??* опрокидывание кузова

Стандарт: GSM 900/1800

Размеры(мм): 115x90x35

Вес(г): 350

Встроенный сотовый модуль: Simcom

Встроенный GPS модуль: SirfStar 3 / MTK

Производитель: ООО СБС Технологии Мониторинга

Система спутникового GPS - GSM/ GPRS мониторинга ДОЗОР - устанавливается на любое транспортное средство. Получает сигнал со спутников системы GPS о своём местоположении, обрабатывает полученную информацию с датчиков «вход/выход», и передаёт все полученные данные как на сервер, через GPRS используя мобильный Интернет операторов GSM, так и на мобильный аппарат с помощью СМС (команда-ответ-сигнал о происшествии), что позволяет использовать оборудование как GPS сигнализацию.

При отключении внешнего питания или отсутствии приёма сети GSM, устройство хранит данные (более 32 000 пакетов) во встроенной энергонезависимой памяти, а так же имеет аккумуляторные батареи, рассчитанные на 8 часов работы.

Для подключения питания и каких-либо датчиков ТС,терминал ДОЗОР X1 использует 20-ти контактный разъём с комплектом проводов.

Основная информация, передаваемая терминалом:

Правильно установленный на ТС терминал может передавать следующую информацию:

- Точное время и дату.

- Свои координаты: широту, долготу, высоту.

- Скорость и направление движения.

- Пиковые значения ускорения. *

- Показания тахометра, спидометра. *

- Голосовой вызов по запросу *

- Показания датчиков уровня топлива в баке *

- Показания проточных (импульсных) датчиков расхода топлива *

- Информация от аналоговых и цифровых датчиков *

- Состояние выходов.

- Сигнал вызова тревожной кнопки *

- Экстренный сигнал датчиков безопасности*

* - при подключении доп. оборудования.

Пакет данных объёмом 66 байт, сформированный за заданный период времени, передаётся на сервер или мобильный аппарат, используя выше указанные технологии.

Технические характеристики ДОЗОР X1

Внешнее электропитание, В +8 ...+50

Чувствительность GPS , dBm , не хуже -158

Канал для передачи данных GPRS (сообщения о событиях могут передаваться через SMS )

Способ настройки SMS/GPRS

Количество используемых SIM карт Одна (две по запросу)

Память, Мбайт, не менее 2 (32 000 точек)

Кол-во цифровых/аналоговых входов, не менее 6 (8 по запросу)

Измеряемое напряжение на входах, В 0..27 (на отдельных входах может быть меньше, для повышения точности измерения)

Разрядность АЦП, бит 10

Кол-во цифровых выходов, не менее 6

COM -порт для подключения внешних устройств и датчиков (по запросу)

Возможность подключения голосовой связи, экрана для текстовых сообщений

Возможность подключения видео сигнала (по запросу)

Разъем для подключения питания и датчиков DB-25

Разъем для подключения голосовой связи RJ-45

Тип аккумулятора NIMH

Емкость аккумуляторной батареи, mAh , не менее 1000

Акселерометр (по запросу)

Антенны Внешние GPS и GSM

Габаритные размеры, мм 115 x 90 x 35

Материал корпуса ABS - пластик [10-12].

1.2 Разработка функциональной схемы варианта радиосистемы мониторинга транспортных средств с позиционированием по сигналам GPS/ГЛОНАСС с ретрансляцией результатов измерений через GSM-модуль

Исходными данными для разработки функциональной схемы является задание на дипломный проект и общефункциональные требования к проектируемой системе.

Исходя из выбора исходных данных, функциональная схема имеет вид, показанный на рисунке 1.1:

Функциональная схема состоит из:

- функциональных групп датчиков температуры, влажности и контактных датчиков;

- микроконтроллера;

- GSM/GPRS модуля;

- ПЭВМ;

Рис. 1.1. Функциональная схема системы мониторинга

1.3 Выбор и обоснование базовых модулей для реализации варианта радиосистемы мониторинга транспортных средств с позиционированием по сигналам GPS/ГЛОНАСС с ретрансляцией результатов измерений через GSM-модуль

Главными факторами, определяющих конструктивное исполнение современных микроконтроллерных систем, являются их назначение и области применения. В настоящее время используется четыре основных варианта конструктивного исполнения: исполнение в виде одноплатных контроллеров; исполнение в виде многоплатных немагистральных контроллеров; магистрально-модульное исполнение и «слотовое» исполнение.

Исполнение в виде одноплатных контроллеров, как правило, используется в узкоспециализированных системах. Основными преимуществами такого исполнения являются минимальная стоимость и высокая надежность за счет отсутствия промежуточных разъемных соединений. Недостатками такого типа исполнения являются: низкая гибкость, ремонтопригодность, модифицируемость.

Многоплатное, немагистральное исполнение используется в основном в модифицированных изделиях, в которых к готовому одноплатному контроллеру добавляются дополнительные узлы на дополнительных платах. Недостатками таких конструкций являются: несколько большая стоимость, немного меньшая надежность, но по-прежнему низкая гибкость, ремонтопригодность и модифицируемость.

Магистрально-модульное исполнение используется в универсальных системах. Ознакомимся с основными понятиями, используемыми в магистрально-модульных системах.

Модульность - свойство территориально сосредоточенных элементов системы, означающее конструктивное выполнение всех узлов в виде набора функционально законченных автономных модулей имеющих одинаковый интерфейс с общей магистралью или шиной.

Понятие модульности системы тесно связано с понятием магистрали (или шины) системы, т.е. подразумевается, что все модули связанны между собой через одинаковые разъемы с параллельно соединенными контактами, образующими магистраль (или шину). Каждый контакт и соединяющая их линия имеют определенное назначение и наименование. Временные и электрические параметры сигналов обычно также определены определенными правилами, созданными для конкретного типа магистрали, хотя в современных системах иногда ограничиваются только наименованием и назначением сигналов.

Таким образом, магистрально-модульное исполнение представляет собой определенный набор функциональных модулей, снабженный одинаковыми разъемами, ответные части которых (разъемов) установлены на дополнительной плате, называемой кросс-платой, а одноименные контакты этих разъемов соединены параллельно и образуют линии магистрали (или шины). В магистрали может присутствовать небольшое количество контактов, имеющих нерегулярную разводку, или вообще не имеющих соединений.

К настоящему времени создано более 250 различных магистрально-модульных систем, наиболее известные из которых EUROBUS, VME-BUS, FASTBUS, MULTIBUS-I/II, P-896, CAMAC, однако к настоящему времени часть из них уже морально устарела, а другие оказались избыточными и чрезвычайно дорогими. К тому же, используемые в старых системах магистрали являются избыточными для микроконтроллерных систем. Как правило, в современных больших микроконтроллерных системах наиболее часто используются модернизированные интерфейсы MULTIBUS-I/II (отечественный аналог - И41/И42). Они наиболее просты и наиболее подходят для построения современных микроконтроллерных систем. В средних и малых универсальных системах чаще используют оригинальные магистрали.

Модульность позволяет легко заменять вышедшие из строя модули, т.е. повышается ремонтопригодность системы.

Гибкость - свойство модульных систем легко изменять структуру изделий за счет различного сочетания модулей. Кроме того, под гибкостью системы понимается возможность осуществления модернизации системы за счет независимой модернизации каждого из модулей. Облегчается разработка новых систем и увеличивается срок морального старения за счет применения комбинации новых и уже существующих модулей, повышаются регулярность структуры и, как следствие, контрольно-диагностические качества, обеспечивается простота переориентации системы на другой объект регулирования или исследования.

Наращиваемость - свойство системы, заключающееся в возможности простого увеличения или уменьшения количества модулей в микроконтроллерной системе.

Многофункциональность - свойство станции, означающее, что она не имеет жесткой специализации и привязки к объекту регулирования или исследования, и соответственно может выполнять разные функции [13-15].

Конструктивное единство - понятие, означающее конструктивное единообразное исполнение всех модулей системы. Доминирующим стандартом в настоящее время является EUROCARD (IEC48D, 1980), позволяющий создавать ряд вариантов плат как комбинацию размеров ширины (160 и 220 мм) и высоты (100 и 233,53 мм). Наиболее часто используются платы E2 с размерами 220x233,53 мм2 (MULTIBUS-II) и E4 с размерами 100x220 мм2 (EUROBUS, ESONE), а также 100х100 мм2. Однако с увеличением сложности современных микроконтроллеров, часто представляющих собой достаточно сложную микросистему, даже размер модуля 100х х100 мм2 является избыточным даже для очень сложной микроконтроллерной системы. Поэтому, в современных микроконтроллерных системах довольно часто используются модули значительно меньших размеров с одинаковой шириной (стороной установки разъема) и незначительно отличающейся высотой.

Развитие магистрально-модульных систем предполагает обеспечение принципа максимальной универсализации, состоящего в том, что каждый, вводимый в систему модуль должен обеспечивать построение системы, удовлетворяющей требованиям максимального числа применений.

Кроме того, построение магистрально-модульных предполагает использование принципа асинхронности и минимальности количества сигналов управления, упрощающего протокол обмена между модулями, повышающего надежность связи и быстродействие обмена.

Частным случаем магистрально-модульного исполнения является «слотовое» исполнение. В этом случае используется не кросс-плата, а более сложная несущая (материнская) плата, на которой кроме собственно магистрали могут располагаться и другие узлы системы, как правило, имеющие универсальное назначение и большой срок морального устаревания. Этот вид конструктивного исполнения широко используется, например, в современных персональных компьютерах.

Таким образом, при создании универсальных микроконтроллерных систем наибольший интерес представляют магистрально-модульный и «слотовый» варианты исполнения. Еще большую актуальность приобретают эти варианты исполнения при использовании современных быстроразвивающихся микроконтроллерных систем сбора данных, ориентированных на работу в распределенных системах управления, построенных на базе командно-информационных сетей. Например, магистрально-модульное исполнение узла главного микроконтроллера позволяет легко модифицировать систему и наращивать ее вычислительную мощность путем замены модуля микроконтроллера на модуль с более мощным и производительным микроконтроллером.

Естественно, что при создании универсальной модульной микроконтроллерной системы, претендующей на широкий спектр областей применения, необходимо использовать наиболее мощные высокопроизводительные и перспективные микроконтроллеры. При этом желательно, чтобы выбранные микроконтроллеры выпускались с различным набором встроенных функциональных узлов [16-18].

Для выбора приемлемых типов микроконтроллеров опишем критерии отбора:

1. Первым критерием отбора является пиковая производительность.

2. Вторым важным критерием является количество линий ввода/вывода (или байтных портов).

3. Третьим критерием является обязательное наличие стандартных интерфейсов UART и SPI. Что касается интерфейсов SMBus (I2C) и CAN, то они используется в настоящее время достаточно редко и их наличие не обязательно.

4. Четвертый критерий - желательно наличие хотя бы одного многоканального аналого-цифрового преобразователя ADC. Причем, чем большее количество входов имеет ADC, тем больше универсальность проектируемой микроконтроллерной системы.

5. С целью повышения универсальности системы желательно наличие в системе цифро-аналоговых преобразователей.

6. С целью повышения универсальности желательно иметь больший объем встроенной оперативной памяти.

7. Программное обеспечение современных микроконтроллерных универсальных систем редко превышает 8К, поэтому объем встроенной Flash памяти не является определяющим фактором.

8. С целью снижения сложности и стоимости печатной платы желательно использовать микроконтроллеры с меньшим количеством выводов.

9. Очевидным критерием отбора является стоимость микроконтроллера.

Рассмотрим основные требования к разрабатываемым модулям главного контроллера универсальной микроконтроллерной системы:

1. Исходя из основных принципов построения магистрально-модульных систем, все модули должны иметь одинаковые размеры по ширине с установленным одинаковым магистральным разъемом. Магистральный разъем должен иметь одинаковые линии связи для всех исполнений. Количество линий связи должно быть минимально возможное. Высота модулей может незначительно отличаться.

2. Дополнительные входы/выходы модулей, связанные, например, с аналоговыми узлами, или являющиеся входами/выходами дополнительных модулей, должны иметь дополнительный штыревой разъем (или разъемы), устанавливаемые вдоль широкой стороны поля печатной платы модуля.

3. Функциональный состав модуля должен обеспечивать максимальные функциональные возможности модуля, при минимальной его стоимости.

В настоящее время на рынке модулей микроконтроллеров представлен широкий выбор как отечественных, так и зарубежных производителей. В зависимости от требований заказчика разработчику предоставляется широкий спектр возможностей.

Для разработки радиосистемы мониторинга представляется целесообразным выбрать готовый модуль на основе микроконтроллера, который отвечал бы следующим функциональным и технико-экономическим требованиям:

· изготавливался серийно в виде готовой платы микровычислителя, имеющего возможность наращивать число входов;

· имеющего возможность принимать сигналы от различных типов датчиков - сигнальных, аналоговых, температурных и т.п.;

· поддерживать процедуру многократного перепрограммирования непосредственно в составе изделия;

· иметь минимальную стоимость на рынке;

· простота в эксплуатации, что дает возможность обойтись без высококвалифицированного персонала в обслуживании готового изделия.

Необходимо, чтобы изделие выпускалось известным российским или зарубежным производителем, что даст гарантию качества изделия.

Анализ рынка подобных изделий показал, что имеется ряд модулей - заготовок - так называемых KIT-модулей (наборов, на основе базового микроконтроллера), однако требующих существенных доработок до готового изделия. Ряд таких модулей имеют особенности (для перепрограммирования требуется вынимать собственно микроконтроллер из платы) [19].

Микроконтроллер

Интерфейсный модуль RS2-5.71

Модули RS2-5.7x предназначены для решения задач управления / обмена информацией с удаленными объектами, как самостоятельно, так и в составе комплекта модулей серии MCU4. При помощи их легко обеспечить доступ к локальному узлу(узлам) управления по последовательному каналу с использованием основных принципов протокола MODBUS. В простейшем случае для создания такого узла может быть достаточно ресурсов только одного модуля RS2-5.7x - модуль имеет 14 линий ввода / вывода. Наличие гальванической развязки между линиями ввода-вывода и основным интерфейсом сильно упрощает работу с объектами, а также позволяет производить измерения аналоговых сигналов с большей точностью. Также, наличие развязки сильно снижает, а в большинстве случаев и исключает, вероятность повреждения основного компьютера при авариях на подключаемом объекте. Для обеспечения связи с более сложными узлами модуль, кроме функций поддержки протокола и обеспечения доступа к внутренним ресурсам, обеспечивает удобный доступ к локальным интерфейсам, используемым для взаимодействия между частями узла автоматизации[20-24].

Краткие технические характеристики:

· Микроконтроллер PIC18F2520 (PIC18F2523)

· Быстродействие 8 Млн.команд/с (8 МГц * 4 PLL)

· Тип RSxxx интерфейса RS232/RS485/RS422(в зависимости от конкретного исполнения)

· Скорость работы RSxxx интерфейса 9600…460800 бод

· Локальные интерфейсы I2C , SPI , MicroLan

· Скорость работы локального интерфейса I2C 400 кГц

· Скорость работы локального интерфейса SPI до 700 кГц

· Количество линий MicroLan до 14

· Гальваническая развязка между RSxxx интерфейсом и всем остальным не хуже 2.5 кВ

· Количество линий ввода/вывода 14 (+ 2линии I2C)

· Из них АЦП 10(12) бит 9

· Источник опорного напряжения(только для варианта 12бит АЦП) AD1584 -> 4,096В

· Из нихШИМ 10 бит 2

· FLASH память программ для пользователя 24 кБайта

· EEPROM память данных для пользователя 248 Байт

· RAM память данных для пользователя 1232 Байт

· Буфер приема / передачи RSxxx интерфейса 256 Байт

· Число команд RSxxx интерфейса 13

· Простая загрузка программ пользователя во FLASH через MODBUS и I2C

· Добавление пользователем своих команд при обработке команд MODBUS

· Светодиодная индикация Питание, Прием, Передача, Разрешение передачи

· Питание 5В+-10%

· Типичный ток потребления в отсутствие обмена по MODBUS 70 мА

· Температурный рабочий диапазон индустриального исполнения -40…+85 град.

· Габариты модуля 76.2*25.4*14 мм

В модулях RS2-5.7x применен микроконтроллер PIC18F2520 (PIC18F2523) работающий на внутренней частоте 32 МГц. Все ресурсы модуля доступны одновременно по двум последовательным каналам - RS232/RS485/RS422 (в зависимости от конкретного исполнения) и I2C. По каждому из этих каналов обеспечен полный доступ к совсем ресурсам микроконтроллера, включая EEPROM и FLASH. Также обеспечен взаимный доступ одного канала в другой. Во FLASH память микроконтроллера кроме основной прошивки модуля может быть загружена программа пользователя, например для предварительной обработки сигналов. Загрузка программы пользователя осуществляется через любой из интерфейсов. Микроконтроллер находится на стороне канала I2C. На этой же стороне пользователю доступны 14 линий ввода/вывода. Каждая линия индивидуально может быть настроена как вход или выход. 9 линий могут работать в режиме АЦП 10 бит(для PIC18F2520) или 12 бит(для PIC18F2523), 2 линии в режиме ШИМ 10 бит. Также эти линии могут быть использованы как SPI и MicroLan интерфейсы. Питание модуля осуществляется как со стороны кроссового разъема(+5V +-5%), так и со стороны гальванически развязанного интерфейса(AC/DC (DC8…12V)).

Основные принципы работы

При работе с RSxxx реализован протокол MODBUS, с ниже описанными командами, на скоростях9600…460800 бод(по умолчанию 115200) в качестве мастера и в качестве slave-узла. При работе качестве slave-узла MODBUS, контроллер поддерживает обработку 13 команд, обеспечивающих полный доступ ко всем внутренним ресурсам, включая запись/верификацию программной FLASH памяти, доступ в качестве MASTER-а к SLAVE-устройствам на шинах I2C и SPI. При обработке команд MODBUS с выходом на шину I2C в качестве MASTER -а микроконтроллер соблюдает правила работы с мультимастерной шиной, не вмешиваясь в «чужие» обмены. Команды, приходящие по протоколу MODBUS, для работы с внутренними ресурсами, используют прямую адресацию ресурсов микроконтроллера. В микроконтроллере для работы с RSxxx отведен буфер 256 байт, что позволяет работать с пакетами данных до 249 байт. При приеме и отправке пакетов автоматически производится подсчет и проверка двух байтов CRC16. По шине I2C микроконтроллер доступен и в качестве SLAVE-устройства. При этом, как и принято, первый байт пакета расценивается как адрес I2C-устройства и признак чтения/записи. Второй байт при записи интерпретируется как адрес ячейки внутри микроконтроллера. Для полного доступа ко всем ресурсам контроллера по шине I2Cпринята страничная адресация. Так, при обращении к ячейкам модуля с адресами 0…7Fh, обеспечивается доступ к RAM с адресами 0…7Fh.

При обращении к ячейкам 80…0FFh обеспечивается доступ к одной из страниц общего пространства RAM размером 128 байт. Номер подставляемой страницы лежит в ячейке RAM 51h. Если номер станицы = 0 (по умолчанию), то будет подставлена страница с SFR-регистрами микроконтроллера.

Это регистры специальных функций, они полностью определяют режимы работы микроконтроллера. При обращении к соответствующим регистрам SFR пользователь может записать/прочитать ячейку EEPROM, прочитать/стереть/записать программную FLASH память. Вышеописанные функции обеспечивает резидентная программа записанная в микроконтроллер.

Резидентная программа использует:

48+256 Байт RAM -> 50h…7Fh(служебные ячейки) +500h…5FFh(буфер MODBUS)

+(300h…3Efh(при работе с MicroLan))

8 Байт EEPROM -> 0F8h…0FFh(хранение адресов MODBUS и I2C, начальные установки)

8 кБайт FLASH -> 0…1FFFh(сама программа),

TMR3(системное время),

UART(MODBUS),

MSSP(I2C).

Пользователю предоставлены:

1232(-240 при работе с MicroLan) Байт RAM -> 0…4Fh + 80h…4FFh,

248 БайтEEPROM -> 0…0F8h,

24 кБайтFLASH -> 2000h…7FFFh.

SFR(RAM 0F80h…0FFFh) - т.е. все оставшиеся ресурсы.

Пользователь может использовать все свободные ресурсы для размещения своих программ. Передача управления в программы пользователя осуществляется установкой соответствующих битов в регистрах пользователя RAM 50h и RAM 70h.

При подаче питания в регистры пользователя заносятся значения из ячеек EEPROM 0Fah и EEPROM 0FBh, что позволяет пользователю, при желании, сразу передать управление своим программам.

Выбор данного модуля обоснован не только характеристиками, но и тем фактом, что данный модуль является готовым интерфейсным решением, соответственно отпадает необходимость в модулях ввода-вывода и кроссмодуле, т.к. все необходимое оборудование можно подключить напрямую к любому модулю серииRS2-5.7x.

Так как все модули серии RS2-5.7xотвечают заявленным требованиям, главным критерием в выборе конкретного модуля является интерфейс RSxxx, в данной работе используется RS232, соответственно окончательным решением будет модуль RS2-5.71, обладающий таким интерфейсом.

3.2 GSM-модем

Рис.1.2.GSMмодем

GSM-модем Siemens MC35 - это плата для дальнейшего применения и использования инженерами-разработчиками в своих проектных решениях (рис.1.2.). Данное решение прекрасно вписывается в любой программно-аппаратный комплекс, где необходимо решать задачи, связанные с решением вопросов по связи с терминалом для мониторинга и администрирования, телеметрии, диспетчеризации или коммуникационного обслуживания по каналам GSM 900 / 1800 МГц и наличием GPRS. Управление осуществляется модемными AT-командами.

Для работы с GSM модем Siemens MC35 необходимо подключить к его внешним разъёмам антенну, источник постоянного тока и любой микропроцессорный контроллер или компьютер типа IBM РС по последовательному СОМ-порту (RS-232).

Стандартные интерфейсы и встроенное устройство чтения карт SIM делают простым и быстрым универсальное применение устройства в качестве двухдиапазонного терминала GSM. Функциональные возможности и прочный корпус устройства облегчают быструю реализацию новых приложений в областях телеметрии.

Функциональные возможности терминала соответствуют функциональным возможностям GSM модем Siemens MC35 и расширены добавлением устройства чтения карт SIM, интерфейса RS232, аналогового интерфейса для подключения телефона и широким диапазоном напряжений питания.

Штекерные соединения соответствуют стандартам и пригодны для использования в условиях вибрации.

Отличительные особенности Siemens MC35 :

Два диапазона частот EGSM900 / GSM1800;

Передача данных, речи текстовых сообщений SMS и факсов;

Простота интеграции;

Стандартные интерфейсы;

Светодиодный индикатор режимов работы;

Широкая область применения;

Компактность, легкость, высокая производительность

Приёмопередающая антенна

Для решения проблемы в связи передачи данных от т.с, которые часто работают в пересеченной местности, на удаленных объектах, антенны должны отвечать определенным критериям производительности. Наряду с этим должны быть прочными и компактными. Современный выбор антенн довольно велик.

Антенна GSM (выносная)(Рис.1.3)

Рис 1.3. GSMантенна

Выносная 900 / 1800 MHz GSM антенна с SMA разъемом.

Технические характеристики:

Частотный диапазон, МГц 824-960 / 1770-1880

Тип разъема SMA male

Кабель RG174

Длина кабеля, м 2,5

Конструктивные размеры:

Длинна, мм 150

Ширина, мм25

Высота, мм 5

ГЛОНАСС/GPS приёмник МНП-М3

Рис.1.4. ГЛОНАСС/GSM приемник

Навигационный ГЛОНАСС/GPS приёмник МНП-М3(рис1.4) производит автоматический поиск, приём и обработку сигналов спутников радионавигационных систем ГЛОНАСС, GPS и SBAS (WAAS, EGNOS), включая комбинированную фильтрацию по коду и несущей. Приемник осуществляет определение навигационно-временных параметров потребителя в режиме реального времени.

Температурный режим работы, -40 … +70°C

Габаритные размеры, 31х40х4 мм

Масса, 7 грамм

GPS/ГЛОНАСС Антенна

Для мониторинга наземного транспорта используем ГЛОНАСС\GPS антенну GLONASS-05(рис1.5.).

ГЛОНАСС\GPS антенна GLONASS-05

Рис.1.5. ГЛОНАСС/GSMантенна

Активная внешняя мини ГЛОНАСС\GPS антенна GLONASS-05 - ГЛОНАСС\GPS антенна которая отлично показала свою работу в условиях плотной городской застройки при многолучевых переотражениях как ГЛОНАСС так и GPS сигналов. Антенна GLONASS-05 хорошо себя зарекомендовала в ГЛОНАСС логистике, ГЛОНАСС мониторинге общественного транспорта, грузоперевозках, авиации и военной технике, WEB ГЛОНАСС мониторинге.

Размеры ГЛОНАСС\GPS антенны 47Ч47.5X15 mm

Антенный разъём ГЛОНАСС\GPS антенны: SMA,BNC,FME,MCX,MMCX и т.д.

Напряжение питания ГЛОНАСС\GPS антенны: 2.7V/3.0V/3.3V/5.0V/ 3.0~5.0V

Типы коаксиального кабеля ГЛОНАСС\GPS антенны: RG 174/RG316/RG178/RG58

Достоинства ГЛОНАСС\GPS антенны активной GLONASS-05:

компактные размеры и прочный пластиковый корпус размеры 47Ч47.5X15mm.

Высокая чувствительность, высокое соотношение сигнал\шум

устойчивость к перепадам температур (-40 .....+85)

Технические параметры ГЛОНАСС\GPS антенны активной GLONASS-05:

Преимущества ГЛОНАСС\GPS антенны GLONASS-05:

Модуль питания

Таким образом нужно выбрать модуль питания из ряда выпускаемых (3, 5, 10, 15, 30 Вт) с мощностью 10 Вт.В качестве базового модуля питания выбираем МПВ10В производства фирмы “Ирбис” серии МП…10Х - входное напряжение 50 В, мощность 10 Вт(рис.1.6).

Рис.1.6. Модуль питания

Параметры:

· Электрическая прочность изоляции 500 В

· Типовой КПД: одноканальный - 75…85 %

· Расположение выводов соответствует зарубежным стандартам

· Металлический корпус

· Высокая удельная мощность: 800 Вт/дмі

· Точность установки выходного напряжения: ±2 %

· Изменение выходного напряжения при изменении входного: ±0,3 %

· Изменение выходного напряжения при изменении нагрузки от 10 до 100 %: ±0,5 %

· Коэффициент нестабильности выходного напряжения от изменения температуры: ±0,02 %/°С

· Пульсации выходного напряжения: <=150 мВ

· Регулировка выходного напряжения (однокан.): ±5 %

· Защита от перегрузок, короткого замыкания и перенапряжения на выходе есть

· Внешнее выключение есть

· Широкий диапазон рабочих температур на корпусе: -40…+85 °С

· Диапазон температур хранения: -55…+85 °С

· Расчетное время наработки между отказами: 1000 000 ч

· Размеры корпуса: 50,8х25,4х10 мм

· Масса: 30 г

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА GPS-GSM СИСТЕМЫ ОТСЛЕЖИВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА В АЭРОПОРТУ

2.1 Разработка структурной схемы и схемы электрической Э6 варианта радиосистемы мониторинга транспортных средств с позиционированием по сигналам GPS/ГЛОНАСС с ретрансляцией результатов измерений через GSM-модуль

Для разработки структурной схемы транспортного модуля необходимо вначале определить требования, которым должно соответствовать разрабатываемое устройство (трекер).

Трекер должен соответствовать нижеприведённым требованиям:

- Обеспечение определения навигационных параметров колёсного транспортного средства (далее ТС), опрос подключенных датчиков и передачу полученных данных в информационном сообщении на сервер системы мониторинга, в соответствии с требованиями к информационному сообщению,

- Габаритные размеры трекера без защитного бокса по трём измерениям не более 150х100х50 мм.

- Напряжение питания, обеспечивающее функционирование трекера, в диапазоне от 9 до 36 В. Мощность, потребляемая бортовым контроллером, не должна превышать 5 Вт.

- Защита трекера от перепадов напряжения выше номинальных и замыкания напряжения на корпус.

- Время работы без внешнего питания при температурах -30 до +55 С - 24 часа при условии подключения внешнего автономного источника питания.

- Вычисление местоположения (географических координат) ТС по данным системы ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS.

- Возможность подключения к прибору следующих датчиков:

- Не менее 6-и цифровых датчиков, при срабатывании которых происходит немедленная отправка стандартного информационного сообщения, до тех пор, пока с сервера не придёт информация о получении сообщения.

- Не менее 3-х цифровых управляющих выходов.

- Не менее 1-го импульсного датчика.

- Наличие энергонезависимой памяти, хранящей информационные сообщения, отражающие состояние объекта мониторинга не менее чем за 24 прошедших часа, но не менее 15000 информационных сообщений.

- Автономное функционирование после проведения монтажа и первичной настройки.

- Возможность удалённой настройки и смены прошивки трекера

- Прибор должен иметь открытый формат передачи данных.

- Технические требования к модулю ГЛОНАСС/GPS, установленном в трекере:

- количество каналов приема 24

- точность определения плановых координат 10 м, скорости 0,1 м/с, высоты 5 м.

- время получения навигационных параметров: «холодный старт» (не известны альманах, эфемериды, время, координаты) не более 90 cек., «теплый старт» (известны альманах, время, координаты) 30 сек.; «горячий старт» (известны альманах, эфемериды, время, координаты) 15 сек.

- Повторный захват сигналов со спутников происходит за время не более 5 сек. после пропадания сигнала на время не менее 20 сек.

- чувствительность: -165 дБВт

- выдача во внешние устройства текущих координат в системе координат WGS-84, ПЗ?90;

- Формирование информационного сообщения следующего содержания: Мгновенная скорость в км/ч, Координаты (широта/долгота), Направление движения (угол курса в градусах), Фактическая дата местоположения ТС (по UTC), Фактическое время местоположения ТС (по UTC), Показания датчиков, Пробег ТС в метрах (выраженный в приращении пройденного пути от момента включения), Количество спутников GPS/ГЛОНАСС (2 числа) (отдельно ГЛОНАСС/отдельно GPS), Наличие/отсутствие внешнего питания блока, Показания датчика несанкционированного вскрытия защитного бокса.

- Отправка актуального информационного сообщения в соответствии со следующими критериями, задаваемыми при настройке трекера. Критерии коррелируются в соответствии с принципами «логического «или»», после наступления одного из критериев значение всех критериев обнуляется (для каждого из критериев задаётся два значения, для случаев наличия и отсутствия внешнего питания).

- Отклонение от курса (в градусах), при превышении которого происходит отправка информационного сообщения.

- Интервал времени (в секундах), по прошествии которого происходит отправка информационного сообщения.

-Дистанция (в метрах), по прошествии которой происходит отправка информационного сообщения.

- Появление, заданного при настройке значения одного из датчиков, при котором происходит отправка информационного сообщения.

- Передача навигационных параметров в навигационно-мониторинговую систему и (или) их запись во внутреннюю энергонезависимую память через заданный оператором промежуток времени (от 5 до 3600 секунд), расстояния (от 10 до 1000 метров);

- Навигационный приемник должен обеспечивать возможность сохранения во внутренней энергонезависимой памяти не менее 1500 последовательно зарегистрированных событий, отражающих его состояние за последние 24 часа.

- При отсутствии связи с сервером - хранение информационных сообщений в энергонезависимой памяти, с последующей отправкой в промежутках между отправкой актуальных сообщений.

- Получение подтверждения доставки на сервер системы сообщения, содержащего заданное при настройке значение одного из датчиков, при котором происходит отправка информационного сообщения, и, в случае его отсутствия, повторная отправка данного сообщения в приоритетном порядке вплоть до получения подтверждения доставки.

- Прибор должен иметь возможность определения координат альтернативным способом при помощи сетей сотовой связи.

- Защита трекера от вмешательства в настройки третьих лиц путём настройки на трекере пароля изменения настроек и прошивки.

- Прибор должен определять следующие навигационные параметры: Широта, Долгота, Высота над уровнем моря, Скорость

- Частота обновления навигационных параметров трекером: не более 5сек.

- Встроенный GPRS-модем прибора должен обладать следующими характеристиками:

- Стандарт связи - GSM

- Способ передачи данных - GPRS.

- Частотные диапазоны - 900/1800/1900 МГц.

- Навигационный приемник должен иметь защиту от изменения полярности при подключении к источнику электропитания

- Прибор должен иметь возможность игнорировать запросы и команды, поступившие с IP адресов или телефонов, не входящих в навигационно-мониторинговую систему.

- Прибор должен обеспечивать возможность изменения интервалов отправки информационных сообщений.

- Открытый формат информационного навигационного сообщения.

- Прибор должен поддерживать разделение событий по приоритетам важности на «первоочередные» и «рядовые», с гарантированной отправкой сообщений с приоритетом «первоочередное» вне очереди.

- При отсутствии связи прибор должен хранить информационные сообщения, которые не смог отправить, во внутренней флеш памяти, при появлении связи в первую очередь отправляются информационные сообщения, содержащие информацию от датчиков, при срабатывании которых происходит внеочередная отправка сообщений, далее отправляются актуальные координаты и в последнюю очередь отправляется история информационных сообщений. При наличии связи актуальные координаты отправляются в соответствии с описанной логикой.

- Прибор должен иметь возможность обеспечения громкой связи c водителем ТС по каналу GSM. Должна быть предусмотрена функция: "автоматический обратный дозвон".

- Поддержка считывания данных, прошивки и настройки трекера с помощью кабеля RS-232 или USB.

- Поддержка следующих интерфейсов подключения внешних датчиков:

- USB

- RS485

- CAN

- Должна быть обеспечена возможность интеграции со сторонним оборудованием, использующим стандартизированные протоколы обмена.

- Комплектация трекера должна включать внешние индикаторы наличия питания, наличия спутников ГЛОНАСС\GPS, сигнала GSM.

Разработка схемы модуля GPS/ ГЛОНАСС

Приемник навигационных систем ГЛОНАСС/GPS выполнен в виде аппаратного модуля, выполняющего все необходимые аналоговые и цифровые операции (процессы) обработки навигационного сигнала и предоставляющего на выход уже готовое навигационное решение в виде географических координат (долгота, широта, высота), скорость и время. Такие приемники, как правило, содержат аналоговую часть, включающую усилитель навигационного сигнала и преобразователь частоты, аналого-цифровой преобразователь, набор корреляторов, узел согласования с навигационными сигналами и процессор, выполняющий все необходимые вычисления для получения готового навигационного решения. Данный приемник содержит антенный разъем, малошумящий усилитель, полосовой фильтр, делитель мощности, радиочастотные модули ГЛОНАСС и GPS/GALILEO, генератор опорного колебания, блоки корреляторов ГЛОНАСС и GPS/GALILEO, принимающие оцифрованные отсчеты сигнала с выхода радиочастотных модулей, преобразователь интерфейса, процессор, принимающий данные от блоков корреляторов, решающий навигационную задачу и передающий результаты ее решения вовне через преобразователь интерфейса. Приемник может быть собран из отдельных дискретных элементов или выполнен интегрально в виде набора микросхем или даже одной микросхемы. Схема приемника приведена на рис.2.1.

Рис.2.1. Модуль GPS/ГЛОНАСС

Цифровой коррелятор предназначен для параллельного поиска спутниковых сигналов, излучаемых разными космическими аппаратами (КА) орбитальной группировки, для параллельного слежения за спутниковыми сигналами разных КА, для вычисления времен задержек между спутниковыми сигналами разных КА, для синхронизации времени, для параллельного выделения (демодуляции) навигационных сообщений отслеживаемых КА и для передачи полученных данных в микропроцессор.

Цифровой коррелятор может использоваться для разработки мультисистемных навигационных приемников, за счет аппаратной реализации в ПЛИС поддержки сигналов двух типов глобальных навигационных спутниковых систем - ГЛОНАСС и NavstarGPS.

В качестве цифрового кореллятора применяется готовая программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС)

Блок-схема навигационного приемника спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS для сигналов стандартной точности, содержащего цифровой коррелятор на ПЛИС, показана на рис. 2.2

Рис.2.2. Схема функциональная GPS/ ГЛОНАСС приемника

От антенны сигнал поступает на радиочастотный узел приемника. В этом узле сигнал усиливается, детектируется и преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей.

Обработанный таким образом сигнал поступает на ПЛИС цифрового кореллятора, где происходит поиск сигналов и слежение за ними.

Для системы ГЛОНАСС время поиска сигнала стандартной точности при последовательном поиске по задержке будет меньше в 2 раза по сравнению с временем поиска сигнала системы GPS (при количестве параллельных приемных корреляционных каналов, равных - максимальному количеству спутников для системы GPS и количеству спутниковых частот для системы ГЛОНАСС) из-за меньшей в 2 раза длины кода ПСП при одинаковом периоде повторения кода ПСП (при последовательном поиске проверяются все возможные взаимные задержки между принимаемым кодом ПСП и воспроизводимым в приемнике кодом ПСП). Время поиска может быть уменьшено при увеличении числа параллельных ячеек поиска по задержке или при использовании параллельного поиска по коду методом вычисления круговой свёртки в частотной области, но всё это требует увеличения аппаратных затрат ПЛИС (время поиска КА системы GPS может быть аналогичным времени поиска КА системы ГЛОНАСС или даже менее, при соответствующем увеличении аппаратных затрат в ПЛИС в навигационном приемнике).

Разработка схемы GSM-модема

GSM- модем предлагается построить на базе 8-разрядного микроконтроллера PIC16F628A фирмы Microchip.

Принцип действия GSM сигнализации (рис. 2.3) заключается в получении и обработке данных с установленных на объекте датчиков GSM контроллером и, в случае возникновения нештатной ситуации (срабатывании датчика), оповещение через канал сотовой связи любого оператора (сотовый телефон). Кроме того, к GSM контроллеру подключается внешнее питание.

Рис.2.3. Схема принципиальная GSM-модуля

Перечень электронных компонентов, используемых в GSM контроллере:

DD1 - PIC16F628A-I/P с прошивкой

ZQ1 - 4 MHz

C1, C2 - 25 pF

C3, C4, C5, C8 - 0,1 mF

C6 - 360 pF

C7 - 220/10

K1 - BS115C-12A-5V

VT1 - KT815A (KT829A)

R1, R4, R5 - 4,7 K

R2, R3 - 150

R6 - 1 K

R7, R8 - 510

R9 - 47 K

LED_R - GNL-3012HD (красный) или любой другой красного цвета и диаметром 3 мм.

LED_G - GNL-3014GD (зелёный) или любой другой зелёного цвета и диаметром 3 мм.

VD1, VD2 - 1N4007

VD3, VD4- 1N4148 (КД522)

XS1 - XS3 - 340-021-12 (blue)

XS4 - 340-031-12 (blue)

К XS1 подключается внешнее питание, которое должно обеспечивать напряжение 6 - 8 вольт при токе нагрузки не менее 300 мА. Можно использовать трансформаторное зарядное устройство от сотового телефона не китайского производства . Сам контроллер питается от интегрированной батареи сотового телефона. Поэтому, кратковременные перебои электроэнергии на работу GSM сигнализации не влияют. Чем выше качество аккумуляторной батареи, тем дольше GSM сигнализация способна сохранять свою работоспособность при пропаже внешнего питания.

GSM контроллер имеет два независимых входа для подключения внешних датчиков. К XS2 и XS3 подключаются любые датчики с нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми контактами. Это могут быть обычные кнопки, герконовые датчики, датчики разбития стекла, датчики движения, инфракрасные барьеры, датчики утечки газа, дымовые извещатели, датчики протечки воды и многие другие. Следует отметить, что на один вход можно подцепить сразу несколько датчиков . В последовательную цепочку (рис. 3.а) те, которые в дежурном режиме нормально замкнуты (в аварийной ситуации размыкаются), и параллельную те, которые в дежурном режиме нормально разомкнуты (в аварийной ситуации замыкаются). GSM контроллер имеет одно выходное реле (XS4), к которому при необходимости подключается сирена, сигнальная лампа или другое устройство оповещения. Номинальная мощность силовых контактов реле составляет 2400 Вт (10А 240VAC). Как видно из принципиальной электрической схемы (Рис. 5), выходное реле будет работать лишь при наличии внешнего питания.