Розробка розподіленої інформаційно-навігаційної системи

  • 1.2.1 Розробки ТОВ "КІГЛІ"



  • Дата10.06.2019
    Размер55.8 Kb.
    Типдипломная работа


    ц

    МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

    НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

    Факультет транспортних та інформаційних технологій

    Кафедра інформаційних систем і технологій

    ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ (РОБОТА)

    (ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА)

    Тема Розробка розподіленої інформаційно-навігаційної системи для диспетчерського центру автотранспортного підприємства

    Розробив / студент Пількевич А.А. /

    Керівник / к.т.н., доц. Топольськов Є.О. /

    Консультанти:

    з економічного / ст. викл. Шумейко О.А. /

    Київ - 2015

    РЕФЕРАТ

    У даному дипломному проекті представлені результати розробки розподіленої інформаційно-навігаційної системи (далі по тексту AVL системи) диспетчерського центру автотранспортного підприємства, що виконує збір, обробку, відображення та збереження даних, отриманих від апаратури автотранспортних засобів, а також забезпечує підвищену точність визначення координат автотранспортних засобів.

    Пояснювальна записка складається з 4 розділів, які містять 126 сторінок тексту, 39 рисунков, 15 таблиць і 2 додатки.

    Перший розділ присвячений аналізу застосування навігаційних технології у сучасних AVL системах, а також розгляду представлених на українському ринку розробок таких систем з метою оцінки їх функціональних можливостей, переваг і недоліків.

    У другому розділі проведений аналіз існуючих технологій місцевизначення рухомих об'єктів, зокрема з використанням супутникових навігаційних систем (СНС), описані фактори, що впливають на точність місцевизначення об'єктів, а також наведені рекомендації щодо реалізації в AVL системах відносно-диференційного методу для забезпечення достатньо високої точності визначення координат об'єктів у складних експлуатаційних умовах.

    У третьому розділі було проведено проектування і розробку програмного забезпечення AVL систем, зокрема обґрунтовано структуру системи і вимоги до апаратного забезпечення, розроблені алгоритми функціонування окремих програмних модулів, обрано мову програмування і СУБД, з використанням яких створено тестовий варіант програмного забезпечення для АРМ диспетчера AVL системи.

    У четвертому розділі наведені розрахунки щодо економічної ефективності розробки і комерційної експлуатації даної AVL системи.

    РЕФЕРАТ

    В данном дипломном проекте представлены результаты разработки распределенной информационно-навигационной системы (далее по тексту AVL системы) диспетчерского центра автотранспортного предприятия, выполняющей сбор, обработку, отображение и сохранение данных, полученных от аппаратуры автотранспортных средств, а также обеспечивающей повышенную точность определения координат автотранспортных средств.

    Пояснительная записка состоит из 4 глав, которые содержат 126 страниц текста, 39 рисунков, 15 таблиц и 2 приложения.

    Первый раздел посвящен анализу применения навигационных технологии в современных AVL системах, а также рассмотрению представленных на украинском рынке разработок таких систем с целью оценки их функциональных возможностей, преимуществ и недостатков.

    Во втором разделе проведен анализ существующих технологий местоопределения подвижных объектов, в частности с использованием спутниковых навигационных систем (СНС), описаны факторы, влияющие на точность местоопределения объектов, а также приведены рекомендации по реализации в AVL системах относительно-дифференциального метода для обеспечения достаточно высокой точности определения координат объектов в сложных эксплуатационных условиях.

    В третьем разделе было проведено проектирование и разработку программного обеспечения AVL систем, в частности обосновано структуру системы и требования к аппаратному обеспечению, разработаны алгоритмы функционирования отдельных программных модулей, выбран язык программирования и СУБД, с использованием которых создан тестовый вариант программного обеспечения для АРМ диспетчера AVL системы.

    В четвертом разделе приведены расчеты экономической эффективности разработки и коммерческой эксплуатации данной AVL системы.

    THE ABSTRACT

    Results of the development of distributed information-navigation system (hereinafter AVL System) of control center of autotransport enterprise which performs collection, processing, display and storage of the data received from the equipment of vehicles, and also provides increased accuracy of the vehicles coordinates is presented in this diploma project.

    Explanatory memorandum consists of 4 chapters containing 126 pages of text, 39 drawings, 15 tables and 2 appendices.

    The first chapter is devoted to analysis of the use of navigation technologies in modern AVL systems and to review of software developments of such systems presented on Ukrainian market aiming to evaluate their features, advantages and disadvantages.

    In the second chapter the analysis of existing positioning technologes, including satellite navigation systems (SNS) was done. There was described the factors affecting the accuracy of the positioning and was presented recommendations for implementing of relative-differential method in AVL system to provide sufficiently high accuracy of objects positioning in difficult operating conditions.

    The design and software development for AVL systems, including substantiated structure of the system and hardware requirements was conducted in the third chapter. There was designed functioning algorithms of individual software modules and chosen programming language and database operating system. A test version of the software for workstation controller of AVL system was developed.

    Calculations of the economic efficiency of development and commercial operation of the AVL system were done in the fourth chapter.

    ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ

    АРМ - автоматизоване робоче місце

    АСМДУ - автоматизована система моніторингу і диспетчерського управління

    AVL (Automatic Vehicle Location system) - автоматична система місцевизначення наземних транспортних засобів)

    АТП - автотранспортне підприємство

    БД - база даних

    БС - базова станція

    ГІС - геоінформаційна система

    ДЦ - диспетчерський центр

    ЕОМ - електронно-обчислювальна машина

    ЕПД(Ш) - еквівалентна похибка дальності (швидкості)

    ЛРП - лінія рівних пеленгів

    ЛРВ - лінія рівних відстаней

    МНК - метод найменших квадратів

    НС - навігаційний супутник

    НШСЗ - навігаційний штучний супутник Землі

    ОС - операційна система

    ПЗ - програмне забезпечення

    ПК - персональний комп'ютер

    РБД - розподілена база даних

    РО - рухомий об'єкт

    РНО - радіонавігаційний орієнтир

    СКВ - середньоквадратичне відхилення

    СНС - супутникова навігаційна система

    СУБД - система управління базами даних

    ТЗ - транспортний засіб

    LAN/WAN - Local Aria\Wide Aria Network

    MDI - багатодокументний інтерфейс користувача

    GPS - глобальна система позиціонування

    GPRS - General Packet Radio Service

    RFID - Radio Friequency Identification

    SQL - структурована мова запитів


    ВСТУП


    Розвиток і ефективне функціонування транспортної галузі є важливою умовою зростання економіки нашої держави, забезпечення її обороноздатності та приоритетним завданням на шляху до європейської інтеграції. Закордонний досвід і сучасні тенденції розвитку транспорту показують, що одним з ключових факторів, які сприяє підвищенню ефективності та безпеки транспортних перевезень, є високий рівень їх інформаційного забезпечення, що досягається шляхом застосування прогресивних телематичних технологій.

    Завдяки використанню сучасних навігаційних і телекомунікаційних технологій в автоматизованих системах моніторингу і диспетчерського управління (АСМДУ) відкривається можливість дистанційно вирішувати широке коло задач - починаючи від контролю місцезнаходження і стану окремих транспортних засобів та закінчуючи реалізацією складних оптимізаційних задач управління потоками [1, 2, 6].

    Незалежно від призначення інформаційно-навігаційної системи і виду транспорту, який вона обслуговує, процес управління передбачає вирішення наступних задач:

    збір первинної інформації про стан контрольованого об'єкта;

    обробка первинної інформації з метою підвищення її достовірності;

    прийняття рішення про управляючий вплив на об'єкт на основі одержаної і уточненої інформації;

    реалізація прийнятого рішення шляхом застосування управляючого впливу до контрольованого об'єкту.

    В 60-і рр. XX століття відбулася революція в технологіях позиціонування. Успішні запуски космічних супутників позначили практичну можливість розробки системи глобального позиціонування, яка дозволяє обчислювати географічні координати на поверхні Землі на базі вимірювання відстаней до декількох супутників у космосі [3,5,8].

    Поява систем супутниковї навігації відкрила перед людством масу можливостей. Супутникова навігація сьогодні дає можливість:

    - встановити з високою точністю місце розташування об'єктів на Землі і в навколоземному просторі;

    - знаючи пункти відправлення і призначення прокладати маршрути по магістральних і місцевих грунтових дорогах, а також по вулицях незнайомого міста;

    - побачити шляхи об'їзду заторів, ділянок доріг, на яких проводиться ремонт та інші перешкоди, які можуть ускладнити пересування;

    - відмічати на електонних картах небезпечні ділянки доріг, АЗС, пости ДАІ, придорожні кафе, мотелі і потім за необхідністю скористатися даною інформацією під час проходження маршруту;

    - використовувати навігаційний комп'ютер, який відображає поточну та середню швидкість руху (у тому числі з урахуванням зупинок), тривалість зупинок і безперервного руху;

    - виконувати землемірні і картографічні роботи, контролювати зсув грунтів та зміну просторового положення будівель і споруд.

    Приймачі сигналів навігаційних супутників вже давно стали невід'ємною частиною обладнання військових, цивільних і аматорських літаків та кораблів, а останні 10-15 років вони одержали широке застосування у складі автомобільних та індивідуальних (побутових) навігаторів, що допомагають транспортно-логістичним компаніям, водіям автомобілів і приватним особам визначати у режимі реального часу місцезнаходження рухомого складу, вантажів і пасажирів та контролювати їх переміщення відповідно до запланованих маршрутів та графіків руху [1-3, 5].

    В результаті успішного використання навігаційних технологій на наземному транспорті та необхідності здійснення моніторингу за рухом і станом автомобілів зявилося поняття система класу AVL (Automatic Vehicle Location system-автоматична система місцевизначення наземних транспортних засобів), яка є складним апаратно-програмним комплексом, що не просто забезпечує місцевизначення рухомого складу, а ще й охоплює широке коло задач управління наземним транспортом і забезпечення безпеки перевезень [1, 2, 5].

    Треба відмітити, що в переважній більшості існуючих на ринку розробок апаратно-програмних комплексів AVL систем, що призначені для вирішення виробничих задач управління наземним транспортом, використовуються «бюджетні», односистемні приймачі сигналів супутникових навігаційних систем (СНС) GPS і ГЛОНАСС. Така апаратура працюючи у номінальному режимі, забезпечує за нинішніми стандартами задовільну (а в деяких випадках зовсім неприпустиму) якість навігаційних визначень [1, 5, 6]. Суттєве зниження точності і надійності навігаційних визначень обумовлено впливом багатьох факторів систематичного й несистематичного характеру і, як правило, спостерігається у складних експлуатаційних умовах (містах з висотною забудовою, щільному транспортному потоці, нерівномірному рельєфі місцевості тощо). Ситуація також ускладнюється тим, що більшість «бюджетних» навігаційних приймачів GPS має обмежені функціональні можливості з автономного контролю цілісність навігаційного забезпечення і за бажанням власників супутникових навігаційних систем (військові відомства Росії та США) може опинитись під впливом селективного доступу, що призведе зростання похибок місце визначення об'єктів до 100 і більше метрів.

    Постановка задачі та загальна схема її вирішення.

    Провівши аналіз 7 сучасних розробок AVL систем, що представлені на українському ринку, було визначено, що жодна з них не має власних засобів підвищення точності навігаційних визначень. Очевидно це пов'язано з небажанням розробників збільшувати вартість своїх систем і відсутністю підтримки сервісів диференціального режиму на території України.

    Таким чином, на сьогоднішній день важливою практичною задачею в області застосування прогресивних інформаційно-навігаційних технологій на транспорті є розробка ефективного і одночасно економічно вигідного апаратно-програмного комплексу для AVL систем.

    Враховуючи те, що на ринку представлена величезна кількість «бюджетних» приймачів сигналів СНС, що забезпечують приблизно однаковий рівень точності місцевизначення, в якості мети даного дипломного проекту обрано розробку клієнтської частини програмного забезпечення AVL системи диспетчерського центру АТП, що дозволить з мінімальними фінансовими витратами підвищити точність місцевизначення автомобілів.

    Отже об'єктом дослідження дипломної роботи є інформаційно-навігаційна (AVL) система диспетчерського центру автотранспортного підприємства, предметом - методи навігаційних визначень, процеси збору і обробки координатної інформації в AVL системі диспетчерського центру автотранспортного підприємства.

    Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

    - провести аналіз об'єкту дослідження і сучасних розробок програмного забезпечення, що представлені на українському ринку AVL систем, а також визначити їх переваги і недоліки;

    - розглянути навігаційні системи і методи місцевизначення, що застосовуються на наземному транспорті, а також фактори, що впливають на точність визначення координат об'єктів;

    - описати структуру AVL системи диспетчерського центру АТП і алгоритми роботи її програмних модулів;

    - розробити тестовий варіант програмного забезпечення AVL системи диспетчерського центру АТП та визначити економічну ефективність даного проекту.

    1. АНАЛІЗ ОБ'ЄКТУ ДОСЛІДЖЕННЯ

    1.1 Застосування навігаційних технології у сучасних AVL системах

    На сьогоднішній день майже 90% послуг з місцевизначення і навігації споживає транспортна галузь, у тому числі майже 80% з них припадає на наземний транспорт [1, 2].

    Останні 20 років ринок транспортної і, в першу чергу, автотранспортної електроніки швидко розвивається. До автомобільної електроніки окрім традиційних пристроїв, таких, як процесори управління двигунами і режимами руху, сьогодні долучається устаткування супутникової навігації, мобільного радіозв'язку та передачі даних.

    Прогнози щодо подальшого зростання обсягів використання супутникового обладнання на наземному транспорті є дуже оптимістичними (Рис. 1.1).

    Рис. 1.1. Прогноз збільшення кількості наземних транспортних засобів, обладнаних приймачами сигналів СНС, у період з 2000 по 2020 р.

    На кінець 2014 р. об'єм продаж перевищив 14 млрд доларів. Кожен місяць у світі випускається більше 100 000 екземплярів терміналів GPS різних типів, у тому числі у вигляді плат і модулів ОЕМ (Original Equipment Manufacturer) для вмонтовування в аппаратуру зв'язку і обробки сигналів. За матеріалами міжнародного комітету GPS Industry Council продаж терміналів GPS для автотранспортних засобів у всьому світі перевищує продаж для всіх інших застосувань цієї супутникової технології, у тому числі для військових потреб, авіації, морських транспортних засобів, геодезії і ГІС разом узятих.

    Зважаючи на сучасні міжнародні вимоги, кожна транспортна одиниця як "цивілізований перевізник" повинна мати на борту засоби автономного місцевизначення і двостороннього радіозв'язку. Такий автотранспортний засіб у майбутньому перетвориться в "інтелектуальний" автомобіль, що матимє можливість не тільки оперативно відображати власне місцезнаходження на електронних картах регіону і бути включеним до систем масового обслуговування, які виконують функції управління рухом транспорту, оперативного реагування та інформаційної підтримки у випадках викрадення, ДТП, настання страхових подій тощо, а ще й буде виконувати перевезення практично без участі людини.

    У великих містах Європи вже багато років функціонують сучасні автоматизовані інформаційно-навігаційні системи наземного транспорту, відомі також під назвою AVL систем (Automatic Vehicle Location system- автоматична система місцевизначення). Ці системи забезпечують підвищення безпеки перевезення пасажирів і вантажів та надають можливість водіям додержуватись оптимальних маршрутів перевезень, чітко виконувати розклад руху і уникати непередбачених ситуацій на дорогах, а диспетчерам, своєчасно отримуючи інформацію про місцезнаходження і стан транспортних засобів, приймати управлінські рішення. В результаті цього підвищується ефективність, екологічність та безпека перевезень, а користувачі транспорту отримують більш якісні та комфортні послуги [1, 2].

    Широке застосування супутникової навігації і мобільних телекомунікацій на автомобільному транспорті відкриває унікальні можливості для повної комп'ютеризації всіх рівнів управління транспортом, що принципово змінює якість управління і підвищує безпеку експлуатації транспортного комплексу.

    На сьогоднішній день більшість AVL систем визначають координати транспортних засобів за допомогою СНС GPS шляхом приймання ефемеридної та часової інформації від навігаційних супутників на радіочастоті L1 = 1 575,42 МГц відкритого сигналу (цивільного коду) загального користування S/A.

    За останні 15 років розроблено велику кількість супутникового навігаційного обладнання для автомобилів, що поділяється на 2 групи: обладнання з каналом зв'язку (tracker) і обладнання без такового, але з можливістю запису інформації на носій (logger). Також можуть використовуватись комбіновані варіанти.

    Найбільш затребуваними є gps-GPRS трекери, хоча існують трекери, що передають інформацію за допомогою SMS-повідомлень, і RF-трекери, які використовують радіосигнал на короткій відстані. Передача SMS-повідомлень економічно невигідна, а пристрої, що передають інформацію по радіоканалам, мають малий радіус дії, є громіздкими й нестабільними в роботі, і тому за всіма показниками gps-GPRS трекери вважаються кращими. Вони є компактними, постійно працюють в режимі онлайн і заощаджують інформаційний трафік, а значить і грошові кошти користувача.

    На рис. 1.2 показана узагальнена структурна схема обладнання автотранспортного засобу класу AVL. Основу обладнання класу AVL становить монтажний модуль, який встановлюється всередині автомобіля в кабіні водія в безпосередній доступності водія або експедитора перевезень. У модуль встановлені всі основні вузли. Активна (з вбудованим підсилювачем сигналів) малогабаритна антена (1) СРНС GPS, встановлена зверху кабіни автомобіля (в деяких випадках - на панелі приборів під вітровим склом всередині кабіни), приймає і підсилює сигнали навігаційних супутників GPS і направляє їх по кабелю до плати GPS приймача (2).

    Приймач GPS виробляє поточні координати транспортного засобу з прив'язкою до системного часу UTC. Вся робота обладнання управляється бортовим мікропроцесором - контролером (3). Реєстратор працює або повністю в автоматичному (автономному) режимі, або оперативно за допомогою клавіатури (5) з контролем на дисплеї, які разом використовуються в якості опцій.

    Рис. 1.2. Узагальнена структурна схема обладнання автотранспортного засобу класу AVL

    Контролер через мультиплікатор-ущільнювач каналів керує роботою навігаційного процесора і аналогових бортових датчиків, а за допомогою порта/інтерфейса I/O (Input/Output- вхід/вихід) - відповідно і цифрових датчиків. За допомогою модему зв'язку (4) контролер з'єднується з бортовими терміналами каналів зв'язку - супутниковим (10) (наприклад, Inmarsat M або Inmarsat D+) та/або мобільним стільниковим (11) (наприклад, GMS режиму GPRS). Реєстрація функцій забезпечується одним із видів електронної пам'яті типу змінної флешкарти. Накопичувачі даних розрізняються за розмірами, вагою та типом записуваних даних, можливостям витримувати несприятливі умови навколишнього середовища та кількості інформації, яку можна записати на них. Деякі накопичувачі даних повинні бути з'єднані з окремим GPS приймачем, а інші інтегруються з приймачами в одному корпусі.

    Періодичний контроль роботи і налагодження обладнання, в тому числі прошивка програмного забезпечення цифрового контролера, виконується зовнішньою переносною персональною міні ЕОМ (9) типу "лаптоп" або "ноутбук". Ця ЕОМ, як і термінали радіозв'язку і бортові датчики, не входить до складу AVL обладнання, а є сервісним додатком автомобіля.

    AVL обладнання окрім основної своєї задачі - місцевизначення АТЗ виконує ще й функції цифрового тахографа, а саме:

    - реєстрацію пройденого шляху;

    - реєстрацію швидкості в заданому темпі, наприклад, кожні 10-15 с в реальному часі чи в заданому темпі на протязі тижня,місяця;

    - реєстрацію частоти обертання (оборотів) двигуна або інших режимів транспортного засобу;

    - контроль за режимами роботи екіпажу (керування, інша робота, готовність, відпочинок);

    - реєстрацію порушень (перевищення граничної швидкості, перевищення часу без перервного керування та ін.).

    Відповідно до вимог приватних користувачів можливе також введення та програмування інших додаткових функцій. Всі ці функції забезпечуються з прив'язкою до шкали часу - національної UTC (UA) або всесвітньої UTC.

    Класична AVL система окрім GPS-трекерів повинна включати також потужний апаратно-програмний комплекс у складі LAN/WAN (серверів і клієнтських робочих місць).

    Структура програмного комплексу у найбільш повному варіанті реалізації відповідає так званій розподіленій AVL системі (рис.1.3), яка передбачає:

    - децентралізований прийом навігаційної і службової інформації від контрольованих транспортних засобів;

    - централізоване накопичення прийнятої від ТЗ інформації у базі даних головного серверу (серверу мобільних об'єктів);

    - віддалений доступ до баз даних головного і картографічного сервера по мережі Інтернет.

    Рис.1.3. Структурна схема розподіленої AVL системи.

    Згідно наведеної схеми програмний комплекс AVL системи повинен включати:

    1) Базове програмне забезпечення - операційна система Windows (Unix);

    2) Центральну базу даних під управлінням систем MS Access, MySQL, Oracle;

    3) Базу електронних карт місцевості;

    4) Клієнтське програмне забезпечення для АРМ диспетчерів та віддалених робочих терміналів;

    5) Комунікаційні мережені протоколи, необхідні для забезпечення надійного обміну інформацією між елементами системи TCP/IP, IPX;

    6) Засоби криптографічного захисту інформації.

    В якості сервера для GPS-моніторингу може використовуватися комп'ютер з встановленим програмним забезпеченням, а для великих транспортних підприємств потрібен сервер, який здійснює збір інформації з апаратури численого рухомого складу. Сервери нового покоління здатні працювати з тисячами GPS-трекерів, а самі користувачі сучасних AVL систем отримали можливість доступу до даних про місцезнаходження об'єктів з будь-якого комп'ютера, підключеного до Інтернету.

    Програмне забезпечення сучасних AVL систем дозволяє задавати певні умови швидкого реагування на події, що можуть статися з контрольованими об'єктами. GPS-трекер дозволяє посилати екстрені повідомлення при натисканні водієм чи пасажиром транспортного засобу тривожної кнопки або встановлювати голосовий зв'язок при позаштатних ситуаціях. Таким чином AVL система дає можливість здійснювати повний контроль за пересуванням об'єктів і реагувати на будь-які ситуації та події, що фіксуються бортовими датчиками контрольованих об'єктів.

    Останнім часом почали створювати спрощені та більш дешеві варіанти програмного забезпечення AVL систем для малого бізнесу та індивідуального користування, які надають користувачам онлайн доступ до ресурсів системи використовуючи звичайні Інтернет браузери. Власники транспортних засобів і користувачі таких AVL систем платять тільки за використаний інформаційний трафік або сплачують абонплату. Усі витрати по створенню і адмініструванню системи бере на себе її провайдер.

    Світовий досвід експлуатації AVL систем, створених на базі систем супутникової навігації і мобільного зв'язку та пов'язаних технологічним і прикладним програмним забезпеченням, став поштовхом для розвитку відповідного напрямку і в нашій країні.

    1.2 Характеристика розробників AVL систем на українському ринку послуг GPS моніторингу

    1.2.1 Розробки ТОВ "КІГЛІ"

    Підприємство ТОВ "КІГЛІ" (м. Київ http://visicar.com/ua/e456e202.html ) є одним з перших вітчизняних розробників програмного забезпечення для AVL систем, яке ще на початку 2000 р.р. представило на українському ринку власний програмний комплекс Visicar. Основним призначенням і функціональними можливостями системи Visicar є:

    - відстежування руху пасажирського транспорту на маршрутах включаючи контроль виконання графіків;

    - оптимізації маршрутів пасажирських і вантажних перевезень;

    - надання послуг з охорони транспорту (протиугінні системи, охорона особливо важливих вантажів та інше);

    - організація систем "домашнього моніторингу" (користувач сам контролює місцезнаходження транспортного засобу);

    - забезпечення особистої безпеки (з використанням телефонних апаратів з GPS приймачем).

    До найважливіших функціональних можливостей і особливостей системи Visicar відноситься:

    - низьке навантаження на канали зв'язку (між клієнтом і сервером). Допускається використання стандартного DialUp-підключення для використання сервісу;

    - одночасне спостереження та управління довільною кількістю рухомих об'єктів;

    - надання користувачеві максимально можливої довідкової інформації про стан обладнання мобільного об'єкту і станції спостереження;

    - поділ прав доступу до функціональних можливостей сервера в залежності від привілеїв конкретного абонента (спостереження в реальному часі, доступ до архіву, передача команд управління та ін.);

    - отримання інформації про стан датчиків і параметрів мобільного об'єкту в режимі реального часу (тривожна кнопка, рівень палива та ін.);

    - передача різних команд управління (зміна інтервалу визначення координат, блокування двигуна, установка на сигналізацію і ін.);

    - дистанційне програмування пристрою (установка охоронної зони, допустимий маршрут прямування, обмеження швидкості та ін.);

    - планування виконання команд (за вказаною розкладом) для кожного рухомого об'єкта;

    - автоматична зміна карти (при в'їзді в місто буде використовуватися більш детальна карта міста);

    - оповіщення про розміщення нових карт в межах "картографічної мережі" та їх підключення;

    - гнучкий механізм кешування картографічних даних, що дозволяє на порядок скоротити обсяг інформації, переданої через Internet, а при використанні карт певного регіону - зовсім відмовитися від передачі картографічної інформації (використовувати дані, розміщені на комп'ютері клієнта);

    - повний доступ до сервісів "картографічної мережі" (розміщення власних шарів, зміна розмальовки карти та ін.);

    - спостереження (у режимі реального часу) за переміщенням як одиночних об'єктів, так і кількох транспортних одиниць на різних картах (наприклад одиночний об'єкт можна супроводжувати на карті міста, а групу в цілому на карті області.);

    - можливість формування маршруту руху транспортного засобу та контроль його виконання;

    - ведення спеціальної бази даних, в якій зберігається інформація про всі передані команди управління, результати виконання команд і запитів, помилки в роботі обладнання та системи зв'язку, журнал позаштатних ситуацій;

    - зручний механізм доступу до архіву пересування як одного об'єкту, так і групи об'єктів за певний період часу, у тому числі з переглядом у прискореному режимі;

    - підтримка різних типів бортового обладнання і стандартів мобільного радіозвзяку.

    1.2.2 Розробки ТОВ НВП „Промтехніка”

    Підприємство ТОВ НВП „Промтехніка” було одним з перших вітчизняних розробників та виробників GPS/GPRS систем моніторингу транспортних засобів, які пройшли сертифікацію в Укрметртестстандарті як охоронні засоби. Компанія розробила сучасні моделі обладнання на приймачах GPS та модемах GSM різних виробників: французських - WAVECOM 25, 26 та 27 покоління з підтримкою передачі відеосигнала з відеокамер, італійських - Telit (GSM модем та GPS приймач в одному корпусі) та китайських - SIM - 300D.

    У компанії є декілька AVL систем та спеціалізованих програмних комплексів, зокрема:

    - „TaxiStar” - для таксопарків, охоплює міські та міжміські маршрути;

    - „DISTRACK” - для вантажоперевезень будь-якої галузі;

    - „PasTrans”- для комунального міського транспорту з функцією контролю додержання графіку руху та обліку пасажиропотоку;

    - „АВТОПАРК” - для автопарків з формуванням дорожніх листів та обслуговуванням рухомого складу.

    - ЛОГІСТИЧНІ програми оптимізації розвезення товарів, оптимізації маршрутів за різними критеріями.

    Система складається з обладнання, що встановлюється на автомобіль, та програмного забезпечення, що встановлюється у замовника. Програмне забезпечення складається з серверної частини, яка отримує інформацію від обладнання, записує в базу даних та розподіляє між робочими місцями .

    Переваги системи в тому, що:

    - Робочі місця можуть бути організовані безпосередньо в локальній мережі користувача в межах одного офісу;

    - Робочі місця можуть бути організовані в локальній мережі між містами або в різних країнах;

    Віддалене робоче місце - може встановлюватись в будь-якому місці чи то керівник підприємства, чи то власник, чи наприклад в Управлінні галузі і має можливість доступу до бази даних користувача, перегляду різноманітних звітів, контролю руху транспорту, та ін. різноманітний аналіз в межах галузі.

    Якщо сервер встановлювати не на підприємствах, а в Управлінні галузі, а обладнання продавати приватним підприємствам, то матимемо єдину автоматизовану сиситему управління галузю.

    Система моніторингу дозволяє:

    - Визначати координати, зберігати та передавати на сервер користувача.

    - Відображати на карті міста , регіону, країни рух транспорту.

    - Відображати на карті міста , регіону, країни Замовників та їх об'єкти. (Н-д, ЖЕКи, ОСББ та їх контейнера).

    - Контролювати проходження транспорту фактично, та згідно графіку, біля кожного контейнера. При встановленні простих датчиків на контейнер контролювати і сам факт вивозу сміття.

    - Проводити графічний аналіз руху транспору: шлях руху, стоянки, перевищення швидкості та ін.

    - Дистанційно керувати агрегатами автомобіля (імобілайзер, виключення двигуна), тощо;

    - При підключенні зовнішніх пристроїв: дисплей, пульти, тощо, передавати повідомлення одночасно всім водіям, чи персонально;

    - При відсутності звязку з сервером, зберігати дані в обладнанні;

    - голосовий зв'язок з водієм, сповіщення стану автомобіля (погрузка, розгрузка, розтаможка, відпочинок тощо), контроль режиму роботи та відпочинку водія, вимірювання обертів двигуна, потужності двигуна та інші функції у відповідності до ТЗ замовника.

    - Дистанційно контролювати рівень палива (заправки, зливи, витрати) з подальшим аналізом графічним, табличним, ін., шляхом встановлення датчиків рівня палива нашого виробництва, або підключення до штатних.

    - Технологічне забезпечення планування, контролю та диспетчерське управління транспортної роботи, організаційне забезпечення функціонування Комплексу в цілому;

    Система моніторингу в комплексі з системою ЛОГІСТИКИ побудована як єдиний інформаційний простір, єдине програмне середовище, вхідними даними якого є діючі договори, укладені комерційною службою підприємства із зазначенням адреси, кількості точок збору та графіка вивозу ТПВ, а також поточні заявки від замовників, договори з якими не передбачають твердого графіку. Результатом Логістичної програми на виході є сплановане завдання для водіїв чи експедиторів. В межах Управління - це планування роботи всієї галузі. В програмі логістики реалізована „задача комівояжера” з розвозки товара з мінімальним пробігом автомобіля, з урахуванням графіка роботи замовника та об'єму заказа. На вимогу Замовника системи в програму можна включити й інші критерії оптимізації. Маршрут може враховувати підїздні шляхи, наприклад, пересування автомобіля на території автопарку або складу, проїзди всередені кварталу в місті. Це забезпечує оригінальна розробка наших програмістів - програма створення графу доріг.

    Витрати на експлуатацію системи практично складаються з розрахунку з оператором мобільного зв'язку згідно з об'ємом переданих даних, пиблизно 50 грн на місяць по Київстар, де оптимально вирішена робота послуги GPRS передачі даних, з однієї машини. Технічне обслуговування та інші послуги у гарантійний період підприємство виконує у межах договору, за яким встановлюється система. Абонплата за користування системою, а також за доступ до збережених даних, відсутня.

    Можливості обладнання:

    - Визначення координат;

    - Пам'яті 8 мБайт вистачає для запису координатної інформації кожні 5 сек протягом 14 днів;

    - резервне джерело живлення на 3 дня і більше по бажанню замовника;

    - аналогові входи для відслідковування витрат палива, обертів двигуна, потужності кранів, напруги та ін.;

    - автоматичне відключення від бортової мережі при перевищенні напруги та подальше включення;

    - перешивка версії програми на дистанційно;

    - цифрові входи та виходи (несанкціонований доступ, спрацювання сигналізації, датчиків, блокування двигуна);

    - підключення навігаторів, комунікаторів, GPS приймачів через RS-232 за стандартом NMЕA;

    - 485 та RS-232 виходи;

    - запит коодинат через SMS;

    - дистанційний запит стану роботи антен, обладнання;

    - голосовий зв'язок з водієм;

    - передача сповіщень на дисплей водія та ін.;

    Структура і скріншоти елементів програмного забезпечення системи наведені у додатку Б

    1.2.3 Розробки ТОВ «SkyPatrol»

    Компанія «SkyPatrol» (http://skypatrol.com.ua ) є наступником відомого в Україні розробника та провайдера AVL систем «Скайлок-Україна», що був присутній на ринку з 2001 р. Компанія «SkyPatrol» - один з лідерів українського ринку з надання послуг моніторингу та безпеки автотранспорту.

    «SkyPatrol» є партнером відомої у світі компанії "Pointer Telocation Ltd.", акції якої котируються на фондовій біржі NASDAQ у США. "Pointer Telocation Ltd." є світовим лідером серед постачальників додаткового обладнання та послуг для власників автомобільного транспорту та страхового сектору.

    Обладнанням «SkyPatrol» оснащені більше 500 тисяч автомобілів у всьому світі.

    Сьогодні на ринку України, «SkyPatrol» представляє послуги з моніторингу та безпеки для комерційного транспорту, а також супутникову систему безпеки та охорони для приватних автовласників Sky Patrol. Особливостями даної системи є:

    - модульна побудова програмного забезпечення;

    - наявність власної картографічної системи, що здатна працювати у режимі off-line та вбудованого редактора електронних карт;

    - можливість оптимізації маршрутів за критеріями «мінімальна відстань» та «якість доріг».

    Нещодавно компанія розробила ексклюзивний сервіс і серію продуктів CelloTrack, які призначені для автономного відстежування положення об'єктів. Спеціальне обладнання забезпечує високі функціональні можливості з тривалим терміном роботи без підзарядки акумуляторної батареї, дуже просте в установці і має широкий спектр використання.

    Можливості пристроїв сімейства CelloTrack дозволяють значно зменшити фінансові витрати підприємства. Ці пристрої ідеально підходять для контролю використання трейлерів, контейнерів, автопоїздів та іншого майна.

    Особливості та переваги обладнання CelloTrack:

    - надійність і довговічність. Надійне виконання із захистом від отмосферних впливів всіх компонентів - батареї, GSP і GPS модулів.

    - автономність пристрою дозволяє встановлювати на об'єктах без джерел електроживлення. Функціонування забезпечується на протязі 3 років без підзарядки.

    - наявність "тривожною" кнопки

    - пристрій забезпечений 3D акселерометром, який фіксує початок пересування об'єкта і активує передачу відповідної інформації.

    - блок швидко і просто монтується на об'єкт, в тому числі і на магнітні тримачі, не потребує технічного обслуговування.

    - пристрій оже також передати дані про зміну висоти.

    Багатофункціональність і висока надійність CelloTrack дозволяє здійснювати моніторинг будь-якого рухомого або стаціонарного об'єкта.

    1.2.4 Розробки ТОВ «САТТРАНС МОНІТОРИНГ»

    ТОВ «САТТРАНС МОНІТОРИНГ» (http://www.sattrans.com.ua/ ) - національний оператор в області систем GPS моніторингу та контролю транспорту і персоналу.

    На сьогоднішній день «САТТРАНС МОНІТОРИНГ»:

    - є одним з лідерів GPS моніторингу транспорту на території України.

    - має більше 8-річним досвід поставок, впровадження та супроводу систем контролю транспорту будь-якого ступеня складності.

    - обслуговує понад 10 000 активних об'єктів спостереження і 700 корпоративних клієнтів.

    - має центральний офіс у Києві, представництва у Донецькій, Харківській, Одеській, Полтавській та Сумській областях, АР Крим.

    - є партнером ЕНДС, Яндекс та Асоціації безпеки дорожнього руху.

    - входить до складу САТТРАНС ГРУП, яка має представництва в Україні, Росії (Москва, Санкт-Петербург), США, Польщі, ОАЕ.

    - має власний штат інженерів-розробників і програмістів, що дозволяє створювати і допрацьовувати апаратні і програмні складові, здійснювати інтеграції зі сторонніми програмними продуктами (наприклад, 1С)

    - пропонує ряд галузевих рішень для аграрних і будівельних корпорацій, вантажних і пасажирських перевезень, компаній, що вивозять тверді побутові відходи та інших.

    Система «САТТРАНС МОНІТОРИНГ» створена за принципом конструктора, що дозволяє надавати замовнику оптимальний варіант для вирішення його задач за співвідношенням ціна/можливості. Метою «САТТРАНС МОНІТОРИНГ» є досягнення максимально-високої якості на всіх етапах роботи - від розробки програмно-апаратних рішень, до впровадження та супроводу системи на базі замовника по всій території України та за її межами.

    1.2.5 Розробки компанії «AVL System»

    Компанія «AVL System» (http://www.avls.com.ua ) працює на українському ринку послуг GPS моніторингу близько 10 років. За цей період компанія розробила якісну та ефективну систему з широкими функціональними можливостями.

    Основні особливості та переваги GPS моніторингу AVL System:

    - GPRS зв'язок - безлімітний;

    - GPS/ГЛOHACC позиціонування;

    - Звіт про стан запалювання і кількості мотогодин;

    - Веб-рішення не вимагає установки програм;

    - Підтримка декількох мов;

    - Підтримка 12 варіантів карт, у тому числі Google Maps і Yandex Maps;

    - Експорт в Google Earth;

    - Експорт в Excel;

    - Графіки і таблиці звітів про пересування і значення різних параметрів автомобіля;

    - Автоматичні звіти і статус тривоги, що пвідсилаються на скриньку електронної пошти;

    - Бескоштовна система ECO Driving;

    - Інтеграція веб-сервісу з іншими додатками.

    Додаткові функції:

    - Інтегрована навігація з двостороннім повідомленнями через Garmin;

    - СМС-повідомлення на мобільні телефони

    - Управління витратами автопарку

    - Можливість контролю персоналу через смартфон

    - Автоматична ідентифікація водія за технологією RFID

    - Контроль протиугінної системи автомобіля через трекер, а також підключення до імобілайзера автомобіля.

    - Інтеграція з шиною CAN автомобіля для контролю рівня і витрат палива, показів тахографа, значень температури і оборотів двигуна тощо.

    - Інтеграція веб-сервісу з іншими додатками сторонніх розробників.

    Окремо треба згадати про безкоштовний програмний додаток - систему ECO Driving, яка дозволяє шляхом вимірювання прискорень і сповільнень транспортного засобу оцінювати якість роботи (стиль керування) його водія та вводити відповідні шкали штрафних або бонусних балів для підвищення мотивації водіїв до економічного та безпеченого керування транспортними засобами.

    1.2.6 Розробки компанії Benish GPS

    Компанія Benish GPS (http://www.benishgps.com/ua ) є лідером систем і рішень для ефективної та оперативної експлуатації автопарку, диспетчеризації та забезпечення безпеки на базі GPS і відео технологій вже понад 26 років на світовому ринку, і більше 11 років на території України.

    Компанія впровадила в Україні ряд наймасштабніших та комплексних проектів в сфері GPS-моніторингу.

    На сьогоднішній день компанія пропонує цілий ряд спеціалізованих апаратно-програмних рішень як для приватних користувачів так і бізнес сегменту, з якими можна ознайомитись на інтернет сайті компанії. Окрему увагу заслуговує BENISH GUARD - сучасна супутникова система безпеки автомобіля, що являє собою апаратно-програмний комплекс, який встановлюється на автотранспортний засіб власника для запобігання будь-яких спроб незаконного заволодіння автомобілем. Для забезпечення максимального захисту автомобілів клієнтів в компанії цілодобово працює Диспетчерський Центр Benish GPS. При надходженні сигналу тривоги від системи автомобіля диспетчер миттєво зв'язується з власником для уточнення причин тривожної події і, залежно від ситуації, вживає всі необхідні заходи. У разі підтвердження тривожної події або за відсутності зв'язку з власником, співробітник Диспетчерського Центру зв'язується з черговою частиною ДАІ МВС України, і до місця розташування автомобіля миттєво направляється найближчий патруль ДАІ. У момент відсутності активних подій дані зберігаються системою в зашифрованому вигляді і починають бути доступними тільки при надходженні тривожних повідомлень або за спеціальним запитом клієнта, що гарантує повну приватність і свободу пересування кожного клієнта.

    Супутникова система безпеки BENISH GUARD розроблена спільно з провідними європейськими та ізраїльськими компаніями-розробниками GPS-обладнання і відповідає високим вимогам стандартів якості. Для ідентифікації власника автомобіля використовується секретний код, тільки після правильного введення якого можливе управління автомобілем. Додаткову безпеку власника та автомобіля забезпечує кнопка «Паніка» супутникової системи безпеки. У разі позаштатної ситуації і при неможливості використання мобільного телефону у клієнта є можливість непомітно оповістити Диспетчерський Центр про тривогу, натиснувши кнопку «Паніка». У такому випадку диспетчер відразу ж направляє патруль ДАІ до місця знаходження автомобіля для з'ясування причин надходження сигналу високого ступеня тривоги.

    Додаткові сервіси системи:

    · Допомога водію у позаштатних ситуаціях: виклик швидкої допомоги, ДАІ, МНС, евакуатора та ін.;

    · Допомога під час пересування по незнайомій місцевості;

    · Можливість встановити заборонені зони в'їзду для Вашого автомобіля. При перетині зон - звіт по e-mail;

    · Контроль швидкості. При перетині обмежень абонент отримує звіт по e-mail;

    · Отримання знижки на КАСКО за рахунок зниження тарифу за ризиком «ВИКРАДЕННЯ»;

    · Наявність мобільного додатку для iOS і Android;

    · Наявність послуги BENISH GUARD Online - доступу до персональної сторінки з можливістю отримання таких даних, як:

    · режим охоронної системи;

    · поточне місце розташування автомобіля;

    · стан автомобіля;

    · стан датчиків;

    · історія поїздок;

    · напруга акумуляторної батареї автомобіля;

    1.2.7 Розробки компанії «Інтелектуальні системи ГЕО»

    Компанія "Інтелектуальні Системи-ГЕО" (ІСГео http://www.isgeo.com.ua ) створена у 1996 р. групою спеціалістів Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова і є провідною українською компанією в сфері розробки і впровадження геоінформаційних систем і просторових баз даних.

    Недивлячись на те, що основною діяльністю компанії є розробка геоінформаційних комплексів, вона також пропонує на ринку власну розробку програмного комплексу AVL системи, яка вже майже 10 років успішно використовується на КП «Київпастранс».

    Ця система забезпечує єдиний автоматизований процес планування, управління і моніторингу роботи міського наземного пасажирського транспорту і призначена для:

    - прокладання маршрутів і складання графіків руху пасажирського транспорту по дорогах міста;

    - складання збалансованих планових завдань на транспортну роботу для різних типів транспорту як підприємства в цілому, так і його філій;

    - автоматизованого формування та ведення добової відомості в електронному вигляді;

    - розробки місячних і добових нарядів роботи водіїв;

    - контролю та обліку часу виходу транспортних одиниць на лінію згідно розроблених нарядів, збоїв та поновлень їх руху;

    - візуального спостерігання за місцезнаходженням транспортних засобів на карті в реальному масштабі часу;

    - контролювання дотримання розкладу руху рухомими одиницями;

    - відображення орієнтовного часу прибуття транспортного засобу на зупинках за допомогою інформаційного табло;

    - двостороннього зв'язку з водієм для оперативного коригування планових завдань або в екстрених ситуаціях;

    - зберігання даних про пересування транспортних засобів в базі даних для їх подальшої аналітичної обробки і прийняття управлінських рішень;

    - ведення табелю відпрацьованого часу водіїв;

    - регламентування ремонтних робіт;

    - розрахунку і аналізу техніко-експлуатаційних показників (ТЕП) роботи маршрутів;

    - обліку та аналітичної обробки сукупної інформації про виконану транспортну роботу для оцінки ефективності та якості роботи як підприємства в цілому, так і його філій;

    - формування та друку звітів (транспортна робота, маршрути, водії, транспортні засоби різних марок, інші) за добу чи за вказаний період;

    - друку бирок для наклеювання на бланки шляхових листів водіїв;

    - забезпечення взаємодії з іншим електронним бортовим обладнанням рухомої одиниці (для виміру витрат палива, підрахунку пасажирів, сплати проїзду);

    - формування і друку документів (наказів, актів і ін.);

    - розрахунку заробітної платні і премій;

    - взаємодії з іншими автоматизованими системами замовника.

    Окрім розглянутих вище AVL систем на українському ринку представлено ще багато аналогічних за принципами роботи та функціональними можливостями розробок. Але треба зазначити, що практично усі вітчизняні розробники AVL систем не приділяють уваги питанню застосування удосконалених методів обробки координатної інформації з метою забезпечення гарантованої точності місцевизначення РО. На практиці при експлуатації наземного транспорту у складних для радіонавігації умовах це дуже часто призводить до зростання похибок місцевизначення об'єктів до десятків метрів.

    Тому у подальшому проведемо аналіз технології місцевизначення об'єктів, що використовується у сучасних AVL системах, та визначимо можливі шляхи її удосконалення.

    Висновки по розділу

    У першому розділі дипломної роботи було проведено аналіз об'єкту дослідження, розглянуті принципи побудови і основні функціональні можливості AVL систем, а також наведено характеристику семи найбільш відомих і авторитетних розробників AVL систем на українському ринку послуг GPS моніторингу.

    Було визначено, що слабким місцем розглянутих AVL систем є відсутність засобів гарантування точності місцевизначення РО у складних експлуатаційних умовах. Як показує досвід експлуатації AVL систем не рідко місцезнаходження контрольованих об'єктів невірно відображається на електронних картах. Іноді це пов'язано з неточністю самих електронних карт, а в інших випадках проблема полягає у недосконалості самої технології місцевизначення та збоях у роботі навігаційного обладнання.

    Отже у наступному розділі необхідно провести аналіз технологій місцевизначення рухомих об'єктів, що використовуються у сучасних AVL системах.


    2. Аналіз технологіЙ місцевизначення рухомих об'єктів ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ У СУЧАСНИХ AVL системАХ

    2.1 Загальні відомості про методи місцевизначення та їх застосування у навігаційних системах

    C давніх часів була актуальна задача визначення точних географічних координат об'єктів на місцевості [3, 5]. Мореплавці в давнину, подорожуючи по своїх маршрутах, орієнтувалися за Сонцем вдень, по зірках - вночі. Визначивши висоту світил над горизонтом та їх часовий кут, а також знаючи їх небесні координати, вони могли точно зорієнтуватися в просторі, визначити своє місце розташування та відстань до пункту призначення. Нажаль, погодні умови далеко не завжди були ідеальними, так що можна було легко збитися з курсу.

    Близько 1300 року в Європі було створено судновий компас. Компас - це найпростіший прилад, який представляє собою магнітну стрілку, закріплену на осі. З його появою завдання навігації в морі і на суші істотно спростилася. З цієї пори мандрівники вже в значно меншій мірі залежали від погоди. На початку XX століття був сконструйований надійний і точний прилад - гірокомпас. Він став використовуватися на великих морських судах. На відміну від звичайного компаса, гірокомпас використовує додатковий пристрій гіроскоп і вказує напрям не на магнітний полюс, а на справжній географічний.

    В еру радіо перед людиною відкрилися нові можливості. З'явилися радіолокаційні станції та системи наземної навігації, які дозволяли визначати параметри руху і відносне місцезнаходження об'єктів в просторі за часом і напрямком поширення радіохвиль. На сьогоднішній день радіонавігаційні системи є найбільш точними і універсальними засобами місцевизначення [3-5].

    З початку з'явилося поняття «радіопеленгація» - визначення напрямку на джерело радіовипромінювання. Радіопеленгація здійснюють за допомогою радіопеленгатора. Радіопеленгатор складається з антенної системи і приймально-індикаторного пристрою. Шляхом радіопеленгації джерела з двох і більш віддалених одна від одної точок можна визначити місце розташування джерела випромінювання з використанням методу тріангуляції (рис.2.1).

    Рис.2.1. Пеленгаційний метод

    При вимірюванні пеленгу, тобто напрямку поширення сигналу від джерела випромінення, який відкладається за годинниковою стрілкою від Півночі (визначається за компасом), будується лінія рівних пеленгів (ЛРП1), на якій знаходиться об'єкт з невідомими координатими. Для однозначного визначення горизонтальних координат об'єкта на поверхні Землі необхідно отримати радіосигнал від другого радіонавігаційного орієнтира (РНО2) і так само побудувати другу ЛРП2, яка перетнеться з першою ЛРП1 в одній точці (рис.)

    Зворотно, при радіопеленгації двох і більше рознесених радіомаяків, місце розташування яких відомо, можна визначити положення радіопеленгатора. І в тому і в іншому випадку для отримання задовільної точності потрібно, щоб визначені напрямки достатньо відрізнялися один від одного. У першому випадку цього досягають вибором точок, з яких здійснюється радіопеленгація, в другому - шляхом вибору відповідних радіомаяків.