5.3.Навигационныесистемынаавтотранспорте

Навигационныесистемыпредназначеныдляопределениямес-тонахожденияТС.Навигационныесистемыразличаютсянакосмичес-кие(глобальные)иназемные.

Вкачественавигационныхсистемнатранспортевосновномис-пользуютсяGPS(GlobalPositioningSystem–глобальныесистемыпози-ционирования),которыепозволяютопределятьгеографическиекоор-динатыивысотурасположенияподвижногообъектасвысокойточнос-тью(от5до100м).GPS–основананаобработкесигналовспутниковойсистемыглобальногопозиционированияNavstar.СистемаNavstarсо-стоитиз24спутниковипринадлежитМинистерствуобороныСША,котороепредоставляетихдлягражданскихпользователейбезвозмезд-но.Скаждогоспутниканепрерывнопередаютсярадиосигналы:специ-альнымобразомзакодированныеметкивремени,позволяющиесинх-ронизироватьчасывприемникахGPS,установленныхнаподвижныхобъектах,исоченьвысокойточностьювычислятьвремяпрохождениясигналаотспутникадоприемника.Применяемыедлякодированияпсев-дослучайныепоследовательностидаютвозможностьпередаватьэтуинформациюбеззначительныхзатратмощностииприниматьееспо-мощьюантенноченьмалогоразмера.Всвоюочередькаждыйспутникполучаетинформациюосвоихкоординатахотсетиназемныхстанцийслежения.ДляопределениясвоегоместоположенияоборудованиеGPS,установленноенаТС,должно«увидеть»неменеечетырехспутников.Хотяположениеточкивдвумернойплоскостиоднозначноопределяет-сяизтрехточек,четвертыйспутникнеобходимдлякоррекциивременивприемникахGPS,вкоторых,вотличиеотспутников,имеющихвысо-коточныеатомныечасы,используютсяменееточныекварцевые.Боль-

^7Сайткомпании«НеоКом»:http://www.neocom.spb.ru.

5253

шееколичествоспутниковнеобходимодляопределениякоординатвтрехмерномпространстве(сучетомвысотыместности)идляповы-шенияточностиизмерений,таккаксигналотспутникаможетбытьис-каженотражениемотвысокихзданий,природныхпреградит.д.

Система,аналогичнаяGPS,имеетсяивРФ.ОнаназываетсяГЛОНАСС,нопокаеераспространениевесьмаограничено,таккакчис-лоэксплуатируемыхспутниковмало,акомпонентысистемысуществен-нодорожеибольшепогабаритам,чемвGPS.Используемыечастотыикодировкасигналавобеихсистемахпринципиальносовместимы,по-этомурядфирмвыпускаетприемники,способныеработатьодновре-меннососпутникамикакGPS,такиГЛОНАСС.Этосущественнопо-вышаетточностьинадежностьизмеренийиз-заувеличениягарантиро-ванногочисласпутников,используемыхдлянавигации.

Вскоромвременикдвумупомянутымсистемамдолжнадобавитьсятретья.ЕвропейскаясистеманавигацииGALILEOбудетсовместимасGPSииспользоватьсяисключительновгражданскихцелях.

ИспользованиенавигационныхсистемнатранспортевРФосно-вываетсянаПостановленииПравительстваРоссийскойФедерации

№641от25.08.08«Обоснащениитранспортных,техническихсредствисистемаппаратуройспутниковойнавигацииГЛОНАССилиГЛОНАСС/GPS».Помимозадачуправлениятранспортнымпро-цессом,использованиенавигационныхсистемсточкизренияобщего-

–помехивканалепередачиданныхмеждуспутникамииприем-никомGPS;

–скачкообразныеизменениясовокупностиспутников,наосновекоторыхпроизводятсяизмерения;

–потерявидимостиспутниковвусловияхплотнойзастройки,вгорныхусловияхивзонахполюсовземногошара;

–дискретностьработыприемникаGPS(например,прискоростиТС100км/чобычныйприемникGPSбудетпроводитьизмерениятоль-кочерезкаждые30мпути).

Навигационныесистемыделятсянадвегруппы:навигационныесистемыводителяидиспетчерскиенавигационныесистемы.

Навигационныесистемыводителя(НСВ)предназначеныдляуказания,спомощьюдисплеянаприборнойпанели,текущегоместона-хожденияТСводителю,прокладкикратчайшейтрассымаршрута,кон-троляустановленногографикадвижения.Практическивсесовремен-ныеНСВиспользуютдляопределенияместонахожденияАТСсистемуGPS.НаибольшаяточностьНСВдостигаетсяприеесочетаниистрас-сировщиком.Вэтомслучаенеизбежныепогрешностикорректируютсяпоусловиюминимумасреднеквадратическойошибки.ТакиесистемыполучилиназваниеинтегрированныхсистемGPS–DeadReckoning/GPS(DRGPS).Схематакойсистемыприведенанарис.5.5.

сударственныхинтересовпреследуетследующиеосновныецели:

1.Информационноеобеспечениебезопасностиперевозок(впер-вуюочередь–опасныхгрузов)савтоматизированнымобнаружениемместДТПичрезвычайныхситуацийиоперативнымвзаимодействием

Трассировщик

Пройденноерасстояние

Вычислитель

Координаты,

линейныескорости,углыповорота

Скорректиро-ванные

координаты

_{Поправка}

сорганамиМВД,скороймедицинскойпомощииМЧС.

2.Созданиесистемсавтоматическимопределениемместонахож-денияАТС,способныхврежимереальноговременирешатьзадачиуп-равлениятранспортнымипотоками,автоматическиприниматьсигналыбедствия«SOS»отводителятранспортногосредства,устанавливатьсвязьсоперативнымислужбамиМВДиМЧС.

_{3.ОбеспечениеуправленияипередислокацииАТСналинии}

Гироскоп

GPS-приемник

МатематическийфильтрКалмана

Координаты,

линейныескорости,азимут

привыполнениимероприятийполиквидациичрезвычайныхситуаций.

Несмотрянаглобальныйхарактернавигациисиспользованиемтех-нологииGPS,онаимеетряднедостатков,которыесущественновлияютнаточностьполучаемыхданных.Основныеизнихследующие:

Рис.5.5.СхемаработыинтегрированнойсистемыGPS

Повыситьточностьполучениянавигационныхданныхтакжепо-зволяетиспользованиедифференциальнойGPS–DifferentialGPS

5455

(DGPS).Еепринципоснованнаиспользованиидвухприемников.Один–ведущий–расположеннаопорнойстанции,координатыкоторойопре-деленысвысокойточностью.ВторойприемникрасполагаетсянаТС.Таккаккоординатыпервогоприемникаизвестны,сигналысоспутни-ковмогутбытьскорректированыдляполученияправильногозначения.

стоимостиоборудования,нонаполномасштабныйэксплуатационныйуровеньонивыйдуттолькочерезнескольколет.Поэтомудиспетчерс-кихсистем,построенныхнабазетакойсвязи,вближайшеевремяожи-датьнеприходится.

СигналкоррекциипередаетсянаприемникТС.Эффективностькоррек-циибудетзависетьотрасстояниямеждуТСиопорнойстанцией,атак-жеоткачестваиспользуемогооборудования.

ПотипуисполненияНСВмогутбыть:

–картографические–показываютместоположениеитрассумар-шрутанакарте,отображаемойнаотносительнобольшомграфическомдисплее;

–маршрутные–указываютводителюнаправлениедвижениявсоответствиисместонахождениемТС,выполняютсяввидестандарт-ноймагнитолыснебольшимэкраном.

_{ПотипудействияНСВмогутбыть:}

СПУТНИКСВЯЗИ

(INMARSAT)

НАЗЕМНАЯСТАНЦИЯ

СЛЕЖЕНИЯ

СЕРВЕРНЫЙЦЕНТРОПЕРАТОРА

СПУТНИКИGPS

1

32

–пассивные–планируютиотслеживаютмаршрутдвижениянаоснованиизаписаннойвпамятьилиналазерныйдискцифровойкарты;

–управляемые–могутвноситьизменениявмаршрутнаоснова-нииинформации,получаемойотсистемуправлениядорожнымдвиже-нием.

СЕТЬИНТЕРНЕТ

РАДИОСЕТЬ

СОТОВАЯСЕТЬ

ДИСПЕТЧЕРСКИЙПУНКТАТП

ПоследнийтипНСВявляетсянаиболееперспективным,таккак

позволяетизбежатьпопаданияАТСвзонызаторов,нотребуетразви-тойинфраструктурыуправлениядвижениемссовременнымисредства-мителематики.

Диспетчерскиенавигационныесистемы(ДНС)предназначеныдляпередачиданныхоместонахожденииТСнадиспетчерскийпункт(АТО).Вэтомслучае,какэтопоказанонарис.5.6,вДНСдополнитель-нопоявляютсяблокипередачикоординатТСвАТОисоответствующеепрограммноеобеспечениедиспетчерскогопункта.Передачакоординатможетосуществлятьсяспомощьюкосмической,модемной,транкинго-войилисотовойсвязи.

Прииспользованиикосмическойсвязивыборможетбытьсделанмеждудвумяпринципиальноразличнымисистемами–набазегеоста-ционарныхспутниковInmarsatиEutelsatинизкоорбитальныхспутни-ковIridium,Globalstar,Orbocomm(спутниковыетерминалыMagellan).Низкоорбитальныесистемынаиболеепривлекательныиз-заменьшей

Рис.5.6.СхемаработыДНСсвариантамипередачиданных

оместонахождениитранспортногосредства

НаиболеешироконарынкеРоссиипредставленыдиспетчерскиесистемы,построенныесиспользованиемсвязистандартаInmarsat-C.Этотстандартпредусматриваетпередачуцифровыхсообщенийопре-деленнойдлины.Передачаинформацииобеспечиваетсянавсейтерри-торииземногошара,заисключениемприполярныхобластей.Времядоставкисообщенияадресатунепревышает5–7мин.

Диспетчерскаясистема,построеннаянасвязисоспутникамиEutelsat,обладаетпримернотакимижефункциями,нообластьсвязиограниченаевропейскойчастьюРоссии.

Транкинговыесистемысвязимогутпокрыватьзначительныепло-щади.Засчетобъединенияотдельныхретранслятороввединуюлоги-ческуюструктурупотребительизбавляетсяотнеобходимостизаботитьсяопереключениирадиочастотныхканаловприперемещенииврамках

5657

системы.ВмиреивРоссииразвернутыиэксплуатируютсятранкинго-выесистемыразличныхстандартов:SmarTrunk,MPT1327,LTR,SmartZone,EDACSит.п.Внашейстраненаиболееперспективны,какбазадляпостроениясистемконтроляТС,системыстандартовMPT1327иLTR.Насегодняшнийденьмногиефирмыпредлагаютврамкахстан-дартаМРТ1327использованиеSDM(ShortDataMessage–службако-роткихцифровыхпосылок).Приэтомнетявногоконфликтамеждупе-редачейнавигационнойинформациииголосовыхсообщений,времяпередачиединичнойпосылкицифровойинформацииуменьшаетсядодолейсекунды(еслипередаватьпоголосовомуканалу,тоэтовремяможетбыть2–4с).СтандартLTRимееттолькоголосовойканал,нобо-леевысокиепоказателискоростипередачиданных.

ПривыборедляпередачикоординатТСсотовойсвязинеобходи-моучитыватьзонупокрытияизагруженностьсетейоператоравдан-номрегионе.

СцельюминимизациизатратданныеоместонахожденииТС

надиспетчерскийпунктможнополучитьчерезИнтернет.Вэтомслу-чаенетребуетсяоснащениедиспетчерскогопунктадорогостоящимкар-тографическимпрограммнымобеспечением.ДостаточнодоступавИн-тернетспомощьюстандартнойпрограммыпросмотра.

СовременнаяконцепцияпостроенияДНСпредполагаетихтеле-коммуникационноеобеспечениеспомощьювнешнихаппаратно-про-граммныхсредств(каналовсвязи),арендуемыхупредприятий-опера-торов.Передачаданныхпостандартнымтелефоннымканаламвнасто-ящеевремятехническииэкономическималоэффективна,чтозаставляетразработчиковинформационныхсистемприменятьсредствасвязи,ис-пользующиесовременныетехнологиипередачиданных.Операторысвя-зи,сосвоейстороны,предлагаютуслугипопередачеданных,позволяю-щиесовременнымнавигационнымсистемамэффективноработать.

Втабл.5.2представленытребованиякзначениямточностиопре-деленияместоположенияназемногоавтотранспортавЕвропе.

НаавтомобильномтранспортеоднойизсамыхраспространенныхявляетсясистеманавигацииителекснойсвязиEuteltracks⁸.Внастоя-щеевремяэтойсистемойвЕвропеоснащеныболее200тыс.автомоби-лей.Именнотранспортныекомпаниисталиееосновнымипотребите-

лями.СистемаEuteltracksобеспечиваетдвустороннююпередачубук-венно-цифровыхсообщений.Всявходящаяиисходящаяинформациядокументируется.Приэтомфиксируетсяпозывнойпередатчика,времявыходанасвязь,текстсообщенияикоординатыместа,откудаонобылоотправлено.Изменениекоординатобъектаавтоматическиуточняетсячерезкаждыйчассточностьюдо100м.Диспетчерможетнаблюдатьзамаршрутомдвиженияпоэлектроннойкарте.Всвязистем,чтосисте-манеработаетврежимереальноговремени,онамалопригоднадляконтроляработыгородскихавтобусов.

Таблица5.2