Реферат: Системы мониторинга для автотранспортных средств ГЛОНАСС GPS

Несмотря на кажущуюся простоту, подобные системы в ряде случаев могут достаточно эффективно выполнять свои функции. Вместе с тем, для подобной системы свойственны некоторые существенные ограничения, не позволяющие использовать ее для серьезных применений. Во-первых, это неэффективное использование радиочастотного спектра (режим Conventional Radio на выделенных частотах), «перегруженность» протокола АХ25, применяемого в пакетных радиомодемах, реализация защиты от ошибок только путем переспроса, низкая скорость передачи данных за счет использования полосы речевого канала и как следствие всего этого – низкая пропускная способность системы. Во-вторых, сложность организации радиопокрытия большой территории. Предусмотренный протоколом АХ25 режим передачи через ретрансляторы с повтором (диджипитеры) может эффективно работать только вдоль протяженных трасс. В-третьих, полная незащищенность системы от постороннего проникновения – как с целью перехвата данных, так и с целью несанкционированного использования инфраструктуры сети передачи данных. Реально подобная система может обеспечить контроль местоположения 10–20 автомашин с периодом обновления информации 1–5 минут для каждой автомашины.

2.2. Спутниковый мониторинг автотранспорта

2.2.1. Техническая реализация

Система спутникового мониторинга автотранспорта включает в себя:

¨ Транспортное средство, оборудованное GPS-трекером GPS/ГЛОНАСС контроллером или трекером, который получает данные от спутников и передаёт их на сервер мониторинга посредством GSM, CDMA или реже космической и УКВ связи. Реже используются контроллеры, которые накапливают данные во внутренней памяти устройства. Затем эти данные переносятся на север по проводным каналам, либо через Bluetooth или Wi-Fi.

¨ Сервер с программным обеспечением для приёма, хранения, обработки и анализа данных.

¨ Компьютер пользователя или диспетчера, ведущего мониторинг.

Для получения дополнительной информации на транспортное средство устанавливаются дополнительные датчики, например:

¨ датчик расхода топлива;

¨ датчик нагрузки на оси ТС;

¨ датчик уровня топлива в баке;

¨ факт открывания двери или капота;

¨ факт наличия пассажира (такси);

¨ температура в рефрижераторе;

¨ факт работы или простоя спецмеханизмов (поворот стрелы крана, работы бетоносмесителя);

¨ факт нажатия тревожной кнопки.

2.2.2. Решаемые задачи

Системы спутникового мониторинга транспорта решают следующие задачи:

¨ Мониторинг направления и скорости движения транспортного средства, показателей датчиков и других приборов в реальном времени.

¨ Учёт статистики использования транспортного средства, включая пройденного километража, расхода топлива, скорости движения, времени работы механизмов.

¨ Контроль соответствия фактического маршрута плановому позволяет повысить дисциплину водителей, избежать случаев нецелевого использования транспортного средства, накрутки (изменения показателя) спидометра. Контроль показателей датчиков топлива позволяет избежать случаев слива ГСМ, распространённые в России. Контроль геозоны позволяет контролировать нахождение транспортного средства в заданных границах.

¨ Безопасность: знание местоположения позволяет быстро найти угнанное либо попавшее в беду транспортное средство. Автомобили специального назначения, такси могут оборудоваться скрытой кнопкой, нажатие либо ненажатие на которую отсылает тревожный сигнал в диспетчерский центр. Кроме этого, некоторые терминалы спутникового мониторинга могут работать в режиме GSM-сигнализации, то есть сообщать на сервер мониторинга информацию в случае срабатывания штатной сигнализации.

2.2.3. Схема работы

Типичная система GPS-мониторинга состоит из трёх звеньев: терминалов, устанавливаемых на автомобили, сервера и клиентских рабочих мест. Терминалы представляют собой специализированные трекеры, содержащие модуль собственно GPS и модуль сотовой связи (GSM или CDMA). Функции сервера может выполнять как обычный ПК с установленным серверным программным обеспечением для относительно простых систем мониторинга, так и распределенная кластерная система со специализированным программным обеспечением для сложных бизнес-ориентированных систем мониторинга. В отличие от рабочих мест, сервер должен быть всегда включён, так как именно на нём накапливаются данные о маршрутах. Также важным является поддержание целостности информации и ее своевременное резервирование для поддержания актуальной информации о мониторинге. Клиентское программное обеспечение в редких случаях может быть объединено в одну программу с серверной частью, но, как правило, допускается одновременное подключение нескольких рабочих мест к одному серверу. В некоторых системах за счет установки специализированного программного обеспечения на клиентские компьютеры достигается возможность получения оперативной информации путем использования веб-каналов.

2.2.4. История развития

В зависимости от применяемых технических решений можно выделить пять поколений систем спутникового мониторинга транспорта:

¨ Самые первые системы были оффлайновыми, т.е. не позволяли осуществлять мониторинг в реальном времени. GPS-трекер записывал все данные в память и передавал их на сервер по прибытии транспортного средства на базу через проводной или беспроводной интерфейс. Такая схема позволяла контролировать маршрут автомобиля только постфактум и не способна помочь, например, при угоне автомобиля.

¨ Во втором поколении для организации связи между GPS-терминалами и сервером использовались SMS либо механизм CSD. На сервер устанавливались один или несколько модулей сотовой связи, позволяющие принимать SMS или звонки с данными. Подобные системы отличались огромными платежами за мобильную связь и очень большим периодом времени между измерениями координат. С массовым распространением мобильного интернета системы второго поколения практически вымерли.

¨ В третьем поколении в качестве транспортной сети используются GPRS или EV-DO, что позволяет на порядок снизить расходы на мобильную связь и резко улучшить точность прорисовки маршрутов. Сервер в таких системах устанавливается непосредственно у клиента и подключается к интернет и к локальной сети офиса. На сервер и на рабочие места пользователей устанавливается специализированное программное обеспечение. В некоторых системах допускается аренда портов сервера, предоставляемого поставщиком. На данный момент это самая распространённая схема мониторинга.

¨ Системы четвёртого поколения также используют один из механизмов мобильного интернета в качестве транспортной системы, но отличаются от третьего использованием веб-технологий. В этом случае сервер размещается у компании-поставщика, его мощности делятся между многими клиентами, а защищённый доступ к данным осуществляется через веб-страницу с любого ПК, подключенного к интернету. Так как один сервер способен работать одновременно с тысячами трекеров, резко снижается стоимость внедрения и обслуживания системы. Одновременно возрастает надёжность хранения и доступность данных, так как компании-операторы способны содержать многократно резервированное качественное серверное оборудование и штат технических специалистов для его круглосуточного обслуживания. Потенциальным недостатком систем четвёртого поколения является полная централизация — вероятность сбоя или наступления форс-мажорных обстоятельств в таких системах крайне низка, зато последствия сбоя могут стать весьма дорогостоящими для компании-оператора.

¨ Системы мониторинга пятого поколения представляют собой глобальное развитие и централизацию систем предыдущего поколения в единый, распределенный центр мониторинга. В таком варианте данные от устройств собираются одним или несколькими коммуникационными серверами, стекаются на один основной сервер базы данных и растекаются между подключенными промежуточными серверами, которые уже обеспечивают взаимодействие с пользователем (веб-мониторинг) или выполняют фоновые задачи. При таком построении системы пользователи с разных районов, стран и даже континентов работают с наиболее близко расположенным региональным веб-сервером с минимальной задержкой (пингом) до него.

3. Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)

ГЛОНАСС – советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой 19 100 км.

3.1. История развития ГЛОНАСС

Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 года. 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию с орбитальной группировкой из 12 спутников. В декабре 1995 года спутниковая группировка была развернута до штатного состава — 24 спутника.