RU2488855C2 - Object position sensor - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: sensor is in form of a bracelet. The sensor has a DECT signal processor, a DECT radio module, a built-in antenna, a loudspeaker, a microphone, a signal button, a light indictor, connected to the DECT signal processor, as well as a power supply and a battery. The power supply and the battery are connected to the DECT signal processor, the DECT radio module, the loudspeaker and the microphone. The DECT radio module is configured to detect the radiation level of at least three DECT base stations, as well as the time delay of the transmitted signal.

EFFECT: wider range of equipment used to monitor movement of objects.

4 cl

Description

Изобретение относится к области систем наблюдения и контроля за перемещающимися объектами с использованием средств пеленгации и может быть использовано для контроля за перемещением объектов, в частности людей, с осуществлением при необходимости аварийной сигнализации, в том числе и для людей, подвергаемых ограничению в свободе передвижения.The invention relates to the field of monitoring and control systems for moving objects using direction finding tools and can be used to control the movement of objects, in particular people, with the implementation of emergency alarms if necessary, including for people subjected to restrictions on freedom of movement.

Разработанное устройство относится к системам определения географического местоположения, предназначенным для определения местонахождения объекта в любом месте в зоне действия сети DECT, где бы он ни был.The developed device relates to geolocation systems, designed to determine the location of an object anywhere in the coverage area of the DECT network, wherever it may be.

Системы определения географического местоположения основаны на различных принципах, среди которых наиболее современный и эффективный состоит из комбинации ССП (системы спутникового позиционирования) и ГСМС (глобальной системы мобильной связи) (цифровой системы телефонии с сотовой структурой), которая дает возможность точного определения географических координат объекта, передаваемых затем в центр управления, где координаты могут переноситься на электронную карту для немедленного отображения.Geolocation systems are based on various principles, among which the most modern and efficient consists of a combination of MSS (satellite positioning system) and GSM (global mobile communication system) (digital telephony system with a cellular structure), which makes it possible to accurately determine the geographical coordinates of an object, then transmitted to the control center, where the coordinates can be transferred to an electronic map for immediate display.

Такие системы, которые при первичном анализе могут казаться окончательным решением проблемы, в действительности являются чрезвычайно уязвимыми из-за зоны обслуживания спутника связи, которая может быть легко экранирована на открытом воздухе и отсутствовать внутри помещений; кроме того, связь ГСМС ненадежна. Все выше изложенное ограничивает область применения подобных решений.Such systems, which at the initial analysis may seem to be the final solution to the problem, are in fact extremely vulnerable due to the coverage area of the communication satellite, which can be easily shielded in the open air and absent indoors; In addition, GSM communications are unreliable. All of the above limits the scope of such solutions.

Более предпочтительным является использование определения местоположения объекта с использованием системы ССП, а для передачи данных относительно местоположения использовать технологию ГСМС.It is more preferable to use the location of the object using the MTS system, and to use GPS technology to transmit data regarding the location.

Известна (US, патент 5396227) система наблюдения и дистанционной аварийной сигнализации для людей, подвергаемых ограничению в свободе передвижения. Согласно известной системе неподвижный модуль помещают в область, в которой может перемещаться подвергаемый наблюдению человек. К человеку крепят личный элемент браслета, выполненный с возможностью установления электромагнитной связи с неподвижным модулем, а также для установления связи через телефонную линию неподвижного модуля с операционным центром. Неподвижный модуль дополнительно оборудуют ЦП (центральным процессором) блока управления для взаимодействия с радиопередающим устройством, которое встроено в личный элемент браслета. Кроме того, в неподвижном модуле предусмотрено средство для обнаружения любого прерывания связи между неподвижным модулем и личным элементом, и которое обеспечивает возможность посылать в операционный центр сигнал тревоги.Known (US Patent 5396227) is a surveillance and remote alarm system for people subjected to restrictions on freedom of movement. According to a known system, a fixed module is placed in an area in which an observed person can move. A personal element of the bracelet is attached to the person, made with the possibility of establishing electromagnetic communication with the fixed module, as well as for establishing communication through the telephone line of the fixed module with the operation center. The fixed module is additionally equipped with a CPU (central processor) of the control unit for interaction with a radio transmitting device, which is built into the personal element of the bracelet. In addition, the fixed module provides means for detecting any interruption of communication between the fixed module and the personal element, and which makes it possible to send an alarm to the operation center.

Недостатком известной системы и используемого в ней браслета следует признать отсутствие возможности установления голосовой связи с объектом, отсутствие возможности определения точного местонахождения объекта, а также отсутствие возможности передачи тревожного сигнала от объекта центру контроля.The disadvantage of the known system and the bracelet used in it should be recognized as the lack of the possibility of establishing voice communication with the object, the inability to determine the exact location of the object, and the inability to transmit an alarm signal from the object to the control center.

Известно (US, патент 5196825) радиомаяковое устройство, содержащее располагаемые на контролируемом человеке передатчик и приемопередатчик и неподвижный пункт приема сигналов обоих передатчиков, обеспечивающий регистрацию местонахождения человека на основе измерения уровня сигнала.It is known (US Patent 5196825) a beacon device comprising a transmitter and a transceiver located on a controlled person and a fixed point for receiving signals from both transmitters, providing registration of a person’s location based on a signal level measurement.

Недостатком известного устройства следует признать его ограниченные возможности - только обеспечение сигнализации по факту выхода человека из разрешенной для его перемещения области.A disadvantage of the known device should be recognized its limited capabilities - only providing a signal upon the fact of a person’s exit from the area allowed for his movement.

Известно (RU, патент 2085997) устройство сигнализации местонахождения объекта, предназначенное в основном для контроля с использованием радиомаяка за местонахождением детей, лиц с ограниченной дееспособностью и домашних животных. Устройство состоит из радиопередатчика, содержащего последовательно включенные задающий радиочастотный генератор, модулятор, усилитель мощности и передающую антенну, и приемника, содержащего последовательно включенные приемную антенну, усилитель радиочастоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты и первый детектор, а также гетеродин, подключенный ко второму входу смесителя, блоки звуковой и визуальной индикации и отличается тем, что в радиопередатчик введены последовательно включенные первый кварцованный низкочастотный генератор и программируемый делитель частоты, выход которого подключен ко второму входу модулятора, в приемник введены последовательно включенные фильтр частоты повторения, второй детектор и пороговый блок, последовательно включенные амплитудный ограничитель, блок обработки сигнала с подключенным к его тактовому входу вторым кварцованным низкочастотным генератором, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти с переключателем режима записи и блок двухкоординатной индикации, а также введен блок управления памятью, подключенный своими выходами к адресному входу блока памяти и входу синхронизации блока двухкоординатной индикации, при этом входы блоков визуальной и звуковой индикации соединены с первым выходом блока обработки, вход фильтра частоты повторения подключен к выходу первого детектора, вход амплитудного ограничителя подключен к выходу усилителя промежуточной частоты, второй сигнальный вход коммутатора соединен с выходом второго детектора, выход первого порогового блока подключен к управляющему входу коммутатора и входу блока памяти, вход блока управления памятью и тактовый вход аналого-цифрового преобразователя соединены со вторым выходом блока обработки сигнала.It is known (RU, patent 2085997) a device for signaling the location of an object, intended mainly for monitoring using a beacon for the whereabouts of children, persons with reduced legal capacity and pets. The device consists of a radio transmitter containing a serially connected master RF generator, a modulator, a power amplifier and a transmitting antenna, and a receiver containing a serially connected receiving antenna, a radio frequency amplifier, a mixer, an intermediate frequency amplifier, and a first detector, as well as a local oscillator connected to the second input of the mixer , blocks of sound and visual indication and is characterized in that the first quartzized low-frequency gene is sequentially connected to the radio transmitter the inverter and programmable frequency divider, the output of which is connected to the second input of the modulator, the receiver includes sequentially connected repetition frequency filters, a second detector and a threshold block, serially connected amplitude limiter, a signal processing unit with a second quartz low-frequency generator connected to its clock input, a switch, an analog-to-digital converter, a memory unit with a recording mode switch and a two-coordinate display unit, as well as a memory control unit, connected connected to the address input of the memory unit and the synchronization input of the two-coordinate display unit, while the inputs of the visual and sound indication units are connected to the first output of the processing unit, the input of the repetition frequency filter is connected to the output of the first detector, the input of the amplitude limiter is connected to the output of the intermediate frequency amplifier, the second signal input of the switch is connected to the output of the second detector, the output of the first threshold block is connected to the control input of the switch and the input of the memory block, the input of the block memory management and the clock input of the analog-to-digital Converter are connected to the second output of the signal processing unit.

Известное устройство на основе радиомаяка обеспечивает лишь фиксацию факта нахождения объекта наблюдения внутри заданной границы. Устройство не позволяет непосредственно измерять расстояние до передатчика и дает возможность лишь косвенно оценивать расстояние между приемником и передатчиком по уровню принятого сигнала.The known device based on a beacon provides only a fixation of the fact of finding the object of observation within a given boundary. The device does not allow direct measurement of the distance to the transmitter and makes it possible only indirectly to estimate the distance between the receiver and the transmitter by the level of the received signal.

Известна (US, патент 4918432) система наблюдения для домашнего ареста. Известная система содержит устройство идентификации, закрепленное на наблюдаемом человеке, причем устройство идентификации включает в себя: первый источник питания, устройство контроля (пассивный блок мониторинга) для наблюдения над заданными условиями, передатчик для периодической передачи данных, включающих в себя информацию, однозначно идентифицирующую устройство контроля, и информацию об окружающей обстановке, полученную устройством контроля, кроме того, известная система содержит приемник, принимающий сигналы от передатчика устройства контроля, и блок обработки данных, анализирующий полученные от устройства контроля данные, путем определения времени получения периодического сигнала и информации идентификации устройство контроля, содержащейся в принятых приемником данных.Known (US patent 4918432) surveillance system for home arrest. The known system includes an identification device mounted on the person being monitored, the identification device including: a first power source, a monitoring device (passive monitoring unit) for monitoring the given conditions, a transmitter for periodically transmitting data including information that uniquely identifies the monitoring device , and information about the environment obtained by the control device, in addition, the known system contains a receiver receiving signals from the transmitter at troystva control and data processing unit, which analyzes data received from the monitoring device, by determining the time of receipt of the periodic signal and control information identification device contained in data received by the receiver.

Известная система не позволяет определять местонахождение наблюдаемого объекта, контролировать целостность устройства контроля (пассивного блока мониторинга), обеспечивать оперативный контроль состояния (заряд/разряд) источника питания пассивного блока мониторинга. Кроме того, к недостаткам известной системы можно отнести относительно большой период времени передачи информации от пассивного блока мониторинга. В известной системе использовано активное радиопередающее устройство, носимое наблюдаемым, что нежелательно, поскольку медицинский аспект постоянного кожного контакта с активным радиопередающим оборудованием до настоящего времени не изученThe known system does not allow to determine the location of the observed object, to control the integrity of the control device (passive monitoring unit), to provide operational monitoring of the status (charge / discharge) of the power source of the passive monitoring unit. In addition, the disadvantages of the known system include a relatively large period of time for transmitting information from a passive monitoring unit. The known system uses an active radio transmitting device worn by an observable, which is undesirable since the medical aspect of constant skin contact with active radio transmitting equipment has not yet been studied

Наиболее близким аналогом разработанного датчика можно признать (RU, патент 2250502) комплекс оборудования индивидуального технического мониторинга, характеризующийся тем, что он содержит блок мониторинга с транспондерным модулем, абонентский блок комплекса и централизованный пульт управления с компьютером, при этом блок мониторинга включает в себя блок контроля, первый вход которого соединен с выходом датчика разряда источника питания блока мониторинга, вход датчика разряда источника питания блока мониторинга соединен с источником питания блока мониторинга, выход источника питания блока мониторинга соединен со вторым входом блока контроля, третий вход которого соединен с выходом датчика разрушения блока мониторинга, а выход блока контроля соединен с первым входом блока шифрования, выход которого соединен с транспондерным передатчиком блока мониторинга, причем выход источника питания блока мониторинга соединен через блок контроля с входом датчика разрушения блока мониторинга и через блок шифрования со вторым входом передатчика блока мониторинга, причем транспондерный передатчик блока мониторинга выполнен с возможностью периодической передачи информации о техническом состоянии блока мониторинга N транспондерным приемникам абонентского блока, где N больше или равно 1, который включает в себя N модемов, входы которых соединены с выходами соответствующих приемников абонентского блока, причем выходы модемов соединены с первым входом модема двухпроводной линии связи, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока сопряжения, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом блока контроля состояния безопасности абонентского блока, а выход блока сопряжения соединен с GSM модемом абонентского блока, второй вход которого соединен с третьим входом блока сопряжения, с третьим входом модема двухпроводной линии связи и с выходом блока питания, вход которого соединен с выходом блока резервного питания, причем GSM модем абонентского блока выполнен с возможностью передачи данных GSM модему централизованного пульта управления, при этом GSM модем централизованного пульта управления через адаптер соединен с компьютером централизованного пульта управления. Пассивный блок мониторинга может быть выполнен в виде браслета для ношения на руке или ноге.The closest analogue of the developed sensor can be recognized (RU, patent 2250502) a complex of equipment for individual technical monitoring, characterized in that it contains a monitoring unit with a transponder module, a subscriber unit of the complex and a centralized control panel with a computer, while the monitoring unit includes a control unit the first input of which is connected to the output of the discharge sensor of the power source of the monitoring unit, the input of the discharge sensor of the power source of the monitoring unit is connected to the power source monitoring unit, the output of the monitoring unit power supply is connected to the second input of the control unit, the third input of which is connected to the output of the destruction sensor of the monitoring unit, and the output of the control unit is connected to the first input of the encryption unit, the output of which is connected to the transponder transmitter of the monitoring unit, and the source output the power of the monitoring unit is connected through the control unit to the input of the destruction sensor of the monitoring unit and through the encryption unit to the second input of the transmitter of the monitoring unit, and the transponder The transmitter unit of the monitoring unit is configured to periodically transmit information about the technical condition of the monitoring unit to N transponder receivers of the subscriber unit, where N is greater than or equal to 1, which includes N modems, the inputs of which are connected to the outputs of the respective receivers of the subscriber unit, and the outputs of the modems are connected to the first input of a two-wire communication modem, the second input-output of which is connected to the first input-output of the interface unit, the second input-output of which is connected to the input-output of the unit security control of the subscriber unit, and the output of the interface unit is connected to a GSM modem of the subscriber unit, the second input of which is connected to the third input of the interface unit, to the third input of the modem of the two-wire communication line and to the output of the power supply, the input of which is connected to the output of the backup power supply, moreover, the GSM modem of the subscriber unit is configured to transmit data to the GSM modem of the centralized control panel, while the GSM modem of the centralized control panel is connected via an adapter to the computer cent remote control alizovannogo. Passive monitoring unit can be made in the form of a bracelet to be worn on the arm or leg.

Недостатком известного комплекса можно признать его сложность, а также невозможность передачи голосовой или иной сигнальной информации в сторону пассивного блока мониторинга. Кроме того, к недостаткам данной системы можно отнести также невысокую удаленность пассивных транспондерных блоков от соответствующих считывателей.A disadvantage of the known complex can be recognized as its complexity, as well as the impossibility of transmitting voice or other signaling information towards a passive monitoring unit. In addition, the disadvantage of this system can also be attributed to the low distance of the passive transponder blocks from the corresponding readers.

Техническая задача, решаемая посредством разработанной конструкции, состоит в расширении номенклатуры систем наблюдения и контроля за перемещающимися объектами с использованием средств пеленгации.The technical problem solved by the developed design is to expand the range of monitoring and control systems for moving objects using direction finding tools.

Технический результат, получаемый при реализации и разработанной конструкции, состоит в обеспечении возможности контроля за перемещением объектов, в частности, людей, с осуществлением при необходимости аварийной сигнализации, в том числе, и для людей, подвергаемых ограничению в свободе передвижения, в помещениях, открытых и закрытых пространствах, недоступных для GPS или ГЛОНАС навигационных систем, находящихся в зоне действия сети DECT.The technical result obtained by the implementation and developed design is to provide the ability to control the movement of objects, in particular people, with the implementation of emergency alarms if necessary, including for people subjected to restrictions on freedom of movement, in rooms open and enclosed spaces inaccessible to GPS or GLONAS navigation systems located in the coverage area of the DECT network.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать датчик положения объекта разработанной конструкции. Датчик положения содержит, по меньшей мере, сигнальный процессор DECT, радиомодуль DECT, встроенную антенну, громкоговоритель, микрофон, сигнальную кнопку, световой индикатор, подключенные к сигнальному процессору DECT, а также совокупность электронных элементов, составляющих источник питания для устройства, а также электрическую батарею (аккумулятор), причем источник питания и батарея подключены к сигнальному процессору DECT, радиомодулю DECT, громкоговорителю и микрофону, при этом радиомодуль DECT выполнен с возможностью регистрации уровня излучения, по меньшей мере, трех базовых станций DECT, а также временной задержки переданного сигнала. В некоторых вариантах реализации датчик содержит бесконтактную систему зарядки, работающую по индуктивному принципу. Датчик может дополнительно содержать схему регистрации ускорения, представляющую собой шок сенсор, позволяющий регистрировать наличие или отсутствие движения контролируемого объекта. В некоторых вариантах реализации датчик может быть выполнен с возможностью передачи зарегистрированной временной задержки распространения сигнала, а также зарегистрированного уровня сигнала, по меньшей мере, от 3 базовых станций для дальнейшей обработки в служебном канале DECT в виде коротких сообщений или в разговорном канале DECT в кодировке DTMF.To achieve the specified technical result, it is proposed to use the position sensor of the object of the developed design. The position sensor contains at least a DECT signal processor, a DECT radio module, a built-in antenna, a speaker, a microphone, a signal button, a light indicator connected to the DECT signal processor, as well as a set of electronic elements that make up the power supply for the device, as well as an electric battery (battery), and the power source and the battery are connected to the DECT signal processor, DECT radio module, loudspeaker and microphone, while the DECT radio module is configured to record the level of radiation eniya at least three base stations DECT, and time delay of the transmitted signal. In some embodiments, the sensor comprises a non-contact charging system operating inductively. The sensor may further comprise an acceleration recording circuit, which is a shock sensor, which allows to detect the presence or absence of movement of the controlled object. In some embodiments, the sensor may be configured to transmit the registered propagation delay time as well as the registered signal level from at least 3 base stations for further processing in the DECT service channel in the form of short messages or in the DECT talk channel in DTMF encoding .

Разработанный датчик работает следующим образом.The developed sensor operates as follows.

Будучи зарегистрированным в DECT системе, датчик по запросу, поступающему по служебному каналу, производит измерения по всем несущим частотам, определяемым стандартом DECT. В результате измерений датчик находит излучающие базовые станции и определяет уровень излучаемого ими сигнала. Дополнительно датчик определяет временные задержки в распространении сигналов от каждой базовой станции сигнала, то есть разницу времени между моментом передачи и моментом приема сигнала. Информация, полученная в результате измерений, передается по служебному каналу в ответ на запрос. Впоследствии данная информация может быть использована для определения местоположения объекта как по методу триангуляции с заранее известными координатами базовых стаций, так и по методу предварительной калибровки уровней базовых станций.Being registered in the DECT system, the sensor, upon request, received via the service channel, makes measurements at all carrier frequencies defined by the DECT standard. As a result of the measurements, the sensor finds the emitting base stations and determines the level of the signal emitted by them. Additionally, the sensor determines the time delay in the propagation of signals from each base station of the signal, that is, the time difference between the moment of transmission and the moment of reception of the signal. Information obtained as a result of measurements is transmitted over the service channel in response to a request. Subsequently, this information can be used to determine the location of the object, both by the method of triangulation with previously known coordinates of the base stations, and by the method of preliminary calibration of the levels of base stations.

Использование разработанного устройства позволяет обеспечить возможность контроля за перемещением объектов, в частности, людей, с осуществлением при необходимости аварийной сигнализации, в том числе, и для людей, подвергаемых ограничению в свободе передвижения, в помещениях, открытых и закрытых пространствах, недоступных для GPS или ГЛОНАС навигационных систем, находящихся в зоне действия сети DECT.Using the developed device allows you to provide the ability to control the movement of objects, in particular people, with the implementation of an alarm if necessary, including for people subjected to restrictions on freedom of movement, in rooms, open and closed spaces, inaccessible to GPS or GLONAS navigation systems located in the coverage area of the DECT network.

Claims (4)

1. Датчик определения местоположения объекта, выполненный в виде браслета, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, сигнальный процессор DECT, радиомодуль DECT, встроенную антенну, громкоговоритель, микрофон, сигнальную кнопку, световой индикатор, подключенные к сигнальному процессору DECT, а также источник питания и батарею, причем источник питания и батарея подключены к сигнальному процессору DECT, радиомодулю DECT, громкоговорителю и микрофону, при этом радиомодуль DECT выполнен с возможностью регистрации уровня излучения, по меньшей мере, трех базовых станций DECT, а также временной задержки переданного сигнала.1. The location sensor of the object, made in the form of a bracelet, characterized in that it contains at least a DECT signal processor, a DECT radio module, a built-in antenna, a speaker, a microphone, a signal button, a light indicator connected to the DECT signal processor, and also a power source and a battery, and the power source and battery are connected to a DECT signal processor, a DECT radio module, a speaker and a microphone, while the DECT radio module is configured to record a radiation level of at least re, three DECT base stations, as well as the time delay of the transmitted signal. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что он содержит бесконтактную систему зарядки, работающую по индуктивному принципу.2. The sensor according to claim 1, characterized in that it contains a non-contact charging system that works on an inductive principle. 3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что он содержит схему регистрации ускорения.3. The sensor according to claim 1, characterized in that it contains an acceleration registration circuit. 4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью передачи зарегистрированной временной задержки распространения сигнала, а также зарегистрированного уровня сигнала, по меньшей мере, от 3 базовых станций для дальнейшей обработки в служебном канале DECT в виде коротких сообщений или в разговорном канале DECT в кодировке DTMF. 4. The sensor according to claim 1, characterized in that it is configured to transmit the registered time delay of signal propagation, as well as the registered signal level, from at least 3 base stations for further processing in the DECT service channel in the form of short messages or DECT talk channel in DTMF encoding.