Збір інформації про місцезнаходження транспортних засобів

Проблеми визначення місцезнаходження транспортних засобів вкрай актуальні в усьому світі. Їх вирішення дозволяє управляти маршрутами автотранспортних засобів, забезпечувати безпеку автомашин і здійснювати їх пошук в разі викрадення і т.д.

Система AVL (Automatic Vehicle Location systems – автоматчне (автоматизоване) визначення місцезнаходження транспортного засобу) звичайно складається з підсистеми визначення місця розташування, системи спостереження, підсистеми передачі даних і підсистеми управління та обробки даних.

За призначенням AVL системи можна розділити на:

- диспетчерські системи, в яких здійснюється централізований контроль в певній зоні за місцем розташування та переміщенням рухомих об'єктів в реальному часі одним або декількома диспетчерами системи, що знаходяться на стаціонарних обладнаних диспетчерських центрах; це можуть бути системи оперативного контролю переміщення патрульних автомобілів, контролю рухомих об'єктів, системи пошуку викрадених автомобілів та контроль і управління міським пасажирським транспортом;

- системи дистанційного супроводу, в яких проводиться дистанційний контроль переміщення рухомого об’єкта з допомогою спеціально обладнаних автомобілів або інших транспортних засобів. Найчастіше такі системи використовуються при супроводі цінних вантажів або контролі переміщення транспортних засобів;

- системи відновлення маршруту, вирішальні завдання визначення маршруту або місць перебування транспортного засобу в режимі постійної обробки інформації на основі отриманих тим чи іншим способом даних про рух та перебування транспортного засобу. Подібні системи застосовуються при контролі переміщення транспортних засобів, а також з метою отримання статистичних даних про маршрути.

Конкретні реалізації AVL систем часто включають в свій склад технічні засоби, що забезпечують кілька способів визначення місця розташування.

Залежно від розміру географічної зони, на якій діє така система, вона може бути:

- локальної дії, тобто розрахована на малий радіус дії, що характерно в основному для систем дистанційного супроводу;

- зональної дії, обмеженої, як правило, межами населеного пункту, області, регіону;

- глобальної дії, для якої зона дії складає території декількох держав, материк, територію всієї земної кулі.

З точки зору реалізації функцій місцевизначення AVL системи характеризуються такими технічними параметрами, як точність місцевизначення та періодичність уточнення даних.

Очевидно, що ці параметри залежать від зони дії системи. Чим менше розмір зони дії, тим вище повинна бути точність місцевизначення. Так, для зональних систем, що діють на території міста, вважається достатньою точність місцевизначення (звана також зоною невизначеності положення) від 10 до 20 м. Деякі спеціальні системи вимагають точності одиниць метрів.

Для зональних диспетчерських систем ідеальною може вважатися отримання даних про місцезнаходження рухомого об’єкта до одного разу на хвилину, а системи дистанційного супроводу вимагають більшої частоти оновлення інформації.

Методи визначення місця розташування, використовувані в AVL системах, можна розбити на три основні категорії:

- методи наближення (які у вітчизняній літературі також називаються зоновими методами);

- методи навігаційного числення;

- методи визначення місця розташування з радіочастот.

Нижче розглянуті особливості апаратури і систем місцевизначення, які реально можуть використовуватися в сучасних умовах.

Системи на базі методів наближення: за допомогою досить великої кількості дорожніх покажчиків або контрольних пунктів (КП), точне місце розташування яких відомо в системі, на території міста створюється мережа контрольних зон. Місце розташування транспортного засобу визначається у міру проходження ним КП. Індивідуальний код КП передається в бортову апаратуру, яка через підсистему передачі даних передає цю інформацію, а також свій ідентифікаційний код в підсистему управління і обробки даних. Таким чином, реалізується метод прямого наближення. Однак на практиці частіше використовується інверсний метод наближення – виявлення та ідентифікація транспортних засобів здійснюється за допомогою встановлених на них активних, пасивних чи полуактівних малопотужних радіомаяків, що передають на приймач КП свій індивідуальний код, або ж за допомогою оптичної апаратури зчитування та розпізнавання характерних ознак об'єкту, наприклад, автомобільних номерів, номерів рухомих одиниць. Інформація від КП далі передається в підсистему управління і обробки даних.

Очевидно, для таких систем точність місцевизначення і періодичність оновлення даних безпосередньо залежить від щільності розташування КП по території дії системи.

Методи наближення вимагають розвиненої інфраструктури зв'язку для організації підсистеми передачі даних з великого числа КП в центр управління та контролю, а в разі використання оптичних методів зчитування вимагають і складної апаратури на КП, і тому є досить дорогим при побудові систем, які охоплюють великі території.

У той же час, інверсні методи наближення дозволяють мінімізувати об’єми бортової апаратури - радіомаяка, або взагалі обійтися без установлюваної на рухомі одиниці апаратури.

Основне застосування даних систем - комплексне забезпечення охорони рухомих одиниць, забезпечення пошуку рухомих об’єктів (автомобілів, автобусів) при угоні.

Методи місцевизначення з радіочастот: місце розташування транспортного засобу визначається шляхом вимірювання різниці відстаней транспортного засобу від трьох або більше відносних позицій.

Дану групу методів можна умовно розбити на дві підгрупи:

- методи, що реалізують обчислення координат за результатами прийому спеціальних радіосигналів на борту рухомого об’єкта (методи прямої або інверсної радіонавігації);

- методи, які узагальнено названі методами радіопеленгації, коли абсолютне або відносне місце розташування рухомого об’єкта визначається при прийомі випромінюваного ним радіосигналу мережею стаціонарних або мобільних приймальних пунктів.

Методи радіопеленгації: за допомогою розподіленої по території міста мережі пеленгаторів або за допомогою мобільних засобів пеленгації можливо відстеження місця розташування об’єктів, обладнаних радіомаяками.

Методи радіонавігації: реалізуються на основі імпульсно-фазових наземних навігаційних систем (типу «Лоран-С», «Чайка») і середньоорбітальних супутникових навігаційних систем GPS NAVSTAR - ГЛОНАСС.

Найкращі точностні та експлуатаційні характеристики в даний час мають супутникові навігаційні системи, в яких досягається точність місцевизначення в стандартному режимі в межах 50-100 м, а з застосуванням спеціальних методів обробки інформаційних сигналів в режимі фазових визначень або диференціальної навігації - до одиниць метрів.

Перевагою даних методів є глобальність місцевизначення, що дозволяє застосовувати його практично на будь-яких територіях і трасах будь-якої протяжності, хороша точність, можливість визначити положення GPS-компонента об’єкта прямо на карті місцевості, здатність визначити не тільки координати, а й висоту, швидкість і напрямок руху об'єкта, високий ступінь сумісності з автоматизованими системами обробки інформації. Не випадково у подібних систем сама широка область застосування. Це системи диспетчеризації міського та спеціального транспорту, забезпечення безпеки транспорту і матеріальних цінностей, що працюють в реальному часі на території міста з десятками і сотнями рухомих об’єктів.

Це системи контролю маршрутів транспорту, що здійснює далекі міжміські та міжнародні перевезення (з передачею інформації про маршрут за допомогою глобальних систем в режимі реального часу або з пасивним накопиченням інформації про маршрут з подальшою обробкою).

Методи навігаційного числення: дані методи визначення місцезнаходження транспортних засобів ґрунтуються на вимірюванні параметрів руху рухомої одиниці за допомогою датчиків прискорень, кутових швидкостей в сукупності з датчиками пройденого шляху і датчиками напряму, і обчисленні на основі цих даних поточного місцезнаходження рухомого об'єкта щодо відомої початкової точки.

В цілому дані методи можуть використовуватися в тих же системах, що і методи, засновані на радіонавігації. Основна перевага даних методів в порівнянні з методами радіонавігації – незалежність від умов прийому навігаційних сигналів бортовою апаратурою.

Не таємниця, що на території сучасного міста з щільною забудовою високими будівлями можуть зустрічатися ділянки, де утруднений прийом сигналів від наземних і навіть супутникових навігаційних систем. На таких ділянках бортова навігаційна апаратура не в змозі обчислити координати рухомого об'єкта. Приймальні антени радіонавігаційних систем повинні розміщуватися на рухомих одиницях з урахуванням забезпечення найкращих умов прийому навігаційних сигналів. Це робить їх уразливими для зловмисників у разі застосування для потреб охорони автомобілів або їх вантажів. Існуючі методи камуфліровання прийомних антен досить складні і дороги.

Методи числення шляху і інерціальної навігації вільні від цих недоліків, оскільки апаратура повністю автономна і може бути інтегрована в конструктивні елементи рухомої одиниці з метою ускладнення їх виявлення і захисту від навмисного виведення з ладу. Недоліками методів навігаційного числення можна вважати необхідність корекції накопичених помилок вимірювальних параметрів руху, в цілому досить великі габарити бортової апаратури, відсутність доступної малогабаритної елементної бази для створення бортової апаратури, складність обробки параметрів руху з метою обчислення координат у бортовому обчислювачі.

Найбільш перспективним напрямком застосування подібних методів можна вважати спільне їх використання з радіонавігаційними методами, що дозволить компенсувати недоліки, властиві як одному, так і іншому методу.

Навіть короткий огляд методів і апаратури місцевизначення дозволяє зробити висновок, що не існує універсальної системи, здатної задовольнити всі вимоги кінцевого користувача. Завдання створення ефективно працюючих систем місцевизначення виявляється набагато ширше вибору конкретного методу. Можна виділити наступні проблеми загальносистемного плану, які необхідно враховувати замовникам і розробникам подібних систем. Велике значення має наявність на передбачуваній території розгортання системи відповідної інфраструктури для створення підсистеми передачі даних.

Так, наявність системи обчислення і широкомовної передачі коригувальної інформації для роботи навігаційної апаратури в диференційному режимі дозволить значно підвищити точність місцевизначення рухомої одиниці без значного ускладнення бортового обладнання. Наявність систем мобільного зв’язку з стільниковою і мікросотовою структурою дозволить зменшити потужність бортового передавача, що скорочує габарити устаткування, спрощує питання енергозабезпечення, ускладнює виявлення бортового устаткування зловмисниками. У свою чергу мікросотова структура систем зв’язку може стати основою для побудови систем місцевизначення або дозволить вирішувати питання місцевизначення радіопеленгаційними методами.

Окремо стоять питання створення електронних карт, призначених для експлуатації з AVL системами, їх актуалізації. Найчастіше геоінформаційні системи, що застосовуються для вирішення завдань місцевизначення, окрім звичайних функцій відображення, повинні виконувати функції корегування даних, перерахунку даних, отриманих в різних системах координат, логічної прив'язки траєкторій руху мобільних об’єктів до елементів транспортної мережі з урахуванням моделі руху мобільного об'єкта. З цієї точки зору переваги матимуть ті системи, в яких організована оперативна корекція дорожньої обстановки, аж до обліку інформації про «пробки» (затори) на окремих ділянках транспортних магістралей.