Устройство для приема и передачи информации о подвижных объектах
(11) 682935
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 25.05.77 (21) 2490177/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень ¹ 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (51) М. Кл."G 08 С 19! 12
G 08 С 1!09
Государственный комитет (53) УДК 621.398 (088.8) щ) делам изобретений и открытнй (72) Авторы изобретения
А. Н. Янюк и H. А. Чеботарев (71) Заявитель Специальное конструкторское бюро промышленной автоматики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ПЕРЕДАЧИ
ИНФОРМАЦИИ О ПОДВИЖНЪ|Х ОБЪЕКТАХ
Изобретение относится к области передачи данных с подвижных объектов, а более конкретно — к устройствам передачи дискретной информации с подвижного состава городского пассажирского транспорта (автобус, троллейбус, трамвай, такси) и телефонной связи водителей подвижных единиц с диспетчером, и может быть использовано в автоматизированных системах управления дорожным движением для опознавания движущихся транспортных средств, а также в автоматизированных системах диспетчерского управления городским пассажирским транспортом.
Известны устройства, предназначенные для передачи дискретной информации с подвижных объектов (1), содержащее управляемый генератор, счетчик, кодопреобразователь, дешифратор, элементы И, ИЛИ, инвертор, триггер, реле, широкополосный усилитель, вход которого через аттенюатор подключен к антенне, соединенной через передатчик с выходом модулятора, а выход широкополосного усилителя подключен к входам полосовых фильтров, выход первого из которых соединен с входом детектора тональной частоты, усилитель низкой частоты, громкоговоритель, микрофон с усилителем, Данное устройство не может быть применено для передачи информации с безрельсовых транспортных средств, так как не допускает свободы маневра их относительно стационарного пункта. Кроме того, к недостаткам устройства относится низкая достоверность из-за передачи информации двоичным кодом на все сочетания. Устройство не позволяет вести прием информации, 10 а низкая стабильность перестраиваемого генератора несущих частот оказывает помехи другим средствам связи.
Ближайшим по технической сущности к изобретенгпо является устройство для
15 приема и передачи информации с подвижных объектов (2), содержащее триггер, генератор импульсов, счетчик, одни выходы которого подключены и входам кодопреобразователя, другие выходы — к входам
2р дешифратора, первый выход которого соединен с одним нз входов первого элемента
ИЛИ. Вторые выходы дешифратора подключены к одним входам первого элемента
И вЂ” ИЛИ, другие входы которого соединен ны с первыми выходами кодопреобразов теля. Выход первого элемента И вЂ” ИЛИ соединен с одним входом элемента И вЂ” НЕ, выход которого подключен к входу инвертора и к одному из входов первого элемен682935
15
25
Зо
65 та И, выходом соединенного с другим входом первого элемента ИЛИ. Устройство содержит также приемную антенну, подключенную к входам фильтров, выход первого из которых через амплитудный детектор соединен с входом порогового элемента, частотный детектор, выход которого через последовательно соединенные первый переключающий контакт первого реле, усилитель низкой частоты и второй переключающий контакт первого реле подключен к громкоговорителю. Вход усилителя низкой частоты через третий переключающий контакт первого реле и микрофонный усилитель соединен с микрофоном, выход микрофонного усилителя через первый переключающий контакт второго реле подключен к одному из входов генератора частотномодулированного сигнала, второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход — с одним входом переключающего элемента, другим входом соединенного с выходом второго элемента ИЛИ. Выход переключающего элемента через усилитель мощности подключен к передающей антенне, одни выводы обмоток управления первого и второго реле подключены к шине нулевого потенциала, другой вывод обмотки управления первого реле — к первой кнопке управления. Устройство имеет также и вторую кнопку управления.
Недостаток этого устройства состоит в том, что зона действия антенны контрольного пункта ограничена ее геометрическими размерами и передача всего блока дискретной информации с достаточно высокой достоверностью при большой скорости движения транспортного средства весьма затруднительна, так как достигается за счет увеличения геометрических размеров антенны. Увеличение же геометрических размеров антенны контрольного пункта для создания заданного энергетического соотношения в индукционном канале связи требует большей мощности передатчика, а также ведет к увеличению неравномерности
ЭДС, наводимой в антенне контрольного пункта при прохождении транспортного средства через зону ее действия.
Поскольку устройство не учитывает такой неравномерности, это в значительной степени снижает достоверность информации, передаваемой с движущегося транспортного средства.
Другим недостатком устройства является низкая помехоустойчивость при телефонной связи, которая обусловлена использованием амплитудной модуляции.
Цель изобретения — повышение достоверности приема и передачи информации, помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены элемент И вЂ И, триггеры, элементы И и делители частоты, элемент задержки, усилитель-ограничитель, вход которого подключен к выходу второго фильтра, выход — к входу частотного детектора. Выход генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента
И вЂ” ИЛИ через первый делитель частоты и с вторым входом второго элемента И—
ИЛИ, два других входа которого связаны с выходами первого триггера. Последние два входа элемента И вЂ” ИЛИ соединены с прямым выходом второго триггера, инверсныи выход которого соединен с одним входом второго элемента И, другим входом подключенного к второй кнопке управления. Выход второго элемента И подключен к второму выводу обмотки управления второго реле, выход второго элемента И—
ИЛИ вЂ” к одному из входов второго делителя частоты, другой вход которого и первый вход счетчика соединены с выходом элемента задержки. Выход второго делителя частоты соединен с вторыми входами элемента И вЂ” НЕ, первого элемента И, счетчика и с первым входом третьего элемента И, выход порогового элемента — с Sвходами первого и второго триггеров и с входом элемента задержки. Второй выход кодопреобразователя подключен к третьему входу счетчика и к первым входам четвертого и пятого элементов И, третий выход дешифратора — к второму входу четвертого и третьего и к первому входу шестого элементов И. Вторые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с одним из вторых выходов дешифратора и третьим выходом кодопреобразователя.
Выходы четвертого, пятого, третьего и шестого элементов И подключены соответственно к R-входам первого и второго триггеров и к S- u R-входам третьего триггера, выход которого, второй переключающий контакт второго реле, выход первого элемента ИЛИ и выход инвертора соединены с входами второго элемента ИЛИ. Четвертый выход кодопреобразователя соединен с третьим входом генератора частотомодулированного сигнала.
На чертеже представлена функциональнаяя схема устройства для приема и передачи информации о подвижных объектах.
Устройство содержит: приемную антенну 1, фильтры (полосовые) 2 и 3, амплитудный детектор 4, усилитель-ограничитель
5, пороговый элемент 6, элемент 7 задержки, триггеры 8 и 9, второй элемент И—
ИЛИ 10, генератор 11 импульсов, делители
12 и 13 частоты, третий элемент И 14, первый элемент И 15, элемент И вЂ” НЕ 16, счетчик 17, кодопреобразователь 18, дешифратор 19, шестой элемент И 20, генератор 21 частотномодулированного сигнала, первый элемент И вЂ” ИЛИ 22, четвертый 23 и пятый 24 элементы И, первый элемент
ИЛИ 25, инвертор 26, второй элемент ИЛИ
27, третий триггер 28, переключающий элемент 29, усилитель 30 мощности, передаю682935 щую антенну 31, второй элемент И 32, вторую кнопку 33 управления, обмотку управления второго реле 34, микрозонный усилитель 35, микрофон 36, обмотку управления первого реле 37, усилитель 38 низкой частоты, громкоговоритель 39, первую кнопку
40 управления, частотный детектор 41.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии устройство находится в режиме дежурного приема.
Рассмотрим работу устройства в последовательности: прием и передача дискретной информации с движущегося TpBHcIIopTного средства; прием и передача дискретной информации с транспортного средства на стоянках; приcì и передача телефонных сообщений с транспортного средства на стоянках.
В основе приема и передачи информации с дви>кущегocH транспортного средства лежит то, что сигнал запроса непрерывно передастся антенной контрольного пункта, например, на частоте 33 кГц.
При прохождении транспортного средства в зоне действия антенны контрольного пункта в приемной антенне 1 индуцируется переменная ЭДС, которая селектируется и усиливается активным фильтром 2 и детектируется детектором 4. Когда постоянное папря;кенис на выходе дстсктора 4 достигаст определенного уровня, срабатывает пороговый элсмент 6, форма сигнала на выходе последнего определяется картиной напряженности магнитного поля антенны контрольного пункта, а длительность этого сигнала — энергетическими соотношениями, принятыми для данного канала связи, гсомстрическими размсрами антенны контрольного пункта и скоростью транспортного средства.
По переднему фронту первого импульса с выхода порогового элемента 6 триггеры
8, 9 устанавливаются в состояние «1» и открывают своими выходными сигналами элемент И вЂ” ИЛИ 10 по входам Х, У. Одновременно сигналом с инверсного выхода триггера 9 закрывается элемент И 32 на время передачи дискретной информации.
Импульсы с выхода генератора 11 поступают на вход делителя 12 частоты, имеющего коэффициент деления 2, и через элемент И вЂ” ИЛИ 10 на вход делителя 13 частоты с коэффициентом деления и. Соотношение частоты генератора 11 и коэффициента деления делителя 13 определяется заданной скоростью передачи информации и допустимой ошибкой при формировании длительности первого импульса кодовой комбинации.
Передним фронтом импульса с выхода элемента 7, задержанным на время L относительно переднего фронта импульса, поступающего с порогового элемента 6, делитель 13 частоты и счетчик 17 устанавли 0
65 ваются в исходное состояние. Время задержки t достаточно мало, поэтому можно сказать, что с приходом переднего фронта импульса с выхода порогового элемента 6 устройство готово к формированию кодовой комбинации.
Импульсы с выхода делителя 13 частоты подаются на вход счетчика 17 и на соответствующие входы элементов И 14, 15, И—
НЕ 16. Так как элемент И 14 подготовлен по одному из входов сигналом с нулевого выхода дешифратора 19, то первый же импульс с делителя 13 частоты своим передним фронтом открывает элемент И 14, выходной сигнал которого устанавливает триггер 28 в состояние «1» и через элемент
ИЛИ 27 открывает элемент 29.
Кодопрсобразователь 18 преобразует информацию, поступающую из счетчика 17, в последовательность импульсов, состоящую например, из девяти элементов. Кроме того, кодопреобразователь содержит две группы контактов для формирования кода передаваемой информации, замкнутое состояние которых соответствует единицам кода, а разомкнутое — нулям. Первая группа контактов предназначена для формирования N-разрядной кодовой комбинации (в данном случае Ж(9), характеризующей движущееся транспорт Ioc средство, вторая — для формирования кодовой комбинации, характеризующей транспортнос средство на стоянке (в данном случае требуется передавать значительно больший объем информации).
Кодовая комбинация с выхода Л кодопреобразователя 18 попадает на один из входов частотномодулированного генератора 21, настроенного, например, на частоту
fo — — 93 кГц.
При поступлении на модулирующий вход генератора 21 сигнала, соответствующего логическому «О», в канал связи подается сигнал частотой fo — — 93 кГц, при поступлении же на модулирующий вход этого генератора сигнала, соответствующего логической «1», в канал связи проходит сигнал частотой f<, равной, например, 93,5 кГц.
Таким образом, в зависимости от значащих позиций модулирующего сигнала через передающую антенну 31 в канал связи поступает частотномодулированный сигнал.
Последним импульсом кодовой комбинации с выхода N кодопреобразователя 18 открывается элемент И 20, на другом входе которого присутствует сигнал с нулевого выхода дешифратора 19. Выходным сигналом элемента И 20 триггер 28 устанавливается в состояние «О», завершая тем самым формирование и передачу кодовой комбинации, характеризующей движущееся транспортное средство, например, имеющее приоритет в движении перед другими транспортными средствами.
682935 ь1исло разрядов в кодовой комбинации определяется в данном случае числом приоритетных маршрутов. Так, например, четырехразрядный двоичный код позволяет осуществить обмен информацией о пятнадцати приоритетных маршрутах, при этом информации, поступающей с транспортных средств, имеющих приоритет первого ранга (машины специального назначения), соответствует определенная кодовая комбинация, например «1111», остальные четырнадцать кодовых комбинаций определяют маршруты транспортных средств, у которых приоритет второго ранга (городской пассажирский транспорт).
Возможны и другие варианты использования информации, характеризующей движущее транспортное средство.
Каждая кодовая комбинация, кроме информационных разрядов, содержит контрольный разряд, который является синхросигналом данной кодовой комбинации.
Известно, что через каждую из сторон антенны контрольного пункта (при рассмотрении вертикальной составляющей магнитного поля Н,) проходит плоскость нулевого потенциала (Н,=О) под углом (90 к плоскости антенны контрольного пункта. Таким образом, на основании этого можно сделать вывод о том, что информация, характеризующая движущееся транспортное средство, передается трижды в зоне действия антенны контрольного пункта.
Каждый раз по окончании передачи кодовой комбинации, характеризующей дви>кущееся транспортное средство, устройство переходит в режим формироваштя и передачи кодовой комбинации, характеризующей транспортное средство на стоянке.
При этом указанные кодовые комбинации отличаются параметрами передачи, что позволяет осуществлять селекцию информационных сигналов в устройстве контрольного гунктя.
Для "îãî,,чтобы осуществлять трехкратнуто передачу информации, характеризующей дви>кущEccH трапспортпос средство, антенна устройства выполпсня в виде тсстттструктпвпо связанных приемной и персдатощстт антенны, причем передающая антенна 31 — 3TO ibIHOI OBIITKOB3 51 р BU
После приема приемной антенной 1 сигнала запроса на стоянке в зоне действия анттепттьт коптрол..ного пункта, завершения формирования и передачи Ч-разрядной кодовой комбинации, характеризующей дви>кущссся транспортное средство, задним фронтом импульса с выхода кодопреобразоватсля 18 в счетчик 1? записывается «1», 5 а триггер 8 устанавливается в состояние
«0». Сигналом с инверсного выхода триггера 8 открывается элемент И вЂ” ИЛИ 10 по входу Z, и импульсы с генератора 11 частотой !/2 поступают на вход делителя 13.
10 Сигнал с единичного выхода дешифратора
19 через элемент ИЛИ 25 и многовходовый элемент ИЛИ 27 открывает элемент 29 и в канал связи через передающую антенну 31 проходит сигнал с выхода частотномодули15 рованного генератора 21 с частотой, например, f=93 кГц, усиленный усилителем 30 мощности.
1(атс только счетчик 17 сосчитает девять импульсов, поступающих с делителя 13 ча20 стоты, по заднему фронту импульса с выхода F кодопреобразователя на соответствующем выходе дешифратора 19 появляется сигнал, который открывает одну из групп элемстттов И элемента И вЂ” ИЛИ 22. При
25 этом сигнал с первого выхода дешифратора
19 снимается, элемент 29 закрывается, тем самым заканчивается формирование и передача синхроимпульса в канал связи.
На другой вход данной группы элементов
30 И элемента И вЂ” ИЛИ 22 поступает последовательность импульсов с кодопреобразовятеля 18. Сигнал с выхода элемента И—
ИЛИ 22 подастся на вход элемента И вЂ” HE
16>, на второй вход которого поступают
35 стробирутощие сигналы с выхода делителя !
3 частоты, позволяющие получать импульсы строго определенной длительности.
Последовательность импульсов с выхода элемента И вЂ” HE 16 с помощью элементов
И 15, ИЛИ 25 и инвертора 26 разделяется ца два канала: канал «1» и канал «О». Импульсы, соответствующие кодовой комбинации «1», через элемент ИЛИ 27 открывают элемент 29 и управлятот частотой частотттомодулироваттпого генератора 21 по однот, in входов. Сттгттял с выхода генератора
2l, например, с частотой 95кГц, усиленный
; c i! тптс,тс т 30 мопцтости, через передаю1II",ю антенну 3! поступает в канал связи.
0 И;. пул ьсы, соответствующие кодовой комбинации «О», пс редаются в канал связи я. -, InrlI IlIO синхроимпульсу данной кодовой комбинации. ! (я>тсдая кодовая комбинация из восьми элементов сопровождается контрольным разрядом, значение которого дополняет кодовую комбинацию, например, до четности.
Признак четности фиксируется соответствуюшими контактами кодопреобразовате60 ля 18.
После форм ирования первой кодовой комбинации по заднему фронту импульса с выхода .Г кодопреобразователя 18 на третье.,т выходе дешифратора 19 появляет65 ся сигнал, разрешающий формирование
682935
65 второй кодовой комбинации, сигнал с четвертого выхода дешифратора 19 разрешает формирование третьей кодовой комбинации и подготавливает элемент И 24 по одному из входов. Задним фронтом импульса с выхода «F» кодопреобразователя 18 через элемент И 24 триггер 9 устанавливается в состояние «О» по входу R, своим выходным сигналом снимая запрет со входа элемента И 32, элемент И вЂ” ИЛИ 10 закрывается и устройство переходит в режим дежурного приема.
В режиме телефонной связи при нажатии кнопки 33 на корпусе микрофона 36 срабатывает реле 34 и своим контактом 34т подключает микрофонный усилитель 35 к входу генератора 21. Одновременно через переключающий контакт 34 потенциалом с источника питания открывается элемент
29 через элемент ИЛИ 27, при этом частотномодулированный сигнал через усилитель
30 мощности и передающую антенну 31 поступает в канал связи.
В режиме приема телефонных сигналов прп отпускании кнопки 33 устройство готово к приему телефонных сигналов на частоте, например, 37 кГц.
Поступающий частотномодулированный сигнал принимается антенной 1, селектируется и усиливается фильтром 3, ограничивается усилителем-ограничителем 5 и поступает на частотный детектор 41, с выхода которого низкочастотный сигнал через переключающий контакт 37т реле 37 попадает на вход усилителя 38 низкой частоты, к выходу которого через контакт 37 реле
37 подключен громкоговоритель 39.
Кроме передачи дискретной информации и обеспечения телефонной связи водителя с диспетчером, устройство может быть использовано для передачи сообщений пассажирам в салон транспортного средства.
При нажатии кнопки 40 на корпусе микрофона 36 срабатывает реле 37 и своим контактом 37т подключает громкоговоритель салона к выходу усилителя 38 низкой частоты.
Предлагаемое устройство позволяет, вопервых, повысить достоверность передачи дискретной информации с движущегося транспортного средства путем трехкратного считывания информации в наиболее эффективной зоне действия антенны контрольного пункта, во-вторых, повысить скорость передачи дискретной информации, характеризующей движущееся транспортное средство, благодаря использованию беспаузного кода; в-третьих, повысить помехоустойчивость телефонной связи за счет применения частотной модуляции.
Формула изобретения
Устройство для приема и передачи информации о подвижных объектах, содержащее триггер, генератор импульсов, счетчик,,э то
50 одни выходы которого подключены к входам кодопреобразователя, другие выходы— к входам дешифратора, первый выход которого соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ, вторые выходы дешифратора подключены к одним входам первого элемента И вЂ И, другие входы которого соединены с первыми выходами кодопреобразователя, выход первого элемента И—
ИЛИ соединен с одним входом элемента
И вЂ” НЕ, выход которого подключен к входу инвертора и к одному из входов первого элемента И, выходом соединенного с другим входом первого элемента ИЛИ, приемную антенну, подключенную к входам фильтров, выход первого из которых через амплитудный детектор соединен с входом порогового элемента, частотный детектор, выход которого через последовательно соединенные первый переключающий контакт первого реле, усилитель низкой частоты и второй переключающий контакт первого реле подключен к громкоговорителю, вход усилителя низкой частоты через третий переключающий контакт первого реле и микрофонный усилитель соединен с микрофоном, выход микрофонного усилителя через первый переключающий контакт второго реле подключен к одному из входов генератора частотномодулированного сигнала, второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход соединен с одним входом переключающего элемента, другим входом соединенного с выходом второго элемента ИЛИ, выход переключающего элемента через усилитель мощности подключен к передающей антенне, одни выводы обмоток управления первого и второго реле подключены к шине нулевого потенциала, другой вывод обмотки управления первого реле подключен к первой кнопке управления, и вторая кнопка управления, отли.чающееся тем, что, с целью повышения достоверности приема и передачи информации, помехоустойчивости устройства, в устройство введены дополнительно элемент И вЂ” ИЛИ, трттггерьт, элементы И и делитель частоты, элемент задер>кктт, усилитель-ограничитель, вход которого подключен к выходу второго фильтра, выход— к входу частотного детектора, выход генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента И вЂ” ИЛИ через первый делитель частоты и соединен с вторым входом второго элемента И вЂ” ИЛИ, два других входа которого соединены с выходами первого триггера, последние два входа второго элемента И вЂ” ИЛИ соединены с прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого соединен с одним входом второго элемента И, другим входом подключенного к второй кнопке управления, выход второго элемента И подключен к второму выводу обмотки управления второго реле, выход второго элемента И—
682935
ИЛИ подключен к одному из входов второго делителя частоты, другой вход которого и первый вход счетчика соединены с выходом элемента задержки, выход второго делителя частоты соединен с вторыми входами элемента И вЂ” НЕ, первого элемента И, счетчика и с первым входом третьего элемента И, выход порогового элемента соединен с S-входами первого и второго триггеров и с входом элемента задержки, второй выход кодопреобразователя подключен к третьему входу счетчика и к первым входам четвертого и пятого элементов И, третий выход дешифратора подключен к второму входу четвертого и третьего и к первому входу шестого элементов И, вторые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с одним из вторых выходов дешифратора и третьим выходом кодопреобразователя, выходы четвертого, пятого, третьего и шестого элементов И подключены соответственно к R-входам первой го и второго триггеров и к S- и Я-входам третьего триггера, выход которого, второй переключающий контакт второго реле, выход первого элемента ИЛИ и выход инвертора соединен с входами второго элемента
10 ИЛИ, четвертый выход кодопреобразователя соединен с третьим входом генератора частотномодулированного сигнала.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
15 1. Патент США Хо 3268862, кл. 340 — 22, опублик. 1961.
2. Авторское свидетельство Хо 510954, кл. G 08 С 19/12, 08.10.74 (прототип).
682935
Составитель Н. Лысенко
Техред А. Камышникова Корректор Т. Добровольская
Редактор И. Грузова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 2116/13 Изд. № 509 Т1ираж 727 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
