противоугонное устройство для транспортного средства

Формула изобретения

Противоугонное устройство для транспортного средства, содержащее передатчик, установленный на посту контроля и состоящий из последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, второго усилителя промежуточной частоты, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, полосового фильтра, второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и компьютера, приемник, установленный на транспортном средстве и состоящий из последовательно включенных первой приемной антенны, первого усилителя высокой частоты, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первого усилителя промежуточной частоты, первого удвоителя частоты, второго измерителя ширины спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый измеритель ширины спектра соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, первого порогового блока, второго ключа, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, первого фазового детектора, второй вход которого через последовательно включенные первый делитель частоты на два и первый узкополосный фильтр соединен с выходом первого удвоителя частоты, однополярного вентиля, накопителя и второго порогового блока, установленные на транспортном средстве первое и второе реле, выполненные первое с замыкающим и размыкающим, а второе с замыкающим контактами, обмотка первого из которых подключена к аккумуляторной батарее транспортного средства через выключатель зажигания, а размыкающий контакт включен в цепь катушки зажигания, узел временной задержки, тиристор, включенный в цепь питания звукового сигнализатора параллельно выключателю звукового сигнализатора и соединенный управляющим электродом с выходом узла временной задержки, первый ключ, соединенный последовательно с обмоткой первого реле, управляющий выключатель и сигнальные лампы, при этом первое реле выполнено с дополнительным замыкающим контактом, который включен в цепь управления узла временной задержки, а его первый замыкающий контакт включен между звуковым сигнализатором и выключателем зажигания, управляющий выключатель включен между первым ключом, второй вход которого соединен с выходом второго порогового блока, и корпусом транспортного средства, а обмотка второго реле и последовательно соединенные между собой замыкающий контакт второго реле и включенные параллельно сигнальные лампы подключены к аккумуляторной батарее через первый замыкающий контакт первого реле, установленный на транспортном средстве пассивный приемоответчик, выполненный на пьезокристалле с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным преобразователем и набором отражателей, при этом преобразователь выполнен в виде встречно-штыревой структуры, играет роль линии задержки на поверхностных акустических волнах и содержит две гребенчатые системы электродов, соединенные друг с другом шинами, которые связаны с микрополосковой антенной, также изготовленной на поверхности пьезокристалла, отличающееся тем, что оно снабжено на посту контроля вторым и третьим перемножителями, первым и вторым фильтрами нижних частот, первым и вторым экстремальными регуляторами, первым и вторым блоками регулируемой задержки, индикатором дальности, указателем угла, вторым и третьим удвоителями частоты, вторым и третьим делителями частоты на два, вторым и третьим узкополосными фильтрами, фазометром, второй приемной антенной, третьим усилителем высокой частоты, третьим смесителем, третьим усилителем промежуточной частоты, причем к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены второй перемножитель, второй вход которого через первый блок регулируемой задержки соединен с выходом фазового манипулятора, первый фильтр нижних частот и первый экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом первого блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор дальности, к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены второй удвоитель частоты, второй делитель частоты на два, второй узкополосный фильтр и фазометр, к выходу приемной антенны последовательно подключены третий усилитель высокой частоты, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, третий усилитель промежуточной частоты, третий перемножитель, второй вход которого через второй блок регулируемой задержки соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, второй фильтр нижних частот и второй экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом второго блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен указатель угла, к выходу третьего усилителя промежуточной частоты последовательно подключены третий удвоитель частоты, третий делитель частоты на два и третий узкополосный фильтр, выход которого соединен со вторым входом фазометра, приемные антенны разнесены в горизонтальной плоскости на расстояние d, где d - измерительная база.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство относится к транспортной технике, в частности к устройствам для предотвращения несанкционированного использования или хищения транспортных средств с использованием радиоканала.

Известны противоугонные устройства с использованием радиоканала (например, патенты РФ № 2006394, 2011574, 2011575, 2021927, 2033352, 2033353, 2042548, 2058906, 2061320, 2061321, 2061323, 2254245, 2302953; Дикарев В.И., Журкович В.В., Рыбкин Л.В., Сергеева В.Г. Защита транспортных средств и грузов от угона и краж. Под ред. д.т.н. В.В.Журковича. Из-во «Гуманистика», Санкт-Петербург, 2004, с.103-240 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Противоугонное устройство для транспортного средства» (патент РФ № 2302953, В60R 25/04, 2006), которое и выбрано в качестве прототипа.

Указанное устройство обеспечивает дистанционный поиск и обнаружение угнанного транспортного средства, находящегося в общем транспортном потоке, и его задержание, или находящегося в статическом обесточенном состоянии на стоянке, в гараже или просто на улице.

Однако известное устройство не обеспечивает дистанционного определения местоположения угнанного транспортного средства.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем дистанционного определения местонахождения угнанного транспортного средства.

Поставленная задача решается тем, что противоугонное устройство для транспортного средства, содержащее в соответствии с ближайшим аналогом, передатчик, установленный на посту контроля и состоящий из последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, второго усилителя промежуточной частоты, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, полосового фильтра, второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и компьютера, приемник, установленный на транспортном средстве и состоящий из последовательно включенных первой приемной антенны, первого усилителя высокой частоты, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первого усилителя промежуточной частоты, первого удвоителя частоты, второго измерителя ширины спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый измеритель ширины спектра соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, первого порогового блока, второго ключа, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, первого фазового детектора, второй вход которого через последовательно включенные первый делитель частоты на два и первый узкополосный фильтр соединен с выходом первого удвоителя частоты, однополярного вентиля, накопителя и второго порогового блока, установленные на транспортном средстве первое и второе реле, выполненные первое с замыкающим и размыкающим, а второе с замыкающим контактами, обмотка первого из которых подключена к аккумуляторной батарее транспортного средства через выключатель зажигания, а один из контактов включен в цепь катушки зажигания, узел временной задержки, тиристор, включенный в цепь питания звукового сигнализатора параллельно выключателю звукового сигнализатора и соединенный управляющим электродом с выходом узла временной задержки, первый ключ, соединенный последовательно с обмоткой первого реле, управляющий выключатель и сигнальные лампы, при этом первое реле выполнено с дополнительным замыкающим контактом, который включен в цепь управления узла временной задержки, а его первый замыкающий контакт включен между звуковым сигнализатором и выключателем зажигания, управляющий выключатель включен между первым ключом, второй вход которого соединен с выходом второго порогового блока, и корпусом транспортного средства, а обмотка второго реле и последовательно соединенные между собой замыкающий контакт второго реле и включенные параллельно сигнальные лампы подключены к аккумуляторной батарее через первый замыкающий контакт первого реле, установленный на транспортном средстве пассивный приемоответчик, выполненный на пьезокристалле с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным преобразователем и набором отражателей, при этом преобразователь выполнен в виде встречно-штыревой структуры, играет роль линии задержки на поверхностных акустических волнах и содержит две гребенчатые системы электродов, соединенные друг с другом шинами, которые связаны с микрополосковой антенной, также изготовленной на поверхности пьезокристалла, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено на посту контроля вторым и третьим перемножителями, первым и вторым фильтрами нижних частот, первым и вторым экстремальными регуляторами, первым и вторым блоками регулируемой задержки, индикатором дальности, указателем угла, вторым и третьим удвоителями частоты, вторым и третьим делителями частоты на два, вторым и третьим узкополосными фильтрами, фазометром, приемной антенной, третьим усилителем высокой частоты, третьим смесителем, третьим усилителем промежуточной частоты, причем к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены второй перемножитель, второй вход которого через первый блок регулируемой задержки соединен с выходом фазового манипулятора, первый фильтр нижних частот и первый экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом первого блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор дальности, к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены второй удвоитель частоты, второй делитель частоты на два, второй узкополосный фильтр и фазометр, к выходу приемной антенны последовательно подключены третий усилитель высокой частоты, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, третий усилитель промежуточной частоты, третий перемножитель, второй вход которого через второй блок регулируемой задержки соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, второй фильтр нижних частот и второй экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом второго блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен указатель угла, к выходу третьего усилителя промежуточной частоты последовательно подключены третий удвоитель частоты, третий делитель частоты на два и третий узкополосный фильтр, выход которого соединен с вторым входом фазометра, приемные антенны разнесены в горизонтальной плоскости на расстояние d, где d - измерительная база.

Структурная схема передатчика, установленного на посту контроля, представлена на фиг.1. Структурная схема приемника и исполнительного блока, установленных на транспортном средстве, представлена на фиг.2.

Схема приемоответчика, установленного на транспортном средстве, изображена на фиг.3. Временные диаграммы, поясняющие работу устройства, показаны на фиг.4 и 5.

Передатчик 1 состоит из последовательно включенных задающего генератора 2, фазового манипулятора 4, второй вход которого соединен с выходом генератора 3 модулирующего кода, усилителя 5 мощности, дуплексера 46, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 6, второго усилителя 47 высокой частоты, второго смесителя 61, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 60, второго усилителя 62 промежуточной частоты, перемножителя 63, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 2, полосового фильтра 64, второго фазового детектора 48, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 60, и компьютера 49, к выходу второго усилителя 62 промежуточной частоты последовательно подключены второй перемножитель 66, второй вход которого через первый блок 69 регулируемой задержки соединен с выходом фазового манипулятора 4, первый фильтр 67 нижних частот и первый экстремальный регулятор 68, выход которого соединен с вторым входом первого блока 69 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор дальности 70, к выходу второго усилителя 62 промежуточной частоты последовательно подключены второй удвоитель 71 частоты, второй делитель 72 частоты на два, второй узкополосный фильтр 73 и фазометр 74.

К выходу приемной антенны 75 последовательно подключены третий усилитель 76 высокой частоты, третий смеситель 77, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 60, третий усилитель 78 промежуточной частоты, третий перемножитель 80, второй вход которого через второй блок 83 регулируемой задержки соединен с выходом второго усилителя 62 промежуточной частоты, второй фильтр 81 нижних частот и второй экстремальный регулятор 82, выход которого соединен с вторым входом второго блока 83 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен указатель угла 84. К выходу третьего усилителя 78 промежуточной частоты последовательно подключены третий удвоитель 85 частоты, третий делитель 86 частоты на два и третий узкополосный фильтр 87, выход которого соединен с вторым входом фазометра 74.

Второй перемножитель 66, первый фильтр 67 нижних частот, первый экстремальный регулятор 68 и первый блок 69 регулируемой задержки образуют первый коррелятор 65.

Третий перемножитель 80, второй фильтр 81 нижних частот, второй экстремальный регулятор 82 и второй блок 83 регулируемой задержки образуют второй коррелятор 79.

Приемные антенны 6 и 75 разнесены в горизонтальной плоскости на расстояние d, где d - измерительная база.

Приемник 7 содержит последовательно включенные приемную антенну 8, первый усилитель 9 высокой частоты, первый смеситель 58, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 57, первый усилитель 59 промежуточной частоты, удвоитель 12 частоты, второй измеритель 13 ширины спектра, блок 14 сравнения, второй вход которого через первый измеритель 11 ширины спектра соединен с выходом усилителя 59 промежуточной частоты, первый пороговый блок 15, второй ключ 16, второй вход которого соединен с выходом усилителя 59 промежуточной частоты, первый фазовый детектор 19, второй вход которого через последовательно включенные делитель 17 частоты на два и узкополосный фильтр 18 соединен с выходом удвоителя 12 частоты, однополярный вентиль 20, накопитель 21 и второй пороговый блок 22. Удвоитель 12 частоты, измерители 11 и 13 ширины спектра, блок 14 сравнения, пороговые блоки 15 и 22, ключ 16, фазовый детектор 19, делитель 17 частоты на два, узкополосный фильтр 18, однополярный вентиль 20 и накопитель 21 образуют обнаружитель 10.

Исполнительный блок 27 состоит из последовательно подключенных к плюсовой шине аккумулятора 29 выключателя 28 зажигания, контакта 25.1 и первой обмотки катушки 24 зажигания. Параллельно аккумулятору 29 включены последовательно соединенные выключатель 28 зажигания, обмотка 25 реле, первый ключ 23, второй вход которого соединен с выходом второго порогового блока 22, и выключатель 26, последовательно соединенные контакты 25.2, 30.1 и сигнальные лампы 31-34, включенные параллельно, и обмотка 30 реле. К плюсовой шине аккумулятора 29 последовательно подключены контакт 25.2, звуковой сигнализатор 35 и узел 40 временной задержки. К выходу звукового сигнализатора 35 последовательно подключены транзистор 41, зашунтированный тиристором 38, и конденсатор 39. В базовую цепь транзистора 41 включен стабилитрон 44. К звуковому сигнализатору 35 последовательно подключены резистор 42, резистор 43, контакт 25.3 и конденсатор 45.

Приемоответчик 50 представляет собой пьезокристалл 51 с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным преобразователем и набором отражателей 56. Причем преобразователь выполнен в виде встречно-штыревой структуры, играет роль линии задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и содержит две гребенчатые системы электродов 53, соединенные друг с другом шинами 54 и 55, которые связаны с микрополосковой антенной 52, также изготовленной на поверхности пьезокристалла 51.

Принцип дистанционного поиска и обнаружения в общем транспортном потоке угнанного средства основан на использовании сложного фазоманипулированного (ФМн) сигнала, который излучается передатчиком, принимается и селектируется приемником, детектируется, накапливается и используется для включения габаритных ламп, звукового сигнализатора и выключения двигателя. Причем включенные лампы 31-34 и звуковой сигнализатор 35 являются признаком обнаружения угнанного транспортного средства, а выключенный двигатель обеспечивает задержание транспортного средства и угонщика. При этом передатчик 1 устанавливается на постах контроля или машинах ГАИ, а приемник 7 и исполнительный блок 27 - на транспортных средствах.

Использование сложного ФМн-сигнала позволяет применять новый вид селекции - структурную селекцию, которая обеспечивает более высокую помехоустойчивость и надежность выделение указанного сигнала среди других сигналов и помех, действующих в той же полосе частот и в те же промежутки времени.

Принцип работы встречно-штыревого преобразователя основан на том, что переменные в пространстве и времени электрические поля, создаваемые в пьезоэлектрическом кристалле системой электродов, вызывают из-за пьезоэффекта упругие деформации, которые распространяются в кристалле в виде ПАВ.

Устройство работает следующим образом. После включения передатчика 1 высокочастотное колебание (фиг.4,а)

U₁(t)= _c·Cos( _ct+ _c), O t T_c,

где _с, _с, _с, Т_с - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания

с выхода задающего генератора 2 поступает на первый вход фазового манипулятора 4, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) (фиг.4, 6) с выхода генератора 3 модулирующего кода. В результате фазовой манипуляции на выходе фазового манипулятора 4 образуется ФМн-сигнал (фиг.4,в)

U₂ (t)= _c·Cos[ _ct+ _к1(t)+ _c], O t T_c,

где _к1(t)={o, } - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M ₁(t), причем _к(t)=const при К· _u<t<(К+1)· _u и может изменяться скачком при t=К· _u, т.е. на границах между элементарными посылками (К=0, 1, 2, , N-1);

_u, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_c (Т_c=N· _u).

Этот сигнал после усиления в усилителе 5 мощности излучается антенной 6 в эфир. При этом приемопередающая антенна 6 может быть направленной, например параболической, что обеспечивает облучение только транспортного потока, проходящего мимо пункта контроля.

ФМн-сигнал U₂(t) улавливается приемной антенной 8 транспортного средства и через усилитель 9 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 58, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 57

U_г1(t)= _г1·Cos( _гt+ _г).

На выходе смесителя 58 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 59 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты (фиг.4,г)

U _пр1(t)= _пр1·Cos[ _прt+ _к1(t)+ _пр1], O t T_c,

где _пр1=1/2 K₁· _с· _г1;

_пр= _с- _г - промежуточная частота;

_пр1= _c- _г,

которое поступает на вход обнаружителя 10, состоящего из измерителей 11 и 13 ширины спектра, удвоителя 12 частоты, блока 14 сравнения, порогового блока 15, ключа 16, делителя 17 частоты на два, узкополосного фильтра 18, фазового детектора 19, однополярного вентиля 20, накопителя 21 и порогового блока 22. На выходе удвоителя 12 частоты образуется гармоническое напряжение (фиг.4,д)

U₃ (t)= _пр1·Cos[ _прt+2 _пр1], O t T_c.

Так как 2 _к(t)={o,2 }, то в указанном напряжении манипуляция фазы уже отсутствует.

Ширина спектра f₂ второй гармоники определяется длительностью T_c сигнала ( f₃=1/Т_с), тогда как ширина спектра f_с ФМн-сигнала определяется длительностью _u его элементарных посылок ( f_c=1/ _u), т.е. ширина спектра f₂ второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра f_c входного сигнала ( f_c/ f₂=N).

Следовательно, при удвоении частоты ФМн-сигнала его спектр сворачивается в N раз. Это и позволяет обнаружить ФМн-сигнал среди других сигналов, шумов и помех даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов и помех.

Ширина спектра f_c входного ФМн-сигнала измеряется с помощью измерителя 11, а ширина спектра f₂ второй гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 13. Напряжения ₁ и ₂, пропорциональные f_c и f₂ соответственно, с выходов измерителей 11 и 13 ширины спектра поступают на два входа блока 14 сравнения. Так как ₁>> ₂, то на выходе блока 14 сравнения образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень _поp1 в пороговом блоке 15. Пороговый уровень _пop1 выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового уровня _пop1 в пороговом блоке 15 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 16, открывая его. Ключи 16 и 23 в исходном состоянии всегда закрыты. При этом ФМн-сигнал U₂(t) (фиг.4,в) с выхода усилителя 59 промежуточной частоты через открытый ключ 16 поступает на информационный вход фазового детектора 19. Гармоническое напряжение U₃ (t) с выхода удвоителя 12 частоты одновременно поступает на вход делителя 17 частоты на два, на выходе которого образуется напряжение (фиг.4,е)

U₄(t)= _пр1·Cos( _прt+ _пр1), O t T_c.

Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 18 и подается на опорный вход фазового детектора 19. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение (фиг.4,ж)

U_н1(t)= _н1·Cos _к1(t), O t T_c,

где _н1=1/2К₂· _пр1 ²;

К₂ - коэффициент передачи фазового детектора,

соответствующее по форме модулирующему коду M₁(t) (фиг.4,в). Указанное напряжение поступает на вход однополярного вентиля 20, на выходе которого образуются только положительные импульсы (фиг.4,з). Эти импульсы после накопления в накопителе 21 превышают пороговый уровень _пор2 в пороговом блоке 22. При превышении указанного уровня в пороговом блоке 22 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 23, открывая его. При этом постоянное напряжение аккумулятора 29 через замкнутый выключатель 28 зажигания, открытый ключ 23 и замкнутый выключатель 26 устройства подается на обмотку реле 25. Выключатель 26 устройства устанавливается на транспортном средстве в месте, известном только владельцу. При срабатывании реле 25 размыкается контакт 25.1 и замыкаются контакты 25.2 и 25.3. Разомкнутый контакт 25.1 выключает двигатель, что приводит к остановке транспортного средства.

Постоянное напряжение аккумулятора 29 через замкнутый контакт 25.2 подается на обмотку реле 30, которое срабатывает и замыкает контакт 30.1. При этом включаются сигнальные лампы 31-34, установленные на передней и задней панелях кузова транспортного средства. Одновременно напряжение аккумулятора 29 через замкнутый контакт 25.2 подается на звуковой сигнализатор 35. Работа сигнальных ламп 31-34 и звукового сигнализатора 35 является признаком обнаружения угнанного транспортного средства. В схеме противоугонного устройства используются уже имеющиеся на транспортном средстве звуковой сигнализатор и габаритные лампы.

При замыкании контактов 25.2 и 25.3 напряжение питания подается также на узел 40 временной задержки, состоящий из транзистора 41, резисторов 42 и 43, стабилитрона 44 и конденсатора 45. Конденсатор 45 начинает заряжаться и через определенный интервал времени (5-7 с), который регулируется переменным резистором 43, напряжение на конденсаторе 45 достигает напряжения открывания стабилитрона 44, отпирается тиристор 38 и срабатывает звуковой сигнализатор 35. Для поддержания тиристора 38 в открытом состоянии используется заряд конденсатора 37. Звуковой сигнализатор 35 и габаритные лампы 31-34 продолжают работать до задержания транспортного средства и угонщика. Если звуковой сигнализатор 35 срабатывает, то его невозможно выключить только отключив выключатель 28 зажигания. Для выключения звукового сигнализатора 35 необходимо выключить зажигание и кратковременно нажать на выключатель 36. Этим достигается запирание тиристора 38 и исключается его повторное открытие.

Одновременно зондирующий ФМн-сигнал U₂(t) (фиг.4,в) облучает пассивный приемоответчик 50, который может быть вмонтирован в один или несколько элементов транспортного средства, закамуфлирован под определенный предмет или может быть выполнен в виде отдельного миниатюрного устройства, которое помещается в потайном месте транспортного средства.

Принцип действия пассивного приемоответчика 50 основан на акустической обработке принимаемого ФМн-радиоимпульса с помощью линии задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

В основе работы приборов на ПАВ лежат три физических процесса:

- преобразование входного электрического сигнала в акустическую волну;

- распространение акустической волны по поверхности звукопровода и ее отражение;

- обратное преобразование ПАВ в электрический сигнал с параметрами, определяемыми внутренней структурой встречно-штыревого преобразователя.

Для прямого и обратного преобразования используется встречно-штыревой преобразователь, полоса пропускания которого много больше ширины спектра f_c принимаемого сигнала.

Акустическая волна, полученная в преобразователе, распространяется по поверхности пьезокристалла 51 и через некоторое время достигает отражающих пластин 56, которые отражают акустическую волну назад с фазой, определяемой положением отражающих пластин 56, и амплитудой, пропорциональной коэффициенту отражения. Преобразователь ПАВ преобразует отраженную акустическую волну обратно в радиоимпульс с фазовой манипуляцией (фиг.5,б)

U₅ (t)= ₅·Cos[ _ct+ _к2(t)+ ₂], O t T_c,

где _к2(t)={o, } - определяется внутренней структурой встречно-штыревого преобразователя (модулирующим кодом M₂(t) (фиг.5,а)).

В качестве примера на фиг.3 и фиг.5,а показана встречно-штыревая структура для кода 10100101.

Сформированный радиоимпульс U₅(t) (фиг.5,б) излучается микрополосковой антенной 52 в эфир и принимается антеннами 6 и 75:

U ₆(t)= ₆·Cos[ _c(t- _з1)+ _к2(t- _з1)+ ₆],

U₇(t)= ₇·Cos[ _c(t- _з2)+ _к2(t- _з2)+ ₇], O t T_c,

где _з1=2R/С - время задержки ретранслированного сигнала относительно зондирующего;

R - расстояние от поста контроля до угнанного транспортного средства;

С - скорость распространения радиоволн,

и через дуплексер 46, усилители 47 и 76 поступают на первые входы смесителей 61 и 77 соответственно, на вторые входы которых подается напряжение гетеродина 60 (фиг.5,г)

U_г2(t)= _г2·Cos( _гt+ _г).

На выходах смесителей 61 и 77 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 62 и 78 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:

U_пр2(t)= _пр2·Cos[ _пр(t- _з1)+ _к2(t- _з1)+ _пр2],

U_пр3(t)= _пр3·Cos[ _пр(t- _з2)+ _к2(t- _з2)+ _пр3], O t T_c,

где _пр2=1/2 ₆· _г2;

_пр3=1/2 ₇· _г2;

_пр= _с- _г - промежуточная частота;

_пр2= ₆- _г2;

_пр3= ₇- _г2;

Напряжение U_пр2 (t) с выхода усилителя 62 промежуточной частоты поступает на первый вход перемножителя 63, на второй вход которого подается высокочастотное колебание U₁(t) (фиг.4,а) с выхода задающего генератора 2. На выходе перемножителя 63 образуется напряжение

U₈(t)= ₈·Cos[ _г(t- _з1)+ _к(t- _з1)+ _г], O t T_c,

где ₈=1/2 _c· _пр2.

которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте _г гетеродина 60, выделяется полосовым фильтром 64 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 48. На второй (опорный) вход фазового детектора 48 в качестве опорного напряжения подается напряжение U_г2(t) (фиг.5,г) гетеродина 60. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 48 образуется низкочастотное напряжение (фиг.5,е)

U_н2(t)= _н2·Cos _к2(t- _з1), O t T_c,

где _н2=1/2 ₈· _г2,

пропорциональное модулирующему коду М₂(t) (фиг.5,а). Это напряжение с выхода фазового детектора 48 направляется в базу данных компьютера 49 для идентификации. Оно представляет собой индивидуальную маркировку обследуемого транспортного средства, например его идентификационный номер. Предварительно индивидуальные номера угнанных транспортных средств регистрируются путем внесения их в базу данных компьютера 49. По результатам идентификации принимается решение и определяется характеристика угнанного транспортного средства.

Одновременно напряжение U_пр2(t) с выхода усилителя 62 промежуточной частоты поступает на первый вход перемножителя 66, на второй вход которого подается ФМн-сигнал U₂ (t) с выхода фазового манипулятора 4 через блок 69 регулируемой задержки. Полученное на выходе перемножителя 66 напряжение пропускается через фильтр 67 нижних частот, на выходе которого формируется первая корреляционная функция R₁( ). Экстремальный регулятор 68, предназначенный для поддержания максимального значения корреляционной функции R₁( ) и подключенный к выходу фильтра 67 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 69 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку , равной _з1( = _з1), что соответствует максимальному значению корреляционной функции R₁(T). Индикатор 70 дальности, связанный со шкалой блока 69 регулируемой задержки, градуируется непосредственно в значениях дальности

R=C· _з1/2.

Следовательно, задача измерения дальности (расстояния) R от поста контроля до угнанного транспортного средства сводится к измерению временной задержки _з1 ретранслированного сигнала относительно запросного.

Напряжение U_пр3(t) с выхода усилителя 78 поступает на первый вход перемножителя 80, на второй вход которого подается напряжение U_пp2(t) с выхода усилителя 62 промежуточной частоты через блок 83 регулируемой задержки. Полученное на выходе перемножителя 80 напряжение пропускается через фильтр 81 нижних частот, на выходе которого формируется вторая корреляционная функция R₂( ). Экстремальный регулятор 82, предназначенный для поддержания максимального значения корреляционной функции R₂( ) и подключенный к выходу фильтра 81 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 83 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку , равной _з2( = _з2), что соответствует максимальному значению корреляционной функции R₂( ). Указатель угла 84, связанный со шкалой блока 83 регулируемой задержки, градуируется непосредственно в значениях угловой координаты

=arcCosС· _з2/d,

где _з2=t₁-t₂;

t₁; t₂ - время прохождения сигналом расстояний от угнанного транспортного средства до первой 6 и второй 75 антенн;

d - расстояние между антеннами 6 и 75 (измерительная база);

- азимут на угнанное транспортное средство.

Следовательно, задача измерения угловой координаты (азимута) сводится к измерению относительной временной задержки _з2 между ретранслированными сигналами, принимаемыми антеннами 6 и 75.

Так формируется временная шкала отсчета угловой координаты: грубая, но однозначная.

Напряжения U_пр2(t) и U_пр3(t) с выходов усилителей 62 и 78 промежуточной частоты одновременно поступают на входы удвоителей 71 и 85 частоты соответственно, на выходах которых образуются гармонические напряжения

U ₉(t)= ₉·Cos[2 _пр(t- _з1)+2 _пр2],

U₁₀(t)= ₁₀·Cos[2 _пр(t- _з2)+2 _пр3], O t T_c,

где ₉=1/2 _пр2 ²;

₁₀=1/2 _пр3 ².

Эти напряжения поступают на входы делителей 72 и 86 частоты на два, на выходе которых образуются следующие напряжения

U₁₁ (t)= ₁₁·Cos[ _пр(t- _з1)+2 _пр2],

U₁₂(t)= ₁₂·Cos[ _пр(t- _з2)+ _пр3], O t T_c,

которые выделяются узкополосными фильтрами 73, 87 и поступают на два входа фазометра 74.

Фазометр 74 измеряет разность фаз

= ₆- ₇=2 ·d/ ·Cos ,

где d - измерительная база (расстояние между антеннами 6 и 75);

- длина волны.

Так формируется фазовая шкала отсчета угловой координаты: точная, но неоднозначная, которая обеспечивает измерение относительной временной задержки между ретранслированными сигналами, принимаемыми антеннами 6 и 75.

Следовательно, указанное устройство обеспечивает не только дистанционный поиск и обнаружение угнанного транспортного средства, находящегося в общем транспортном потоке, и его задержание, но и передачу на пункт контроля тревожной информации, содержащей сведения об угнанном транспортном средстве.

Кроме того, на пункт контроля передается тревожная информация по радиоканалу при нахождении угнанного транспортного средства в статическом обесточенном состоянии на стоянке, в гараже или просто на улице при соответствующем его облучении сканирующим устройством.

Основное преимущество системы автоматической телеиндикации угнанного транспортного средства, находящегося в динамике или статике, состоит в возможности использовать пассивный, т.е. не требующий источников питания приемоответчик с малыми габаритами.

Другое преимущество заключается в возможности совмещения функций переизлучения энергии, кодирования индивидуальной информации об угнанном транспортном средстве и функций датчика какой-либо физической величины в одном устройстве с простой конструкцией.

В ряде случаев положительным свойством пассивного приемоответчика на ПАВ можно считать малые затраты на длительную эксплуатацию (отсутствие батареи и большое время наработки на отказ).

В особых случаях считывание индивидуальной маркировки с угнанных транспортных средств можно производить скрытно, без видимых признаков их облучения.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает не только поиск и обнаружение угнанного транспортного средства, но и измерение азимута и дальности до угнанного транспортного средства, т.е. позволяет определять местоположение угнанного транспортного средства. Тем самым функциональные возможности расширены.