Задачи определения местонахождения автомашин, других транспортных средств, ценных грузов и т. п. крайне актуальны как для государственных правоохранительных органов, так и для частных структур безопасности. Такие задачи приходится решать в процессе управления патрульными службами и контроля перемещения подвижных объектов, обеспечения безопасности автомашин и их поиска в случае угона, сопровождении транспортных средств и ценных грузов и т. д. Наиболее актуальными являются задачи автоматизированного местоопределения подвижных объектов в составе систем комплексного обеспечения безопасности. Эти и многие другие задачи решаются с использованием беспроводных сетей [1, 2, 3, 4].
В настоящее время, с каждым днем все более увеличивается количество беспроводных сетей, существующие сети расширяются, возрастает число пользователей этих сетей. Причем растут также и требования к передаваемому трафику, пропускной способности, масштабируемости и стоимости, которая является существенным показателем при построении сети. Помимо задачи увеличения пропускной способности магистральной сети, актуальной является задача построения сети доступа, основными требованиями к которой являются: широкая инфраструктура, масштабируемость, невысокая стоимость [5] - [11].
Особенности беспроводных сетей.
Фактор мобильности.
Среди отличительных свойств беспроводных технологий наиболее очевидное-это возможность мобильности. Невозможность подсоединения подвижных (иначе, мобильных) абонентов является принципиально непреодолимым ограничением чисто кабельных сетей (т.е. сетей, использующих кабели и на сетевых магистралях, и для подсоединения абонентов). Это ограничение относится к любому виду коммуникаций — как к обычной телефонной и факсимильной связи, так и к передачам данных. Использование радио-технологий дало возможность снять это ограничение, вызвав бурное развитие мобильных сотовых и транковых сетей.
Фактор удаленности.
Другое преимущество беспроводных сетей имеет не технологический, а чисто экономический характер. Оно касается подсоединения к сети удаленных абонентов, когда протягивать кабель оказывается экономически нецелесообразно. Это могут быть либо абоненты, разбросанные по обширной малонаселенной (и, как правило, труднодоступной) территории, либо абоненты, сгруппированные в удаленном или труднодоступном пункте. В первом случае экономически нецелесообразным оказывается прокладка или подвеска кабелей абонентского доступа, во втором — магистральных кабелей («опорной сети»).
Фактор срочности.
Наконец, третий фактор специфичен для стран с бурно развивающейся экономической деятельностью и сильно отставшими в развитии телефонными сетями общего пользования. Это фактор срочности — надежные коммуникации нужны сейчас, немедленно, а для прокладки кабельной сети требуются колоссальные инвестиции и длительное время. При этом, когда в какой-нибудь населенный пункт или городской район уже проложен хороший новый кабель (сейчас закладывается преимущественно оптоволокно), то он со временем может решить все проблемы фиксированной (т.е. не мобильной) связи, в гораздо более полной мере, чем это могут сейчас радио-технологии. Но для этого надо еще довести кабельную разводку до каждой квартиры или учреждения («последняя миля»), переоснастить АТС современными электронными коммутаторами и т. д.
Трудности решения этих задач возникают по ряду причин:
• Проблема телефонизации (большое количество удаленных населенных пунктов и промышленных сооружений, в нашей стране нетеле-фонизированно).
• Проблема преодоления препятствий при прокладке кабеля (большое количество природных помех, таких как реки, овраги, леса, а также искусственно созданных: здания, железнодорожные рельсы). Для решения этих задач необходимо:
• Обосновать необходимость применения сетей беспроводного доступа (рассмотреть случай при которых применение проводных сетей затруднительно, а следовательно, является дорогостоящим).
• Проанализировать сети беспроводного радиодоступа (выявить все преимущества и недостатки данной системы, а также экономически обосновать целесообразность применения данных технологий).
• Проанализировать существующие стандарты, поддерживающие технологии беспроводного радиодоступа (рассмотреть существующие технологии и стандарты, выбрать наиболее перспективные и описать их характеристики).
• Проанализировать оборудование представленное на российском рынке (провести сравнительный анализ всех типов оборудования представленного производителями на российском рынке й сделать выводы о преимуществах использования одного из типов).
Потребителями таких систем выступают как юридические, так и физические лица. Среди юридических лиц — это авто и железнодорожные грузо-перевозчики (прежде всего перевозчики особо ценных и опасных грузов) — владельцы транспортных парков (таксопарки, аренда автомобилей, автобусные парки и др.) — инкассаторытехнологический транспорт по обслуживанию аэродромовгорно-обогатительные и металлургические комбинаты и многие другие компании, где получение оперативной и достоверной информации о местоположении и состоянии подвижных объектов и перевозимых грузов-, возможность оперативного управления этими объектами имеют первостепенное значение.
Вторая категория: частные автовладельцы и индивидуальные пользователи. Среди прочих областей применения таких систем можно выделить службы быстрого реагирования МЧС, МВД, скорую помощь, мониторинг местоположения физических лиц в интересах безопасности и контроля и др.
Определяющее значение здесь имеют повышение безопасности перевозок и сохранности груза, оптимизация транспортных маршрутов и, как следствие, сокращение расходов и возрастание эффективности работы. Другая категория — владельцы дорогих, престижных иномарок. Автовладелец получает не только возможность автономной навигации автомобиля, но и преимущество оперативного противодействия угону транспортного средства, получения достоверной информации о своем автомобиле.
Основной задачей подобных навигационных комплексов является контроль за местоположением и состоянием подвижных объектов, но помимо этого они позволяют решать целый ряд специфических задач. В частности:
• получение оперативной информации о местоположении и состоянии транспортных средств, отображение движения транспортных средств на электронных картах в режиме реального времени;
• автоматизация контроля за движением автотранспорта и действиями водителя;
• повышение безопасности перевозок и личной безопасности водителя, а также судовождения за счет предоставления информации о местоположении судов и границ фарватера;
• оптимизация транспортных маршрутов;
• противодействие угонам транспортных средств и др.
Спутниковые системы радиоместоопределения — сравнительно новая, быстро развивающаяся ветвь навигации или отслеживания перемещения подвижных объектов [12] - [14]. Спутниковые системы местоопределения подвижных объектов базируются на использовании радиолиний, обеспечивающих передачу сигналов между подвижным объектом, искусственным спутником Земли (ИСЗ) и наземной станцией. При этом подвижный объект, ИСЗ и наземная станция оснащаются радиотехническим оборудованием в зависимости от используемой конфигурации системы и метода определения координат объекта. Далее будут рассмотрены три наиболее распространенных типа конфигурации систем местоопределения. Спутниковой радионавигационной системой принято называть систему, в которой группировка ИСЗ выполняет роль опорных радионавигационных точек. К числу таких систем относятся NAVSTAR (США) и «Глонасс» (Россия). NAVSTAR (NAVigation System using Timing And Ranging) или GPS (Global Positioning System). Эти системы относятся к категории пассивных систем с самоопределением. В них радиопередатчик имеется только на навигационных ИСЗ, а аппаратура, размещаемая на подвижном объекте, имеет только приемник сигналов ИСЗ, устройство обработки сигналов и вычисления координат объекта. В данных навигационных системах результаты вычисления координат объекта имеются только на самом объекте, т. е. аппаратура объекта сама определяет свои координаты. Общепринятое название этой аппаратуры — аппаратура потребителя спутниковой навигации (АП-СН). Основное назначение спутниковых навигационных систем (СНС) -глобальная оперативная навигация приземных подвижных объектов: наземных (сухопутных, морских, воздушных) и низкоорбитальных космических. То есть любой объект (корабль, самолет, автомобиль или просто пешеход) в любом месте приземного пространства в любой момент времени способен всего за несколько секунд определить параметры своего движения — три координаты и три составляющие вектора скорости. Но это очень дорогостоящие системы.
В работах В. К. Попкова [15] - [16] рассматривается пси-система (передача сигнальной информации), которая имеет актуальность и в настоящее время по причине малой стоимостью, простоты и надежности. Кроме того, эти сети позволяют организовать телефонную связь и передачу данных с любого места территории города или из автомобиля, что позволяет представить альтернативный вариант многофункциональной системы передачи сигнальной информации в экстренных ситуациях или передачи краткосрочного кодового сообщения с помощью радиосвязи.
Такая система позволит организовать:
• систему наблюдений за объектами с целью предупреждения чрезвычайных ситуаций;
• систему охраны и помощи для предприятий и граждан города;
• поисковую службу и определения местонахождения клиента.
Основу предлагаемой системы составляет сеть опорных приемо-пере-дающих станций, которые устанавливаются на существующих абонентских линиях (квартирных, учрежденческих, таксофонах и др.) и в которых осуществляется предварительная обработка сообщений полученных от передатчиков клиентов с последующей передачей соответствующих кодов в базовую станцию соответствующей услуги.
В работах [17] - [21] описываются задачи связанные с проблемами поиска движущегося объекта и моделирования поисковых систем.
Материал диссертации состоит из введения, трех глав и заключения. В главе первой диссертации рассматривается классификация систем место определения объекта [22]- [28]. В основу классификации систем и способов место определения положен подход, рекомендованный Международным консультативным комитетом по радио (МККР) Международного Союза Электросвязи в Отчете 904−1 XVI Пленарной ассамблеи (Дубровник, 1986 г.). Согласно данной классификации рассматриваются системы автоматического (автоматизированного) определения местоположения транспортного средства (англоязычная аббревиатура — AVL — Automatic Vehicle Location systems). Система AVL состоит из нескольких подсистем: определения местоположения, передачи данных, управления и обработки данных.
Заключение
.
Основными результатами диссертационной работы являются:
1. Разработан метод покрытия заданной местности радиодоступом. Предложено несколько алгоритмов, в том числе алгоритм с использованием экспертных знаний.
2. Доказана и теоретически обоснована верхняя оценка количества блокпостов для восстановления пути из одного пункта в другой, а также предложен алгоритм их расстановки.
3. Разработаны алгоритмы для нахождения площади зоны уверенного приема сигнала и доказана их полиномиальная трудоемкость.
4. Разработан и реализован алгоритм поиска движущегося объекта: нахождение средней точки (приближенные координаты объекта) и его направление движения относительно заданных ОППС.
5. Разработана и реализована программа, которая определяет приближенную кусочно-линейную траекторию движения.
6. Построена статистическая модель движения тела, учитывающая наличие ошибок в канале связи и доказаны следующие оценки: среднеквадратичная ошибка сглаженной координаты и среднеквадратичная ошибка экстраполированной на один обзор координаты.
