств, базовая станция ШБД через антенну по эфиру соединена с антенной абонентской станции ШБД малого БПЛА, канальные входы-выходы которой соединены с первыми входами-выходами блока регистрации видеосигналов, вторые, третьи и четвертые входы-выходы которого подключены к входам-выходам соответственно цифровой видеокамеры, тепловизора и фотоаппарата.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая мобильная станция видеомониторинга и связи отличается наличием новых блоков: АРМО, предназначенного для управления станцией спутниковой связи, автоматического коммутатора каналов, базовой станции ШБД с антенной, абонентской станции ШБД с антенной, наземной станции управления БПЛА, состоящей из портативного компьютера и УКВ-радиостанции с узконаправленной антенной, малого (малоразмерного) БПЛА, содержащего стабилизированную платформу, на которой размещены УКВ-радиостанция с узконаправленной антенной, блок исполнительных устройств, блок регистрации видеосигналов, цифровая видеокамера, тепловизор и фотоаппарат, а также изменением связей между известными элементами схемы.
Таким образом, заявляемая мобильная станция видеомониторинга и связи соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные в предлагаемую мобильную станцию блоки реализуемы, хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества, учитывая приведенные ниже пояснения, для их воспроизведения не требуется.
Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемую мобильную станцию видеомониторинга и связи вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, заключающиеся в расширении функциональных возможностей по осуществлению контроля состояния территории и промышленных объектов в труднодоступных местах, сокращении времени и повышении достоверности доставки информации в пункты сбора данных, достигаемых за счет обеспечения возможности контроля и дистанционного управления процессом организации сетей связи собственными силами, ведения видеосъемок, передачи телевизионного изображения и фотоизображений с помощью БПЛА с мест ликвидации последствий стихийного бедствия, наглядности отображения доставки информации потребителям и передачи по каналам образованных сетей речевых сообщений, документальной информации и обмена электронной корреспонденцией между абонентами.
При изучении известных технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявляемый объект, не была выявлена. Предлагаемое решение существенно отличается от известных на данный момент времени решений.
Заявляемое решение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень.
Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".
Заявляемая мобильная станция видеомониторинга и связи может быть реализована с использованием существующих средств связи и аппаратуры, используемой на сетях электросвязи и компьютерных сетях, и является промышленно применимой.
На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемой мобильной станции видеомониторинга и связи, а на фиг.2, 3 и 4 приведены соответственно структурные электрические схемы портативных компьютеров АРМО и АРМД, базовой станции транкинговой связи.
Предлагаемая мобильная станция видеомониторинга и связи (фиг.1) содержит станцию 1 спутниковой связи с антенной системой 2, АРМО 3 станции, спутниковый модем 4, блок 5 электронной коммутации, навигационный приемник 6 GPS, УКВ-радиостанцию 7 с антенной 8, АРМД 9, состоящее из портативного компьютера 10 и многофункционального устройства 11, выполненного в виде факсимильного аппарата и принтера, УКВ-ретранслятор 12 с антенной 13, носимые УКВ-радиостанции 14 со встроенной антенной, спутниковый радиотелефон 15 со встроенной антенной, автоматический коммутатор каналов 16, базовую станцию транкинговой связи 17 с антенной системой 18, абонентские терминалы 19 со встроенной антенной, видеорегистратор 20, телевизионный приемник 21, телевизионный передатчик 22, мобильную видеокамеру 23, базовую станцию 24 ШБД с антенной 25, наземную станцию 26 управления БПЛА, состоящую из портативного компьютера 27 и УКВ-радиостанции 28 с узконаправленной антенной 29, малый (малоразмерный) БПЛА 30, содержащий стабилизированную платформу, на которой размещены УКВ-радиостанция 31 с узконаправленной антенной 32, блок исполнительных устройств 33, абонентская станция 34 ШБД с антенной 35, блок 36 регистрации видеосигналов, цифровая видеокамера 37, тепловизор 38 и фотоаппарат 39.
АРМО 3 содержит (см. фиг.2) портативный компьютер 40, состоящий из системного блока 41, содержащего материнскую плату 42, состоящую из микропроцессора 43, системной магистрали 44, оперативного запоминающего устройства 45, перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 46 и контроллера 47 клавиатуры. Системный блок 41 содержит также адаптер 48 монитора, адаптер 49 портов, контроллер 50 дисков, контроллер 51 дополнительных устройств, жесткий магнитный диск 52, дисковод 53 для подключения гибкого магнитного диска, системное программное обеспечение 54 и прикладное программное обеспечение 55, поставляемое на накопителе на жестком магнитном диске 52. В состав портативного компьютера 40 входят также дисплей 56 с плазменным экраном, стандартная клавиатура 57 и графический манипулятор 58 типа «мышь».
Портативный компьютер 10 АРМД 9 содержит (фиг.3) системный блок 59, состоящий из материнской платы 60, на которой размещены микропроцессор 61, системная магистраль 62, оперативное запоминающее устройство 63, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 64 и контроллер 65 клавиатуры. Системный блок 59 включает в себя также адаптер 66 монитора, адаптер 67 портов, контроллер 68 дисков, контроллер 69 дополнительных устройств, жесткий магнитный диск 70, дисковод 71 для подключения гибкого магнитного диска, системное программное обеспечение 72 и прикладное программное обеспечение 73, поставляемое на накопителе на жестком магнитном диске 70. В состав портативного компьютера 10 входят также дисплей 74 с плазменным экраном, стандартная клавиатура 75 и графический манипулятор 76 типа «мышь».
Базовая станция 17 транкинговой связи содержит (фиг.4) контроллер 77, который управляет базой данных абонентов, обеспечивает управление сетью и выполняет все функции многосайтовой коммутации согласно протоколу стандарта TETRA, приемопередатчик 78, монитор 79, стандартную клавиатуру 80 и графический манипулятор 81 типа «мышь».
Антенная система 18 базовой станции 17 транкинговой связи включает в себя одну приемопередающую антенну 82 и одну приемную антенну 83, предназначенную для независимого приема команд и сигналов от внешней системы управления сетью транкинговой связи.
Высокочастотные цепи станции 1 спутниковой связи (фиг.1) соединены с антенной системой 2, а канальные входы-выходы станции 1 спутниковой связи соединены с линейными входами-выходами спутникового модема 4, канальные входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами блока 5 электронной коммутации, управляющие входы-выходы станции 1 спутниковой связи соединены с первыми входами-выходами АРМО 3 станции. Вторые и третьи входы-выходы блока электронной коммутации 5 подключены соответственно к канальным входам-выходам навигационного приемника GPS 6, УКВ-радиостанции 7, соединенной с антенной 8.
Четвертые входы-выходы блока 5 электронной коммутации соединены по стыку RS-232 с первыми входами-выходами портативного компьютера 10 АРМД 9, вторые и третьи входы-выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам-выходам многофункционального устройства 11, четвертые и пятые входы-выходы портативного компьютера 10 подключены соответственно к первым входам-выходам видеорегистратора 20 и ко вторым входам-выходам АРМО 3 станции 1 спутниковой связи.
Пятые и шестые входы-выходы блока 5 электронной коммутации подключены к канальным входам-выходам соответственно УКВ-ретранслятора 12, соединенного с антенной 13, которая по эфиру соединена с антеннами носимых УКВ-радиостанций 14, и спутникового радиотелефона 15 со встроенной антенной.
Седьмые входы-выходы блока 5 электронной коммутации соединены по стыку RS-232 с первыми входами-выходами автоматического коммутатора 16 каналов, вторые входы-выходы которого соединены с канальными входами-выходами базовой станции 17 транкинговой связи, высокочастотная часть которой соединена с антенной системой 18, которая по эфиру через антенны соединена с абонентскими терминалами 19.
Вторые входы-выходы видеорегистратора 20 соединены с входами-выходами телевизионного приемника 21, вход которого через антенну по эфиру соединен с выходом телевизионного передатчика 22, входы-выходы которого соединены с входами-выходами переносной цифровой видеокамеры 23.
Восьмые входы-выходы блока 5 электронной коммутации соединены с входами-выходами базовой станции 24 ШБД, высокочастотная часть которой соединена с антенной 25.
Входы-выходы портативного компьютера 27 наземной 26 станции управления БПЛА соединены с канальными входами-выходами УКВ-радиостанции 28, высокочастотная часть которой соединена с узконаправленной антенной 29, которая по эфиру соединена с узконаправленной антенной 31 УКВ-радиостанции 32 на БПЛА 30, канальные входы-выходы которой соединены с первыми входами-выходами блока 33 исполнительных устройств, вторые входы-выходы которого подключены к управляющим входам-выходам соответствующих исполнительных устройств (элементов).
Базовая станция 24 ШБД через антенну 25 по эфиру соединена с антенной 34 абонентской станции 35 ШБД малого БПЛА 30, канальные входы-выходы которой соединены с первыми входами-выходами блока 36 регистрации видеосигналов, вторые, третьи и четвертые входы-выходы которого подключены к входам-выходам соответственно цифровой видеокамеры 37, тепловизора 38 и фотоаппарата 39.
В портативном компьютере 40 АРМО 3 (фиг.2) входы-выходы центрального процессора 43 через системную магистраль 44, размещенные на материнской плате 42 системного блока 41, соединены с входами-выходами оперативного запоминающего устройства 45, перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 46, контроллера клавиатуры 47, адаптера монитора 48, адаптера портов 49, контроллера дисков 50 и контроллера 51 дополнительных устройств. Вторые и третьи входы-выходы контроллера 50 дисков подключены к входам-выходам соответственно жесткого магнитного диска 52 и дисковода 53 для подключения гибкого магнитного диска. Вторые входы-выходы контроллера 47 клавиатуры соединены с входами-выходами стандартной клавиатуры 57, вторые входы-выходы адаптера 48 монитора соединены с входами-выходами дисплея 56 с плазменным экраном, вторые входы-выходы контроллера 51 дополнительных устройств соединены с входами-выходами графического манипулятора 58 типа «мышь», при этом первыми входами-выходами АРМО 3 являются вторые входы-выходы адаптера 49 портов, которые соединены с управляющими входами-выходами станции 1 спутниковой связи, вторыми входами-выходами АРМО 3 являются третьи входы-выходы контроллера дополнительных устройств, которые соединены с пятыми входами-выходами портативного компьютера 10 АРМД 9, упомянутое программное обеспечение 54 и 55 предназначено для реализации функций обмена данными и факсимильными сообщениями, а также функций управления оборудованием станции спутниковой связи и его диагностики.
В портативном компьютере 10 АРМД 9 (фиг.3) входы-выходы центрального процессора 61 через системную магистраль 62, размещенную на материнской плате 60 системного блока 59, соединены с входами-выходами оперативного запоминающего устройства 63, перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 64, контроллера клавиатуры 65, адаптера 66 монитора, адаптера 67 портов, контроллера 68 дисков и контроллера 69 дополнительных устройств. Вторые и третьи входы-выходы контроллера 69 дисков подключены к входам-выходам соответственно жесткого магнитного диска 70 и дисковода 71 для подключения гибкого магнитного диска. Вторые входы-выходы контроллера 65 клавиатуры соединены с входами-выходами стандартной клавиатуры 75, вторые входы-выходы адаптера 66 монитора соединены с входами-выходами дисплея 74 с плазменным экраном, вторые входы-выходы контроллера 69 дополнительных устройств соединены с входами-выходами графического манипулятора 76 типа «мышь», при этом первыми входами-выходами портативного компьютера 10 АРМД 9 являются вторые входы-выходы адаптера 67 портов, которые соединены с четвертыми входами-выходами блока 5 электронной коммутации, вторыми, третьими, четвертыми и пятыми входами-выходами портативного компьютера 10 являются третьи, четвертые, пятые и шестые входы-выходы контроллера 69 дополнительных устройств, которые подключены соответственно к первым и вторым входам-выходам многофункционального устройства 11, к первым входам-выходам видеорегистратора 20 и ко вторым входам-выходам АРМО 3, упомянутое программное обеспечение 72 и 73 предназначено для реализации функций обмена данными и факсимильными сообщениями, а также функций управления оборудованием мобильной станции сети подвижной связи и его диагностики.
Первые входы-выходы контроллера 77 базовой станции 17 транкинговой связи (фиг.4) соединены с канальными входами-выходами приемопередатчика 78, высокочастотная часть которого соединена с антенной системой 18, вторые, третьи и четвертые входы-выходы контроллера 77 подключены к входам-выходам соответственно монитора 79, стандартной клавиатуры 80 и графического манипулятора 81 типа «мышь», при этом пятые входы-выходы контроллера 77 являются канальными входами-выходами базовой станции 17 транкинговой связи.
Антенная система 18 базовой станции 17 транкинговой связи включает в себя одну приемопередающую антенну 82 и одну приемную антенну 83, при этом приемопередающая антенна 82 по эфиру связана с антеннами абонентских терминалов 19 транкинговой связи, а приемная антенна 83 в этом случае предназначена для независимого приема сигналов и команд.
Станция спутниковой связи 1 включает в себя приемник и передатчик.
Приемник станции спутниковой связи предназначен для предварительного усиления принятых сигналов высокой частоты, преобразования сигналов в промежуточную частоту (обычно 70 МГц) и передачу их на демодулятор блока модулятора-демодулятора. Он включает в себя малошумящий усилитель, распределительное устройство, преобразователи частоты и элементы тракта промежуточной частоты, блок управления и сопряжения.
Передатчик станции спутниковой связи предназначен для формирования сигнала высокой частоты с заданными параметрами и его усиления до требуемого уровня мощности. Передатчик содержит преобразователь промежуточной частоты, возбудитель и усилитель мощности.
В качестве станции спутниковой связи 1 может быть использован автомобильный комплект Qualcomm GCK1410 системы Globalstar, структурная схема и технические возможности которого описаны в [3].
В состав антенной системы 2 станции 1 входит рефлектор с облучающей системой, антенно-волноводный тракт (АВТ), опорно-поворотное устройство с электросиловым приводом и аппаратура наведения. Антенная система 2 станции 1 спутниковой связи соединена с высокочастотными цепями станции 1. Она предназначена для приема из эфира и передачи в эфир высокочастотных сигналов, образованных станцией 1 спутниковой связи.
АРМО 3 содержит портативный компьютер 40, включающий в себя дисплей 56 с плазменным экраном, стандартную клавиатуру 57 и графический манипулятор 58 типа «мышь». АРМО 3 указанного состава предназначено для обеспечения взаимоувязанной работы элементов станции 1 спутниковой связи, установления режимов работы, скорости передачи информации, для обслуживания и проверки ее работоспособности, включая настройку антенной системы 2 и каналов станции, контроль состояния станции и обеспечение взаимодействия с АРМД 9 и другим оборудованием мобильной станции.
В качестве портативного компьютера 40 АРМО 3 может быть использован портативный компьютер типа ноутбук фирмы «Toshiba».
Спутниковый модем 4 предназначен для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму и обеспечения работы персонального портативного компьютера 10 АРМД 9 по стандартным каналам связи через интерфейс по стыку RS-232. В качестве такого блока может быть использован модем на скорости передачи 9600 бит/с типа «Модем-9600» или приемопередающий спутниковый модем системы VSAT.
Блок электронной коммутации 5 предназначен для приема и оперативной коммутации, контроля и оперативной проверки подключенных к нему аппаратуры и каналов связи, программной перестройки схем соединения при организации трактов для передачи информации и данных.
В качестве блока 5 может быть использован автоматический цифровой коммутатор ACU-1000, который позволяет коммутировать сигналы от портативных радиостанций, KB-радиостанций, мобильных наземных радиостанций, спутниковых терминалов, телефонных систем, включая сотовые телефоны, а также транковых систем всех типов, обеспечивая универсальность всех коммуникаций. Он обеспечивает автоматическую обработку сигналов при надежности соединения и высоком качестве обрабатываемых сигналов.
Навигационный приемник GPS 6 предназначен для приема и регистрации данных с текущими координатами местоположения мобильной станции сети подвижной связи на местности с отображением их на экране монитора портативного компьютера и обеспечения привязки станции к единой системе навигации. В качестве такого блока 6 может быть использован приемник GPSmap 267с.
УКВ-радиостанция 7 с антенной 8 предназначена для образования радиоканалов и выхода в радиосети, организуемые в местах ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, а также для привязки к стационарным телефонным сетям общего пользования и обеспечения связи в движении при перемещении мобильной станции по контролируемой территории.
В качестве такой станции может быть использована серийно выпускаемая автомобильная радиостанция УКВ-диапазона Р-169ВМ из комплекса технических средств Р-169, состав и технические возможности которых описаны в [6], а из зарубежных станций - радиостанции Kenwood TK-760GHM и Kenwood TK-860GHM.
АРМД 9 предназначено для управления процессами настройки, контроля и обеспечения взаимоувязанной работы аппаратуры и оборудования мобильной станции сети подвижной связи.
В качестве портативного компьютера 10 АРМД 9 может быть использован портативный компьютер типа ноутбук фирмы «Toshiba», содержащий системный блок, состоящий из центрального процессора типа «Intel», системной шины, электронных модулей оперативного запоминающего устройства и перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, стандартной клавиатуры, дисплея с плазменным экраном, системного программного обеспечения и прикладного программного обеспечения (СПО), поставляемого на накопителе на жестком магнитном диске. Одной из функций СПО является формирование файлов для широкополосного модема 4. В состав СПО входит также SNMP-менеджер, по протоколу которого осуществляется управление оборудованием и его диагностика. При этом программное обеспечение рассчитано на операционную систему Windows NT и включает в себя утилиту формирования конфигурационных файлов для модема 4. Обмен электронной корреспонденцией по каналам связи осуществляется с использованием известной почтовой программы Internet Mail и соответствующими файлами в форме стандартного протокола по модемному стыку RS-232 со скоростями передачи от 1200 до 9600 бит/с.
Многофункциональное устройство 11 предназначено для передачи факсимильных сообщений и отпечатывания сообщений, принятых по каналу связи. В качестве такого блока может быть использовано совмещенное устройство факс/принтер Smart Base MPC600F.
УКВ-ретранслятор 12 с антенной 13 и носимые УКВ-радиостанции 14 предназначены для организации радиосети с группой специалистов, находящихся в зоне ликвидации последствий стихийного бедствия или устранения аварии на нефте- и газопроводах и которые имеют при себе указанные носимые УКВ-радиостанции 14.
В качестве УКВ-ретрансляторов могут быть использованы отечественные или зарубежные автомобильные УКВ-радиостанции со своими антеннами.
Из отечественных радиостанций для этих целей могут быть использованы серийно выпускаемые радиостанции УКВ-диапазона Р-169ВМ из комплекса технических средств Р-169, состав и технические возможности которых описаны в [6], а из зарубежных станций - ретрансляторы Kenwood TR-750 и Kenwood TR-850.
В качестве носимых УКВ-радиостанций 14 могут быть использованы серийно выпускаемые абонентские носимые радиостанции Р-169НМ из комплекса технических средств Р-169, состав и технические возможности которых описаны в [6], и зарубежные радиостанции Kenwood TK-2160M, Kenwood TK-3160M.
Указанные радиостанции предназначены также для обеспечения бесперебойной радиотелефонной связи должностным лицам и абонентам станции с абонентами местной телефонной сети системы подвижной радиосвязи, а также выход на абонентов телефонной сети внешней автоматической телефонной станции.
В качестве спутникового радиотелефона 15 может быть использован спутниковый терминал типа Qualcomm GSP1600.
Спутниковый терминал представляет собой малогабаритную конструкцию со встроенной антенной, не требующей ориентации на спутник. Сопряжение спутникового терминала с сетями сотовой связи обеспечивает имеющееся в его составе дополнительное устройство - SIM-карта.
Спутниковый терминал обеспечивает выход в сеть на каналы автоматической телефонной связи и цифровые каналы со скоростью передачи от 1,2 до 9,6 кбит/с, а также создание стандартного интерфейса по стыку RS-232.
Автоматический коммутатор 16 каналов предназначен для коммутации и распределения по потребителям каналов, образованных базовой станцией 16 транкинговой связи.
Автоматический коммутатор 16 каналов представляет собой блок, в котором расположены центральный процессор (МРС-450), узловой процессор (KRA-450) и несколько интерфейсных модулей (LIA-450) для подключения соединительных линий или стыков с телефонной сетью.
С помощью интерфейсных модулей типа LIA обеспечивается также подключение приемопередатчиков и оконечных приборов.
Доступ к телефонной сети общего пользования и ведомственных АТС возможен через модули типа PIA. Возможность подключения к сети ISDN обеспечивается с помощью модуля PID.
Базовая станция 17 транкинговой связи в составе контроллера 77, приемопередатчика 78, монитора 79, стандартной клавиатуры 80 и графического манипулятора 81 типа «мышь», совместно с антенной системой 18, включающей в себя одну приемопередающую и одну приемную антенны или две приемопередающие антенны, а также совместно с абонентскими терминалами 19 предназначены для организации сети радиосвязи со специалистами, находящимися непосредственно в местах ликвидации последствий стихийного бедствия. Эти специалисты с помощью имеющихся в них абонентских терминалов 19 имеют возможность дистанционного выхода на каналы базовой станции 17 транкинговой связи, размещенной в предлагаемой мобильной станции сети подвижной связи, с последующей передачей с места события речевой информации и данных о положении дел в местах стихийного бедствия.
В качестве такой станции 17 может быть использована базовая станция системы профессиональной радиотелефонной связи Tetra Flex, предназначенная для быстрого развертывания небольших технологических систем стандарта TETRA.
Система Tetra Flex включает в себя одну базовую станцию BS421, которая обеспечивает основные функции стандарта TETRA и использует IP-технологию. Фундаментальными характеристиками системы Tetra Flex является соединение через IP-архитектуру и использование «голоса» через IP (VOIP).
Пользовательский программный интерфейс (API) позволяет осуществить облегченный доступ к основным функциональным возможностям TETRA, не углубляясь в глубокие знания протоколов стандарта.
Стандартная комплектация Tetra Flex включает в себя одну базовую станцию BS421 на одну несущую (четыре канала связи) и может быть расширена до двух несущих (восемь каналов связи) путем подсоединения второй базовой станции BS421. Система поставляется в стандартных диапазонах стандарта TETRA, а также может поставляться и в других диапазонах по запросу заказчиков.
Новая система стандарта TETRA (с креплением станций на антенной мачте) для небольших групп пользователей приносит цифровую технологию TETRA в ваш бизнес с минимальными инвестициями и ресурсами.
Система Tetra Flex устойчива при работе в суровых климатических условиях.
Базовая станция BS421 поставляется в специальном железном коробе, соответствующем стандарту IP65 по защите от внешней среды, и требует для функционирования в полном стандарте TETRA всего два соединения с инфраструктурой: кабеля питания постоянным током «-48 В» и стандартного Ethernet-интерфейса.
Базовая станция имеет встроенный дуплексный фильтр, который позволяет создать систему с разнесенным приемом всего на двух антеннах, обеспечивает высокое качество связи и минимальные затраты на инсталляцию. Благодаря современному исполнению и малому весу базовой станции (всего 9 кг) появилась возможность крепления ее на антенной мачте. Крепежные элементы входят в стандартный комплект поставки.
Базовые станции системы Tetra Flex устанавливаются в непосредственной близости от антенн, что снижает расходы на дорогостоящий коаксиальный кабель и минимизирует потери как в приемном, так и в передающем трактах.
Для соединения сайтов базовых станций применяется магистраль Е1 с пропускной способностью 2 Мбит/с, при этом используется топология типа «кольцо» или «открытое кольцо».
Контроллер 77 базовой станции (BSC) 17 выполняет все функции, связанные с управлением и коммутацией, а также обеспечивает внутреннюю временную и частотную синхронизацию. Контроллер 77 имеет собственный кварцевый генератор и приемник системы глобального позиционирования GPS. По приоритету источники синхронизации располагаются в следующем порядке: GPS, E1, внутренняя синхронизация.
Высокопроизводительный процессор Pentium, на основе которого построен контроллер 77 базовой станции 17, поддерживает работу по протоколу TETRA, управляет базой данных абонентов, обеспечивает управление сетью и выполняет все функции многосайтовой коммутации.
В качестве базовой станции транкинговой радиосвязи может быть использована радиостанция типа ND-953. Для работы базовой станции 17 используется стандартный диапазон частот 410-430, 440-460 МГц.
Видеорегистратор 20 предназначен для приема и обработки видеосигналов, поступающих от переносной мобильной видеокамеры 22, а также для передачи имеющихся данных на портативный компьютер 10 АРМД 9 и выдачи через него по требованию или запросу на вышестоящий пункт управления по ликвидации последствий стихийного бедствия и чрезвычайных ситуаций по каналам станции 1 спутниковой связи.
В качестве блока 20 может быть использован любой из цифровых видеорегистраторов NetSafe DVR серии 1000 Liqht или видеорегистратор V1net-2004 (Системы безопасности. CCTV-2004, с.73-75).
Цифровые видеорегистраторы NetSafe DVR серии 1000 Liqht 1004/1008/1016 предназначены для обеспечения видеонаблюдения и цифровой видеозаписи в системах средней сложности. Они обеспечивают: триплекс, русифицированное меню, подключение к локальной сети и Интернету, передачу изображения на заданное рабочее место, имеют в своем составе операционную систему Windows 2000 Professional, сетевой интерфейс. Возможности: серия устройств на 4/8/16 видеовходов, два видеовыхода (по умолчанию VGA и BNC), расширение до 4 ТВ-выходов (кроме DVR 1004), два аудиовхода с возможностью расширения, установка до 9 дополнительных HDD (для DVR 1004 - 2 HDD). Обеспечивает просмотр видеоизображения с удаленных рабочих мест по сети и через Internet Explorer. Использование программного обеспечения (ПО) NDMS (сетевое программное обеспечение управления видеорегистраторами).
Переносная мобильная видеокамера 23 совместно с передатчиком телевизионных сигналов 22 и телевизионным приемником 21 предназначены для организации беспроводной системы передачи видеосигналов, включающих видеосъемки мест ликвидации последствий, от переносной мобильной видеокамеры 23 по каналам станции спутниковой связи 1 в центр управления по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
В качестве видеокамеры 23 может быть использована любая из выпускаемых отечественной или зарубежной промышленностью, в том числе цифровая видеокамера типа AG-DVC30. В качестве передатчика телевизионных сигналов 22 может быть использован известный передатчик с диапазоном частот 750-850 МГц, закрепляемый непосредственно на видеокамере для удобства пользования и улучшения технических характеристик тракта передачи видеосигналов.
Для упомянутой системы беспроводной передачи в качестве телевизионного приемника 21 может быть использован приемник со сдвоенным приемом типа Diversity, имеющий две внешние ненаправленные активные приемные антенны.
Для обеспечения сопряжения беспроводной системы передачи видеосигналов переносной цифровой видеокамеры 23 с каналами сети спутниковой связи используется имеющийся в составе видеорегистратора 20 медиашлюз, который представляет собой устройство преобразования сигналов. В качестве упомянутого шлюза может быть использован шлюз фирмы ITS-E (Internet Telephony Server-E).
Это решение на базе сервера Windows NT для передачи голоса и факсов по сетям IP с помощью программного обеспечения сжатия речи, разработанного подразделением Bell Labs. ITS-E взаимодействует с АТС через интерфейс Т1/Е1 Tie Line или интерфейс аналоговой телефонной линии. Со стороны IP-сети ITS-E подключается через стандартный интерфейс Ethernet 10/100 Base T. ITS-E позволяет устанавливать связь между двумя телефонными или факсимильными аппаратами, а также между телефоном и программами на ПК для Voice over IP на базе Н.323, например с Microsoft Net-Meeting.
Базовая станция 24 ШБД с приемопередающей антенной 25 и абонентская станция 35 ШБД с приемопередающей антенной 34 совместно с цифровой видеокамерой 37, тепловизором 38, фотоаппаратом 39 и блоком 36 регистрации видеосигналов предназначены для организации беспроводной системы передачи видеосигналов и фотоизображений, включающих данные видеосъемок мест ликвидации последствий, по каналам станции спутниковой связи 1 в центр управления по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Для обеспечения сопряжения беспроводной системы передачи видеосигналов выносной цифровой видеокамеры 37 с каналами сети спутниковой связи используется имеющийся в составе блока 36 регистрации медиашлюз, который представляет собой устройство преобразования сигналов. В качестве упомянутого шлюза может быть использован шлюз фирмы ITS-E (Internet Telephony Server-E).
Это решение на базе сервера Windows NT для передачи голоса и факсов по сетям IP с помощью программного обеспечения сжатия речи, разработанного подразделением Bell Labs. ITS-E взаимодействует с АТС через интерфейс Т1/Е1 Tie Line или интерфейс аналоговой телефонной линии. Со стороны IP-сети ITS-E подключается через стандартный интерфейс Ethernet 10/100 Base T. ITS-E позволяет устанавливать связь между двумя телефонными или факсимильными аппаратами, а также между телефоном и программами на ПК для Voice over IP на базе Н.323, например с Microsoft Net-Meeting.
Блок 36 регистрации видеосигналов малого БПЛА 30 предназначен для приема, преобразования и хранения данных, поступающих от цифровой видеокамеры 37, тепловизора 38 и фотоаппарата 39, а также для передачи по каналам базовой станции 24 ШБД и абонентской станции 35 ШБД имеющихся данных на портативный компьютер 10 АРМД 9 и выдачи через него по требованию или запросу на вышестоящий пункт управления по ликвидации последствий стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций по каналам станции 1 спутниковой связи.
Блок 36 регистрации видеосигналов содержит блок ввода-вывода видеосигналов, блок ввода-вывода преобразованных сигналов от тепловизора и фотоаппарата, блок сетевого интерфейса, мультиплексор-демультиплексор, видеокодер-декодер, схему задержки, телематическое устройство и многофункциональный блок управления режимами работы и передачи данных. Он обеспечивает просмотр и запись изображений с определенной скоростью, имеет несколько видеовыходов типа BNC, VGA и S-video.
В качестве блока регистрации 36 видеосигналов может быть также использован любой из цифровых видеорегистраторов NetSafe DVR серии 1000 Liqht или видеорегистратор V1net-2004 (Системы безопасности. CCTV-2004, с.73-75).
В качестве цифровой видеокамеры 37 может быть использована любая из выпускаемых отечественной или зарубежной промышленностью, в том числе цифровая видеокамера типа AG-DVC30 или цифровая видеокамера Sony DCR-DVD106E. Видеокамера Sony DCR-DVD106E обеспечивает запись на DVD, имеет объектив Carl Zeiss, матрицу на 80000 пикселей, сенсорный ЖК-дисплей 2,5", zoom оптический/цифровой 40х/2000х и разъем для карты памяти MS Duo. Может быть использована для этих целей также веб-камера D-Link DSB-C320 со стандартным набором функций и достаточно хорошим качеством изображения.
Тепловизор 38 представляет собой инфракрасную камеру, которая является оптико-электронным измерительным прибором, работающим в инфракрасной области электромагнитного спектра, переводящим в видимую область спектра собственное тепловое излучение людей или техники.
Тепловизор напоминает собой телевизионную камеру с чувствительным элементом в виде матрицы (решетки) миниатюрных детекторов, которая воспринимает инфракрасные сигналы и превращает их в электрические импульсы, которые после усиления преобразуются в видеосигнал. Тепловизор может использоваться как прибор для бесконтактного измерения температуры объектов и температурных полей.
Тепловизоры применяются для контроля состояния объектов и технологических процессов в различных отраслях промышленности, а также при проведении научных исследований.
С помощью тепловизора можно определить предпосылки возникновения и наличие дефектов в нефте- и газопроводах, в теплотрассах, водопроводах и электрических соединениях. Своевременное обнаружение с помощью тепловизора температурных аномалий, отражающих невидимые опасные процессы вокруг нас, позволит принять меры для устранения причин возможных аварий на предприятиях.
Принцип действия тепловизора заключается в следующем.
Каждое нагретое тело испускает тепловое излучение, интенсивность и спектр которого зависят от свойств тела и его температуры. Принцип действия тепловизора сравнительно прост: инфракрасное (тепловое) излучение от исследуемого объекта через оптическую систему передается на приемник, представляющую собой неохлаждаемую матрицу термодетекторов. Далее полученный видеосигнал посредством электронного блока измерения, регистрации и математической обработки оцифровывается и отображается на экране компьютера или дисплее тепловизора.
Тепловизоры поставляются вместе с программным обеспечением, необходимым для хранения и анализа инфракрасных изображений и для создания профессиональных отчетов. Программное обеспечение тепловизора позволяет настраивать и изменять основные параметры сохраненного изображения (компенсацию отраженного тепла, цветовую палитру и т.д.). Это не только повышает удобство и достоверность обследования тепловизором, но и избавляет от необходимости повторного сканирования оборудования.
В качестве тепловизора может быть использован прибор ночного видения, имеющий в своем составе детектор, неохлаждаемый микроболометр, формат матрицы: 320×240 мм. Он имеет спектральный диапазон от 7,5 до 13,5 мкм при чувствительности не более 85 мК и обеспечивает работу при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 75 градусов.
В качестве фотоаппарата 39 может быть использована компактная цифровая фотокамера типа Pentax Otpio S7 со встроенным зум-объективом, автофокусировкой, автоэкспозицией и автоматической вспышкой. Она имеет ПЗС матрицу типа «interline transfer» с первичным цветовым фильтром, размер составляет 1/2,5-дюйма. Фотокамера обеспечивает формат файлов: фото - JPEG (Exif 2.2), DPOF, DCF, Print image Matching III; видео - AVI (MPEG-4, DivX) 30 к/с. Подключение к компьютеру осуществляется через порт USB 2.0, к другим устройствам - через аудиовыход, видеовыход, разъем сетевого адаптера.
Фотокамера имеет габариты: 83,5×53,5×19,5 мм и массу 120 г в рабочем комплекте.
Может быть использована также фотокамера типа SONY α 100. Эта фотокамера оснащена оригинальной системой стабилизации изображения Super Steady Shot, встроенной внутрь корпуса.
Наземная станция 26 управления совместно с малым БПЛА 30 предназначены для ведения воздушного наблюдения за объектами наземной промышленной инфраструктуры, природными объектами, сбора и передачи информации об объектах наблюдения, последующей обработки и представления ее потребителям (заинтересованным лицам).
БПЛА способен решать задачи наблюдения за объектами различной физической природы, расположенными в недоступных районах и труднопроходимой местности на значительном удалении от транспортных коммуникаций, в сложных погодных условиях. БПЛА предоставляет пользователям подробную фотографическую, тепловизионную и видеоинформацию об объектах наблюдения с координатно-временной привязкой в реальном масштабе времени либо после его приземления.
Малые (малоразмерные) БПЛА могут быть размещены в произвольной транспортной базе и доставлены к месту использования в любую заданную точку, не требуют взлетно-посадочных полос и высококвалифицированного персонала.
БПЛА самолетного типа обычно содержит наземную станцию управления и обработки сигналов, а также стабилизированную платформу, на которой размещаются видеокамера, тепловизор и фотоаппарат. БПЛА данного типа обеспечивают дальность зависимого наблюдения с управлением БПЛА и передачей информации по радиоканалу до 25-30 км, дальность автоматизированного независимого наблюдения (полет по программе) на расстоянии до 100 км, координатную привязку в полете по программе с использованием данных приемника GPS, высоты полета БПЛА от 100 до 4000 м, рабочую высоту полета в пределах 150-300 м и возможность ночных полетов.
При перемещении и доставки мобильной станции сети подвижной связи к месту использования БПЛА размещается в транспортном контейнере.
Время развертывания БПЛА составляет 15 мин и для его обслуживания требуется два человека.
Ключевым моментом в работе инерциальной системы БПЛА является «измерение состояния системы», то есть координат местоположения, скорости, высоты, вертикальной скорости, углов ориентации, а также угловых скоростей и ускорений.
В состав бортового комплекса навигации и управления БПЛА входят три составных элемента: интегрированная навигационная система, приемник спутниковой навигационной системы и модуль автопилота.
Модуль автопилота осуществляет выработку управляющих команд в виде широтно-импульсных модулированных (ШИМ) сигналов, сообразно законам управления, заложенным в его вычислитель.
Помимо управления БПЛА, автопилот программируется на управление бортовой аппаратурой, включающей стабилизацию видеокамеры, синхронизированное по времени и координатам срабатывание затвора фотоаппарата, выпуск парашюта, сброс груза или отбор проб в заданной точке и другие функции. В память автопилота может быть занесено до 255 поворотных пунктов маршрута. Каждая точка характеризуется координатами, высотой прохождения и скоростью полета.
В полете автопилот также обеспечивает выдачу в канал передачи телеметрической информации для слежения за полетом БПЛА.
Для формирования сигналов управления здесь используют «сырые» данные, включающие сигналы от гироскопов и акселерометров.
Почему столь важен автоматический полет применительно к задачам, решаемым предприятиями топливно-энергетического комплекса? Понятно, что сам воздушный мониторинг не имеет альтернативы, поскольку контроль за состоянием трубопроводов и других объектов, задачи охраны, мониторинга и видеонаблюдения лучше всего решаются с применением летательных аппаратов. А вот снижение издержек, обеспечение регулярности полетов, автоматизация сбора и обработки информации доказывают совершенно справедливость широкого внимания к беспилотной технике.
Автоматические системы БПЛА, оснащенные полноценной системой автоматического управления, требуют минимальной подготовки наземного персонала, при этом решают задачи на большом удалении от места базирования, вне контакта с наземной станцией, в любых погодных условиях. Они просты в эксплуатации, мобильны, быстро развертываются и не требуют наземной инфраструктуры. Можно утверждать, что высокие характеристики систем БПЛА, оснащенных полноценной системой автоматического управления, снижают эксплуатационные издержки и требования к персоналу.
Автопилот в составе бортового комплекса навигации и управления БПЛА обеспечивает автоматический полет по заданному маршруту, автоматический взлет и заход на посадку, поддержание заданной высоты и скорости полета, стабилизацию углов ориентации и программное управление бортовыми системами.
Еще одной важной функцией БПЛА является управление видеокамерой. В полете стабилизация видеокамеры переднего обзора обеспечивается отработкой колебаний БПЛА по крену по сигналам автопилота и данным инерциальной системы. Таким образом, картинка видеоизображения оказывается стабильной, несмотря на колебания БПЛА по крену.
В составе мобильной станции сети подвижной связи, размещенной на базе автомобиля повышенной проходимости, для решения указанных выше задач имеются следующие средства:
средства привязки к стационарным узлам связи вышестоящего пункта управления по спутниковому каналу связи;
наземные средства управления БПЛА в составе средств широкополосного беспроводного доступа, включающих базовую и абонентскую станцию ШБД, УКВ-радиостанций, предназначенные для организации информационного канала между АРМД и бортовыми средствами видеонаблюдения и канала управления БПЛА;
комплект БПЛА, оснащенный бортовыми средствами видеонаблюдения, средствами управления и передачи видеоинформации в составе блока регистрации видеосигналов, цифровой видеокамеры и фотоаппарата;
АРМД со специализированным программным обеспечением, средства отображения, документирования и обработки видеоинформации в виде портативного компьютера и многофункционального устройства;
средства навигации в виде навигационного приемника GPS;
комплект средств наземного видеомониторинга, включающего видеорегистратор, переносную цифровую видеокамеру, телевизионный передатчик и телевизионный приемник;
комплект антенно-фидерных и антенно-мачтовых устройств;
коммутационное оборудование в виде блока электронной коммутации и автоматического коммутатора каналов.
При этом следует отметить, что для запуска БПЛА не требуются специально подготовленных взлетно-посадочных полос и высококвалифицированного персонала. Полеты могут осуществляться в ручном или автоматизированном режимах управления в зависимости от обстановки, в том числе полеты в автоматизированном режиме за пределами дальности действия радиоканала управления летательным аппаратом. Обеспечивается автоматический возврат летательного аппарата к месту старта при пропадании канала управления.
Для размещения аппаратуры и оборудования предлагаемой мобильной станции видеомониторинга и связи может быть использован цельнометаллический кузов-фургон, установленный на шасси автомобиля повышенной проходимости КАМАЗ, серийно выпускаемого открытым акционерным обществом «КАМАЗ» (Камский автозавод), при этом основное оборудование и аппаратура станции расположены внутри кузова-фургона.
На крыше кузова-фургона установлена антенная система станции спутниковой связи и оборудовано место для установки БПЛА перед его запуском.
Предлагаемая мобильная станция видеомониторинга и связи обеспечивает следующие режимы работы и виды связей:
а) выход в сеть спутниковой связи и обмен информацией с использованием станции 1 с антенной системой 2 и спутникового телефона 4;
б) обмен информацией с использованием УКВ-радиостанции 7 с антенной 8;
в) организацию радиосети с использованием УКВ-ретранслятора 12 с антенной 13 и носимых УКВ-радиостанций 14;
г) прием и регистрацию текущих координат с использованием навигационного приемника GPS 6 с отображением их на экране дисплея портативного компьютера 10 АРМД 9;
д) ведение видеонаблюдения, видеосъемок и запись данных в память с использованием переносной цифровой видеокамеры 23, передатчика телевизионных сигналов 22 и телевизионного приемника 21, а также отображение видеоинформации и передачу ее в центр управления;
е) решение информационно-расчетных и других задач с использованием портативного компьютера 10 АРМД 9 и соответствующего программного обеспечения;
ж) подготовку, корректировку, хранение, распечатку и копирование документальной информации с использованием портативного компьютера 10 АРМД 9 и многофункционального устройства 11;
з) организацию работы в сетях транкинговой связи с использованием базовой станции 17 транкинговой связи;
и) обмен электронной корреспонденцией с использованием портативного компьютера 10 и широкополосного модема 4;
к) запуск БПЛА и организацию радиоканала управления для передачи и приема команд управления на скорости 19,2 кбит/с;
л) организацию информационного канала между мобильной станцией и малым БПЛА для передачи телеметрической информации и обмена видеоинформацией с оборудованием, находящимся на его борту БПЛА, со скоростью передачи до 2 Мбит/с.
Установление соединения и обеспечение связи с использованием станции 1 спутниковой связи, выполненной в виде спутникового терминала системы Globalstar, осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным ниже.
Пользовательский сегмент системы Globalstar включает в себя абонентские терминалы (AT) трех основных типов: портативные (подобно сотовым), мобильные (устанавливаемые в автомобилях или других транспортных средствах) и стационарные (офисные телефонные аппараты, таксофоны).
Последовательный порт ввода/вывода данных позволяет подключать к абонентскому терминалу (AT) компьютер, факсимильный аппарат или другие внешние устройства и обеспечивать передачу данных или факсимильных сообщений.
Портативные и мобильные AT оборудованы ненаправленными антеннами и могут функционировать также в наземной сотовой сети стандарта GSM, AMPS или IS-95.
Терминалы Globalstar, работающие в более чем одном режиме, сначала проверяют возможность функционирования в наземной сети персональной радиосвязи, а если это невозможно - устанавливают соединение через космический аппарат (КА).
При переходе таких терминалов от режима работы в сотовой сети связи в режим работы в системе Globalstar автоматическое переключение не предусматривается. Если абонент покинул зону действия сотовой сети, связь будет прервана и для ее восстановления необходимо будет вновь запросить соединение, но уже в системе Globalstar.
Система Globalstar по организации интерфейсов относится к типу «звезда», при котором мобильные абоненты получают соединение обязательно через ЗСС (земная станция сопряжения или земная спутниковая станция), находящуюся в пятне радиоосвещенности обслуживающего спутника. Линия связи АТ-АТ является четырехпролетной с обязательной обработкой сигналов на ЗСС (AT1-KA-3CC-KA-AT2), а линия АТ-ТСОП - двухпролетной (АТ-КА-ЗСС (ТСОП)).
Линия связи с использованием двух AT, находящихся в зонах обслуживания двух различных ЗСС, по радиоинтерфейсу является четырехпролетной с подключением разных ЗСС через единую зоновую сеть сопряжения (АТ1-КА-ЗСС1<сеть сопряжения>ЗСС2-КА-АТ2).
Во всех этих трактах передачи используется типовая совокупность сигналов с кодовым уплотнением по стандарту РИ IS-95. Обработка этих сигналов на борту космического аппарата не проводится. Широкополосные групповые сигналы IS-95A от множества абонентов проходят через ретранслятор транзитом с линейным переносом в диапазоны частот L, S, С в зависимости от направления передачи.
Групповой сигнал IS-95 занимает полосу 1,23 МГц, внутри которой на основе QPSK-модуляции со скоростью на несущей 1,2288 Мбит/с передается до 64 каналов трафика, управления и сигнализации.
УКВ-радиостанция 7 с антенной 8 обеспечивает привязку мобильной станции сети подвижной связи к стационарным телефонным сетям общего пользования, а также может быть использована для организации местных автономных радиосетей для обмена речевой информацией между абонентами, находящимися на удалении от населенных пунктов в зоне чрезвычайных ситуаций.
Работа в организованной радиосети с использованием УКВ-ретранслятора 12 с антенной 13 и носимых УКВ-радиостанций 14 осуществляется следующим образом: первый абонент с помощью радиостанции 14 выходит в радиосеть и посылает адресный вызов второму абоненту, имеющему такую же радиостанцию 14, через УКВ-ретранслятор 12 с антенной 13. При получении ответа станции абоненты ведут между собой переговоры и по окончании разговора посылается отбой, после чего станции переходят в режим дежурного приема.
Практически аналогично осуществляется работа и в радиосети транкинговой связи, организованной с помощью базовой станции 17 транкинговой связи и абонентских терминалов 19.
Выход в сети радиосвязи и вызов абонентов системы транкинговой связи осуществляется путем автоматического набора номера на пульте-трубке абонентского терминала 19 и базовой станции 17 транкинговой связи.
Имеется возможность выхода в телефонную сеть общего пользования по радиоканалам базовой станции 17 с использованием отдельного телефонного аппарата АТС, при этом установление соединения и ведение переговоров происходит в соответствии с алгоритмом, принятым в общегосударственной телефонной сети.
Обмен факсимильными сообщениями и данными осуществляется по каналам станции спутниковой связи 1 и радиоканалам с использованием портативного компьютера 10 АРМД 9 и многофункционального устройства 11. При этом первоначально устанавливается телефонная связь с портативного компьютера 10 или с телефонного аппарата АТС, подключенного к абонентской линии связи на многофункциональном устройстве 11. После набора сообщения оно передается по установленному тракту через станцию 1 спутниковой связи или по радиоканалу.
При подключении мобильной станции видеомониторинга и связи к сети Internet обмен электронной корреспонденцией осуществляется с помощью портативного компьютера 10 и многофункционального устройства 11. Тракт для обмена электронной корреспонденцией включает в себя: многофункциональное устройство 11, портативный компьютер 10, блок электронной коммутации 5, спутниковый модем 4 и станцию 1 спутниковой связи.
При подключении цифровой канал подается на вход спутникового модема 4, который преобразует его в стандартный интерфейс по стыку RS-232 и передает далее на портативный компьютер 10, в котором происходит прием, обработка принятых данных и выдача их на многофункциональное устройство 11 для отпечатывания.
Спутниковый модем 4 своим входом-выходом по интерфейсному стыку RS-232 подключается к СОМ-порту портативного компьютера 10 или порту USB, а с каналом связи станции 1 спутниковой связи или телефонной линией модем соединяется своим цифровым входом-выходом.
Программное обеспечение использует модем 4 для осуществления вызова провайдера при установлении соединения. При соединении с провайдером компьютер 10 пересылает ему имя и пароль пользователя. Компьютер провайдера идентифицирует пользователя и подключает его к сети [7].
Поскольку на портативном компьютере 10 АРМД 9 мобильной станции установлен Microsoft Office, то в качестве почтового клиента при обмене информацией могут быть использованы программы как Outlook, так и Outlook Express [7].
Формирование и передача электронной корреспонденции осуществляется путем набора ее с помощью стандартной клавиатуры портативного компьютера 10. При передаче с выхода портативного компьютера 10 сообщение по стыку RS-232 поступает на вход широкополосного модема 4 и поступает на цифровой канал станции 1 спутниковой связи или на цифровой канал радиостанции (при переключении модема 4 на вход радиостанции через блок 5 электронной коммутации). Далее передача корреспонденции в канал осуществляется подобно тому, как было описано выше.
Алгоритм работы следующий. Запускается почтовая программа, составляется сообщение (пишется письмо), в заголовке которого указывается адрес получателя, и отсылается сообщение почтовому серверу своего провайдера, так называемому SMTP-серверу (Simple Message Transfer Protocol -протокол передачи простых сообщений). Он находит в сети узел, к которому приписан требуемый адресат, и переправляет ему сообщение (письмо), а уж тот передает его по назначению.
Когда же сообщение (письмо) приходит в адрес мобильной станции, подключенной к общей сети Интернет, то другой сервер нашего провайдера - РОР-сервер (Post Office Protocol - почтовый протокол) - принимает сообщение и хранит его на своем жестком диске до тех пор, пока оператор станции его не прочтет. Как только полученное сообщение переписано на компьютер станции, сервер стирает его у себя.
В общем случае, когда отправляется сообщение (письмо) с предлагаемой мобильной станции, почтовый сервер провайдера отправителя считывает имя домена провайдера адресата и отправляет послание на соответствующий сервер. Сервер провайдера получателя просматривает свою базу данных клиентов и, найдя соответствующую запись, отправляет письмо в его почтовый ящик. Почта хранится на сервере, пока клиент не запустит почтовую программу, которая автоматически забирает почту и переводит ее на компьютер клиента (получателя).
Если сервер не может найти подходящий адрес клиента в своей базе данных, письмо отправляется обратно с пометкой «получатель не найден».
При запуске программы электронной почты и соединении с Интернетом программа автоматически соединяется с почтовым сервером и загружает всю почту на компьютер станции.
Обеспечение связи в движении при перемещении мобильной станции видеомониторинга и связи осуществляется с помощью УКВ-радиостанции 7 через антенну 8, размещенную на кузове-фургоне подвижного объекта, или с помощью спутникового радиотелефона 15 путем автоматического набора номера вызываемого абонента. При этом осуществляется выход в сеть подвижной связи и ведение радиосвязи с адресным вызовом корреспондентов в сети.
Запуск БПЛА осуществляется с площадки, оборудованной на крыше кузова-фургона мобильной станции сети подвижной связи.
Управление запуском производится путем набора команд управления на портативном компьютере 27 наземной станции 26 управления БПЛА, передачи набранных команд по радиоканалу, организованному с помощью УКВ-радиостанций 28 и 32. Принятые УКВ-радиостанцией 32, размещенной на БПЛА 30, команды поступают на блок 33 исполнительных устройств. В блоке 33 принятые команды преобразуются в сигналы управления, под действием которых срабатывают исполнительные устройства, находящиеся в цифровой видеокамере, тепловизоре и фотоаппарате, то есть по этим командам они включаются в работу или выключаются по заданной программе. Причем одновременно в работе могут находиться два из трех названных средств видео- и фотонаблюдений, например цифровая видеокамера и фотоаппарат или видеокамера и тепловизор.
При срабатывании исполнительных устройств с блока 33 по указанному выше радиоканалу на портативный компьютер 27 наземной станции поступает подтверждение о включении того или иного устройства, которое высвечивается на экране дисплея портативного компьютера 27.
После запуска БПЛА в процессе ведения мониторинга удаленной территории и объектов данные видео- и фотоизображений поступают от цифровой видеокамеры 37, тепловизора 38 и фотоаппарата 39 на блок 36 регистрации видеосигналов, в котором они обрабатываются и преобразуются в радиосигналы, далее через абонентскую станцию 35 ШБД с антенной 34, базовую станцию ШБД 24 с антенной 25 и блок 5 электронной коммутации обработанные данные поступают на портативный компьютер 10 АРМД 9. Поступившие на портативный компьютер 10 данные записываются в память и хранятся там. При необходимости они могут быть выведены на экран дисплея портативного компьютера 10 и отпечатаны с помощью многофункционального устройства 11.
Данные видеосъемок с ближней зоны поступают на портативный компьютер 10 АРМД 9 от переносной цифровой видеокамеры 23. При этом видеоизображения от видеокамеры 23 поступают на вход телевизионного передатчика 22 и по эфиру передаются на телевизионный приемник 21, с выхода которого принятые данные поступают на видеорегистратор 20. В видеорегистраторе 20 осуществляется обработка поступивших данных и передача их на портативный компьютер 10 АРМД 9, в котором они записываются в память.
Поступившие на портативный компьютер 10 АРМД 9 данные мониторинга с удаленной и ближней зон систематизируются и через блок 5 электронной коммутации по каналу станции 1 спутниковой связи выдаются в центральный офис или на вышестоящий пункт управления по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Техническая эффективность предлагаемой мобильной станции видеомониторинга и связи заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения расширенной зоны контроля территории и промышленных объектов, находящихся в труднодоступной местности, с помощью размещенных на БПЛА средств визуального контроля и передачи полученных данных как на мобильную станцию, так и непосредственно на вышестоящий пункт управления по устранению аварий и чрезвычайных ситуаций, а также возможности ведения связи при удалении должностного лица от основных средств связи с помощью портативных радиостанций и ультракоротковолновых радиостанций подвижной связи.
Расширение функциональных возможностей предлагаемой мобильной станции достигается за счет введения в ее состав комплекта технических средств дистанционного видеомониторинга с использованием БПЛА и наземной станции управления БПЛА, программно-аппаратных средств регистрации, отображения, хранения, обработки, документирования и передачи по каналам связи полученной видеоинформации, как в масштабе реального времени (во время полета БПЛА и проведения видеомониторинга), так и после завершения мониторинга и обработки полученной информации на специализированном АРМД с целью обобщения и систематизации результатов наблюдения.
Предлагаемая мобильная станция способна решать задачи наблюдения за объектами различной физической природы, расположенными в недоступных районах и труднопроходимой местности на значительном удалении от транспортных коммуникаций, в сложных погодных условиях, в дневное время и в условиях ночи.
К положительному фактору предлагаемой мобильной станции видеомониторинга и связи относится также обеспечение качественного дуплексного общения абонентов в режиме обмена электронной корреспонденцией между аналогичными станциями и системами.
Изготовлен опытный образец и проведены испытания предлагаемой мобильной станции. Результаты испытаний образца подтвердили правильность технических решений, работоспособность мобильной станции во всех ее режимах работы и выполнение предусмотренных функций согласно заданным требованиям.
Источники информации
1. Шраер Ф.И. Аппаратура производственной и учрежденческой связи: Справочник. - 2-е изд., доп.и перераб. - М.: Связь, с.150-151, 1978.
2. RU, патент №2321182, кл. Н04М 5/00, Н04В 7/26, 2008 (прототип).
3. Спутниковая связь и вещание: Справочник. - 3-е изд., перераб. и доп. / В.А.Бартенев, Г.В.Болотов, В.Л.Быков и др.; Под ред. Л.Я. Кантора. - М.: Радио и связь, 1997.
4. Иванова Т.И. Абонентские терминалы и компьютерная телефония. - М.: Эко-Трендз, 1999.
5. RU, патент №2117401, кл. H04K 1/00, 1998.
6. Комплекс технических средств подвижной радиосвязи Р-169. ОАО «Рязанский радиозавод».
7. Левин А. Самоучитель работы на компьютере, 7-е издание. - СПб: Питер, 2002.