Развитие городского специализированного транспорта поставило задачу централизованного автоматизированного контроля перемещения транспортных средств и оперативного управления этими средствами. К таким средствам в общем случае можно отнести автомашины городского пассажирского транспорта, специализированные машины скорой помощи, пожарной, газовой службы и др.

Особенно актуальна эта задача для транспортных средств управления внутренних дел. Специфика выполнения своих задач экипажами патрульных автомобилей ГУВД (а в дальнейшем, возможно, и вертолетов) требует постоянной надежной информации об их местоположении и оперативной двусторонней автоматизированной цифровой связи с центром управления.

При этом должно быть обеспечено выполнение следующих задач:

Исходя из вышеизложенного, в основу построения радиотехнической системы автоматизированного контроля перемещения и оперативного управления (РТС АКПУ) должен быть положен метод, обеспечивающий высокоточное определение абсолютных (собственных) и относительных (относительно ЦУ) координат подвижных объектов и надежную постоянную связь с ЦУ, а также обмен информацией между объектами.

По решаемым задачам разрабатываемая РТС может быть реализована в виде комбинации радионавигационной системы и системы передачи данных с учетом специфики использования системы. В настоящее время для определения параметров местоположения и движения объектов широко используются радиотехнические средства навигации, построенные на базе различных методов местоопределения.

Для предлагаемой системы наиболее целесообразно использовать дальномерный метод определения местоположения, позволяющий создать аппаратуру на КТС и ЦУ с минимальными требованиями к антенно-фидерной системе (АФС). Дальномерный метод может использоваться либо с наземными стационарными радиомаяками-запросчиками, либо с другими стационарными средствами, например, навигационными спутниками.

Система, построенная на базе наземных радиомаяков, требует размещения в зоне контроля ЦУ необходимого количества таких радиомаяков, обеспечивающих взаимное перекрытие областей излучения как минимум двух из них. При этом должна быть обеспечена возможность надежного приема радиосигналов в любой точке контролируемой области с учетом выбора оптимального геометрического фактора и наличия в условиях города больших углов закрытия.

Системе, построенной на базе спутников, практически не страшны даже максимальные углы закрытия, а геометрический фактор определяется числом видимых спутников и выбором оптимального созвездия. В настоящее время широкое распространение получили спутниковые навигационные системы "ГЛОНАСС" и "NAVSTAR". На базе межправительственных решений активно разрабатываются приемоизмерители, работающие по сигналам смешанного созвездия спутников.

Такие приемоизмерители строятся на базе современных технологий и имеют небольшие габариты и сравнительно невысокую стоимость, что позволяет размещать их на подвижных объектах, в частности, на автомобилях и вертолетах. Однако СНС решают только одну из перечисленных выше задач, а именно, определение (с точностью порядка 30...50 метров) координат собственного местоположения объекта.

Передача информации о координатах объекта в ЦУ по какой-либо линии передачи данных (ЛПД) позволяет:

Другими словами, введение канала обмена цифровой информацией между КТС и ЦУ позволяет при наличии приемоизмерителя СНС решать все задачи, поставленные перед разрабатываемой радиотехнической системой. При этом система работает как в зоне действия ЦУ (решение задач в полном объеме), так и вне зоны действия ЦУ (частичное решение задач - определение собственного местоположения КТС и обмен информацией между КТС, находящимися в зоне действия друг друга).

Таким образом, РТС АКПУ включает в себя аппаратуру передачи данных, совмещенную с приеморизмерителем СНС (рис.1). При необходимости аппаратура ЦУ и КТС может быть дополнена плановым индикатором и аппаратурой комплексной обработки информации.

1.Общие принципы построения системы.

Исходя из вышеизложенного основными компонентами системы являются приемоизмеритель СНС и аппаратура приема и передачи данных.

Рис. 1 Построение приемоизмерителя смешанной СНС "ГЛОНАСС-NAVSTAR" известно и является, в общих чертах, стандартным.

В качестве приемоизмерителя в предлагаемой системе целесообразно использовать аппаратуру, уже находящуюся в эксплуатации и имеющую характеристики, удовлетворяющие требованиям разрабатываемой системы. Для уменьшения стоимости аппаратуры в целом, исходя из жестких требований к массогабаритным характеристикам оборудования КТС, аппаратура приема и передачи данных должна представлять собой автономную систему, обеспечивающую стыковку с приемоизмерителем СНС, устойчивую связь с объектами и взаимодействие с внешними системами.

Такую аппаратуру целесообразно построить по принципу обмена информацией на одной частоте излучения. Это дает возможность использовать для решения задачи один комплект приемопередатчика, но создает трудности из-за наличия внутрисистемных помех при асинхронном обмене. С целью устранения этого недостатка в предлагаемой системе введен синхронный обмен с адресным запросом абонента и необходимой информации.

При этом каждому объекту присваивается собственный номер, который излучается в составе цифровой информации. Адресный вызов осуществляется с ЦУ, который при этом имеет возможность задавать необходимый темп и очередность обмена информацией с каждым из КТС. При нахождении группы КТС вне зоны действия ЦУ одним из них могут осуществляться функции подвижного центра управления. Это дает возможность иметь в системе как стационарные, так и подвижные ЦУ, или осуществлять равноправный обмен информацией между КТС.

В зависимости от назначения аппаратура системы может изготовляться в различных комплектациях:

• комплектация 1 - упрощенная для КТС (рис.2),
• комплектация 2 - для КТС и подвижных ЦУ (рис.3),
• комплектация 3 - для ЦУ (рис.4).

Кодирование и декодирование информации осуществляется в устройстве обработки и синхронизации. В зависимости от комплектации в состав аппаратуры входят вычислительное устройство, пульт управления или комбинированный пульт-индикатор. Приемопередающее устройство может работать на одной из нескольких (например, 4-х) рабочих частот.

Это позволяет при необходимости разделить все КТС на несколько независимых групп, имеющих возможность обмениваться информацией между собой при переходе с одной частоты на другую. Рабочая частота и собственный номер абонента задаются с Пульта управления. На индикаторе может индицироваться либо карта местности и положение абонентов, находящихся в данной зоне, либо служебная или командная информация.

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Вычислительное устройство производит обработку принятой информации о местоположении объектов с обеспечением динамической памяти и фильтрацией случайных помех, а также обеспечивает выдачу информации на индикацию и на передачу внешним потребителям. Передача и прием информации может осуществляться с использованием уже находящихся в эксплуатации стационарных центров связи ГУВД.

При развертывании новой цепочки стационарных центров связи (при переходе в новый частотный диапазон) необходимо обеспечить устойчивую линию связи с учетом обеспечения "прямой видимости" при излучении сигналов в диапазоне волн короче 3 метров (частота свыше 100 МГц). В аппаратуре предусмотрена система встроенного контроля с обнаружением неисправности с точностью до конструктивно-съемного элемента и индикацией исправности на пульте управления.

Радиотехническая система АКПУ по принципу действия и построению открыта для дальнейшего её усовершенствования как в части расширения возможностей для ЦУ, введения промежуточных районных или подвижных ЦУ, так и по совершенствованию автономного взамообмена между отдельными КТС.

2. Расчет линии связи.

При работе в диапазоне частот более 100 МГц для надежного приема сигналов должна быть обеспечена прямая видимость между взаимодействующими объектами (ЦУ - КТС, КТС - КТС).

Учитывая, что высота установки антенны КТС h не может превышать 1...2 м, высота установки антенны ЦУ H для обеспечения дальности действия Dmax = 50 км в условиях стандартной атмосферы на основании уравнения предельной дальности прямой видимости должна быть не менее

Установка антенны ЦУ на такой высоте является технически сложной задачей. Кроме того, движение КТС в условиях городской застройки даже при установке антенны ЦУ на заданной высоте может приводить к нарушению связи между КТС и ЦУ из-за наличия больших углов закрытия. В этих условиях надежность связи может быть обеспечена за счет использования цепочки районных центров-ретрансляторов, расположенных в различных точках контролируемой области и имеющих надежную связь с ЦУ.

При установке антенн ЦУ и ретрансляторов на высоте 40 м максимальная дальность прямой видимости между ними составит 52 км. При этом каждый ретранслятор сможет обслуживать зону радиусом до 30 км. Кроме того, удобство такого метода связи заключается в том, что помимо обеспечения надежности передачи координат КТС на базе такой цепочки радиомаяков-ретрансляторов сравнительно просто при необходимости может быть реализован дальномерный метод местоопределения, который может использоваться в сочетании со спутниковым методом или самостоятельно.

Сочетание обоих методов местоопределения (по СНС и наземным радиомаякам) позволит повысить надежность работы системы в целом. Следует отметить, что при высоте подвеса антенны на КТС 1...2 м дальность действия системы при взаимодействии непосредственно между КТС (минуя ЦУ) составляет 8...12 км.

При разработке АФС для КТС и ЦУ существует возможность существенно уменьшить потери в тракте АФС за счет использования выносных усилителей высокой частоты и усилителей мощности.

Более детальный расчет линии связи может быть осуществлен после согласования рабочего диапазона частот и других параметров излучаемого сигнала.