Система диспетчерского контроля и управления инкассаторскими машинами

Система диспетчерского контроля и управления инкассаторскими машинами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемая система относится к автоматизированным системам опознавания подвижных транспортных средств, контроля и управления их движением и может быть использована, в частности, для диспетчерского контроля и управления инкассаторскими машинами.

Известны системы диспетчерского контроля и управления подвижным наземным транспортом (авт. свид. СССР №№ 642.759, 842.920, 849.257, 864.318, 924.735, 929.348, 1.070.594, 1.070.595, 1.196.629, 1.170.478, 1.647.615, 1.693.620, 1.751.795, 1.755.310, 1.780.080; патенты РФ №№ 2.032.220, 2.053.561, 2.056.062, 2.058.592, 2.060.513, 2.066.458, 2.082.279, 2.113.013, 2.122.239; патент США № 4.023.163, 4.388.622, 4.504.482, 5.648.770; патенты Великобритании №№ 1.267.040, 2.279.792, 2.279.478; патенты Франции № 2.038.386, 2.199.151, 2.415.840; патент ФРГ № 1.623.427,; патенты Японии №№ 50-59431, 50-66.595 и другие).

Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является "Система диспетчерского управления наземным транспортом" (патент РФ № 2.113.013, G08G 1/01, 1995 г.), которая и выбрана в качестве базовой.

Указанная система содержит центральный диспетчерский пункт, подвижные единицы и контрольные пункты, на каждом из которых установлены приемопередатчики ближнего и дальнего радиоканалов и микроконтроллер, на центральном диспетчерском пункте установлены двухканальный приемопередатчик, адаптер каналов связи, цифроаналоговый преобразователь, блок ввода-вывода речи и аналого-цифровой преобразователь, а также объединенные в локальную вычислительную сеть с адаптером каналов связи файл-сервер и автоматизированные рабочие места диспетчеров и вспомогательного персонала, на подвижной единице установлены двухканальный приемопередатчик, блок управления, цифроаналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, блок ввода-вывода речи и пульт управления и индикации.

Однако указанная система не обеспечивает возможности для обмена конфиденциальной дискретной информации между центральным диспетчерским пунктом и инкассаторскими машинами и ее защиту от несанкционированного доступа посторонних лиц, в том числе и преступных элементов. Последние постоянно проявляют повышенный интерес к радиоканалам, которые используются для диспетчерского контроля и управления инкассаторскими машинами.

Известная система также не обеспечивает высокой точности определения местоположения инкассаторских машин и постоянное наблюдение с центрального диспетчерского пункта за их текущим графическим положением с отображением на компьютерной карте местности в реальном времени.

Кроме того, в приемниках данной системы, построенных по супергетеродинной схеме, одно и то же значение второй промежуточной частоты ω_пр2 может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах ω₂ и ω₃, т.е.

ω_пр2=ω_г2-ω₂ и ω_пр2=ω₃-ω_г2

Следовательно, если частоту настройки ω₂ принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота ω₃ которого отличается от частоты ω₂ на 2ω_пр2 и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты ω_г2 второго гетеродина (фиг.5).

Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_ПР, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость приемников.

Кроме зеркального, существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условия:

ω_пр2=(±mω_кi±nω_г2),

где ω_кi - частота i-го комбинационного канала приема;

m, n, i - целые положительные числа, включая n=0.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первых гармоник сигналов с гармониками частоты второго гетеродина малого порядка (второй, третий и т.д.), так как чувствительность приемников по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, два комбинационных канала при m=1 и n=2 соответствуют частотам:

ω_к1=2ω_г2-ω_пр2 и ω_к2=2ω_г2+ω_пр2.

Если несущая частота помехи близка или равна второй промежуточной частоте ω_пр2, то образуется канал прямого прохождения. Для данной помехи элементы преобразователей частоты выполняют роль простых передаточных звеньев.

Известной системе свойственно также явление образования интермодуляционных помех, так называемых «интермодуляций». Субъективно это явление проявляется как появление в свободном канале сразу двух голосов, наложенных друг на друга, хотя прослушиваемые станции работают совсем в других каналах. Понятно, что при работе со слабым корреспондентом интермодуляционные помехи могут его заглушать. Из-за интермодуляционных помех в условиях большого города работать почти невозможно: эфир кажется сплошь забитым помехами.

Природа интермодуляционных помех такова. Если на вход приемника попадает одновременно два сигнала большой амплитуды на частотах ω₃ и ω₄ (фиг.6), то они образуют на любых нелинейных элементах приемного тракта ряд интермодуляционных частот по формуле

mω₃±nω₄=±ω_mn.

Сумма (разность) коэффициентов m и n называется порядком, т.е. интермодуляционная частота ω_mn называется частотой порядка m±n.

Если приемник настроен на одну из этих частот, в нем будет прослушиваться помеха с двухголосовой модуляцией. Это можно проиллюстрировать фиг.6. На ней частоты сильных внеполосных сигналов ω₃ и ω₄ условно приняты равными 27,1 и 27,2 МГц соответственно.

Как видно из фиг.6, два мощных сигнала порождают частокол интермодуляционных частот. С повышением порядка амплитуды помех быстро спадают. Чем более линейным является приемный тракт, тем меньше амплитуды интермодуляционных помех и тем быстрее они спадают с повышением их порядка. Поскольку в образовании интермодуляционной помехи участвуют два сигнала, избирательность приемника к этим помехам называется «двухсигнальной избирательностью».

Если частота помехи попала в полосу пропускания приемника, она принимается на правах полезного сигнала, т.е. никакие фильтры неспособны ее устранить.

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения, зеркальному, комбинационным и интермодуляционным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости приемников и надежности контроля и управления инкассаторскими машинами.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы путем обмена конфиденциальной дискретной информацией между центральным диспетчерским пунктом и инкассаторскими машинами и ее защиты от несанкционированного доступа, а также повышение точности определения местоположения инкассаторских машин и повышение помехоустойчивости приемников путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения, зеркальному, комбинационным и интермодуляционным каналам.

Поставленная задача решается тем, что в системе диспетчерского контроля и управления инкассаторскими машинами, содержащей центральный диспетчерский пункт с двухканальным приемопередатчиком, соединенный портом ввода-вывода с двухканальным приемопередатчиком адаптер каналов связи, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, блок ввода и вывода речи и аналого-цифровой преобразователь, выходы которого подключены к группе входов адаптера каналов связи, первая группа выходов которого соединена с входами цифроаналогового преобразователя, а вторая группа выходов - с управляющими входами блока ввода-вывода речи, а также объединенные в локальную вычислительную сеть с адаптером каналов связи файл-сервер и автоматизированные рабочие места диспетчеров и вспомогательного персонала, инкассаторские машины, на каждой из которых установлены двухканальный приемопередатчик, соединенный с блоком управления, цифроаналоговый преобразователь, индикатор отклонения от графика и блок ввода-вывода речи, подключенный к группе входов блок управления, аналого-цифровой преобразователь и соединенный с одним из портов ввода-вывода блока управления пульт управления и индикации с индикатором нахождения инкассаторской машины в зоне действия контрольного пункта, индикатором вызова водителя на речевую связь с центральным диспетчерским пунктом, индикатором успешного обмена информацией и органами ввода дискретной информации, к первой группе выходов блока управления подключены входы цифроаналогового преобразователя, выходом соединенного с информационным входом блока ввода-вывода речи, управляющие выходы которого подключены ко второй группе входов блока управления, а выход - к входу аналого-цифрового преобразователя, и контрольные пункты, на каждом из которых установлены приемопередатчики ближнего и дальнего радиоканалов, соединенные с микропроцессором, на каждой инкассаторской машине введены последовательно включенные приемник сигналов GPS и микропроцессор, соединенные с блоком управления, при этом вход-выход микропроцессора подключен к приемопередатчику, на центральном диспетчерском пункте введены последовательно включенные приемник сигналов GPS и микроЭВМ, соединенные с адаптером каналов связи, при этом вход-выход микроЭВМ подключен к приемопередатчику дальнего радиоканала, каждый приемопередатчик выполнен в виде последовательно включенных источника дискретных сообщений, цифрового скремблера, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с первым выходом эталона времени и частоты, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого соединен с приемопередающей антенной, второго усилителя мощности, первого узкополосного фильтра, первого фазоинвертора, первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, первого полосового фильтра, второго фазоинвертора, второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второго полосового фильтра, третьего фазоинвертора, третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, второго смесителя, второй вход которого через второй гетеродин соединен со вторым выходом эталона времени и частоты, первого усилителя второй промежуточной частоты, четвертого сумматора, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, второго узкополосного фильтра, амплитудного детектора, первого ключа, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, удвоителя фазы, второго измерителя ширины спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый измеритель ширины спектра соединен с выходом первого ключа, порогового блока, второго ключа, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, второго перемножителя, второй вход которого соединен со вторым выходом второго гетеродина, третьего полосового фильтра, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, и цифрового десклемблера, выход которого является выходом приемопередатчика, причем к второму выходу второго гетеродина последовательно подключены первый фазовращатель на +90°, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, второй усилитель второй промежуточной частоты и второй фазовращатель на -90°, выход которого соединен со вторым входом четвертого сумматора.

Сущность предлагаемой системы диспетчерского контроля и управления инкассаторскими машинами поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема системы; на фиг.2 - возможный вариант оформления панели пульта управления и индикации инкассаторской машины; на фиг.3 - пример структурной организации информационной посылки; на фиг.4 - структурная схема каждого приемопередатчика; на фиг.5, 6, 7 - частотные диаграммы, поясняющие работу радиоканалов.

Система диспетчерского контроля и управления инкассаторскими машинами (фиг.1) содержит на инкассаторской машине ИМ приемник 1.1 сигналов GPS, микропроцессор 1.2, приемопередатчик 1, пульт 2 управления и индикации, блок 3 управления, выполненный на микроконтроллере, цифроаналоговый преобразователь 4, аналого-цифровой преобразователь 5 и блок 6 ввода-вывода речи, содержащий, например, громкоговоритель и микрофон или телефонную трубку с датчиком трубкодержателя; на контрольном пункте КП - приемопередатчик 7 ближнего радиоканала, микроконтроллер 8 и приемопередатчик 9 дальнего радиоканала; на центральном диспетчерском пункте ЦДП - приемник 10.1 сигналов GPS, микроЭВМ 10.2, приемопередатчик 10 дальнего радиоканала, адаптер 11 каналов связи, файл-сервер 12, аналого-цифровой преобразователь 13, цифроаналоговый преобразователь 14, блок 15 ввода-вывода речи, автоматизированные рабочие места диспетчеров 16.1...16.n и вспомогательного персонала 17.1...17.К.

На панель пульта управления и индикации инкассаторской машины ИМ (фиг.2) выведены индикаторы нахождения в зоне контрольного пункта 18, вызова от диспетчера на речевую связь 19, усиленного обмена информацией 20 и времени отклонения от графика 21, а также органы ввода дискретной информации, например кнопки о нападении 22, об аварии 23, о вызове диспетчера на речевую связь 24 и об окончании сеанса связи («Ответ») 25.

Каждый приемопередатчик (фиг.4) содержит последовательно включенные источник 37 дискретных сообщений, цифровой скремблер 38, фазовый манипулятор 39, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 36, первый смеситель 40.1, второй вход которого через первый гетеродин 35.1 соединен с первым выходом эталона 34 времени и частоты, усилитель первой промежуточной частоты 41, первый усилитель 42.1 мощности, дуплексер 42.3, вход-выход которого соединен с приемопередающей антенной, второй усилитель 42.2 мощности, первый узкополосный фильтр 43.1, первый фазоинвертор 44.1, первый сумматор 44.1, второй вход которого соединен с выходом усилителя 42.2 мощности, первый полосовой фильтр 46.1, второй фазоинвертор 44.2, второй сумматор 45.2, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 45.1, второй полосовой фильтр 46.2, третий фазоинвертор 44.3, третий сумматор 45.3, второй вход которого соединен с выходом сумматора 45.2, второй смеситель 40.2, второй вход которого через второй гетеродин 35.2 соединен со вторым выходом эталона 34 времени и частоты, первый усилитель 48.1 второй промежуточной частоты, четвертый сумматор 45.4, первый перемножитель 49.1, второй вход которого соединен с выходом сумматора 45.3, второй узкополосный фильтр 43.2, амплитудный детектор 50, первый ключ 51.1, второй вход которого соединен с выходом сумматора 45.4, удвоитель 53 фазы, второй измеритель 54.2 ширины спектра, блок 55 сравнения, второй вход которого через первый измеритель 54.1 ширины спектра соединен с выходом ключа 51.1, пороговый блок 56, второй ключ 51.2, второй вход которого соединен с выходом ключа 51.1, второй перемножитель 49.2, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 35.2, третий полосовой фильтр 46.3, фазовый детектор 57, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 35.1, и цифровой десклемблер 58, выход которого является выходом приемопередатчика. Ко второму выходу гетеродина 35.2 последовательно подключены первый фазовращатель 47.1 на +90°, третий смеситель 40.3, второй вход которого соединен с выходом сумматора 45.3, второй усилитель 48.2 второй промежуточной частоты и второй фазовращатель 47.2 на -90°, выход которого соединен со вторым входом сумматора 45.4.

Удвоитель 53 фазы, измерители 54.1 и 54.2 ширины спектра, блок 55 сравнения, пороговый блок 56 и ключ 51.2 образуют структурный селектор 52.

Система работает следующим образом.

При включении аппаратуры центрального диспетчерского пункта с рабочих мест вспомогательного персонала (программистов-операторов) 17.1...17.К производится первичная установка параметров системы: занесение в память файл-сервера номеров контрольных пунктов, инкассаторских машин, маршрутов, номеров нарядов в маршрутах и графиков движения (времени прохождения каждого контрольного пункта маршрута) для каждой инкассаторской машины.

Центральный диспетчерский пункт работает параллельно и независимо в двух режимах - автоматическом и диспетчерского управления.

В автоматическом режиме приемопередатчик 10 дальнего канала на ЦЦП под управлением адаптера 11 каналов связи непрерывно производит циклический опрос всех контрольных пунктов, прием информации о параметрах движения по маршрутам инкассаторских машин и их техническом состоянии, а включенные в локальную вычислительную сеть файл-сервер 12 и компьютеры автоматизированных рабочих мест диспетчеров 16.1...16.n - обработку, хранение, отображение полученной информации и корректировку графиков движения на основе анализа статистических данных.

Каждый контрольный пункт является активным ретранслятором с накоплением информации. Приемопередатчик 7 ближнего радиоканала контрольного пункта под управлением микроконтроллера 8 непрерывно производит циклическое сканирование в зоне контроля и поочередный опрос всех инкассаторских машин, находящихся в зоне контроля. Приемопередатчик 1 ИМ включен на прием по первому каналу и передает информацию только по запросу контрольного пункта или диспетчера через посредство КП. При совпадении кода ИМ, находящейся в зоне контроля КП, о чем свидетельствует включенное состояние индикатора 18 нахождения ИМ в зоне КП на панели пульта 2 управления и индикации ИМ, с кодом запроса приемопередатчик 1 ИМ под управлением блока 3 управления передает по второму каналу на КП телеметрическую информацию о параметрах движения ИМ (например, номер ИМ, номер маршрута, номер наряда в маршруте, номер пройденного последним контрольного пункта и не менее двух номеров предыдущих контрольных пунктов для определения направления движения, признаки наличия или отсутствия аварии или нападения, вызова диспетчера водителем ИМ и окончания сеанса речевой связи), техническом состоянии ИМ (например, загрузка, средний расход топлива, средняя скорость движения по участкам, максимальная скорость, возникшие неисправности и т.д.).

Приемопередатчик 7 ближнего радиоканала КП принимает информацию с ИМ, микроконтроллер 8 кодирует ее индивидуальным для данного КП кодом, а приемопередатчик 9 дальнего радиоканала КП передает эту информацию на ЦДП. Приемопередатчик 10 дальнего радиоканала ЦДП принимает информационную посылку, адаптер 11 каналов связи преобразует ее и передает в файл-сервер 12, который обрабатывает полученную информацию, вычисляет отклонение фактического времени прибытия на КП от планового, затем информация об отклонении от графика вместе с сигналом об успешном обмене информацией (сигнал квитирования) преобразуется адаптером 11 каналов связи и передается передатчиком 10 дальнего радиоканала на ИМ через КП, в результате чего на панели пульта 2 управления и индикации ИМ индикатором 21 высвечивается величина отклонения фактического времени прибытия на КП от планового и включает индикатор 20 успешного обмена информацией между ИМ и ЦДП. После этого опрос зоны контроля КП продолжается в порядке возрастания номеров ИМ. Если в зоне КП находится несколько ИМ, то опрос ИМ осуществляется в порядке возрастания их номеров. Поскольку ответные сообщения формируются только после получения запроса по своему номеру, исключается возможность одновременного излучения сигналов с нескольких ИМ и тем самым исключается возможность сбоев, вызванных наложением информации. Если в зоне КП нет ни одной ИМ, происходит непрерывный последовательный цикл формирования и излучения запросных сообщений с последующим повторением этих циклов.

Аппаратура ближнего радиоканала имеет радиус действия около 100 м. Это позволяет использовать передатчик малой мощности, что снижает себестоимость системы и обеспечивает соблюдение санитарных норм на радиоизлучения. Кроме того, увеличение радиуса действия передатчиков, а следовательно, и зоны контроля КП привело бы к снижению точности определения местоположения ИМ. Указанная величина зоны контроля достаточна для нахождения в ней нескольких ИМ одновременно и не требует точной остановки в определенной точке и точной ориентации ИМ.

Информационные посылки передаются помехозащищенным кодом с обнаружением и исправлением ошибок, что позволяет существенно повысить помехозащищенность передаваемой информации. После успешного приема информации на ЦДП в ответном сообщении посылается на ИМ сигнал квитирования. При отсутствии сигнала квитирования с ИМ посылается повторный запрос. При длительном отсутствии сигнала квитирования делается вывод о неисправности аппаратуры КП или ИМ, о чем сигнализируется диспетчеру для принятия мер по устранению нарушений работы системы.

В режиме диспетчерского управления, осуществляемом параллельно и независимо с автоматическим, диспетчер при помощи автоматизированных рабочих мест диспетчеров 16.1-16.n вызывает на речевую связь водителя любой ИМ либо всех водителей, находящихся в зоне действия определенного КП, либо - при циркулярном вызове - всех водителей для изменения графика движения, маршрута, количества машин на маршруте в зависимости от различных форс-мажорных обстоятельств, при изменении погодных условий (например, уменьшение скорости при гололеде, дожде и т.п.), дорожной ситуации (например, ремонт дороги, дорожно-транспортное происшествие и т.п.), выводит при необходимости промежуточные данные по любой ИМ.

При вызове водителей, находящихся в зоне действия определенного КП, диспетчер набирает на клавиатуре автоматизированного места 16.i номер КП, посылая сигнал вызова нескольким водителям. Их приемопередатчики настраиваются на прием и водитель (охранник) ожидают речевого сообщения диспетчера. При циркулярном вызове всех водителей сообщение диспетчера преобразуется аналого-цифровым преобразователем 13 и записывается в память файл-сервера; для тех водителей, которые находятся в зонах действия контрольных пунктов, идет сигнал вызова на речевую связь, их приемопередатчики переходят в режим приема и принимают сообщения диспетчера. Для водителей ИМ, находящихся в момент передачи циркулярного сообщения между КП, после их прибытия и опознавания в зоне действия какого-либо КП передается сигнал вызова на речевую связь, устанавливающий их приемопередатчики в режим приема, из памяти файл-сервера 12 извлекается сообщение, преобразуется адаптером 11 каналов связи в помехозащищенный код с обнаружением и исправлением ошибок и передается приемопередатчиком 10 дальнего радиоканала в состав информационных посылок на эти ИМ через посредство КП.

При вызове водителя определенной ИМ на речевую связь диспетчер на пульте автоматизированного рабочего места 16.i набирает номер, необходимый ИМ, и в составе информационной посылки передает сигнал вызова через КП, в зоне действия которого находится эта ИМ. Приемопередатчик 1 настраивается в режиме приема, на пульте 2 управления и индикации загорается индикатор 19 вызова от диспетчера и звучит сигнал вызова. Водитель ИМ, в состав блока ввода-вывода которой входит телефонная трубка, должен взять трубку. Если блок 6 ввода-вывода речи ИМ оборудован громкоговорителем и микрофоном, под действием блока 3 управления цифроаналоговый преобразователь 4 подключается через усилитель к громкоговорителю. Диспетчер с помощью блока 15 ввода-вывода речи передает сообщение водителю. При этом аналого-цифровым преобразователем 13 речь преобразуется адаптером 11 в помехозащищенный код с обнаружением и исправлением ошибок (например, код Рида-Соломона), который излучается приемопередатчиком 10 дальнего радиоканала ЦДЛ, принимается передатчиком 9 дальнего радиоканала КП, преобразуется микроконтроллером 8 КП, излучается приемопередатчиком 7 ближнего радиоканала КП, принимается приемопередатчиком 1 инкассаторской машины с заданным номером (если код ее номера совпадает с переданным в сообщении номером), преобразуется под действием блока 3 управления ИМ цифроаналоговым преобразователем 4 и поступает в блок 6 ввода-вывода речи ИМ. Водитель слышит сообщение диспетчера. Если водителю необходимо связаться с диспетчером, водитель нажимает кнопку 21 вызова диспетчера, что фиксируется блоком 3 управления, и в составе телеметрической части информационной посылки (фиг.3) передается на ЦДП через КП, в зоне действия которого находится ИМ. Диспетчер получает сигнал вызова и разрешает речевую связь. Водитель говорит в микрофон или телефонную трубку блока 6 ввода-вывода речи, аналого-цифровой преобразователь 5 преобразует сигнал в цифровую форму и под воздействием блока 3 управления приемопередатчик 1 передает речевое сообщение водителя в составе информационных посылок на ЦДП через КП, в зоне действия которого находится ИМ. Принятое приемопередатчиком 10 сообщение декодируется адаптером 11, преобразуется цифроаналоговым преобразователем 14 и поступает в блок 15 ввода-вывода речи на ЦДЛ. По окончании сеанса связи водитель нажимает кнопку 25 на пульте 2 управления и индикации ИМ.

При возникновении нештатных ситуаций (нападение на инкассаторскую машину или аварийная ситуация) водитель ИМ нажимает на панели 2 управления и индикации соответствующую кнопку (для сигнализации об аварийной ситуации - кнопку 22, для сигнализации о нападении - кнопку 23) и его вызов через КП, в зоне действия которого он находится, ретранслируется на ЦДП. Сигнал передается многократно, для того чтобы он мог быть принят с большей вероятностью. Для устойчивого приема из любой точки маршрута (даже вне зоны действия КП), а также вне маршрута сигналов об аварийной ситуации или нападении на водителя предусмотрено кратковременное повышение мощности передатчика.

Обмен информацией между ИМ и КП, между КП и ЦДП, между ЦДП и ИМ (фиг.1) ведется по радиоканалу. Организовано два канала передачи информации: прямой - от ЦДП к КП и далее от КП к ИМ и обратный - от ИМ к КП и далее к ЦДП. Все сигналы, в том числе и речевые, передаются в цифровой форме помехозащищенным кодом с временным уплотнением старт-стопными посылками с частотой повторения, равной частоте дискретизации речевого сигнала. Информационная посылка содержит (фиг.3):

- стартовую посылку 26;

- адрес речевой посылки 27;

- признак речевой посылки 28;

- собственно речевую посылку 29;

- адрес телеметрической посылки 31;

- собственно телеметрическую посылку 32;

- стоповую посылку 33.

В составе телеметрической посылки с ИМ на ЦДП передается, например, код номера наряда в маршруте, признаки наличия или отсутствия вызова диспетчера на речевую связь, нападения, аварии, окончания сеанса связи, возникшие неисправности. В составе телеметрической посылки с ЦДП на ИМ передается, например, код номера КП, номера ИМ, отклонение от графика, наличие или отсутствие признака вызова на речевую связь, успешного обмена информацией. Период передачи Т обратно пропорционален частоте дискретизации речевого сигнала. Речевой канал является дуплексным. Информационная емкость системы - 100 КП и 1000 ИМ с возможностью увеличения.

Для точного определения местоположения инкассаторских машин в реальном времени используется спутниковая навигационная система GPS или «Глонасс».

Глобальная навигационная система GPS (Global Positioning System), известная также как Navstar (Navigation System with Time and Ranging - Национальная система определения времени и дальности), предназначена для передачи навигационных сигналов, которые могут одновременно приниматься во всех регионах мира. Система используется для решения как военных, так и гражданских навигационных задач.

Российская спутниковая навигационная система аналогичного назначения, известная под названием «Глонасс» (Глобальная навигационная спутниковая система), применяется для предоставления навигационных услуг различным категориям потребителей без каких-либо ограничений.

Система GPS и «Глонасс» имеют сходную архитектуру. В их состав входят космический сегмент, состоящий из 24 КА, сеть наземных станций наблюдения за их работой и пользовательский сегмент (навигационные приемники).

Каждый GPS-спутник излучает на двух частотах (L₁ и L₂) специальный навигационный сигнал в виде бинарного фазоманипулированного сигнала. В сигнале зашифровываются два вида кода. Один из них - код С/А - доступен широкому кругу потребителей. Он позволяет получать лишь приблизительную оценку местоположения, поэтому называется «грубым» кодом. Передача кода С/А осуществляется на частоте L₁ с использованием фазовой манипуляции псевдослучайной последовательностью длиной 1023 символа. Защита от ошибок обеспечивается с помощью кода Гоулда. Период повторения С/А-кода - 1 мс. Тактовая частота - 1,023 МГц.

Другой код - Р обеспечивает более точное вычисление координат, но пользоваться им способны не все; доступ к нему ограничивается провайдером услуг GPS. В основном Р-код предоставляется военным и федеральным службам США. Этот код передается на частоте L₂ с применением сверхдлинной псевдослучайной последовательности с периодом повторения 267 дней. Тактовая частота - 10,23 МГц.

Координаты инкассаторской машины определяются с помощью стандартного навигационного приемника 1.1 сигналов GPS. Захватив сигнал, навигационный приемник 1.1 направляет его в микропроцессор 1.2, который автоматически вычисляет координаты инкассаторской машины. Погрешность вычисления координат не более 100 м.

Для повышения точности определения местонахождения инкассаторских машин используется принцип дифференциальных навигационных измерений.

Дифференциальный режим позволяет установить координаты каждой инкассаторской машины с точностью до 5 м в динамической навигационной обстановке и до 2 м - в стационарных условиях. Дифференциальный режим реализуется с помощью приемника 10.1 сигналов GPS, расположенного на центральном диспетчерском пункте с известными геодезическими координатами. Сравнивая известные координаты, полученные в результате прецизионной геодезической съемки, с измеренными, микроЭВМ 10.2 вырабатывает поправки, которые передаются инкассаторским машинам по радиоканалу в заранее оговоренном формате. Приемопередатчик 1 позволяет получать дифференциальные поправки с центрального диспетчерского пункта. Поправки, принятые от ЦДП, автоматически вносятся в результаты собственных измерений с помощью приемника 10.1 сигналов GPS.

Для каждого КА, сигналы которого поступают на приемник 10.1, поправка, полученная от ЦДП, складывается в микропроцессоре 1.2 с результатом измерения псевдодальности. Вычисленная поправка Д2 определяется в виде

Δ∑=ΔR+ΔV(Т-ΔT),

где ΔR - поправка псевдодальности;

ΔV - поправка псевдоскорости (скорости изменения поправки);

Т - время измерения приемником 1.1 сигналов GPS;

ΔT - временная привязка поправки.

Результаты, полученные с помощью дифференциального метода, в значительной степени зависят от расстояния между ИМ и ЦДП. Применение этого метода наиболее эффективно, когда преобладающими являются систематические ошибки, обусловленные внешними по отношению к приемнику причинами, что характерно обычно для системы GPS.

Погрешности С/А и «уходы» шкалы времени компенсируются в дифференциальном режиме полностью. Погрешности вследствие задержки сигналов в атмосфере зависят от идентичности условий прохождения сигналов к ЦДП и ИМ, а следовательно, от расстояния между ними. Эти погрешности компенсируются лишь при близком расположении ЦДП и ИМ. Эфемероидная погрешность также лучше всего компенсируется при небольшом удалении ИМ от ЦДП.

На центральном диспетчерском пункте монтируется рабочее место диспетчера для визуального отображения на компьютерной карте местности текущего положения инкассаторских машин и обмена сообщениями с ними. С одного рабочего места диспетчера можно вести наблюдение одновременно за несколькими инкассаторскими машинами. Инкассаторские машины оснащаются бортовым приемником 1.1 и микропроцессором 1.2, позволяющим по запросу диспетчера в автоматическом режиме передавать собственные координаты на компьютер центрального пульта ЦДП.

В случае опасности (например, нападение на инкассаторскую машину или аварийная ситуация) водитель инкассаторской машины нажимает на панели 2 управления и индикации соответствующую кнопку. На центральном пульте немедленно отображается текстовая информация о ИМ, подавшей сигнал тревоги и о том, какой характер помощи требуется, а на электронной карте на мониторе диспетчер может наблюдать текущее положение ИМ в виде условного значка. При получении сигнала тревоги оператор и водитель ИМ могут обмениваться текстовыми сообщениями и поговорить друг с другом по телефону, причем голосовая связь и передача цифровых данных о ИМ осуществляются по одному и тому же каналу.

В перерывах между сеансами связи бортовой микропроцессор 1.2 накапливает текущие координаты в своей памяти, выполняя роль «черного ящика», который может сдаваться диспетчеру для анализа маршрута по окончании работы. При возобновлении связи с диспетчером сначала передаются накопленные координаты, а затем текущие, что исключает «разрывы» в маршруте, отображаемом на электронной карте на диспетчерском пункте.

Каждый приемопередатчик работает следующим образом.

Опорным генератором 36 формируется напряжение высокой частоты (фиг.8, а)

u_c(t)=U_c·cos(ω_ct+ϕ_с), 0≤t≤Т_c,

где U_c, ω_с, ϕ_с, Т_c - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;

которое поступает на второй вход фазового манипулятора 39, на первый вход которого подается модулирующий код M₁(t) (фиг.8, б) с выхода цифрового скремблера 38. Вход последнего соединен с источником 37 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 39 образуется фазоманипулированный (ФМн) сигнал (фиг.8, в).

u₁(t)=U_c·cos[ω_ct+ϕ_к1(t)+ϕ_c], 0≤t≤Т_c,

где ϕ_к1(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t), причем ϕ_k1(t)=const при Кτ_э1<t<(К+1)τ_э1 и может изменяться скачком при t=Кτ_э1, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, ..., N₁-1);

τ_э1, N₁ - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_c (T_c=Nτ_э1).

Этот сигнал поступает на первый вход смесителя 40.1, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 35.1, стабилизированного эталоном 1 частоты и времени

u_г1(t)=U_г1·cos(ω_г1t+ϕ_г1).

На выходе смесителя 40.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 41 выделяется напряжение суммарной (первой промежуточной) частоты

u_пр1(t)=U_пр1·cos[ω_пр1t+ϕ_к1(t)+ϕ_пр1], 0≤t≤Т_c,

где U_пр1=1/2K₁U_cU_г1;

K₁ - коэффициент передачи смесителя;

ω_пр1=ω_c+ω_г1 - первая промежуточная частота;

ϕ_пр1=ϕ_с+ϕ_г1,

которое усиливается в усилителе 42.1 мощности и излучается через дуплексер 43 и антенну в эфир на частоте ω₁=ω_пр1 (фиг.8, г).

При этом цифровой скремблер 38 реализует криптографический метод защиты конфиденциальной дискретной информации.

Криптографические методы защиты информации - это специальные методы шифрования, кодирования и преобразования информации, в результате которых ее содержание становится недоступным посторонним лицам, в том числе и преступным элементам, 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 - шифруемое сообщение преобразуется по не