Контроль целостности данных при мониторинге транспортных стредств

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 519.872.7:621.396.98

А. П. Нырков,

д-р техн. наук, профессор, ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова;

Н. Ю. Вайгандт,

аспирант,

ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова

КОНТРОЛЬ ЦЕЛОСТНОСТИ ДАННЫХ ПРИ МОНИТОРИНГЕ ТРАНСПОРТНЫХ СТРЕДСТВ DATA INTEGRITY CONTROL IN THE TRANSPORT MONITORING

Статья посвящена мониторингу водного и автомобильного транспорта при помощи спутниковых навигационных систем GPS и ГЛОНАСС. Рассмотрены основные способы транспортного мониторинга и обеспечения целостности данных, полученных в процессе контроля.

The article tells about water and automobile transport monitoring by means of satellite navigation systems GPS and GLONASS. This article considers main methods of transport monitoring and ensuring data integrity, obtained in the course of control.

Ключевые слова: GPS, ГЛОНАСС, транспортный мониторинг, целостность данных.

Keys words: GPS, GLONASS, transport monitoring, data integrity.

О

ДНОЙ из наиболее актуальных и интересных задач на транспорте (как автомобильном так и водном) являются задачи оперативного диспетчерского управления работой подвижного состава (судна) в режиме реального времени и учета выполненной работы. На пассажирском транспорте учитываются также вопросы автоматизации и учета линейной выручки.

Наиболее интересным способом повышения эффективности транспортных предприятий и решения данного вида задач является использование современных информационных технологий. Качественным примером таких технологий могут служить системы спутниковой навигации — ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) и GPS (Global Positioning System — глобальная система позиционирования). Особый интерес в последнее время уделяется системе ГЛОНАСС, так как она является отечественной разработкой, создана по опыту американской системы GPS и является более совершенной. Стоит отметить, что страны Евросоюза в настоящее время также создают систему спутниковой навигации «Галилео», введение в строй которой ожидается в 2014-2016 гг.

При использовании спутниковой навигации местоположение подвижной единицы определяется по сигналам спутниковой системы. Это подразумевает необходимость наличия на транспортном средстве навигационного приемника, который обеспечивает прием сигналов от спутников и вычисляет координаты транспортного средства на местности. При установке дополнительного оборудования (датчика топлива, датчика открытия/закрытия кузова (трюма), датчика давления на оси (датчик осадки) и др.) и синхронизации его с бортовым контроллером (компьютером) можно вести контроль [4]:

— местоположения транспортного средства (ТС);

— текущего состояния ТС;

— состояния датчиков;

— соблюдения маршрутного листа.

При наличии необходимого программного и аппаратного обеспечения можно учитывать и прогнозировать:

— маршрут ТС;

— количество мест и продолжительность остановок;

— пробег ТС;

— расход топлива, мест заправок и сливов.

Обычно применяют два вида спутникового мониторинга: с использованием GSM (Global System for Mobile Communications) технологии, базирующейся на сотовой связи, и с использованием VSAT (Very Small Aperture Terminal) технологии, основанной на передаче данных посредством спутниковой связи [3].

В случае применения мониторинга с использованием GSM на транспортное средство устанавливается специализированное оборудование: бортовой контроллер-терминал (с GPS/ ГЛОНАСС-приемником и GSM-модемом) (рис. 1) и при необходимости датчики состояния (расход топлива, температуры, открытия/закрытия кузова, давления на ось и др.).

Рис. 1. Использование ГЛОНАСС/ОР8/в8М-терминала

Принятые со спутника и датчиков данные передаются через 08М-модем каждые 10-15 с по каналу 0РЯ8/ЕБ0Е/30 (стандарты пакетной передачи данных) на вышку сотового оператора. Оттуда данные передаются на сервер оператора, а затем через специализированный интернет-шлюз на сервер компании, осуществляющей мониторинг. Операторы компании могут осуществить доступ к полученным данным при помощи специализированных программных средств как через локальную вычислительную сеть компании (на рис. 1 ЛВС КОМПАНИИ), так и через Интернет.

Выпуск 1

При осуществлении мониторинга при помощи У8ЛТ на транспортное средство устанавливается вместо 08М-модема спутниковый У8ЛТ-терминал (рис. 2). Полученные от спутника и датчиков данные в этом случае передаются не по каналу сотового оператора, а У8ЛТ-терми-налом на спутник У8ЛТ-оператора. Этот спутник, в свою очередь, передает их на принимающие антенны У8ЛТ-оператора. Дальше данные двигаются по аналогичной схеме с 08М-опера-тором.

Рис. 2. Использование ГДОНАСС/ОР8/У8ЛТ-терминала

Передача данных по 08М-каналам значительно дешевле услуг У8ЛТ-провайдера, но в свою очередь имеет огромный недостаток: зона покрытия сотовой связи в настоящее время недостаточна для стабильной передачи данных. У8ЛТ-терминал может передавать данные из любой точки планеты на значительно большей скорости, в то время как 08М-связь доступна лишь в населенных областях страны и ее скорость передачи значительно уступает спутниковой связи.

* Контроль целостности радионавигационного поля систем ГЛОНАСС

| Радионавигационные системы применяются в приложениях, чрезвычайно критичных к до-

ш стоверности навигационной информации (авиация, боевые действия войск, морская навигация).

Поэтому контролю целостности радионавигационного поля системы уделяется большое внимание. Под контролем целостности радионавигационного поля понимается контроль качества передаваемых НКА (Навигационный космический аппарат) радиосигналов и качества передаваемой им навигационной информации.

В системе ГЛОНАСС контроль целостности радионавигационного поля осуществляется посредством:

1) самоконтроля на борту НКА. На спутниках ГЛОНАСС предусмотрен непрерывный автономный контроль функционирования основных бортовых систем. При обнаружении нарушений работы системы, которые не могут быть устранены внутренними средствами (например, включением резервного модуля), в программном модуле спутника формируется признак неисправности, оперативно передаваемый потребителю. Дискретность такого признака составляет 30 с (то есть максимальная задержка от момента обнаружения неисправности до получения сообщения о неисправности — 1 мин). В спутниках серии ГЛОНАСС-М дискретность передачи признака — 4 с, таким образом задержка оповещения потребителей сокращается до 10 с. Бортовая система самоконтроля недостаточна, так как не позволяет обнаружить все возможные нарушения. Кроме того, она не отслеживает отказы в работе самой системы контроля и не фиксирует искажения эфеме-ридной информации;

2) контроля наземными средствами. В наземных комплексах контроля и управления присутствует специальная аппаратура контроля поля (АКП). Если НКА непригоден, информация в альманахе устройства появляется не позднее чем через 16 ч после появления неисправности. Дискретность передачи признаков неисправности составляет 2,5 мин.

При самоконтроле формируется признак неисправности B(n). Нулевое значение этого признака соответствует состоянию «исправен». При контроле наземными средствами происходит формирование признака C(n) (обобщенных признаков состояния всех НКА системы на момент создания альманаха). Значение C(n) = 0 указывает на непригодность НКА. Значение C(n) = 1 говорит о пригодности НКА.

Признак B(n) становится известен потребителю значительно раньше, чем признаки C(n), но формирование признаков C(n) основано на более глубоком анализе качества радионавигационного поля. Аппаратура потребителя должна анализировать оба этих признака и принимать решение о пригодности сигнала конкретного НКА на их основе. В табл. 1 приведено правило, по которому делается вывод о работоспособности НКА с точки зрения получения максимальной достоверности.

Таблица 1

Пригодность НКА

Значение B(n) Значение С(п) Пригодность НКА

0 0 Нет

0 1 Да

1 0 Нет

1 1 Нет

Если признак C(n) говорит о непригодности, а признак B(n) о пригодности, то пригодность НКА можно считать условной. Условная пригодность может считаться допустимой для некритичных (например, бытовых) применений, в условиях недостаточного количества доступных спутников. Но в любом случае признак C(n) имеет высший приоритет и своим нулевым значением говорит об однозначной непригодности НКА.

Контроль целостности радионавигационного поля систем GPS.

Индикация работоспособности в системе GPS производится посредством передачи в навигационном сообщении соответствующей цифровой информации: 6-битовой двоичной совокупности (табл. 2). Старшие разряды этой совокупности имеют значение «0», когда все навигационные данные являются полноценными, и «1», если все или часть данных оказывается плохими. Пять младших разрядов характеризуют качество передаваемых сигналов (открытые для использования сигналы в диапазонах: L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,60 МГц, наличие/отсутствие модуляции сигналов, коды помехоустойчивости P и C).

Выпуск 1

Анализ переданных кодов осуществляется в навигационной аппаратуре потребителей. Как и для ГЛОНАСС, контроль целостности данных осуществляется наземными контрольными станциями, а также непосредственно в потребительской аппаратуре и в навигационном комплексе подвижного объекта.

Таблица 2

Работоспособность GPS

В

Код Состояние

00000 Все сигналы хорошие

00001 Все сигналы слабые

00010 Все сигналы отсутствуют

00011 Во всех сигналах отсутствует модуляция цифровой информацией

00100 Сигнал с L1 с P-кодом слабый

00101 Сигнал с L1 с P-кодом отсутствует

00110 Сигнал с L1 с P-кодом не имеет модуляции ЦИ

00111 Сигнал с L2 с P-кодом слабый

01000 Сигнал с L2 с P-кодом отсутствует

01001 Сигнал с L2 с P-кодом не имеет модуляции ЦИ

01010 Сигнал с L1 с C-кодом слабый

01011 Сигнал с L1 с C-кодом отсутствует

01100 Сигнал с L1 с C-кодом не имеет модуляции ЦИ

01101 Сигнал с L2 с C-кодом слабый

01110 Сигнал с L2 с C-кодом отсутствует

01111 Сигнал с L2 с C-кодом не имеет модуляции ЦИ

10000 Сигналы L1 и L2 с P-кодом слабые

10001 Сигналы L1 и L2 с P-кодом отсутствуют

10010 Сигналы L1 и L2 с P-кодом не имеют модуляции ЦИ

10011 Сигналы L1 и L2 с C-кодом слабые

10100 Сигналы L1 и L2 с C-кодом отсутствуют

10101 Сигналы L1 и L2 с C-кодом не имеют модуляции ЦИ

10110 Сигналы L1 слабый

10111 Сигналы L1 отсутствует

11000 Сигналы L1 не имеет модуляции ЦИ

11001 Сигналы L2 слабый

11010 Сигналы L2 отсутствует

11011 Сигналы L2 не имеет модуляции ЦИ

11100 НКА временно выведен

11101 НКА будет временно выведен

11110 Резерв

11111 Требуется более чем одна комбинация характеристики аномалии

Обеспечение целостности данных, передаваемых посредством GPRS-канала

Развитие GSM-инфраструктуры происходит колоссальными темпами. С развитием технологий растет и площадь покрытия GSM-радиосвязи. Но в действительности «сплошным покрытием» пока могут похвастаться только лишь крупные города (рис. 3). В малых населенных пунктах России, а особенно между ними GSM-радиосвязь оставляет желать лучшего.

О возможности устойчивой передачи данных посредством GPRS в прибрежной зоне вообще пока можно только мечтать. В связи с этим мониторинг транспортных средств в «белых пятнах» GSM-покрытия нуждается в подкреплении обеспечения целостности передаваемых данных.

В зоне, где GPRS-соединение устойчивое, целостность данных обеспечивает протокол TCP/ IP. При установлении сессии (соединения с сервером) каждому устройству присваивается уникальный адрес. Передаваемые данные разбиваются на пакеты и отправляются получателю (необязательно одним и тем же маршрутом), где происходит их сборка.

В областях, где передача данных по GPRS невозможна или временно пропадает соединение, обеспечение целостности данных происходит на аппаратном уровне (рис. 4). Данные, поступившие со спутника и от приборов (датчиков), формируются в единое сообщение. Система проверяет внутренний стек памяти, и если он пуст, происходит попытка передачи сформированного сообщения.

Рис. 3. Зона GPRS-покрытия

Выпуск 1

помещается в стек

Рис. 4. Схема аппаратного контроля целостности данных вР8-устройства

Если соединение с сервером установлено, то сообщение передается на сервер. После этого система запрашивает у сервера об окончании передачи сообщения. Если сообщение не передано, то оно помещается в стек и будет передано вместе со следующим сообщением.

Таким образом, на всем пути передачи данных обеспечивается полный контроль целостности данных мониторинга. Эффективное применение мониторинга транспорта позволяет не только сократить расходы, но и повысить производительность труда (на 30-80 %). Также сокращаются простои и «левые рейсы», повышается качество выполняемых работ. Автоматизированный мониторинг повышает эффективность и производительность работы логистических и сбытовых подразделений, а значит, усиливает конкурентные преимущества предприятия в

* целом.

Е

А

00

60 ]

Список литературы

1. Десятник В. В. Методы мониторинга транспорта в логистических цепях / В. В. Десятник, Д. Э. Лысенко // БИЗИНФОРМ. — 2010. — № 6.

2. Тимашев А. Точно в срок и с минимальными затратами / А. Тимашев, А. Кучеров // Логистика. — 2010. — № 4.

3. Соловьев Ю. А. Спутниковая навигация и ее приложения / Ю. А. Соловьев. — М.: Эко-Трендз, 2003.

4. Соловьев Ю. А. Системы спутниковой навигации / Ю. А. Соловьев. — М.: Эко-Трендз,

2000.

УДК 004.056.53 Ю. Ф. Каторин,

д-р воен. наук, профессор, ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова;

А. Е. Монахов,

канд. техн. наук, ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова

О ВОЗМОЖНОСТЯХ НАПРАВЛЕННЫХ МИКРОФОНОВ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ АКУСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ТРАНСПОРТНЫХ ОБЪЕКТАХ

ON THE POSSIBILITIES OF DIRECTIONAL MICROPHONES FOR TRANSFER OF AUDIO INFORMATION AT THE TRANSPORT UNITS

В статье рассказывается о предельных возможностях различных типов направленных микрофонов при приеме-передаче акустических сигналов.

The article tells about the possibilities limits of directional microphones of various types in receiving and transmission of audio signals.

Ключевые слова: информационная безопасность, акустический сигнал, направленный микрофон.

Key words: information security, audio signal, directional microphones.

К

ак в портах, так и во время плавания широко используются командно-трансляционные устройства — аппаратура двухсторонней громкоговорящей связи, для применения на судах внутреннего и смешанного плавания. Существующие модели полностью соответствуют требованиям технического регламента «О безопасности объектов внутреннего водного транспорта», но большинство из них допускаются к применению на всех судах, за исключением пассажирских судов смешанного (река-море) плавания. Причина в слишком большой интенсивности акустического сигнала, что делает невозможным нормальный отдых пассажиров. Этот недостаток можно устранить, установив на постах управления, расположенных в служебных помещениях и на открытых палубах судна, направленные микрофоны. Тогда уровень звука в командно-трансляционной сети можно уменьшить почти до уровня фона.

В начале 1990-х гг. направленные микрофоны вызывали повышенный интерес у организаций и частных лиц, которые занимались вопросами сбора информации с помощью технических средств. Это было связано с тем, что очень немногие люди ранее имели дело с данной техникой, а красочные буклеты отечественных и зарубежных фирм активно рекламировали «универсальное средство получения информации». В технических описаниях приводились фантастические данные о дальности съема информации (до 2000 м) и коэффициентах направленного действия

Выпуск 1