Устройство для организации дорожного движения
Изобретение 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. Устройство содержит цилиндрический корпус (1) (жезл регулировщика), в котором размещены сканирующий блок (2) и телекоммуникационное устройство связи (11). Имеются также идентификационная метка (25), размещенная на номерном знаке транспортного средства, и централизованная база (31) данных. Сканирующий блок (2) включает в себя источник (3) электропитания, кнопку (4) включения, задающий генератор (5), дуплексер (6), приемопередающую антенну (7), первый полосовой фильтр (8), первый фазовый детектор (9) и устройство (10) для хранения информации. Телекоммуникационное устройство связи (11) включает в себя счетчик (12) для подсчета количества остановленных транспортных средств, монитор (13), линию задержки (14), генератор (15) псевдослучайной последовательности, сумматор (16), первый (17) и второй (22) перемножители, первый (18) и второй (23) узкополосные фильтры и фазовый детектор (24). В состав идентификационной метки (25) входят пьезокристалл, две гребенчатые системы электродов (27), микрополосковая антенна (26), шины (28) и (29), набор (30) отражателей. Централизованная база (31) данных содержит приемопередающую антенну (32), дуплексер (33), первый (34) и второй (41) усилители мощности, фазовый детектор (35), компьютер (36), задающий генератор (37), перемножитель (38), узкополосный фильтр (39) и фазовый манипулятор (40). Для передачи информации используются сложные сигналы с фазовой манипуляцией. Изобретение позволяет повысить надежность автоматической регистрации номерного знака транспортного средства нарушителя. 3 ил.
Предлагаемое изобретение 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 используются специальные устройства (например, жезлы регулировщика), служащие инструментами для подачи сигнала остановки транспортному средству.
Известны устройства для организации дорожного движения (патенты РФ №№2116208, 2117334, 2194282, 2259601, 2278415, 2384887, 2385498; патенты на полезную модель №№36539, 45846, 62726; свид. на полезную модель №№1157, 8076, 14653, 18320; патенты Японии №№11175882, 2002133479; патент WO №2005/086.111 и другие).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Устройство для организации дорожного движения» (патент РФ №2385498, G08G 1/017, 2008), которое и выбрано в качестве прототипа.
Указанное устройство позволяет эффективно управлять дорожным движением и совмещать сигнальные функции (подачу 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 не всегда обеспечивает надежную автоматическую регистрацию номерного знака транспортного средства нарушителя. Это объясняется тем, что номерной знак может быть замазан грязью и его видеоизображение при фотосъемке с помощью цифровой фотокамеры получается не совсем четким.
Кроме того, в условиях ограниченной видимости (в ночное время, в туман и т.д.) требуется включение осветителя, причем направление конуса света осветителя должно быть согласовано с направлением на снимаемый фотокамерой номерной знак транспортного средства при его фотосъемке, что в ряде случаев вызывает определенные трудности.
Технической задачей изобретения является повышение надежности автоматической регистрации номерного знака транспортного средства нарушителя путем использования идентификационной метки, сканирующего блока и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.
Поставленная задача решается тем, что устройство для организации дорожного движения, выполненное переносным и ручным, включающее, в соответствии с ближайшим аналогом, корпус с размещенным в нем или на нем источником электропитания, разъемным устройством подключения источника электропитания к сети переменного и постоянного тока для подзарядки, кнопкой включения, устройством для хранения информации, монитором для отображения информации о транспортном средстве и его владельце и телекоммуникационным устройством связи с централизованной базой данных для передачи в нее номерного знака транспортного средства и получения из нее информации о транспортном средстве и его владельце, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено сканирующим блоком и идентификационной меткой, при этом идентификационная метка размещена на номерном знаке транспортного средства и выполнена в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн, содержащем две гребенчатые системы электродов, соединенные между собой шинами, и набор отражателей, причем шины соединены с микрополосковой антенной, сканирующий блок размещен в корпусе и выполнен в виде последовательно включенных источника электропитания, кнопки включения, задающего генератора, 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 размещено в корпусе и выполнено в виде последовательно подключенных к выходу первого фазового детектора линии задержки, сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной 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 вторым входом фазового манипулятора, последовательно подключенных к 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 дуплексера, и монитор, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, к которому также подключен счетчик для подсчета количества остановленных транспортных средств, 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.
Устройство для организации дорожного движения содержит жезл для регулирования дорожного движения, который находится в руке инспектора дорожного движения, идентификационную метку, размещенную на номерном знаке транспортного средства, и централизованную базу данных, установленную в пункте контроля за дорожным движением.
Структурная схема устройства для организации дорожного движения представлена на фиг.1, 2 и 3. Структурная схема жезла регулировщика изображена на фиг.1. Функциональная схема идентификационной метки показана на фиг.2. Структурная схема централизованной базы данных изображена на фиг.3.
Жезл регулировщика выполнен в виде 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, 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.
Телекоммуникационное устройство связи 11 содержит последовательно подключенные к выходу фазового детектора 9 линию задержки 14, сумматор 16, второй вход которого соединен с выходом генератора 15 псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор 19 и усилитель 20 мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера 6, последовательно подключенные к выходу задающего генератора 5 первый перемножитель 17, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 5, и первый узкополосный фильтр 18, выход которого соединен со вторым входом фазового манипулятора 19, последовательно подключенные к выходу первого узкополосного фильтра 18 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 нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем (ВШП) поверхностных акустических волн (ПАВ), содержащим две гребенчатые системы электродов 27, соединнные между собой шинами 28 и 29, и набором 30 отражателей, причем шины 28 и 29 соединены с 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, выполненный в виде цилиндрического корпуса 1, находится 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
u1(t)=U1·Cos(w1t+φ1), 0≤t≤T1,
которое через дуплексер 6 поступает в приемопередающую антенну 7, излучается ею в эфир на частоте w1 и облучает идентификационную метку 25, размещенную на номерном знаке транспортного средства. Высокочастотное колебание u1(t) улавливается микрополосковой антенной 26, преобразуется ВШП в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пьезокристалла, отражается от набора 30 отражателей и опять преобразуется ВШП в электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)
u2(t)=U2·Cos[w1t+φк1(t)+φ1], 0≤t≤T1,
где φк1(t)={0; π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с топологией встречно-штыревого преобразователя M1(t), который определяет номерной знак транспортного средства в цифровом виде (фиг.2).
Сформированный ФМн-сигнал u2(t) излучается микрополосковой антенной 26 в эфир, улавливается приемопередающей антенной 7 и через дуплексер 6 поступает на вход полосовых фильтров 8 и 21.
Частота настройки wн1 полосового фильтра 8 выбрана равной w1
wн1=w1.
Частота настройки wн2 полосового фильтра 21 выбрана равной w3
wн2=w3.
Поэтому ФМн-сигнал u2(t) выделяется полосовым фильтром 8 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 9, на второй (опорный) вход которого подается гармоническое колебание u1(t) с выхода задающего генератора 5. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 9 образуется низкочастотное напряжение
uн1(t)=Uн1·Cosφк1(t), 0≤t≤T1,
где 
пропорциональное номерному знаку транспортного средства.
Это напряжение поступает в устройство 10 для хранения информации, на монитор 13, счетчик 12 для подсчета количества остановленных транспортных средств и на линию 14 задержки. Время задержки τз линии 14 задержки выбирается равным длительности T1 сигнала τз=T1. Низкочастотное напряжение uн1(t) с выхода линии 14 задержки поступает на первый вход сумматора 16, на второй вход которого подается модулирующий код М2(t) с выхода генератора 15 псевдослучайной последовательности. Причем модулирующий код M2(t) является паролем инспектора. На выходе сумматора 16 образуется суммарный код MΣ1(t)=M1(t)+М2(t), который поступает на первый вход фазового манипулятора 19.
Высокочастотное колебание u1(t) с выхода задающего генератора 5 одновременно поступает на два входа перемножителя 17, на выходе которого образуется гармоническое колебание
u3(t)=U3·Cos(w2t+φ2), 0≤t≤T2,
где 
;
w2=2w1; φ2=2φ1,
которое выделяется узкополосным фильтром 18 и подается на второй вход фазового манипулятора 19. На выходе последнего формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)
u4(t)=U4·Cos[w2t+φк2(t)+φ2], 0≤t≤T2,
где φк2(t)={0; π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующим кодом MΣ1(t),
который через усилитель 20 мощности и дуплексер 6 поступает в приемопередающую антенну 7, излучается ею в эфир на частоте w2, 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 37
u5(t)=U5·Cos(w2t+φ2), 0≤t≤T2.
В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 35 образуется низкочастотное напряжение
uн2(t)=Uн2·Cosφк2(t), 0≤t≤T2,
где 
пропорциональное суммарному модулирующему коду MΣ1(t),
которое поступает в компьютер 36, где сравнивается с номерными знаками транспортных средств, записанных в его памяти. В случае совпадения низкочастотного напряжения, а точнее модулирующего кода M1(t) с одним из кодов, хранящихся в памяти компьютера 36, в нем формируется модулирующий код MΣ2(е), равный сумме кодов
MΣ2(t)=M1(t)+M2(t)+M3(t),
где M3(t) - модулирующий код, отображающий в цифровой форме сведения о владельце транспортного средства.
Указанный код поступает на первый вход фазового манипулятора 40.
Гармоническое колебание u5(t) с выхода задающего генератора 37 одновременно поступает на два входа перемножителя 38, на выходе которого образуется гармоническое колебание
u6(t)=U6·Cos(w3t+φ3), 0≤t≤T2,
где 
;
w3=2w2; φ3=2φ2.
Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 39 и подается на второй вход фазового манипулятора 40. На выходе фазового манипулятора 40 формируется сложный ФМн-сигнал
u7(t)=U7·Cos[w3t+φк3(t)+φ3], 0≤t≤T2,
где φк3(t)={0; π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M3(t),
который через усилитель 41 мощности и дуплексер 33 поступает в приемопередающую антенну 32, излучается ею в эфир на частоте w3, улавливается антенной 7 жезла регулировщика и через дуплексер 6 поступает на входы полосовых фильтров 8 и 21. ФМн-сигнал u7(t) выделяется полосовым фильтром 21 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 24.
Гармоническое колебание u3(t) с выхода узкополосного фильтра 18 одновременно поступает на два входа перемножителя 22, на выходе которого образуется гармоническое колебание
u8(t)=U8·Cos(w3t+φ3), 0≤t≤Т2,
где 
;
w3=2w2; φ3=2φ2,
которое выделяется узкополосным фильтром 23 и подается на второй (опорный) вход фазового детектора 24. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 24 образуется низкочастотное напряжение
uн3(t)=Uн3·Cosφк3(t), 0≤t≤Т2,
где 
пропорциональное модулирующему коду М3(1), которое поступает на монитор 13.
На мониторе 13 высвечиваются номерной знак транспортного средства и информация о его владельце.
Если на первом входе монитора 13 не высвечиваются номерной знак облучаемого транспортного средства, то номерной знак не имеет идентификационной метки, а значит является фальшивым.
Если на втором входе монитора 13 не высвечивается номерной знак облучаемого транспортного средства и информация о его владельце, то номерной знак облучаемого транспортного средства отсутствует в памяти компьютера 36 централизованной базы 31 данных.
Оборудование устройства для подсчета количества остановленных транспортных средств предназначено для получения информации о количестве остановленных транспортных средств, номерные знаки которых снабжены идентификационными метками, назначение которой состоит в последующем анализе работы инспектора, в частности в составлении количества остановленных средств с количеством протоколов о нарушении правил дорожного движения, с количеством зарегистрированных и сохраненных в запоминающем устройстве номеров транспортных средств.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение надежности автоматической регистрации номерного знака транспортного средства нарушителя. Это достигается за счет использования идентификационной метки сканирующего блока и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.
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.
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.
Структурная скрытность 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 новый 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.
Для развязки применяемые блоки используют три частоты w1, w2 и w3, между которыми установлены следующие соотношения: w2=2w1, w3=2w2=4w1.
Устройство для организации дорожного движения, выполненное переносным и ручным, включающее корпус с размещенным в нем или на нем источником электропитания, разъемным устройством подключения источника электропитания к сети переменного и постоянного тока для подзарядки, кнопкой включения, устройством для хранения информации, монитором для отображения информации о транспортном средстве и его владельце и телекоммуникационным устройством связи с централизованной базой данных для передачи в нее номерного знака транспортного средства и получения из нее информации о транспортном средстве и его владельце, отличающееся тем, что оно снабжено сканирующим блоком и идентификационной меткой, при этом идентификационная метка размещена на номерном знаке транспортного средства и выполнена в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн, содержащим две гребенчатые системы электродов, соединенные между собой шинами, и набор отражателей, причем шины соединены с микрополосковой антенной, сканирующий блок размещен в корпусе и выполнен в виде последовательно включенных источника электропитания, кнопки включения, задающего генератора, 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 размещено в корпусе и выполнено в виде последовательно подключенных к выходу первого фазового детектора линии задержки, сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной 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 вторым входом фазового манипулятора, последовательно подключенных к 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 дуплексера, и монитора, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, к которому также подключен счетчик для подсчета количества остановленных транспортных средств, 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.
