CC BY
27
тивными кандидатами для различных приложений фотоники как активные среды для лазеров, усилителей и конверторов света.
Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (Соглашение № 14.B37.21.0169, Минобрнауки РФ).
1. Асеев В.А., Колобкова Е.В., Некрасова Я.А. Низкотемпературные измерения апконверсионной люминесценции в наноструктурированных активированных стеклокерамиках // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. - 2011. - № 3 (73). - С. 22-25.
2. Асеев В.А., Голубков В.В., Колобкова Е.В., Никоноров Н.В. Лантаноидные оксифториды свинца в стеклообразной матрице // Физика и химия стекла. - 2012. - Т. 38. - № 2. - С. 238-246.
Трофимов Александр Олегович - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, Exeptional777@mail.ru
Бибик Анастасия Юрьевна - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, Anastasiya.bibik@list.ru
Нуриев Рустам Ккакбаевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, аспирант, Nuryev@oi.ifmo.ru
Никоноров Николай Валентинович - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой, Nikonorov@oi.ifmo.ru Колобкова Елена Вячеславовна - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор химических наук, профессор, Kolobok106@rambler.ru Асеев Владимир Анатольевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, ассистент, Aseev@oi.ifmo.ru
УДК 621.396
СПОСОБ РАСШИРЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МОБИЛЬНОГО ТЕРМИНАЛА МОНИТОРИНГА ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ А.А. Тихомолов, К.О. Ткачев, Н.С. Кармановский
Представлена структурная схема модульного мобильного терминала мониторинга подвижных объектов с применением двух однокристальных микроконтроллеров, объединенных одной системной шиной. Предложенное решение существенно расширяет функциональные возможности терминала и делает его легко адаптируемым под требования конкретных заказчиков. Схема реализована в конструкции блока, прошедшего сертификацию. Ключевые слова: мобильный терминал, микроконтроллер, модульный принцип.
Мобильный терминал мониторинга подвижных объектов - устройство, устанавливаемое на транспортное средство и обеспечивающее автоматическое определение координат по спутниковым навигационным радиосигналам, передачу в центр мониторинга координатной и служебной информации о состоянии его исполнительных устройств. В случае необходимости мобильный терминал обеспечивает голосовую связь с центром мониторинга, прием сигналов из центра мониторинга и их обработку исполнительными устройствами. Типовая структурная схема мобильного терминала включает однокристальный микропроцессор и подключенные к нему навигационный приемник, радиоканальный модем передачи данных, энергонезависимую память, исполнительные устройства и блок управления питанием. Функциональные возможности мобильного терминала определяются составом входящих в него компонентов и программным обеспечением обработки сигналов.
При создании мобильных терминалов встают такие проблемы, как разнообразие и неравномерное распределение применяемых каналов передачи данных (используемые средства связи в конкретном регионе), большое число видов подвижных объектов контроля (автомобильный, железнодорожный, водный транспорт); большое количество и разнообразие используемых датчиков и исполнительных устройств (аналоговые, цифровые датчики, устройства вывода визуальной информации, устройства ввода информации); разнообразие программного обеспечения и протоколов, принимаемых мониторинговыми центрами. Следует также учитывать наличие в мире большого числа производителей навигационных приемников.
Традиционно мобильные терминалы создаются по принципу «все в одном», когда все устройства реализованы на одной плате и в одном корпусе («Титан-10» системы «Алмаз», «А3-М2 ГЛОНАСС» системы «Аркан», «ОБ1-ГЛОНАСС системы «Арго-Страж», Cyber GLX системы «BusinessNavigaton> и др.) [Л]. Такой вариант предпочтителен с точки зрения габаритных размеров, надежности и потребляемой мощности.
Функциональные возможности терминала, реализованного по модульному принципу, в конечном итоге определяются мощностью и архитектурой выбранного однокристального микроконтроллера. При попытке выполнения технического задания заказчика часто требуется доработка существующих вариантов устройства с изменением количества внешних интерфейсов и функций (если это позволяет используемый однокристальный микроконтроллер) либо разработка нового с применением более производительного однокристального микроконтроллера.
Авторами предложен и реализован вариант мобильного терминала с применением двух однокристальных микроконтроллеров. Первый является стандартным, а второй выбирается, исходя из конкретных задач расширения функций, поставленных заказчиком (рис. 1). Основной (базовый) модуль выполняется на микроконтроллере с минимальным набором функций. При расширении по требованию заказчика количества функций мобильного терминала, на последовательную системную шину устанавливается дополнительный микроконтроллер (дополнительный модуль), берущий на себя недостающие функции обработки сигналов и позволяющий увеличить число внешних интерфейсов.
Основной особенностью работы предлагаемой схемы является то, что оба однокристальных микроконтроллера постоянно выполняют обработку результатов измерений различных параметров системы и данных, полученных со встроенных аналого-цифровых преобразователей. В результате этого система, построенная на основе двух контроллеров, потребляет в два раза больше энергии, чем основанная на одном контроллере. Если в активном режиме работы увеличение потребляемой устройством мощности за счет дополнительного модуля практически не заметно, так как основными энергопотребителями являются радиомодем и навигационный приемник, то в режиме пониженного потребления (спящий режим) это приводит к почти двукратному повышению потребляемой мощности.
По этой причине для сохранения параметров устройства в режиме пониженного энергосбережения был реализован программный алгоритм изменения тактовой частоты работы микроконтроллеров. Снижение энергопотребления достигается снижением тактовой частоты работы обоих микроконтроллеров, когда каждый обрабатывает информацию независимо от другого. При приходе внешних событий, тревог или запросов, получивший их микроконтроллер переводит всю систему на более высокую тактовую частоту работы.
Рис. 1. Структурная схема разработанного мобильного терминала
Рис. 2. Внешний вид устройства, извлеченного из корпуса: 1 - основной модуль; 2 - дополнительный модуль; 3 - разъем системной шины последовательной передачи данных
В реализованном проекте к основным функциям исходного микроконтроллера относятся обработка географических координат, полученных с навигационного приемника; получение информации с четырех цифровых входов; управление четырьмя внешними цифровыми выходами; управление громкой свя-
зью, питанием; передача информации через GSM- или CDMA-радиомодем (в зависимости от модификации).
Применение схемы с двумя микроконтроллерами позволило добавить в мобильный терминал
7 аналоговых линий для подключения внешних датчиков, расширить перепрограммируемую память до
8 МБ, создать интерфейс управления внешней УКВ радиостанцией, и подключить клавиатуру ввода данных. При этом габаритные размеры и потребляемая мощность остались практически прежними по сравнению с устройством, выполненном на одном микроконтроллере.
Схема и конструкция дополнительного модуля легко адаптируются под иные требования заказчика. Мобильный терминал мониторинга подвижных объектов GSM/CDMA-GPS/ГЛОНАСС реализован в виде модуля «Радай» (рис. 2) ЗАО «НПП ТЕЛДА». Модуль сертифицирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии, а также имеет сертификат СССТ МВД РФ.
Л. Методические рекомендации по применению спутниковых навигационно-мониторинговых систем на основе радионавигационной системы ГЛОНАСС в интересах органов внутренних дел. - М.: ГУ НПО «СТиС» МВД России, 2009. - 112 с.
Тихомолов Анатолий Алексеевич - ЗАО «НПП ТЕЛДА», начальник проектно-конструкторского отдела, a.tikhomolov@telda.ru
Ткачев Константин Олегович - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, ст. преподаватель, kottok1@yandex.ru
Кармановский Николай Сергеевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, доцент, karmanov50@mail.ru
УДК 681.786.4
ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОКОЛЛИМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ Т.В. Тургалиева, И.А. Коняхин
В лабораторных условиях исследованы характеристики системы определения угловых деформаций крупногабаритных объектов типа основного зеркала радиотелескопов. Результаты исследований подтвердили эффективность предложенной системы.
Ключевые слова: автоколлиматор, тетраэдрический отражатель, угол скручивания, коллимационные углы, деформации элементов радиотелескопа.
Для определения пространственного углового положения крупногабаритных объектов относительно некоторой базы широко используются автоколлимационные системы. В частности, исправление негомологических деформаций основного зеркала радиотелескопа миллиметрового диапазона длин волн подстройкой всей поверхности основного зеркала к положению идеальной параболы можно осуществить после измерения автоколлимационным методом отклонения нормали к поверхности зеркала от номинального положения в контролируемых точках. При этом затрагивается задача измерения взаимного положения объектов, под которыми понимаются два объекта, один из которых принимается за базовый (неподвижный), а второй - контролируемый - перемещается относительно него.
Для решения указанной задачи оптико-электронными измерительными средствами предлагается использовать трехкоординатный автоколлиматор с увеличенной чувствительностью измерения угла скручивания [Л], в котором в качестве контрольного элемента используется тетраэдрический отражатель (ТО), с заданными отступлениями 5 от 90° двух двугранных углов между отражающими гранями. При отражении такой ТО разделяет падающий по оси пучок автоколлиматора на две пары пучков, одна из которых может использоваться для измерения угла скручивания. Каждый из пучков пары для измерения угла скручивания ©3, составляет с осью объектива автоколлиматора угол Д, который численно равен коэффициенту передачи между углом поворота ТО на угол скручивания и отклонением отраженного пучка от первоначального направления и определяет чувствительность измерения скручивания. Увеличение чувствительности Д при использовании типового автоколлиматора с малым угловым полем обеспечивается переотражением пучка, реализуемым дополнительным плоским зеркалом. Коллимационные углы измеряются по части пучка, отраженной от фронтальной грани ТО, как от автоколлимационного зеркала.
В лаборатории кафедры оптико-электронных приборов и систем НИУ ИТМО по схеме трехкоор-динатного автоколлиматора [Л] изготовлен макет системы контроля угловых деформаций крупногабаритных объектов и собран экспериментальный стенд.
В состав стенда входят (рисунок): автоколлиматор 1; ТО, установленный на поворотный столик (ПС) 2 (ПС позволяет задавать повороты относительно коллимационных осей OX, OY на углы ©ь 02 и оси скручивания OZ на угол 03); персональный компьютер 3; блок питания источника излучения автоколлиматора 4; миллиамперметр 5; оптическая скамья ОСК-2. 6; визуальный автоколлиматор АКТ-15 с отражателем в виде плоского зеркала 7 для контроля углового положения ПС; блок питания источника излучения 8 автоколлиматора АКТ-15.
