НАВІГАЦІЙНІ СИСТЕМИ НА АВТОТРАНСПОРТІ

Навігаційні системи призначені для визначення місцезнаходження рухомих об'єктів. Навігаційні системи розрізняються на космічні (глобальні) і наземні. Їх класифікація представлена на рис. 2.24.

Історично першими системами визначення місцезнаходження рухомого об'єкту були системи радіопеленгації. Найпростіший спосіб визначення пеленга - це механічне обертання спрямованої антени і аналіз рівня индуцируемого в ній напруги при зіставленні з орієнтацією антени в просторі. В цьому випадку пеленг визначається із залежності рівня прийнятого сигналу як функції від кута повороту антени. Кілька таких антен (як мінімум три, виходячи з уявлень геометрії) можуть визначити місцезнаходження рухомого об'єкту в просторі (на місцевості), якщо він випромінює будь-якої радіосигнал. Системи радіопеленгації таким чином дозволяють третім сторонам отримати дані про місцезнаходження рухомого об'єкту на обмеженій території і використовуються для вирішення спеціальних завдань у військовій області, на морському транспорті, авіації і т.п. Решта системи дозволяють отримати дані про місцезнаходження як самому рухомому об'єкту, так і третій стороні.

Класифікація систем просторової ідентифікації

Мал. 2.24. Класифікація систем просторової ідентифікації

рухомих об'єктів

Як навігаційних систем на транспорті в переважній випадку використовуються системи GPS (Global Positioning System - глобальні системи позиціонування), які дозволяють визначати географічні координати і висоту розташування рухомого об'єкта з високою точністю (від 5 до 100 м). Система GPS заснована на обробці сигналів супутникової системи глобального позиціонування Navstar. Система Navstar складається з 24 супутників і належить Міністерству оборони США, яке надає їх для цивільних користувачів безоплатно. З кожного супутника безперервно передаються радіосигнали: спеціальним чином закодовані мітки часу, що дозволяють синхронізувати годинник в приймачах GPS, встановлених на рухомих об'єктах, і з дуже високою точністю обчислювати час проходження сигналу від супутника до приймача. Застосовувані для кодування псевдовипадкові послідовності дають можливість передавати цю інформацію без значних витрат потужності і приймати її за допомогою антен дуже малого розміру. У свою чергу, кожен супутник отримує інформацію про своїх координатах від мережі наземних станцій спостереження. Для визначення свого місця розташування обладнання GPS, встановлене на ПС, має «побачити» не менше чотирьох супутників. Хоча положення точки в двовимірної площині однозначно визначається з трьох точок, четвертий супутник потрібен для корекції часу в приймачах GPS, в яких, на відміну від супутників, що мають високоточні атомні годинники, використовуються менш точні кварцові. Більша кількість супутників необхідно для визначення координат в тривимірному просторі (з урахуванням висоти місцевості) і для підвищення точності вимірювань, так як сигнал від супутника може бути спотворений відображенням від високих будівель, природних перешкод і т.д. Розгортання системи (будівництво наземних станцій і виведення на орбіту супутників) тривало з 1974 по 1993 р З 1983 р почалося використання системи в цивільних цілях, причому вводилася спеціальна корекція сигналу для зниження точності позиціювання. З 2000 р це обмеження точності було знято.

Система, аналогічна GPS, є і в РФ. Вона називається ГЛОНАСС [1] , і хоча її розгортання проходило з 1982 по 1995 р, необхідної кількості супутників на орбіту виведено не було, і з економічних причин у 2001 р її функціонування було призупинено. З 2010 р почалося відновлення системи, і в даний час вона повноцінно функціонує, але поки менш поширена, ніж GPS. Використовувані частоти і кодування сигналу в обох системах принципово сумісні, тому ряд фірм випускає приймачі, здатні працювати одночасно з супутниками як GPS, так і ГЛОНАСС. Це істотно підвищує точність і надійність вимірювань через збільшення гарантованої кількості супутників, які використовуються для навігації.

Незабаром до двох згаданих систем повинна додатися третя. Європейська система навігації Galileo [2] буде сумісна з GPS, але використовуватися в цивільних цілях. Розгортання системи почалося в 2005 р, і його планується завершити в 2016 р До складу системи буде входити кілька служб з різною функціональністю і точністю позиціонування:

  • • відкрита загальна служба - забезпечення безкоштовної навігації з точністю, порівнянної з існуючими системами без гарантії 100% покриття території, особливо в містах;
  • • служба підвищеної надійності - призначена для використання в авіації і на водному транспорті і забезпечує гарантований сигнал і систему попередження в разі зниження точності позиціювання;
  • • комерційна служба - платний сервіс з підвищеною точністю визначення місцеположення в межах 4 м в горизонтальній площині і 8 м у вертикальній;
  • • урядова служба - особливо надійний і високоточний сервіс (теоретична точність позиціонування до 10 см) з використанням кодованого сигналу і зі строго контрольованим колом абонентів; сигнал буде захищений від спроб його імітувати і призначений насамперед для використання спецслужбами (поліцією, береговою охороною і т.д.), військовими і антикризовими штабами в разі надзвичайних ситуацій;
  • • пошуково-рятувальна служба - забезпечення прийому сигналів лиха і визначення місця лиха з можливістю отримання відповіді від рятувального центру.

З 27 грудня 2012 року в комерційну експлуатацію запущена регіональна система позиціонування BeiDou ( «Сузір'я" Велика

Ведмедиця "») [3] , яка охоплює територію Китаю і суміжних держав. Китай планує зі збільшенням кількості супутників довести її рівень до глобального до 2020 року під назвою Compass. Стверджується, що в даний час точність позиціонування в цій системі досягає 10 м. Навігатор в китайській системі є не тільки приймачем, але і передавачем сигналу. Станція моніторингу через два супутника посилає сигнал користувачеві. Пристрій користувача після отримання сигналу посилає відповідний сигнал через обидва супутника. Наземна станція по затримці сигналу розраховує географічні координати користувача, визначає висоту по наявній базі даних і передає сигнали на пристрій користувача сегмента.

Крім завдань управління транспортним процесом використання навігаційних систем з точки зору загальнодержавних інтересів переслідує наступні основні цілі.

  • 1. Інформаційне забезпечення безпеки перевезень (в першу чергу небезпечних вантажів) з автоматизованим виявленням місць ДТП і надзвичайних ситуацій і оперативним взаємодією з органами МВС, швидкої медичної допомоги та МНС.
  • 2. Створення систем з автоматичним визначенням місцезнаходження АТС, здатних в режимі реального часу вирішувати завдання керування транспортними потоками, автоматично приймати сигнали лиха «SOS» від водія транспортного засобу з інформаційною взаємодією з оперативними службами МВС та МНС.
  • 3. Забезпечення управління і передислокації ПС на лінії при виконанні заходів по ліквідації надзвичайних ситуацій.

Використання навігаційних систем на автотранспорті керується постановою Уряду Російської Федерації від 25.08.2008 № 641 «Про оснащення транспортних, технічних засобів і систем апаратурою супутникової навігації ГЛОНАСС або ГЛОНАСС / GPS» і розвиваючому цю постанову наказом Мінтрансу РФ від 09.03.2010 № 55 «Про затвердження переліку видів автомобільних транспортних засобів, що використовуються для перевезення пасажирів і небезпечних вантажів, що підлягають оснащенню апаратурою супутникової навігації ГЛОНАСС ши ГЛОНАСС / GPS ».

До відома

Апаратурою супутникової навігації ГЛОНАСС або ГЛОНАСС / GPS підлягають обладнанню транспортні засоби наступних категорій, які використовуються для перевезень:

  • • пасажирів категорій М2 і М3;
  • • небезпечних вантажів категорій ЕХ / Н або ЕХ / Ш, FL, OX, AT, MEMU відповідно до Європейської угоди про міжнародне дорожнє перевезення небезпечних вантажів (ДОПНВ).

Незважаючи на глобальний характер навігації з використанням технології GPS, вона має ряд недоліків, які суттєво впливають на точність одержуваних даних. Основні з них:

  • • перешкоди в каналі передачі даних між супутниками і приймачем GPS;
  • • стрибкоподібні зміни сукупності супутників, на основі яких проводяться вимірювання;
  • • втрата видимості супутників в умовах щільної забудови, гірських умовах і в зонах полюсів земної кулі;
  • • дискретність приймачем GPS (наприклад, при швидкості ПС 100 км / ч звичайний приймач GPS буде проводити вимірювання тільки через 30 м колії).

Навігаційні системи діляться на дві групи: навігаційні системи водія і диспетчерські навігаційні системи.

Навігаційні системи водія (НСВ) призначені для вказівки за допомогою дисплея на приладовій панелі поточного місцезнаходження ПС водієві, прокладання найкоротшою траси маршруту, контролю встановленого графіка руху. Практично всі сучасні НСВ використовують для визначення місцезнаходження ПС систему GPS або спільно сигнал GPS і ГЛОНАСС, що дозволяє збільшити кількість одночасно видимих супутників і, відповідно, підвищити точність позиціонування. Найбільша точність НСВ досягається при її поєднанні з трасувальником. У цьому випадку неминучі похибки коригуються за умовою мінімуму середньоквадратичної помилки. Такі системи отримали назву інтегрованих систем GPS - Dead Reckoning GPS (DRGPS). Схема такої системи наведена на рис. 2.25.

Схема роботи інтегрованої системи GPS

Мал. 2.25. Схема роботи інтегрованої системи GPS

Підвищити точність отримання навігаційних даних також дозволяє використання диференціальної GPS - Differential GPS (DGPS).

Її принцип заснований на використанні двох приймачів. Один - провідний, розташовується на опорній станції, координати якої визначені з високою точністю. Другий приймач розташовується на ПС. Так як координати першого приймача відомі, сигнали з супутників можуть бути скориговані для отримання правильного значення. Сигнал корекції передається на приймач ПС. Ефективність корекції буде залежати від відстані між ПС і опорної станцією, а також від якості використовуваного обладнання.

За тину виконання НСВ можуть бути:

  • • картографічні - показують місце розташування і трасу маршруту на карті, яка відображається на відносно великій графічному дисплеї;
  • • маршрутні - вказують водію напрямок руху відповідно до місцезнаходженням ТЗ і виготовляються у вигляді стандартної магнітоли з невеликим екраном.

За типом дії НСВ можуть бути:

  • • пасивні - планують і відстежують маршрут руху на підставі записаної в пам'ять або на лазерний диск цифрової карти;
  • • керовані - можуть вносити зміни в маршрут на підставі інформації, отриманої від систем управління дорожнім рухом.

Останній тип НСВ є найбільш перспективним, оскільки дозволяє уникнути попадання автомобілів в зони заторів, але вимагає розвиненої інфраструктури управління рухом з сучасними засобами телематики.

Диспетчерські навігаційні системи (ДНС) призначені для передачі даних про місцезнаходження ПС на диспетчерський пункт (в окремому випадку АТО). У зарубіжній літературі подібні системи називаються Automatic Vehicle Location Systems (AVLS, або AVL).

Використання системи диспетчерського управління сприяє підвищенню ефективності роботи транспорту АТО в результаті того, що зменшується холостий пробіг автомобілів , так як місцезнаходження транспортного засобу відомо і з водієм може бути встановлений контакт в будь-який час, зростає ефективність завантаження і час доставки вантажів замовнику , так як диспетчер може оперативно реагувати на інформацію про наявність вантажу і вільного місця в транспортному засобі, зростає ефективність роботи водія , так як він не дол дружин втрачати час на вимушене очікування завдань на перевезення, відхилятися від маршруту і шукати телефон для зв'язку (водій може стояти в черзі на митному пункті і одночасно тримати зв'язок зі своїм офісом замість того, щоб втрачати час на вимушену парковку і пошук телефону для зв'язку з диспетчером ), зменшуються витрати на телефонний зв'язок в результаті більш ефективного виду зв'язку - передачі даних та економії часу при зайнятості телефонних ліній зв'язку або відсутності абонента на робочому місці.

Підтвердження про доставку вантажу одержувачу дається негайно, що дозволяє без зволікання виставити рахунок замовнику, а не чекати, коли транспортний засіб повернеться на базу. Крім того, замовнику може бути представлено доказ того, що вантаж перевозився у відповідності до вимог замовника.

Диспетчер може здійснювати безпосередній контроль стану вантажу і оперативно передавати цю інформацію замовнику.

Поліпшується планування ремонту і техобслуговування, так як керуючий транспортними засобами має більше інформації про стан транспортних засобів та розкладі їх руху в той час, коли машини перебувають ще далеко від бази.

Підвищується рівень обслуговування клієнтів шляхом їх інформування про процес транспортування і якісному стані вантажу під час його перевезення або прибуття автобусів на зупинний пункт. Це особливо важливо при транспортуванні цінних, швидкопсувних, небезпечних вантажів, для рефрижераторного парку та при доставці вантажів в точно встановлені терміни, при роботі автобусів в умовах щільного руху, на заміських трасах і т.п.

Всі ці фактори дозволяють досягти головної мети будь-комерційно керованої діяльності - скоротити експлуатаційні витрати і підвищити дохід за рахунок оптимізації роботи транспорту і персоналу компанії.

У ДНС, як це показано на рис. 2.26, додатково з'являються блоки передачі координат ПС в АТО і відповідне програмне забезпечення диспетчерського пункту. Передача координат може здійснюватися за допомогою космічної, модемного, транкінгового або стільникового зв'язку.

Схема роботи ДНС з варіантами передачі даних про місцезнаходження транспортного засобу

Мал. 2.26. Схема роботи ДНС з варіантами передачі даних про місцезнаходження транспортного засобу

При використанні космічного зв'язку вибір може бути зроблений між двома принципово різними системами - на базі геостаціонарних супутників Inmarsat і Eutelsat і низькоорбітальних супутників Iridium, Orbocomm (супутникові термінали Magellan).

Системи на базі геостаціонарних супутників. Основна група систем контролю далеких перевезень заснована на даному типі супутників: система Inmarsat, системи OmniTRACS і EutelTRACS.

Система Inmarsat створена в 1979 р спочатку як міждержавна організація для підтримки служб порятунку, але згодом була перетворена в публічну компанію. Складається з мережі наземних станцій і 11 супутників. В даний час для клієнтів доступна Inmarsat BGAN - сучасна широкосмугова супутникова мережа зв'язку (Broadband Global Area Network) з глобальним покриттям, що забезпечує високошвидкісну передачу даних в IP-мережах. Система Inmarsat забезпечує передачу інформації між рухомими об'єктами і диспетчерськими пунктами на всій території земної кулі, за винятком приполярних областей. Час доставки інформації в системі - від 5 до 15 хв в завісімосгі від системи підтримки диспетчерського пункту. Для контролю над далекими перевезеннями такий час доставки інформації цілком прийнятно, і період оновлення інформації про стан об'єкта зазвичай становить 1 ч. Для автомобільного транспорту Inmarsat пропонує спеціалізований сервіс IsatData Pro з функціями навігації і передачі коротких повідомлень [4] . У РФ національним оператором мережі Inmarsat і її акціонером є Федеральне державне унітарне підприємство «Морсвязьспутн і до» [5] .

Система EutelTRACS компанії Qualcomm була реалізована в 1992 р як європейська версія системи OmniTRACS, яка широко поширена в Америці. Саме транспортні компанії стали її основними споживачами. Система EutelTRACS забезпечує двосторонню передачу буквено-цифрових повідомлень. Вся вхідна та вихідна інформація документується. При цьому фіксуються позивний передавача, час виходу на зв'язок, текст повідомлення і координати місця, звідки воно було відправлено. Зміна координат об'єкта автоматично уточнюється через кожну годину з точністю до 100 м. Диспетчер може спостерігати за маршрутом руху по електронній карті. У зв'язку з тим що система не працює в режимі реального часу, вона мало придатна для контролю роботи міських автобусів. З точки зору споживача має схожі характеристики з компонентами системи Inmarsat. Системи використовують різні частотні діапазони, але склад мобільних терміналів і функціональні можливості систем практично однакові. Мобільний термінал в системі EutelTRACS має розміри, в 2-3 рази перевищують розміри терміналу Inmarsat, але для установки на вантажні машини це не є недоліком. На сьогоднішній день система покриває майже всю територію РФ за винятком Далекого Сходу. Є відмінності в системі оплати трафіку в Inmarsat і EutelTRACS: в Inmarsat оплачується тільки фактично передана інформація, а в EutelTRACS присутній обов'язкова абонентська плата за фіксований обсяг інформації. При рідкісному обміні інформацією в системі вигідніше оплата трафіку в Inmarsat, при насиченому - в EutelTRACS.

Системи на базі низькоорбітальних супутників. Низькоорбітальні системи найбільш привабливі через більш низьку вартість устаткування, але з'явилися на ринку навігаційних систем порівняно недавно.

Система Iridium [6] має глобальну зону покриття за рахунок великої кількості космічних апаратів - 66. Система передбачає великий перелік послуг: телефонний зв'язок, передачу алфавітно-цифрових повідомлень на пейджер Iridium, переадресацію виклику, конференц-зв'язок, передачу факсимільних повідомлень, голосову пошту, передач} 'даних і ін. Національним оператором системи є Федеральне державне унітарне підприємство «Морсвязьспутнік».

Система ORBCOMM [7] призначається для автоматизованого збору інформації про стан об'єктів, надання послуг електронної пошти, вирішення навігаційних завдань на транспорті. Система має інтерфейс Reefer Monitoring ROI, який сумісний з системами моніторингу температурного режиму в більшості типів рефрижераторних контейнерів і може стежити за дотриманням заданих температурних параметрів, фіксувати розтин контейнера і передавати ці дані в диспетчерський центр.

Транкінгові системи зв'язку можуть покривати значні площі. За рахунок зв'язку окремих ретрансляторів в єдину логічну структуру споживач позбавляється від необхідності піклуватися про перемикання радіочастотних каналів при переміщенні в рамках системи. У світі, в тому числі в Росії, розгорнуті і експлуатуються транкінгові системи різних стандартів: SmarTrunk, MPT 1327, LTR, SmartZone, EDACS і т.п. У нашій країні найбільш перспективні як база для побудови систем контролю ПС системи стандартів МРТ 1327 і LTR. На сьогоднішній день багато фірм пропонують в рамках стандарту МРТ 1327 використання SDM (Short Data Message - служба коротких цифрових посилок). При цьому немає явного конфлікту між передачею навігаційної інформації і голосових повідомлень, зменшується час передачі одиничної посилки цифрової інформації до часток секунди (якщо передавати по голосовому каналу, то цей час може бути 2-4 с). Стандарт LTR має тільки голосовий канал, але більш високі показники швидкості передачі даних.

При виборі для передачі координат ПС стільникового зв'язку необхідно враховувати зону покриття і завантаженість мереж оператора в даному регіоні. Використання стільникового зв'язку, безсумнівно, є найбільш привабливим для перевізника з точки зору доступності та вартості як обладнання, так і експлуатації. У той же час мережа не забезпечує в РФ 100% покриття навіть федеральних автомобільних доріг, і якщо необхідно забезпечити підвищену безпеку або перевезення виконуються в малонаселеній місцевості, передача координат може бути забезпечена тільки за допомогою космічних систем зв'язку. Необхідно також враховувати, що стільникові оператори не гарантують час доставки коротких повідомлень, тому дані з координатами ПС можуть приходити в АТО з істотними затримками.

З метою мінімізації витрат найбільш зручний варіант, коли дані про місцезнаходження ПС на диспетчерський пункт можна отримати через Internet. В цьому випадку не потрібно оснащення диспетчерського пункту дорогим картографічним програмним забезпеченням. Досить доступу в Internet за допомогою стандартної програми перегляду.

Сучасна концепція побудови диспетчерських навігаційних систем передбачає їх телекомунікаційне забезпечення за допомогою зовнішніх апаратно-програмних засобів (каналів зв'язку), орендованих у підприємств-операторів. Передача даних за стандартними телефонних каналах зв'язку в даний час технічно і економічно малоефективна, що змушує розробників інформаційних систем застосовувати засоби зв'язку, що використовують сучасні технології передачі даних. Оператори зв'язку, зі свого боку, пропонують послуги з передачі даних, що дозволяють ефективно працювати сучасним навігаційним системам.

У табл. 2.7 представлені вимоги до значень точності визначення місця розташування наземного автотранспорту в Європі.

Таблиця 2.7

Вимоги до точності визначення місця розташування споживачів в Європі

Галузь застосування

Точність, м

Навігація рухомої одиниці

10

Управління парком комерційного транспорту

100

Виявлення викрадених автомашин

10

Стеження за переміщенням цінних вантажів

10

управління рухом

10

Надання інформації пасажирам

100

Допомога при аваріях і нещасних випадках

10

Збір платежів на дорогах

100

стан доріг

10

Відповідно до ГОСТ Р 54625-2011. Глобальна навігаційна супутникова система. Автоматизовані навігаційні системи для автомобільного та міського електричного транспорту. Класифікація автоматизовані системи диспетчерського управління автомобільним і міським електричним транспортом, створювані на основі застосування глобальної навігаційної супутникової системи Російської Федерації (ГЛОНАСС), класифікуються за вказаними нижче ознаками.

По області застосування:

  • • перевезення пасажирів і багажу в міському, приміському, міжміському або міжнародному сполученні;
  • • робота транспорту муніципальних служб і екстрених оперативних служб;
  • • вантажні автомобільні перевезення;
  • • перевезення автомобільним транспортом небезпечних та спеціальних вантажів, цінних вантажів, великогабаритних та великовагових вантажів;
  • • робота транспортних та інших самохідних засобів дорожнього господарства для утримання, будівництва, ремонту та реконструкції автомобільних доріг.

За мобільності:

  • • стаціонарні;
  • • мобільні (розміщені на спеціальних автомобілях).

За спеціалізацією:

  • • загального призначення (загальнодоступні всім споживачам);
  • • спеціальні, що застосовуються Міноборони РФ, Міністерством внутрішніх справ РФ, Федеральною службою безпеки РФ, Міністерством з надзвичайних ситуацій РФ і спеціальними службами;
  • • сервісні навігаційні системи, призначені для інформування учасників руху, пасажирів міського транспорту і т.п.

За кількістю використовуваних глобальних навігаційних систем:

  • • односистемних, що працюють за сигналами однієї навігаційної супутникової системи;
  • • мультисистемні, що працюють за сигналами кількох навігаційних супутникових систем (наприклад, ГЛОНАСС / GPS).

Територією охоплення:

  • • локальні системи, що забезпечують управління транспортом в місті (районі міста);
  • • регіональні системи, що забезпечують управління транспортом в суб'єкті Російської Федерації;
  • • національні, щоб забезпечити управління транспортом в межах держави;
  • • континентальні (наднаціональні), що забезпечують управління транспортом в межах декількох держав (континенту).

За масштабом (кількістю обслуговуваних одиниць ПС):

  • • великомасштабні системи, що управляють парком автомобільного та міського електричного транспорту без обмеження його чисельності;
  • • середньомасштабні системи, що управляють парком до 1000 одиниць транспортних засобів;
  • • малі системи, що управляють парком до 100 одиниць транспорту.

За типом вирішуваних завдань (сервісів):

  • • спеціалізовані системи, призначені для управління парком окремих організацій, які можуть автоматизувати тільки окремі функції управління перевізним процесом, вирішуючи при цьому специфічні завдання для контрольованого виду перевезень;
  • • повнофункціональні системи, що застосовуються для вирішення завдань моніторингу, управління і планування, в яких автоматизується весь цикл оперативного управління в місті, регіоні, магістралі, транспортному коридорі або в рамках національної єдиної диспетчерської системи.

За ступенем відкритості:

  • • автономні (закриті) системи, які обслуговують тільки її власника (орендаря);
  • • відкриті корпоративні системи колективного користування комплексно автоматизують функції диспетчерських систем в рамках ієрархічної системи управління (органи влади - екстрені служби - АТО - водії - споживачі транспортних послуг).

За глибиною інтеграції з іншими системами управління:

  • • призначені тільки для вирішення завдань диспетчерського управління;
  • • функціонально інтегровані з іншими системами управління;
  • • конструктивно інтегровані з іншими системами управління.

За використовуваним стандартам і технологіям зв'язку:

  • • використовують стандарти стільникового зв'язку;
  • • використовують стандарти транкінгового радіозв'язку;
  • • використовують системи супутникового радіозв'язку;
  • • використовують телекомунікаційні мережеві технології типу Wi-Fi;
  • • використовують короткохвильові системи радіозв'язку.

По конфігурації радіомережі:

  • • однозоновому з однією базовою станцією;
  • • багатозонові з декількома базовими станціями, з'єднаними по виділеним лініям зв'язку з міжзонального комутатором.

За ступенем уніфікації:

  • • блочно-модульні (уніфіковані);
  • • унікальні (диверсифіковані).

За точністю навігаційних вимірювань параметрів руху ПС (координат, швидкості і прискорення):

  • • низьку точність (погрішність визначення координат більше 10 м);
  • • середньої точності (похибка визначення координат від 2 до 10 м);
  • • високої точності (похибка визначення координат не більше 2 м, що дозволяє диспетчеру визначати координати ПС з точністю до смуги руху).

За ступенем оперативності (темпу оновлення координатної інформації про ПС в центрах диспетчерського управління):

  • • високої оперативності, з темпом оновлення координатної інформації нс більше 1 с (системи управління ПС при вирішенні спеціальних завдань, в тому числі при перевезеннях небезпечних і цінних вантажів);
  • • середньої оперативності, з темпом оновлення координатної інформації 1-30 с;
  • • низькою оперативності, з темпом оновлення координатної інформації більше 30 с.

За ступенем захищеності від загроз інформаційної безпеки:

  • • захищені від загроз, пов'язаних з несанкціонованим доступом до інформації в автоматизованих підсистемах, каналах передачі даних і мережах зв'язку;
  • • захищені від загроз витоку інформації технічними каналами;
  • • захищені від погроз спеціальних впливів на захищається інформацію (носії інформації, а також засоби її обробки і передачі) з метою її знищення, перекручення, блокування.

По виду траєкторій руху ПС:

  • • управління Маршрутізірованний ПС (рухомими по заданих маршрутах);
  • • управління ^ Маршрутізірованний ПС (рухомими по заздалегідь невідомим траєкторіях).

Вимоги до бортового обладнання вантажного автомобільного транспорту визначені в ГОСТ Р 54724-2011. Глобальна навігаційна супутникова система. Системи диспетчерського управління вантажним автомобільним транспортом. Призначення, склад і характеристики бортового навігаційно-зв'язкового обладнання.

Бортове навігаційно-зв'язне устаткування (БНСО) складається з абонентського телематичного терміналу і, при необхідності, бортового обладнання, яке включає в себе спеціалізовані датчики і пристрої контролю стану вузлів і агрегатів, що встановлюються на контрольованому ПС і на елементах вантажу, що перевозиться в залежності від їх конструкції, характеру та специфіки виконуваних перевезень, а також завдань, що реалізуються системою диспетчерського управління вантажними перевезеннями. Основними завданнями БНСО є:

  • • контроль місця розташування ПС;
  • • висновок на дисплей відображається БНСО інформації в текстовому (як мінімум чотири рядки по 20 символів) або графічному вигляді;
  • • управління з допомогою не більше шести функціональних кнопок;
  • • забезпечення голосового зв'язку між водієм і диспетчером;
  • • контроль технічного стану ПС шляхом збору телеметричної інформації з датчиків;
  • • оперативна передача автоматично або водієм сигналу в диспетчерський пункт про виникнення надзвичайної ситуації;
  • • автоматична передача моніторингової інформації в диспетчерський пункт із заданою періодичністю;
  • • запис моніторингової інформації в незалежну нам'яти БНСО ( «чорний ящик»);
  • • визначення пройденої відстані;
  • • інші завдання в залежності від потреб власника ПС, наприклад контроль витрати палива і т.п.

Мінімальний склад БНСО може включати в себе тільки абонентський телематичний термінал.

Абонентський телематичний термінал (ATT) - це апаратно-програмний пристрій, що встановлюється на контрольований ПС для визначення його поточного місця розташування і параметрів руху, обміну даними з додатковим бортовим обладнанням, взаємодії з телематичних сервером в частині передачі моніторингової та обміну технологічною інформацією. В ATT передбачається наявність наступних модулів:

  • • навігаційний модуль повинен забезпечувати визначення місцеположення з точністю до 10 м з ймовірністю 0,95, напрямку і швидкості ПС за сигналами ГЛОНАСС і (або) GPS;
  • • модуль зв'язку повинен забезпечувати передачу і прийом моніторингової і технологічної інформації по каналах передачі даних GSM / GPRS і додатково по радіоканалах або каналам супутникового зв'язку;
  • • модуль обробки інформації повинен забезпечувати збір і обробку моніторингової (сукупність навігаційної і телеметричної інформації, прив'язаної до шкали часу, переданої від БНСО в диспетчерські пункти та центри) і технологічної (сукупність даних і керуючих команд, що циркулює між БНСО і диспетчерськими пунктами) інформації;
  • • модуль електроживлення повинен забезпечувати живлення пристроїв ATT від бортової мережі або автономно, але якщо БНСО має модуль «Ера ГЛ011АСС» формування сигналу екстреного реагування при аварії, автономне живлення має встановлюватися обов'язково.

Вимоги до бортовому обладнанню міського наземного пасажирського транспорту визначені в ГОСТ Р 54024 -2010. Глобальна навігаційна супутникова система. Системи диспетчерського управління міським наземним пасажирським транспортом. Призначення, склад і характеристики бортового навігаційно-зв'язкового обладнання та в основному ідентичні ГОСТ Р 54724-2011. Додатково БНСО міського пасажирського транспорту має забезпечувати:

  • • контроль за дотриманням маршруту руху;
  • • обмін даними і текстовими повідомленнями між водієм і диспетчером системи диспетчерського управління міським пасажирським транспортом з відображенням на дисплеї водія;
  • • автоматичний висновок текстових повідомлень на дисплей водія;
  • • інформування пасажирів про поточне місцезнаходження транспортного засобу;
  • • інформування пасажирів про вартість проїзду, правила проїзду та провезення багажу;
  • • в якості додаткового функціоналу управління прийманням, накопиченням і передачею відеозображень з внутрісалонних відеокамер (в режимі фотографій і (або) в реальному часі), управління прийманням, накопиченням і передачею звуку з внутрісалонних мікрофонів, можливість підключення підсистеми контролю пасажиропотоку (збір, накопичення і передача даних від бортового комплексу апаратури підрахунку вхідних / вихідних пасажирів, прийом технологічної інформації), можливість підключення підсистеми контролю оплати проїзду (обмін навіга ної інформацією та даними про оплату з апаратно програмними засобами підсистеми контролю оплати проїзду).

Бортове навігаційно-зв'язне устаткування може додатково забезпечувати вирішення наступних інформаційних задач на борту контрольованого транспортного засобу:

  • • автоматичне оголошення зупинок в салоні транспортного засобу, за даними супутникової навігації, без участі водія і автоматичне керування відображенням інформації на покажчиках маршруту слідування (передньому, бічному, задньому) транспортного засобу;
  • • автоматичне керування відображенням інформації на бортовому внутрішньосалонове електронному табло ( «біжучий рядок»);
  • • доведення до відома пасажирів усіх змін, що стосуються маршрутів руху і пов'язаних з припиненням руху або зміною схеми рух міського пасажирського транспорту;
  • • показ релевантної реклами з використанням даних супутникової навігації;
  • • автоматизоване проведення аудіо- і відеоекскурсії з використанням даних супутникової навігації.

Мінімальний склад БНСО може включати ATT, мікрофон для забезпечення голосового зв'язку «диспетчер - водій», гучномовець для забезпечення голосового зв'язку «диспетчер - водій», дисплей водія, антену ГЛОНАСС / GPS, антену GSM / GPRS, тривожну кнопку для передачі «Сигналу лиха» .

Вітчизняні компанії пропонують досить широкий вибір ДНС для оснащення парку транспортних засобів.

З 2002 р компанія Omnicomm пропонує для автотранспортних підприємств систему Omnicomm (первинна назва «Диспетчер») [8] . Мобільне обладнання, яке встановлюється на автомобілі, складається з терміналу, що включає приймач ГЛОНАСС / GPS, стільниковий телефон і блок управління. Бортовий термінал має три модифікації.

Omnicomm Light рекомендується для установки на легкові автомобілі і невеликі фургони і включає в себе 32-канальний приймач ГЛОНАСС / GPS, вбудовані антени навігаційного приймача і стільникового телефону, вбудований резервний акумулятор, інтерфейс для підключення різних датчиків (витратомір палива, тривожна кнопка і т.п .). Має можливість запису 150 тис. Подій.

Omnicomm Optim додатково має можливість підключення двох SIM-карт і флеш-пам'яті на карті MicroSD, інтерфейс для підключення системи ідентифікації водія і обладнання голосового зв'язку. Термінал відповідає вимогам наказу Мінтрансу Росії від 31.07.2012 № 285 «Про затвердження вимог до засобів навігації, що функціонує з використанням навігаційних сигналів системи ГЛОНАСС або ГЛОНАСС / GPS і призначеним для обов'язкового оснащення транспортних засобів категорії М, які використовуються для перевезення пасажирів, і категорії N, використовуваних для перевезення небезпечних вантажів »до бортового обладнання для моніторингу роботи ПС категорії М, які використовуються для комерційних перевезень пасажирів.

Omnicomm Profi 2.0 Wi-Fi надає максимальну функціональність бортового обладнання. Підвищена ступінь захисту корпусу, розширене кількість інтерфейсів зв'язку та універсальних інтерфейсів в поєднанні з можливістю передачі даних по каналу зв'язку Wi-Fi забезпечують можливість застосування терміналу в місцях, недоступних для стільникового зв'язку.

Програмне забезпечення системи Omnicomm обробляє інформацію, що надходить від встановлених на транспортні засоби терміналів: розраховуються маршрути руху, показники роботи і витрати палива, місця і параметри подій. Диспетчер, який працює з програмним забезпеченням, через веб-інтерфейс отримує потрібні йому дані у вигляді табличних і графічних звітів і повідомлень системи.

Залежно від завдань і можливостей конкретного підприємства можливе використання одного з двох програмних рішень Omnicomm - використання хмарного сервісу Omnicomm Online або установка локальної версії програмного забезпечення Omnicomm Autocheck. Обидві версії пропонують однакову функціональність, проте Omnicomm Online володіє декількома суттєвими перевагами, так як не вимагає придбання спеціальних програм - для роботи диспетчера досить звичайного веб-браузера, при цьому в АТО може бути організовано кілька робочих місць, незалежно від кількості ліцензій в разі використання Omnicomm Autocheck.

На рис. 2.27 і 2.28 представлені схеми отримання даних про місцезнаходження ПС при використанні хмарних сервісів і спеціального програмного забезпечення диспетчерського пункту.

Схема доставки даних про місцезнаходження автомобіля за допомогою стільникового зв'язку і диспетчерського пункту зі спеціальним програмним забезпеченням

Мал. 2.27. Схема доставки даних про місцезнаходження автомобіля за допомогою стільникового зв'язку і диспетчерського пункту зі спеціальним програмним забезпеченням

Компанія «М2М Телематика» [9] пропонує різні рішення в залежності від специфіки діяльності транспортної компанії.

Для сегмента міжнародних перевезень пропонується впровадження системи GPS стеження і моніторингу транспорту BN-Global. Система BN-Global - апаратно-програмний комплекс, що складається з абонентських терміналів, обладнання та програмного забезпечення робочого місця диспетчера, каналів передачі даних. На ПС встановлюється абонентський навігаціонносвязной термінал, що автоматично визначає місце розташування автотранспорту, швидкість, напрямок руху і стан підключених датчиків. Абонентський термінал в автоматичному режимі або за запитом користувача передає зібрану ним інформацію але бездротових каналах супутникового зв'язку Inmarsat стандарту D + на робоче місце диспетчера. Використання супутникового зв'язку для передачі координат ПС дозволяє отримувати дані на будь-якій території незалежно від наявності інфраструктури наземного зв'язку. Система реалізована в двох варіантах.

Схема доставки даних про місцезнаходження автомобіля за допомогою стільникового зв'язку через хмарний сервіс провайдера в Internet

Мал. 2.28. Схема доставки даних про місцезнаходження автомобіля за допомогою стільникового зв'язку через хмарний сервіс провайдера в Internet

Варіант 1. Реалізація системи на базі CyberWeb - послуги веб-доступу, що дозволяє здійснювати моніторинг автотранспорту і рухомих об'єктів, оснащених абонентськими телематичними терміналами компанії «М2М Телематика». При такому варіанті підключення основними можливостями системи є:

  • • моніторинг місця розташування транспортного засобу в режимі реального часу;
  • • можливість закладу в список спостереження до 70 одиниць ПС;
  • • щохвилинне оновлення інформації про місцезнаходження;
  • • оновлення розташування за запитом;
  • • можливість автоматичного спостереження за обраним ПС;
  • • побудова траєкторії руху ПС;
  • • відображення карти місцевості в декількох режимах: у вигляді растрового зображення, отриманого з супутника, у вигляді векторних карт і в «гібридному» режимі;
  • • можливість зміни масштабу від будинків і вулиць до карти земної кулі.

Варіант 2. Реалізація системи на базі CyberFleet. При такому варіанті підключення на підприємстві на робоче місце диспетчера встановлюється спеціалізоване програмне забезпечення CyberFleet. Основні можливості системи:

  • • визначення місця розташування автотранспорту але запитом або в автоматичному режимі через встановлений інтервал часу;
  • • віддалена конфігурація інтервалу часу;
  • • відображення місця розташування і маршрутів на екрані комп'ютера на електронній карті місцевості;
  • • обмін повідомленнями з мобільним телефоном водія зі збереженням всіх повідомлень в БД;
  • • зберігання всієї інформації про переміщення транспортного засобу в БД;
  • • формування різних звітів з БД.

Практичне застосування

Транспортно-експедиційна компанія ВАТ «Лоррі» [10] - найбільший автоперевізник Уральського регіону, який здійснює внутрішні російські і міжнародні перевезення вантажів. На частку компанії припадає 60% міжнародних перевезень по Свердловській області і 38% по Уральському федеральному округу. Парк компанії укомплектований найсучаснішими автопоїздами на базі тягачів Volvo і напівпричепів «Schmitz Cargobull» і до кінця 2013 р досяг 1 тис. Одиниць.

Для підвищення ефективності роботи компанії і рішення задачі управління автотранспортом на початку 2005 р фахівцями компанії був вивчений ринок систем моніторингу. В результаті чого була обрана супутникова система моніторингу BN- Global як максимально відповідна потребам підприємства. На сьогоднішній день супутниковими терміналами обладнаний весь автопарк компанії.

Система моніторингу показала свою працездатність повністю відповідно до заявленого функціоналом, дозволила оптимізувати роботу диспетчерської і ремонтної служб. Вона використовується для визначення місця розташування та стану транспорту в поточний момент і за минулий період, для контролю дій водіїв, забезпечення взаємозв'язку водія і диспетчера. В результаті використання системи BN-Global в компанії покращилася дисципліна водійського складу, підвищилася точність і оперативність планування рейсів.

Диспетчерська автоматизована система управління і моніторингу автомобілів-таксі «М2М-ТАКСІ» призначена для автоматизації роботи диспетчерів / операторів служби таксі із застосуванням технологій визначення місця розташування автотранспорту за сигналами супутникових навігаційних систем GPS, передачі даних в мережах GSM / GPRS і спеціалізованого диспетчерського програмного забезпечення. Впровадження автоматизованої системи «М2М-ТАКСІ» на комерційних таксомоторних підприємствах дозволяє вирішувати завдання:

  • • автоматизації роботи диспетчерів служби таксі;
  • • автоматизації управління автопарком таксі;
  • • моніторингу транспорту і контролю роботи автопарку в режимі реального часу;
  • • контролю роботи водіїв і диспетчерів;
  • • контролю якості транспортного обслуговування клієнтів;
  • • забезпечення безпеки пасажирів і водіїв.

Функціональні можливості системи:

  • • моніторинг таксі, його місця розташування, швидкості, напрямку руху і технічного стану транспортних засобів в режимі реального часу;
  • • супутниковий моніторинг транспорту і його контроль на лінії зі збереженням в БД необхідних параметрів: ефективний (з замовленням) і холостий (без замовлення) пробіг транспортного засобу, технічний стан автомобіля та ін .;
  • • автоматичний пошук найближчих до адресою виклику транспортних засобів і оптимальний розподіл замовлень по водіях з урахуванням статусу автомобіля;
  • • двосторонній обмін стандартними статусними повідомленнями між водієм і диспетчером в цілях контролю поточного стану виконання замовлення ( «за адресою», «спізнююся», «поїхали»);
  • • частково / повністю автоматизоване призначення машини для виконання замовлення;
  • • передача на машину, яка підтвердила свою замовлення, повного формуляра замовлення;
  • • управління статусами замовлень і статусами водіїв;
  • • закриття замовлення в форматі, що забезпечує отримання всієї необхідної для бази даних інформації;
  • • контроль входу автотранспорту в зону замовлення;
  • • контроль всіх стадій виконання замовлення за допомогою обміну повідомленнями між водієм і диспетчером;
  • • тотальний контроль графіка роботи водія;
  • • збір, аналіз і зберігання інформації в базі даних системи;
  • • ведення різних довідників (транспортних засобів, персоналу, автомобільних навігаторів і багато іншого);
  • • можливість розділяти звіти на довільні періоди (зміни, робочі дні і т.д.).

«М2М-ТАКСІ» - апаратно-програмний комплекс, побудований на базі телематической платформи, технологічної платформи диспетчерської служби таксі та абонентського обладнання з використанням передових інформаційно-телекомунікаційних технологій: стільникового зв'язку GSM (GPRS / SMS), супутникової навігації (GPS). До складу апаратно-програмного комплексу входять:

  • • телематичний сервер з встановленим програмним забезпеченням BN-Complex;
  • • апаратно-програмні засоби сервера диспетчерської автоматизованої системи моніторингу та управління таксі (серверне обладнання з встановленим ліцензійним програмним забезпеченням, програмне забезпечення «ТАКСІ-918» диспетчерської служби таксі на технологічній платформі «1C: Бухгалтерія 7.7», програмне забезпечення моніторингу та оперативного управління транспортом в режимі реального часу CyberFleet);
  • • апаратно-програмні засоби автоматизованих робочих місць (АРМ) диспетчерів і операторів диспетчерської служби таксі;
  • • апаратно-програмні / ірограммние кошти додаткових опціональних модулів (комп'ютерно-телефонна інтеграція, поштовий сервер, відправка SMS-повідомлень, прийом замовлень через Internet, інтеграція з картою, аудіозапис розмов, автоматична система прийому замовлень, автоматичне прокладання маршруту);
  • • бортове обладнання транспортних засобів ( «SHTURMANN Link 300 Pro» - персональний навігаційний пристрій з функцією абонентського телематичного терміналу, таксометр).

В області моніторингу та управління міськими наземними пасажирськими перевезеннями в РФ однією з найбільш передових систем є СКАТ - система комплексної автоматизації транспорту.

СКАТ являє собою високопродуктивний програмний комплекс, виконаний на платформі Java ЇЇ. Особливістю рішення компанії «CSBI» [11] є гнучке використання як спеціальних, так і OpenSource-компонент. Так, в якості СУБД для зберігання географічних даних, отриманих від бортового обладнання (ВО), встановленого на рухомому складі, використовується Oracle 11R2, в той же час для подання географічних об'єктів використовується платформа Mapserver і карта міста від OpenStreetMap. Сам додаток виконується під управлінням сервера JBOSS 6.

Як навігаційно-комунікаційної бази СКАТ використовуються технології ГЛОНАСС / GPS. При використанні СКАТ не потрібно робити заміну систем, які перебувають при перевізників. Вони можуть використовувати існуючі системи для вирішення власних завдань, а тим часом СКАТ об'єднує географічні дані з ВО будь-яких виробників. Обладнання, встановлене на ПС, виходить в Internet за допомогою GPRS і віддалено підключається до сервера за відомим заздалегідь IP-адресою.

Система призначена для координації і централізованого контролю пасажирських перевезень на рівні державного замовника в трирівневої моделі управління: державний орган управління - організатор перевезень - перевізники.

СКАТ централізовано вирішує завдання контролю і оперативного управління транспортними потоками, формування маршрутної мережі, розкладів руху і звітності, розрахунку субсидій, диспетчерського регулювання, збору і аналізу діагностичної інформації про працездатність ВО, встановленого на транспортних засобах, надання населенню актуальної інформації про рух транспорту у вигляді ряду соціальних сервісів (мобільного додатка, інтерактивних інформаційних панелей зупиночних павільйонів, інтернет-порталів общественног про транспорту, SMS-інформування тощо), забезпечення безпеки на транспорті.

Одночасно під керуванням СКАТ може перебувати більше 10 тис. Транспортних засобів.

Нижче представлені основні функції СКАТ.

Регулювання ринку транспортних послуг. Більшості замовників на оперативному і стратегічному рівні важлива можливість не тільки контролю і управління, але в тому числі і регулювання транспортних послуг. За рахунок можливості ведення єдиної статистичної бази, централізованого управління обладнанням і відстеження реальної транспортної роботи рішення, реалізовані на платформі СКАТ, дозволяють здійснювати контроль всіх перевізників мегаполісу і виконання ними своїх зобов'язань. Це дає можливість замовнику виконувати розрахунок реальної транспортної роботи компаній-перевізників. Так, в м Санкт-Петербурзі 1,3 млрд руб. вже зекономлено на субсидії автобусному транспорту завдяки використанню СКАТ.

Оцінка ефективності маршрутів руху. Єдина база даних СКАТ дозволяє накопичувати і аналізувати дані будь-якого ступеня складності, починаючи від запису треків руху, швидкостей транспортних засобів і закінчуючи даними від супутнього обладнання, наприклад системи електронної оплати проїзду.

Забезпечення контролю та безпеки на пасажирському транспорті. Рішення СКАТ інтегрується з міськими системами відеоспостереження: дорожніми камерами і камерами, встановленими всередині транспортних засобів. Бортове обладнання забезпечує двонаправлений канал зв'язку «водій - диспетчер» і оперативну передачу сигналу, утримуючи «червоної кнопки». Також можлива установка інших датчиків - диму, реагування на вибухові речовини і т.п. Окремо слід відзначити таку функцію, як пошук свідків правопорушень та інших подій за рахунок можливості пошуку всіх ПС, підключених до системи, які були в заданому квадраті в заданий часовий інтервал.

Висока соціальна значимість. СКАТ пропонує ряд соціальних сервісів, таких як портал для пасажирів з рядом важливих функцій і можливостями підписок; мобільні додатки; інформаційні табло на зупинках, які призначені для оперативного інформування пасажирів громадського міського транспорту про розклад, маршрутах, перевізників, часу прибуття транспорту в режимі реального часу, а також різних міських новинах, послуги, події та корисних об'єктах.

Санкт-Петербург є другим за чисельністю населення містом Росії і одним з найбільших в Європі. Він володіє розгалуженою системою громадського транспорту, що включає автобуси, тролейбуси, трамваї, метрополітен, а також річкові судна. В цілому всі види міського транспорту перевозять понад 1 млрд пасажирів в рік. Впровадження СКАТ було розпочато в м.Санкт-Петербурзі в 2008 р і стало найбільшим в Росії проектом по автоматизації громадського транспорту. АСУ ГПТ під керуванням СКАТ в м.Санкт-Петербурзі охоплює понад 4 тис. Одиниць транспорту, 17 компаній-перевізників, контролює понад 700 міських транспортних маршрутів, за якими здійснюється близько 800 тис. Рейсів на місяць, реєструє в середньому близько 5 млн поїздок в день.

У Комітеті з транспорту Уряду Санкт-Петербурга функціонує єдиний диспетчерський центр на 55 робочих місць, оснащений сучасним комп'ютерним обладнанням. Система також підтримує 450 віддалених робочих місць, реалізованих за технологією «тонкого клієнта».

Для жителів і гостей м Санкт-Петербурга створено і функціонує транспортний інтернет-портал transport.orgp.spb.ru, що дозволяє бачити місцезнаходження необхідного транспорту в режимі реального часу і сприяє оптимальному плануванню маршруту пересування по місту.

російський досвід

У травні 2012 р але підсумками I Всеросійського конкурсу «Кращі ІТ-проекти громадського сектора Росії», що проходив за підтримки Департаменту інформаційних технологій та зв'язку Уряду РФ, автоматизована система управління міським пасажирським транспортом (АСУ ГПТ), реалізована на базі платформи СКАТ (система комплексної автоматизації транспорту), перемогла в номінації «Кращий ІТ-проект в сфері управління громадським транспортом». В даний час під управлінням рішень з моніторингу ГПТ на базі СКАТ «живуть» два найбільших міста Росії: Санкт-Петербург і Москва [12] .

Для локального позиціонування з низькою точністю найбільш перспективним на даний момент вважається розвиток систем визначення місця розташування рухомого об'єкта за допомогою стільникових систем зв'язку (GSM-позиціонування).

Принцип роботи стільникових мереж заснований на розташуванні базових станцій [13] на місцевості з умови можливості прийому радіосигналу на всій території, що обслуговується. Зв'язок з мобільним пристроєм підтримує базова станція з найкращим рівнем сигналу, причому базова станція може змінюватися без перерви сеансу зв'язку стільникового телефону при його переміщенні. Для забезпечення якісного зв'язку зони покриття базових станцій перекриваються. Це і забезпечує можливість визначення місця розташування мобільного пристрою. Для цього може використовуватися кілька методів.

При рідкісному розташуванні базових станцій, як правило, можна тільки визначити, до якої станції підключено мобільний пристрій, і в цьому випадку точність визначення місця розташування буде залежати від радіуса дії базової станції. Така ситуація характерна для заміської місцевості.

У міських умовах, як правило, базові станції розташовані досить щільно, що дозволяє прийняти сигнал з мобільного пристрою на декількох станціях і методом радіопеленгації визначити розташування стільникового телефону, як це показано на рис. 2.29. Для визначення положення мобільного апарату можуть бути використані три основних параметри радіосигналів: амплітуда, напрямок приходу сигналу і час затримки.

Амплітуда (рівень) сигналів здатна характеризувати відстань між передавачем і приймачем. Однак на практиці рівень сигналів мобільного телефону в місці прийому залежить від великої кількості факторів, що в більшості випадків не може забезпечити необхідну точність визначення місця і використовується в якості допоміжного параметра.

Принцип позиціонування в стільникових мережах

Мал. 2.29. Принцип позиціонування в стільникових мережах

Напрямок приходу сигналів може автоматично визначатися по відмінності фаз сигналів на елементах антени (метод напрямки приходу сигналів - Angle of Arrival - АОА). Можна також використовувати кілька базових станцій, розташованих по сусідству. Використання секторних антен замість всеспрямованих дозволяє визначити напрямок приходу сигналів з більшою точністю. Перетин пеленгов з трьох (або більшого числа) місць забезпечує (з певною точністю) визначення положення мобільного телефону.

Тимчасові затримки поширення сигналу мобільного пристрою абонента повинні фіксуватися не менше ніж до трьох стільникових станцій мережі щодо їх тимчасових шкал, які синхронізовані між собою. На основі цих вимірювань розраховується відстань від стільникових станцій до місця розташування абонента. Як один з варіантів підвищення точності позиціювання застосовується метод фіксації часу прибуття сигналів з використанням супутникової синхронізації UL-TOA (Uplink ТО А). Для цього може використовуватися система GPS. Всі дані через мережу оператора зв'язку надходять в обчислювальний центр, де встановлюється місцезнаходження абонента з точністю аж до 125 м.

Якщо в мобільному пристрої є приймач космічного позиціонування, то інтеграція його роботи з мережею дозволяє істотно поліпшити умови навігації для користувача. Такий метод визначення місця розташування стільникового абонента отримав назву А-GPS - Assistant GPS. Звичайний приймач GPS обчислює розташування починаючи зі спроби знайти перший навігаційний супутник, ідентифікує його і визначає його положення. Потім знаходиться наступний і т.д. З кожного супутника завантажуються інформація, виміряні тимчасові затримки, і тільки потім обчислюється розташування даного приймача. Процес позиціонування може займати від 40 с до кількох хвилин, а також вимагає прямої видимості принаймні трьох супутників. Метод Л-GPS об'єднує класичну інформацію GPS з географічним програмним забезпеченням і мобільного інформацією мережі. Мережа вказує мобільному телефону, які саме супутники слід шукати. При цьому кількість кроків, необхідне для обчислення його розташування, зменшується приблизно з десяти до трьох. Для зменшення споживання енергії від батареї мобільного телефону дані супутникових вимірювань передаються в мережу, і на неї покладається виконання необхідних розрахунків. Точність позиціонування при використанні даного методу значно вище, що обумовлено жорсткою синхронізацією тимчасових шкал всіх елементів системи.

Система А-GPS може експлуатуватися в двох режимах: online і offline.

Online - основний режим. Інфраструктура мережі постачає приймач інформацією про орбітах супутників, а також обчислює координати по прийнятим від користувачів даними. Для даного режиму від оператора стільникового зв'язку потрібно щільна область покриття, мобільним пристроєм відсилається і приймається значний обсяг даних, що може підвищити вартість зв'язку, особливо в роумінгу.

Offline - допоміжний режим, який прискорює час старту GPS- іріемніка. Приймач А-GPS оновлює журнал, координати і список видимих супутників. При цьому прийом сигналу з супутників і визначення власних координат GPS-приймач виконує самостійно.

Законодавство більшості країн зобов'язує стільникових операторів фіксувати місце розташування абонентів при дзвінках в екстрені служби з певною точністю. Наприклад, федеральною комісією по електрозв'язку США (FCC) розроблений набір вимог (документ 94-102), який передбачає, що місце розташування будь-якого бездротового абонента, який зателефонував по телефону служби порятунку 911, могло бути не менше ніж в 67% випадків визначено з похибкою не більше 125 м, а для мобільних пристроїв з а-GPS - 50 м. Такі жорсткі вимоги обумовлені тим, що багато хто з тих, що дзвонять не знають свого точного місця розташування і їх відшукання займає велику кількість часу, що доходить до декількох годин. А в деяких випадках точне знання місцезнаходження абонентів, що знаходяться в критичному стані, є буквально питанням життя і смерті.

Практичне застосування

Мережа «Мегафон» [14] пропонує кілька варіантів тарифних планів для визначення місця розташування стільникового телефону, які можна використовувати в ЛТО для позиціонування ПС.

Послуга «Радар» дозволяє відстежувати місце розташування до п'яти мобільних пристроїв. Координати шуканого абонента можуть пересилатися у вигляді текстових або мультимедійних повідомлень за запитом або відображатися на сайті оператора «Мегафон». Для отримання доступу до розширеного функціоналу послуги (побудови маршрутів (треків) переміщення і фіксації входу / виходу абонентів з заданої географічної зони) можна скористатися додатковою опцією «Радар +», а установка на мобільні пристрої програми «Мегафон Трекер» дозволить істотно підвищити точність позиціонування.

Послуга «Навігатор» не обмежує кількість мобільних пристроїв, підключених до мережі «Мегафон», місце розташування яких необхідно визначити.

  • [1] URL: http://glonass-iac.ru/
  • [2] URL: http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/The_future_-_Galileo/What_is_Galileo
  • [3] URL: http://en.beidou.gov.cn/
  • [4] URL: http: //www.inmarsat.coin/service/isatdata-pro/
  • [5] URL: http://www.marsat.ru/activities/satelliteequipment/gosudarstvennye-struktury/
  • [6] URL: https://www.iridium.com/About/IndustryLeadership/M2M.aspx
  • [7] URL: http://www.orbcomm.com/industries/transportation-distribution
  • [8] URL: http://www.omnicomm.ru
  • [9] URL: http://m2m-t.com/
  • [10] URL: http://www.lorry.com/
  • [11] URL: http://www.csbi.ru/
  • [12] URL: http://controlcngrussia.com/otraslcvyc-rcsheniya/gorodskoj-transport-pod-kon-trolem-skat/
  • [13] Базова станція - комплекс радіопередавачів (ретранслятори, приймачі), який здійснює зв'язок з кінцевим абонентським пристроєм - сотовимтелефоном. Одна базова станція стандарту GSM зазвичай здатна підтримувати до 12 передавачів, а кожен передавач здатний одночасно підтримувати зв'язок з восемьюобщающіміся абонентами. Комплекс розташованих поруч базових станцій утворює соту.Базовие станції з'єднані з комутатором мережі, який забезпечує з'єднання абонентів.
  • [14] URL: http://www.megafon.ru
 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >