Мобильная телематическая система

Мобильная телематическая система предназначена для обеспечения связи в целях охраны и управления различными объектами, в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций. Технический результат полезной модели достигается благодаря тому, что в системе, содержащей сеть терминальных устройств, установленных на подвижных и стационарных объектах и взаимодействующих с центром диспетчеризации и мониторинга, включающим радиостанцию УКВ-связи, модули связи, модуль шифрования, а также блок питания, при этом каждое терминальное устройство содержит объединенные двунаправленной шиной микроконтроллера блоки аудиоинтерфейса, приемник системы местоопределения с антенной, блок сопряжения с датчиками первичной информации, блок обработки сигналов, блок сопряжения с исполнительными устройствами, модуль шифрования, модуль ввода и отображения информации, а также блоки основного и резервного питания, согласно полезной модели, каждое терминальное устройство содержит подключенные к двунаправленной шине соответствующего микроконтроллера приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, выполняющие функции устройств связи, и модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, при этом каждое терминальное устройство объединяет радиоканалами связи датчики первичной информации соответствующей группы абонентских устройств, каждое из которых имеет в своем составе подключенные к двунаправленной шине микроконтроллера приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, приемник системы местоопределения с антенной, модуль формирования абсолютных и относительных координат терминальных устройств, модуль шифрования, модуль ввода и отображения информации, блоки аудиоинтерфейса, а также блок питания, и соединено радиоканалами связи с видеоустройством, которое содержит в своем составе подключенные к двунаправленной шине микроконтроллера приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, модуль шифрования, модуль видеокамеры, блок внешней памяти, а также блок питания, центр диспетчеризации и мониторинга содержит модем для сопряжения с проводной линией связи и модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, при этом информационная связь между каждым терминальным устройством и центром диспетчеризации и мониторинга осуществляется через устройство радиодоступа, включающее в себя подключенные к двунапровленной шине микроконтроллера модемы для сопряжения с радиостанцией УКВ-связи и проводной линией связи, приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, модуль шифрования, а также блоки внешнего и бортового питания. 1 н.п.ф., 6 ил.

Полезная модель относится к системам связи и, в частности, к многофункциональным системам диспетчеризации и мониторинга подвижных и стационарных объектов и может быть также использована в чрезвычайных ситуациях при выполнении поисковых, спасательных и аварийно-восстановительных работ.

Известна телематическая система [1], содержащая сеть терминальных устройств, установленных на подвижных и/или стационарных объектах и связанных с центром диспетчеризации и мониторинга, который включает в себя радиомодули GSM и спутниковой системы связи, модули обработки информации и N рабочих станций операторов. В этой системе каждое терминальное устройство содержит приемопередатчики GSM и спутниковой системы связи, приемник системы местоопределения, блоки сопряжения с датчиками и исполнительными устройствами и др.

Недостатком данной системы являются ограниченные технические возможности, в том числе отсутствие возможности передавать данные от терминальных устройств при их нахождении вне зоны действия базовых станций или ретрансляционных устройств основных систем радиосвязи. В данной системе нельзя осуществить закрытие данных, передаваемых из терминального устройства по радиоканалам.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является телематическая система [2], содержащая сеть терминальных устройств, установленных на подвижных и стационарных объектах и взаимодействующих с центром диспетчеризации и мониторинга, включающим радиостанцию УКВ-связи, модули связи, модули шифрования и абонентские устройства, объединенные в сеть, а также блок питания, при этом каждое терминальное устройство содержит объединенные двунаправленной шиной микроконтроллера блоки аудиоинтерфейса, приемник системы местоопределения с антенной, блок сопряжения с датчиками первичной информации, блок обработки сигналов, блок сопряжения с исполнительными устройствами, модуль шифрования, модуль ввода и отображения информации, а также блоки основного и резервного питания

Данная система устраняет часть недостатков телематической системы [1], однако зона ее действия остается ограниченной, т.к. в данной системе отсутствует возможность организации дополнительных каналов связи за счет промежуточной ретрансляции сигналов терминальных устройств, отсутствует возможность работы в условиях ограниченной радиовидимости (холмистая местность, городские и промышленные застройки, здания и производственные помещения), в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций, например, при проведении противопожарных и аварийно-спасательных работ.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение зоны действия телематической системы путем устранения указанных выше недостатков, а именно обеспечение возможности организации дополнительных каналов связи за счет промежуточной ретрансляции сигналов терминальных устройств и возможности работы в условиях ограниченной радиовидимости (холмистая местность, городские и промышленные застройки, здания и производственные помещения), в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций, например, при проведении противопожарных и аварийно-спасательных работ.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, достигается тем, что в мобильной телематической системе, содержащей сеть терминальных устройств, установленных на подвижных и стационарных объектах и взаимодействующих с центром диспетчеризации и мониторинга, включающим радиостанцию УКВ-связи, модули связи, модуль шифрования, а также блок питания, при этом каждое терминальное устройство содержит объединенные двунаправленной шиной микроконтроллера блоки аудиоинтерфейса, приемник системы местоопределения с антенной, блок сопряжения с датчиками первичной информации, блок обработки сигналов, блок сопряжения с исполнительными устройствами, модуль шифрования, модуль ввода и отображения информации, а также блоки основного и резервного питания, согласно полезной модели, каждое терминальное устройство содержит подключенные к двунаправленной шине соответствующего микроконтроллера приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, выполняющие функции устройств связи, и модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, при этом каждое терминальное устройство объединяет радиоканалами связи датчики первичной информации соответствующей группы абонентских устройств, каждое из которых имеет в своем составе подключенные к двунаправленной шине микроконтроллера приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, приемник системы местоопределения с антенной, модуль формирования абсолютных и относительных координат терминальных устройств, модуль шифрования, модуль ввода и отображения информации, блоки аудиоинтерфейса, а также блок питания, и соединено радиоканалами связи с видеоустройством, которое содержит в своем составе подключенные к двунаправленной шине микроконтроллера приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, модуль шифрования, модуль видеокамеры, блок внешней памяти, а также блок питания, центр диспетчеризации и мониторинга содержит модем для сопряжения с проводной линией связи и модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, при этом информационная связь между каждым терминальным устройством и центром диспетчеризации и мониторинга осуществляется через устройство радиодоступа, включающее в себя подключенные к двунапровленной шине микроконтроллера модемы для сопряжения с радиостанцией УКВ-связи и проводной линией связи, приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, модуль шифрования, а также блоки внешнего и бортового питания.

Сущность полезной модели заключается в том, что дополнение телематической системы, содержащей сеть терминальных устройств, установленных на подвижных и стационарных объектах и связанных радиоканалами с центром диспетчеризации и мониторинга, сетью абонентских и видеоустройств, содержащих различные средства получения, обработки и передачи информации, устройством радиодоступа, включающим в себя различные средства связи, а также устройствами многоузловой ячеистой беспроводной сети (MESH) и модулями автоматического выбора оптимальных маршрутов обеспечивает возможность организации дополнительных каналов связи за счет промежуточной ретрансляции сигналов терминальных устройств, благодаря чему реализуется возможность работы телематической системы в условиях ограниченной радиовидимости (холмистая местность, городские и промышленные застройки, здания и производственные помещения) и в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций, например, при проведении противопожарных и аварийно-спасательных работ.

На фиг.1 представлена обобщенная функциональная схема полезной модели, на фиг.2 - функциональная блок-схема терминального устройства, на фиг.3 - функциональная блок-схема абонентского устройства, на фиг.4 - функциональная блок-схема устройства радиодоступа, на фиг.5 - функциональная блок-схема центра диспетчеризации и мониторинга, на фиг.6 - функциональная блок-схема видеоустройства.

Перечень позиций:

1 - терминальное устройство;

2 - блок аудиоинтерфейса (микрофон);

3 - блок аудиоинтерфейса (телефон);

4 - приемник системы местоопределения с антенной;

5 - блок сопряжения с датчиками первичной информации (датчики на фиг. не показаны);

6 - блок обработки сигналов

7 - блок сопряжения с исполнительными устройствами

8 - двунаправленная шина микроконтроллера

9 - микроконтроллер

10 - приемопередатчик 1-MESH сети

11 - приемопередатчик 2-MESH сети

12 - модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов

13 - модуль шифрования

14 - блок основного питания

15 - блок резервного питания (от бортовой электросети)

16 - блок резервного питания (от собственной батареи)

17 - абонентское устройство

18 - модуль ввода и отображения информации

19 - приемопередатчик 1-MESH сети

20 - приемопередатчик 2-MESH сети

21 - модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов

22 - приемник системы местоопределения с антенной

23 - модуль шифрования

24 - микроконтроллер

25 - двунаправленная шина микроконтроллера

26 - блоки аудиоинтерфейса (микрофон, телефон)

27 - модуль формирования абсолютных и относительных координат терминальных устройств

28 - блок питания

29 - устройство радиодоступа

30 - модем для сопряжения с радиостанцией

31 - модем для сопряжения с проводной линией связи

32 - модуль шифрования

33 - приемопередатчик 1-MESH сети

34 - приемопередатчик 2-MESH сети

35 - микроконтроллер

36 - двунаправленная шина микроконтроллера

37 - модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов

38 - блок внешнего питания

39 - блок бортового питания.

40 - центр диспетчеризации и мониторинга

41 - радиостанция УКВ-связи.

42 - модуль связи

43 - модем для сопряжения с проводной линией связи

44 - модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов

45 - модуль шифрования

46 - блок питания

47 - видеоустройство

48 - модуль шифрования

49 - приемопередатчик 1-MESH сети

50 - приемопередатчик 2-MESH сети

51 - блок внешней памяти

52 - микроконтроллер

53 - модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов

54 - модуль видеокамеры

55 - блок питания

56 - двунаправленная шина микроконтроллера

Рассмотрим пример реализации мобильной телематической системы.

Мобильная телематическая система содержит центр диспетчеризации и мониторинга 40, устройство радиодоступа 29, одно (для примера) терминальное устройство 1, одно (для примера) абонентское устройство 17 и видеоустройство 47, объединенные в многоузловую ячеистую беспроводную сеть (MESH).

Терминальное устройство 1 содержит блоки 2 и 3 аудиоинтерфейса микрофон и телефон, соответственно, приемник 4 системы местоопределения с антенной, блок 5 сопряжения с датчиками первичной информации, блок 6 обработки цифровых сигналов, блок 7 сопряжения с исполнительными устройствами, микроконтроллер 9 с двунаправленной шиной 8, приемопередатчик 1-MESH сети (рабочая частота 900 МГц) 10, приемопередатчик 2-MESH сети (рабочая частота 2.4 ГГц) 11, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов 12, модуль шифрования 13, блоки основного и резервного питания 14, 15 и 16 (соответственно: от внешнего источника питания, от бортовой электросети и от собственной батареи).

Абонентское устройство 17 содержит приемопередатчик 1-MESH сети (рабочая частота 900 МГц) 19, приемопередатчик 2-MESH сети (рабочая частота 2.4 ГГц) 20, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов 21, приемник 22 системы местоопределения с антенной, модуль 27 формирования абсолютных и относительных координат терминального устройства 1. модуль шифрования 23, модуль ввода и отображения информации 18, микроконтроллер 24 с двунаправленной шиной 25, блоки аудиоинтерфейса 26 (микрофон и телефон), а также блок питания 28.

Устройство радиодоступа 29 содержит модемы для сопряжения с радиостанцией и проводной линией связи - 30 и 31, модуль шифрования 32, приемопередатчик 1-MESH сети (рабочая частота 900 МГц) 33, приемопередатчик 2-MESH сети (рабочая частота 2.4 ГГц) 34, микроконтроллер 35 с двунаправленной шиной 36, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов 37, а также блоки внешнего 38 и бортового 39 питания.

Центр диспетчеризации и мониторинга 40 содержит радиостанцию УКВ-связи 41, модуль связи 42, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов 44, модуль шифрования 45, а также блок питания 46.

Видеоустройство 47 содержит, модуль шифрования 48, приемопередатчик 1-MESH сети (рабочая частота 900 МГц) 49, приемопередатчик 2-MESH сети (рабочая частота 2.4 ГТц) 50, блок внешней памяти 51, микроконтроллер 52 с двунаправленной шиной 56, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов 53, модуль видеокамеры 54, блок питания 55.

Все указанные выше элементы системы могут быть выполнены на базе известных технических средств, в том числе приемник системы местоопределения 22 может быть выполнен в виде навигационного приемника спутниковых радионавигационных систем

GPS/NAVSTAR, модели Trimble Lassen LP или Rockwell Jupiter (Jupiter LP). Приемопередатчики MESH сети 10, 11, 19, 20, 33, 34, 49, 50 могут быть выполнены на базе модулей WMC6300 фирмы Motorolla. Микроконтроллеры 9, 24, 35, 52 могут быть выполнены, например, на базе 8-разрядных микроконтроллеров AT MEGA 128 фирмы ATMEL. Модули шифрования 13, 23, 32, 45 и 48 могут быть выполнены на базе 8-разрядного микроконтроллера AT MEGA 128 фирмы ATMEL. Модуль ввода и отображения информации 18 представляет собой клавиатуру и индикатор, которые могут быть жидкокристаллическими или люминесцентными.

Работу системы рассмотрим на различных примерах, в каждом из которых функциональное использование терминальных устройств 1 предопределяется их конфигурацией и соответствующим программным обеспечением микроконтроллера 9. Приемопередатчики 2-MESH сети 11, 20, 34, 50 осуществляют передачу видеоизображений, фотоизображений и организуют речевую связь, а приемопередатчики 1-MESH сети 10, 19, 33, 49 увеличивают зону действия системы и используются только для передачи речи. Модули автоматического выбора оптимальных маршрутов 12, 21, 37, 44, 53 организуют дополнительные каналы связи путем использования терминальных устройств 1 в качестве ретрансляторов многоузловой ячеистой беспроводной сети (MESH).

1. При установке абонентских устройств 1 на подвижных объектах, например, на автомашинах, следующих в составе автоколонны для перевозки ценных грузов, вся информация с каждой автомашины (видеоизображение объекта, его фотография, местоположение, речевые сообщения водителя и другая полезная информация) по каналам, организованным внутри колонны за счет использования приемопередатчиков 1-MESH и 2-MESH сети и модулей автоматического выбора оптимальных маршрутов 12, 21, 37, 44, 53, передается на головную автомашину, оборудованную терминальным устройством 1 и устройством радиодоступа 29. Терминальное устройство 1, используя каналы устройства радиодоступа 29, устанавливает радиосвязь с центром диспетчеризации и мониторинга 40 и передает на абонентское устройство 17 информацию о передвижении автоколонны, ее координаты, маршрут движения, состояние основных параметров груза и пр. Посредством модулей шифрования 13, 23, 32, 45 и 48 вся передаваемая информация преобразуется в радиосигналы, недоступные для вероятного перехвата их криминальными структурами.

2. При оборудовании данной системой мобильного пожарного или аварийно-спасательного расчета каждый боец расчета оснащается абонентским устройством 17, которое позволяет ему поддерживать закрытую служебную связь с командиром подразделения, имеющим в своем оснащении терминальное устройство. Оба эти устройства достаточно портативны и могут быть успешно использованы в экстремальных условиях для закрытой передачи речевой, фото и видео информации с места событий. При этом устройствами многоузловой ячеистой беспроводной сети (MESH) и модулями автоматического выбора оптимальных маршрутов обеспечивается возможность организации дополнительных каналов связи за счет промежуточной ретрансляции сигналов терминальных устройств 1. Благодаря этому реализуется возможность работы мобильной телематической системы в условиях ограниченной радиовидимости (холмистая местность, городские и промышленные застройки, здания, производственные и жилые помещения) и, в том числе, в условиях чрезвычайных ситуаций. Собранная информация по радиоканалам устройства радиодоступа 29, установленного, например, в автомашине сопровождения пожарного расчета, передается в центр диспетчеризации и мониторинга для контроля за ходом операции и/или принятия решения о привлечении дополнительных средств для ее успешного выполнения. Работа центра диспетчеризации и мониторинга заключается в приеме через устройство радиодоступа 29 сообщений от множества терминальных устройств 1 различных объектов системы, обработке и накоплении этих сообщений. Центр обеспечивает управление работой системы, в том числе ведение геоинформационной базы данных, распределение информационных потоков между абонентскими устройствами 17, формирование команд и сообщений, передаваемых на объекты системы и др. Абонентские устройства 17 системы устанавливают между собой двухстороннюю речевую или телеграфную связь с использованием средств шифрования передаваемой информации.

Таким образом, вследствие дополнения системы перечисленными выше модулями и устройствами увеличивается зона действия телематической системы, при этом обеспечивается возможность организации дополнительных каналов связи за счет промежуточной ретрансляции сигналов терминальных устройств 1, благодаря чему реализуется возможность работы телематической системы в условиях ограниченной радиовидимости (холмистая местность, городские и промышленные застройки, здания и производственные помещения), в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций, например, при проведении противопожарных и аварийно-спасательных работ.

Источники информации:

1. Патент РФ 2173888, кл. G08В 25/08, В60R 25/10, приор. 09.10.2000.

2. Патент РФ 37252, кл. G08В 25/08, В60R 25/10, приор. 19.12.2003.

Мобильная телематическая система, содержащая сеть терминальных устройств, установленных на подвижных и стационарных объектах и взаимодействующих с центром диспетчеризации и мониторинга, включающим радиостанцию УКВ-связи, модули связи, модуль шифрования, а также блок питания, при этом каждое терминальное устройство содержит объединенные двунаправленной шиной микроконтроллера блоки аудиоинтерфейса, приемник системы местоопределения с антенной, блок сопряжения с датчиками первичной информации, блок обработки сигналов, блок сопряжения с исполнительными устройствами, модуль шифрования, модуль ввода и отображения информации, а также блоки основного и резервного питания, отличающаяся тем, что каждое терминальное устройство содержит подключенные к двунаправленной шине соответствующего микроконтроллера приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, выполняющие функции устройств связи, и модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, при этом каждое терминальное устройство объединяет радиоканалами связи датчики первичной информации соответствующей группы абонентских устройств, каждое из которых имеет в своем составе подключенные к двунаправленной шине микроконтроллера приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, приемник системы местоопределения с антенной, модуль формирования абсолютных и относительных координат терминальных устройств, модуль шифрования, модуль ввода и отображения информации, блоки аудиоинтерфейса, а также блок питания, и соединено радиоканалами связи с видеоустройством, которое содержит в своем составе подключенные к двунаправленной шине микроконтроллера приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, модуль шифрования, модуль видеокамеры, блок внешней памяти, а также блок питания, центр диспетчеризации и мониторинга содержит модем для сопряжения с проводной линией связи и модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, при этом информационная связь между каждым терминальным устройством и центром диспетчеризации и мониторинга осуществляется через устройство радиодоступа, включающее в себя подключенные к двунапровленной шине микроконтроллера модемы для сопряжения с радиостанцией УКВ-связи и проводной линией связи, приемопередатчик 1-MESH сети, приемопередатчик 2-MESH сети, модуль автоматического выбора оптимальных маршрутов, модуль шифрования, а также блоки внешнего и бортового питания.