Резюме - Кудояр Владислав Иванович - Применение встраиваемых систем в задачах диспетчеризации транспорта

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение
1. Актуальность темы
2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты
3. Обзор исследований и разработок
3.1 Обзор международных источников
3.2 Обзор национальных источников
3.3 Обзор локальных источников
Список источников

Введение

Объектом компьютеризации является система диспетчеризации транспорта. Системы диспетчеризации успешно применяются в различных транспортных компаниях. Данные системы решают задачу контроля положения транспортных средств, уровня их загрузки, количество топлива и других показателей. Такие системы позволяют выявлять ситуации недобросовестного использования собственности транспортных компаний, например, использование транспортных средств в неслужебных целях, слив бензина, а также своевременное выявление аварийных ситуаций. Все это, в конечном итоге, ведет к снижению убытков транспортных компаний.

1. Актуальность темы

На текущий момент существует множество различных коммерческих систем и решений, которые позволяют решать задачи диспетчеризации транспорта. Однако данные системы недостаточно широко используются в нашем регионе. Это обусловлено главным образом высокой ценой и сложностью внедрения. Таким образом актуальность данной темы в решении данных проблем.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью данной работы является исследование возможности реализации простой системы диспетчеризации транспорта, выигрывающий по цене у существующих решений.

Для этого необходимо: исследовать предметную область, проанализировать существующие методы решения подобных задач, выделить их достоинства и недостатки, выбрать наиболее перспективные методы решения для данной задачи, проанализировать результаты их применения и выбрать наилучший из них.

Сформированный ряд задач для достижения поставленной цели:

Обоснование и выбор платформы для реализации аппаратурной части.
Обоснование и выбор платформы визуализации результатов.
Проектирование системы и средств получения и хранения данных.

Основные задачи исследования:

Определение геопозиции транспортного средства с определенной периодичностью
Определение времени для каждой геопозиции
Запись данных на энергонезависимый накопитель
Передача данных на съемный накопитель
Визуализация данных в удобном для восприятия виде

Задача	Исх. данные	Результат
Обнаружение	Изображение	Вынесение решения о наличии (и возможно о количестве) лиц на изображении, определение их положения
Распознавание	Фрагмент с одним лицом	Кандидаты из имеющейся базы данных, ключевые признаки которых приближены к данным текущего фрагмента.

Объект исследования: проектирование системы диспетчеризации транспорта

Предмет исследования: исследование возможности минимизации стоимости системы

При построении системы мониторинга необходимо учитывать следующие особенности, усложняющие задачу:

Система должна быть труднодоступна для несанкционированой модификации
Будучи подключена к аккумулятору автомобиля, система должна быть зацицена от всплесков напряжения в момент старта двигателя
Система не должна потреблять энергию при выключенном двигателе

3. Обзор исследований и разработок

Предпосылки появления решений мониторинга транспорта

В первую очередь это связано с непрерывным процессом интеграции всех видов транспорта с телематическими системами, технологическим прогрессом и повышением требований в области безопасности. Стоит выделить отрасль автопроизводителей, так как они становятся все больше и больше заинтересованы в производстве автомобилей, которые поступают в продажу с интегрированной системой мониторинга. Телематика – это одна из областей информационных технологий, которая предназначена для контроля и постоянного мониторинга за транспортом, повышения эффективности использования топлива, обеспечения максимальной безопасности водителей и пешеходов.

Мониторинг транспорта начал свое развитие на западе. Когда стоимость мобильного телефона опустилась до приемлимой для применения в широком масштабе (середина 90-х годов), производители мобильной электроники стали искать новые рынки сбыта. Но новый рынок сбыта в виде мониторинга транспорта появился не сразу, т.к. для мониторинга была важна точность определения координат. А именно определение места положения с минимальной погрешностью для гражданских целей было невозможно, ведь первоначально GPS разрабатывалась как исключительно военный проект для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле. И только в 2000г. загрубление точности отменил своим указом президент США Билл Клинтон. Именно 2000 г. можно считать отправной точкой в развитии мониторинга транспорта.

В начале 2000-х стали появляться первые устройства, которые можно было устанавливать на транспорт и производить отслеживание. Чуть позже эти устройства стали поставлять в Россию. Вторая проблема, которая встала на пути масштабного использования мониторинга транспорта ? это зона покрытия сетями сотовой связи GPRS. Именно поэтому первые автомобильные терминалы передавали координаты в SMS сообщениях. А в программном обеспечении диспетчер мог наблюдать «точку на карте», которая обозначала местоположение автомобиля. Но с тех пор прошло много времени, и системы мониторинга транспорта в РФ и на Западе шагнули далеко вперед, выбрав свои пути развития. Может, в чем-то даже копируя друг друга.[1]

Современные условия ведения бизнеса ставят перед компаниями все новые и новые задачи. Сейчас для получения прибыли уже не достаточно просто составить оптимальный транспортный маршрут. Необходимо постоянно отслеживать координаты транспортных средств, чтобы динамично реагировать на быстро меняющуюся дорожную обстановку. Развитие транспортной инфраструктуры и обеспечение навигации всех видов транспорта невозможно без современной достоверной информации об объектах поверхности земли, которую создает и обеспечивает геодезия и картография. Эта информация очень важна для организации перевозок на всех видах транспорта, в первую очередь при решении вопроса навигационного обеспечения транспорта (практически это 80% всего объема разработок различных навигационных систем).[2]

Принцип работы систем навигации

Концептуально отслеживание транспортных средств осуществляется следующим образом:

Трекер, установленный в автомобиле, получает сигнал от одной или нескольких навигационных систем, не только спутниковых, но и сервисов глобальной беспроводной сети. Для этого устройство должно иметь ГЛОНАСС/GPS/LBS-модули, которые автоматически вычисляют координаты объекта по расположению спутников и ближайших вышек сотовой связи. [8]
Телеметрические и другие данные (например, аудиозапись, событие «авария») собираются в памяти трекера. Затем информация в установленные интервалы времени пакетами передается по каналам GPRS через Интернет на телематический сервер со специальным ПО и/или при помощи смс-уведомлений на мобильное устройство собственника. [8]

Система спутникового мониторинга автотранспорта позволяет не только определять текущее местоположение ТС с точностью до 2,5 метров, но и просматривать историю его перемещения, а также выполнять ряд других функций. Так, современные устройства слежения позволяют осуществлять голосовую связь с водителем, вести аудиоконтроль окружающей обстановки, получать уведомления о расходе бензина или об отклонении автомобиля от заданного маршрута. Системы позиционирования GPS и ГЛОНАСС, возможности которых используются в трекерах, имеют больше сходства, нежели отличий, но нюансы все же есть. Кроме государственной принадлежности, они отличаются:

Методами использования радиочастот: в ГЛОНАСС — более защищенный FDMA (принцип «выделенной линии»), но и более ресурсоемкий; в GPS — менее защищенный и устойчивый CDMA (кодированный множественный доступ), но при этом более экономичный.
Принципом расположения спутников: российская спутниковая группировка независима от вращения Земли; американская — требует непрерывной синхронизации и корректировки орбиты спутников; отечественная система на текущий момент работает в 3-х плоскостях по 8 спутников, американская — в 6-ти плоскостях по 4 спутника. Все системы имеют также резервные спутники.
Точностью в разных широтах: вследствие более высокой орбиты российских спутников, они обеспечивают большую, нежели GPS, точность в северных широтах, в частности, в зоне расположения стран Скандинавии.
Погрешностью сигнала: сегодня в ГЛОНАСС она составляет 3–6 метров, в GPS — 2–4 метра, но это объясняется исключительно недостаточной группировкой отечественных спутников, которая непрерывно наращивается. К середине 2020-х годов ГЛОНАСС планирует снизить погрешность всего до 10-ти см.

Все вышесказанное означает, что современная система спутникового мониторинга транспорта должна использовать обе навигационные системы одновременно. Трекеры, работающие как с ГЛОНАСС-, так и с GPS-модулями, позволяют повысить совокупную точность обнаружения объекта (до 1,5–3 метров) и добиться стабильной и качественной работы даже в сложных условиях современных городов с плотной высокой застройкой, которая сильно осложняет прохождение сигналов с навигационных спутников. [3]

3.1 Обзор международных источников

Система мониторинга транспортных средств OnStar

Система разработана компанией OnStar Corporation, основанной в 1995 г. В самом начале становления компании продавались отдельные устройства, которые были доступны только владельцам определенных моделей автомобилей. К 2005 году спектр поддерживаемых устройств расширился включив в себя Audi, Subaru, Volkswagen и др. К этому времени устройства поступили в серийное производство и интегрировались в автомобили уже на этапе сборки. В 2006 году в проекте насчитывалось около полумиллиона пользователей. На данный момент это число составляет 4 000 000, при стоимости одного устройства порядка 200$ [4]

Система использует CDMA канал связи, предоставляемый приемущественно Verzion Wireless в США и Bell Mobile в Канаде. Для определения местоположения используется GPS. Информация с сенсоров автоматически передается в call-центры. Это позволяет немедленно оповестить о местоположении аварии спасательные и правоохранительные органы. Кроме того система, с помощью GPS датчика, позволяет отследить угнанный автомобиль. Также имеется возможность получения информации о скорости, расходе топлива и направления движения. Это позволяет сделать выводы о стиле вождения автомобиля. Данная информация используется страховыми компаниями для расчета стоимости индивидуальных страховых полисов. Новые модели автомобилей оборудуются системой удаленной остановки двигателя. После такой остановки автомобиль можно завести только после ввода специального секретного кода. [4]

Система управления дорожным движением NEXCO Central

Система разработана Japan Highway Public Corporation. Принцип работы заключается в глобальном мониторинге дорожного движения на главных автострадах страны. На данный момент система покрывает порядка 2000 км дорог. Система централизована. Центр управления движением находится в Токио. Датацентр обрабатывает огромное количество данных, получаемых с дорожных датчиков с минутным интервалом. Это обеспечивает максимально реальную картину дорожной ситуации. На дорогах установлено 744 точки доступа, которые позволяют работать аварийным телефонным каналам и датчикам на передачу необходимой информации о дорожной ситуации. [6]

Для передачи данных используется глобальная IP сеть, при помощи которой информация с датчиков поступает на мониторы центра управления движением. Глобальная передача данных обеспечивается посредством оптоволоконных коммуникаций. Это позволяет быстро обрабатывать звонки и поступающие данные. Эта система запущена параллельно с действующей в апреле 2012 года. Серверное пространство на 90% меньше, чем у старой системы, следовательно, наблюдается значительное энергосбережение. [6]

ECall Япония

С середины 1980-х гг. на всех дорогах страны была запущена интеллектуальная транспортная система, призванная осуществлять полную автоматизацию управления дорожным движением. На все автомобили стали устанавливать специальное бортовое навигационно-коммуникационное оборудование, с помощью которого обеспечивается контроль местоположения и состояния транспортного средства.

Передача управляющих сигналов, а также дуплексная связь с водителем осуществляется диспетчерской службой быстрого реагирования под названием ECall.

В результате успешной деятельности системы смертность на дорогах Японии значительно снизилась, в 2009 году составила, 5 тыс. чел. Власти планируют сократить число погибших до нуля. [4]

3.2 Национальные источники

Система глобального мониторинга транспорта ЭРА ГЛОНАСС

Значительное снижение темпов роста рынка было отмечено практически всеми участниками конференции «Акулы М2М бизнеса», завершившейся в январе 2014 года. Согласно отчетным данным Аналитического центра все той же компании «Omnicomm», к исходу 2013 года в России 1,5 млн. единиц различного транспорта и спецтехники были оснащены системами транспортной телематики. [7]

Система ЭРА ГЛОНАСС проектируется в соответствии с распоряжением Правительства РФ и предназначена для снижения уровня смертности и травматизма на дорогах за счет ускорения оповещения служб экстренного реагирования при авариях и других черезвычайных ситуациях.

Система будет включать навигационно-телекоммуникационные терминалы, которые начнут массово устанавливаться на транспортные средства, начиная с 2013 года, и соответствующую инфраструктуру, охватывающую все субъекты РФ (рис.1). Для обеспечения работоспособности системы на территории РФ Правительство России зарезервировало специальные телефонные коды, которые будут использовать для связи с экстренными центрами приема информации. [9]

Предполагается законодательно обязать всех автовладельцев установить бортовое оборудование к 2020 году, стоимость которого составит около 3 тыс. российских рублей. Плата за пользование системой взиматься не будет. ЭРА ГЛОНАСС будет совместима с аналогичными службами, которые будут созданы в странах Таможенного союза, а также Евросоюза.[7]

Система идентификации и мониторинга объектов дорожного движения основывается на технологии радиочастотной идентификации малого радиуса действия (RFID) в сочетании с системами спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS. Проект решает задачи мониторинга транспортных средств, удаленного контроля документов и идентификации объектов транспортной инфраструктуры. [10]

3.3 Локальные источники

Создание системы автоматизированного управления грузовыми транспортными потоками города

Предлагается проект технико-программного согласования оперативных планов перевозчиков на уровне административного управления города – "единый транспортный город". На сегодня в городах практически отсутствует единая система управления перевозками, что и приводит к указанным проблемам. Известны в использовании три модели управления системой перевозок – децентрализованная, централизованная и смешанная. Рассмотрим каждую из моделей системы управления городскими перевозками в условиях применения современных компьютерных средств автоматизации. Централизованная система будет работать следующим образом. После формирования у производителей и дистрибьюторов всех заявок на доставку продукции торговым предприятиям данные передают на центральный сервер городского координационного центра перевозок, куда поступает также информация о режимах работы складов и предприятий торговли города, данные об имеющихся в наличии транспортных средствах с их характеристикой у перевозчиков и дистрибьюторов, данные об изменении в городской транспортной сети (Рис. 3). Далее сервер генерирует по имеющимся данным маршруты развозки с учетом дислокации транспорта перевозчиков и передает их в диспетчерские пункты перевозчиков для выполнения.

Рисунок 1 – Структура информационных связей системы городских развозок

Преимущество такой схемы – моделирование маршрутов с учетом всех влияющих факторов и получения наиболее оптимальной схемы загрузки транспортных магистралей, наибольшего сервиса всем участникам системы. Недостатком такой системы является зависимость от уровня организации работы всех членов системы - разработка маршрутов не начинается до получения всех заявок и данных. Необходима определенная синхронизация режимов работы всех складов, предприятий. Также вся система перевозок находится в высокой степени зависимости от работы компьютерной сети. Поэтому в таком виде работают сегодня локальные системы отдельных дистрибьюторов, но в результате приходим к приведенным выше проблемам в масштабе города.[5]

Кудояр Владислав Иванович

Факультет компьютерных наук и технологий

Кафедра компьютерной инженерии

Специальность «Компьютерные системы и сети»

Применение встраиваемых систем в задачах диспетчеризации транспорта

Научный руководитель: д.т.н., проф. Мальчева Раиса Викторовна