Сетевая радиосистема мониторинга подвижных объектов на базе спутниковых технологий местоопределения

• Автор: Тимошенко, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 143 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

1. СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

1.1. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ СМПО НА БАЗЕ СПУТНИКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МЕСТООПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1.1. Предпосылки создания современных систем контроля за подвижными объектами

1.1.2. Обобщенная структура СМПО на базе спутниковых технологий местоопределения

1.1.3. Основные задачи, решаемые с помощью современных спутниковых СМПО.

1.2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СОВРЕМЕННОЙ СПУТНИКОВОЙ СМПО

1.2.1. Параметры СМПО, оптимизируемые с целью улучшения показателей качества..

1.2.2. Постановка задачи исследования

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

2. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА СОВРЕМЕННЫХ СМПО НА БАЗЕ СПУТНИКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МЕСТООПРЕДЕЛЕНИЯ
2.1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ СПУТНИКОВЫХ СМПО
2.1.1. Классификация систем мониторинга подвижных объектов
2.1.2. СМПО на базе спутниковых систем подвижной связи
2.1.3. СМПО на базе сотовых систем подвижной связи
2.1.4. СМПО на базе транкинговых систем подвижной связи
2.1.5. СМПО на базе УКВ радиосвязи
2.2. ПЕРЕДАЧА ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ ПО РАДИОКАНАЛАМ
2.2.1. Критерии оптимальности и правила вынесения решений о передаваемых символах
2.2.2. Помехоустойчивость основных видов модуляции радиосигналов
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
3. ОПТИМИЗАЦИЯ СМПО ПО МИНИМУМУ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБКИ ПРИ МАКСИМАЛЬНОМ БЫСТРОДЕЙСТВИИ
3.1. ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИЕМА
ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ
3.1.1. Характеристики модемов, используемых для передачи данных по радиоканалам

3.1.2. Выбор алгоритма работы модема, использующего двухпозиционные сигналы
3.1.3. Оценка устойчивости выбранного алгоритма к воздействию сосредоточенных
помех и переотраженных сигналов
3.2. ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛЬНОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ СМПО ПРИ ПРИЕМЕ СИГНАЛОВ ОТ МНОГИХ ИСТОЧНИКОВ СООБЩЕНИЙ
3.2.1. Методы разделения сигналов от различных источников сообщений
3.2.2. Оценка числа источников сообщений, обслуживаемых в единицу времени, при выбранном методе разделения каналов
3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ВЫИГРЫША ПО ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИ ВВЕДЕНИИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПРИЕМНЫХ ЦЕНТРОВ
3.3.1. Алгоритмы обмена данными в сетях с множественным доступом
3.3.2. Построение алгоритма ретрансляции сообщений между приемноретрансляционными центрами
3.3.3. Определение потенциального выигрыша СМПО по помехоустойчивости при введении дополнительных ПРЦ
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
4.1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПУТНИКОВЫХ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМЫ GPS
4.1.1. Параметры GPS приемников, влияющие на показатели качества СМПО.
4.1.2. Практика использования GPS приемников при построении СМПО
4.2. ПРИМЕРЫ ДЕЙСТВУЮЩИХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
4.2.1. Система мониторинга подвижных объектов ОАО «Омскгоргаз»
4.2.2. Система мониторинга подвижных объектов УВО при УВД Омской области
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В последнее десятилетие появилась техническая основа для создания радиоэлектронных систем мониторинга подвижных объектов (СМПО), обеспечивающих непрерывное отслеживание местонахождения и скорости любых транспортных средств (ТС) с привязкой к реальному времени независимо от погодных условий, времени года и суток в масштабах всей планеты. Данные системы строятся на базе современных спутниковых технологий местоопределения GPS (Global Positioning System, США) и ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система, Россия). В настоящее время СМПО применяются для решения задач диспетчеризации на автомобильном, железнодорожном, водном и других видах транспорта. Это позволяет повысить эффективность эксплуатации каждой подвижной единицы за счет оптимизации режима ее работы, а также пресекать факты нецелевого использования ТС, хищений и других противоправных действий со стороны экипажей.
В связи с участившимися случаями стихийных бедствий, сложной криминогенной обстановкой и угрозами совершения террористических актов особого внимания заслуживают вопросы повышения уровня безопасности людей и сохранности материальных ценностей. При возникновении указанных чрезвычайных ситуаций (ЧС) в ходе выполнения спецопера-ций силами МЧС, МВД, и т. п. существенное повышение эффективности действий мобильных групп возможно за счет четкой координации их работы. Решение поставленной задачи обеспечивается только при наличии полной и достоверной оперативной информации о перемещениях и состоянии каждой подвижной единицы в реальном масштабе времени. В этой связи СМПО становится важным инструментом при ликвидации последствий ЧС, а внедрение таких систем для управления силами и средствами вышеназванных структур позволяет повысить уровень безопасности и приобретает государственное значение.
Существующие на сегодняшний день системы мониторинга ТС обеспечивают получение информации с двух-трех подвижных объектов за секунду. В результате при большом числе ТС работа в реальном времени становится невозможной. Другим существенным недостатком многих известных систем является малый радиус зоны обслуживания, что объясняется наличием только одного диспетчерского центра (ДЦ). По этой причине связь с объектами, находящимися на значительном удалении от ДЦ, спонтанно прерывается, что приводит к полной потере контроля за данной подвижной единицей. Указанная ситуация совершенно недопустима при оперативном управлении силами и средствами, в задачу которых входит обеспечение безопасности людей. Настоящая диссертационная работа направлена на

лежащей пользователю. Это дает разработчику СМПО широкие возможности по формированию информационных потоков, регулированию загрузки рабочих каналов, созданию собственных быстрых процедур управления системой, оптимизированных для решения поставленной задачи. Однако с другой стороны, приходится решать непростую задачу обеспечения качественного радиопокрытия территории, на которой необходимо отслеживать ТС. В силу того, что последняя как правило ограничена пределами крупного города, СМПО следует отнести к зональным по географическому критерию. Аналогично системам, построенным на базе коммерческих сетей связи, по назначению данные СМПО следует отнести к диспетчерским, а при наличии функции записи параметров движения отслеживаемых ТС на жесткий диск компьютера ДЦ еще и к системам восстановления маршрута.
При всем многообразии возможных вариантов построения СМПО на базе радиосвязи можно сформулировать несколько основополагающих принципов, заложенных практически во все известные системы.
1. В условиях острого дефицита свободных рабочих каналов в системах с малым радиусом действия все ТС излучают сигналы на одной рабочей частоте.
2. Для разделения сигналов от разных объектов используются специальные алгоритмы множественного доступа к общему каналу связи.
3. При необходимости высокой скорости сбора данных и интенсивном речевом радиообмене указанные виды работ осуществляются на разных частотах.
4. В случае необходимости обеспечения радиопокрытия территорий большой площади применяется система ретрансляторов.
По аналогии с СМПО на базе сетей транкинговой связи при использовании общей радиостанции для голосового радиообмена и передачи данных последняя осуществляется в паузах речи. В этой связи также существуют ограничения на минимальный период обновления информации с ТС, особенно при интенсивном ведении радиопереговоров. Типовая структурная схема двухканальной СМПО, в которой для передачи речи и данных используются отдельные частоты, представлена на рис. 2.1.9.
Важную роль в процессе передачи информации с ТС на ДЦ играет бортовой контроллер. Он осуществляет считывание данных со спутникового приемника, преобразование их формата, шифрование и выдачу на вход модема, подключенного ко входу радиостанции, а также управление последней. Для обеспечения возможности работы большого числа ТС на одной частоте в контроллере реализуется алгоритм множественного доступа к каналу связи.