1. Анализ существующих систем определения местоположения, диагностики, контроля и состояния транспорта

1. Концепция построения систем определения местоположения и мониторинга, диагностики, контроля и состояния транспортных средств

Определение координат транспортного средства (ТС) – это одна из самых востребованных услуг в современной автотранспортной сфере, предоставление которой стало возможным с появлением спутниковых радионавигационных систем (СРНС).

Данные системы построены таким образом, чтобы в любой точке местности в любое время с заданной вероятностью пользователь мог осуществить прием спутниковых радионавигационных сигналов и на основе их обработки получить координаты точки местонахождения[1]. Спрос на данную услугу определяется тем кругом задач, которые выполняются с применением автотранспортной техники. К ним относятся следующие задачи:

- перевозка опасных грузов;

- перевозка особо ценных грузов;

- перевозка пассажиров.

В данный момент большими темпами происходит внедрение в автотранспортную систему разработок современной электронной промышленности. В связи с этим все транспортные средства, выходящие с конвейера, оснащаются такими устройствами, как блок управления двигателем, цифровые датчики исполнительных устройств, подключаемые к встроенной диагностической шине. Когда данные устройства только разрабатывались, то считывание данных предусматривалось при наличии физического соединения контрольной шины и устройства анализа информации. Со временем требования изменились, и возникла необходимость построения систем удаленного контроля состоянием автомобиля. Таким образом интеграция современных систем передачи информации, радиосвязи и микроэлектроники позволили создать систему определения местоположения и удаленного управления транспортными средствами (СОМТС).

Для разрабатываемого устройства системы экстренного реагирования «ЭРА-РБ» определение местоположения играет одну из важных ролей. Оно позволяет максимально точно определить место аварии или ЧС, а так же осуществить отслеживание ближайших к месту ДТП экстренных служб. На рисунке 1.1 показана схема функционирования системы экстренного реагирования «ЭРА-РБ».

При дорожно-транспортном происшествии все данные о транспорте отправляются автоматически диспетчеру системы экстренных служб. Оператор в свою очередь связывается с водителем чтобы подтвердить

Рисунок 1.1− Схема функционирования системы экстренного реагирования «ЭРА-РБ».

наличие несчастного случая. После этого он на место аварии высылает службы чрезвычайного реагирования. 

Сигнал ДТП обладает приоритетным статусом. Это означает, что он будет передан через любого мобильного оператора, даже если сеть перегружена телефонными звонками. Главными же функциями этой программы являются: установление и передача местоположения и времени ЧС, отправка информации о тяжести происшествия, наличие двусторонней громкой связи, срабатывание подушек безопасности. В момент ДТП оборудование автоматически выполняет экстренный вызов, передаваемый в систему ЭРА-ГЛОНАСС. Вызвать службы быстрого реагирования возможно и при помощи включения определенной кнопки либо пассажиром, либо самим водителем. После этого отправляются все данные о расположении автомобиля, его VIN, времени и тяжести аварии. Стоит отметить, что между диспетчерами и водителем устанавливается голосовая связь, что позволяет отфильтровывать ложные звонки.

Принципиальная особенность ГНСС состоит в том, что роль ОРНТ в

них играют НКА, совершающие автономное орбитальное движение, так же в состав ГНСС обязательно входит еще одна подсистема − наземный комплекс управления (НКУ). Эта подсистема обеспечивает контроль и прогнозирование параметров орбиты НКА, контроль точности и коррекцию бортовых эталонов времени, дистанционный мониторинг исправности бортовой аппаратуры и управление режимами ее работы, составом, объемом и скоростью передачи служебной информации и пр.

Как правило, система управления автопарком включает в себя следующие элементы[6]:

• подсистему навигационных космических аппаратов (НКА);

• телематическое бортовое устройство, расположенное на транспортном средстве - это навигационное устройство (например, GPS/ГЛОНАСС-трекер);

• устройство удаленной диагностики, но иногда контролируются только расход топлива, скорость передвижения, показания датчиков открывания дверей, температуры в рефрижераторах (для грузоперевозок) и т.д.;

• телекоммуникационные инфраструктуры (GSM, радиосвязь);

• сервер для приема, хранения, обработки и анализа данных;

• компьютер диспетчера из центра управления автопарком или пользователя услугами.

На рисунке 1.2 представлена схема функционирования системы определения местоположения и удаленного управления транспортным средством. Центральным устройством в данной системе является автомобильный ГЛОНАСС/GPS контроллер(4,5), который принимает сигналы НКА (1-3) .С помощью GSM модуля информация о координатах и параметрах некоторых исполняющих устройств передается через сеть GSM (6) и сеть интернет (11) на рабочие места диспетчера (12) либо потребителя(10) услуг. Вся поступившая за определенный срок информация накапливается в базе данных(13), доступ к которой организован посредством сети интернет(11)[9].

Рисунок 1.2− Схема функционирования системы определения местоположения транспортных средств

Представленная система обладает следующими функциональными возможностями[9]:

• отслеживание местоположения контролируемых подвижных объектов на электронной карте местности;

• контроль и охрана автотранспорта и других подвижных объектов;

• контроль состояния датчиков объекта, подключенных к тер­минальным модулям, и ситуаций на объектах;

• обнаружение внештатных ситуаций на контролируемых объ­ектах;

• управление исполнительными устройствами объектов при возникновении внештатных ситуаций;

• документирование и архивирование информации от объектов контроля и центра диспетчеризации и мониторинга;

• организация надежных каналов связи между центром дис­петчеризации и мониторинга и объектами контроля.

Подвижные объекты оборудуются навигационными контроллерами с антеннами ГЛОНАСС/GPS и GSM. ГЛОНАСС/GPS-антенна принимает сигналы от навигационных спутников, а встроенный процессор использует эти сигналы для непрерывного вычисления географических координат (широта и долгота) и других параметров (скорость, курс, высота) объекта. Встроенный в контроллер GSM/GPRS-терминал выходит через сотовую сеть оператора связи в Интернет и передает отчеты о текущем местоположении объекта на компьютер диспетчерского центра c заданной периодичностью. Для регистрации в сотовой сети GSM используются обычные SIM-карты (как в сотовых телефонах). Кроме данных о местоположении, передается так же информация о состоянии внешних датчиков, установленных на объектах. Контроллеры имеют встроенную энергонезависимую (Flash) память, в которую записываются маршруты объекта при невозможности доставить данные в диспетчерский центр (например, при выходе из зоны обслуживания GPRS, временных проблемах оператора сотовой связи, выключения программы программного обеспечения (ПО) в диспетчерском центре и т.п.). При появлении GPRS соединения контроллер сначала отправит в диспетчерский центр запомненные маршруты и только после этого продолжит работу в режиме реального времени. Таким образом, маршруты объектов не будут потеряны даже при пропадании GPRS-связи. Кроме этого, при отсутствии GPRS-соединения есть возможность получать данные от объектов с помощью SMS-сообщений.

В качестве оборудования для определения местоположения и мониторинга транспортных средств в описанной систе­ме используются изготавливаемые серийно измеритель­но-исполнительные устройства в комбинации с серийно выпус­каемыми специализированными терминалами стандартов GSM, ГЛОНАСС и GPS, которые позволяют[17]:

• определять местоположение, скорость и направление дви­жения подвижных объектов;

• следить за перемещением объекта по заданным географи­ческим зонам и прохождением контрольных точек мар­шрута;

• передавать в центр диспетчеризации и мониторинга коорди­наты объекта и другую телеметрическую информацию с за­данной регулярностью и/или по запросу из центра, а также при возникновении угрозы, при пересечении границы одной из заданных географических зон и при нарушении времени прохождения контрольных точек;

• обрабатывать сигналы охранной системы и других датчиков инициализации внештатной ситуации, установленных на подвижном объекте;

• передавать в центр диспетчеризации и мониторинга сигнал тревоги при срабатывании охранной системы или при по­пытке воздействия на терминальное устройство, а также сигналы оперативного оповещения персонала центра дис­петчеризации и мониторинга о возникновении других вне­штатных ситуаций;

• передавать по событию SMS-сообщение заданным абонен­там сети сотовой связи;

• устанавливать двустороннюю голосовую связь с центром диспетчеризации и мониторинга и обеспечивать скрытый го­лосовой контроль из центра при посылке водителем сигнала «Тревога»;

• воздействовать на системы объекта (двигатель, система за­пуска двигателя, тормозная система и т.п.;

• регистрировать в энергонезависимой памяти данных историю движения объекта, состояния датчиков и исполнительных устройств, событий, команд операторов центра диспетчеризации и мониторинга;

• предоставлять возможность считывания содержимого Flash-памяти по эфиру или через встроенный интерфейс RS-232;

Важным звеном в СОМТС является программное обеспечение (ПО), устанавливаемое на персональных компьютерах АРМ пользователей и диспетчеров. Оно позволяет организовать удаленный доступ к информации, присылаемой GPS контроллером, а также управлять его функциями. С помощью ПО можно:

• добавлять и удалять объекты в системе;

• изменять периодичность получения автоматических отчетов от объектов;

• запрашивать объекты с помощью SMS-сообщений;

• контролировать состояние внешних датчиков, установленных на объектах;

• задавать события, интерпретирующиеся как «Тревога», и передавать информацию о «тревогах» в другие программы диспетчерского центра;

• управлять состоянием внешних исполнительных устройств, установленных на объектах;

• отправлять «служебные» команды контроллерам для дистанционного изменения конфигурации.

Таким образом приведенные в данном пункте сведения о СОМТС свидетельствуют о том, что данные системы являются сложной структурой, состоящей из большого числа составных элементов. Для успешного функционирования данной системы необходимо иметь мощную программную и техническую базу.