Автомобильный GPS навигатор TrimTrac
 "GPS" - глобальная система позиционирования, первоначально разработанная для военных целей. По мере ее внедрения стал очевиден факт о перспективности применения этой системы для ряда гражданских задач. На сегодняшний день основной сегмент применения GPS-технологии – мониторинг и навигация транспортных средств.
Наиболее эффективной областью применения GPS-технологии являются системы мониторинга передвижных объектов и ценных грузов. Как правило, в таких системах применяется GPS приемник совместно с GSM /GPRS модулем , что позволяет передавать полученные координаты, скорость движения, показания датчиков автомобиля на диспетчерский пункт. По полученным данным определяется траектория передвижения, скорость, состояние автомобиля и груза.
GPS – это интегрированная система из 29 искусственных спутников Земли, 4-х наземных станций слежения, 3-х станций связи и центра управления. Из 29-ти спутников 24 являются рабочими, 5 - резервными. Спутники движутся по орбитам, расположенным в 6-ти плоскостях, наклоненных к экватору Земли под углом 55°. В каждой плоскости находится по 4 спутника, которые обращаются вокруг Земли чуть меньше чем за 12 часов. Такое расположение является оптимальным и позволяет с любой точки земной поверхности одновременно видеть 5-12 спутников. Именно поэтому, самое распространенное число каналов в GPS-приемниках - 12.
GPS спутники передают два вида данных - альманах и эфимерис. Альманах содержит параметры орбит всех спутников и передается каждым спутником всем остальным. Данные альманаха не отличаются большой точностью и действительны несколько месяцев. Эфимерис содержат очень точные корректировки параметров орбит и часов для каждого спутника, что требуется для точного определения координат. Каждый GPS спутник передаёт данные только своего эфимериса. Эти данные действительны 30 минут, а периодичность их передачи - 30 секунд.
На сегодняшний день, рынок систем мониторинга и телематики подвижных объектов стремительно растет. За последние несколько лет число компаний-производителей GPS-оборудования увеличилось в несколько раз, что привело к значительному расширению ассортимента продукции. Большинство современных навигаторов имеют общие недостатки – высокая стоимость, необходимость использования внешней антенны, сложность установки. Некоторые производители акцентируют внимание на внутренней архитектуре своих GPS приемников, позволяющей принимать сигнал от 14…24 спутников. Но если посмотреть с практической точки зрения, то в городе можно наблюдать не более 5…9 спутников, по которым можно точно определить координаты. Такая конструкция никак не влияет на точность полученных результатов, а только увеличивает энергопотребление и общую стоимость модуля.
Американская компания Trimble Navigation Ltd на протяжении четверти века занимает лидирующую позицию среди производителей GPS оборудования. Она первой в мире выпустила коммерческий GPS продукт (1984г), в 2002г выпустила первый в мире GPS приемник с технологией Bluetooth, в 2003г - первый в мире GPS приемник, работающий с гражданским сигналом L2C и ряд других первенств. Кроме готовых навигаторов Trimble имеет широчайшую линейку миниатюрных и высокочувствительных GPS модулей, интегральных схем, оборудования для геодезии, картографирования. Надежность, безопасность и технологические преимущества оборудования, выпускаемого компанией Trimble, по достоинству признаны сотнями тысяч пользователей по всему миру.
Среди ряда миниатюрных GPS приемников компании Trimble следует отметить модуль COPERNICUS. Данный GPS приемник является полностью законченным устройством, не требующим внешних электронных компонентов. Это существенно упрощает и ускоряет разработку и проектирование устройства использующего GPS навигацию. Модуль имеет миниатюрный корпус, предназначенный для поверхностного монтажа. Это позволяет применять его в устройствах, где применялся набор микросхем. Он обладает рядом интересных особенностей:
- работает с пассивными антеннами;
- содержит два канала выдачи данных и понимает 3 протокола;
- обеспечивает точную синхронизацию с мировым временем;
- на аппаратном и программном уровне поддерживает низкие режимы энергопотребления;
COPERNICUS имеет высокие технические характеристики и входит в пятерку лучших GPS приемников в мире. Также радует цена, которая ниже чем у его аналогов от других производителей. При этом он ничем не уступает по техническим характеристикам.
В арсенал своей продукции компания Trimble добавила революционный GPS-навигатор TrimTrac (рис.1). Он имеет высокие технические характеристики и обладает рядом преимуществ по сравнению с аналогичными моделями других производителей:
- Его стоимость ниже в 2-5 раз по сравнению с аналогичными моделями, что достигнуто благодаря совмещению GPS и GSM функций в одном процессоре.
- Модуль сохраняет полную функциональность при работе без внешней антенны. Благодаря высокой чувствительности и специальным алгоритмам обработки принятого со спутников сигнала TrimTrac может работать со слабыми сигналами. Его можно размещаться практически в любом месте салона автомобиля – в бардачке, в дверце, под сидением.
- Модуль может работать от 4 элементов типа АА до 90 суток, что позволяет применять прибор для отслеживания контейнеров и других грузов.
- TrimTrac имеет прочный и герметичный корпус, что расширяет круг его эксплуатационных возможностей.
- Навигатор имеет встроенный датчик движения, что позволяет настроить работу модуля только при условии движения автомобиля в целях экономии электроэнергии.
- Прибор можно применять в целях охраны автомобиля, подключив к нему до трех датчиков.
Существует две модификации навигатора TrimTrac: с передачей данных при помощи SMS и с поддержкой GPRS. Более новый модуль, с наличием функции GPRS, имеет разъем для подключения внешней активной GPS антенны. Это увеличивает точность определения координат. Оба навигатора используют программное обеспечение GSM Protocol Stack компании TTPCom Ltd, продукция которой одобрена GSM операторами более чем в 70 странах мира. Также, модуль с поддержкой технологии GPRS является более дешевым в обслуживании, поскольку стоимость услуги передачи своих координат по GPRS каналу стоит дешевле, чем по SMS.
Рис.1. TrimTrac навигатор.
Принцип построения и функционирования системы навигации предельно прост. На транспортное средство устанавливается навигатор TrimTrac, который передает свои координаты, состояние датчиков, заряд батареи по GSM сети на мобильный телефон или ПК. Приложение, установленное на принимающем устройстве, интерпретирует полученные координаты в позицию на карте (рис.2).
Рис.2. Блок-схема работы системы навигации TrimTrac.
Перед первым использованием навигатора его нужно настроить. Почти все параметры устанавливаются отосланными не него SMS с соответствующими командами. Полная настройка осуществляется с помощью специального модуля для программирования, который устанавливается в батарейный отсек и подключается к компьютеру через USB. Программируется модуль с помощью удобного WINDOWS-интерфейса (рис.3). Программатор и ПО не идет в комплекте с навигатором. Их можно приобрести по отдельности или в составе отладочного комплекта, который включает в себя:
- Модуль TrimTrac с питанием от батарей;
- Модуль TrimTrac с адаптером питания от бортовой сети;
- Программатор с USB кабелем;
- Металлический и пластмассовый держатели навигатора;
- 3 CD с программным обеспечением, технической информацией и инструкцией по эксплуатации с фотографиями;
- В отладочном комплекте для навигатора с поддержкой GPRS есть активная GPS антенна;
Внутренняя программа навигатора TrimTrac позволяет настроить его под разные режимы работы в зависимости от потребности и специфики применения. Можно варьировать ряд параметров влияющих на работу модуля:
- Маска угла восхождения (задается параметр, который заставляет игнорировать сигнал, принятый от спутников расположенных низко над горизонтом);
- Период определения своего местоположения;
- Интервал времени, на протяжении которого навигатор пытается определить свое местоположение. По истечению этого времени TrimTrac передает сообщение о неудачной попытке определения координат. После этого он переходит в режим сна и ожидает следующего сеанса;
- Если GSM сеть занята или нет покрытия, то навигатор пытается передать свои координаты в установленное максимально допустимое время передачи. После этого он переходит в режим сна до следующего сеанса;
- Период времени, на который навигатор переходит в режим сна после остановки автомобиля;
- Период времени, через который навигатор будет выходить с режима простоя;
- Интервал времени после начала движения, по истечению которого навигатор пробуждается;
- Период обновления альманаха;
- Настройки фильтров, которые позволяют избежать ложных сообщений о начале движения или остановке;
- Другие параметры, позволяющие достичь необходимого режима работы навигатора.
Рис.3. WINDOWS-приложение для первичного программирования навигатора.
Ряд настроек модуля можно изменять при помощи отосланных на него SMS, содержащих соответствующие АТ команды и присваиваемые значения. Исключение становят настройки безопасности: идентификационный номер навигатора, PIN код SIM карты и пароль доступа к настройкам навигатора (рис.4). По умолчанию в полях идентификационный номер и пароль доступа указаны значения 00000000. PIN код SIM карты можно установить/изменить с помощью мобильного телефона. Если нужно изменить какой либо из этих параметров, то для этого придется использовать программатор. Он позволяет изменять абсолютно все параметры навигатора TrimTrac. На первый взгляд, такие настройки могут показаться неудобными – фактически ради двух полей нужен специальный программатор. Но это сделано специально, чтобы избежать нежелательного внесения изменений в настройки навигатора сторонними лицами.
Рис.4. Настройка параметров связи навигатора TrimTrac.
Наличие пароля позволяет избежать нежелательного вмешательства посторонних в настройки навигатора с помощью SMS. Поэтому доступ к данному параметру открыт только для программатора, поскольку данный пароль является ключом ко всем настройкам.
Если на один диспетчерский пункт будут приходить данные от нескольких модулей TrimTrac, то в поле «Unit ID» необходимо указать уникальный идентификационный номер (строка на 8 символов), по которому будут распознаваться разные навигаторы (рис.4). По умолчанию стоит значение 00000000.
Навигатор оптимизирован для сбережения энергии батареи, поэтому он пытается максимальное количество времени проводить в режиме сна. Также TrimTrac имеет интегрированный датчик движения. При простое автомобиля навигатор переходит в режим сна и выходит с него по истечению программно указанного времени задержки или по показанию датчика. В активном режиме навигатор находится небольшие интервалы времени, необходимые для определения своих координат и передачи их на диспетчерский пункт. В основном режиме модуль активизируется частично – сначала GPS приемник для определения своего местоположения (GSM узел в это время находится в режиме сна). После получения эфимериса (точных параметров орбит и часов для каждого спутника) GPS модуль переходит в режим сна, а GSM – активизируется и передает полученные координаты. После этой процедуры навигатор полностью переходит в энергосберегающий режим. Еще одна конструктивная особенность, позволяющая значительно снизить потребление электроэнергии – использование одного процессора со сверхнизким потреблением для GPS- и GSM-трактов. В результате таких внедрений TrimTrac может работать от четырех элементов типа АА до 90 суток. Если возникает необходимость в активной эксплуатации навигатора, то его можно подключить к бортовой сети автомобиля через специальный адаптер.
Для эффективного использования навигатора на диспетчерский пункт необходимо установить специальную программу, отображающую на дисплее компьютера местоположение и состояние всех подконтрольных объектов. Существует ряд компаний, специализирующихся на написании таких приложений, что позволяет выбрать оптимальное решение, удовлетворяющее потребностям и подходящее по цене.
Компания Trimble предлагает программное обеспечение Trimble Construction Manager (www.trimble.com/con_tcm.shtml), которое предназначено для управления строительными подвижными объектами (рис.5). В качестве карты-подложки могут использоваться топографические карты, схемы улиц или аэрофотоснимки. Программа позволяет создавать индивидуальные отчеты в формате Microsoft Excel со всей необходимой информацией. Программное обеспечение Trimble Construction Manager можно скачать бесплатно на сайте компании Trimble Navigation Ltd.
Рис.5. Графический интерфейс Trimble Construction Manager.
Компания Vital Trace (www.vitaltrace.com) имеет ряд готовых наработок для GSM/GPS навигатора TrimTrac(рис.6). Если необходимо в сжатые сроки получить готовое и проверенное на практике ПО, то можно с уверенностью обращаться к Vital Trace.
Рис.6. Vital Track – ПО для отображения местонахождения навигатора на карте от компании Vital Trace.
Также компания Vital Trace предлагает готовые цифровые GPS карты в географической системе координат WGS84. Среди всех карт есть и карта Украины, все ее города, области, автомобильные и железные дороги, аэродромы.
ЗАО «ИнделКо» (www.indel.by) предлагает программное обеспечение TrimTracker. Приложение использует принцип мгновенных сообщений, поддерживает несколько модемов, все сообщения от навигатора сохраняются в базе данных, в которой можно проводить поиск по различным атрибутам. Положение объекта отображается в любом картографическом приложении, поддерживающем коммутацию с GPS.
Рис.7. Интерфейс Trimtracker.
При необходимости, компания осуществляет модификацию ПО под нужды заказчика. Также существует версия TrimTracker для Windows Mobile, что позволяет в качестве диспетчерского пункта использовать смартфон.
Как видно, TrimTrac является универсальным навигатором. Его можно применять для широкого ряда задач всего лишь изменяя внутренние настройки модуля. В каждой области применения он будет выполнять необходимые для этого функции. Большой выбор ПО, работающего с навигатором TrimTrac, значительно увеличивает варианты построения системы навигации:
- диспетчерский пункт может быть стационарным, если использовать ПК, или мобильным – КПК;
- можно выбрать ПО, специализированное для применения навигатора в определенной области.
Все эти возможности позволяют адаптировать TrimTrac практически для любых систем GPS-навигации.
Более детальную информацию можно получить в офисе ООО «GRAND Electronic» .
|
