Системы мониторинга транспортных средств

Наибольшее распространение из информационных технологий, используемых в транспортной отрасли, получили различные системы слежения, связи и диспетчеризации транспорта на базе спутниковых систем навигации и связи. Они обеспечивают надежную и удобную двухстороннюю связь между отдельными структурными звеньями - центром управления и распределительными центрами, стационарными пунктами и подвижным составом.

Существующие системы этого класса можно разделить на:

o глобального покрытия o регионального покрытия o локального покрытия Системы глобального покрытия требуются для контроля международных перевозок, и расстояния между транспортным средством и диспетчерским пунктом могут составлять до нескольких тысяч километров – что, кстати, как раз характерно для морского транспорта.

В своем простейшем варианте, применительно к одному транспортному средству такая система состоит из:

• бортового спутникового навигационного приемника, определяющего текущие координаты транспортного средства (ТС) в реальном масштабе времени;

• бортового связного радиооборудования;

• компьютерного и связного оборудования диспетчерского пункта (ДП), выводящего на экраны дисплеев цифровую карту местности и текущее положение отслеживаемого ТС;

• связной радиолинии того или иного типа, при помощи которой осуществляется двухсторонняя связь между ТС на ДП и обмена между ними любой информацией в символьном либо речевом варианте. На сегодняшний день существует довольно большое количество различных систем мониторинга товарно - транспортных потоков. В таблице

1 указаны самые распространенные из них.

Таблица 1. Системы мониторинга товарно - транспортных потоков

Сис тема	Возможности
	Работа с картами; отображение в реальном времени одного или нескольких (до 35) транспортных средств в виде условного значка на карте; слежение за выбранным транспортным средством; вывод географических координат, курса, скорости, направления движения (вектор) транспортного средства на карте; нанесение на карту отдельных точечных объектов, линий и путевых точек; сигнализация отклонения от маршрута (маршрут - линия между двумя путевыми точками); возможность получения координат с транспортного средства в режиме разделения времени или по запросу; возможность подключения практически к любой радиостанции.
	Работа с векторными и растровыми картами; отображение различных информационных слоев (дороги, кварталы, дома и т.д.); перевод почтового адреса в точку на карте, а также отображение адреса заданной точки (при наличии на карте соответствующей информации); отображение в реальном времени группы транспортных средств в виде условных значков в одном или нескольких картографических окнах на экране компьютера; отображения географических координат, курса, скорости, почтового адреса транспортного средства; отображение в текстовом виде состояния датчиков, установленных на транспортном средстве; двухсторонний обмен текстовыми сообщениями между диспетчером и водителем; сигнализация о прекращении передачи информации с транспортного средства.
	Определение местоположения с точностью до 10 м; речевое оповещение об опасностях, ограничениях и пр.; клавиатурный ввод маршрута; поддержка и пополнение БД маршрутов.
	Регулярное автоматическое определение местоположения всех транспортных средств; автоматическое получение и хранение информации даже в отсутствии диспетчера; возможность связи с автотранспортным средством; возможность текстовой связи; дистанционный контроль параметров автомобиля и груза;  сигнал тревоги в чрезвычайной ситуации.

Глобальные системы мониторинга товарно - транспортных потоков основаны на использовании спутниковых телекоммуникационных систем, благодаря которым нужно установить глобальные коммуникации точка - точка, позволяющие отказаться от дорогостоящей и в некоторых случаях ненадежной инфраструктуры наземных коммуникаций. На основе спутниковых систем можно эффективно создавать системы асимметричного доступа в Интернет, электронной коммерции и множество других систем, в которые требуется передача больших объемов информации одновременно для многих клиентов.

Активное развитие рынка услуг спутниковой связи стимулирует изменения в спутниковой технологии: на смену универсальным современным спутникам с «прозрачными стволами», арендуемыми различными спутниковыми службами, приходят перспективные широкополосные спутники нового технологического поколения, содержащие бортовые многолучевые узконаправленные антенны, ретрансляторы с обработкой информации и межлучевой коммутацией сигналов, которые позволяют переложить часть основных сетевых функций с наземного на космический сегмент системы.

Во множестве проектов спутниковых сетей используются два основных вида спутников - геостационарные (GEO) и низкоорбитальные (LEO). В настоящее время на геостационарных орбитах находится 185 - 200 коммерческих космических аппаратов. Сегодня в мире более 30 национальных и международных (региональных и глобальных) проектов спутниковой мобильной связи, основанных на использовании низких орбит. Характеристики наиболее известных из них представлены в таблице 2. Активное внедрение новых информационных технологий резко ускоряет процесс перехода всего мирового сообщества к глобальной информационной инфраструктуре, что крайне важно для мировой логистической интеграции.

Таблица 2. Международные системы спутниковой связи.

Система связи	Вид орбиты	Высота орбиты , км	Количе ство спутни ков	Глоба ль ное покры тие	Начало эксплуа тации, год	Цена комплекта оборудова ния, тыс. дол.
Инмарсат	Геостаци онарная	37586	9	+	1982	>3000
GPS/ Navistar	Среднеор битальна я	20000	24	+	1994	300 -2000
Иридиум	Низкоорб итальная	780	67	+	1998 - 2000	>1500
Глобалстар	Низкоорб итальная	1414	52	+	2000	>1500
Айко Глобал	Среднеор битальна я	10000	12 - 20	+	2003	>1000

Безусловным лидером среди геостационарных систем спутниковой связи является система Inmarsat (International Mobile Satellite Organization).

Международная организация Inmarsat, объединяющая поставщиков услуг спутниковой системы связи, существует с 1979 г. Хотя изначально сеть Inmarsat создавалась, чтобы обеспечить связью военно-морской флот и морские перевозки, последняя реализация системы Inmarsat рассчитана также и на сухопутные транспортные средства. Сегодня более 80 стран используют спутники и наземные станции на базе технологии Inmarsat, делающие возможными надежный прием и передачу данных для удаленных (стационарных и мобильных) пользователей

Международная организация Inmarsat обеспечивает спутниковую связь с подвижными объектами на земле, на море и в воздухе. С этой целью используется система спутников-ретрансляторов, расположенных на геостационарной орбите, и переносные автономные терминалы на подвижных объектах, имеющих прямую связь со спутниками.

Управление и контроль за спутниками осуществляется из центра управления, расположенного в Лондоне, и со станций слежения, телеметрии и команд, расположенных в Фучино (Италия), Пекин (Китай) и Озеро Кавичан (Британская Колумбия).

Спутниковая система связи Inmarsat предоставляет на всей территории Земли, исключая приполярные области, телефонную и телексную связь, передачу факсов, передачу данных, электронную почту. Также система может обеспечить определение координат объекта, передачу сводок о состоянии полета с борта самолета, передачу диспетчерской информации с авиационного или автомобильного терминала, автоматическое считывание и передачу данных, передачу сигнала бедствия, проведение видеоконференций.

Терминалы Inmarsat входят в состав обязательного оборудования судов в качестве средств аварийной связи и обеспечения безопасности судоходства.

Зона обслуживания системы разделена на четыре океанских региона:

• Тихоокеанский регион (POR)

• Регион Индийского океана (IOR)

• Восточная часть Атлантического океана (AOR-W)

• Западная часть Атлантического океана (AOR-W)

В системе Inmarsat существуют различные абонентские терминалы, которые отличаются друг от друга как функциональными возможностями, так и конструктивно. Например, терминалы "морского исполнения" оснащены специальной аварийной системой, автоматически генерирующей и передающей сигнал "SOS" вместе с координатами.

Inmarsat развивался как набор сетей, предоставляющих различные услуги (большинство сетей предоставляют сразу несколько услуг). В настоящий момент существуют следующие сети:

• Inmarsat-A (аналоговая связь, сервис прекращен с 31 декабря

2007 г.)

• Inmarsat-Aero

• Inmarsat-B: Максимальная скорость передачи данных

64 Кбит/с^[2](сервис прекращен с января 2017 г.).

• Inmarsat-C: Используется Международной морской организацией и обязателен к установке на всех океанских судах.

• Inmarsat-M: Предоставляет голосовые сервисы на скорости

4,8 Кбит/с и сервис по передаче факсов и данных на скорости 2,4 Кбит/с. Является предшественником Inmarsat Mini-M.

• Inmarsat-Mini-M: Предоставляет голосовые сервисы на скорости 4,8 Кбит/с и сервис по передаче факсов и данных на скорости 2,4 Кбит/с.

• Inmarsat-M4: Максимальная скорость передачи данных

64 Кбит/с, в качестве портативного терминала может быть использован Capsat Messenger TT-3080A, имеющий плоскую антенную решетку ^[2](сервис прекращен с января 2017 г.).

• Inmarsat-Fleet

• Inmarsat-D/D+

• Inmarsat-E (с 1.12.2006 сеть прекратила свою работу)

• Inmarsat-RBGAN

• Inmarsat-BGAN: Широкополосная глобальная сеть

(англ. Broadband Global Area Network) предоставляет услуги новых спутников четвёртого поколения (I-4), предлагающих разделяемый пакетный IP-канал со скоростью доступа до 492 Кбит/с (скорость может быть различной, в зависимости от модели терминала) или потоковый IPканал со скоростью от 32 до 256 Кбит/с (также зависит от модели терминала). Некоторые терминалы также предоставляют услуги мобильного ISDN со скоростью 64 Кбит/с или, даже, низкоскоростной (4,8 Кбит/с) голосовой сервис. В настоящее время BGAN-сервис доступен в Индийском океанском регионе (IOR) и Атлантическом океанском регионе (AOR). Запуск сервиса в Тихоокеанском регионе (POR) запланирован на 2007 год.

• Inmarsat-IsatPhone

Из систем на базе низкоорбитальных спутников отметим Iridium.

«Иридиум» — всемирный оператор спутниковой телефонной связи. Покрытие составляет 100 % поверхности Земли, включая оба полюса. Одноимённая орбитальная группировка насчитывает 75 (66 основных и 9 резервных) спутников, расположенных на низких орбитах с наклонением 86,5° и высотой 780 км.

Основное отличие данных систем от геостационарных состоит в том, что их орбитальные группировки состоят из низкоорбитальных спутников с небольшой высотой орбиты (меньше тысячи километров). Для потребителя это означает, что спутниковые терминалы имеют малые размеры и невысокие цены.

Система Iridium имеет глобальную зону покрытия за счет большого количества космических аппаратов. Система предполагает большой перечень услуг: телефонная связь, передача алфавитно-цифровых сообщений на пейджер Iridium, переадресация вызова, конференц-связь, передача факсимильных сообщений, «голосовая почта», передача данных.

Коммерческие продукты и сервисы Iridium приносят порядка 80 % выручки компании и предоставляются в более чем 100 странах дистрибьюторской сетью, в которую входит более 60 поставщиков услуг, 130 авторизованных реселлеров и 45 производителей оборудования и ПО. Iridium Communications производит и продает различные устройства для голосовой связи и высокоскоростной передачи данных в сети Iridium, включая флагманские модели спутниковых телефонов Iridium 9555 и Iridium Extreme (9575), модемы Iridium 9522B и Iridium GO и устройства автоматического обмена данными (M2M) Iridium 9601 и Iridium 9602. Также в 2008 году компания объявила о начале коммерческой эксплуатации и продаж терминалов Iridum Pilot системы Iridium OpenPort, обеспечивающей высокоскоростную передачу данных со скоростью до 128 кбит/с и полноценную телефонную связь для морского транспорта.

В 2017—2019 годах было осуществлено развертывание обновленной орбитальной группировки Iridium NEXT из 75 спутников новой модели, общей стоимостью порядка 3 млрд долларов. Новые спутники расширили пропускную способность системы, а также позволили предоставить дополнительные сервисы (такие как система наблюдения за авиатрафиком). Запуски спутников произведены ракетами Falcon-9. Обновление спутниковой группировки позволило повысить возможную скорость передачи данных до 352 кбит/с, к концу 2019 года планируется дальнейшее повышение скорости до 704/352 кбит/с (прием/передача). Для работы в сети Iridium NEXT оператором совместно с производителями Cobham и Thales разработаны и выпущены на рынок новые спутниковые терминалы.

Рассмотрим теперь системы регионального покрытия. К системам данного класса можно отнести системы контроля транспортных средств, в которых объекты удаляются от диспетчерского пункта не более чем на 1000 км. Часто подобные системы требуется развернуть вдоль автомобильных трасс, связывающих два ключевых города.

В этих системах требования, как правило, отличаются от требований в спутниковых системах: необходимо поддерживать голосовую связь, оперативно доставлять информацию о местоположении и состоянии транспортных средств.

Стоимость перевозимого груза, информационно сопровождаемого, в таких системах обычно ниже, чем при международных перевозках, что накладывает определенные ограничения на стоимость навигационно-связных комплектов. Этот тип систем можно разделить на:

• системы на базе транкинговой связи;  системы на базе сотовой связи;  системы на базе КВ-связи.

Системы локального покрытия работают, как правило, в радиусе до 50 км и чаще всего используются для обеспечения внутригородских перевозок. Для построения локальных систем используют обыкновенные (conventional) системы радиосвязи с ретранслятором или даже без него. Транкинговые или сотовые системы также применяются для построения локальных систем.

При создании конкретного варианта системы контроля транспортных средств используется стандартное ядро программного обеспечения, дополняя его модулями, которые отражают специфику конкретного заказа.

Ядро программного обеспечения системы мониторинга транспортных средств реализует следующие функции:

• получение/выдача в реальном времени информации от/на транспортное средство;

• возможность задания приоритетов при получении информации от транспортного средства;

• возможность открытия нескольких окон с картой;

• отображение на фоне карты пиктограмм контролируемых транспортных средств, отображение информации о состоянии транспортного средства;

• реализация режима «активного объекта» при слежении;

• возможность создания объектов пользователя (точечные, линейные, площадные) и нанесение их на карту;

• получение справки о любом объекте карты в рамках имеющейся в базе данных информации об этом объекте;

• получение справочной информации о любом контролируемом транспортном средстве (номер, координаты, скорость, курс, состояние датчиков);

• ручная прокладка маршрутов на карте;

• постановка на автоматический контроль транспортного средства при прохождении проложенных маршрутов;

• нахождение ближайших к указанному месту транспортных средств;

• возможность задания прав доступа различных пользователей к отдельным задачам программного обеспечения

(администрирование).

Система строится по модульному принципу и к стандартному программному ядру подключаются дополнительные модули, реализующие:

• поддержку специфических функций аппаратуры передачи данных (например, выбор оптимального частотного канала в КВ-связи);

• решение задач конкретной службы (например, задача расхождения судов в автоматизированных системах судовождения).