территориальная система контроля транспортировки экологически опасных грузов

Формула изобретения

Территориальная система контроля транспортировки экологически опасных грузов, содержащая на каждом специальном транспортном средстве последовательно связанные радиостанцию, абонентское устройство кодирования и устройство регистрации, а также датчик координатной информации, датчик характера груза и сигнальные датчики, подключенные к абонентскому устройству кодирования, на пункте контроля - последовательно связанные радиостанцию, первый процессор и рабочее место эколога, к выходу первого процессора последовательно подключены блок сравнения, устройство кодирования, рабочее место эколога и второй процессор, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, при этом радиостанции специальных транспортных средств и пункта контроля связаны между собой радиоканалами, каждая радиостанция содержит последовательно включенные генератор высокой частоты и фазовый манипулятор, последовательно включенные второй гетеродин, третий смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, первый усилитель второй промежуточной частоты, сумматор, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, ключ, второй вход которого соединен с выходом сумматора, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и полосовой фильтр, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина первый фазовращатель на 90°, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, второй усилитель второй промежуточной частоты и второй фазовращатель на 90°, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а также фазовый детектор, подключенный к второму выходу первого гетеродина, при этом частоты _г1 и _г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты _пр2:

_г2- _г1= _пр2,

отличающаяся тем, что каждая радиостанция снабжена формирователем дискретных сообщений, формирователем аналоговых сообщений, цифровым скремблером, аналоговым скремблером, амплитудным модулятором, амплитудным ограничителем, цифровым дескремблером, аналоговым дескремблером и синхронным детектором, причем выход формирователя дискретных сообщений через цифровой скремблер подключен к второму входу фазового манипулятора, к выходу формирователя аналоговых сообщений последовательно подключены аналоговый скремблер и амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом фазового манипулятора, а выход подключен к второму входу третьего смесителя, к выходу полосового фильтра последовательно подключены амплитудный ограничитель, фазовый детектор и цифровой дескремблер, к выходу полосового фильтра последовательно подключены синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом амплитудного ограничителя, и аналоговый дескремблер, входы формирователя дискретных сообщений и формирователя аналоговых сообщений радиостанции, размещенной на пункте контроля, соединены с первым процессором, а выходы цифрового дескремблера и аналогового дескремблера подключены к первому процессору, входы формирователя дискретных сообщений и формирователя аналоговых сообщений радиостанции, размещенной на специальном транспортном средстве, соединены с абонентским устройством кодирования, а выходы цифрового дескремблера и аналогового дескремблера подключены к абонентскому устройству кодирования, радиостанция, размещенная на пункте контроля, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ₁= ₂= _пр1, где _пр1 - первая промежуточная частота, а приема на частоте ₂= _г1= _пр3, где _пр3 - третья промежуточная частота, а радиостанция, размещенная на каждом специальном транспортном средстве, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ₂, а приема - на частоте ₁.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемая система относится к технике контроля и тревожной сигнализации и может быть использована для оперативного контроля и управления транспортировкой экологически опасных грузов, промышленных и бытовых отходов в места складирования и переработки.

Известны системы контроля транспортировки экологически опасных грузов (авт. свид. СССР № № 864318, 924735, 966714, 1117672, 1363126, 1650018, 1693622, 1730648, 1751795, 1755310, 1764070; патенты РФ № № 2032220, 2032227, 2053561, 2058592, 2173889, 2271038, 2312399; патенты США № № 3636560, 3713125, 4023163, 4742338, 4751499; патенты Германии № № 2536949, 2616603, 2700690; патент Великобритании № 1267040; патенты Франции № № 2199151, 2415840 и др.).

Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «Территориальная система контроля транспортировки экологически опасных грузов» (патент РФ № 2312399, G08B 25/10, 2006), которая и выбрана в качестве базового объекта.

Указанная система обеспечивает повышение экологической безопасности жилых и промышленных объектов путем безопасного и контролируемого вывоза экологически опасных отходов жизнедеятельности человека и промышленных отходов в места складирования и переработки. При этом для повышения избирательности, помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информации между пунктом контроля и специальными транспортными средствами используется дуплексный метод радиосвязи с использованием двух частот ₁, ₂ и сложных сигналов с фазовой манипуляцией. Обмен дискретной информации между пунктом контроля и специальными транспортными средствами носит конфиденциальный характер.

Однако известная система обеспечивает обмен между пунктом контроля и специальными транспортными средствами только дискретной информацией, что не позволяет полностью использовать ее потенциальные возможности.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы путем обмена между пунктом контроля и специальными транспортными средствами дискретной и аналоговой информацией за счет использования сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на одной несущей частоте, а также путем обеспечения криптографического уровня ее защиты.

Поставленная задача решается тем, что территориальная система контроля транспортировки экологически опасных грузов, содержащая в соответствии с ближайшим аналогом на каждом специальном транспортном средстве последовательно связанные радиостанцию, абонентское устройство кодирования и устройство регистрации, а также датчик координатной информации, датчик характера груза и сигнальные датчики, подключенные к абонентскому устройству кодирования, на пункте контроля - последовательно связанные радиостанцию, первый процессор и рабочее место эколога, к выходу первого процессора последовательно подключены блок сравнения, устройство кодирования, рабочее место эколога и второй процессор, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, при этом радиостанции специальных транспортных средств и пункта контроля связаны между собой радиоканалами, каждая радиостанция содержит последовательно включенные генератор высокой частоты и фазовый манипулятор, последовательно включенные второй гетеродин, третий смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, первый усилитель второй промежуточной частоты, сумматор, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, ключ, второй вход которого соединен с выходом сумматора, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и полосовой фильтр, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина первый фазовращатель на 90°, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, второй усилитель второй промежуточной частоты и второй фазовращатель на 90°, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а также фазовый детектор, подключенный к второму выходу первого гетеродина, при этом частоты _г1 и _г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты _пр2

_г2- _г1= _пр2,

отличается от ближайшего аналога тем, что каждая радиостанция снабжена формирователем дискретных сообщений, формирователем аналоговых сообщений, цифровым скремблером, аналоговым скремблером, амплитудным модулятором, амплитудным ограничителем, цифровым дескремблером, аналоговым дескремблером и синхронным детектором, причем выход формирователя дискретных сообщений через цифровой скремблер подключен к второму входу фазового манипулятора, к выходу формирователя аналоговых сообщений последовательно подключены аналоговый скремблер и амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом фазового манипулятора, а выход подключен к второму входу третьего смесителя, к выходу полосового фильтра последовательно подключены амплитудный ограничитель, фазовый детектор и цифровой дескремблер, к выходу полосового фильтра последовательно подключены синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом амплитудного ограничителя, и аналоговый дескремблер, входы формирователя дискретных сообщений и формирователь аналоговых сообщений радиостанции, размещенной на пункте контроля, соединены с первым процессором, а выходы цифрового дескремблера и аналогового дескремблера подключены к первому процессору, входы формирователя дискретных сообщений и формирователя аналоговых сообщений радиостанции, размещенной на специальном транспортном средстве, соединены с абонентским устройством кодирования, а выходы цифрового дескремблера и аналогового дескремблера подключены к абонентскому устройству кодирования, радиостанция, размещенная на пункте контроля, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ₁= _г2= _пр1, где _пр1 - первая промежуточная частота, а приема на частоте ₂= ₁= _пр3, где _пр3 - третья промежуточная частота, а радиостанция, размещенная на каждом специальном транспортном средстве, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ₂, а приема на частоте ₁.

Структурная схема предлагаемой системы представлена на фиг.1. Структурная схема радиостанции пункта контроля представлена на фиг.2. Структурная схема радиостанции специального транспортного средства представлена на фиг.3. Частотная диаграмма, поясняющая преобразование сигналов по частоте, изображена на фиг.4. Взаимное расположение бортового оборудования специального транспортного средства схематически показано на фиг.5.

Оборудование, размещенное на каждом специальном транспортном средстве, содержит последовательно связанные радиостанцию 5.i, абонентское устройство 3.i кодирования и устройство регистрации 4.i (i=1, 2, , n), а также датчик 2.1 координатной информации, датчик 2.2 характера груза и сигнальные датчики 2.3, подключенные к абонентскому устройству 3.i кодирования.

Оборудование, размещенное на пункте 7 контроля, содержит последовательно связанные радиостанцию 9, первый процессор 10 и рабочее место 13 эколога, к выходу первого процессора 10 последовательно подключены блок 11 сравнения, устройство 12 кодирования, рабочее место 13 эколога и второй процессор 14, выход которого соединен с вторым входом блока 11 сравнения.

Каждая радиостанция 9 (5.1) содержит последовательно включенные генератор 15 (15.1) высокой частоты, фазовый манипулятор 16 (16.1), второй вход которого через цифровой скремблер 39 (39.1) соединен с выходом формирователя 38 (38.1) дискретных сообщений, амплитудный модулятор 42 (42.1), второй вход которого через аналоговый скремблер 41 (41.1) соединен с выходом формирователя 40 (40.1) аналоговых сообщений, третий смеситель 33 (33.1), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 32 (32.1), усилитель 34 (34.1) первой промежуточной частоты, усилитель 17 (17.1) мощности, дуплексер 18 (18.1), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 8 (8.1), первый смеситель 21 (21.1), второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 19 (19.1), первый усилитель 23 (23.1) второй промежуточной частоты, сумматор 26 (26.1), первый перемножитель 27 (27.1), второй вход которого соединен с выходом дуплексера 18 (18.1), узкополосный фильтр 28 (28.1), амплитудный детектор 29 (29.1), ключ 30 (30.1), второй вход которого соединен с выходом сумматора 26 (26.1), второй перемножитель 35 (35.1), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 32 (32.1), полосовой фильтр 36 (36.1), амплитудный ограничитель 43 (43.1), фазовый детектор 37 (37.1), второй вход которого соединен с вторым выходом первого гетеродина 19 (19.1), и цифровой дескремблер 44 (44.1), последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина 19 (19.1), первый фазовращатель 20 на 90°, второй смеситель 22, второй вход которого соединен с выходом дуплексера 18 (18.1), второй усилитель 24 (24.1) второй промежуточной частоты и второй фазовращатель 25 (25.1) на 90°, выход которого соединен с вторым входом сумматора 26 (26.1), последовательно подключенные к выходу полосового фильтра 36 (36.1) синхронный детектор 45 (45.1), второй вход которого соединен с выходом амплитудного ограничителя 43 (43.1), и аналоговый дескремблер 46 (46.1). Причем входы формирователя 38 дискретных сообщений и формирователя 40 аналоговых сообщений радиостанции, размещенной на пункте контроля, соединены с первым процессором 10, а выходы цифрового дескремблера 44 и аналогового дескремблера 46 подключены к первому процессору 10, входы формирователя 38.1 дискретных сообщений и формирователь 40.1 аналоговых сообщений радиостанции, размещенной на специальном транспортном средстве, соединены с абонентским устройством 3.1 кодирования, а выходы цифрового дескремблера 44.1 и аналогового дескремблера 46.1 подключены к абонентскому устройству 3.1 кодирования.

Радиостанция, размещенная на пункте 7 контроля, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн - AM) на частоте ₁= _г2= _пр1, где _пр1 - первая промежуточная частота, а приема на частоте ₂= _г1= _пр3, где _пр3 - третья промежуточная частота.

Радиостанция, размещенная на каждом специальном транспортном средстве, выполнена с возможностью излучения сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн-АМ) на частоте ₂, а приема на частоте ₁ (фиг.4).

Частоты _г1 и _г2 гетеродинов 19 (32.1) и 32 (19.1) разнесены на значение второй промежуточной частоты _пр2:

_г2- _г1= _пр2.

Первый гетеродин 19 (19.1), фазовращатели 20 (20.1) и 25 (25.1) на 90°, смесители 21 (21.1) и 22 (22.1), усилители 23 (23.1) и 24 (24.1) второй промежуточной частоты, перемножитель 27 (27.1), сумматор 26 (26.1), узкополосный фильтр 28 (28.1), амплитудный детектор 29 (29.1) и ключ 30 (30.1) образуют универсальный преобразователь 31 (31.1) частоты.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Чувствительными элементами системы являются датчик 2.1 координатной информации, датчик 2.2 характера груза и сигнальные датчики 2.3, устанавливаемые на каждом специальном транспортном средстве.

Датчик 2.1 координатной информации (навигационный датчик) является неотъемлемым элементом глобальной радионавигационной спутниковой системы «ГЛОНАСС» (РФ) или «Навстар» (США), состоящих из группировок спутников (18-24) и управляемых из единых центров, выполняется съемным и выпускается промышленностью в стандартной упаковке (прибор SDS - 221) (фиг.5). С помощью указанной радионавигационной системы обеспечивается вычисление координат местоположения (с точностью до 1 метра) и вектора скорости специального транспортного средства. Датчик каждую секунду в момент смены секунды единого времени передает информацию в абонентное устройство 3.1 кодирования.

Датчик 2.2 характера груза - это прибор для чтения информации о грузе. Информация считывается с маркера груза. Маркером груза могут быть штриховой код, перфораторный код и т.д. Информация о характере груза также передается в абонентское устройство 3.1 кодирования.

Сигнальные датчики 2.3 - это контакты и кнопки, которые фиксируют, например, поднятие - опускание контейнера при погрузке или разгрузке, распечатывание опломбированного груза, открывание - закрывание дверей кабины, капота, топливного бака и т.д. на специальном транспортном средстве.

При выезде специального транспортного средства на линию водителю вместе с путевым листом под расписку выдается датчик 2.1 координатной информации, который вставляется в заранее оборудованное в транспортном средстве место (фиг.5). После включения датчика происходит его автоматическая инициализация и он связывается с данным специальным транспортным средством. Эта связь осуществляется передачей особого параметра - бортового номера, однозначно определяющего данный автомобиль. После того как автомобиль отправился на линию, система автоматически осуществляет запись в файл базы данных его координаты на местности. Период обновления информации в файле базы данных равен установленному в датчике периоду передачи сигнала.

Оператор-эколог может выбрать для просмотра то или иное специальное транспортное средство, ориентируясь на гаражный номер или другие характеристики специального транспортного средства. После выбора специального транспортного средства на экране компьютера рабочего места 13 эколога появится карта местности с привязанным к ней пройденным маршрутом специальным транспортным средством в виде линии. Возможно изменение масштаба карты экологом для детализации маршрута специального транспортного средства. Если поместить курсор мыши на линию маршрута, то на экране появляются текущие на тот момент времени координатная информация, общий километраж, количества топлива в баке, скорость специального транспортного средства и т.д.

Устройство 3.1 кодирования получает данные состояния (показания) датчиков 2.1, 2.2 и 2.3, кодированные сообщения передаются на хранение в устройство 4.1 регистрации. С заданным периодом времени Т процессор 10 с пункта 7 контроля через радиостанцию 9 дает сообщение-запрос в адрес очередного по порядку последовательного опроса специального транспортного средства на выдачу массива данных, накопленных в устройстве 4.1 регистрации.

Для этого генератором 15 высокой частоты формируется гармоническое колебание

U_C1(t)= _c1*Cos( _ct+ _c1), 0 t T_C1,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 16, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t), с выхода цифрового скремблера 39. Вход последнего через формирователь 38 цифровых сообщений соединен с первым процессором 10. Модулирующий код M₁ (t) соответствует бортовому номеру запрашиваемого специального транспортного средства. На выходе фазового манипулятора 16 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)

U ₁(t)= _c1*Cos[ _ct+ _k1(t)+ _с1], 0 t T_С1,

где _k1(t)={0, } - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M ₁(t),

который поступает на первый вход амплитудного модулятора 42. На второй вход амплитудного модулятора 42 подается модулирующая функция m₁(t) с выхода аналогового скремблера 41. Вход последнего через формирователь 40 аналоговых сообщений соединены с первым процессором 10. В качестве аналогового сообщения, например, может быть голосовой запрос. На выходе амплитудного модулятора 42 образуется сложный сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн-АМ)

U₂(t)= _с1*[1+m₁(t)]*Cos[ _ct+ _k1(t)+ _c1], 0 t T_C1,

где m₁(t) - моделирующая функция, отображающая аналоговые сообщения.

Цифровой 39 и аналоговый 41 скремблеры реализуют криптографические методы защиты конфиденциальных цифровых и аналоговых сообщений.

Криптографические методы защиты передаваемых сообщений - это специальные методы шифрования, кодирования и преобразования сообщений, в результате которых их содержание становиться недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования.

При цифровом способе закрытия передаваемого сообщения можно условно выделить четыре основных группы:

1. Подстановка - символы дискретного сообщения заменяются другими символами в соответствии с заранее определенным правилом;

2. Перестановка - символы дискретного сообщения переставляются по некоторому правилу в пределах заданного блока передаваемого дискретного сообщения;

3. Аналитическое преобразование - исходное дискретное сообщение преобразуется по некоторому аналитическому правилу;

4. Комбинированное преобразование - исходное дискретное сообщение шифруется двумя или большим числом способов шифрования.

При аналоговом скремблировании сообщение подвергается следующим преобразованиям:

1. частотная инверсия;

2. частотная перестановка;

3. временная перестановка.

Сформированный ФМн-AM-сигнал U₂(t) поступает на первый вход третьего смесителя 33, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 32

U_Г1(t)= _г1*Cos( _г1t+ _г1).

На выходе третьего смесителя 33 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 34 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты

U_ПР1(t)= _пр1*[1+m₁(t)]* Cos[ _пр1t+ _k1(t)+ _пр1], 0 t T_C1,

где _пр1=1/2* _с1* _г1;

_пр1= _c+ _г1= ₁ - первая промежуточная (суммарная) частота;

_пр1= _с1+ _г1.

Это напряжение после усиления в усилителе 17 мощности через дуплексер 18 поступает в приемопередающую антенну 8, излучается ею в эфир на частоте ₁= _пр1, улавливается приемопередающей антенной 8.1 специального транспортного средства и через дуплексер 18.1 поступает на вход универсального преобразователя частоты 31.1. Указанный преобразователь обеспечивает подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. Причем для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, используются «внешнее кольцо», состоящее из гетеродина 19.1, фазовращателей 20.1 и 25.1 на 90°, смесителей 21.1 и 22.1, усилителей 23.1 и 24.1 второй промежуточной частоты, сумматора 26.1 и реализующее фазокомпенсационный метод, а также «внутреннее кольцо», состоящее из перемножителя 27.1, узкополосного фильтра 28.1, амплитудного детектора 29.1, ключа 30.1 и реализующее метод узкополосной фильтрации.

На выходе сумматора 26.1 образуется суммарное напряжение

U ₁(t)= ₁*[1+m₁(t)]*Cos[ _пр2t+ _k1(t)+ _пр2], 0 t T_С1,

где _пр2= ₁- _г1 - вторая промежуточная (разностная) частота;

_г1 - частота гетеродина 19.1,

которое через открытый ключ 30.1 поступает на первый вход второго перемножителя 35.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 32.1

U_Г2(t)= _г2*Cos( _г2t+ _г2).

На выходе перемножителя 35.1 образуется напряжение

U₃(t)= ₃*[1+m₁(t)]*Cos[ _г1t- _k1(t)+ _г1], 0 t T_C1,

где ₃=1/2* ₁* _г2;

_г1= _пр3= _г2- _пр2 - третья промежуточная частота;

которое выделяется полосовым фильтром 36.1 и поступает на первый (информационный) вход синхронного детектора 45.1 и на вход амплитудного ограничителя 43.1. На выходе последнего образуется напряжение

U_О1(t)= _О1*Cos[ _г1t- _k1(t)+ _г1], 0 t T_C1,

где _O1 - порог ограничения,

которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте _г1 первого гетеродина 19.1

U _Г1(t)= _г1*Cos( _г1t+ _г1).

Это напряжение подается на первый (информационный) вход фазового детектора 37.1 и в качестве опорного напряжения на второй (опорный) вход синхронного детектора 45.1. На выходе синхронного детектора 45.1 образуется низкочастотное напряжение

U_H1(t)= _н1*[1+m₁(t)], 0 t T_C1,

где _н1=1/2* ₃* _О1,

пропорциональное модулирующей функции m₁(t). Это напряжение поступает на вход аналогового дескремблера 46.1, принцип работы которого соответствует принципу работы аналогового скремблера 41, но имеет противоположный характер. На выходе аналогового дескремблера 46.1 образуется исходное аналоговое сообщение формирователя 40, которое поступает в абонентское устройство 3.1 кодирования, на второй (опорный) вход фазового детектора 37.1 подается напряжение U_Г1(t) гетеродина 19.1. На выходе фазового детектора 37.1 образуется низкочастотное напряжение

U_Н2(t)= _н2*Cos _k1(t), 0 t Т_С1,

где _н2=1/2* _О1* _г1,

пропорциональное модулирующему коду M₁(t). Это напряжение поступает на вход цифрового дескремблера 44.1, принцип работы которого соответствует принципу работы цифрового скремблера 39, но имеет противоположный характер. На выходе цифрового дескремблера 39 образуется исходное цифровое сообщение формирователя 38, которое поступает в абонентское устройство 3.1 кодирования и, если оно соответствует бортовому номеру транспортного средства, запрашиваемого с пункта 7 контроля, то массив данных, накопленных в устройстве 4.1 регистрации, в виде модулирующего кода M₂(t) с формирователя 38.1 через цифровой скремблер 39.1 поступает на второй вход фазового манипулятора 16.1. На первый вход фазового манипулятора 16.1 подается гармоническое колебание с выхода генератора 15.1 высокой частоты

U_С2(t)= _c2*Cos( _ct+ _c2), 0 t T_С2.

На выходе фазового манипулятора 16.1 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)

U₄(t)= _c2*Cos[ _ct+ _k2(t)+ _c2], 0 t T_C2,

где _k2(t)={0, } - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M ₂(t),

который поступает на первый вход амплитудного модулятора 42.1. На второй вход амплитудного модулятора 42.1 подается модулирующая функция m₂(t) с выхода аналогового скремблера 41.1. Вход последнего через формирователь 40.1 аналоговых сообщений соединен с устройством 3.1 кодирования. На выходе амплитудного модулятора 42.1 образуется сложный сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн-AM)

U₅(t)= ₅*[1+m₂(t)]*Cos[ _ct+( _k2(t)+ _c2], 0 t T_C2,

где m₂(t) - модулирующая функция, отображающая аналоговое сообщение,

который поступает на первый вход смесителя 33.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 32.1

U_Г2 (t)= _г2*Cos( _г2t+ _г2).

На выходе смесителя 33.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 34.1 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты

U_ПР3(t)= _пр3*[1+m₂(t)]*Cos[ _пр3t- _k2(t)+ _пр3], 0 t T_С2,

где _пр3=1/2* ₅* _г2;

_пр3= _г2- _с - третья промежуточная (разностная) частота;

_пр3= _г2- _с2.

Это напряжение после усиления в усилителе 17.1 мощности через дуплексер 18.1 поступает в приемопередающую антенну 8.1, излучается ею в эфир на частоте ₂= _пр3, улавливается приемопередающей антенной 8 пункта 7 контроля и через дуплексер 18 поступает на вход универсального преобразователя 31 частоты. Указанный преобразователь обеспечивает подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.

На выходе сумматора 26 образуется суммарное напряжение

U ₂(t)= ₂*[1+m₂(t)]*Cos [ _пр2t- _k2(t)+ _пр2], 0 t T_C2,

где _пр2= _г2- ₂ - вторая промежуточная (разностная) частота;

_пр2= _г2- _пр3,

которое через открытый ключ 30 поступает на первый вход перемножителя 35, на второй вход которого подается напряжение U_Г1(t) гетеродина 32. На выходе перемножителя 35 образуется напряжение

U₆(t)= ₆*[1+m₂(t)]*Cos[ _г2t+ _k2(t)+ _г2], 0 t T_С2,

где ₆=1/2* ₂* _г1,

которое выделяется полосовым фильтром 36 и поступает на первый (информационный) вход синхронного детектора 45 и на вход амплитудного ограничителя 43. На выходе последнего образуется напряжение

U_О2 (t)=1) _О2*Cos[ _г2t+ _k2(t)+ _г2], 0 t T_C2,

где _О2 - порог ограничения,

которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте _г2 первого гетеродина 19. Это напряжение подается на первый вход фазового детектора 17 и в качестве опорного напряжения на второй (опорный) вход синхронного детектора 45. На выходе синхронного детектора 45 образуется низкочастотное напряжение

U_H3(t)= _н3*[1+m₂(t)], 0 t T_С2,

где _н3=1/2* ₆* _О2,

пропорциональное модулирующей функции m₂(t). Это напряжение поступает на вход аналогового дескремблера 46, принцип работы которого соответствует принципу работы аналогового скремблера 41.1, но имеет противоположный характер. На выходе аналогового дескремблера 46 образуется исходное аналоговое сообщение формирователя 40.1, которое поступает в первый процессор 10. На второй (опорный) вход фазового детектора 37 подается напряжение U_Г2(t) гетеродина 19. На выходе фазового детектора 37 образуется низкочастотное напряжение

U_Н4(t)= _н4*Cos _k2(t), 0 t T_С2,

где _н4=1/2* _О2* _г2,

пропорциональное модулирующему коду M₂(t). Это напряжение поступает на вход цифрового дескремблера 44, принцип работы которого соответствует принципу работы цифрового скремблера 39.1, но имеет противоположный характер. На выходе цифрового дескремблера 44 образуется исходное цифровое сообщение формирователя 38.1, которое поступает в первый процессор 10, который осуществляет разделение модулирующей функции M ₂(t) (кодограммы) на отдельные блоки данных по признакам:

- номер специального транспортного средства;

- данные географических координат специального транспортного средства;

- данные наличия груза на нем;

- данные скорости движения;

- наличие аварийных сигналов,

и передает их в блок 11 сравнения, куда поступают также заданные и рассчитанные с помощью процессора 14 данные. Результаты сравнения кодируются кодирующим устройством 12 в соответствующее сообщение, которое поступает на рабочее место эколога 13:

- специальное транспортное средство находится на разрешенном (запрещенном) маршруте (участке) движения;

- складирование груза произведено на разрешенном (не разрешенном) участке (где именно) контролируемой траектории;

- скорость движения специального транспортного средства соответствует (не соответствует) заданной на данном участке маршрута;

- показание датчика экологического аварийного сигнала в норме или поступил сигнал «тревога».

Разрешенный маршрут движения выбирается процессором 14 на основе данных о начальном и конечном пунктах движения специального транспортного средства и выдается в форме маршрутного путевого листа водителю. Эти же данные через процессор 10 поступают в блок 11 сравнения.

Оператор-эколог рабочего места 13 по мере поступления данных с транспортных средств осуществляет контроль выполнения нормативных документов и при необходимости по каналам голосовой связи дает команду на транспортные средства по корректировке действий специальных транспортных средств, а при поступлении сигналов «Тревога» дает голосовую команду мобильным группам быстрого реагирования о прибытии в конкретное место для ликвидации чрезвычайной ситуации.

Дополнительно введенные в состав системы элементы и изменения структурной организации позволяют существенно улучшить качественные характеристики за счет введения следующих новых функциональных возможностей системы:

- расчет кратчайших безопасных маршрутов транспортировки экологически опасных грузов позволяет уменьшить длительность пути движения и расход энергоресурсов;

- контроль движения специального транспортного средства по разрешенному маршруту уменьшает степень опасности субъектам и объектам;

- выработка сигналов о несанкционированных разгрузках экологически опасных грузов в запрещенных местах складирования исключает создание экологически опасных несанкционированных свалок;

- выдача в центр контроля аварийных сигналов при транспортировке экологически опасных грузов обеспечивает быструю ликвидацию последствий аварий.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с базовым объектом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает обмен между пунктом контроля и специальными транспортными средствами дискретной и аналоговой информацией. Это достигается за счет использования сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн-AM) и дуплексного метода радиосвязи с применением двух частот ₁ и ₂. Причем радиостанция, размешенная на пункте контроля, излучает сложные ФМн-AM - сигналы на частоте ₁, а принимает на частоте ₂. A радиостанции, размещенные на специальных транспортных средствах, наоборот, излучают сложные ФМн-AM - сигналы на частоте ₂, a принимают на частоте ₁.

Обмен дискретной и аналоговой информацией между пунктом контроля и специальными транспортными средствами носит конфиденциальный характер.

При этом защита конфиденциальной информации имеет три уровня: криптографический, энергетический и структурный.

Криптографический уровень обеспечивается специальными методами шифрования, кодирования и преобразования дискретной и аналоговой информации, в результате которых ее содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования.

Энергетический и структурные уровни обеспечиваются применением сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией, которые обладают энергетической и структурной скрытностью.

Обмен между пунктом контроля и специальными транспортными средствами дополнительной аналоговой информацией позволяет путем, например, голосовой связи корректировать действия водителей специальных транспортных средств, а также оперативно информировать оператора-эколога о всех непредвиденных ситуациях.

Тем самым функциональные возможности системы расширены.

Эффективность предлагаемой системы подтверждена совместным проектом ОАО «Автопарк № 6 «Спецтранс» и ЗАО «Саттелит - СПб», который успешно прошел испытания и активно внедряется в практику санитарной уборки Санкт-Петербурга.