Устройство для регулирования движения судов

 

Изобретение относится к системам регулирования транспортных средств для предупреждения столкновений подвижных объектов, снабженных радиостанциями. Целью изобретения является повышение информативности за счет увеличения дальности действия телеуправления, а именно расширение границ судоходного участка с регулируемым движением. Устройство содержит N приемопередающих комплектов 1, каждый из которых содержит приемнопередающую антенну 2, антенный переключатель 3, приемник 4, пороговый блок 5, передатчик 6, мультивибраторы 7 11, элементы И 12 14, элементы ИЛИ 15, 16 и 37, счетчик 17, индикатор 18, регистры 19 и 38, генераторы 20 и 21 импульсов, блок 22 контроля информации, дешифратор 23, преобразователь 24 кода, одновибратор 25, блок 26 управления, элемент НЕ 27, блок 28 выделения начала сообщения, коммутатор 29, группы из n k элементов И 30, 31 и 32, группы из n - k триггеров 33 и 34, группу из n k элементов ИЛИ 35, группу из k триггеров 36. 1 табл. 1 ил.

Изобретение относится к системам регулирования давления транспортных средств для предупреждения столкновений подвижных объектов (судов), снабженных радиостанциями, и может быть использовано для регулирования движения морского, речного и воздушного флота, автомобильного и железнодорожного транспорта.

Известно устройство для регулирования движения судов в гаванях, используемое для обнаружения, распознавания и связи. В устройстве, состоящем из двух приемопередающих комплектов, за счет излученных с каждого из двух судов электромагнитных волн обеспечивается взаимное обнаружение и опознавание по выделенным по яркости отметкам на экране индикатора. В системе объединяется информация судового радиолокатора и судовой радиостанции, между каждыми двумя комплектами может быть организована радиолиния связи. Она состоит из двух одинаковых разнесенных приемопередающих комплектов, каждый из которых содержит радиостанцию, включающую в себя антенну, соединенную через антенный переключатель, приемник со сходом телефонного аппарата, выход которого через передатчик, антенный переключатель соединен с антенной, радиолокатор, включающий в себя антенну, связанную через дуплексный антенный переключатель и радиолокационный приемник с индикатором, соединенным через дуплексный антенный переключатель с антенной, кроме того, блок управления переключением через последовательно соединенные переключатель фаз, фазовый компенсатор, причем блок управления связан с вторым входом передатчика радиостанции, СВЧ-антенна через последовательно соединенные токосъемник, второй вход которого подключен к селектору по азимуту, видеодетектор, усилитель, пороговое устройство, генератор прямоугольных импульсов связан с фазовращателем, второй вход которого соединен с селектором по дальности. Выходы фильтра и фазовращателя подключены к второму и третьему входу переключателя фаз соответственно. Выход приемника радиостанции соединен также через последовательно соединенные второй фазовый компенсатор, детектор пересечения, первый генератор импульсов, схему совпадения, интегратор, пороговый детектор с датчиком тревоги. Выход первого генератора импульсов подключен также к первому входу схемы И, к второму входу которой подключен второй выход порогового детектора. Выход схемы И через второй генератор импульсов подключен к второму входу радиолокационного индикатора. Выход радиолокационного приемника соединен также с вторым входом схемы совпадения [1] Однако данное устройство работает лишь в пределах радиуса действия радиостанции, что не повышает информативность системы.

Наиболее близким к изобретению является устройство для регулирования движения судов, содержащее генератор тактовых импульсов, модулятор, выход которого через передатчик, антенный переключатель соединен с антенной, причем выход антенного переключателя соединен с входом приемника, формирователь меток дальности через усилитель подключен к первому входу индикатора, формирователь сигналов развертки подключен к второму входу индикатора. Вход генератора тактовых импульсов, первый вход первого элемента И и первый вход первого элемента ИЛИ объединены и являются первым входом управления устройства. Выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом второго элемента И, выход которого через второй элемент ИЛИ подключен к входам модулятора, первого мультивибратора, информационному входу первого элемента задержки, входам формирователя меток дальности и формирователя сигнала развертки, вход управления первого элемента задержки являются вторым входом управления устройства. Выход приемника соединен с входом порогового элемента и с первым входом сумматора напряжения. Выход сумматора подключен к второму входу усилителя. Выход порогового устройства подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого является выходом устройства и подключен к входу второго элемента задержки, выход которого через мультивибратор соединен с вторым входом первого элемента И, со счетным входом счетчика и с входом третьего мультивибратора. Выход третьего мультивибратора подключен к входу разрешения счета счетчика, выход которого соединен с входом четвертого мультивибратора, инверсный выход которого соединен с вторым входом второго элемента И. Прямой выход четвертого мультивибратора соединен через первый элемент И с тактовым входом регистра, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ. Инверсный выход первого мультивибратора соединен с вторым входом третьего элемента И. Выход первого элемента задержки через пятый мультивибратор подключен к второму входу сумматора напряжения и к второму входу первого элемента ИЛИ. Выход первого элемента ИЛИ соединен с третьим входом третьего элемента И. Входы данных регистра являются информационным входом устройства, вход управления записью регистра является третьим входом управления устройства [2] К недостаткам этого устройства следует отнести следующее. Дальность действия радиоканала связи ограничивается областью зоны обзора радиолокатора и зависит от мощности передатчика, коэффициента направленного действия антенны, высоты ее подъема и т.п. В условиях интенсивного движения судов и их группировании при входе в зону, в которой обеспечивается обмен данными, наблюдается перепутывание судов между собой, что ведет к появлению ложных трасс, срыву сопровождения и к созданию аварийной ситуации. Возможна частичная потеря радиолокационной информации при обмене данными в моменты времени, когда с регистра снимается "нулевая" информация. Это приводит к снижению вероятности правильного обнаружения локатора, пропуску малоразмерных объектов, а следовательно, и к появлению аварийной ситуации. Для организации обмена данными необходимо включать СВЧ-оборудование радиолокатора, которое имеет меньшее время наработки на отказ по сравнению с другим радиотехническим оборудованием судна и, следовательно, чаще выходит из строя. При группировании судов, например, в районе портов и т.п. локаторы создают взаимные помехи, что снижает качество обнаружения и достоверность передаваемой информации. Диаграмма направленности вызываемого судна постоянно вращается (сканирует) относительно ведущего (вызывающего) комплекта, что затрудняет организацию дуплексного канала связи, снижает достоверность передаваемых сообщений.

Целью изобретения является повышение информативности за счет увеличения дальности действия телеуправления, а именно расширение границ судоходного участка с регулируемым движением.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит N приемопередающих комплектов 1, дуплексно соединенных между собой через радиоканалы, где N > 2. Каждый из N приемопередающих комплектов содержит приемопередающую антенну 2, соединенную с антенным переключателем 3, выход которого соединен с входом приемника 4, выход которого подключен к первому входу порогового блока 5, передатчик 6, выход которого подключен к входу антенного переключателя 3, пять мультивибраторов 7-11, три элемента И 12-14, два элемента ИЛИ 15 и 16, счетчик 17, индикатор 18, первый регистр 19, причем выход первого мультивибратора 7 подключен к первому входу первого элемента И 12, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 15, выход второго мультивибратора 8 соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 16. Кроме того, в комплект введены два генератора импульсов 20 и 21, блок 22 контроля информации, дешифратор 23, преобразователь 24 кода, одновибратор 25, блок 26 управления, элемент НЕ 27, блок 28 выделения начала сообщения, коммутатор 29, три группы из n-K элементов И 30, 31, 32, две группы из n-K триггеров 33, 34, группа из n-K элементов ИЛИ 35, группа из К триггеров 36, третий элемент ИЛИ 37, второй регистр 38.

Выход порогового блока 5 подключен к информационному входу второго регистра 38 и к входу блока 28 выделения начала сообщения, выход которого подключен к входу первого генератора 20 импульсов и к входам установки в нулевое состояние счетчика 17 и n-K триггеров 33 первой группы. Выход первого генератора 20 импульсов подключен к тактовому входу второго регистра 38 и к счетному входу счетчика 17, выход которого подключен к входам дешифратора 23 и блока 22 контроля информации, к первым входам n-K элементов И 30 первой группы. Выход каждого из элементов И 30 подключен к входу установки в единичное состояние соответствующего триггера 33 первой группы, выход каждого из которых подключен к второму входу соответствующего элемента И 31 второй группы. Выход каждого из элементов И 31 подключен к первому входу соответствующего элемента ИЛИ 35 группы, выходы которых подключены к первой группе соответствующих n-K информационных входов коммутатора 29. Выходы коммутатора подключены к группе информационных входов первого регистра 19, выход которого соединен с входом передатчика 6, с вторым входом первого элемента ИЛИ 15 и с входами установки в нулевое состояние n-K триггеров 34 второй группы. Первая группа n-K выходов блока 26 управления подключена к соответствующим входам установки в единичное состояние n-K триггеров 34 второй группы, выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего элемента И 32 третьей группы, выход каждого из которых подключен к второму входу соответствующего элемента ИЛИ 35 группы. n-K выходы второго регистра 38 подключены к вторым входам соответствующих n-K элементов И 30 первой группы и к соответствующим входам первой группы блока 22 контроля информации. К выходов второго регистра 38 подключены к соответствующим входам второй группы блока 22 контроля информации и к группе входов дешифратора 23, выход которого подключен к входу третьего мультивибратора 9. Выход мультивибратора 9 подключен к первому входу второго элемента И 13, выход которого подключен к вторым входам n-K элементов И 31 второй группы, к первому входу одновибратора 25, к первому входу третьего элемента ИЛИ 37 и к второму входу второго элемента ИЛИ 16, выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора 29. Выход блока 22 контроля информации подключен к входам первого и четвертого мультивибраторов 7 и 10, выход последнего из которых подключен к второму входу второго элемента И 13. Выход первого элемента И 12 через элемент ИЛИ 15 подключен к входу преобразователя 24 кода, выход которого подключен к входу индикатора 18. К выходов блока 26 управления подключены к соответствующим входам К триггеров 36 группы, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам второй группы коммутатора 29. (n+1)-й выход блока 26 управления соединен с вторыми входами n-K элементов И 32 третьей группы и с вторым входом третьего элемента ИЛИ 37, выход которого подключен к входу разрешения записи первого регистра 19 и входу второго мультивибратора 9. Выход мультивибратора 8 подключен к второму входу второго элемента ИЛИ 16 и к входам элемента НЕ 27 и второго генератора 21 импульсов, выход которого подключен к тактовому входу первого регистра 19. Выход элемента НЕ 27 подключен к первому входу третьего элемента И 14 и к второму входу одновибратора 25, выход которого подключен к входу пятого мультивибратора 11. Выход мультивибратора 11 подключен к второму входу третьего элемента И 14, выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И 37 и к второму управляющему входу коммутатора 29.

При включении устройства производится начальная установка всех элементов системы. Затем с блока 26 управления в группу из n-K триггеров 34 записывается сменная часть сообщения, например маршрут передачи информации, а именно классификационные номера судов (комплектов 1), через которые передается информация, заложенная с блока 26 во вторую группу 36 из К триггеров. Эти данные, например запрос номера судна, являются неизменными до приема на получателе информации. Места для К разрядов в сообщении из разрядов могут быть определены любые. Формат сообщения, как и классификационные номера объектов, заранее известны всем участникам движения и береговым (наземным) службам. Для повышения достоверности в число К разрядов могут входить и защитные символы, используемые для контроля сообщения на стороне приема.

Затем включается на блоке 26 управления команда "Режим". При этом с (n+1)-го выхода блока 26, пройдя третий элемент ИЛИ 37, сигнал через второй мультивибратор 8 запускает второй генератор 21 импульсов. Одновременно выходным импульсом элемента ИЛИ 37 разрешается параллельная запись данных в n-разрядный первый регистр 19. Для этого с выхода второго мультивибратора 8 через второй элемент ИЛИ 16 подается импульс на первый управляющий вход коммутатора 29, который пропускает на соответствующие n входов регистра 19 сигналы, записанные в группах из триггеров 36 и 34. На время действия импульса на (n+1)-м выходе блока 26 управления разрешается прохождение сигналов через третью группу из n-K элементов ИЛИ 32 на соответствующие входы группы 35 из n-K элементов ИЛИ.

После записи данных в регистр 19 осуществляется считывание данных тактовыми импульсами генератора 21. Выходной сигнал регистра 19 в передатчике 6 преобразуется в радиосигнал и через антенный переключатель 3, приемопередающую антенну 2 излучаются в пространство. Кроме того, выходные импульсы регистра 19 используются для установки в "0" группу 34 из n-K триггеров и после преобразования параметров в преобразователе 24 кода, например, по амплитуде поступают на индикатор (дисплей) 18 для отображения. Длительность элементарного выходного сигнала (одного разряда регистра 19) определяется полосой пропускания полосовых фильтров передатчика вызывающего объекта и приемника вызываемого объекта.

Ослабленные по мощности радиосигналы принимаются антенной 2 приемопередающего комплекта 1, пройдя антенный переключатель 3, усиливаются и преобразуются в видеоимпульсы в приемнике 4 и поступают на вход порогового блока 5. Выделение сигналов на фоне помех меньшей мощности обеспечивается установкой порогового напряжения, задаваемого с (n+3)-го выхода блока 26 управления.

С выхода порогового устройства 5 импульсы поступают на блок 28 выделения начала сообщения и последовательный вход второго регистра 38. В блоке 28 выделение начала сообщения может быть произведено, например, по длительности сигнала или по другим признакам. Выходным импульсом блока 28 запускается первый генератор 20 импульсов и устанавливается в "0" счетчик 17 и первая группа 33 из n-K триггеров. Запись последовательной информации в регистр 38 осуществляется импульсами генератора 20, поступающими на тактовый вход регистра 38. Стабильность частоты генераторов 20 и 21 должны быть такой, чтобы за время сообщения временное положение изменилось на время не более 1/10 длительности одного разряда информации в регистре 19. На вход счетчика 17 подаются импульсы генератора 20. Счетчиком выделяется каждый n-й импульс, поступающий на входы первой группы 30 из n-K элементов И, блока 22 контроля, дешифратора 23.

На время действия импульса на выходе счетчика 17 разрешается прохождение сигналов с n-K выходов регистра 38 через первую группу 30 из n-K элементов И для записи в первую группу 33 из n-K триггеров, все n-разрядное сообщение в блоке 22 контроля проверяется на достоверность. К разрядов анализируются в дешифраторе, например, для выделения адреса: номера объекта сообщения. При приеме достоверной информации с требуемым адресом на выходах блока 22 контроля и дешифратора 23 появляются импульсы. Из-за разных задержек эти импульсы могут не совпадать во времени.

Для выравнивания задержек в блоках 23 и 22 используются третий и четвертый мультивибраторы 9 и 10 и второй элемент И 13. Выходные сигналы второго элемента И 13 необходимы для трансляции через вторую группу 31 из n-K элементов И сигналов с n-K триггеров 33 на входы группы 35 из n-K элементов ИЛИ. Кроме того, они поступают на вход стирания одновибратора 25, на первый управляющий вход коммутатора 29 через второй элемент ИЛИ 16 и через третий элемент ИЛИ 37 на вход второго мультивибратора 8. Далее осуществляются операции по записи данных в регистр 19 и считывания из него, формирование радиосигнала и излучение его в пространство.

Отличие этих операций от описанных выше заключается в том, что с блока 26 управления через триггера 36 и коммутатор 29 записываются только К разрядов, а остальные n-K переписываются из соответствующих n-K разрядов второго регистра 38 через цепочку из групп n-K элементов И 30, триггеров 33, элементов И 31, ИЛИ 35. При наличии импульса на выходе блока 22 контроля элементов И запускается первый мультивибратор, который разрешает прохождение выходных импульсов второго регистра 38 через первый элемент И 12 и далее через первый элемент ИЛИ 15, преобразователь 24 кода на индикатор 18 для отображения. После выдачи каждого сообщения комплект находится в режиме ожидания ответных данных. Время ожидания зависит от числа промежуточных комплектов, а также от времени обработки сигналов при передаче и приеме. Интервал ожидания задается длительностью импульса одновибратора 25.

Если в течение заданного времени комплектом был принят и обработан ответный достоверный и относящийся к данному судну (объекту) сигнал, то импульсами с выхода второго элемента И 13 осуществляется стирание (сброс) одновибратора 25 и никакого дополнительного сообщения с комплекта 1 не выдается. Принятое ответное сообщение обрабатывается и, как описано выше, переформировывается в регистре 19 в новое. Если в течение заданного времени не пришло ответное сообщение, то на выход третьего элемента И 14 проходит импульс пятого мультивибратора 11. Этот сигнал, пройдя третий элемент ИЛИ 37, поступает на вход второго мультивибратора 8, и начинается процесс формирования сообщения, например, об отсутствии в заданном районе судов в той последовательности, которая была описана выше. В качестве такого сообщения может быть использовано, например, исходное сообщение источника информации (вызывающего комплекта 1). Последовательность прохождения этого сообщения будет иной, чем в принимаемой информации. Например, если имеют один промежуточный комплект, как в случае когда комплектам присвоены следующие классификационные номера: N 2 источник информации (вызывающий комплект), N 5 промежуточный комплект, N 3 искомое судно (вызываемый комплект), то разряды, отведенные в сообщении под адрес (входящие в число К разрядов), будут заполнены так, как показано в таблице.

Изменения в адресную часть сообщения могут быть внесены как с блока 26 управления на основе данных, снятых с экрана индикатора 18, так и автоматически при выдаче через второй элемент ИЛИ 16 импульсов с выхода второго элемента И 13 на первый управляющий вход коммутатора 29 или с выхода третьего элемента И 14 на второй управляющий вход. Для обеспечения устойчивого сопровождения и управления судами (объектами) обмен данными с ними должен производиться через интервал времени, в течение которого они не успевают выйти из зоны устойчивой радиосвязи. Сигнал с промежуточного комплекта 1, принимаемый на вызывающем комплекте, обрабатывается, как описано выше, считывается с регистра 38 тактовыми импульсами генератора 20, проходит через элементы И 12, ИЛИ 15, преобразуется в преобразователе 24 кода для сопряжения с информационным входом индикатора 18.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ СУДОВ, содержащее N приемопередающих комплектов, дуплексно соединенных между собой через радиоканалы, где N > 2, каждый из N приемопередающих комплектов содержит приемо передающую антенну, соединенную с антенным переключателем, выход которого соединен с входом приемника, выход которого подключен к первому входу порогового блока, передатчик, выход которого подключен к входу антенного переключателя, пять мультивибраторов, три элемента И, два элемента ИЛИ, счетчик, индикатор, первый регистр, выход первого мультивибратора подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход второго мультивибратора соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, отличающееся тем, что в устройство введены два генератора импульсов, блок контроля информации, дешифратор, преобразователь кода, одновибратор, блок управления, элемент НЕ, блок выделения начала сообщения, коммутатор, три группы из ( n K) элементов И, две группы из (n - K) триггеров, группа из (n K) элементов ИЛИ, группа из K триггеров, третий элемент ИЛИ, второй регистр, выход порогового блока подключен к информационному входу второго регистра и к входу блока выделения начала сообщения, выход которого подключен к входу первого генератора импульсов и к входам установки в состояние "о" счетчика и (n K) триггеров первой группы, выход первого генератора импульсов подключен к тактовому входу регистра и к счетному входу счетчика, выход которого подключен к входам дешифратора и блока контроля информации, к первым входам (n K) элементов И первой группы, выход каждого из которых подключен к входу установки в состояние "1" соответствующего (n K) триггера первой группы, выход каждого из которых подключен к второму входу соответствующего (n K) элемента И второй группы, выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего (n K) элемента ИЛИ группы, выходы которых подключены к первой группе соответствующих (n K) информационных входов коммутатора, выходы которого подключены к группе информационных входов первого регистра, выход которого соединен с входом передатчика, с вторым входом первого элемента ИЛИ и с входами установки в состояние "о" (n K) триггеров второй группы, первая группа (n K) выходов блока управления подключена к соответствующим входам установки в состояние "1" (n K) триггеров второй группы, выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего (n K) элемента И третьей группы, выход каждого из которых подключен к второму входу соответствующего (n K) элемента ИЛИ группы, (n K) выходы второго регистра подключены к вторым входам соответствующих (n K) элементов И первой группы и к соответствующим входам первой группы блока контроля информации, K выходы второго регистра подключены к соответствующим входам второй группы блока контроля информации и к группе входов дешифратора, выход которого подключен к входу третьего мультивибратора, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к вторым входам (n K) элементов И второй группы, к первому входу одновибратора, к первому входу третьего элемента ИЛИ и к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора, выход блока контроля информации подключен к входам первого и четвертого мультивибраторов, выход последнего из которых подключен к второму входу второго элемента И, выход первого элемента И подключен к входу преобразователя кода, выход которого подключен к входу индикатора, K выходов блока управления подключены к соответствующим входам K триггеров группы, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам второй группы коммутатора, (n + 1) й выход блока управления соединен с вторыми входами (n К) элементов И третьей группы и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу разрешения записи первого регистра и входу второго мультивибратора, выход которого подключен ко второму входу второго элемента ИЛИ и к входам элемента НЕ, второго генератора импульсов, выход которого подключен к тактовому входу первого регистра, выход элемента НЕ подключен к первому входу третьего элемента И и к второму входу одновибратора, выход которого подключен к входу пятого мультивибратора, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И и к второму управляющему входу коммутатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2