Внедрение системы ГЛОНАСС. внедрение системы ГЛОНАСС. Лекция Внедрение системы спутникового мониторинга транспорта на примере организации Введение
 Скачать 81.6 Kb.
|
|
1.2 Оптимальная структура спутниковых систем местоопределения автотранспорта В настоящее время у многих ведомств и организаций возникает необходимость оперативного слежения за местоположением и состоянием подвижных объектов, а также передачи на них оперативной информации. Практически все заинтересованные диспетчерские службы в настоящее время имеют в своем распоряжении те или иные технические средства, позволяющие осуществлять контроль/слежение за передвижением своих объектов. Однако существующие средства не являются совершенными, обладают малой степенью автоматизации и имеют малую достоверность. В последние годы настоятельно ставится задача о внедрении новых надежных технических средств, которые позволили бы осуществлять автоматизированный сбор диспетчерской информации с подвижных объектов, а также передавать информацию на объекты. Технически эта задача может быть выполнена целым рядом средств, как традиционных, так и спутниковых. На практике, однако, ни одна из возможных систем так и не была реализована на территории России. Создание такой системы позволит обеспечить автоматизированный сбор информации о дислокации подвижных объектов, обслуживаемых в рамках данной системы вне зависимости от их местоположения на Земном шаре, т.е. в глобальном режиме. При этом средства системы будут автоматически вычислять географические координаты местоположения объектов и направлять их в соответствующие диспетчерские пункты пользователей. Информация может быть также запрошена с объекта по инициативе диспетчера из диспетчерского пункта и имеется возможность передать на объект необходимую информацию. Средства системы позволяют не только решать коммерческие цели управления, но и обеспечат повышение безопасности движения объектов и будут способствовать охране человеческой жизни. Данные о дислокации аварийных объектов могут быть переданы в соответствующие поисково-спасательные службы. Изучения, проведенные в России показали, что имеются следующие основные категории потенциальных пользователей, заинтересованные в получении оперативной информации с подвижных и стационарных объектов: 1. Администрации, эксплуатирующие автомобильный транспорт. 2. Организации, эксплуатирующие подвижной железнодорожный состав и специальные средства. 3. Организации, эксплуатирующие подвижные автомобильные объекты. 4. Научные организации, проводящие с помощью подвижных технических средств изучение окружающего пространства. 5. Организации, эксплуатирующие магистральные трубопроводы и иные удаленные объекты. 6. Предприятия топливно-энергетического комплекса. 7. Сельскохозяйственные предприятия. 8. Коммерческие структуры. Анализ требований потенциальных пользователей к системам сбора оперативной информации позволил выявить следующее: 1. Необходимость автоматического определения географического местоположения объекта, не требующего вмешательства оператора в работу оконечного устройства. При этом требования к точности определения местоположения варьируются от нескольких метров до десятков километров. Некоторые категории объектов движутся по строго определенным маршрутам (поезда, автомобили), в то время, как другие имеют большую свободу перемещений. 2. Требования к оперативности доставки информации от оконечного устройства до пункта сбора данных пользователя изменяются от нескольких минут до нескольких часов. 3. Количество определений — от нескольких раз в месяц до нескольких раз в час. 4. Возможность передачи дополнительной информации с подвижного объекта и на объект. При этом выявлен достаточно широкий диапазон информации, подлежащей передачи. 5. Наличие простых и недорогостоящих оконечных устройств пользователей, которые при необходимости могли бы работать от автономных источников питания. В использовании системы слежения за местоположением подвижных объектов проявили заинтересованность ряд ведомств и организаций (МВД, МПС и др.). Отдельно стоит отметить заинтересованность в приобретении средств мониторинга автотранспортными предприятиями. Система должна обеспечивать возможность слежения за передвижением ценных грузов, легкового автотранспорта и других подвижных объектов в реальном масштабе времени с точностью определения местоположения до 50 метров, а также получения от объектов аварийной информации. В состав системы должны входить главный и региональные диспетчерские центры, в которые информация от объектов должна поступать одновременно. Должна быть предусмотрена возможность запросов о местоположении и состоянии объектов из диспетчерских центров, а также передача на них информации. Тип передаваемой информации — цифровой. Терминалы, устанавливаемые на подвижные объекты, должны быть устойчивы к вибрационным воздействиям, иметь малые габариты, вес (не более 1 — 1,5 кг) и энергопотребление. Электропитание должно осуществляться от автономного источника. Необходимо предусмотреть возможность автоматического срабатывания терминалов в аварийных ситуациях. Терминалы должны обеспечивать бесперебойную работу в диапазоне температур от — 50 до +50 °С при влажности воздуха при 30 °С — 99%. Антенны терминалов должны иметь малые габариты и обеспечивать бесперебойную связь при скорости ветра до 30 м/сек. 1.3 Анализ систем мониторинга автотранспорта GSM и Глонасс Системы GPS и ГЛОНАСС во многом подобны, но имеют и различия. Они разрабатывались с учетом наиболее вероятных областей применения. Поэтому ГЛОНАСС имеет преимущества на высоких широтах, а GPS — на средних. Вывод: необходимость сдвига диапазона частот вправо, так как в настоящее время ГЛОНАСС мешает работе как подвижной спутниковой связи, так и радиоастрономии является значительной помехой для системы Глонасс. Так же при смене эфемерид спутников, погрешности координат в обычном режиме увеличиваются на 25-30м, а в дифференциальном режиме — превышают 10 м; при коррекции набежавшей секунды нарушается непрерывность сигнала ГЛОНАСС. Это приводит к большим погрешностям определения координат места потребителя, что недопустимо для гражданской авиации, однако при этом к 2011 году погрешность определения координат уменьшится до всего 1 метра (благодаря увеличению числа спутников; сложность пересчета данных систем ГЛОНАСС и GPS из-за отсутствия официально опубликованной матрицы перехода между используемыми системами координат в настоящее время практически решена. Уже существуют приемники, работающие в обоих режимах. Такие приемники, одновременно работающие с сигналами ИСЗ GPS и ГЛОНАСС, в Украине изготавливаются на ГП “Оризон" (г. Смела), кроме того налажено и активно развивается их производство в России. 2. Спутниковая радионавигационная система Глонасс 2.1 Общие сведения о системе Отечественная сетевая среднеорбитальная СРНС ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система) предназначена для непрерывного и высокоточного определения пространственного (трехмерного) местоположения, вектора скорости движения, а также времени космических, авиационных, морских и наземных потребителей в любой точке Земли или околоземного пространства. В настоящее время она состоит из трех подсистем: подсистема космических аппаратов (ПКА), состоящая из навигационных спутников ГЛОНАСС на соответствующих орбитах; подсистема контроля и управления (ПКУ), состоящая из наземных пунктов контроля и управления; аппаратуры потребителей (АП). Считается, что возможности существенного повышения точности навигационных определений связаны с созданием глобальной системы отсчета, использующей самоопределяющиеся навигационно-геодезические спутники без привлечения измерений с поверхности Земли. Система ГЛОНАСС с полностью развернутой группировкой НС характеризуется вероятностью обеспечения навигационных определений не хуже 0,947 в непрерывном навигационном поле. Точностные характеристики определения плановых координат, высоты и времени равны соответственно 30 м, 30 м и 1 мкс, а доступность системы — 0,98). Информация, передаваемая потребителям ГЛОНАСС в составе служебной информации конкретного НС, содержит координаты фазового центра передающей антенны данного НС в геоцентрической системе координат. Эта система координат также как и принятая в СРНС СРS система координат WGS-84 относится к декартовым системам типа ЕСЕР (Еаrth-сеntеred Еаrth-fixed, т.е. начало координат расположено в центре масс Земли и направления осей связаны с Землей). До 1993 г. в СРНС ГЛОНАСС использовалась система координат СГС-85. Частотно-временное обеспечение реализуется системой синхронизации ГЛОНАСС, которая обеспечивает формирование единой системной шкалы времени, синхронизацию БШВ (бортовых шкал времени) каждого с СШВ. расчет частотно-временных поправок (ЧВП). определение расхождения СШВ относительно шкалы Государственного эталона координированного всемирного времени UТС (SU), расчет поправок к СШВ, закладку поправок на борт НС (дважды в сутки) для передачи их потребителям в составе навигационного сообщения. Частотно-временные поправки рассчитывают на каждом витке НС в виде двух параметров линейной аппроксимации расхождения БШВ относительно НС на тридцати — (шестидесяти) минутном интервале и закладываются дважды в сутки (ориентировочно каждые 12 ч) на борт каждого НС. Шкала времени каждого спутника ГЛОНАСС может эпизодически подвергаться коррекции с целью того, чтобы отличие этой шкалы от шкалы времени центрального хронизатора не превышало + 1 нс. В этом случае и течение времени, необходимого наземному комплексу для проведения сверки и формирования поправок, в навигационном сообщении передаются признаки, запрещающие использование лого спутника для целей навигации. Шкала системного времени в ГЛОНАСС корректируется одновременно с коррекциями на целое число секунд шкал UТС (SU), проводимыми Службой Всемирного времени. Коррекции шкал UTС необходимы для их согласования с астрономической шкалой UT1 всемирного времени. Указанная коррекция СШВ ГЛОНАСС осуществляется в 00 ч 00 мин 00 с в полночь с 30 июня на 1 июля или с 31 декабря на 1 января. О планируемом проведении секундной коррекции СШВ ГЛОНАСС сообщается заблаговременно. Наземный сегмент системы ГЛОНАСС — подсистема контроля и управления, предназначена для контроля правильности функционирования, управления и информационного обеспечения сети спутников системы ГЛОНАСС, состоит из следующих взаимосвязанных стационарных элементов: центр управления системой ГЛОНАСС; центральный синхронизатор; контрольные станции; система контроля фаз; квантооптические станции; аппаратура контроля поля. Наземный сегмент выполняет следующие функции: проведение траекторных измерений для определения и прогнозирования и непрерывного уточнения параметров орбит всех спутников; временные измерения для определения расхождения бортовых шкал времени всех спутников с системной шкалой времени ГЛОНАСС, синхронизация спутниковой шкалы времени с временной шкалой центрального синхронизатора и службы единого времени путем фазирования и коррекции бортовых шкал времени спутников формирование массива служебной информации (навигационных сообщений), содержащего спрогнозированные эфемериды, альманах и поправки к бортовой шкале времени каждого спутника и другие данные, необходимые для формирования навигационных кадров передача (закладка) массива служебной информации, в память ЭВМ каждого спутника и контроль за его прохождением контроль по телеметрическим каналам за работой бортовых систем спутников и диагностика их состояния контроль информации в навигационных сообщениях спутника, прием сигнала вызова ПКУ управление полетом спутников и работой их бортовых систем путем выдачи на спутники временных программ и команд управления; контроль прохождения этих данных; контроль характеристик навигационного поля определение сдвига фазы дальномерного навигационного сигнала спутника по отношению к фазе сигнала центрального синхронизатора планирование работы всех технических средств ПКУ, автоматизированная обработка и передача данных между элементами ПКУ Центр управления системой соединен каналами автоматизированной и неавтоматизированной связи, а также линиями передачи данных со всеми элементами ПКУ, планирует и координирует работу всех средств ПКУ на основании принятого для ГЛОНАСС ежесуточного режима управления спутниками в рамках технологического цикла управления. При этом ЦУС собирает и обрабатывает данные для прогноза эфемерид и частотно-временных поправок, осуществляет с помощью, так называемого, баллистического центра расчет и анализ пространственных характеристик системы, анализ баллистической структуры и расчет исходных данных для планирования работы элементов ПКУ. Центральный синхронизатор, взаимодействуя с ЦУС, формирует шкалу времени ГЛОНАСС, которая используется для синхронизации процессов в системе, например, в системе контроля фаз. Он включает в свой состав группу водородных стандартов. Контрольные станции (станции управления, измерения и контроля или наземные измерительные пункты) по принятой схеме радиоконтроля орбит осуществляют сеансы траекторных и временных измерений, необходимых для определения и прогнозирования пространственного положения спутников и расхождения их шкал времени с временной шкалой ГЛОНАСС, а также собирают телеметрическую информацию о состоянии бортовых систем — спутников. С их помощью происходит закладка в бортовые ЭВМ спутников массивов служебной информации (альманах, эфемериды, частотно-временные поправки и др.), временных программ и оперативных команд для управления бортовыми системами Траекторные измерения осуществляются с помощью радиолокационных станций, которые определяют запросным способом дальность до спутников и радиальную скорость. Дальномерный канал характеризуется максимальной ошибкой около 2...3 м. Процесс измерения дальности до спутника совмещают по времени с процессом закладки массивов служебной информации, временных программ и команд управления, со съемом телеметрических данных со спутника. В настоящее время для обеспечения работ ГЛОНАСС могут использоваться КС, рассредоточенные по всей территории России. Часть КС и других элементов наземного сегмента ГЛОНАСС осталась вне территории России. В случае выхода из строя одной из станций возможна ее равноценная замена другой, так как сеть КС обладает достаточной избыточностью и в наихудшей ситуации работу системы может обеспечивать ЦУС и одна станция, однако интенсивность ее работы будет очень высокой Описанная сеть КС отличается от аналогичной структуры СРНС GPS тем, что обеспечивает высокое качество управления орбитальной группировкой только с национальной территории. КС ГЛОНАСС могут использоваться для обеспечения функционирования других космических средств. Кванто-оптическая станции предназначены для периодической юстировки радиотехнических каналов измерения дальности КС с помощью лазерного дальномера. В этих целях на каждом спутнике размещены специальные лазерные отражатели. Применение КОС обеспечивает высокоточное измерение параметров движения спутников ГЛОНАСС. За последние 20 лет разработаны три отечественные лазерные станции слежения или КОС: лазерная дальномерная система Гео-ИК; КОС Эталон; КОС Майданак (Узбекистан). Наиболее эффективно лазерные станции работают в ночное время при хорошей видимости. Система ГЛОНАСС создавалась в условиях, когда уровень фундаментальных исследований в области геодезии, геодинамики и геофизики не обеспечивал требуемую точность эфемеридного обеспечения системы. В этих условиях был проведен комплекс работ по обоснованию путей, решения этой проблемы через построение согласующих моделей движения спутников, параметры которых определяют в процессе решения самой задачи баллистико-навигационного обеспечения системы Исследования показали, что необходимо отказаться от типовых острорезонансных (например, с периодом обращения спутника равным 12 ч, как в СРНС GPS, когда период вращения Земли вокруг своей оси равен двум периодам обращения спутника) орбит спутников, так как в процессе моделирования уравнений траекторного движения спутников это повышает устойчивость их решений и ослабляет корреляции между параметрами отдельных уравнений (моделирующих, например, изменение геопотенциала, координат измерительных средств, радиационного давления). Кроме того, оказалось, что наивысшая точность баллистико-эфемеридного обеспечения системы при решении многомерной навигационной задачи с расширенным вектором состояния обеспечивается при обработке измеренных текущих навигационных параметров на интервале 8сут. Переход от острорезонансных орбит был осуществлен путем увеличения числа витков спутника (по сравнению с GPS) на интервале 8сут до 16...17. Число спутников в системе брано равным 24 с равномерным распределением по трем орбитальным плоскостям. Все спутники системы фазируются таким образом, что на больших временных интервалах они имеют один след на поверхности Земли. Это обеспечивает высокую баллистическую устойчивость системы и относительно высокую точность и простоту расчетов траекторий. Опыт эксплуатации системы показал, что при обеспечении начального периода обращения спутника с точностью не хуже 0,1 с на протяжении заданного срока активного существования спутника его положение в системе корректировать не нужно. В настоящее время в системе ГЛОНАСС используется запросная технология эфемеридного обеспечения, когда исходной информацией для расчета эфемерид служат данные измеренных текущих параметров спутников, поступающие в ЦУС от контрольных станций по программам межмашинного обмена через вычислительную сеть. Ежесуточно осуществляется 10...12 сеансов передачи информации по каждому спутнику. В типовых операциях управления ПКУ ГЛОНАСС предусмотрено использование измерений КС в запросном режиме с двумя разновидностями ДН бортовой антенной системы — всенаправленной и узкой. В первом случае точностные характеристики измерений запросной дальности находятся в пределах от сотен метров до десятков километров. Такие измерения выполняют только на первом этапе полета НС. Определение параметров движения спутника производится по запросным измерениям дальности и радиальной скорости в два этапа. На первом этапе определяют параметры движения спутника по измерениям радиальной скорости с последующей переработкой этих измерений с использованием уточненных по ним начальных условий движения. На втором этапе вычисляют параметры движения спутника по измерениям дальности и радиальной скорости. Параметры движения спутника на участках приведения и постановки спутника в системную точку находят на мерных интервалах продолжительностью 14 витков. Технология эфемеридного обеспечения на этапе штатной эксплуатации основана на использовании высокоточных измерений дальности КС и включает предварительную обработку измерений (расшифровка данных измерений КС с последующим устранением неоднозначности измерений дальности, калибровкой, приведением измерений к центру масс спутника для компенсации выноса бортовой антенны, учетом ионосферной и тропосферной рефракции). Решение проблемы высокоточных определений орбит возможно при, создании высокоточных математических моделей движения и измерений, на точность которых влияют следующие факторы: геофизические, определяемые погрешностью задания системы координат и гравитационного поля Земли; геодинамические, связанные с нахождением координат полюса и неравномерности вращения Земли; а также факторы, обусловленные учетом негравитационных возмущений в модели движения. В основе этих методов лежит понятие согласующих моделей, которые представляют собой системы геофизических параметров и параметров, определяющих математическую модель движения НС по данным обработки навигационных измерений. Такие модели не являются фундаментальными и пригодны только для конкретных орбит, и позволяют при наличии высокоточных измерений параметров движения НС и достаточно полном описании действующих на них сил уменьшить влияние погрешностей определения геофизических и геодинамических факторов на точность определения эфемерид конкретного НС за счет уточнения координат измерительных пунктов, параметров гравитационного поля Земли, параметров вращения Земли и включения координат КС и других параметров согласующей модели в состав расширенного вектора состояний НС. При решении задач определения и прогнозирования движения спутника эфемериды рассчитывают путем численного интегрирования дифференциальных уравнений движения комбинированным методом Рунге — Кутта и Адамса в координатной системе, заданной средним экватором и равноденствием эпохи начала бесселева года (в 1975 г). В правых частях дифференциальных уравнений учитываются основные возмущающие силы. Гравитационное поле Земли представлено разложением в ряд по сферическим функциям до гармоник степени и порядка 8 включительно. При моделировании расчетных аналогов измерений учитываются уходы полюса и поправки ко времени за счет неравномерности вращения Земли. При выводе спутника из системы требование к точности нахождения параметров движения определяются исходя из необходимости надежного вхождения в связь со спутником. В этом случае параметры движения спутника определяют на мерных интервалах длительностью не менее четырех витков не реже одного раза в месяц. В состав уточняемых параметров при этом включаются только кинематические. В соответствии с целевым назначением система ГЛОНАСС имеет в своем составе подсистему КА (навигационных спутников), которая представляет собой орбитальную группировку из 24 спутников. Спутники, излучая непрерывные радионавигационные сигналы, формируют в совокупности сплошное радионавигационное поле на поверхности Земли и в околоземном пространстве, которое используется для навигационных определений различными потребителями. Структура сети спутников такова, что в каждой точке земной поверхности и околоземного пространства в любой момент времени находится одновременно не менее четырех спутников, взаимное расположение и качество сигналов которых обеспечивает ему возможность координатно-временных измерений с заданными характеристиками. Требование по количественному составу орбитальной группировки основывается на том, что заданные точностные характеристики навигационного обеспечения могут быть получены в системе ГЛОНАСС при наличии в орбитальной группировке, например, 21 спутника (по семь спутников в каждой орбитальной плоскости), а остальные обеспечивают «горячий» резерв и высокую устойчивость системы. Спутники ГЛОНАСС размещаются на трех практически круговых орбитах. Высота каждой орбиты составляет 18 840… 19 440 км (номинальное значение составляет 19 100 км), что позволяет отнести ГЛОНАСС к среднеорбитальным СРНС. Таким образом, орбитальная группировка спутников ГЛОНАСС с несинхронными почти круговыми орбитами более стабильна по сравнению с группировкой спутников СР5 с синхронными 12-тичасовыми орбитами. Рассмотренная структура орбитальной группировки позволяет обеспечить практически непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства (включая ближний космос) навигационным полем с заданными характеристиками. В отличие от сигнала стандартной точности системы GPS в системе ГЛОНАСС не предусматривается его принудительного загрубления, хотя иногда и используется применительно к нему обозначение ПТ-сигнал (сигнал пониженной точности). Однако имеющиеся более низкие по сравнению с ВТ-сигналом характеристики точности можно отнести к этапу выбора параметров сигнала при разработке системы и не связаны с политикой поставщиков нави рационного обслуживания в системе ГЛОНАСС на этапе ее эксплуатации. В связи с этим всем пользователям ГЛОНАСС доступны измерения координат местоположения и скорости с беспрецедентно высокой (даже по отношению к открытому каналу системы GPS) точностью. В дальнейшем более подробно рассматривается структура и характеристики СТ-сигнала, передаваемого в диапазоне L1. Контроль целостности радионавигационного поля СРНС заключается в контроле качества излучаемых НС системы навигационных радиосигналов и качества передаваемой ими служебной информации с целью поддержания высокой достоверности навигационных измерений и/или предупреждения потребителей о состоянии системы. Известны несколько способов контроля целостности. Самоконтроль бортовых систем НС. На спутниках системы ГЛОНАСС осуществляется непрерывный автономный контроль (самоконтроль) функционирования основных бортовых систем. При обнаружении непарируемых нарушений нормального функционирования этих систем, влияющих на качество излучаемого спутником навигационного радиосигнала и достоверность передаваемого навигационного сообщения, на спутнике формируется признак его неисправности, который передается потребителю системы в составе оперативной информации навигационного сообщения. Дискретность передачи такого признака составляет 30 с. Максимальная задержка от момента обнаружения неисправности до момента передачи соответствующего признака не превышает 1 мин. В дальнейшем планируется уменьшить это время до 10 с. Недостатки этого канала контроля заключаются в его неполноте, например, средства самоконтроля рассчитаны на обнаружение не всех возможных нарушений в работе каждой бортовой системы НС; неисправности самих средств контроля не обнаруживаются и не сопровождаются передачей соответствующего сообщения потребителям; искажение эфемерид не может быть обнаружено на самом НС и т.д. Наземный контроль. Качество навигационного поля ГЛОНАСС контролируется и специальной аппаратурой из состава ПКУ — аппаратурой контроля поля (АКП). После соответствующего отказа бортовой аппаратуры спутника АКП обеспечивает формирование признака его неисправности в альманахах системы всех НС не позднее, чем через 16 ч. Дискретность передачи данного признака в служебных сообщениях НС ГЛОНАСС составляет 2,5 мин. Однако, оба указанных метода контроля целостности навигационного ноля ГЛОНАСС не обеспечивают требуемой полноты проверок и своевременности оповещения потребителей. На борту спутника находятся: бортовой навигационный передатчик (БНП); хронизатор (БХ); управляющий комплекс (УК); системы ориентации и стабилизации (СО), коррекции, электропитания; терморегулирования; бортовые средства заправки и обеспечения среды; элементы конструкции и кабельная сеть. Для обеспечения надежности основные системы навигационного спутника дублируются. Рассмотрим основные элементы бортовой аппаратуры НС ГЛОНАСС. Аппаратура потребителей (приемоиндикаторы СРНС) предназначена для определения пространственных координат, вектора скорости, текущего времени и других навигационных параметров в результате приема и обработки радиосигналов, принятых от НС. На вход ПИ поступают сигналы от НС, находящихся в зоне радиовидимости. Современные ПИ являются аналого-цифровыми системами, сочетающими аналоговую и цифровую обработку сигналов. Переход на цифровую обработку осуществляется на одной из промежуточных частот, при этом имеет место тенденция к повышению этой промежуточной частоты. Так как приемоиндикаторы СРНС имеют множество возможных применений (наземное, авиационное, морское, космическое и др.), то при их разработке необходимо основываться на создании унифицированных узлов с минимальной номенклатурой, из которых в дальнейшем можно конструировать ПИ различного применения. В качестве антенны можно использовать микрополосковую антенну (МПА), что обусловлено ее малой массой и габаритными размерами, простотой изготовления и дешевизной. Микрополосковая антенна состоит из двух параллельных проводящих слоев, разделенных диэлектриком: нижний проводящий слой является заземленной плоскостью, верхний — собственно излучателем антенны. По форме излучатель может быть прямоугольником, эллипсом, пятиугольником и т.д. Антенна рассчитывается для работы на низшей резонансной моде, которая излучается в основном в верхнюю полусферу (в направлении вертикальной оси). Микрополосковая антенна имеет ДН, обеспечивающую всенаправленный прием сигналов правосторонней круговой поляризации в верхней полусфере. Приемник является многоканальным устройством, в котором, как отмечалось выше, проводится аналоговое усиление сигналов, фильтрация и преобразование частоты несущей сингалов НС (понижение частоты), а также преобразование аналогового сигнала в цифровую форму. Так как в ГЛОНАСС сигнал от каждого спутников имеет свою несущую частоту, то каждый канал должен быть настроен на частоту сигнала одного из НС и селектировать частоты сигналов других НС. 2.2 Особенности использования Глонасс на транспорте Проблема автоматизации управления движением наземных транспортных средств возникла в начале XX века вместе с развитием железнодорожного и автомобильного транспорта. Наибольшего развития автоматизированные системы управления движением получили на железнодорожном транспорте на основе релейной автоматики УКВ-радиосвязи. В 70-х годах вопрос об автоматизации управления движением автомобильного транспорта в связи с массовым развитием дорожного движения в промышленно развитых странах встал особенно остро. Поэтому на мировом рынке появились системы управления автотранспортом на основе локальных систем местонахождения объектов и автомобильных УКВ-радиостанций. Принципиально новые возможности для создания автоматизированных систем управления транспортными потоками в масштабах городов, регионов и даже континентов появились в 80-х годах в связи с развитием радиосистем дальней навигации и дальней радиосвязи: импульсно-фазовых и фазовых радионавигационных систем, систем метеорной радиосвязи и, в особенности, спутниковых РНС и спутниковых систем радиосвязи. Организация движения транспортных средств характеризуется большими разнообразием, что требует учета специфики навигационного обеспечения при перевозке грузов и пассажиров. Классификацию видов организации движения наземного транспорта проводят по различным признакам: в локальном регионе или по проложенным магистралям и трассам; в составе группы или одиночное движение; по установленным или произвольным маршрутам; по расписанию или вне установленного регламента. Каждый из вариантов организации движения принципиально отличается один от другого тем, что требует разработки для каждого варианта индивидуальной технологии управления транспортными процессами, основу которых составляет специфическое навигационное обеспечение с соответствующими требованиями. Уровень требований к навигационному обеспечению технических средств транспортно-дорожного комплекса зависит от того, где используются результаты определения параметров движения — непосредственно на борту транспорта или осуществляется дистанционный контроль и управление транспортом, например, на диспетчерском пункте. Навигационное обеспечение наземных транспортных средств необходимо для реализации информационно-навигационных технологий, используемых при решении задач контроля в интересах повышения эффективности и безопасности дорожного движения. Области применения информационно-навигационных технологий дифференцированы по различным группам решаемых задач в транспортно-дорожном комплексе России: автоматическое обнаружение мест дорожно-транспортных происшествий; охрана и контроль состояния перевозимых грузов и обеспечение безопасности участников дорожного движения; управление муниципальным транспортом (автобусы, троллейбусы, трамваи, транспорт жилищно-коммунальных хозяйств, транспорт доставки продовольственных и промышленных товаров населению, пожарная служба, скорая помощь); управление технологическим транспортом при строительстве и ремонте автомобильных дорог; мониторинг, идентификацию и управление транспортом на карьерных и терминальных перевозках; мониторинг, идентификацию и управление перевозками крупногабаритных, высокотоннажных и экологически опасных грузов; управление транспортом ведомственных и коммерческих организаций (внутригородские и пригородные перевозки); управление транспортом магистральных и интермодальных (земля-море, земля-река и т.п.) перевозчиков. Требования наземных потребителей к точности местоопределения транспортных средств зависят от предназначения тех или иных технологий контроля и управления транспортными процессами: при решении большинства задач, связанных с обеспечением безопасности движения и организации перевозок пассажиров и грузов в процессе хозяйственной деятельности, требования к точности местоопределения транспортных средств с погрешностью не хуже 30 м. (предельная погрешность) в настоящее время удовлетворяют потребности автомобильно-дорожной отрасли; при решении специальных задач (слежение за экологически опасными грузами, защита от угона и поиск угнанных средств и т.д.) требования к точности местоопределения являются более высокими — не хуже 5...15 м. (предельная погрешность). Требования наземных потребителей к размерам рабочей зоны задаются исходя их анализа территориально пространственных условий реализации задач, использующих информационно-навигационные технологии: территория Российской Федерации, территории стран ближнего и дальнего зарубежья — при организации внутрироссийских и межгосударственных перевозок; глобальная зона — при организации интермодальных перевозок, включающих перевозку грузов речным и морским транспортом. Требования к дискретности (темпу) обновления координатной информации задаются на основании анализа структуры тех или иных технологий: при контроле и управлении большими группировками (системами) транспортных средств — не более 1 с (по каждому транспортному средству, входящему в состав группировки; при решении специальных задач — не более 1 с; при контроле и управлении одиночными транспортными средствами при их движении в условиях города и по магистрали — 0,5...1 мин. При формировании требований к доступности наземных потребителей к радионавигационным системам исходят из критериев решения (достижения) тех или иных задач, реализуемых при использовании соответствующих технологий контроля и управления транспортными процессами: при контроле и управлении большими группировками транспортных средств, а также при решении специальных задач допускается не более 1%сеансов навигации, в которых не выполняются требования но точности. Отсюда требования к доступности данной категории транспортных средств к РНС определяются значением вероятности не менее 0,99; при контроле и управлении одиночными транспортными средствами допускается доля сеансов, в которых требования по точности не выполняются, до 5%, что обуславливает значение требований к доступности РНС для одиночных транспортных средств на уровне 0,95. Требования потребителей автомобильно-дорожного комплекса к целостности РНС задаются исходя из возможностей парирования в автоматизированных системах контроля и управления транспортными процессами тех временных интервалов, на которых потребителям поступает с РНС недостоверная (ложная) навигационная информация. Противодействовать такой информации системы управления транспортными процессами могут ограниченное время. Именно численное значение возможного времени противодействия ложной информации в системах диспетчерского контроля и управления с заданным уровнем вероятности, по истечении которого должно поступать сообщение о нарушении функционирования РНС, задается в качестве показателя ее целостности. В существующих системах диспетчерского контроля и управления транспортными процессами время, затрачиваемое на обнаружение и доведение до потребителя сообщений (команд) об исключении из числа действующих ложных источников навигационных сигналов не должно превышать 15...30 с при вероятности 0,95. GPS или ГЛОНАСС. Обе системы очень близки но техническим характеристикам и идентичны по принципам функционирования. Для уменьшения занимаемого частотного диапазона спутники ГЛОНАСС, находящиеся в одной орбитальной плоскости, но по разные стороны Земли и одновременно не видимые, могут работать на одних и тех же литерных частотах, что предусматривается при проведении модернизации системы до 2010 г. 3. Расчет производственной программы ГУП РМЭ «Пассажирские перевозки» 3.1 Общая характеристика ГУП РМЭ «Пассажирские перевозки» Федеральное государственное унитарное Республики Марий Эл «Пассажирские перевозки» г. Йошкар-Олы создано в соответствии с приказом Министерства автомобильного транспорта РСФСР от 17 мая 1976 г. № 025. Предприятие является коммерческой организацией, находится в ведомственном подчинении Министерства транспорта Российской Федерации. Функции учредителя Предприятия осуществляют Министерство имущественных отношений РФ и Министерство транспорта РФ. ГУП РМЭ «Пассажирские перевозки» осуществляет следующие основные виды деятельности: маршрутные перевозки пассажиров автобусами в городском, пригородном и междугородном сообщениях; заказные перевозки пассажиров; перевозка пассажиров автобусами, работающими в режиме маршрутного такси; техническое обслуживание и ремонт автотранспортных средств, их хранение и подготовку к эксплуатации, в том числе по заказам юридических и физических лиц. К 2000 году износ подвижного состава составил более 80%. Принимая во внимание социальную значимость пассажирского автомобильного транспорта, Правительство Республики Марий Эл уделяет повышенное внимание развитию отрасли. С этой целью, начиная с 2001 года, парк автобусов республики стал пополняться современными автобусами. За счет средств республиканского бюджета с 2001 по 2007 год приобретено 200 автобусов ПАЗ различной модификации для государственных автотранспортных предприятий республики. Последним крупным мероприятием по обновлению подвижного состава стало приобретение за счет средств республиканского бюджета на условиях лизинга 50 автобусов марки ПАЗ-4230-03 «Аврора» для ГУП Республики Марий Эл «Пассажирские перевозки». Приобретение подвижного состава позволяет жителям республики быстро и своевременно добраться в любую точку республики и ближайшие регионы. Сейчас в Йошкар-Оле 13 автобусных маршрутов, общая протяженность линий — 249 км. Началом развития автотранспорта в нашей республике стало добровольное общество «Автодор» созданное в 1929 году, занимающееся строительством автомобильных дорог. В этом же году открылись первые курсы шоферов, как филиал Казанской автошколы. Для практического обучения будущих шоферов из Казани была привезена ходовая часть грузового автомобиля «Ford». Группой энтузиастов из числа первых, слушателей курсов шоферов был сделан первый автобус. Кузов автобуса был фанерный, обшит жестью и выкрашен краской вишневого цвета, а верх кузова и крыша краской цвета слоновой кости. Сидения были полумягкие, обиты черным дерматином и располагались вдоль кузова. В автобус вмещалось 12 — 18 человек, за смену с 10 до 16 часов перевозилось 120 — 180 человек. Первым водителем первого автобуса был Померанцев Агафангел Васильевич, 1908 года рождения, всю свою жизнь он посвятил автотранспорту. В июне 1931 года на этом автобусе встречали гостей, прибывших на празднование 10-летия Марийской автономной области, 21 июня 1931 года он начал курсировать по маршруту '''Гостиница «Онар» — железнодорожный вокзал", следуя по улицам: Советская, Горького, Волкова и опять Советская, потому что часть улицы Советской была в непроезжем состоянии. Это был первый городской маршрут" в Йошкар-Оле. 21 мая 1934 считается Днем рождения транспорта общего пользования в нашей республике. В июне 1934 года был получен 1 автобус, вышедший из восстановительного ремонта, а к началу 1935 года база Автогужтреста состояла из 2-х грузовых автомашин и 2-х старых автобусов марки ГАЗ-03-30 и рабочих, лошадей. Постепенно автобусные перевозки в городе Йошкар-Оле начинают развиваться. Маршрут «Железнодорожный вокзал — Гостиница „Онар“ продлен до аптеки № 1, открыт новый маршрут „Аптека — Княжна“. Вскоре открываются трактовые маршруты из Йошкар-Олы в Сернур, Новый Торьял, Яранск и Санчурск. Но в июне 1941 года началась Великая Отечественная война. Пассажирские перевозки во время войны не осуществлялись. Все лучшие автобусы и автомашины были переданы в Красную Армию. Пассажирские перевозки возобновились только 12 октября 1945 года. К этому времени было получено после восстановительного ремонта 2 автобуса марки ЗИС-16 и 1 автобус ГАЗ-AAA. До конца 1945 года было перевезено почти 60 тыс. пассажиров. Этим занималась Йошкар-Олинская автотранспортная контора. Она же осуществляла грузовые и таксомоторные перевозки. Пассажиры перевозились на автобусах, грузотакси и грузовых автомобилях в попутном направлении. В феврале 1956 года был подписан приказ №39 „Об организации Йошкар-Олинского пассажирского автохозяйства“. В нем говорилось, что на производственной базе ликвидированной Йошкар-Олинской автороты №2 организовать Йошкар-Олинское пассажирское автохозяйство, передав ему автобусы, грузовые и легковые таксомоторы из Йошкар-Олинской АТК, бывшее административное здание и автовокзал по улице Волкова. Парк состоял из 37 автобусов, 24 грузотакси, 10 легковых таксомоторов и 5 хозяйственных автомашин. Постепенно парк пополнялся. Территория гаража стала мала, и пришлось переносить частные дома, чтобы расширить стоянку. Начинается строительство автостанций в районных центрах республики: Оршанке, Советском, Новом Торъяле, Куженере и т.д. с тем, чтобы создать более комфортные условия для пассажиров и организовать кассовую продажу билетов. В это время пассажирские перевозки осуществляются по 6 городским маршрутам, протяженностью 25,4 км., 3 пригородным: в Семеновку, Кучки и Юшково и 3 междугородним: в Фокино, Оршанку и Новый Торъял. На междугородних маршрутах работали грузотакси. В предприятии в 1956 году работало 343 человека: из них водителей 132, а ремонтных рабочих 52, — была своя бензоколонка, построена ремонтная мастерская на 6 машиномест. В период с 1965 по 1967 год в Йошкар-Оле строился первый автовокзал. А 1 января 1968 года автовокзал принял первых пассажиров. В 1968 году впервые в Йошкар-Оле проведено изучение пассажиропотока силами организационного отдела Минавтотранса РСФСР и отдела пассажирских перевозок Марийского транспортного управления. По результатам изучения пассажиропотока было составлено рациональное расписание, а количество маршрутов в Йошкар-Оле увеличилось с четырех до восьми. Организация пассажирской центральной диспетчерской станции — ЦДС в ПАТП-1 начата в ноябре 1970 года. Пульты управления движением автобусов были изготовлены собственными силами. Находилась ЦДС в доме №5 по Анисимовскому переулку. В 20 контрольных пунктах в рабочие дни отмечается 100 автобусов, а в выходные и праздничные дни — 81 автобус. В начале 70-х годов автобусный парк пополняется новыми марками автобусов, более комфортабельными и вместительными. На городских маршрутах курсируют автобусы марки „ЛИАЗ“, а на междугородних — »Икарус". Существующей территории гаража явно не хватает. Расширение не возможно по причине плотной застройки со всех сторон. В 1970 году начинается строительство нового гаража по улице Строителей, 54. В основном строительство гаража было закончено, и он был сдан в эксплуатацию в 1976 году. Это производственный корпус, механическая мойка автобусов, котельная, трансформаторная подстанция, открытая стоянка на 150 автобусов, зона текущего ремонта, склады и т.д. В 1995 году сдана в эксплуатацию автозаправочная станция на 500 заправок в сутки. В коллективе Йошкар-Олинского ПАТП-1 имеются люди, которыми по праву гордится предприятие. Это орденоносцы, заслуженные работники автотранспорта РСФСР и Марийской АССР, награжденные Почетными грамотами правительства. Они отмечены государственными наградами за работу в отрасли. Своим добросовестным трудом, уважительным отношением к пассажирам, отличным знанием и бережным отношением к доверенной им технике, показывают пример другим. 3.2 Расчет основных показателей работы подвижного состава В современных условиях к работе АТП предъявляются все более высокие требования. Основное из которых — высокий уровень технологического оборудования и сооружений, достигаемый путем максимального использования современных материалов и техники. Современные АТП должны иметь высокие показатели по производительности, условиям труда и уровню механизации. Кроме того, должна быть обеспечена высокая эффективность капитальных вложений. В связи с тем, что предприятие является планово-убыточным, начисление фондов экономического стимулирования производилось из дотации, полученной из бюджета следующим образом: из полученной дотации минусуется сложившийся убыток по городским и пригородным перевозкам, а оставшаяся часть, распределяется на Фонд Накопления и Фонд Потребления по потребности возникающих затрат. Из общего наличия транспортных средств 60% эксплуатируются в городском сообщении, 27% в пригородном и 13% в междугородном сообщениях. Основой всего комплекса организации пассажирских перевозок является изучение пассажиропотока. При проведении этой работы учитываются потребности населения в перевозках, вносятся коррективы в расписание движения автобусов. Такие изменения более характерны для городских маршрутов. По городским, пригородным и междугородним перевозкам задействовано более 300 единиц автотранспорта. Ниже представлена диаграмма изменения пассажирооборота ГУП РМЭ «Пассажирские перевозки» за последние пять лет. Схема № 2. Изменение пассажиропотока с 2004 — 2009 гг. /> Вывод: как видно из графика пассажиропоток находится на относительно постоянном уровне, при этом имея склонность к увеличению. Для расчета производственной программы воспользуемся следующими исходными данными: Списочное количество — Аскк Средняя грузоподъемность — qн Коэффициент использования пробега — β Коэффициент грузоподъемности — γ Коэффициент вып-ка автомобиля — αв Техническая скорость — Vт Время в наряде — t Среднее расстояние перевозки — ln Время простоя под погрузкой/разгрузкой — tп-р Таблица № 2. Основные показатели подвижного состава Показатель Значение Ас, шт 280 qн, т 8 β 0,45 γ 0,8 αв 0,7 Vт, км/ч 16 t, ч 14 ln, км 45 tп-р, ч 0,5 Автомобиле-дни в хозяйстве — АДх Автомобиле-дни в работе — АДр Автомобиле-часы в работе — АЧр Среднесуточный пробег — lсс Общий пробег — Lобщ Суточный объем перевозок — Qсут Суточный грузооборот — Pсут Годовой объем перевозок — Qгод Годовой грузооборот — Pгод Календарные дни — Дк Расчеты /> /> /> /> /> /> /> /> /> Таблица № 3. Итоговая таблица расчетов Наименование Значение АДх, дн 102200 АДр, дн 71540 АЧр, ч 1287720 lсс, км 207,41 Lобщ, т. км 14838111,4 Qсут, т 13,3 Pсут, ткм 598,5 Qгод, т 951482 Pгод, ткм 42816690 4. Разработка мероприятий по внедрению системы мониторинга автотранспорта на ГУП РМЭ «Пассажирские перевозки» Помимо тех неоспоримых удобств, которые общественный транспорт создает в жизни человека, очевидно общественное значение массового его использования: увеличивается скорость сообщения при поездках; увеличивается число штатных водителей; облегчается доставка городского населения в места массового отдыха, на работу и т.д. Однако процесс автомобилизации не ограничивается только увеличением парка автомобилей. Быстрые темпы развития автотранспорта обусловили определенные проблемы, для решения которых требуется научный подход и значительные материальные затраты. Основными из них являются: увеличение пропускной способности улиц, строительство дорог и их благоустройство, организация стоянок и гаражей. Но обеспечение безопасности движения занимает в этом ряду не последнее место. В настоящее время в крупных АТП в городах Российской Федерации существует огромное количество проблем, таких как: координация деятельности различных служб; управление и контроль работы техники; управление движением транспортных потоков; повышение качества транспортного обслуживания населения; вопросы безопасности; Для решения вышеперечисленных проблем, предлагается Система Мониторинга Безопасности и Управления подвижными объектами (Locatrans). Такая система позволит обеспечить централизованный контроль и управление подвижными объектами предприятия. Система мониторинга мобильных объектов позволяет: Определять местоположение объектов и отображать их на электронной карте; Определять и отображать параметры движения объектов: скорость, направление движения, пройденный маршрут, места и продолжительность остановок; Контролировать состояние датчиков, установленных на мобильном объекте; Удаленно управлять исполнительными устройствами, установленными на мобильном объекте; Контролировать маршрут движения; Получать своевременное оповещение о входе или выходе из заданных географических зон; Пользоваться встроенными стандартными отчетами; Формировать отчёты по различным показателям за любой период времени; Формировать архивы о перемещении объектов и происшедших с ними событиях. Используя систему Locatrans, можно: увеличить объём перевозок и количество предоставляемых услуг; продолжение --PAGE_BREAK-- снизить аварийность; продлить срок эксплуатации транспортных средств; повысить дисциплину персонала; исключить нецелевое использование транспорта; оптимизировать расход топлива и ГСМ; снизить число холостых пробегов транспорта. Предлагаемая система включает в себя специальные аппаратно-программные решения, позволяющие осуществлять контроль и оперативное управление специальными службами, непрерывный мониторинг транспорта предприятий и организаций, обеспечить персональную безопасность. Прежде чем определиться с конкретным типом оборудования следует ознакомиться с его основными видами и возможностями. |