автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Создание структуры радиотехнической системы позиционирования и диспетчеризации подвижных объектов на основе использования городских пространственно-распределенных радиоэлектронных средств

гб 0й

На правах рукописи

^ ц 10 ^

карловский александр петрович

создание инфраструктуры радиотехнической системы позиционирования и диспетчеризации подвижных объектов на основе использования городских пространственно-распределенных радиоэлектронных

средств

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.12.17 - Радиотехнические и телевизионные

системы и устройства

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 1998

Работа выполнена на кафедре радиоуправления Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Я.С.Урецкий

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор И. К. Насыров,

кандидат технических наук И.З. Насыров

Ведущая организация: Казанский ФНПЦ «Радиоэлектроника»

Защита состоится "_"_1998 г. в_часов

на заседании диссертационного совета К.063.43.05

при Казанском государственном техническом университете

им. А. Н.Туполева по адресу: 420111, г. Казань, ул. К. Маркса, 10

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета

Автореферат разослан " "_1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

В. А. Козлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для обеспечения надежной и безаварийной работы шспортных коммуникаций и повышения эффективности использования готранспортиых средств, требуется создание систем позиционирования и спетчернзащш подвижных объектов (ПО), автоматизация управления движными объектами. Особенно важно использование подобных систем для /жб, нормальное функционирование которых зависит от скорости и авильности принятия решений на основе оценки динамически меняющейся гуации, таких как МВД, МЧС, «Скорая помощь» и т.п. Системы позиционирования и диспетчеризации представляют собой юкупность радиотехнических и геоинформационных систем, причем ищионирование объектов осуществляется с помощью радионавигационных ггем, а диспетчеризация с применением телекоммуникационных и »информационных систем.

При определении местоположения подвижных объектов в городских ювиях, возникают трудности обусловленные влиянием неоднородности :ды распространения радиоволн, вызванные элементами городской пройки, что существенно влияет на точность позиционирования. Известные ишзации направлены на решение частных задач отдельных категорий тьзователей, не удовлетворяют всему набору требований но точности, ■ратам экономических и частотных ресурсов, для различных видов шенений подобных систем, не учитывают возможность интеграционного тользования существующих радиоэлектронных систем. Поэтому возникает уальная задача, направленная на введение новых нетрадиционных <анизмов разработки и создания комплексных систем позиционирования и ;петчеризации подвижных объектов, основанных на изыскании чествующих технико-экономических резервов и интеграционном шмодействии различных субъектов информационного пространства, которая ешается в диссертации.

Целью работы является повышение эффективности радиотехнических ¡тем позиционирования и диспетчеризации подвижных объектов за счет их геграции в инфраструктуру городских пространственно-распределенных шоэлектронных средств.

Достижение указанной цели требует решения следующих основных задач: и Разработка методов позиционирования подвижных объектов в условиях 1ьших городов.

и Выбор методов организации передачи информации между подвижными »ектами и центральной диспетчерской станцией в условиях больших городов.

■ Разработка принципов интеграции системы в существующую Оргструктуру пространственно-распределенных радиоэлектронных средств.

■ Синтез на основе обобщенного анализа системы позиционирования и :петчеризации, с возможностью интеграции в геоинформационную Оргструктуру.

Методы исследований. Теоретические исследования базируются использовании методов теории исследования сложных систем, радионавигац и радиолокации, а также функционального анализа, экономической теорг оптимизации, системного анализа, теории принятия решений и метод планирования экспериментов.

Экспериментальные исследования проведены с использованием средс вычислительной техники, моделирующие программы разработаны на оснс программного продукта С++ Builder 3 фирмы Borland.

Научная новизна работы заключается в следующем.

О Проведен анализ особенностей позиционирования подвижных объекта урбанизированных условиях. Установлено, что в общей погрешнос измерений навигационного параметра, в отличии от традиционн навигационных систем, использующих линии положения, преобладает влия! задержки времени прихода сигнала, обусловленное многолучевост распространения;

О Рассмотрены способы повышел™ точности позвдионпролаг подвижных объектов. Установлено, что в условиях многолучев( распространения сигнала, использование далыюмерных измерений оптимизированным по критерию минимума ошибки задержки сиги; алгоритмом первичной обработки, способно повысить реальную точно местоопределения подвижных объектов по сравнению с традиционны методами.

О Рассмотрены методы повышения достоверности обрабо-навигационной информации, адаптированные к урбанизированным услови на основе создания избыточности измерений. Показано, что достоверно определения местоположения подвижных объектов может быть повышена , счет использования методов классификации многомерных наблюдений i наличии обучающей информации о характере возмущающих воздействий ср< распространения радиоволн;.

О Рассмотрены способы создания избыточности измерений навигациони параметра. Установлено, что избыточность измерений навигациош! параметра может быть создана при использовании в качестве инфраструкт позиционирования совокупности существующих городских пространстве! распределенных радиоэлектронных средств.

Практическая ценность работы. Разработаны методы повышения точнс определения местоположения подвижных объектов и алгоритм обрабс навигационной информации в системе позиционирования, адапгированнь условиям распространения радиоволн в условиях города. На i предложенного алгоритма возможно создание системы позиционировг подвижных объектов в условиях города.

Разработана принципы построения системы, протоколы информацион потоков, и методика интеграции в существующую инфраструк: пространственно-распределенных радиотехнических средств. Их иснользов; позволяет на этапе проекгирования, на основе анализа потенциаль

гегорий пользователей и особенностей городской застройки, выбрать гимальпую конструкцию системы позиционирования и диспетчеризации движных объектов, что позволяет повысить тактико-технические рактеристики при снижении затрат.

Синтезирован проект системы позиционирования и диспетчеризации цвижных объектов для г.Казани для решения определенного круга задач, и оведено ее праксеолошческое функционально-морфологическое описание. На юве примененных подходов и 'использованных системных решений )можна разработка многоцелевых: систем для конкретных категорий пьзопателей, для других пространственно-территориальных условий. Реализация результатов работы. Основные научные и практические ¡ультаты диссертационной работы использованы на предприятии ФНПЦ адиоэлектроника» г.Казань, а также в учебном процессе на каф. тиоуправленпя Казанского государственного технического у!шверситета им. Д.Туполева.

Апробация работы. Основные' результаты диссертационной работы шадывались и обсуждались на Всероссийской конференции "Гаггринские :ния" (Москва, 1996г.), Конфереции молодых ученых (Казань, 1996,1997гг.). Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 12 1;чных работ.

Итогом работы являются следующие результаты, выносимые на защиту: О Метод повышения точности позиционирования подвижных объектов в говиях больших городов.

О Алгоритм обработки навигационной информации в системе шционирования и диспетчеризации, адаптированный к условиям :пространения радиоволн в условиях города.

О Структура комплексной системы позиционирования и диспетчеризации хвижных объектов в условиях большого города, методика ее оптимизации, с можностью интеграции в геоинформационную инфраструктуру. О Методика синтеза системы позиционирования и диспетчеризации на юве интеграции в инфраструктуру пространственно-распределенных (иотехнических средств.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа изложена на > страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков и 14 таблиц, тоиг из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 129 [менований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении указаны основные проблемы создания систем иционирования и диспетчеризации подвижных объектов в условиях города, •снована актуальность и новизна работы, сформулирована ее цель, приведены явные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена задачам позиционирования и диспетчеризащ подвижных объектов в условиях города

Для определения требований, предъявляемых к диспетчерским система рассмотрены потенциальные потребители, нуждающиеся в постояшк контроле и управлением передвижением автотранспортных средств. Рассмотри круг задач, решаемых с помощью системы в каждом конкретном случае, набор параметров в наибольшей степени влияющих на качество (вероятное! выполнения поставленной задачи (табл. 1).

Таблица

Требования различных категорий пользователей к системе позиционирования

диспетчеризации

Категории потребителей Точность Скорость Число ПО Период Примечания

1. ГАИ, МВД МЧС и т.д. <10м < 120км/ч 300 1-5с защита от преднамеренны: помех, высокая надеяшост связи

2.Перевозка ценных грузов <10м < 120км/ч 10 1с то же

3. Автоперевозки по фиксированным маршрутам <100м (отн т.марш) <30км/ч 300 30с,

4. Автоперевозки в пределах всей террэтории города <300ы <60км/ч 300 Юс

5. Охранная 1 деж. режим <300м <120км/ч 10000 20с низкая стоимость

система | задержание <30м <120км/ч 10 1с «,<0,3с)

6. Индивидуальная навигационная система <10м <30км/ч - 1с Отсутствие диспсгчерско] связи

В соответствии с методами определения местоположения Г применяющимися в существующих диспетчерских системах и особенностя их построения выделены основные группы, и проведен их анализ с цел определения некоторой средней точности, соответствующей кажде рассмотренному методу определения местоположения и сложности реализаци Проведенный анализ требований потребителей и существующих сис. позиционирования и диспетчеризации подвижных объектов показал, 1 создание системы, удовлетворяющей интересам различных катего] пользователей, возможно на основе комплексирования спутниковых и назем* средств связи и позиционирования. Избыточность затрат при создании систе! может быть устранена на этапе разработки за счет интеграции в существуюн инфраструктуру радиоэлектронных средств и учета интеграциош взаимодействий локальных подсистем, отвечающих за решение часл подзадач отдельных категорий потребителей.

На основании проведенного анализа сформулирована задача, решаема диссертационной работе, заключающаяся в нахождении структу удовлетворяющей минимуму совокупных затрат, при выполнении требова разработки и применения из пространства допустимых:

Найти W Z-min[ ZK=Z-AZ ],

где ! € категория пользователей; j е режим работы i-ой систе hV с &У,к„,— требования к точности позиционирования, N с; Л',)т,— чт

щвижных объектов, 1/аим„,— максимальная скорость подвижного объекта, }с= {хк—■ группа к параметров требований разработки, применения и т.п. Вторая глава посвящена особенностям позиционирования подвижных >ъектов в условиях города.

Проведен анализ факторов, влияющих на точность определения :стоположения подвижного объекта. Показано, что наряду с флуктуационной, шамической, и аппаратурной, появляется составляющая погрешности, ¡условленная особенностями распространения электромагнитных волн в Завизированных условиях. Эта составляющая погрешности зачастую щественно превышает остальные и не может быть снижена и устранена при »мощи изменения частотно-энергетических характеристик системы.

Для традиционных навигационных систем, где основной вклад в ошибку хтоопределения вносит флуктуационная составляющая, оптимальной оценкой яигациошгого параметра является среднее значение апостериорной плотности роятности этого параметра:

(2)

В урбанизированных условиях измеряемый параметр ;; является смесью тинного V и ложных параметров £к> где к--\,К, а плотность распределения (7) пришедших не по кратчайшему пути будет:

(3)

/ы

Декомпозиция (3) с целью выделения Щу) и реалгоащш (2) затруднена в язи с неизвестностью, в общем случае, видов IVи К, порожденной возможностью учета всех факторов, влияющих на формирование отраженных гналов. В этом случае целесообразно применить статистические методы.

Для оценки навигационного параметра V используется свойство

к

абильности и сосредоточенности параметра V в сравнении с « д0),

¡Ы1

зволяющее использовать статистические методы для анализа и ассификации измерений навигационного параметра. Для повышения фективности оценки V целесообразно использовать максимум априорной формации о характере возмущающих воздействий среды распространения, раметрах движения объекта и особенностях метода измерения вигациошюго параметра. Сущность предлагаемого подхода заключается в едующем.

Производится Nv замеров навигационного параметра на некотором еменном интервале г = 1/тзх /Артах, где Ушах — максимальная скорость шмного перемещения источника измерительного сигнала и объекта, Дртт — данная точность определения местоположения объекта, соответствующем ному значению пространственного положения объекта.

Дополнительно на подвижном объекте фиксируются значения нескольких личественных признаков а(, / = 1, Nа, влияющих на свойства смеси (3),

которыми могут являться атмосферные условия, время суток, пространственж положение, отношение сигнал/шум и т.д.

Тогда состояние измерительной системы подвижного объекта, мош представить в виде многомерной случайной величины

где Ы = + Ыа, — размерность вектора К,, и применить к ней аппар; многомерного статистического анализа.

Целью анализа является получение максимального количества информащ о вдде составляющих (3) для возможной декомпозиции IV(V) и оцеш параметра V при использовании (2) с минимальной погрешностью.

В качестве оценки вида плотности вероятности IV(х) можно ограничить некоторым набором числовых характеристик Х^, такими как среди

значение, мода, дисперсии и ковариации исследуемых признаков, по которы при необходимости, с некоторой допустимой погрешностью, может бы восстановлен закон распределения случайной величины. Для осуществлен декомпозиции необходимо также получение информации о весе дк кажд составляющей (3).

Далее проводится теоретическое обоснование возможности использован многомерного статистического анализа и классификации многомерт наблюдений. Описывается общая постановка задачи измерения классификации применительно к измерению навигационного параметра.

Для полностью описанных классов, то есть для которых заданы :

(v)— плотности распределения вероятностей вектора V предположении, что наблюдения производятся в пространстве го клас (г = 1 ,М), р,— априорные вероятности классов , С(г|/), генералы совокупность, откуда извлекаются наблюдения У] будет смесью М классо! плотностью вероятностей

м

ЩГ) = 1РМ(П. (

ы

Классификация означает нахождение правил разбиения области V в< мыслимых значений v на м подмножеств, в соответствие с некотор: критерием, обычно минимизации относительных потерь. Рассматриваю* способы построения областей классификации БХ,82,—,5М (£, 05^= 0, при I и и 52 и... и = V), и задания классифицирующих правил ф(5) (у)) .

В общем случае, для (3) и (5) М фК и для возможности использования для оценки навигационного параметра каждому классу / необходимо ввест: соответствие некоторый характеристический вектор У,с помош

которого производится декомпозиция (3).

В процессе обучения системы формируется описание классов определяются области классификаци З^,^,...,^, задаю характеристические векторы оценок УДХ^.д^). Применение данного мет

ля всего ряда измеряемых навигационных параметров требует описания пассов измерений с высокой точностью, что создает определенные трудности а пуги практической реализации. Требования к детализации описания классов ожно уменьшить за счет максимального использования априорной иформации о свойствах навигационного параметра и модели измерений и греводу сопоставляемых классу решающих функций из разряда эрректирующих в разряд оценочных.

Это можно проиллюстрировать на примере измерения дальности. В эбанизнрованных условиях, в случае незначительного вклада флуктуационной )ставляющей, погрешность измерения (определяемая дополнительной щержкой времени прихода относительно кратчайшего расстояния) ^отрицательна, в силу физических свойств радиосигнала и среды шпространения. В этом случае для максимально достоверной оценки шггационного параметра целесообразно из N измерений выбрать шимальное, то есть алгоритм обработки будет

й = тт(Я(). (6)

Плотность распределения вероятности ошибки измерений по алгоритму (6) ж распределении величины измеренного параметра Л по закону Релея гределяется формулой

п N

Л

VN

(Л) =

N

'я

2с%

У

,Я>0

(7)

0,Л<0

Физический смысл (7) заключается в том, что при устремлении числа коррелированных измерений по алгоритму (6) к бесконечности, погрешность [ределеши навигационного параметра определяется флуктуационной ставляющей т.е.

Шп<7„ = <Г

Предлагается следующая последовательность реализации алгоритма (6) на зе классификации многомерных наблюдений (рис. 1).

Предварительно проводится обучение системы, на основе сходства которых статистически значимых признаков происходит формирование печного числа классов измерений навигационного параметра. Каждому ассу вводится в соответствие некоторый критерий достоверности измерений, зволяющий получить оценку точности измерения дальности о у о ределенной вероятностью ра для заданного числа опытов №

На основе измерительного импульса, полученного от источника мерительного сигнала, в оптимальном приемнике формируются N замеров

НАЧАЛО

Оптимальный прием измерительного сигнала

Получением замеров фазы сигнала

дальности, которые составляют одно наблюдение. В корректирующе устройстве происходит сравнение полученного наблюдения с заданными процессе обучения классами, и выносится решение о соответствии сделанног наблюдения некоторому классу (возможно присутствие класса нулевс достоверности измерений или сбоя).

Далее воссоздает« модель измерений общем ввде закс распределения случайной величинк соответствующая выбранному классу, 1 основе котор(

измеритель навигационного параметра произвол обработку наблюден по алгоритму (6) формирует оцен навигационного параметра. Ее

критерий

достоверности клас удовлетворяет заданным условиям, оценка дальше используется дальнейших расчел местоположения подвижного объекта.

Модель Классификация: |

классов —>| ЪШ—'&ЛМГХЯО I

Рис.1. Алгоритм обработки навигационной информации

противном случае возможно либо игнорирование результатов данного кан< измерения дальности, либо корректировка его параметров (числа замер соответствующих одному наблюдению).

Далее рассматривается применение способов оценки состоя! динамической системы по методу наименьших квадратов > позиционирования подвижного объекта.

Третья глава посвящена интеграции системы позиционирования диспетчеризации подвижных объектов в инфраструктуру пространствен распределенных радиотехнических средств.

в соответствии с методологией системного анализа были выдела границы систем различных уровней и проведено их иерархичеи функционально-морфологическое описание, на основе которс сформулированы основные цели интеграции.

Для описания системы позиционирования и диспетчеризации и фаструктуры пространственно-распределенных радиоэлектронных средств, юльзована модель, предложенная Я.С.Урецким для описания различных екоммуникациошплх систем, состоящая из трех основных элементов: 'авителя, группового канала и абонентского канала (Рис.2). Под управителем ммается жесткая структура системы, алгоритм работы, протоколы, ндарты. Абонентский канал представляет собой аппаратуру швидуального потребителя, групповой, соответственно, комплекс [аратуры системы, обслуживающий всех абонентов. На базе этой модели ю проведено обобщенное функционально-морфологическое описание темы.

Приведет.! требования к элементам Ьраструктуры пространственно- ,—

пределешшх радиотехнических | Й

дств, позволяющие интегрировать в нее | тему позиционирования и ! ^

---------->| Групповой канал

1 :

Абонент!АДонента . 1 ! 2 1. Абонент* к |

петчеризапии. Они состоят в | <! можности использования | р

егрируемой системой части ресурсов 1—— [)раструктуры (пространственных,

тотных и др.), а также инфраструктура Рис' 2- Обобщенная модель иена предоставлять услуги, телекоммуникационной системы

бходимые системе позиционирования и диспетчеризации.

Введены понятия «инфраструктура» и «интеграция». Под [фаструктурой понимается комплекс систем, обслуживающих объект, орый является потребителем и удовлетворяющие его множество ребностей посредством предоставления множества услуг. Таким образом, [зраструктура формируется вокруг некоторого объекта — потребителя. Без потребностей нет инфраструктуры.

Интеграция — есть процесс в результате которого, некоторая новая едряемая, проектируемая) система становится частью инфраструктуры (ее ментом), при этом эффективность инфраструктуры увеличивается, т.е.

э/>э„,

Э„ — эффективность инфраструктуры до интеграции в нее новой системы, — эффективность инфраструктуры после интеграции в нее новой системы, данном случае эффективность инфраструктуры позиционирования и :петчеризации определяется совокупностью критерия (1) и показателей. ества интегрируемых радиоэлектронных средств.

На основе обобщенного описания инфраструктуры, системы и множества урсов (под ресурсом понимается вспомогательные средства системы, 'бходимые для выполнения системой, поставленной перед ней задачи, [ример, радиочастотный ресурс, пространственный ресурс, денежный ресурс, дествующая элементная база и др.) проведен анализ инфраструктуры

пространственно-распределенных радиотехнических средств и предпоже] элементы инфраструктуры, удовлетворяющие приведенным выше требования;

Четвертая глава посвящена возможности практической реализации систе.« позиционирования и диспетчеризации подвижных объектов.

С целью определения количественных соотношений точности достоверности измерений в реальных условиях были проведа экспериментальные исследования зависимости погрешности определен дальности по алгоритму (6) от числа опытов при известном закс распределения случайной величины ошибки измерения.

Основой реализации предложенного алгоритма повышения точное определения местоположения подвижного объекта является исполъзоват большого числа (избыточного) статистически независимых измерен] Избыточность должна обеспечиваться как в отношении определения дальнос между ПО и одним из пространственно-распределенных объектов (наС замеров дальности, составляющих одно наблюдение), так и в имеющем« распоряжении количестве пространственно-распределенных объект Навигационный приемник может располагаться как на ПО так и вспомогательных объектах.

Количество вспомогательных пространственно-распределишых объек; для создания пространства позиционирования обеспечивающего в преде: города работу системы позиционирования и диспетчеризации зависит необходимой точности и ограничений на частотно-энергетические ресур' Необходимость удовлетворения требований разнородных категоу пользователей, создает дополнительные трудности. Создание диспетчере! части системы дублирует в ряде случаев существующие системы подвида радиосвязи, в связи с чем должна быть рассмотрена возможно комппексирования различных имеющихся систем с вновь создаваемой.

Создание системы позиционирования и диспетчеризации дохи рассматриваться с учетом интеграционного взаимодействия с существую!, инфраструктурой пространственно-распределенных радиотехнических средс с использованием методики, описанной в третьей главе. При этом элем« всей системы, ответственные за реализацию требований отдельных катего] пользователей, при использовании методологии системного анализа, могут & выделены в подсистемы, с учетом взаимного интеграционного взаимодейсп» Был проведен анализ интеграционных свойств инфраструкт; пространственно-распределенных радиоэлектронных средств г.Казани. Из вс многообразия существующих радиотехнических средств и систем наибо распространены системы, работающие в диапазонах от 100 до 1000 МГц. них для детального рассмотрения были выделены следующие: телевещательные системы; радиовещательные системы и системы пейджинга; системы подвижной радиосвязи.

Для создания пространства позиционирования представляют интс спектральное характеристики излучаемых сигналов. Для организа

спетчерского -управления возможно применение как существующих зможностей по передаче пейджинговых сооб¡пений абонентам, сотовой и школой связи, так и использование возможностей телетекстового дарования во время обратного хода кадровой развертки телевизионного гнала. В обобщенном виде описание интеграционных свойств фраструктуры радиотехнических средств г.Казани, интересующих с точки гния создания системы позиционирования и диспетчеризации ПО, едставлены в табл.2. Детальное описание подразумевает конкретные значения заметров, входящих в функции систем, используемых для позиционирования щспетчеризации ПО: рабочей частоты, мощности, зоны действия, координат; также затрат технико-экономических ресурсов на использование этих нкций.

Таблица 2.

Обобщенное описание интеграционных свойств инфраструктуры

пространственно-распределенных радиотехнических средств г.Казани

Система Управитель Групповой канал Абонентский канал

Функции Ресурсы Функции Ресурсы Функции Ресурсы

1. Телевещание Передаче кнформашн, заходироваппоВ п телесигнале. Параметры: /ЛЛ,Р7}У 2+ 2.гаы Использование в качестве ИСТОЧНИКИ измерительного сигнала Параметры; /АЯ,Р,\У- "¿при

Радиовещание Исдальзова I тс & качеств источника измерительного сигнала Параметры:

3. Транковая радиосвязь Использование в качестве источника измерительного сигнала Параметры: 2црм Использование в качестве источника измерительного сигнала Параметры: /д/г,р,(г. 5стс(г,?>,/)

4. Пейджинг Передача информации абовеэту Параметры: /АКРЛ

Структура предлагаемой системы и протоколы сигналов представлены на Состав:

- региональные диспетчерские станции (ДС), равномерно распределенные " всему городу (количество станций выбирается в зависимости от условий ¡пространения радиоволн), осуществляющие прием информации с 1вижных объектов;

центральная диспетчерская станция (ЦДС), осуществляющая кронизацию и формирование запросно-ответных сигналов.

- неподвижные источники измерительного сигнала (ИС), существуют инфраструктура пространственно-распределенных радиоэлектронных средств

- подвижные объекты оснащенные спутниковой навигационной системой оборудованием входящим в состав наземной позиционирующей системы (Г (GPS));

- подвижные объекты оснащенные только оборудованием входящим состав традиционной наземной позиционирующей системы (ПО);

псш1щоки?ованив

DOPb-ayttem шф овдцюдо

Ш anc<cps) » «4 а дс

диспетчегиэаци ar.CKGPS) g шф д

naoccspe) SI яш* Я по

©irac О В по

«ПО и тф П .ОС

2>№М«тгЯ ят+ g) 3)ПО Я D

режимы РАБОТЫ СИСТЕМЫ

¡¿.ОгНштс^впфмсамярсжчжм* J3 в $5 ("j

% USteqwOner Л-4ЙИП

дс

1)3mjK*Ot>ct

2) Птипа ПО и одеу

3)tiixn<t ПО «перга

0-+Я-+0

«-♦о-»« 8 «•» о в

о a _»о

Рис. 3. Система позиционирования и диспетчеризации ПО

Принцип работы: ПО (GPS) передают на ДС информацию, состоящук тональной посылки /(F), на основе которой определяется обобщен параметр местоположения V», и цифрового кода, в который входят атриб объекта ( идентификационный номер, ранг и т.п.) и обобщенный парал местоположения, определенный с помощью спутниковой навигацион системы, Ус. Синхронизация работы может осуществляется на oci специального протокола с помощью сигнала точного времени, входяще! состав передаваемой со спутников информации и с ЦДС.

Для уменьшения погрешности определения местоположения предлагается одновременно использовать два альтернативных ме-измерения местоположения:

пассивный метод, навигационный приемник, расположенный на ПО, снимает измерительные сигналы f(V) сформированные ИС и ПО (GPS). едварительно обработанный сигнал передается на ДС, где осуществляется числение местоположения объекта;

активный метод, тональные посылки /(К), передаваемые с подвижного ,екта ПО в составе композитного сигнала, принимаются на нескольких ДС.

ПО в предусмотренные регламентом связи моменты (например, для ггановки на охрану, снятия с охраны, при попытке угона и т.п.) передает на тональную посылку f(V) и цифровой код, в который входят атрибуты .екта и информация о состоянии и местоположении. В зависимости от ■начения ПО и сложности оборудования размещенного на нем вместо -шсления на основе совокупности измерительных сигналов /(К) от личных подвижных и неподвижных объектов эти сигналы могут ранслироватъся на ДС и последующая обработка будет проводиться там.

В качестве ЦДС можно использовать существующие пейжджинговые темы для асинхронных ответов и кодирование имеющегося телевизионного нала.

Эффективность системы позиционирования и диспетчеризации [вижных объектов повышается за счет использования избыточных ресурсов чествующих городских радиоэлектронных систем и подсистемы подвижных .ектов, оборудованных спутниковой навигационной системой, в качестве [>раструктуры позиционирования и диспетчеризации. Количественно нить точный выигрыш от интеграционного взаимодействия создаваемой и хествуюппк систем невозможно, так как на данном этапе не формализованы показатели качества и критерии эффективности использования систем для личных категорий пользователей. Поэтому проведена приближенная оценка конкретного варианта, на основе имеющихся данных о назначении системы гоимости отдельных используемых ресурсов, эффекта от создания системы сравнению с традиционными решениями, не учитывающими еграционное взаимодействие. Полученные результаты составляют:

затраты частотно-энергетических ресурсов снижаются в 3 раза; экономические затраты снижаются в 2 раза.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В результате анализа условий распространения радиоволн в услови. города и существующих методов построения радионавигационных систе установлено:

■ в урбанизированных условиях в общей погрешности измерен! навигационного параметра, в отличии от традиционных навигационных систе преобладает влияние задержки времени прихода сигнала, обусловленн многолучевостью распространения;

■ повышение точности определения местоположения подвижных объект может быть достигнуто путем использования дальномерных измерений оптимизированным по критерию минимума ошибки задержки сигнг алгоритмом первичной обработки;

■ достоверность определения местоположения подвижных объектов мох быть повышена за счет создания избыточности измерений навигационж параметра, путем использования методов классификации многомерн наблюдений при наличии обучающей информации о характере возмущают воздействий среды распространения радиоволн;.

■ избыточность измерений навигационного параметра может быть созд: при использовании в качестве инфраструктуры позиционирова! совокупности пространственно-распределенных радиоэлектронных средств.

2. Разработаны принципы организации передачи информации меи подвижными объектами и центральной диспетчерской станцией, позволяют

..................повысить........ эффективность работы системы позиционирования

диспетчеризации, на основе оптимизации протоколов передачи информш путем перераспределения ресурсов между навигационной и диспетчере] информацией.

3. Разработана методика синтеза системы позиционирования диспетчеризации на основе интеграции в инфраструктуру пространствен распределенных радиотехнических средств путем использования избыточно ресурсов существующих радиотехнических систем.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Кардовский А.П. Система позиционирования и диспетчеризг подвижных объектов в условиях города //Тезисы докладов нау1 конференции студентов вузов Республики Татарстан.-Казань, 1995.

2. Кардовский А.П., Козлов О.В. Система измерения и отображ ■ координат подвижных объектов на электронной карте аэродрома // Сбо]

тезисов докладов молодежной научной конференции "XXI Гагарин чтения".-Москва, 1996,-С. 171.

3. Кардовский А.П., Козлов О.В. Система измерения и отображения фдинат подвижных объектов на электронной карте аэродрома // Тезисы сладов II научной конференции молодых ученых и специалистов Республики гарстан,-Казань, 1996,-С. 91.

4. Карловский А.П., Урецкий Я.С. Методика синтеза структуры системы щционирования и диспетчеризации подвижных объектов // Тезисы докладов

научной конференции молодых ученых и специалистов Республики гарстан,-Казань, 1997.

5. Карловский А.П., Урецкий Я.С. Модель инфраструктуры 1Иотех1шческих средств, обеспечивающая решение задач позиционирования и :петчерской связи в условиях больших городов //Тезисы докладов Ш гчной конференции молодых ученых и специалистов Республики Татарстан.-¡ань, 1997.

6. Карловский А.П. Анализ категорий пользователей геоинформационной |)раструктуры // Тезисы докладов П1 научной конференции молодых ученых и :циалистов Республики Татарстан,-Казань, 1997.

7. Урецкий Я.С., Скачков В.А., Карловский А.П. и др. Актуальные фосы создашта аналитической геоинформационной системы Республики арстан в области защиты населения и территорий от чрезвычайных уаций // Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева.— 1997 — №1. — с 62-66.

8. Карловский А.П., Царев JI.C. Интеграция системы позиционирования и :петчеризации подвижных объектов геоинформационную инфраструктуру ютранственно-распределешшх радиотехнических средств // Сборник тезисов :ладов студенческой научной конференции "Туполевские чтения",- Казань, >8.

9. Карловский А.П., Черняев C.B. Повышение точности позиционирования счет использования алгоритма классификации измерений и оценки их товерности // Сборник тезисов докладов студенческой научной конференции -полевские чтения".- Казань, 1998.

10. Карловский А.П., Черняев C.B. Позиционирование и диспетчеризация шижных объектов в условиях города // Сборник тезисов докладов денческой научной конференции "Туполевские чтения",- Казань, 1998.

11. Урецкий Я.С., Карловский А.П., Царев ji.c. Проблема интеграции темы позиционирования и диспетчеризации в инфраструктуру 1странственно-распределенных радиотехнических средств // препринт. — ¡ань, 1998.

12. Урецкий Я.С., Карловский А.П., Царев Л.С. Методы повышения ности позиционирования подвижных объектов в условиях города // принт. — Казань, 1998.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Усл. печ. л. 0,93. Усл. кр.-отт. 0,93. Уч.-изд. л. 1,0.

_Тираж 100. Заказ 363/д#/_■

Казанский государственный технический университет им. А.Н.Туполева. Типография Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева. 420111, Казань, ул. К.Маркса, 10.