Обзор современного оборудования, предназначенного для спутникового мониторинга транспортных средств

В настоящее время для целей управления автотранспортом на рынке телекоммуникационного оборудования представлено большое количество технических устройств. Каждое устройство отличается принятым техническим решением и предоставляет различное количество услуг. Среди производителей оборудования для GPS мониторинга выделяются также и российские компании.

Долгое время лидирующие позиции по оценкам потребителей занимали автомобильные контроллеры фирмы Teltonika. Модель автомобильного контроллера Teltonika FM2200, показанного на рисунке 1.11, имеет основные функции: наличие черного ящика, управляющие команды по SMS, отправка данных по SMS, встроенный одометр, связь через TCP, связь через UDP.

Рисунок 1.11 – Внешний вид автомобильного контроллера Teltonika FM2200

 

Всего в серверном центре Wialon используется 7059 объектов Teltonika FM2200 — это составляет 13% от общего количества автомобильных контроллеров.

Еще одним, известным на территории России, производителем устройств для GPS/ГЛОНАСС мониторинга транспорта является ООО "АПК КОМ". Среди последних разработок данной фирмы следует выделить терминал ASC 6, внешнее исполнение которого показано на рисунке 1.12.

 

 

Рисунок 1.12 – Терминал ASC 6 производства ООО "АПК КОМ"

 

Существенным отличием терминала является то, что он позволяет осуществлять управление внешним оборудованием при помощи 4 дискретных выходов, используя команды по GPRS или SMS.

Для наглядности основные технические параметры терминала ASC 6 сведены в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2 Технические параметры терминала ASC 6

Технический параметр	Значение параметра
Чувствительность GPS приемника, дБм	-165
Чувствительность ГЛОНАСС приемника, дБМ	-150
Количество каналов GPS приемника,шт
Количество каналов ГЛОНАСС приемника, шт
.Стандарт связи	GSM 900/1800
Мощность GSM передатчика, Вт
Количество SIM карт, шт
Количество аналоговых входов, шт
Количество импульсных входов, шт
Количество транзисторных выходов,шт
Интерфейс RS232, шт
Шина CAN (Интерфейс RS458), шт
Тип карты памяти	MicroSD
Разъем для подключения гарнитуры, шт
Линейный аудио выход, шт

Продолжение таблицы 1.2 Технические параметры терминала ASC 6

Технический параметр	Значение параметра
Напряжение питания, В	+10..+30
Аккумуляторная батарея	Li-Ion

 

 

Одной из таких компаний по производству GPS трекеров является ООО «НПО «ГалилеоСкай». Разработками данного научно-производственного объединения пользуется один из самых крупных операторов систем GPS мониторинга в Беларуси Gurtam. Наиболее востребованы среди пользователей данным видом услуг трекеры Galileo GPS/Galileo ГЛОНАСС, внешний вид которого показан на рисунке 1.10. Терминалы определяют местоположение мобильного объекта путем записи времени и маршрута в виде точек с географическими координатами и передают данные на сервер, для дальнейшей их обработки и посылки на пульт диспетчера. Совместно с координатами производится запись ряда параметров транспортного средства (ТС), состояний аналоговых и дискретных входов терминала, и цифровых интерфейсов.

Для приема сигнала сети сотовой подвижной связи применяется GSM антенна Антей 916 – автомобильная выносная антенна на магнитной базе, предназначенная для работы с GSM устройствами, работающими в частотном диапазоне GSM 900/1800.

Экономичная GSM антенна Антей 916 увеличивает радиус устойчивого приёма на открытой и пересечённой местности. Улучшает качество принимаемого и передаваемого сигнала, способствует энергосбережению аккумуляторов беспроводных устройств. В таблице 1.3 приведены основные технические характеристики данного изделия.

Внешнее конструктивное исполнение антенны Антей 916 и разъем для подключения к GSM устройству показаны на рисунке 1.13.

 

Рисунок 1.13 – Конструктивное исполнение антенны Антей 916

Таблица 1.3 – Технические характеристики GSM антенны

Параметр	Значение
Частотный диапазон, МГц	GSM 900/1800
Сопротивление, Ом
Коэффициент усиления, дБ
Разъём	SMA

 

 

Рисунок 1.10 – Автомобильный контроллер Galileo GPS

 

Ниже представлена таблица, в которой приведены основные техические характеристики трекера.

 

Таблица 1.4 – Технические параметры Galileo GPS/Galileo ГЛОНАСС

Параметр	Galileo GPS	Galileo ГЛОНАСС
Аналоговые входы, шт
Дискретные входы, шт
Частотно-импульсные входы, шт
Диапазон напряжений, В	0-33	0-33
Входное сопротивление каждого входа, кОм
Параметр	Galileo GPS	Galileo ГЛОНАСС
Максимальная измеряемая частота, кГц
Транзисторные выходы (выход 0/1), шт
Тип элементов питания,	Li-Ion аккумулятор;
Средняя потребляемая мощность, Вт	1,2	1,6

 

 

Продолжение таблицы 1.4 – Технические параметры Galileo GPS/Galileo ГЛОНАСС

Параметр	Galileo GPS	Galileo ГЛОНАСС
Интерфейсы	CANBUS (J1939),два порта RS-232,microSD, 1-Wire,USB 2.0	CANBUS (J1939),два порта RS-232,microSD, 1-Wire,USB 2.0
Тип выхода речевого оповещения	Аналоговый (линейный выход)	Аналоговый (линейный выход)
Размер данных пакета передаваемой информации, байт	26 (основной пакет), 48 (контрольная точка)	26 (основной пакет), 48 (контрольная точка)
Точность определения координат (95% времени), м
GSM модем	GSM 850/900/1800/1900, GPRS класс 10	GSM 850/900/1800/1900, GPRS класс 10

 

 

 

ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ЗАДАНИЙ НА ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

Для выбора параметров устройства, разрабатываемого в данной дипломной работе, технологий спутниковой навигации и связи использовались стандарты, рекомендации и другие нормативные документы, опубликованные различными международными организациями в сфере телекоммуникаций и стандартизации.

Главным руководящим документом, в котором представлены общие технические требования, предъявляемые к оборудованию систем сотовой подвижной электросвязи, работающему на территории нашей республики, является Государственный стандарт Республики Беларусь СТБ 1356-2011 [6].

Этот стандарт устанавливает требования к параметрам электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (РЭС) и требования к параметрам излучения РЭС, а также требования по эффективному использованию радиочастотного спектра.

Согласно этому документу для оборудования мобильной станции стандарта E 900/1800 предусмотрены следующие полосы частот:

- 890 – 915 МГц для передачи от мобильной станции (МС) к базовой станции (БС) и 935 – 960 МГЦ для приема сигнала от БС в диапазоне 900 МГц;

- 1710 – 1785 МГЦ для передачи сигнала от МС к БС и 1805 – 1880 МГц для приема сигнала от БС в диапазоне 1800 МГц.

Все технические параметры для оборудования МС в стандарте СТБ 1356-2011 приведены в соответствии со спецификацией TS 25.101, 2009, разработанной Европейским институтом телекоммуникационных стандартов [7].

Мощность передатчика в телефоне ограничена максимум 2 Вт в GSM 900 и 1 Вт в GSM 1800 в соответствии с данным документом. Чувствительность приемника ограничивается значением -102 дБм. При формировании сигнала применяются следующие виды модуляции: GMSK, 8-PSK, QPSK, 16-QAM, 32-QAM. Допустимая пиковая скорость, которая используется для передачи данных от МС к БС составляет 270,833 кбит/с.

Основные технические требования для приемного оборудования спутниковой навигационной системы приведены в интерфейсном контрольном документе NAVSTAR GPS Space Segment / Navigation User Interfaces (ICD-GPS-200).

Спутники излучают открытые для использования сигналы в диапазонах: L1=1575,42 МГц и L2=1227,60 МГц L5=1176,45 МГц. Навигационная информация может приниматься антенной (обычно в условиях прямой видимости спутников) и обрабатываться при помощи GPS-приёмника.

Сигнал с кодом стандартной точности (C/A код — модуляция BPSK), передается в диапазоне L1 и сигнал L2C (модуляция BPSK) в диапазоне L2, распространяется без ограничений на использование. Точность определения координат составляет около 10 метров у гражданских пользователей. Чувствительность приемника в диапазоне L1 для кода С/A составляет не менее -160 дБм.

На сегодняшний день большинство современных производителей выпускают автомобили со встроенной CAN-сетью для связи исполнительных устройств автомобиля с электронным блоком управления. Для контроля состояния данных элементов в разрабатываемом устройстве предусмотрен интерфейс для соединения с CAN-шиной, что позволить подключить его к бортовой сети автомобиля. Основные технические параметры протокола CAN приведены в стандарте ISO 15765-4[10].

В стандарте ISO 11898 определено, что в данном случае CAN-сеть имеет топологию «шина» с физическим уровнем в виде дифференциальной пары. Передача осуществляется кадрами, которые принимаются всеми узлами сети. Синхронная шина, с типом доступа Collision Resolution (CR), который детерминировано (приоритетно) обеспечивает доступ на передачу сообщения, что особо ценно для промышленных сетей управления. Полезная информация в кадре состоит из идентификатора длиной 11 бит (стандартный формат) или 29 бит (расширенный формат, надмножество предыдущего) и поля данных длиной от 0 до 8 байт. Идентификатор говорит о содержимом пакета и служит для определения приоритета при попытке одновременной передачи несколькими сетевыми узлами.

Вероятность появления ошибки передачи составляет 4,7×10^-11. Согласно стандарту ISO 15765-4 при длине сети не более 40 метров и при использовании среды передачи в виде дифференциальной пары максимальная скорость передачи данных достигает 1 Мбит/c.

В разрабатываемой системе для подключения контрольных датчиков, организация связи с которыми затруднена или невозможна при помощи проводных линий, предусмотрена возможность построения беспроводной сети на основе стандарта Bluetooth. Требования к параметрам сети и используемым устройствам в данном стандарте приведены в спецификации IEEE 802.15.1[11]. Согласно этому документу Bluetooth-устройства могут обмениваться данными, когда они находятся в радиусе до 200 метров друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях. В таких сетях применяется свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц. Весь диапазон разделен на 79 частот, с шириной полосы 1МГц. В новой версии два Bluetooth-устройства могут устанавливать соединение с максимальным значением скорости передачи данных 1 Мбит/c менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м.

В настоящее время большинство датчиков, установленных на автомобилях, имеют на выходе цифровой сигнал с разрешением 1024 - 4096 уровней, поэтому в проектируемой системе предусмотрен вход для цифровых устройств с разрядностью цифрового сигнала до 12 бит.