Методы построения информационно-измерительных систем глобального геомониторинга подвижных объектов в реальном времени

• Автор: Гришин, Максим Леонидович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Структура информационно-измерительных систем геомониторинга подвижных объектов
1.1. Жизненный цикл измерительной информации
1.2. Механизмы сжатия результатов измерений
1.3. Модель геосферы
1.4. Выводы
2. Информационно-измерительное обеспечение систем геомониторинга подвижных объектов
2.1. Измерение позиции подвижного объекта с учетом избыточной информации
2.2. Сжатие пакетов измерительной информации в датчике контроля состояния подвижного объекта
2.2.1. Адаптивное разностное кодирование сигналов и битовых полей
2.2.2. Префиксный код с регулируемым приращением
2.3. Архивирование измерительной информации
2.3.1. Аффинно-разностное сжатие цифровых сигналов
2.3.2. Комбинаторное кодирование информации
2.4. Прямая сегментация геосферы на основе пучков плоскостей
2.5. Выводы
3. Разработка систем глобального геомониторинга подвижных объектов
3.1. Построение протокола датчик-сервер
3.2. Методика проектирования датчиков контроля состояния подвижного объекта
3.3. Устройство архиватора измерительной информации
3.4. Интеграция разработанного метода сегментации геосферы
3.4.1. Геозависимая обработка измерительной информации
3.4.2. Трехмерная визуализация

3.4.3. Импорт и экспорт картографического материала
3.5. Выводы
4. Апробация результатов исследования систем геомониторинга подвижных объектов
4.1. Тестирование фильтра данных о позиции объекта измерения
4.2. Испытания механизмов сжатия результатов измерений
4.2.1. Оценка компактности протокола датчик-сервер
4.2.2. Показатели алгоритмов архивирования результатов измерений
4.3. Сравнение методов сегментации геосферы
4.4. Разработанное программное и аппаратное обеспечение
4.5. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Табличная функция для фильтра данных о позиции
Приложение 2. Акт об использовании результатов кандидатской
диссертационной работы
Приложение 3. Способ калибровки фильтра данных о позиции объекта
измерения
Приложение 4. Примеры префиксных кодов
Приложение 5. Расчеты взаимодействия векторных примитивов и траектории
объекта на геосфере
Приложение 6. Таблицы порядка визуализации базовых сегментов
Приложение 7. Эксперимент по определению калибровочных коэффициентов фильтра данных о позиции и законов распределения калибруемых величин ..161 Приложение 8. Синтаксис языка описания транслируемой измерительной информации

Введение
Актуальность темы. В последнее время, наблюдается процесс интенсивного развития информационно-измерительных систем геомониторинга подвижных объектов, область их применения постоянно растет. Массовой областью применения является управление парками транспортных средств.
Информационно-измерительная система геомониторинга подвижных объектов осуществляет измерение глобального местоположения и характеристик групп подвижных объектов, управление датчиками контроля состояния объектов, а также выполняет хранение, обработку и отображение результатов измерений, в том числе с учетом географической информации.
Задачи, связанные с разработкой подобных систем решены не полностью. В частности, не представлены протоколы датчик-сервер, обеспечивающие единообразное подключение различных датчиков контроля состояния подвижных объектов. Например, подключение к системе датчиков с новыми измеряемыми параметрами потребует модификации протокола трансляции результатов измерений и программного обеспечения сервера информационноизмерительной системы геомониторинга.
В беспроводных датчиках с буферными элементами памяти, компенсирующими потери связи с сервером информационно-измерительной системы геомониторинга, важной является задача сокращения избыточности и преобразования измерительной информации в более компактную форму представления. Аналогичных решений требует задача долговременного хранения результатов измерений на сервере измерительной информации. Указанные задачи обусловлены тем, что объемы измерений непрерывно растут за счет увеличения числа контролируемых параметров, точности сенсорных элементов и частоты их опроса, кроме того, повышаются требования к системам геомониторинга по числу контролируемых объектов и времени хранения результатов измерений.

2.1. Измерение позиции подвижного объекта с учетом избыточной информации
Разработанный метод измерения позиции подвижного объекта основан на программном фильтре, который можно разделить на две части: предварительный фильтр и фильтр избыточных данных. Общая схема фильтра изображена на рисунке 2.2.
Рис.2.2. Общая схема фильтра данных о позиции
В схеме фильтра (рис.2.2), под оригинальной выборкой подразумевается минимально необходимый набор данных по протоколу ММЕА, формируемый модулем определения позиции, далее просто выборка, в географическом смысле - позиция (рис.2.3):
Т - время по Гринвичу (от 1970 года);
(р - широта в градусах (от -90 до 90, положительное значение примем в соответствие северному полушарию);
Л - долгота в градусах (от -180 до 180, положительное значение примем в соответствие восточному полушарию);
И — эллипсоидная высота в метрах (может иметь отрицательное значение);