СРНС «Бэйдоу». Логистика

Роль и значение космических систем позиционирования для развития экономики государства в современных реалиях столь высока, что их стремятся создать самостоятельно или в сотрудничестве все страны, едва преодолевшие необходимую для этого технологическую планку. Все это происходит на фоне показательно доступных услуг американской системы GPS, причем действующей с достаточно высокой точностью.

В середине 2003 г. китайская трехступенчатая ракета-носитель «Чанчжэн-ЗА» («Великий Поход»), стартовавшая с космодрома Сичхан в провинции Сычуань успешно вывела на геоцентрическую орбиту последний третий навигационный спутник «Бэйдоу-3» («Путеводная звезда», другой перевод «Полярная звезда»). Новый спутник пополнит орбитальный сегмент китайской СРНС, в которую входят два аналогичных спутника, запущенных еще в конце 2000 г. на геоцентрическую орбиту.

По данным агентства «Синьхуа», система «Бэйдоу» найдет применение в самых различных областях народного хозяйства — на транспорте, в метеорологии, планировании природоохранных мероприятий, службах быстрого реагирования, а также в телекоммуникационной сфере. При этом спутники позволят получать информацию о координатах пользователя по широте, долготе и по высоте. Судя по данным об орбите спутника, эта система не является глобальной и не будет функционировать, как минимум, в высоких широтах. Определение координат потребителей в ней осуществляется, на основе принятых ими и ретранслированных на спутники сигналов, в специальном наземном центре. Полученные результаты через спутники будут поступать к пользователю. Такое построение системы существенно ограничивает круг пользователей и замедляет скорость получения результатов. Подробные сведения о системе «Бэйдоу» в печать не поступали.

В качестве примеров реализации ДСКУТ рассмотрим специализированную интегральную спутниковую систему, а также диспетчерскую систему на базе СРНС.

Система Euteltracs

Спутниковая система связи и контроля движения автомобильного транспорта Euteltracs обеспечивает высоконадежную и удобную двустороннюю текстовую связь диспетчера со всеми своими водителями в любой точке Европейского континента в любое время суток, а также постоянное наблюдение за их движением по карте автодорог на экране компьютера.

В условиях жесткой конкуренции на рынке автоперевозок смогут выжить только те транспортные компании, которые обеспечат максимальную отдачу вложенных в подвижной состав средств и будут в состоянии предложить клиенту наиболее качественный, сервис при прочих равных условиях. Системы связи для автомобильного транспорта относятся именно к тем факторам, которые повышают эффективность управления транспортным парком и позволяют предложить клиенту новый уровень обслуживания.

Диспетчер имеет возможность в любое время связываться с водителями машин, которые могут находиться в любой точке Европы. На каждое сообщение поступает подтверждение о получении и прочтении, причем сообщение обязательно сопровождается указанием местоположения машины. Каждый час координаты всех машин определяются автоматически (с точностью до 100 м). Если возникнет какая-либо чрезвычайная ситуация, водитель сможет подать сигнал тревоги. Вместе с сигналом поступит информация о том, где сейчас находится машина.

С помощью электронной карты автодорог диспетчер по своему компьютеру отслеживает перемещения всех автомашин. Помимо этого, он может осуществлять телеметрический контроль состояния груза.

Системой «Евтелтракс» пользуются ведущие автотранспортные предприятия мира и России. Их опыт показывает, что система повышает эффективность использования транспорта на 20%. Сегодня в мире аппаратурой данной системы оснащено около 200 тыс. автомашин.

В состав системы Euteltracs входят два спутниковых ретранслятора (связной и навигационный), центральная станция (HUB), Европейский центр сетевого управления (Network Management Center — NMC), парк мобильных терминалов и диспетчерские пункты автопредприятий и судовых компаний.

Изначально орбитальная группировка Euteltracs состояла из двух геостационарных спутников: связного Eutelsat I — W4, размещенного над экватором в точке 25,5° восточной долготы и навигационного Eutelsat I — W3, размещенного над экватором в точке 7° восточной долготы Зона обслуживания этой спутниковой системы связи и определения местоположения простиралась от Северного Ледовитого океана до Африки и от Атлантики до Урала. После 18 апреля 2000 г., когда началась коммерческая эксплуатация спутника SESAT российского производства, размещенного над экватором в точке 36° восточной долготы, зона действия Euteltracs расширилась на Восток и охватила практически всю Сибирь.

Архитектура системы строго централизована. Сетевой трафик региона замыкается на HUB, связанный с единым центром управления Euteltracs в г. Рамбуйе (пригород Парижа).

Центральная станция имеет две антенны: первичную (связную) и вспомогательную (навигационную). С помощью первой передается и принимается весь трафик региона, вторая служит для передачи сигнала радиомаяка, синхронизированного с информационным сигналом. Центр сетевого управления осуществляет маршрутизацию информации, поступающей как от HUB, так и от пользователей системы — компаний-операторов.

Именно NMC обеспечивает аутентификацию абонентов, защиту от несанкционированного доступа, автоматическое обновление информации о местоположении подвижных абонентов, а также идентификацию сообщений посредством контроля их номеров в прямом и обратном каналах.

Центр управления связан арендуемыми международными линиями с региональными или национальными сервис-провайдерами, а к ним, в свою очередь, тоже через наземные каналы подключены диспетчерские пункты автопредприятий или офисы компаний-грузоперевозчиков.

Оборудование диспетчерских пунктов предельно минимизировано, в него не входят дорогие связные приемники и передатчики. В России связь диспетчерских пунктов с региональным центром системы, находящимся в Москве (ОАО «Комбеллга»), осуществляется по обычным телефонным каналам с использованием модема, по сетям передачи данных («Роспак», «Роснет», Х.25 и др.), а также посредством коммутируемого или выделенного доступа через Интернет.

Для получения оперативной информации о транспортных средствах в системе Euteltracs предусмотрена процедура автоматического определения их местонахождения, которая выполняется ежечасно (дополнительно — при каждом выключении двигателя).

Информация автоматически заносится в компьютер диспетчера (представляется в табличной форме или отображается непосредственно на электронной карте).

Абонентские терминалы используют один из двух методов определения местонахождения — независимое позиционирование от внешних систем (Qualcomm Automatic Satellite Position Reporting, QASPR) или GPS, применяется вне зон покрытия навигационного космического аппарата (КА) системы Euteltracs.

В рамках QASPR, координаты объекта определяются триангуляционным методом (с помощью связного и навигационного КА и мобильного терминала). При этом информационные сигналы передаются центральной станцией через связной КА, а навигационные — через второй спутник.

До начала сеанса связи мобильный терминал автоматически переориентирует свою антенну на навигационный спутник. Встроенный в терминал процессор вычисляет разницу времени прихода сигналов от двух КА (ht) и передает ее, но обратному каналу на IIUB. Определение местонахождения осуществляется по трем параметрам: bt, общему времени прохождения сигнала (от HUB до абонента и обратно) и координатам земной поверхности (по модели).

На транспортном средстве (автомобиле или судне) устанавливается абонентский комплект (МСТ — Mobile Communication Terminal), состоящий из трех базовых блоков — наружного антенного (он защищен радиопрозрачным колпаком), внутреннего блока связи и клавиатуры с дисплеем. Возможна установка модифицированного абонентского [МСТ. состоящего из двух блоков, г, котором антенный блок и блок связи совмещены.

Клавиатура с дисплеем имеет две модификации: с простым четырехстрочечным дисплеем (DU — Display Unit) и улучшенным графическим дисплеем (EDU — Enhanced Display Unit).

В состав наружного блока входят следящая антенна с механическим управлением, входные каскады приемника и выходные каскады передатчика. Конструкция наружного блока позволяет устанавливать его на любых транспортных средствах и эксплуатировать при изменении температуры окружающей среды от -30 «С до +60 «С. Дополнительно в антенный блок может встраиваться GPS-приемник. Сигнал излучается остронаправленной антенной. Ширина диаграммы направленности (ДН) по уровню составляет 6° в азимутальной плоскости и 50° по углу места. ДН управляется только по азимуту. Выходная мощность передатчика — 1 Вт.

Терминал оснащен запоминающими устройствами (ЗУ) для хранения сообщений. Максимальная длина каждого из них ограничена 1900 знаками (6 бит на символ ASCII) или, в соответствии с максимальным объемом ЗУ, 1425 байт.

Микропроцессоры терминала обеспечивают все функции обработки сигналов, вхождения в связь и демодуляции. Предусмотрен также режим проверки работоспособности и поиска неисправностей.

Блок приемопередатчика может размещаться в любом месте салона автомобиля, так как управление работой терминала осуществляется с помощью клавиатуры и встроенного дисплея.

Клавиатура (раскладка QWERTY) имеет дополнительно несколько перепрограммируемых функциональных клавиш и оснащена средствами индикации времени ожидания сообщения, синхронизации со спутником связи и выходной мощности.

Мобильный терминал имеет стандартизированный интерфейс для подключения дополнительных периферийных устройств — тревожной кнопки и дополнительных датчиков в нескольких вариантах комплектации для контроля различных параметров автомашины и груза (например, температуры в рефрижераторе).

Небольшая выходная мощность и сравнительно низкое энергопотребление терминала позволяют ему длительное время работать от аккумуляторных батарей даже при выключенном двигателе. Сразу же после остановки двигателя терминал автоматически переключается в энергосберегающий режим, в котором происходит его периодическое включение/выключение, благодаря чему связь можно поддерживать в течение нескольких суток без риска «посадить» аккумулятор.

Мобильный терминал экологически безопасен. По уровню излучаемой мощности он схож с телефонами сотовой связи, а ширина его луча существенно меньше, да и направлен он вверх.

Мобильный связной терминал Euteltracs допущен Российским Речным Регистром (РРР) для применения на судах класса речного регистра в качестве дополнительного средства связи.

Система Euteltracs является единственной спутниковой системой, разработанной специально для наземного транспорта, что позволило разработчикам учесть всю специфику автоперевозок. В результате система имеет ряд очень ценных для автоперевозчиков характеристик.

Высочайшая надежность доставки сообщений в сложных условиях движения автомашины. Автомашины в отличие от других транспортных средств периодически могут оказываться в зоне, где нет связи, например, въехать под мост, в ангар, на паром или оказаться заэкранированной от спутника близко расположенным высоким железобетонным зданием. Чтобы обеспечить надежную доставку передаваемых в такие моменты сообщений система получает от машины подтверждение о доставке и, в случае отсутствия такого подтверждения, автоматически, без вмешательства оператора повторяет сообщение. Как только машина окажется в зоне связи, ей сразу же будет передано сообщение, а диспетчер получит подтверждение о том, что сообщение доставлено, с точным указанием — в какое время и в какой точке (с точностью около 100 м). Однако водитель может не сразу прочесть сообщение. Поэтому, когда водитель открывает сообщение, диспетчер получает второе подтверждение так же с информацией о времени и месте прочтения.

При нахождении машины вне зоны связи по желанию диспетчера система может повторять сообщения в течение заданного времени с заданной периодичностью.

Если за это время машина не появится в зоне связи, диспетчер получит извещение, что сообщение не вручено. Таким образом, диспетчер всегда точно знает, когда и где сообщение доставлено, когда и где прочтено. Нужно отметить, что и водитель всегда знает, когда он находится вне зоны связи — в этот период на его пульте горит красная лампочка. Он может принять соответствующие меры (выехать на открытое место).

Диспетчерам автопредприятий при современной технологии управления всегда необходимо знать, где находятся все их машины. Каждый раз посылать запросы, особенно при большом парке автомашин, довольно обременительно, тем более что не везде диспетчерская служба работает круглосуточно и в нерабочее время некому посылать запросы. Поэтому система Euteltracs автоматически ежечасно определяет местоположение всех автомашин и закладывает их в память компьютера. Таким образом, диспетчер всегда видит, где сейчас находятся все его автомашины, и может просмотреть трассу движения любой из них за прошедшее время (прямо по электронной карте автодорог на экране своего компьютера либо, по желанию, в табличной форме).

Автоматическое получение и хранение информации даже в отсутствие диспетчера. Даже в отсутствие диспетчера, его компьютер будет принимать, и хранить всю поступающую информацию. Кроме того, в системе используется принцип электронного почтового ящика. То есть, если даже компьютер диспетчера выключен, никакая информация (как сообщения, так и местоположение) не пропадает, а хранится в центральном компьютере системы.

Система Euteltracs получила широкое распространение в мире. В настоящее время число машин с Euteltracs превысило 200 тыс. и ежемесячно увеличивается в среднем на 3000.

Диспетчерская система на базе СРНС

Принцип действия основан на определении местоположения транспортного средства по сигналам навигационных спутников GPS и ГЛОНАСС и передаче информации по каналу оперативной связи на диспетчерский пункт и пункты контроля. Как правило, канал оперативной связи — это УКВ-канад, предоставленный данной службе. Альтернативно или дополнительно может использоваться сотовый или спутниковый канал.

На автомобиле устанавливается навигационно-связной контроллер, оснащенный приемником GPS, и радиостанция. Контроллер обрабатывает координаты местоположения, полученные от приемника GPS, и информацию отдатчиков и передает ее в диспетчерский центр автоматически или по запросу оператора. Местоположение и состояние транспортных средств отображаются на электронной карте диспетчерского компьютера. Зона действия системы ограничена используемым каналом оперативной связи.