Интеллектуальные средства мониторинга транспортных средств

Аннотация. Целью данной статьи является составление краткого обзора существующих технологий и научной литературы по теме интеллектуального мониторинга транспортных средств с использованием системы глобального позиционирования (GPS) и облачных вычислений.

Ключевые слова: GPS, GSM, мониторинг транспорта.

В современном мире ежегодно увеличивается пассажиропоток и количество транспортных средств, поэтому к транспортной инфраструктуре городов предъявляются высокие требования по безопасности, прогнозированию движения, соблюдению графика отправления и прибытия автобусов, поездов, трамваев. Ключевым фактором в решении данных задач является использование интеллектуальных систем мониторинга транспортных средств, которые позволяют автоматически обрабатывать поступающую от ТС информацию и при необходимости корректировать время прибытия или отправлять оповещения о нештатных ситуациях всем заинтересованным лицам: будь то диспетчеры, пассажиры или водители.

Что же представляет из себя подобная система мониторинга? Как правило, она представляет из себя набор аппаратно-программных средств, которые позволяют получать при помощи установленных датчиков данные с ТС в реальном времени: его координаты, получаемые с приёмника GPS или ГЛОНАСС, скорость и траекторию движения, уровень топлива, уровень давления в шинах, состояние технических систем, примерное количество пассажиров. Эти данные передаются с помощью GSM/GPRS на сервера в центры обработки данных, где обрабатываются нейронными сетями, что позволяет отслеживать перемещение по карте, прогнозировать задержки и возможные неполадки, отправлять системные уведомления участникам движения.

Основной технологией, используемой для трекинга транспорта, является GPS. На данный момент в повседневной жизни мы сталкиваемся с ней на каждом шагу: приёмники встроены в смартфоны, ими оснащают автомобили, машины скорой помощи, полиции, такси. GPS используется в таких технологиях как: AVLS (Automatic Vehicle Locating System – автоматическая система определения положения транспорта), VTIS (Vehicle Tracking and Information System – информационная система отслеживания транспорта), MAMS (Mobile Asset Management System – мобильная система управления имуществом). Все они являются эффективным средством повышения производительности транспортных средств.

Системы мониторинга позволяют контролировать из единого центра передвижение транспорта, а также помогают водителям с навигацией и предоставляют возможность оперативной связи с диспетчером. Такие системы включают в себя интеграцию GPS/ГЛОНАСС, GSM/GPRS и различных сенсоров и передают всю необходимую информацию на сервера в ЦОД или в облачную инфраструктуру (рис.1).

Благодаря сенсорам мы можем в реальном времени получить информацию об уровне топлива и давления в шинах, узнать точное местонахождение, траекторию и скорость движения, проверить состояние водителя на предмет алкогольного опьянения (анализатор паров этанола в воздухе), получить сигнал с тревожной кнопки или сеанс оперативной связи с водителем.

Рисунок 1. Схема работы системы мониторинга транспорта

Вся подобная информация передаётся в ЦОД или в облако, где централизованно обрабатывается, анализируется и хранится. Каждый авторизованный пользователь – диспетчер, водитель или руководитель, имеет доступ к этим данным через веб-портал. С его помощью пользователь может получать всю необходимую информацию в режиме реального времени. В случае нештатной ситуации (слив топлива, пары этанола в кабинете водителя, превышение скорости выше допустимого уровня, уход с маршрута и т.д.) система направит SMS-оповещение, push-уведомление в приложение или сообщение на электронную почту. Более того, в случае критической или опасной ситуации с диспетчерского пульта может быть подан сигнал удалённой блокировки двигателя и транспорт сначала сбросит скорость, а затем остановится.

Перейдём к обзору научной литературы по данной теме.

Анкит Кешарвани и Вайшали Садафаль предложили систему расширения возможностей общественного транспорта за счёт внедрения беспроводных сенсоров и автоматического сбора всей необходимой информации с транспортных средств. Эта система использовалась для контроля времени задержек городского транспорта, корректировала эти данные и передавала их на дисплеи электронных табло, установленных на остановках [1]. Кунал Маурья, Мандип Сингх и Нилу Джайн презентовали противоугонную систему, которая при помощи GPS и GSM позволяет отслеживать местоположение ТС в случае кражи [2]. Это можно реализовать при помощи установки скрытого GPS-маяка, который имеет автономное питание, устанавливается в незаметное место и выходит на связь по расписанию, например, 1 раз в сутки, чтобы экономить заряд батареи и не быть обнаруженным GPS-сканером злоумышленников. Все данные передаются по SMS на заданные владельцем номера телефонов и на электронную почту по GPRS. Координаты также могут передаваться в виде ссылки на интернет-карту (Google maps, Яндекс.Карты) или в виде долготы и широты.

Син Цзяньпин и Чжан Цзюнь предложили совместно использовать для передачи данных технологии GPRS и CSD. Это позволило обойти недостаток стандартного сигнала GPRS, связанного с высоким временем задержек при передаче данных [3].

Р. Анил Кумар, Г. Джотирмай и К. Рамешбабу представили интеллектуальную систему для мониторинга для прогнозирования точности времени прибытия транспорта в условиях повышенного трафика, которая объединила в себе ARM, GPS, GSM и нейронные сети, благодаря чему она имела возможность самообучаться и уменьшать погрешность при прогнозировании времени [4]. Дж. Саранья и Дж. Сельвакумар предложили систему, которая ориентирована на контроль за перемещениями ребёнка при помощи специального мобильного приложения. В частности, она фиксирует траекторию движения ребёнка в школу и обратно до дома и в случае необходимости отправляет оповещение на телефоны или электронную почту родителей. Помимо этого, она использует функцию распознавания голоса и если ребёнок кричит, то автоматически шлёт уведомление об этом родителям [5].

Томас Герлих и Джеймс Биаджиони представили систему, которая позволяет благодаря специальным алгоритмам GPS-трассировки, полученной с транспорта, через специальное приложение отслеживать путь транспортных средств прямо по карте и довольно точно указывать время прибытия [6]. Следует заметить, что в России есть работающий аналог данного приложения – «Яндекс. Транспорт», которое на основе получаемых телематических данных с автобусов и трамваев прогнозирует перемещения их по городу в реальном времени. Получаемые данные обрабатываются несколькими алгоритмами: исключаются ушедшие с маршрута автобусы, убираются дубликаты и по дискретным последовательностям координат рассчитываются непрерывные плавные траектории. Это позволяет довольно точно показывать на карте движение транспортных средств.

В данной статье мы рассмотрели интеллектуальные системы мониторинга транспортных средств с использованием системы глобального позиционирования (GPS) и облачных вычислений. Мы рассмотрели ряд исследований по данной тематике, каждое из которых имеет собственную ценность, т.к. авторы использовали различный набор технологий для своих проектов. Очевидно, что при таких больших объёмах транспортных перевозок и повышенного пассажиропотока, данное направление является крайне перспективным, т.к. оно позволяет повысить эффективность использования транспортных средств и адаптировать его под нужды города, повысить безопасность за счёт контроля над состоянием водителя и ТС, сократить расходы и поддерживать транспортную инфраструктуру в целом на более высоком качественном уровне.