Реферат - Оптимізація витрат апаратури в логічних схемах пристроїв керування

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Введення
1. Актуальність теми
2. Мета і завдання дослідження, плановані результати
3. Огляд досліджень і розробок
3.1 Огляд міжнародних джерел
3.2 Огляд національних джерел
3.3 Огляд локальних джерел
Список джерел

Введення

Об'єктом комп'ютеризації є система диспетчеризації транспорту. Системи диспетчеризації успішно застосовуються в різних транспортних компаніях. Дані системи вирішують завдання контролю положення транспортних коштів, рівня їх завантаження, кількість палива і інших показників. Такі системи дозволяють виявляти ситуації недобросовісного використання власності транспортних компаній, наприклад, використання транспортних засобів в неслужбових цілях, слив бензину, а також своєчасне виявлення аварійних ситуацій. Все це, в кінцевому підсумку, веде до зниження збитків транспортних підприємств.

1. Актуальність теми

На поточний момент існує безліч різних комерційних систем і рішень, які дозволяють вирішувати завдання диспетчеризації транспорту. Однак дані системи недостатньо широко використовуються в нашому регіоні. Це обумовлено головним чином високою ціною і складністю впровадження. Таким чином актуальність даної теми в рішенні даних проблем.

2. Мета і завдання дослідження, плановані результати

Метою даної роботи є дослідження можливості реалізації простої системи диспетчеризації транспорту, виграє за ціною у існуючих рішень.

Для цього необхідно: дослідити предметну область, проаналізувати існуючі методи вирішення подібних задач, виділити їхні переваги і недоліки, вибрати найбільш перспективні методи вирішення для даної завдання, проаналізувати результати їх застосування і вибрати найкращий з них.

Сформований ряд завдань для досягнення поставленої мети:

Обгрунтування і вибір платформи для реалізації апаратурною частини.
Обгрунтування і вибір платформи візуалізації результатів.
Проектування системи і засобів отримання та зберігання даних.

Основні завдання дослідження:

Визначення геопозіціі транспортного засобу з певною періодичністю
Визначення часу для кожної геопозіціі
Запис даних на енергонезалежний накопичувач
Передача даних на знімний накопичувач
Візуалізація даних в зручному для сприйняття вигляді

Завдання	Вих. дані	Результат
Виявлення	Зображення	Винесення рішення про наявність (і можливо про кількість) осіб на зображенні, визначення їх положення
Розпізнавання	Фрагмент з однією особою	Кандидати з наявної бази даних, ключові ознаки яких наближені до даних поточного фрагмента.

Об'єкт дослідження : проектування системи диспетчеризації транспорту

Предмет дослідження : дослідження можливості мінімізації вартості системи

При побудові системи моніторингу необхідно враховувати такі особливості, ускладнюють задачу:

Система повинна бути важкодоступна для несанкціонованого модифікації
Будучи підключена до акумулятора автомобіля, система повинна бути заціцена від сплесків напруги в момент старту двигуна
Система не повинна споживати енергію при вимкненому двигуні

3. Огляд досліджень і розробок

Причини виникнення рішень моніторингу транспорту

В першу чергу це пов'язано з безперервним процесом інтеграції всіх видів транспорту з телематичними системами, технологічним прогресом і підвищенням вимог в області безпеки. Варто виділити галузь автовиробників, так як вони стають все більше і більше зацікавлені в виробництві автомобілів, які надходять у продаж з інтегрованою системою моніторингу. Телематика - це одна з областей інформаційних технологій, яка призначена для контролю і постійного моніторингу за транспортом, підвищення ефективності використання палива, забезпечення максимальної безпеки водіїв і пішоходів.

Моніторинг транспорту почав свій розвиток на заході. Коли вартість мобільного телефону опустилася до приемлимой для застосування в широкому масштабі (середина 90-х років), виробники мобільної електроніки стали шукати нові ринки збуту. Але новий ринок збуту у вигляді моніторингу транспорту з'явився не відразу, тому що для моніторингу була важлива точність визначення координат. А саме визначення місця положення з мінімальною похибкою для цивільних цілей було неможливо, адже спочатку GPS розроблялася як виключно військовий проект для точного наведення ракет на нерухомі, а потім і на рухомі об'єкти в повітрі і на землі. І тільки в 2000 р. загрубленіе точності скасував своїм указом президент США Білл Клінтон. Саме 2000 р можна вважати відправною точкою в розвитку моніторингу транспорту.

На початку 2000-х стали з'являтися перші пристрої, які можна було встановлювати на транспорт і виробляти відстеження. Трохи пізніше ці пристрої стали поставляти в Росію. Друга проблема, яка встала на шляху масштабного використання моніторингу транспорту? це зона покриття мережами стільникового зв'язку GPRS. Саме тому перші автомобільні термінали передавали координати в SMS повідомленнях. А в програмному забезпеченні диспетчер міг спостерігати «точку на карті», яка позначала місце розташування автомобіля. Але з тих пір пройшло багато часу, і системи моніторингу транспорту в РФ і на Заході зробили крок далеко вперед, вибравши свої шляхи розвитку. Може, в чомусь навіть копіюючи один одного. [1]

Сучасні умови ведення бізнесу ставлять перед компаніями все нові і нові завдання. Зараз для отримання прибутку вже не досить просто скласти оптимальний транспортний маршрут. необхідно постійно відслідковувати координати транспортних засобів, щоб динамічно реагувати на швидко мінливу дорожню обстановку. Розвиток транспортної інфраструктури і забезпечення навігації всіх видів транспорту неможливо без сучасної достовірної інформації про об'єкти поверхні землі, яку створює і забезпечує геодезія і картографія. Ця інформація дуже важлива для організації перевезень на всіх видах транспорту, в першу чергу при вирішенні питання навігаційного забезпечення транспорту (практично це 80% всього обсягу розробок різних навігаційних систем). [2]

Принцип роботи систем навігації

Концептуально відстеження транспортних засобів здійснюється наступним чином:

Трекер, встановлений в автомобілі, отримує сигнал від однієї або декількох навігаційних систем, які не тільки супутникових, але і сервісів глобальної бездротової мережі. Для цього пристрій повинен мати ГЛОНАСС / GPS / LBS-модулі, які автоматично обчислюють координати об'єкта по розташуванню супутників і найближчих веж стільникового зв'язку. [8]
Телеметричні і інші дані (наприклад, аудіозапис, подія «аварія») збираються в пам'яті трекера. Потім інформація у встановлені інтервали часу пакетами передається по каналах GPRS через Інтернет на телематичний сервер зі спеціальним ПО і / або за допомогою смс-повідомлень на мобільний пристрій власника. [8]

Система супутникового моніторингу автотранспорту дозволяє не тільки визначати поточне місце розташування ТС з точністю до 2,5 метрів, а й переглядати історію його переміщення, а також виконувати ряд інших функцій. Так, сучасні пристрої стеження дозволяють здійснювати голосовий зв'язок з водієм, вести аудіоконтроль навколишнього оточення, отримувати повідомлення про витрату бензину або про відхилення автомобіля від заданого маршруту. Системи позиціонування GPS і ГЛОНАСС, можливості яких використовуються в трекерах, мають більше подібності, ніж відмінностей, але нюанси все-таки є. Крім державної приналежності, вони відрізняються:

Методами використання радіочастот: в ГЛОНАСС - більш захищений FDMA (принцип «виділеної лінії»), а й більше ресурсномісткий; в GPS - менш захищений і стійкий CDMA (кодований множинний доступ), але при цьому більш економічний.
Принципом розташування супутників: російська супутникова угруповання незалежна від обертання Землі; американська - вимагає безперервної синхронізації і коригування орбіти супутників; вітчизняна система на поточний момент працює в 3-х площинах по 8 супутників, американська - в 6-ти площинах по 4 супутника. Всі системи мають також резервні супутники.
Точністю в різних широтах: внаслідок більш високої орбіти російських супутників, вони забезпечують більшу, ніж GPS, точність в північних широтах, зокрема, в зоні розташування країн Скандинавії.
Похибкою сигналу: сьогодні в ГЛОНАСС вона становить 3-6 метрів, в GPS - 2-4 метра, але це пояснюється виключно недостатньою угрупованням вітчизняних супутників, яка безперервно нарощується. До середині 2020-х років ГЛОНАСС планує знизити похибка всього до 10-ти см.

Все вищесказане означає, що сучасна система супутникового моніторингу транспорту повинна використовувати обидві навігаційні системи одночасно. Трекери, що працюють як з ГЛОНАСС-, так і з GPS-модулями, дозволяють підвищити сукупну точність виявлення об'єкта (до 1,5-3 метрів) і досягти стабільної та якісної роботи навіть в складних умовах сучасних міст з щільною високою забудовою, яка сильно ускладнює проходження сигналів з навігаційних супутників. [3]

3.1 Огляд міжнародних джерел

Система моніторингу транспортних засобів OnStar

Система розроблена компанією OnStar Corporation, заснованої в 1995 р На самому початку становлення компанії продавалися окремі пристрої, які були доступні тільки власникам певних моделей автомобілів. До 2005 року спектр підтримуваних пристроїв розширився включивши в себе Audi, Subaru, Volkswagen та ін. До цього часу пристрою надійшли в серійне виробництво і інтегрувалися в автомобілі вже на етапі складання. У 2006 році в проекті налічувалося близько півмільйона користувачів. На даний момент це число становить 4 000 000, при вартості одного пристрою близько 200 $ [4]

Система використовує CDMA канал зв'язку, що надається головним чином Verzion Wireless в США і Bell Mobile в Канаді. Для визначення місця розташування використовується GPS. Інформація з сенсорів автоматично передається в call-центри. Це дозволяє негайно сповістити про місцезнаходження аварії рятувальні та правоохоронні органи. Крім того система, за допомогою GPS датчика, дозволяє відстежити викрадений автомобіль. Також є можливість отримання інформації про швидкість, витрату палива і напрямки руху. Це дозволяє зробити висновки про стиль водіння автомобіля. Дана інформація використовується страховими компаніями для розрахунку вартості індивідуальних страхових полісів. Нові моделі автомобілів обладнуються системою віддаленої зупинки двигуна. Після такої зупинки автомобіль можна завести тільки після введення спеціального секретного коду. [4]

Система управління дорожнім рухом NEXCO Central

Система розроблена Japan Highway Public Corporation. Принцип роботи полягає в глобальному моніторингу дорожнього руху на головних автострадах країни. На даний момент система покриває близько 2000 км доріг. Система централізована. Центр управління рухом знаходиться в Токіо. Датацентр обробляє величезну кількість даних, одержуваних з дорожніх датчиків з хвилинним інтервалом. Це забезпечує максимально реальну картину дорожньої ситуації. На дорогах встановлено 744 точки доступу, які дозволяють працювати аварійним телефонних каналах і датчикам на передачу необхідної інформації про дорожню ситуацію. [6]

Для передачі даних використовується глобальна IP мережу, за допомогою якої інформація з датчиків надходить на монітори центру управління рухом. Глобальна передача даних забезпечується за допомогою оптоволоконних комунікацій. Це дозволяє швидко обробляти дзвінки і надходять дані. Ця система запущена паралельно з діючою в квітні 2012 року. Серверне простір на 90% менше, ніж у старої системи, отже, спостерігається значне енергозбереження. [6]

ECall Японія

З середини 1980-х рр. на всіх дорогах країни була запущена інтелектуальна транспортна система, покликана здійснювати повну автоматизацію управління дорожнім рухом. На всі автомобілі стали встановлювати спеціальне бортове навігаційно-комунікаційне обладнання, за допомогою якого забезпечується контроль місця розташування і стану транспортного засобу.

Передача сигналів, а також дуплексний зв'язок з водієм здійснюється диспетчерською службою швидкого реагування під назвою ECall.

В результаті успішної діяльності системи смертність на дорогах Японії значно знизилася, в 2009 році склала, 5 тис. чол. Влада планує скоротити число загиблих до нуля. [4]

3.2 Національні джерела

Система глобального моніторингу транспорту ЕРА ГЛОНАСС

Значне зниження темпів зростання ринку було відзначено практично всіма учасниками конференції «Акули М2М бізнесу», що завершилася в січні 2014 року. Згідно зі звітними даними Аналітичного центру все тієї ж компанії «Omnicomm», під кінець 2013 року в Росії 1,5 млн. одиниць різного транспорту і спецтехніки були оснащені системами транспортної телематики. [7]

Система ЕРА ГЛОНАСС проектується відповідно до розпорядження Уряду РФ і призначена для зниження рівня смертності і травматизму на дорогах за рахунок прискорення оповіщення служб екстреного реагування при аваріях та інших надзвичайних ситуаціях.

Система включатиме навігаційно-телекомунікаційні термінали, які почнуть масово встановлюватися на транспортні засоби, починаючи з 2013 року, і відповідну інфраструктуру, що охоплює всі суб'єкти РФ (рис.1). Для забезпечення працездатності системи на території РФ Уряд Росії зарезервував спеціальні телефонні коди, які будуть використовувати для зв'язку з екстреними центрами прийому інформації. [9]

Передбачається законодавчо зобов'язати всіх автовласників встановити бортове обладнання до 2020 року, вартість якого складе близько 3 тис. російських рублів. Плата за користування системою стягуватися не буде. ЕРА ГЛОНАСС буде сумісна з аналогічними службами, які будуть створені в країнах Митного союзу, а також Євросоюзу. [7]

Система ідентифікації та моніторингу об'єктів дорожнього руху ґрунтується на технології радіочастотної ідентифікації малого радіусу дії (RFID) в поєднанні з системами супутникової навігації ГЛОНАСС і GPS. Проект вирішує завдання моніторингу транспортних засобів, віддаленого контролю документів та ідентифікації об'єктів транспортної інфраструктури. [10]

3.3 Локальні джерела

Створення системи автоматизованого управління вантажними транспортними потоками міста

Пропонується проект техніко-програмного узгодження оперативних планів перевізників на рівні адміністративного управління міста - "єдиний транспортний місто". На сьогодні в містах практично відсутня єдина система управління перевезеннями, що і призводить до зазначених проблем. відомі в використанні три моделі управління системою перевезень - децентралізована, централізована і змішана. Розглянемо кожну з моделей системи управління міськими перевезеннями в умовах застосування сучасних комп'ютерних засобів автоматизації. Централізована система працюватиме таким чином. Після формування у виробників і дистриб'юторів всіх заявок на доставку продукції торговим підприємствам дані передають на центральний сервер міського координаційного центру перевезень, куди надходить також інформація про режими роботи складів і підприємств торгівлі міста, дані про наявні транспортних засобах зі своїми характеристикою у перевізників і дистриб'юторів, дані про зміну в міській транспортної мережі (Рис. 3). Далі сервер генерує за наявними даними маршрути розвезення з урахуванням дислокації транспорту перевізників і передає їх в диспетчерські пункти перевізників для виконання.

Рисунок 1 - Структура інформаційних зв'язків системи міських розвозок

Перевага такої схеми - моделювання маршрутів з урахуванням всіх факторів, що впливають і отримання найбільш оптимальної схеми завантаження транспортних магістралей, найбільшого сервісу всім учасникам системи. Недоліком такої системи є залежність від рівня організації роботи всіх членів системи - розробка маршрутів не починається до отримання всіх заявок і даних. Необхідна певна синхронізація режимів роботи всіх складів, підприємств. Також вся система перевезень знаходиться у високому ступені залежності від роботи комп'ютерної мережі. Тому в такому вигляді працюють сьогодні локальні системи окремих дистриб'юторів, але в результаті приходимо до наведених вище проблем в масштабі міста. [5]

Кудояр Владислав Іванович

Факультет комп'ютерних наук та технологій

Кафедра комп'ютерної інженерії

Спеціальність Комп'ютерні системи та мережі

Застосування вбудованних систем у задачах диспетчеризації транспорту

Науковий керівник: д.т.н., проф. Мальчева Раіса Вікторовна