Системы мониторинга для автотранспортных средств ГЛОНАСС/GPS

********************************************************************************************* 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

Системы мониторинга для автотранспортных средств ГЛОНАСС/GPS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

выполнил  

проверил 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2010

Содержание 

1. Введение………………………………………………………………………...3

2. Системы  мониторинга автотранспортных средств…………………………..4

2.1. Системы  мониторинга, использующие методы  спутниковой радионавигации………………………………………………………………….4

2.2. Спутниковый  мониторинг автотранспорта…………………………………5

2.2.1. Техническая реализация…………………………………………………...5

2.2.2. Решаемые  задачи…………………………………………………………...5

2.2.3. Схема  работы……………………………………………………………….6

2.2.4. История  развития…………………………………………………………...6

3. Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)…………….8

3.1. История развития ГЛОНАСС………………………………………………..8

3.2. Основные элементы и принцип работы ГЛОНАСС……………………...10

3.3. Практическое  применение ГЛОНАСС…………………………………….11

4. Сравнение  ГЛОНАСС и GPS………………………………………………...13

4.1. Дифференциальное  измерение……………………………………………..13

4.2. Недостатки  GPS системы…………………………………………………...14

4.3. Недостатки  системы ГЛОНАСС…………………………………………...15

5. VOYAGER-2…………………………………………………………………..16

6. VOYAGER-3…………………………………………………………………..20

7. VOYAGER-4…………………………………………………………………..22

8. Заключение…………………………………………………………………….25

Список  литературы………………………………………………………………26 
 
 
 
 
 
 

 

1. Введение 

     На сегодняшний день одной из главных областей применения GPS-технологий является мониторинг автотранспортных средств. Современные системы контроля позволяют получать оперативную информацию о точном местоположении объекта, его остановках, скорости, с которой он передвигается, уровне топлива в баке и т.д. 

   Тщательно проработанные системы мониторинга  автотранспортных средств получили широчайшее распространение. Их используют государственные и частные транспортные компании, строительные фирмы, а также другие организации, в инфраструктуре которых есть транспортный отдел. 

   Внедренная  на предприятие система мониторинга  автотранспортных средств решает целый  комплекс задач. Возможности системы помогают обезопасить грузоперевозки, в значительной степени снизить транспортные расходы, сделать услуги по перевозке более качественными. Огромное количество компаний уже оборудовали штатные диспетчерские службы по GPS мониторингу автотранспортных средств. Столь же многие планируют в ближайшее время освоить спутниковый мониторинг автотранспортных средств. 

   Сама  концепция применения навигационных  приемников в автомобиле зародилась в Европе в начале 90-х годов  прошлого столетия. Тогда же в англоязычной литературе появился термин Vehicle Navigation System (транспортные навигационные  системы)  или просто - VNS. Практически сразу идея была подхвачена японскими производителями, которые отставали в этой области от Европы вплоть до 1996 года. Этот начальный период, когда определение местонахождения автомобиля стало осуществляться с использованием спутников GPS , получил название "гибридная навигация". Именно тогда к  информации, учитываемой при планировании маршрута, начали добавлять данные о насыщенности движения и о погодных условиях (включая прогнозы).   
 

 

    2. Системы мониторинга автотранспортных средств 

   В основе любого комплекса технических  средств мониторинга подвижных объектов лежит, прежде всего, система мониторинга подвижных объектов. Существует множество различных способов и систем мониторинга. 

   2.1. Системы мониторинга,  использующие методы  спутниковой радионавигации 

   Оборудование  спутниковых навигационных систем является высокотехнологичным, легко интегрируется с другими видами технического и программного обеспечения. В простейшем случае структура подобной системы выглядит так:  

• на автомашине устанавливается навигационный  приемник, работающий по сигналам СРНС GPS, который через интерфейс RS232 подключается к модему любительской пакетной радиосвязи стандарта TNC-2. Через аудиоинтерфейс модем подключается к произвольной автомобильной радиостанции УКВ диапазона, работающей в режиме Conventional Radio;
• в диспетчерском центре работает ПК, на котором установлены ГИС–пакет MapInfo, отсканированная растровая карта и приложение, написанное на MapBasic, обеспечивающее визуализацию текущего местоположения подвижного объекта на фоне карты;
• к диспетчерскому ПК подключается радиомодем аналогичный тому, что установлен на борту, и радиостанция с антенной.

 

   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.