ТЕРМИНАЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE TERMINAL

Изобретение относится к области навигации, а именно к системам определения местоположения подвижных и неподвижных объектов (например, транспортных средств) по сигналам космических навигационных систем и их мониторинга с целью контроля и слежения за их перемещением с использованием каналов связи GPRS. В качестве областей применения спутникового телематического комплекса могут быть области диспетчеризации общественного, специального автотранспорта, городского электротранспорта, железнодорожного, водного транспорта, системы охраны личного транспорта, системы поиска угнанных автомобилей, а также диспетчеризация летательных аппаратов с высотой полета до 12.000 метров.
Известно изобретение по патенту РФ N2155684 G08G 25/10 «Система мониторинга, информационного обслуживания и охраны ТС от несанкционированного воздействия». Изобретение относится к охранным системам транспортных средств (ТС). По пейджинговой сети связи активируются иммобилайзеры, блокируются двигатели и запускаются передатчики маячкового типа. Стационарные приемопередатчики на улично-дорожной сети принимают сигналы от передатчиков маячкового типа, осуществляют их пеленгацию, измеряют мощность сигналов и передают информацию на базовые станции. В информационном центре, связанном с базовыми станциями и подключенном к пейджинговой сети связи, определяются координаты ТС и учитывается количество включений передатчика маячкового типа для финансовых расчетов. Предусмотрены также прием и обработка информационным центром сообщений из внешних информационных источников и передача сообщений в территориально распределенную сеть центров оперативного реагирования на угрозы и факты несанкционированного воздействия на охраняемые ТС. Владелец ТС снабжен транспондерной карточкой, на которой нанесены секретные блокирующий, маячковый и расчетный коды, а в цифровой памяти зафиксирован идентификационный код. Последний дистанционно считывается с карточки для деактивации иммобилайзера и разблокирования двигателя. Система характеризуется повышенной степенью секретности, уровнем оказания охранных услуг и удобством их оплаты.
Недостатком является недостаточная надежность системы из-за низкой точности определения местоположения транспортного средства и основное назначение этой системы - защита от несанкционированного воздействия транспортного средства, а не его мониторинг.
Известно изобретение по патенту РФ N2175920, G08G 25/10. Система безопасности, навигации и мониторинга транспортных средств, содержащая аппаратуру потребителя, включающую в себя навигационный приемник с антенной, работающий по сигналам спутниковых радионавигационных систем и обеспечивающий, в том числе, геодезическую точность определения координат объектов, трансивер с антенной, реализующий сотовую, транкинговую либо спутниковую радиосвязь с диспетчерским центром, выполненным с возможностями дифференциальной коррекции координат контролируемых объектов и отображения их местоположения и идентификационных параметров на электронной карте-схеме местности, бортовой компьютер, содержащий интерфейс, процессор, запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь и два цифроаналоговых преобразователя, выходы которых подключены соответственно к входу аудиосистемы и к первому входу телемонитора, второй вход которого подключен к первому выходу телекамеры видеоконтроля, второй выход которой соединен через аналого-цифровой преобразователь с соответствующим входом интерфейса, один из выходов которого связан с управляющим входом навигационного приемника, выход которого подключен к одному из входов интерфейса, а также набор охранных датчиков, в качестве которых используются датчики несанкционированного воздействия на охраняемый объект, датчики контроля параметров окружающей среды и технических параметров охраняемого объекта, модем, реализующий в зависимости от типа используемой радиосвязи протоколы обмена данными сотовой, транкинговой либо спутниковой сетей связи, первый вход которого соединен с одним из выходов интерфейса, а первый выход - с входом трансивера, второй вход модема связан с соответствующим выходом интерфейса, а второй выход - с входом трансивера, а также блок ручного ввода данных, выход которого связан с соответствующим входом интерфейса, один из выходов которого связан с процессором, а другой выход - с запоминающим устройством, при этом выходы процессора и запоминающего устройства подключены к соответствующим входам интерфейса, отличающаяся тем, что в состав аппаратуры потребителя введены дополнительно абонентский приемник, входящий в состав пейджинговой сети связи общего пользования, транспондерная карточка, блок дистанционного считывания с антенной, выполненный с возможностью считывания идентификационного кода, зафиксированного в цифровой памяти транспондерной карточки, на поверхности которой нанесены защищенные специальным покрытием одноразового применения, например краской, секретные коды, становящиеся визуально доступными только при стирании защитного покрытия, а также индикатор режима работы охранных датчиков, первый вход которого связан с первым выходом блока дистанционного считывания, и узел блокирования функциональных органов охраняемого объекта, при этом входящий в состав бортового компьютера интерфейс выполнен с двумя дополнительными входами и с двумя дополнительными выходами, первый дополнительный выход интерфейса соединен с входом узла блокирования функциональных органов охраняемого объекта, второй дополнительный выход интерфейса подключен ко второму входу индикатора режима работы охранных датчиков, первый дополнительный вход интерфейса соединен со вторым выходом блока дистанционного считывания, а второй дополнительный вход - с выходом абонентского приемника, вход которого соединен по радиоэфиру с операторским блоком передачи данных, входящим в состав пейджинговой сети связи общего пользования.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении оперативности принятия решений на ЦДП (центральный диспетчерский пункт) по управлению ТС (транспортными средствами) при временной потере информации, повышении надежности несанкционированного доступа к системам управления ТС и сокращении потребления электропитания.
Недостатком является недостаточная надежность получения оперативной и достоверной информации, т.к. нет никакой защиты системы, например, нет второй SIM-карты, недостаточно надежная пейджинговая связь. Данное изобретение направлено на защиту транспортного средства.
Недостатком системы является относительно невысокая надежность функционирования системы, обусловленная:
- обязательным условием нахождения подвижного объекта в зоне обслуживания пейджинговой сети связи общего пользования, в противном случае абонентский приемник не сможет принять команду от операторского блока передачи данных и, следовательно, аппаратура потребителя будет не управляемой;
- обязательным условием нахождения подвижного объекта в зоне обслуживания либо сотовой, либо транкинговой, либо спутниковой, либо другой системы связи, иначе при срабатывании охранных датчиков после несанкционированного воздействия на объект и запуска системы, сформированные информационные сообщения, содержащие координаты подвижного объекта и кадры видеоизображения, будут передаваться в эфир трансивером соответствующего вида связи, но не будут приняты диспетчерским центром, в котором происходит сбор и обработка информации, и, соответственно, переданы сообщения управления и дифференциальной коррекции координат, что приводит к снижению надежности функционирования системы;
- отсутствием возможности обратной связи с владельцем подвижного объекта, например транспортного средства.
Невозможность выполнения указанных выше условий обусловлена замиранием и многолучевым распространением радиосигнала в различных условиях, например города с высокими и невысокими застройками, сельские местности, загородные автомобильные трассы.
Этот недостаток устраняется в системах и комплексах, использующих аппаратуру совмещенного приема сигналов спутниковых радионавигационных систем: американской - GPS и российской - ГЛОНАСС.
Из уровня техники известна система безопасности, управления и навигации для автомобилей (см. патент США на изобретение US 5504482, опубл. 02.04.1996), содержащая запоминающее устройство для хранения дорожных карт в цифровой форме, устройство для ввода пункта назначения, устройство для формирования цифровых сигналов скорости и ускорения автомобиля для индикации аварийной ситуации и антенну для приема сигналов спутниковой радионавигационной системы GPS и сигналов, несущих информацию о транспортном потоке и передачи аварийных сигналов. Принятые сигналы преобразуют в цифровую форму. Устройство обработки определяет текущее местоположение автомобиля на основе сигналов GPS и сигналов, несущих информацию о скорости и ускорении, определяет первый маршрут между текущим местоположением и пунктом назначения и второй маршрут при высокой плотности транспортного потока на первом маршруте, передает аварийные сигналы, кодированные с учетом текущего местоположения, если ускорение автомобиля выходит за заданные пределы, и управляет автомобилем с помощью электронных средств.
Работа этой системы ограничена навигацией мобильного объекта, при этом система не позволяет производить высокоточное определение координат, контроль исправности технических средств системы, сбор и хранение информации о маршруте движения потребителя (ведение журнала событий).
Известна полезная модель по патенту РФ N63094 G08G 1/123 относится к системам для определения местоположения подвижных объектов, в частности к системам контроля и управления движением различных транспортных средств, преимущественно автомобильных, и может быть использовано для контроля за состоянием подвижных объектов и их перемещением в реальном масштабе времени, охраны стационарных и подвижных объектов, а также мониторинга окружающей среды. Система для определения местоположения подвижных объектов, содержащая GSM-модем, GSM-антенну, SIM-карту оператора сотовой связи, GPS-приемник, GPS-антенну, контроллер с энергонезависимой памятью, порт программирования контроллера и блок питания, интегральный акселерометр, детектор движения, выключаемый стабилизатор напряжения питания акселерометра, выключаемый стабилизатор напряжения питания GPS-приемника, выключаемый стабилизатор напряжения питания GSM-модема, светочувствительный элемент и светодиодный индикатор состояния и химический источник тока, при этом первый, второй и третий выходы контроллера подключены к управляющим входам стабилизатора напряжения питания акселерометра, стабилизатора напряжения питания GPS-приемника и стабилизатора напряжения питания GSM-модема соответственно, четвертый выход контроллера подключен к индикатору состояния модуля, химический источник тока подключен к контроллеру и ко входам всех трех стабилизаторов напряжения, выход стабилизатора напряжения питания акселерометра подключен к интегральному акселерометру, первый и второй информационные выходы которого подключены к первому и второму входам детектора движения, а выход детектора подключен к первому входу контроллера, выход стабилизатора напряжения питания GPS-приемника подключен к GPS-приемнику, последовательный порт которого подключен к первому последовательному порту контроллера, выход стабилизатора напряжения питания GSM-модема подключен к GSM-модему, последовательный порт которого подключен ко второму последовательному порту контроллера, к радиочастотному входу GPS-приемника подключена GPS-антенна, а к GSM-модему подключена GSM-антенна, SIM-карта подключена ко второму последовательному порту GSM-модема, а ко второму входу контроллера подключен светочувствительный элемент. В системе для определения местоположения подвижных объектов имеется светочувствительный элемент, представленный в виде фототранзистора. Этот элемент используется в объекте для его включения, что недостаточно надежно ввиду того, что мониторинг не является непрерывным. К тому же такой способ включения не всегда удобен ввиду не всегда имеющегося в наличии направленного источника света. Для включения используется светочувствительный элемент 14 (фототранзистор), размещенный за светопрозрачным закрывающимся окном в нижней части корпуса, при этом для включения изделия с предварительно установленными в него гальваническими элементами 6 необходимо на несколько секунд приоткрыть светопрозрачное окно и обратить его к источнику естественного освещения, после чего встроенный светодиодный индикатор состояния 5 напротив светопрозрачного окна определенной комбинацией вспышек указывает на включение системы в работу.
Недостатками данной полезной модели является также недостаточная надежность работы, т.к. имеется одна SIM-карта. Кроме того, данная система использована для контроля за состоянием подвижных объектов и их перемещением в реальном масштабе времени, охраны стационарных и подвижных объектов. То есть в данной системе невозможен корректный мониторинг стационарных объектов, т.к. основное назначение системы другое: достижение высокой оперативности в использовании, обусловленной отсутствием каких-либо временных затрат на установку и подключение ТС, а также обеспечение продолжительно автономной работы.
Известен спутниковый телематический комплекс ГЛОНАСС/GPS (ГЛОНАСС/GPS обозначение равносильно обозначению GPS/ГЛОНАСС) с использованием каналов связи Inmarsat D+/GPRS по патенту на ПМ №116259 (20.05.2012), выбранный в качестве прототипа, содержащий спутниковый телематический терминал, включающий: антенну ГЛОНАСС/GPS (антенна GPS/ГЛОНАСС), flash-память, печатную плату, корпус, слот для установки SIM-карты оператора сотовой связи, вход-выход слота для установки SIM-карты соединен с входом-выходом GSM-модуля, трехосевой механический акселерометр, приемник GPS/ГЛОНАСС - навигационный, консольный порт, резервный источник питания, модуль внешнего электропитания, управляющий микроконтроллер, модуль управления электропитанием спутникового телематического терминала, термодатчик, GSM-модем (GSM-модуль) с антенной, вход-выход слота для установки SIM-карты соединен с входом-выходом GSM-модуля, модуль для подключения интерфейсных устройств, светодиодные индикаторы и спутниковый модем Inmarsat D+ с антенной, сервер сбора данных, средства обеспечения GPRS-обмена, телематический сервер; ПЭВМ диспетчерского центра, при этом выход антенны ГЛОНАСС/GPS соединен с входом навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS, вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом управляющего микроконтроллера, вход-выход flash-памяти соединен с первым входом-выходом управляющего микроконтроллера, вход-выход консольного порта соединен с третьим входом-выходом управляющего микроконтроллера, выход трехосевого механического акселерометра соединен с входом управляющего микроконтроллера, выход термодатчика соединен с вторым входом модуля управления электропитанием спутникового телематического терминала, первый вход которого соединен с выходом модуля внешнего электропитания и резервного источника электропитания, т.е. выход модуля управления электропитанием соединен с выходами модуля внешнего электропитания и резервного источника электропитания, выход управляющего микроконтроллера соединен со входом светодиодных индикаторов, пятый вход-выход управляющего микроконтроллера соединен с входом-выходом модуля подключения интерфейсных устройств, шестой вход-выход управляющего микроконтроллера соединен с входом-выходом спутникового модема Inmarsat D+ с антенной, седьмой вход-выход управляющего микроконтроллера соединен с входом-выходом GSM-модема с антенной, выход модуля управления электропитанием спутникового телематического терминала соединен со всеми устройствами, входящими в спутниковый телематический терминал, телематический сервер взаимосвязан через сеть Интернет с сервером сбора данных, с ПЭВМ диспетчерского пункта и через средства обеспечения GPRS-обмена с GSM-модемом с антенной, спутниковый модем Inmarsat D+ с антенной по каналам связи взаимосвязан через космические аппараты системы Inmarsat D и наземную станцию сопряжения с сервером сбора данных.
Недостатком данного комплекса является то, что корпус терминала транспортного средства не защищен от вскрытия, имеет большой размер, меньшую защищенность от влаги, внешние подсоединения антенн и разъемов. Мониторинг стационарных объектов неполный в прототипе, т.к. система выключается при длительных стоянках с целью экономии энергии.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности получения оперативной и достоверной мониторинговой информации с одновременным уменьшением размеров терминала транспортного средства.
Технический результат достигается за счет оптимизации программного обеспечения управляющего микроконтроллера, в совокупности с использованием набора определенной последовательности электронных элементов терминала. Программное обеспечение управляющего микроконтроллера предназначено для контроля и управления в режиме реального времени и функционирования в сети Интернет с целью осуществления мониторинга подвижных объектов.
Технический результат достигается тем, что в терминале транспортного средства, включающем управляющий микроконтроллер, содержащий не менее трех входов-выходов, антенну GPS/ГЛОНАСС, корпус, в котором размещены резервный источник питания и печатная плата, на которой размещены flash-память, трехосевой акселерометр, приемник GPS/ГЛОНАСС, модуль управления электропитанием, GSM-модуль с антенной, светодиодные индикаторы, модуль подключения для интерфейсных устройств, слот для установки SIM-карты оператора сотовой связи, модуль внешнего электропитания, выход антенны GPS/ГЛОНАСС соединен с входом приемника GPS/ГЛОНАСС, вход-выход GSM-модуля соединен с соответствующим входом-выходом управляющего микроконтроллера, вход-выход приемника GPS/ГЛОНАСС соединен с соответствующим входом-выходом управляющего микроконтроллера, вход-выход flash-памяти с соответствующим входом-выходом управляющего микроконтроллера, выход трехосевого акселерометра - с соответствующим входом управляющего микроконтроллера, входы-выходы модуля подключения интерфейсных устройств подключены к соответствующим входам-выходам управляющего микроконтроллера, выход модуля управления электропитанием соединен с выходами модуля внешнего электропитания и резервного источника электропитания, вход светодиодных индикаторов соединен с соответствующим выходом управляющего микроконтроллера, вход-выход слота для установки SIM-карты соединен с входом-выходом GSM-модуля, согласно изобретению дополнительно содержит SIM-чип, датчик вскрытия, датчик ускорения выполнен с дополнительной функцией определения значений ускорений по трем осям координат, вход-выход датчика вскрытия соединен соответствующим входом-выходом управляющего микроконтроллера, вход-выход SIM-чипа соединен с входом-выходом GSM-модуля.
Кроме того, в качестве резервного источника питания содержит литий-полимерный аккумулятор.
Кроме того, входы и выходы управляющего микроконтроллера, антенны GPS/ГЛОНАСС, flash-памяти, трехосевого акселерометра, SIM-чипа, датчика вскрытия, приемника GPS/ГЛОНАСС, резервного источника питания, модуля внешнего электропитания, модуля управления электропитанием, GSM-модуля с антенной и входы светодиодных индикаторов выполнены внутри корпуса.
Кроме того, печатная плата выполнена многослойной и содержит не менее четырех слоев.
Кроме того, управляющий микроконтроллер выполнен с программным обеспечением, с возможностью отсылки данных одновременно на два взаимнонезависимых сервера.
Кроме того, управляющий микроконтроллер выполнен с дополнительной возможностью функции самодиагностики.
Кроме того, корпус выполнен герметичным и металлическим.
Кроме того, терминал снабжен разъемом для подключения устройств для ввода и вывода речевой информации.
Отличительные признаки предлагаемого терминала транспортного средства в совокупности с известными обеспечивают повышение надежности получения оперативной и достоверной мониторинговой информации с одновременным уменьшением размеров терминала транспортного средства.
Благодаря наличию вышеуказанных признаков предлагаемая конструкция соответствует критерию «новизна».
Надежность работы терминала возрастает, т.к. его основная функция - предоставление достоверной мониторинговой информации. Мониторинг производится постоянно на протяжении всего времени использования терминала (трекера), т.к. применяемые современные электронные компоненты, модуль (приемник) GPS/ГЛОНАСС и GSM-модуль обладают минимальным временем холодного старта.
Используемый модуль GPS/ГЛОНАСС, например MGGS2217, является средством измерения и с высокой точностью определяет текущие координаты геопозиционирования.
Терминал дополнительно содержит SIM-чип. Так как SIM-чип меньше SIM-карты в 8 раз и более, то уменьшается размер конечного устройства. Так как SIM-чип как электронный компонент впаивается сразу (жестко устанавливается) напрямую на печатную плату, дополнительные электрические соединения-контакты отсутствуют. Это позволяет исключить дополнительное электрическое сопротивление и исключает возможность окисления контактов, что повышает надежность терминала (навигатора).
Введение датчика вскрытия приводит к тому, что при вскрытии устройства сам терминал отсылает сигнал на сервер сбора передачи телематической информации (оператор сразу это видит в режиме реального времени - обеспечивается контроль и достоверность информации), если водитель сам нарушил целостность терминала.
При подаче питания на терминал происходит запуск основных модулей терминала, таких как GPS/ГЛОНАСС и GSM-модуль. GSM-модуль опрашивает SIM-чип и настраивается на бинарный канал GSM-связи.
Управляющий микроконтроллер получает через антенну GPS/ГЛОНАСС сигналы со спутников и рассчитывает свое местоположение - формирует пакет. Далее управляющий микроконтроллер получает сигналы GSM-модуля о том, что он готов к работе. Сформированный пакет телематической информации передается через GSM-модуль на сервер приема и обработки телематической информации. В случае отсутствия GPRS-канала происходит переключение на SIM-карту.
Если же контакты между установленной SIM-картой и терминалом окислились, что привело к нарушению передачи сигнала между ними, то произойдет автоматическое переключение на SIM-чип, который жестко впаян сразу на плату без дополнительных соединений. Это приводит к повышению надежности по сравнению с прототипом.
В прототипе использован SIM-holder: электронный компонент, в котором закреплена SIM-карта, которая обеспечивает относительное слабое крепление по сравнению с SIM-чипом, т.е. SIM-карта может выпасть, контакты могут окислиться, что приводит к уменьшению надежности работы. Контакты SIM-holder деформируются при перепаде температур и при низких и высоких статичных температурах.
После вскрытия корпуса происходит отсылка сообщения в программу мониторинга, но она не будет надежной, если не будет присутствовать SIM-чип. SIM-чип является частью логической цепи датчика вскрытия. Эта логическая цепь состоит из светочувствительного элемента, например фоторезистора, впаянного на плату терминала (измеряет количество света), управляющего микроконтроллера со специальным программным обеспечением (генерирует сигнал), SIM-чипа (осуществляет регистрацию в сети GSM), GSM-модуля и антенны (отправляет сообщение серверу системы мониторинга). Через систему мониторинга пользователь получает сообщение о вскрытии. В момент вскрытия свет попадает на фоторезистор, у него изменяется сопротивление, вследствие чего изменяется напряжение, поступающее на вход управляющего микроконтроллера. Затем сигнал обрабатывается программным обеспечением терминала, которое генерирует сообщение серверу о вскрытии корпуса, которое будет отправлено посредством GSM-связи (наиболее распространенным стандартом связи), что непосредственно является главной функцией SIM-чипа. GSM-связь поддерживает короткие текстовые сообщения (ShortMessageService), с помощью которых осуществляется удаленная настройка и проверка терминалов. Эта же связь осуществляет передачу речевой информации. В стандарте GSM применяется GMSK модуляция. Также в GSM-сети присутствует - handover - это процесс передачи сессии абонента от одной базовой станции к другой. Благодаря вышеуказанному процесс передачи и контроля данных с фоторезистора происходит без нарушения и потери обслуживания. При вставленной и рабочей SIM-карте или SIM-чипе вероятность отсылки сообщения велика, но прервать связь с устройством, работающим на SIM-картах, намного легче, чем с устройством, работающим на SIM-чипе. Именно благодаря наличию SIM-чипа в блок-схеме, и не просто введение SIM-чипа, а жесткое установление на печатной плате (впаивание его), а также соединение входа-выхода SIM-чипа с входом-выходом GSM-модуля обеспечивает повышение надежности отсылки сообщения о вскрытии в режиме реального времени.
При использовании SIM-карты вместо SIM-чипа (например, двух SIM-карт) вторая SIM-карта не сможет обеспечить повышения надежности ввиду легкости ее извлечения из платы, в результате чего уменьшается время на отсылку сообщения. То есть велика вероятность даже при второй SIM-карте, что времени может просто не хватить на отсылку сообщения серверу, что привело бы к прерыванию связи с сервером.
Как и в прототипе, использование встроенного в терминал механического трехосевого акселерометра позволяет независимо от сигналов навигационного приемника GPS/ГЛОНАСС определять наличие или отсутствие движения отслеживаемого объекта. Таким образом, благодаря этому свойству механического трехосевого акселерометра, в случае продолжительной неподвижности отслеживаемого объекта, навигационный приемник GPS/ГЛОНАСС включается стояночный режим работы для экономии энергии. Также в отличие от прототипа благодаря программному обеспечению с управляющим микроконтроллером, в котором прописана логика определения значений ускорений по трем осям, акселерометр дополнительно выполняет функцию датчика определения аварии либо опрокидывания транспортного средства, а также определяет значения ускорений по трем осям, что позволяет отслеживать стиль вождения водителя. Таким образом, за счет оптимизации программного обеспечения управляющего микроконтроллера и соединения выхода трехосевого акселерометра с соответствующим входом управляющего микроконтроллера повышается надежность получаемой оперативной, достоверной мониторинговой информации и более полной в отличие от прототипа.
В частном случае исполнения в качестве резервного источника питания включен литий-полимерный аккумулятор, соединения антенн, питания, датчиков, входы и выходы выполнены внутри корпуса устройства, печатная плата устройства выполнена многослойной и содержит, например, четыре слоя, управляющий микроконтроллер выполнен с программным обеспечением, с возможностью отсылки данных одновременно на два взаимнонезависимых сервера, управляющий микроконтроллер выполнен с дополнительной возможностью функции самодиагностики, терминал снабжен герметичным металлическим корпусом, снабжен слотом для установки SIM-карты альтернативного оператора сотовой связи, разъемом для подключения устройств для ввода и вывода речевой информации, что, в свою очередь, также обеспечивает повышение надежности работы терминала при одновременном уменьшении размеров терминала.
Внутрь терминала установлена аккумуляторная батарея, позволяющая автономно продолжать передачу информации даже при отсутствии внешнего питания. В качестве резервного источника питания терминал транспортного средства содержит литий-полимерный аккумулятор, который снабжен системой защиты (микросхемой) от короткого замыкания. Если произошло замыкание между питающей батареей и терминалом, то схема защиты аккумулятора исключает наличие токов короткого замыкания, т.к. отключает батарею от вышедшей из строя цепи, что, в свою очередь, исключает возможность замыкания аккумуляторной батареи и терминала.
Все электрические соединения между периферийными устройствами, такими как датчики уровня топлива, пассажиропотока, антеннами и разъемом питания устройства, выполнены внутри корпуса терминала, что исключает попадание влаги, пыли на места электрических соединений, что повышает надежность терминала.
Также применены герметичные кабельные вводы, также исключающие попадание влаги, пыли, что исключает возможность нарушения нормального режима работы - выхода его из строя. Например, при затягивании ввода происходит герметизация внутренних компонентов. При повороте головки на корпусе затягивается, например, внутренний клапан, резиновое кольцо. В прототипе же все соединения находятся на поверхности корпуса, что снижает надежность работы, т.к. соединения на поверхности корпуса легко повредить без видимых впоследствии нарушений целостности комплекса: терминала (трекера) и антенны. Например, в прототипе можно легко открутить антенну или отсоединить разъем с питанием. Кроме того, терминал транспортного средства содержит герметичный металлический корпус, что повышает надежность его работы.
Выполнение печатной платы многослойной, а кроме того, содержащей не менее четырех слоев, значительно уменьшает размеры платы терминала, что, в свою очередь, значительно упрощает скрытую установку и мониторинг терминала, что совместно с оптимизацией программного обеспечения управляющего микроконтроллера повышает надежность мониторинга, т.к. объект меньших размеров сложнее обнаружить и повредить.
За счет оптимизации программного обеспечения (прошивки) микроконтроллера в отличие от прототипа отслеживается угол изменения направления движения транспортного средства, на котором установлен терминал. При фиксации изменения происходит формирование очередного сообщения и отправка на сервер сбора и обработки телематической информации, также отслеживается высота. Выбран оптимальный угол (полученный экспериментальным путем, при котором регистрируются изменения направления движения и происходит фиксация данных о текущем местоположении транспортного средства с целью дальнейшей передачи координат на сервер сбора и обработки телематической информации, при которой повышена достоверность и надежность мониторинга пройденного транспортным средством расстояния. При этом этот угол можно настраивать в зависимости от поставленной задачи. Промежуток времени между отсылаемыми сообщениями зависит от того, находится транспортное средство в состоянии покоя (максимальное время между сообщениями) или же движется (минимальное время между сообщениями), данная задача реализуется за счет сбора информации от датчика ускорения. Взаимодействие датчика ускорения и управляющего микроконтроллера осуществляется под управлением программного комплекса (прошивки).
Оптимизация программного обеспечения (прошивки) управляющего микроконтроллера обеспечивает гибкий контроль (возможна отсылка сообщений даже каждые 20 секунд) за уровнем мониторинга из-за возможности настройки интервала между сообщениями при движении и стоянке, что повышает надежность полученной информации.
В прототипе используется промежуточный сервер - сбора данных и наземная станция сопряжения, что увеличивает время сбора и поступающей информации обработки и уменьшает надежность системы при одновременном увеличении размеров терминала в отличие от предлагаемого изобретения, т.к. чем больше элементов в системе (т.е. два промежуточных звена в прототипе), тем больше вероятность, что какой-то элемент может дать сбой в работе. Например, при передаче сигнала при сбое станции сопряжения информация не дойдет до конечного пользователя.
При отсылке сообщения, если нет ответа от сервера о получении переданного сообщения, навигационный терминал проведет повторную попытку передачи до момента подтверждения от сервера о получении пакетов, что повышает надежность работы терминала. Совокупность компонентной базы и программного комплекса терминала обеспечивает передачу информации без потери данных, дополнительно предусмотрена возможность отсылки данных одновременно на два сервера (если один сервер вышел из строя, то мы передаем информацию на второй сервер), что повышает надежность работы терминала.
В прототипе невозможно осуществить отсылку сообщений на два сервера, так как нет специального оптимизированного программного обеспечения управляющего микроконтроллера для передачи на два сервера. В отличие от предлагаемого изобретения в прототипе один телематический сервер отвечает за сборку, второй сервер - за обработку данных.
При передаче данных в предлагаемом изобретении на второй телематический сервер передача идет напрямую без использования промежуточных ступеней, что делает два сервера взаимнонезависимыми. Так же оптимизированное программное обеспечение управляющего микроконтроллера позволяет производить удаленное обновление прошивки (Прошивкой называется содержимое энергонезависимой памяти компьютера или любого цифрового вычислительного устройства микрокалькулятора, сотового телефона, GPS навигатора и т.д., в которой содержится его микропрограмма) терминала через удаленный сервер (сервер для обновления прошивки - не является сервером сбора и обработки телематической информации). Все вышеуказанное приводит к увеличению надежности работы системы. Прошивка может осуществляться двумя способами: через сервер и напрямую. Если прошивка - через сервер, то посредством SMS-команд, через Web-интерфейс и автоматически. Если прошивка - напрямую, то непосредственно подключением программатора к терминалу.
Введена в схему SIM-карта, которая служит для того, чтобы в случае если GPRS-канал установленного SIM-чипа не поддерживается в данном регионе (слабый сигнал сотовой сети оператора), дополнительно предусмотрен слот для SIM-карты любого из операторов РФ и стран СНГ. Существует возможность установки любых SIM-карт (любой страны), что увеличивает надежность передачи информации.
В отличие от прототипа благодаря программному обеспечению управляющего микроконтроллера ведется постоянный опрос систем: GSM, GPS/ГЛОНАСС модулей, также состояния соединения с телематическим сервером. В случае отсутствия сигнала на приемник GPS/ГЛОНАСС, отсутствия регистрации GSM-модуля в сети управляющий микроконтроллер перезагружает соответствующий модуль, то есть выполняет функцию самодиагностики, что повышает надежность работы терминала по сравнению с прототипом, в котором программное обеспечение совместно с другими признаками не предусматривает такой функции. Также есть устройство, например супервизор, которое анализирует работу управляющего микроконтроллера. В случае некорректной работы управляющего микроконтроллера супервизор перезагружает его.
В отличие от прототипа введение разъема для подключения устройств для ввода и вывода речевой информации приводит к возможности голосовой связи с водителем с функцией исходящего вызова по сигналу одного из входов терминала, что приводит к повышению надежности мониторинга.
В терминале заявленная совокупность признаков изобретения обеспечивает возможность: определения напряжения и исправности бортовой сети ТС, подключения и обработки данных с CAN-шины (при наличии платы расширения), установки на городском электротранспорте, железнодорожном и водном транспорте, а также на летательных аппаратах с высотой полета до 12.000 метров.
Функциями терминала транспортного средства (трекера) являются: определение и передача на сервер географических координат, скорости и курса движения ТС, прием, обработка и передача на сервер сигналов с цифровых, дискретных и аналоговых датчиков, регистрация в системе информации о наступлении одного или нескольких событий: начало движения; изменение курса на заданную величину; превышение скорости; увеличение пройденного пути на заданную величину; изменение состояния входов; прием данных с пользовательского порта или CAN-шины; срабатывание таймера отправки регулярных сообщений при стоянке или движении, нажатие тревожной кнопки; регистрация входа/выхода в/из геозоны; уход с маршрута; формирование автоматических уведомлений пользователям о наступлении одного или нескольких событий посредством SMS, e-mail или всплывающих окон, формирование задания по факту наступления любого из событий (одного или нескольких), передача любой конфигурационной команды на трекер; активация или деактивация управляющих выходов трекера; автоматическое формирование и передача пользователям частной информации (например, по уровню топлива); изменение прав доступа к объекту; активация сигнала тревоги и т.д.
Терминалом транспортного средства осуществляется: передача телематических данных на сервер по каналам связи GPRS по протоколу TCP/IP, автоматическое переключение передачи данных на канал альтернативного оператора сотовой связи при работе в различных зонах действия сетей GSM (до 2-х операторов, дистанционное управление системами объекта с помощью команд, подаваемых с телематического сервера, возможность подключения к CAN-шине транспортного средства (при наличии платы расширения), обеспечение бесперебойного автономного электропитания до 6 часов с источником резервного питания, контроль заряда автономного питания емкостью 700 mAh, обеспечение двухсторонней громкоговорящей связи между водителем и диспетчером, поддержка интерфейсов RS-232, RS-485, обеспечение записи до 300000 событий в объемную энергонезависимую память: «черный ящик» (тип записи - стек), защита от скачков напряжения до 90 В, установка подключения конденсатора питания с функцией стабилизатора, защита от скачков напряжения, переполюсовки и короткого замыкания), наличие зуммера с функциями передачи сигнала водителю и аварийной сигнализации.
Сущность заявленного изобретения поясняется фиг.1, на которой   изображена структурная схема терминала, где:
1 - управляющий микроконтроллер
2 - приемник GPS/ГЛОНАСС
3 - антенна GPS/ГЛОНАСС
4 - flash-память
5 - GSM-модуль
6 - антенна
7 - SIM-чип
8 - слот для установки SIM-карты
9-  трехосевой акселерометр
10 - датчик вскрытия
11 - светодиодные индикаторы
12 - модуль подключения интерфейсных устройств
13 - модуль управления электропитанием
14 - резервный источник электропитания
15 - модуль внешнего электропитания
16 - печатная плата
17 - корпус
Разъем для подключения устройств для ввода и вывода речевой информации подключается к модулю подключения интерфейсных устройств 12, на схеме не показан. Разъем для подключения устройств для ввода и вывода речевой информации предназначен для передачи речевой информации. В конкретный момент любой оператор может переговорить с водителем, т.е. обеспечена двусторонняя связь, что повышает надежность мониторинга.
В корпусе 17 размещены резервный источник питания 15 и печатная плата 16, на которой размещены flash-память 4, трехосевой акселерометр 9, приемник GPS/ГЛОНАСС 2, модуль управления электропитанием 13, GSM-модуль 5 с антенной 6, светодиодные индикаторы 11, модуль подключения для интерфейсных устройств 12, слот для установки SIM-карты 8 оператора сотовой связи, модуль внешнего электропитания 15.
При этом GSM-модуль 5 соединен с соответствующим входом-выходом управляющего микроконтроллера 1, приемник GPS/ГЛОНАСС 2 соединен с соответствующим входом-выходом управляющего микроконтроллера 1, вход-выход flash-памяти 4 с соответствующим входом-выходом управляющего микроконтроллера 1, выход трехосевого акселерометра 9 - с соответствующим входом управляющего микроконтроллера 1, вход-выход SIM-чипа 7 соединен со входом-выходом GSM-модуля 5, модуль внешнего электропитания 15 и резервный источник питания 14 соединены с модулем управления электропитанием 13. При этом выход антенны GPS/ГЛОНАСС 3 соединен с входом приемника GPS/ГЛОНАСС 2, вход-выход которого соединен с соответствующим входом-выходом управляющего микроконтроллера 1, входы-выходы модуля подключения интерфейсных устройств 15 подключены к соответствующим входам-выходам управляющего микроконтроллера 1, вход светодиодных индикаторов 11 соединен с соответствующим выходом управляющего микроконтроллера 1, вход-выход датчика вскрытия 10 соединен с соответствующим входом-выходом управляющего микроконтроллера 1, вход-выход SIM-чипа 7 соединен с входом-выходом GSM-модуля 5, вход-выход слота для установки SIM-карты 8 соединен с входом-выходом GSM-модуля 5.
Выход модуля управления электропитанием 13 терминала соединен со всеми компонентами терминала, размещенными на печатной плате 16.
Принцип работы заявленного терминала основан на использовании принципа определения местоположения подвижного объекта по сигналам космических навигационных систем (КНС) GPS/ГЛОНАСС.
При подаче питающего напряжения на терминал, происходит включение управляющего микроконтроллера 1 приемника GPS/ГЛОНАСС 2, GSM-модуля 5 с антенной 6, например, антенной GSM, для более качественного сигнала, трехосевого акселерометра 9, SIM-чипа 7, датчика вскрытия 10.
Сигналы, излучаемые КНС, принимаются антенной GPS/ГЛОНАСС 3. С выхода антенны GPS/ГЛОНАСС 3 усиленный и отфильтрованный сигнал поступает на вход навигационного приемника GPS/ГЛОНАСС 2, в котором происходит прием, преобразование, обработка сигналов от навигационных космических аппаратов (НКА) и выдача результатов решения навигационной задачи - навигационных параметров (времени, координат, вектора путевой скорости) подвижного объекта. С выхода навигационного приемника GPS/ГЛОНАСС 2, навигационные параметры, поступают на вход управляющего микроконтроллера 1 и далее:
- через GSM модуль 5 с антенной 6 посредством технологии связи GPRS данные поступают на телематический сервер 9 на схеме не обозначен;
- в flash-память 4 (при отсутствии связи с телематическим сервером).
Встроенный трехосевой акселерометр 9 регистрирует параметры по трем осям с функцией датчика начала/конца движения, резкого ускорения/остановки, ДТП, подъема, наклона и опрокидывания.
Функция дистанционного управления (отдельные команды) осуществляется посредством команд SMS, GPRS благодаря совокупности компонентной базы и программного комплекса терминала. Например, для получения сообщения о текущем состоянии с любого сотового телефона отправляется команда установленного образца, включающая в себя пароль доступа и запрос статуса терминала. Данная команда принимается терминалом посредством GSM-модуля 5 и передается в управляющий микроконтроллер 1, далее обрабатывается и запускает процесс самодиагностики: диагностируется приемник GPS/ГЛОНАСС 2, модуль подключения интерфейсных устройств 12, например микросхем интерфейсов RS-485 и RS-232. Далее полученная информация обрабатывается управляющим микроконтроллером 1, формируется сообщение и с помощью GSM-модуля 5 передается на абонентский номер SIM-карты с запрашивающего терминала. Оператор при получении сообщения анализирует информацию и принимает решение о необходимости отправки дополнительного сообщения, например перезагрузка, полный сброс или обновление (прошивки) программного комплекса.
Одновременно с работой навигационного приемника GPS/ГЛОНАСС 2 при подаче питающего напряжения на спутниковый телематический терминал происходит включение и инициализация GSM-модуля 5 с антенной 6 и регистрация в GSM-сети.
В случае если связь с телематическим сервером по каналам GSM одного из операторов установить не удалось, происходит переключение на канал GSM альтернативного оператора. В случае если канал GSM резервного оператора так же недоступен, то происходит накопление поступающих от приемника GPS/ГЛОНАСС 2 навигационных параметров во внутренней flash-памяти 4. При возобновлении работы канала GSM начинается передача накопленных навигационных параметров о состоянии транспортного средства на телематический сервер.
Использование SIM-чипа 7 и SIM-карты различных операторов связи позволяет расширить зону покрытия GSM связи, необходимую для передачи данный от терминала на телематический сервер.
В случае отключения внешнего питания модуль управления электропитанием 13 производит переключение питания основных электронных компонентов терминала от модуля внешнего электропитания 15 на питание от встроенного в корпус 17 резервного источника питания 14, в качестве которого может использоваться литий-полимерный аккумулятор.
Использование в качестве резервного источника питания 14 литий-полимерного аккумулятора позволяет продолжать работу терминала в течение не менее шести часов с момента отключения модуля внешнего электропитания 15. Также это позволяет отследить и вовремя отреагировать на пропадание внешнего питания без потери навигационных данных и данных о состоянии транспортного средства.
При вскрытии корпуса 17 терминала происходит изменение напряжения на датчике вскрытия 10 и данный сигнал с выхода датчика вскрытия 10 поступает на вход управляющего микроконтроллера 1. Далее в управляющем микроконтроллере 1 на основании поступившего сигнала происходит формирование пакета сообщения, которое затем через GSM-модуль 5 передается на телематический сервер.
Передача навигационных параметров о состоянии транспортного средства на телематический сервер может происходить в одном из следующих режимов:
- режим регулярной отправки навигационных параметров о движении подвижного объекта с определенной частотой;
- режим отправки навигационных параметров и параметров датчиков по совершении определенного события;
- режим автоматической передачи навигационных параметров о движении подвижного объекта из flash-памяти 4 «черного ящика».
- режим совмещенной передачи, при котором приоритет для отправки отдается передаче навигационных параметров из flash-памяти 4, но при этом актуальные данные передаются во внеочередном порядке каждые 7,5 минут.
Работа устройства осуществляется путем оперативного сбора информации о текущем нахождении, перемещении транспортного средства с использованием технологии глобального спутникового позиционирования, а именно системы навигации стандартов ГЛОНАСС, GPS. Параметры обрабатываются и передаются на сервер сбора данных, при помощи специальных пакетов, используя GPRS канал, по средствам встроенной абонентской радиостанции стандарта GSM 900/1800. Терминал предназначен для работы в любой системе мониторинга, поддерживающей протокол обмена данными STD8.