ЦИФРОВОЙ ТАХОГРАФ С ПРИЕМНИКОМ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ

Полезная модель относится к устройствам, используемым в системах повышения безопасности грузопассажирских перевозок, путем контроля времени труда и отдыха водителя, повышении точности определения скоростного режима, пройденного пути транспортным средством, а также записи, регистрации и хранения всех произведенных во время эксплуатации нарушений.
Известно устройство контроля за безопасностью движения автомобильного транспорта (RU 2193233 С2, МПК G07C 5/08, опубл. 2002.11.20) /1/, а также способ контроля скорости транспортного средства (RU 2150115 С1, МПК G01P 3/50, опубл. 2000.05.27) /2/. Устройство /1/ содержит датчик скорости, накопитель информации, пульт управления, датчик времени, микро ЭВМ, дисплей, второй датчик скорости и контроллер. Решение технически затруднено для реализации, поскольку требует раздельной установки двух датчиков скорости. Место, в котором необходимо установить датчики скорости находятся в незащищенных от воздействия внешних факторов местах, поскольку должны крепиться на левой и правой колесной паре соответственно. В стандартных, заводских устройствах крепление датчика скорости производится в технологическом отверстии, которое расположено на автоматической коробке передач (АКП).
Известно устройство /2/, которое включает в себя тахограф, датчик скорости, установленный на коробке передач, устройство управления, запоминающее устройство, снабженное стековой памятью, тактирующее устройство, устройство обработки данных и индикатор. Датчик скорости выдает импульсы, количество которых соответствует пройденному транспортным средством пути. В качестве датчика скорости используется импульсный датчик скорости, основанный на эффекте Холла. К недостаткам данного устройства относится метод измерения, который без ввода дополнительных данных не обеспечит корректного подсчета скорости и пройденного пути. Помимо этого информация о превышении разрешенного скоростного режима, если таковой имел место, спустя некоторое время будет потеряна. В результате исключается основной воспитательный стимул - неотвратимость наказания за нарушение правил дорожного движения, вне зависимости от времени нарушения, поскольку учетные документы должны сохраняться в течение года (норма Европейского союза).
Наиболее близким по техническому решению к заявляемой полезной модели относится цифровой тахограф, принимаемый за прототип. Описание и ссылки на цифровые тахографы приведены в документе выпущенном Минтрансом и размещенном в Интернете /3/. (Минтранс. Влияние технических средств контроля на состояние аварийности дорожного движения). В ней указаны типы цифровых тахографов, разрешенных для применения в Российской Федерации. Рассмотрим цифровой тахограф, находящийся в списке Минтранса и разрешенным для использования в РФ, типа Siemens VDO DTCO 1381 /4/.
В состав цифрового тахографа входят: органы управления - кнопочная станция, печатающее устройство, два слота считывателей карточек водителей, дисплей и порт ввода-вывода загрузки, обработки, хранения и передачи информации, разъем подключения питания, блок питания цифрового тахографа, порт ввода-вывода подключения датчика скорости, датчик скорости, устанавливаемый на коробке передач, микроконтроллер. Запоминающее устройство цифрового тахографа позволяет сохранить в течение года информацию о скорости, пройденном пути, имевших место нарушениях и ряду других величин и параметров. Программное обеспечение цифрового тахографа позволяет ввести данные, без которых невозможен корректный подсчет скорости и пройденного пути - это коэффициенты К и L. Коэффициент К соответствует количеству импульсов, приходящих с датчика скорости за километр пройденного пути, а коэффициент L равен длине обода колеса.
К недостаткам цифрового тахографа можно отнести следующее:
1. Недостаточную точность определения основных параметров цифрового тахографа (скорости и пройденного пути), в связи с тем, что источник времени цифрового тахографа нестабилен. Так по нормам Европейской комиссии по транспортным средствам (ЕСТР) разброс времени цифрового тахографа может составлять до ±2 минуты в день, но в тех же документах есть ссылка и рекомендация на необходимую корректировку, в случае если выбег времени составляет до 20 минут в сутки.
2. В процессе работы транспортного средства (ТС) происходит постоянное уменьшение обода колеса за счет стирания протектора шин или при замене колеса. Это постоянное уменьшение коэффициента L приводит к изменению точности подсчета скорости и пройденного пути, поскольку данные рассчитываются путем перемножения значений коэффициента L на коэффициент К.
3. Датчик скорости становится объектом противоправных действий недобросовестных водителей, которые пытаются тем или иным способом воздействовать на получаемые данные с датчика скорости с целью их фальсификации. Известны случаи воздействия на датчик скорости путем наложения на него постоянных магнитов; путем коммутации кабелей от датчика скорости и тому подобное.
Задача, поставленная и решаемая настоящей полезной моделью, состоит в увеличении точности работы, а соответственно и определяемых цифровым тахографом параметров. Это обеспечивается за счет отказа от датчика скорости, являющегося источником нестабильной информации, и переходом на цифровые данные, получаемые от приемника спутниковой навигации системы ГЛОНАСС/GPS. (Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ ИКД ГЛОНАСС. Редакция 5.0 2002) /5/. Это позволяет использовать навигационную информацию получаемую из протокола обмена NMEA 0183 (NAVSTAR GPS. Interface Control Document. 1991) /6/, используемую в системе космической навигации ГЛОНАСС/GPS. В протоколе обмена NMEA 0183 находится четыре идентификатора сообщения: - GGA; - GSA; - GSV; - RMC, каждый из которых несет специфическую навигационную информацию. В качестве рабочего идентификатора выбирается сообщение RMC (сообщение с рекомендованным минимумом данных) в котором содержится навигационная информация о наземной скорости, широте, долготе и обеспечивается привязка ко времени UTC. В качестве эталона времени спутниковой системы ГЛОНАСС, используется стандарт частоты, суточная нестабильность которого составляет 5×10-13.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что цифровой тахограф, содержащий индикатор, кнопочную станцию, печатающее устройство, два слота карточек водителей, порт ввода-вывода программатора, для загрузки и обработки входящей информации, разъем; входного напряжения питания, блок питания цифрового тахографа, микроконтроллер и запоминающее устройство согласно полезной модели вводятся - приемник спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS, ГЛОНАСС/GPS антенна, разъем для подключения ГЛОНАСС/GPS антенны, блок стабилизатора напряжения 3.3 В, порт ввода-вывода стандартного интерфейса UART для обмена данными согласно протокола NMEA. При этом выход разъема входного напряжения питания соединен со входом блока питания цифрового тахографа, к выходу питания которого подключены входы питания блока стабилизатора напряжения 3.3 В, индикатора, кнопочной станции, печатающего устройства, слота первого и слота второго карточек водителя, микроконтроллера и запоминающее устройство. Выход питания блока стабилизатора напряжения 3.3 В нагружен на входы питания приемника спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS и через разъем подключения ГЛОНАСС/GPS антенны, подает питание на антенну. На чертеже изображена функциональная схема заявляемого цифрового тахографа.
Цифровой тахограф содержит блок питания цифрового тахографа 1, подключенный входом питания к выходу разъема подключения питания 2, а выходом к входу питания микроконтроллера 7, который подключен к индикатору 3, кнопочной станции 4, печатающему устройству 5, слоту первому 6 и слоту второму 8 карточек водителя, запоминающему устройству 9 и порту ввода/вывода программатора 10. Микроконтроллер 7 соединен с портом ввода-вывода стандартного интерфейса UART 13 приемника спутниковой навигации 14, который через разъем подключения ГЛОНАСС/GPS антенны 15 соединен с ГЛОНАСС/GPS антенной 16. От входного разъема 2 напряжение поступает на вход блока питания цифрового тахографа 1 и после преобразования подается на питающие входы устройств 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11. Стабилизатор 11 обеспечивает малошумящим питанием подключенную к разъему 15 ГЛОНАСС/GPS антенну 16, которая усиливает и передает навигационный сигнал на приемник спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS 19. Преобразованная приемником спутниковой навигации информация, в соответствии с протоколом NMEA, через порт ввода-вывода стандартного интерфейса UART 13 и информационные входы поступает в микроконтроллер 7. Выделенная информация с микроконтроллера 7 в виде значений скорости, времени и пройденного пути, выводится на индикатор 3 или, путем выбора режима работы на кнопочной станции 4, распечатывается на устройстве 5. Работа цифрового тахографа начинается с установки в слот первый 6 или слот второй 8 (в зависимости от того какой водитель начинает вождение) карточки водителя, о чем информируется микроконтроллер 7 и включается программное обеспечение активирующее алгоритм работы цифрового тахографа.