RU2221276C2 - Vehicle condition checking and locating system - Google Patents

Abstract

FIELD: space and aircraft and water vessels. SUBSTANCE: proposed system is designed for use out of the zone of covering of ground control and monitoring center. System contains great number of sensors characterizing condition of vehicle, on-board recorder, one-board controller containing information on tolerable values of parameters measured by sensors and/or tolerable combinations of said parameters, and also on-board segment of satellite communication, ground segment of satellite communication and ground control and monitoring center. EFFECT: improved safety. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области средств сигнализации, а именно к области средств, подачи сигналов, характеризующих состояние транспортного средства, на котором размещены указанные средства сигнализации, а также местонахождение транспортного средства, и может быть использовано на космических и воздушных, а также водных транспортных средствах, предпочтительно находящихся вне зоны действия наземного центра управления и контроля. The invention relates to the field of means of signaling, and in particular to the field of means for supplying signals characterizing the state of the vehicle on which the indicated signaling means are located, as well as the location of the vehicle, and can be used on space and air, as well as water vehicles, preferably Out of range of the ground control and control center.

Известно использование системы "КОСПАТ - САРСАТ" (см., например, Большой энциклопедический словарь "Политехнический", "Большая Российская энциклопедия", 1998, стр. 250) для определения в аварийных ситуациях с использованием искусственных спутников Земли координат радиобуев, расположенных транспортных средствах - судах и самолетах. При аварии судна или самолета искусственные спутники Земли определяют местонахождение радиобуя, подающего аварийный сигнал. Погрешность определения задается количеством используемых при определении искусственных спутников Земли. It is known to use the COSPAT - SARSAT system (see, for example, the Big Encyclopedic Dictionary Polytechnic, Big Russian Encyclopedia, 1998, p. 250) to determine the coordinates of beacons located in vehicles in emergency situations using artificial Earth satellites - ships and aircraft. In the event of a ship or aircraft accident, the Earth's artificial satellites determine the location of the beacon transmitting the alarm signal. The error of determination is determined by the number of artificial satellites used in the determination of the Earth.

Недостатком известной системы следует признать невозможность определения с ее использованием технического состояния транспортного средства в рейсе, а также отсутствие передачи информации на наземный центр управления и контроля о местонахождении транспортного средства до момента аварии. The disadvantage of the known system should be the impossibility of determining with its use the technical condition of the vehicle in flight, as well as the lack of transmission of information to the ground control center and the location of the vehicle until the accident.

Известно использование автоматической записи технического состояния самолета и обстановки на его борту в процессе полета на магнитную ленту (система "черных ящиков"). It is known to use automatic recording of the technical condition of the aircraft and the situation on board during the flight on magnetic tape (the system of "black boxes").

Недостатком этой системы следует признать отсутствие возможности передачи в наземный центр управления и контроля полетами указанной информации, а также сравнительно короткий срок (до 3 часов) хранения на магнитной ленте указанной информации. The disadvantage of this system is the lack of the ability to transmit the specified information to the ground control center and flight control centers, as well as the relatively short period (up to 3 hours) of storing the specified information on magnetic tape.

Все вышеизложенное приводит к тому, что центр управления и контроля не имеет точной информации о состоянии и местонахождении транспортного средства, находящегося в рейсе. Это приводит к невозможности определения причин аварии транспортного средства и точного определения ее места, а также оценки состояния транспортного средства после аварии. Последнее препятствует своевременному оказанию помощи пострадавшим, а также ликвидации последствий аварии, если транспортное средство имело груз, ухудшающий экологическую обстановку в зоне аварии. All of the above leads to the fact that the control and control center does not have accurate information about the condition and location of the vehicle on the flight. This makes it impossible to determine the causes of the vehicle accident and to accurately determine its location, as well as assess the state of the vehicle after the accident. The latter prevents the timely provision of assistance to the victims, as well as the elimination of the consequences of the accident, if the vehicle had a cargo that worsens the environmental situation in the accident zone.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке системы контроля технического состояния транспортного средства и его местонахождения, позволяющей контролировать в рейсе состояние и местонахождение транспортного средства. The technical problem solved by the present invention is to develop a system for monitoring the technical condition of the vehicle and its location, which allows monitoring the condition and location of the vehicle on the flight.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в повышении безопасности эксплуатации транспортных средств, а также в обеспечении определения причин катастрофы до обнаружения аварийного транспортного средства. The technical result obtained as a result of the implementation of the invention is to increase the safety of operation of vehicles, as well as to ensure the determination of the causes of the accident before the detection of an emergency vehicle.

Указанный технический результат достигается использованием системы контроля технического состояния транспортного средства и его местонахождения. Указанная система содержит множество датчиков, характеризующих техническое состояние транспортного средства, бортовой регистратор, бортовой контроллер, содержащий информацию о предельно допустимых величинах измеренных датчиками параметров и/или предельно допустимых комбинациях указанных параметров, бортовой сегмент спутниковой связи, наземный сегмент спутниковой связи и наземный центр управления и контроля, причем выход указанной системы датчиков соединен с входом бортового регистратора и первым входом бортового контролера, второй вход которого выполнен с возможностью приема информации с борта транспортного средства о его местонахождении, выход бортового контроллера соединен с входом бортового сегмента спутниковой связи, выход которого посредством спутника-ретранслятора соединен с входом наземного сегмента спутниковой связи, выход которого соединен с терминалом наземного центра управления и контроля, а бортовой контроллер выполнен с возможностью программирования, в зависимости от информации, поступающей от системы датчиков, частоты и/или объема передачи информации о состоянии и местонахождения транспортного средства с борта транспортного средства. Транспортное средство представляет собой атмосферный летательный аппарат, космический летательный аппарат или плавсредство. Предпочтительно, ко второму входу бортового контроллера подсоединен выход GPS-приемника, антенна которого входит в комплект станции спутниковой связи, установленной на транспортном средстве. The specified technical result is achieved using a system for monitoring the technical condition of the vehicle and its location. The specified system contains many sensors characterizing the technical condition of the vehicle, an on-board recorder, an on-board controller containing information on the maximum permissible values of the parameters measured by the sensors and / or maximum permissible combinations of these parameters, the on-board satellite communications segment, the satellite communications ground segment and the ground control center, and control, and the output of the specified sensor system is connected to the input of the on-board recorder and the first input of the on-board controller, WTO the input of which is configured to receive information from the vehicle on its location, the output of the on-board controller is connected to the input of the on-board satellite communications segment, the output of which is connected via a relay satellite to the input of the satellite ground segment, the output of which is connected to the terminal of the ground control center and control, and the on-board controller is configured to program, depending on the information received from the sensor system, frequency and / or transmission volume For information about the status and location of the vehicle with the vehicle side. The vehicle is an atmospheric aircraft, a spacecraft or a craft. Preferably, the output of the GPS receiver is connected to the second input of the on-board controller, the antenna of which is included in the package of the satellite communications station installed on the vehicle.

Система может быть использована в двух основных режимах работы. The system can be used in two main modes of operation.

Первый режим предназначен для наблюдения за поведением транспортного средства (в основном, он применим для самолетов), работой его систем и действиями экипажа, а также для отладки работы самой системы. В этом режиме идет непрерывная передача информации с борта транспортного средства на наземный пункт управления и контроля. В этом режиме канал связи "борт - пункт контроля" занят постоянно и информация, поступающая с борта, на мониторе наземного пункта обновляется постоянно. The first mode is designed to monitor the behavior of the vehicle (basically, it is applicable for aircraft), the operation of its systems and the actions of the crew, as well as to debug the operation of the system itself. In this mode, information is continuously transmitted from the vehicle to the ground control and monitoring station. In this mode, the “board-control point” communication channel is constantly busy and the information coming from the board is constantly updated on the monitor of the ground-based point.

Второй режим работы системы является основным. В процессе движения транспортного средства датчики, расположенные в различных местах транспортного средства (двигательный отсек, корпус, система управления, топливные баки и т. д.), передают информацию о состоянии контролируемых узлов транспортного средства бортовому регистратору, который может быть выполнен в виде средства записи на магнитную ленту, оптический носитель, бумажный носитель и т. д. Одновременно указанная информация поступает на первый вход бортового контроллера. На второй вход указанного бортового контроллера от навигационного оборудования поступает информация о местонахождении транспортного средства, определенного либо по результатам счисления, либо с использованием ориентации по навигационным средствам (оптические маяки, радиомаяки, визуальные ориентиры и т.д.), либо от GPS-приемника. Бортовой контроллер, выполненный с возможностью программирования времени между сеансами радиосвязи в зависимости от величины измеренных датчиками параметров, с обусловленной периодичностью через бортовой сегмент спутниковой связи, спутник - ретранслятор и наземный сегмент спутниковой связи передает полученную информацию (протокол событий, суть внештатной ситуации, если она возникла, а также полную траекторию полета за межсеансный промежуток) в наземный центр управления и контроля. The second mode of operation of the system is the main one. During the movement of the vehicle, sensors located in various places of the vehicle (engine compartment, housing, control system, fuel tanks, etc.) transmit information about the state of the vehicle’s monitored components to the on-board recorder, which can be implemented as a recording tool on magnetic tape, optical media, paper, etc. At the same time, this information is fed to the first input of the on-board controller. Information on the location of the vehicle, determined either by reckoning or using orientation by navigation tools (optical beacons, radio beacons, visual landmarks, etc.), or from a GPS receiver, is received at the second input of the specified on-board controller from the navigation equipment. The on-board controller, configured to program the time between radio sessions depending on the size of the parameters measured by the sensors, with a predetermined frequency through the on-board satellite communications segment, the satellite-relay and the terrestrial satellite communications segment transmits the received information (event protocol, the essence of the emergency, if any , as well as the full flight path for the intersession period) to the ground control and control center.

В случае соответствия всех измеренных датчиками параметров условиям нормальной эксплуатации транспортного средства, а места нахождения транспортного средства - плановому месту нахождения, передача информации с борта транспортного средства в наземный центр управления и контроля происходит с заданной периодичностью (например, один раз в час). При превышении хотя бы одного из измеренных параметров заданного уровня или отклонения места нахождения транспортного средства от планового места нахождения, период между передачами сокращается, причем при создании аварийной ситуации информацию передают с борта транспортного средства непрерывно. Режим передачи информации бортовым контроллером может быть также изменен решением командного состава транспортного средства или наземным центром управления и контроля. При возвращении контролируемых параметров к допустимым значениям, а также соответствия места нахождения транспортного средства плановому месту нахождения, период между передачей информации будет снова увеличен. If all the parameters measured by the sensors correspond to the conditions of normal operation of the vehicle, and the location of the vehicle corresponds to the planned location, information is transmitted from the vehicle to the ground control and control center at a specified frequency (for example, once per hour). If at least one of the measured parameters of a given level is exceeded or the vehicle location deviates from the planned location, the period between transmissions is reduced, and when an emergency occurs, information is transmitted continuously from the vehicle. The mode of transmitting information by the onboard controller can also be changed by a decision of the command staff of the vehicle or by the ground control and control center. When the controlled parameters return to acceptable values, as well as the correspondence of the location of the vehicle to the planned location, the period between the transmission of information will again be increased.

Предлагаемая система контроля технического состояния транспортного средства и его местонахождения приведена на чертеже в предпочтительном варианте реализации. Элементы системы обозначены следующими позициями: множество датчиков 1, характеризующих техническое состояние транспортного средства, бортовой регистратор 2, GPS-приемник 3, бортовой контроллер 4, бортовой сегмент 5 спутниковой связи, спутник - ретранслятор 6, наземный сегмент 7 спутниковой связи и наземный центр 8 управления и контроля. The proposed system for monitoring the technical condition of the vehicle and its location is shown in the drawing in a preferred embodiment. Elements of the system are indicated by the following positions: a plurality of sensors 1 characterizing the technical condition of the vehicle, on-board recorder 2, GPS receiver 3, on-board controller 4, on-board satellite communications segment 5, satellite-relay 6, ground-based satellite communications segment 7 and ground-based control center 8 and control.

В дальнейшем изобретение будет раскрыто с использованием следующих примеров реализации. The invention will be further disclosed using the following implementation examples.

1. В процессе движения авиалайнера датчики, расположенные в моторных отсеках, на корпусе, рулях, в топливных баках и т.д., передают информацию о состоянии контролируемых узлов авиалайнера штатному бортовому магнитному регистратору. Одновременно указанная информация поступает на первый вход бортового контроллера, выполненного на базе одноплатного компьютера Octagon. На второй вход указанного бортового контроллера от GPS-приемника поступает информация о местонахождении транспортного средства. Бортовой контроллер, выполненный с возможностью программирования времени между сеансами радиосвязи в зависимости от величины измеренных датчиками параметров, с периодичностью один раз в 30 мин через бортовой сегмент спутниковой связи, спутник - ретранслятор и наземный сегмент спутниковой связи передает полученную информацию в наземный центр управления и контроля. При поступлении сигнала об увеличении температуры одного из двигателей частота передачи информации увеличилась вдвое, а затем с увеличением температуры двигателя время между сеансами связи сократили до 5 мин. По результатам анализа ситуации наземным центром управления и контроля было принято решение об отключении неисправного двигателя. Поскольку в течение следующих 15 мин все параметры, поступающие с борта самолета, соответствовали нормам, за исключением места нахождения самолета, было принято решение пересчитать график прохождения самолетом контрольных точек и увеличить время между сеансами связи до 30 мин. 1. During the movement of the airliner, sensors located in the engine compartments, on the hull, steering wheels, fuel tanks, etc., transmit information about the state of the monitored nodes of the airliner to the on-board magnetic recorder. At the same time, this information is fed to the first input of the on-board controller, made on the basis of a Octagon single-board computer. The second input of the specified on-board controller from the GPS receiver receives information about the location of the vehicle. The on-board controller, configured to program the time between radio sessions depending on the magnitude of the parameters measured by the sensors, with a frequency of once every 30 minutes through the on-board satellite communications segment, the satellite relay and the terrestrial satellite communications segment transmits the received information to the ground control and monitoring center. When a signal was received about an increase in the temperature of one of the engines, the frequency of information transmission doubled, and then with an increase in the temperature of the engine, the time between communication sessions was reduced to 5 minutes. Based on the analysis of the situation, the ground control and control center made a decision to turn off the faulty engine. Since during the next 15 minutes all the parameters coming from the aircraft corresponded to the standards, except for the location of the aircraft, it was decided to recalculate the schedule of the aircraft passing the control points and increase the time between communication sessions to 30 minutes.

2. В процессе движения морского танкера датчики, расположенные в моторном отсеке, на корпусе, рулях, в топливных баках и т.д., передают информацию о состоянии контролируемых узлов танкера, а также состоянии моря и атмосферы района плавания, штатному бортовому магнитному регистратору. Одновременно указанная информация поступает на первый вход бортового контроллера, выполненного на базе одноплатного компьютера Octagon. На второй вход указанного бортового контроллера от GPS-приемника поступает информация о местонахождении танкера. Бортовой контроллер, выполненный с возможностью программирования времени между сеансами радиосвязи в зависимости от величины измеренных датчиками параметров, с периодичностью один раз в час через бортовой сегмент спутниковой связи, спутник-ретранслятор и наземный сегмент спутниковой связи передает полученную информацию в наземный центр управления и контроля, расположенный в порту, к которому приписан танкер. При поступлении сигнала об увеличении бокового ветра и обусловленного им крена танкера свыше допустимого значения промежуток между сеансами связи уменьшили до 30 мин, а затем с изменением ветра на порывистый и значительным отклонением места нахождения танкера от планового время между сеансами связи сократили вначале до 15 мин, а затем до 5 мин. По результатам анализа ситуации наземным центром управления и контроля было принято решение рекомендовать капитану танкера изменить курс и скорость движения с уменьшением влияния шквалистого ветра на крен танкера. Поскольку в течение следующих 8 часов ветер ослабел, и все параметры движения танкера соответствовали нормам, за исключением места нахождения танкера, была предложена рекомендация об изменении курса и режима движения танкера, а время между сеансами связи увеличено вначале до 15 мин, затем до 30 мин и до часа. 2. During the movement of the marine tanker, sensors located in the engine compartment, on the hull, steering wheels, in fuel tanks, etc., transmit information about the state of the tanker’s monitored nodes, as well as the state of the sea and the atmosphere of the navigation area, to the regular on-board magnetic recorder. At the same time, this information is fed to the first input of the on-board controller, made on the basis of a Octagon single-board computer. Information on the location of the tanker is received at the second input of the indicated on-board controller from the GPS receiver. The on-board controller, configured to program the time between radio sessions depending on the magnitude of the parameters measured by the sensors, once a hour through the on-board satellite communications segment, the relay satellite and the ground-based satellite communications segment, transmits the received information to the ground-based control and monitoring center located in the port to which the tanker is assigned. Upon receipt of a signal about an increase in the crosswind and the tanker roll caused by it above the permissible value, the interval between communication sessions was reduced to 30 minutes, and then, with a change in wind by a gusty and significant deviation of the location of the tanker from the planned time, the time between communication sessions was initially reduced to 15 minutes, and then up to 5 min. Based on the analysis of the situation by the ground control and control center, it was decided to recommend the tanker captain to change course and speed with a decrease in the influence of squally wind on the tanker’s roll. Since the wind weakened over the next 8 hours, and all the parameters of the tanker's movement were in compliance with the exception of the location of the tanker, a recommendation was made to change the course and mode of movement of the tanker, and the time between communication sessions was increased initially to 15 minutes, then to 30 minutes and up to an hour.

Предлагаемая система может быть применена при контроле выполнения рейсов воздушными и морскими транспортными средствами, контроле учений авиации дальнего действия и морского флота, полете пилотируемых и беспилотных искусственных спутников Земли, обеспечении испытаний авиационной и морской техники за пределами видимости средств испытательных баз, контроле за работой малоопытных экипажей и изношенной техники. The proposed system can be used to monitor flight operations by air and sea vehicles, to monitor long-range aviation exercises and the navy, the flight of manned and unmanned artificial Earth satellites, to provide testing of aviation and marine equipment beyond the sight of test facilities, and to control the work of inexperienced crews and worn equipment.

Использование изобретения позволит обеспечить возможность принятия решений по действию в нештатных ситуациях в момент их возникновения, возможность передачи на борт транспортного средства рекомендаций по действиям при развитии нештатных ситуациях, выдачу указаний службам спасения ведомств и МЧС при неблагоприятном развитии нештатных ситуаций, выдачу точного целеуказания на поиск потерпевшего аварию транспортного средства. Все вышеизложенное приводит к повышению безопасности эксплуатации транспортных средств, а также к обеспечению определения причин катастрофы до обнаружения аварийного транспортного средства. The use of the invention will make it possible to make decisions on actions in emergency situations at the time of their occurrence, the ability to transmit on board a vehicle recommendations for actions in developing emergency situations, issuing instructions to the emergency services of departments and the Ministry of Emergency Situations in case of adverse development of emergency situations, issuing accurate target designation for searching for a victim vehicle accident. All of the above leads to increased safety of the operation of vehicles, as well as to ensure the determination of the causes of the accident before the detection of an emergency vehicle.

Claims (1)

Система контроля технического состояния летательного аппарата или плавсредства и его местонахождения, содержащая систему датчиков, характеризующих состояние летательного аппарата или плавсредства, подключенную к первому входу бортового контроллера, ко второму входу бортового контроллера подсоединен выход GPS-приемника, установленного на летательном аппарате или плавсредстве, выход бортового контроллера соединен с входом бортового сегмента спутниковой связи, выполненного с возможностью передачи информации с борта летательного аппарата или плавсредства на центральную станцию через канал спутниковой связи, при этом бортовой контроллер выполнен с возможностью изменения частоты передачи информации в зависимости от информации, поступающей от системы датчиков, отличающаяся тем, что бортовой контроллер, выполненный на базе одноплатного компьютера Octagon, дополнительно содержит информацию о предельно допустимых комбинациях измеренных датчиками параметров, выход указанной системы датчиков соединен с входом бортового регистратора, а бортовой контроллер дополнительно выполнен с возможностью программирования в зависимости от информации, поступающей от системы датчиков, объема передачи информации о состоянии и местонахождении транспортного средства с борта летательного аппарата или плавсредства.A system for monitoring the technical condition of an aircraft or a ship and its location, containing a system of sensors characterizing the state of the aircraft or a ship, connected to the first input of the on-board controller, the output of the GPS receiver mounted on the aircraft or the ship is connected to the second input of the on-board controller, and the output of the on-board the controller is connected to the input of the onboard satellite communications segment, configured to transmit information from the aircraft or a vehicle to the central station via a satellite communication channel, the on-board controller configured to change the frequency of information transmission depending on the information received from the sensor system, characterized in that the on-board controller, based on a Octagon single-board computer, additionally contains information about maximum permissible combinations of parameters measured by sensors, the output of the specified sensor system is connected to the input of the on-board recorder, and the on-board controller is additionally Execute with programming according to the information received from the sensor system, the information transmission amount of vehicle status and location on board the aircraft or boat.