КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС/GPS+GSM-900/1800
COMPOSITE GLONASS/ GPS+GSM-900/1800 SYSTEM

Изобретение относится к области средств навигации и регистрации места нахождения объектов автомобильного, железнодорожного или водного транспорта посредством использования спутниковых радионавигационных систем, а также средств радиосвязи.
Известна (RU, патент 2327263) антенна, предназначенная для установки на транспортные средства и содержащая основание, излучатель в форме кольца или многоугольника, сформированный на основании, сформированную на основании питающую полоску, отделенную от излучателя промежутком заданной постоянной величины, которая возбуждает ток в излучателе через указанный промежуток за счет электромагнитной связи, причем форма питающей полоски аналогична или подобна форме излучателя.
Недостатком известной антенны следует признать узкую область применения - только прием спутникового цифрового вещания.
Известна также (RU, патент 2419930) компактная антенная система для приема радиосигнала, содержащая сигнальный порт для ввода/вывода сигналов, полученных/переданных упомянутой антенной системой, верхний антенный элемент и соосно расположенный под ним нижний антенный элемент, причем верхний антенный элемент состоит из излучающей пластинки, расположенной над ее экранирующей пластинкой, которые отделены друг от друга на определенное расстояние воздушным пространством, а нижний антенный элемент состоит из экранирующей пластинки, под которой расположена пластинка, отделенные друг от друга на определенное расстояние воздушным пространством, нижний антенный элемент размещен таким образом, что экранирующая пластинка верхнего антенного элемента располагается вблизи к поверхности или, по меньшей мере, части поверхности экранирующей пластинки нижнего антенного элемента, верхний антенный элемент непосредственно соединен с сигнальным портом, а нижний антенный элемент возбуждается путем электромагнитного взаимодействия с верхним антенным элементом, причем на, по меньшей мере, двух противоположных сторонах упомянутая излучающая пластинка верхнего антенного элемента, и/или экранирующая пластинка верхнего антенного элемента, и/или пластинка нижнего антенного элемента, и/или экранирующая пластинка нижнего антенного элемента выполнена с элементами, загнутыми внутрь антенны, которые тем самым расположены вертикально по отношению к соответствующим пластинкам.
Недостатком известной антенны следует признать узкую область применения - только прием сигналов системы спутниковой навигации.
Известен (RU, патент 2288509) способ мониторинга, сопровождения и управления наземными транспортными средствами. На борту каждого контролируемого мобильного объекта принимают сигналы глобальной спутниковой системы радионавигации. Посредством бортовых датчиков объекта определяют состояние его узлов и агрегатов и изменения этого состояния. Извещения преобразуют в сообщения, в поля служебной информации которых записывают коды идентификационных признаков, текущих навигационных параметров и состояний узлов и агрегатов мобильного объекта. Сообщения переносят на высокочастотные несущие и передают сигналы по радиоканалу в диспетчерский центр, используя бортовой терминал стандартной сотовой сети подвижной связи и/или бортовой терминал специализированной ретрансляционно-радиопеленгационной сети. В диспетчерском центре принимают сигналы, обрабатывают сигналы с определением координат и построением траекторий движения транспортного средства, при этом траектории отображают на фоне фрагментов электронной карты-схемы местности в сопровождении текстовой информации, формируют командные сообщения с кодами соответствующих команд, которые передают по стандартной сотовой сети подвижной связи и/или по специализированной ретрансляционно-радиопеленгационной сети к транспортному средству.
Конструкция используемых антенн не раскрыта.
Наиболее близким аналогом можно признать (RU, патент 72580) комбинированную антенну, содержащую ГЛОНАСС/GPS антенну, выполненную с возможностью одновременной работы с глобальной навигационной спутниковой системой России (ГЛОНАСС) и глобальной системой позиционирования США (Global Positioning System - GPS), малошумящий усилитель, предназначенный для усиления сигналов спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС/GPS, полосовой фильтр, предназначенный для фильтрации сигналов в полосе частот 1575×1616 МГц, разъем подключения от кабеля ГЛОНАСС/GPS приемника, причем она дополнительно содержит пассивную антенну диапазона 890×960 МГц, предназначенную для приемопередачи голоса и данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM) диапазона 890×960 МГц, GSM пассивную антенну диапазона 1710×1880 МГц, предназначенную для приемопередачи голоса и данных в GSM сети диапазона 1710×1880 МГц, разъем подключения от кабеля GSM приемопередатчика, при этом первый выход ГЛОНАСС/GPS антенны соединен с первым входом малошумящего усилителя, второй выход которого соединен с первым входом полосового фильтра, второй выход полосового фильтра соединен с первым входом разъема подключения от кабеля ГЛОНАСС/GPS приемника, при этом первый выход GSM пассивной антенны диапазона 890×960 МГц и первый выход GSM пассивной антенны диапазона 1710×1880 МГц одновременно соединены с первым входом разъема подключения от кабеля GSM приемопередатчика.
Недостатками известного решения являются:
- сложность конструкции и ее низкая технологичность производства;
- потери, превышающие 3 дБи, при реализации сложения сигналов GSM диапазона в один ВЧ кабель;
- экранирующее воздействие антенн GSM на антенну ГЛОНАСС/GPS, приводящее к уменьшению одновременно принимаемых сигналов навигационных спутниковых систем.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного технического решения, состоит:
- в упрощении конструкции антенны при сохранении способности приема сигналов навигационных спутников систем ГЛОНАСС/GPS и передачи информационного сигнала по радиоканалу в диспетчерскую службу или аналогичную ей, регистрирующую местонахождения транспортного средства;
- в повышении мощности сигналов диапазонов GSM-900/1800 на уровень не менее 3 дБи;
- в снижении экранирующего воздействия конструкцией GSM антенны на антенну ГЛОНАСС/GPS, что повышает вероятность обнаружения навигационных спутников.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную для средств транспорта комплексную систему. Разработанная комплексная система ГЛОНАСС/GPS+GSM - 900/1800, содержащая антенну системы ГЛОНАСС/GPS с усилителем, пассивную антенну, предназначенную для приема и передачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM) и два фидера, причем она дополнительно содержит металлическую основу, закрытую радиопрозрачным колпаком, на указанной основе вертикально установлена указанная пассивная антенна, представляющая собой диэлектрическую пластину, на одной из поверхностей которой нанесены по верхнему краю два токопроводящих прямоугольника, ориентированные широкими сторонами параллельно металлической основе, по нижнему краю два токопроводящих прямоугольника, ориентированные короткими сторонами параллельно металлической основе, между двумя прямоугольниками, расположенными по нижнему краю, расположен третий токопроводящий прямоугольник со скругленной вершиной, при этом к вершине прикреплен Г-образный элемент, причем на металлической основе в перпендикулярной плоскости к диэлектрической пластине и симметрично к ее торцевой части установлена антенна системы ГЛОНАСС/GPS с усилителем.
Предпочтительно толщина диэлектрической пластины составляет 1,0-1,5 мм.
Высота системы предпочтительно не превышает 40 мм.
Система разработанной конструкции предназначена, в основном, для работы в составе аппаратуры автоматической идентификации бортового номера железнодорожного подвижного состава. Однако эта система может быть использована и для автоматической идентификации бортового номера единиц автотранспорта, а также единиц водного транспорта - речного и морского - как дальнего, так и среднего и ближнего каботажа.
Система разработанной конструкции предназначена для приема электромагнитных волн в диапазоне частот навигационного канала стандартов ГЛОНАСС/GPS, а также приема и передачи электромагнитных волн в диапазоне частот стандартов мобильной сотовой связи GSM 900/1800.
Система разработанной конструкции должна обеспечивать в диапазоне частот навигационных систем ГЛОНАСС/GPS прием электромагнитных волн со следующими характеристиками:
- диапазон частот 1575-1625 МГц;
- КСВН не более 1,5;
- диаграмма направленности в горизонтальной плоскости -   круговая (Omni);
- диаграмма направленности в вертикальной плоскости - 90°(-3 дБи);
- поляризация - круговая правая;
- волновое сопротивление 50 Ом;
- питание встроенного МШУ - 3,5 В;
- суммарный коэффициент усиления МШУ без учета потерь в кабеле - не менее 28 дБ.
Система разработанной конструкции также должна обеспечивать в диапазоне частот мобильной сотовой связи стандартов GSM 900/1800 прием и передачу электромагнитных волн со следующими характеристиками:
- 1 частотный диапазон 860-960 МГц;
- 2 частотный диапазон 1800-1960 МГц;
- диаграмма направленности в горизонтальной плоскости круговая (Omni);
- раскрыв главного лепестка в вертикальной плоскости - 30-40° по уровню - 3 дБи;
- коэффициент усиления в диапазоне 900 МГц не менее 5 дБи;
- коэффициент усиления в диапазоне 1800 МГц не менее 6 дБи;
- КСВН не более 1,5;
- волновое сопротивление 50 Ом;
- поляризация линейная - вертикальная.
Разработанная система содержит дополнительно разработанный элемент - антенну, предназначенную для передачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM). Конструкция разработанного элемента приведена на рисунке, при этом использованы следующие обозначения: диэлектрическая пластина 1, расположенные в нижней части пластины 1 прямоугольные элементы 2, расположенный между прямоугольными элементами 2 дополнительный элемент 3, Г-образный элемент 4, расположенные в верхней части пластины прямоугольные элементы 5.
Система разработанной конструкции работает следующим образом.
На вход ГЛОНАСС/GPS-антенны поступают электромагнитные волны от спутников ГЛОНАСС и GPS, находящихся в зоне радиовидимости потребителя. Так как для решения навигационной задачи необходимо измерить псевдодальность и псевдоскорость относительно минимум 4-х спутников ГЛОНАСС/GPS, то антенна содержит малошумящий усилитель и разъем, предназначенный для подключения ГЛОНАСС/GPS приемника.
Данные от ГЛОНАСС на частоте 1600 МГц и GPS спутников на частоте 1575 МГц поступают на ГЛОНАСС/GPS-антенну и далее на малошумящий усилитель и на разъем ГЛОНАСС/GPS приемника.
В качестве ГЛОНАСС/GPS антенны может быть использована любая антенна, отвечающая вышеприведенным условиям.
От ГЛОНАСС/GPS приемника сигнал поступает в процессор, в котором происходит формирование сигнала, содержащего информацию о номера единицы транспортного средства и координатах его местонахождения. Сформированный сигнал в антенну, предназначенную для приемопередачи данных в сетях глобальной системы мобильной связи (GSM), и по радиоканалу поступает в диспетчерскую службу или аналогичную систему, осуществляющую контроль за местонахождением транспортного средства.