аспирант Рудаков К.С
Черкасский государственный
технологический университет, Украина
КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ МОНИТОРИНГА ДВИЖЕНИЯ
АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПЕРЕВОЗОК
Актуальность.
Конкуренция на существующем рынке пассажиро- и
грузоперевозок требует от компаний-перевозчиков значительных улучшений
предоставляемых услуг. Своевременность, безопасность и быстрота транспортировки
– ключевые показатели эффективности работы компании [1].
Основные задачи, которые ставит перевозчик, для улучшения качества услуг
это:
• контроль длительности рейса;
• контроль и длительность остановок;
• анализ интенсивности, загруженности, сезонности
пассажиро и грузо потока;
• мониторинг расхода топлива, исходя из загруженности
авто.
На сегодняшний день существует два подхода по решению задачи мониторинга
пассажиро- и грузоперевозок:
• системы спутникового контроля транспорта (ССКТ);
• автоматизированные системы управления дорожным
движением (АСУДД).
Системы ССКТ привязаны к специальному навигационно-связному
оборудованию, что приводит к высокой стоимости оборудования и их обслуживания
(свыше 3000 грн на 1 транспортное средство, и 1800 грн ежегодная абонплата [2]).Системы
АСУДД ориентированы на управление транспортными потоками, и имеют сложности
контроля за отдельными транспортными средствами и порой не очень эффективны.
Проблемам пассажиро- и грузоперевозок посвящены работы ученых: д.т.н.
Приходько В.М., д.т.н. Сильянова В.В., Браннольте У., д.в.н. Ермошина Н.А.,
д.т.н. Власова В.М., д.ю.н. Якимова А.Ю., Смирнова Е.А. и др., но в них
недостаточно освещено вопросы мониторинга движения в условиях высокой
зашумленности радиосигнала.
Цель работы. Целью исследования
является разработка помехоустойчивой концептуальной модели мониторинга автотранспортных
средств в городских условиях движения.
Постановка задачи. Для достижения
поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1.
Провести анализ
показателей внедренных современных систем контроля за движением
автотранспортом.
2.
Определить систему
связи, диапазон частот.
3.
Выбрать и обосновать
спектральную обработку сигналов для обеспечения помехоустойчивости при мониторинге.
4.
Разработать
концептуальную модель мониторинга движения автотранспортав городских условиях.
Решение задачи. Безопасность,
быстрота и комфортность транспортировки пассажиров, строгое выполнение графика
движения - ключевые показатели эффективности компаний, работающих в сфере
автобусных пассажирских перевозок, маршрутного такси и т.п. [3]. Внедрения
систем централизованного управления обеспечивает значительный экономический
эффект за счет увеличения эффективности использования улично-дорожной сети,
увеличения эффективности загруженности транспорта, повышения безопасности
движения (таблица 1).
Таблица
1
Преимущества от внедрения систем мониторинга транспорта
в городских условиях
|
Показатели |
Эффективность |
|
Снижение задержек транспорта на перекрестках |
20 – 25% |
|
Снижение расхода горюче-смазочных материалов |
5 – 15% |
|
Снижение загрязнения атмосферы (уменьшение массы
выбросов СО, углеводородов, окислов азота и др. вредных веществ) |
5 – 10% |
|
Уменьшение времени поездки |
10–15% |
В качестве концептуальной модели обеспечения контроля транспорта предлагается
построение сети на основе беспроводных маршрутизаторов работающих в диапазоне
сетей Wi-Fi ISM 2,4-2,4835 ГГц и UNII на частотах 5,15—5,35 ГГц и 5,75—5,825
ГГц. Одной из основных особенностей эксплуатации беспроводного оборудования в
этих диапазонах является то, что не требуется лицензии. Тем не менее такое
оборудование должно соответствовать разнообразным национальным спецификациям. В
Украине использование Wi-Fi без разрешения Украинского государственного центра
радиочастот возможно лишь в случае использования точки доступа (ТД) со
стандартной всенаправленной антенной (<6 Дб, мощность сигнала ≤ 100
мВт на 2.4 ГГц и ≤ 200 мВт на 5 ГГц) (Решение Национальной комиссии по
регулированию связи Украины № 914 от 2007.09.06).
Учитывая зашумленную среду в системе приема-передачи информации,
предлагается использовать:
1.
шумоподобный сигнал –
код Баркера;
2.
автокорреляционный метод
обработки.
Совокупность свойств кода Баркера и автокорреляционного метода обработки
обеспечивает помехоустойчивость и увеличивает соотношение сигнала к шуму. На
основе сказанного выше обоснования разработана концептуальная модель
мониторинга движения регулярных автотранспортных перевозок в городских условиях,
представленная на рис. 1.
Рис. 1 Концептуальная модель мониторинга движения
автотранспортных средств в городских условиях
Предлагаемая модель имеет на остановках 1, 2, … N ТД стандарта
802.11b, подключенные к инфраструктуре управления транспортными средствами
(серверу) кабельными каналами, и размещением аналогичных ТД на транспортном
средстве. Мониторинг движения автотранспортных средств осуществляется следующим
образом: ТД находящиеся на транспортном средстве идентифицируются попадая в
зону действия ТД остановок, при этом происходит передача служебной информации в
серверный центр с информацией о текущем местоположении транспортного средства и
его состоянии.
К основным преимуществам можно отнести:
1.
Гибкость установки –
беспроводную сеть можно построить там, где нельзя протянуть кабели.
2.
Снижение стоимости
эксплуатации – экономия, тем более значительная, чем чаще меняется окружение.
3.
Масштабируемость –
простое расширение и реконфигурация сети.
4.
Совместимость – единый
стандарт предусматривает совместимость различных марок оборудования.
Разработанная концептуальная модель мониторинга с использованием кодов
Баркера при контроле за транспортными средствами позволяет решить с
минимальными затратами задачи: контроль длительности рейса и длительности
остановок автотранспортного средства. Предложенная модель легко адаптируется до
системы контроля за грузоперевозками по статическим маршрутам в масштабах
города или завода, что облегчит диспетчерам планирование и контроль маршрутов.
В перспективе, комбинируя режимы работы Wi-Fi, возможно строить маршруты любой
сложности.
Выводы:
1.
Проведенный анализ
показателей внедрения систем мониторинга, эффективность которых составила в
пределах 5, …, 25%.
2.
Определена беспроводная
система связи между транспортом и остановками в соответствии с Украинским
государственным центром радиочастот.
3.
Выбрана спектральная
обработка сигналов для обеспечения помехоустойчивости при мониторинге на основе кодов Баркера.
4.
Разработанная концептуальная
модель мониторинга при контроле за транспортными средствами позволяет решить с
минимальными затратами задачи: контроля длительности рейса и длительности
остановок автотраспортного средства.
Данная система за счет установки дополнительного микропроцессорного
оборудования легко расширяется до решения задач отслеживания состояния
различных датчиков, стоящих на транспортном средстве: температуры, скорость
движения, подсчет перевозимых пассажиров и т.д.
В дальнейшем планируется моделирование работы системы в среде имитационного
моделирования OPNET Modeler, что позволит провести анализ сетевого трафика при
воздействии приложений клиент-сервер на работу системы мониторинга.
Литература:
1.
GPS логистика транспорта [Электронный ресурс] / — Режим доступа: http://gps-control.com.ua/index.php?option=com_content&view=article&id=
34:otraslevye-resheniya&catid=17&Itemid=4#spoiler_0, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус., англ. (дата
обращения: 20.01.2013);
2.
Контроль частного
маршрутного транспорта [Электронный ресурс] / — Режим доступа:
http://www.rainbow.by/production/gps/taxi/, свободный. — Загл. с экрана. — Яз.
рус., англ. (дата обращения: 25.01.2013);
3.
Система спутникового GPS ГЛОНАСС мониторинга транспорта Вомбат [Электронный
ресурс] / — Режим доступа: http://www.vombat-n.ru/pls/jt/web.solutions03_01_htm,
свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус., англ. (дата обращения: 10.01.2013);
4.
Пат. 44833 України , МПК G 06 F
5/02. Перетворювач двійкового коду в однополярні оборотні коди / Лукашенко В.М.,
Рудаков К.С., Юпин Р.Є. и др.; заявник черкаський державний
технологічний університет. - №u200906159; заявл. 15.06.2009; опубл. 12.10.2009,
бюл. 19.