МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРИКЛАДНОЙ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР НАВИГАЦИОННО-ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Область техники

Изобретение относится к области космической навигации, а именно реализует навигационное обеспечение различных групп пользователей и предназначено для сбора, обработки, архивирования и хранения навигационных данных; подготовки, формирования и передачи навигационной информации, информации функциональных дополнений (ФД) глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС/GPS и системы мониторинга целостности ГНСС и радионавигационных полей (РНП), данных навигационно-информационных систем; информационного взаимодействия с различными группами потребителей.

Уровень техники

Известна многофункциональная космическая система автоматизированного управления и оперативного контроля (мониторинга) критически важных объектов и территорий союзного государства «Россия-Беларусь» (патент на изобретение RU 2338233 от 13.12.2006). Эта система содержит космический сегмент, соединенный по каналам освещения, каналам связи и каналам управления с наземным сегментом, при этом космический сегмент выполнен в виде спутниковых орбитальных группировок с входящими в них космическими аппаратами дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), космическими аппаратами связи и передачи данных, космическими аппаратами навигационного обеспечения, при этом космические аппараты ДЗЗ соединены каналами освещения с центром обработки данных наблюдения земного сегмента и с космическими аппаратами связи и передачи данных, а также каналами связи и управления с центром управления полетами космических аппаратов и с космическими аппаратами связи и передачи данных, космические аппараты связи и передачи данных соединены каналами освещения с центром обработки данных наблюдения, а также каналами связи и управления с центром управления полетами космических аппаратов, космические аппараты навигационного обеспечения соединены каналами управления с космическими аппаратами ДЗЗ, связи и передачи данных, наземный сегмент МФКС включает координационно-аналитический центр, который получает информацию от центра обработки данных наблюдения, а также данные от наземных и воздушных средств локального дистанционного зондирования, осуществляющих сбор первичной мониторинговой информации, и информационно связан с центром управления полетами космических аппаратов, осуществляет комплексный анализ полученной информации и трансляцию через оператора космической системы в федеральный информационно-аналитический центр (ФИАЦ), при этом координационно-аналитический центр информационно связан с региональными информационно-аналитическими центрами, которые, в свою очередь, связаны с территориальными пунктами приема и обработки информации для осуществления трансляции полученной информации в региональные и территориальные информационно-аналитические центры. Основными недостатками системы являются невысокие эксплуатационные характеристики, обусловленные большим разнообразием технических решений программно-математического обеспечения и аппаратных средств, а также информационная и территориальная разобщённость, существенно снижающие потребительские свойства и возможности использования системы спутниковой навигации в режиме реального времени при решении прикладных транспортных, мониторинговых и навигационно-геодезических задач в распределённом географическом пространстве.

Раскрытие изобретения

Изобретение направлено на устранение данных недостатков.

Изобретение позволяет получить более высокие потребительские свойства и эксплуатационные характеристики, изобретение позволяет устранить информационную и территориальную разобщённость, поскольку многофункциональный прикладной потребительский центр навигационно-информационного обеспечения разработан и реализован на базе единых научно-технических и программно-методических решений, обеспечивающих выполнение прикладных многоплановых транспортных, мониторинговых и навигационно-геодезических задач, включая высокоточное позиционирование, в режиме реального времени с применением высокоэффективных каналообразующих средств связи (КСС) в распределённом географическом пространстве, что является особенно актуальным для Российской Федерации.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности навигационно-информационного обеспечения для решения в режиме реального времени практических транспортных, мониторинговых и навигационно-геодезических задач в распределённом географическом пространстве.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата многофункциональный прикладной потребительский центр навигационно-информационного обеспечения включает в себя аппаратно-программный комплекс сегмента прикладного потребительского центра и систему информационного обеспечения (1), в составе аппаратно-программного комплекса центральной базы данных - основной (2), аппаратно-программный комплекс центральной базы данных - резервный (3), аппаратно-программный комплекс сервера картографического (4), аппаратно-программный комплекс сервера информационного обмена (5), соединенные двусторонней связью по общей шине друг с другом через вторые входы/выходы аппаратно-программного комплекса центральной БД - основной и резервный, второй вход/выход аппаратно-программного комплекса сервера картографический и первый вход/выход аппаратно-программного комплекса сервера информационного обмена, также в состав аппаратно-программный комплекса сегмента прикладного потребительского центра и системы информационного обеспечения (1) входят каналообразующие средства связи аппаратно-программного комплекса сегмента прикладного потребительского центра и системы информационного обеспечения (КСС 1) (6), каналообразующие средства связи потребителей первого уровня (КСС 2) (7), причем первый, третий и четвертый входы/выходы КСС 1 соединены с первым входом/выходом аппаратно-программного комплекса центральной базы данных - основной, первым входом/выходом аппаратно-программного комплекса центральной базы данных - резервной и вторым входом/выходом аппаратно-программного комплекса сервера информационного обмена соответственно, третий вход/выход аппаратно-программного комплекса сервера информационного обмена соединен с вторым входом/выходом КСС 2, первый вход/выход КСС 2 соединен с первым входом/выходом автоматизированных рабочих мест потребителей первого уровня (8), второй вход/выход автоматизированных рабочих мест потребителей первого уровня (8) соединен с Интернет-сайтом, первый и второй входы/выходы автоматизированных рабочих мест потребителей первого уровня являются входами/выходами потребителей, многофункциональный прикладной потребительский центр навигационно-информационного обеспечения включает в себя региональную навигационно-информационная систему (9), состоящую из централизованной системы управления и контроля состояния региональной навигационно-информационной системы (10), системы мониторинга транспортных средств (13), системы высокоточного позиционирования (23) и системы спутникового мониторинга инженерных сооружений с использованием системы ГЛОНАСС/GPS (32), централизованная система управления и контроля состояния региональной навигационно-информационной системы (10) включает в себя аппаратно-программный комплекс централизованной системы управления и контроля состояния региональной навигационно-информационной системы (11), каналообразующие средства связи централизованной системы управления и контроля состояния региональной навигационно-информационной системы (КСС 3), первый вход/выход которых соединен со вторым входом/выходом КСС1, выход КСС 3 соединен с входом аппаратно-программного комплекса централизованной системы управления и контроля состояния региональной навигационно-информационной системы (11), выход аппаратно-программного комплекса централизованной системы управления и контроля состояния региональной навигационно-информационной системы (11) соединен со входом КСС 3, каналообразующие средства связи потребителей второго уровня (КСС 4), первый вход/выход которых соединен с вторым входом/выходом КСС 3, автоматизированные рабочие места потребителей второго уровня (39), первый вход /выход которого соединен со вторым входом/выходом КСС 4 (37), второй вход/выход автоматизированных рабочих мест потребителей 2-го уровня (39) соединен с Интернет-сайтом, первый и второй входы/выходы автоматизированных рабочих мест потребителей второго уровня являются входами/выходами потребителей, система мониторинга транспортных средств (13) включает в себя аппаратно-программный комплекс диспетчерского центра (14), аппаратно-программный комплекс телематического сервера (15), автоматизированные рабочие места оператора диспетчерского центра (16), соединенные друг с другом через их первые входы/выходы, аппаратно-программный комплекс диспетчерского пункта (17), являющийся первым входом многофункционального прикладного потребительского центра навигационно-информационного обеспечения в количестве i ≥1, каналообразующие средства связи системы мониторинга транспортных средств (КСС 5), пятый вход/выход которых соединен с третьим входом/выходом КСС 3, а первый, второй, третий и четвертый входы/выходы КСС 5 соединены со вторыми входами/выходами аппаратно-программного комплекса диспетчерского центра (14), аппаратно-программного комплекса телематического сервера (15), автоматизированного рабочего места оператора диспетчерского центра (16) и входом/выходом аппаратно-программного комплекса диспетчерского пункта (17) соответственно, телематические модули (18) в количестве j ≥1, причем каждый телематический модуль содержит порты COM 1, 2, 3 (19), USB порт (20), CAN порт (21), выходы которых соединены с первым, вторым и третьим входами КСС (5) соответственно, система высокоточного позиционирования (23) включает в себя аппаратно-программный комплекс центра высокоточного позиционирования (24), автоматизированные рабочие места центра высокоточного позиционирования (25), аппаратно-программный комплекс постобработки (26), аппаратно-программный комплекс базовых станций ГЛОНАСС/GPS (27), аппаратно-программный комплекс сбора, обработки и архивирования информации от базовых станций ГЛОНАСС/GPS (28), соединенные друг с другом через их первые входы/выходы и вход/выход автоматизированных рабочих мест центра высокоточного позиционирования (25), геодезическая спутниковая аппаратура (29), являющаяся вторым входом многофункционального прикладного потребительского центра навигационно-информационного обеспечения, каналообразующие средства связи системы высокоточного позиционирования (КСС 6) (31), первый вход/выход которых соединен с входом/выходом геодезической спутниковой аппаратурой, аппаратно-программный комплекс Web-доступа (30), первый вход/выход которой соединен с вторым входом/выходом КСС6, второй, третий и четвертый входы/выходы аппаратно-программного комплекса Web-доступа (30) соединены со вторыми входами/выходами аппаратно-программного комплекса постобработки (26), аппаратно-программный комплекс базовых станций ГЛОНАСС/GPS (27), аппаратно-программный комплекс сбора, обработки и архивирования информации от базовых станций ГЛОНАСС/GPS (28) соответственно, третий и четвертый входы/выходы КСС 6 соединены со вторым входом/выходом аппаратно-программного комплекса центра высокоточного позиционирования (24) и четвертым входом/выходом КСС 3, система спутникового мониторинга инженерных сооружений с использованием системы ГЛОНАСС/GPS (32) включает в себя объектовый центр мониторинга инженерного сооружения (33), аппаратно-программный комплекс базовых станций ГЛОНАСС/GPS (35), аппаратно-программный комплекс датчикопреобразующей аппаратуры (36), соединенные друг с другом через их первые входы/выходы, каналообразующие средства связи системы спутникового мониторинга инженерных сооружений с использованием системы ГЛОНАСС/GPS (КСС 7) (34), первый вход/выход которых соединен с пятым входом/выходом КСС 3, а второй, третий и четвертый входы/выходы КСС 7 соединены со вторыми входами/выходами объектового центра мониторинга инженерного сооружения (33), аппаратно-программного комплекса базовых станций ГЛОНАСС/GPS (35), аппаратно-программного комплекса датчикопреобразующей аппаратуры (36) соответственно, аппаратно-программного комплекс датчикопреобразующей аппаратуры (36) является третьим входом многофункционального прикладного потребительского центра навигационно-информационного обеспечения, третьи входы/выходы КСС 2 (7) и КСС 4 (37), вторые входы/выходы автоматизированных рабочих мест потребителей первого и второго уровня (8, 39) соединены с Интернет-сайтом (38).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображены:

1. Аппаратно-программный комплекс (АПК) сегмента прикладного потребительского центра (ППЦ) и системы информационного обеспечения (СИО);

2. АПК центральной базы данных(БД) - основной;

3. АПК центральной БД - резервный;

4. АПК сервер картографический;

5. АПК сервер информационного обмена;

6. Каналообразующие средства связи АПК КСС сегмента ППЦ и СИО (КСС 1);

7. Каналообразующие средства связи потребителей первого уровня (КСС 2);

8. Автоматизированные рабочие места (АРМ) потребителей первого уровня;

9. Региональная навигационно-информационная система (РНИС);

10. Централизованная система управления и контроля состояния (ЦСУиКС) РНИС;

11. АПК ЦСУиКС РНИС;

12. Каналообразующие средства связи ЦСУиКС РНИС (КСС 3);

13. Система мониторинга транспортных средств (СМТС);

14. АПК диспетчерского центра (ДЦ);

15. АПК телематического сервера;

16. АРМ оператора ДЦ;

17. АПК диспетчерского пункта (ДП) - 1-i (стационарного и/или мобильного);

18. Телематические модули (ТМ) - 1-j;

19. Порты COM 1, 2, 3;

20. USB порт последовательной передачи данных;

21. CAN порт последовательной передачи данных;

22. Каналообразующие средства связи СМТС (КСС 5);

23. Система высокоточного позиционирования (СВП);

24. АПК центра высокоточного позиционирования (ЦВП);

25. АРМ ЦВП;

26. АПК постобработки;

27. АПК базовых станций (БС) ГЛОНАСС/GPS;

28. АПК сбора, обработки и архивирования информации от БС ГЛОНАСС/GPS;

29. Геодезическая спутниковая аппаратура;

30. АПК Web-доступа;

31. Каналообразующие средства связи СВП (КСС 6);

32. Система спутникового мониторинга инженерных сооружений (ССМС ИС) с использованием системы ГЛОНАСС/GPS;

33. Объектовый центр мониторинга инженерного сооружения (ОЦМИС);

34. Каналообразующие средства связи ССМС ИС (КСС 7);

35. АПК БС ГЛОНАСС/GPS;

36. АПК датчикопреобразующей аппаратуры;

37. Каналообразующие средства связи АРМ потребителей второго уровня;

38. Интернет-сайт;

39. АРМ потребителей второго уровня.

На фиг. 2 представлена структурная схема СМТС.

На фиг. 3 представлена структурная схема СВП.

На фиг. 4 представлена структурная схема ССМ ИС.

На фиг. 5 представлен алгоритм выполнения операций при функционировании СМТС, где:

40. Приём навигационных данных;

41. Передача навигационных данных на средства обработки;

42. Автоматизированная первичная обработка навигационных данных;

43. Передача навигационных данных в системы обработки, учёта, хранения и целевого применения;

44. Автоматизированная апостериорная обработка, интерпретация и представление данных;

45. Формирование навигационно-информационного ресурса СМТС;

46. Передача навигационно-информационного ресурса СМТС в системы хранения и информационного обмена;

47. Распределение навигационно-информационного ресурса СМТС среди внутренних систем и внешних потребителей;

48. Сбор данных о состоянии АПК и составных частей СМТС;

49. Передача информации на средства хранения и отображения;

50. Формирование и передача управляющих воздействий.

На фиг. 6 представлен алгоритм выполнения операций при функционировании СВП, где:

51. Приём навигационных данных;

52. Передача навигационных данных АПК ЦВП;

53. Обработка навигационных данных;

54. Формирование массива первичной навигационной информации;

55. Сбор, обработка и архивирование информации от БС;

56. Апостериорная обработка данных;

57. Подготовка и представление данных высокоточного позиционирования;

58. Управление и контроль состояния СВП.

На фиг. 7 представлен алгоритм выполнения операций при функционировании ССМС ИС, где:

59. Прием навигационной информации и вычисление мониторинговой информации;

60. Передача мониторинговой информации потребителям;

61. Архивирование и хранение мониторинговой информации о состоянии системы;

62. Управление и контроль состояния ССМС ИС.

Осуществление изобретения

Изобретение является открытой информационной системой с двухуровневой архитектурой. На каждом уровне имеются собственные источники информации, преобразующие аппаратно-программные комплексы (АПК) и пользовательский (потребительский) интерфейс.

Аппаратно-программные средства (АПС) первого (управляющего) уровня развёрнуты в многоцелевом навигационно-информационном центре ОАО «Российские космические системы» и включают в себя АПК сегмента ППЦ и СИО (1). АПС второго (исполнительного или регионального) уровня развертываются на основе региональных навигационно-информационных систем (РНИС) (9) и служат источниками информации для АПК ППЦ и СИО (1) первого уровня наряду с другими источниками информации.

Порядок передачи (представления) информации между АПК ППЦ и СИО (1) и внешними источниками информации и потребителем определяются взаимосогласованными протоколами информационного обмена и/или стандартными сетевыми протоколами.

В соответствии с требованиями пользователя РНИС (9) может включать в себя различные системы, в том числе:

- централизованную систему управления и контроля состояния РНИС с использованием Интернет и ГИС-технологий (10);

- систему высокоточного позиционирования (23);

- систему мониторинга транспортных средств (13);

- систему спутникового мониторинга инженерного сооружения с использованием системы ГЛОНАСС (32).

АПК сегмента ППЦ и СИО (1) предназначен для распространения информации с использованием спутниковых навигационных технологий в современной и доступной форме для широкого круга потребителей, имеющих определенный уровень подготовленности. АПК сегмента ППЦ и СИО (1) обеспечивает подключение любых из числа пользователей 1-го уровня через соответствующий АРМ потребителей первого уровня (8), оснащенные собственной программой браузером, различных производителей («MS Internet Explorer», «Mozilla Firefox», «Opera», «Google Chrome» и др.). АПК сегмента ППЦ и СИО (1) включает в себя АПК центральной базы данных (БД) - основной и резервный (2, 3), в случае выхода из строя основного происходит автоматическая замена на резервный, АПК сервер картографический (4), АПК сервер информационного обмена (5), каналообразующие средства связи АПК КСС сегмента ППЦ и СИО (КСС 1) (6), каналообразующие средства связи потребителей первого уровня (КСС 2) (7), автоматизированные рабочие места (АРМ) потребителей первого уровня (8).

АПК сегмента ППЦ и СИО (1) обеспечивает выполнение следующих функций в АПК сервере информационного обмена (5) и Интернет-сайте (38):

- отображение состояния глобальных навигационных спутниковых группировок (ГНСС);

- отображение эфемерид по данным альманахов на текущие сутки АПК сервером информационного обмена и интернет-сайтом;

- отображение зон видимости навигационных космических аппаратов (НКА) в заданной точке АПК сервером информационного обмена и интернет-сайтом;

- отображение доступности НКА в заданной точке;

- отображение созвездия НКА в заданной точке;

- отображение мгновенной доступности;

- отображение интегральной доступности;

- отображение списка РНИС;

- отображение ГНСС календаря;

- отображение глоссария;

- отображение каталога навигационной аппаратуры потребителей (НАП);

- отображение каталога навигационных базовых модулей;

- отображение каталога навигационных антенн;

- отображение списка участников рынка ГНСС оборудования;

- отображение каталога нормативно-правовых документов;

ПМО (программно-математическое обеспечение) архивирования и резервирования информации, связи и синхронизации удаленных баз данных (БД);

- создание банка данных, резервирования навигационной информации;

- снижение нагрузки на сервер информационного обмена;

- конвертацию поступающей разнородной информации в принятые форматы хранения;

- формирование информационного ресурса, необходимого для прикладного использования в АПК ППЦ и СИО (1);

- подготовку и передачу получаемой информации через WEB-сервис пользователям второго уровня;

- автоматический перенос файлов в архив, оставляя в текущих директориях файл с полным описанием состава и месторасположения по истечении срока хранения исходных данных;

- контроль входных и выходных данных на их правильность, непротиворечивость, соответствие заданным диапазонам значений.

АПК сервер картографический (4) обеспечивает:

- управление электронными картами;

- предоставление графической информации в виде файла изображения через АПК сервер информационного обмена (5);

- информационное взаимодействие с центральной БД;

- мониторинг состояния удаленных объектов;

- диспетчеризацию связи с центральной БД;

- чтение массива электронных карт;

- поддержку отдельной сессии для каждого пользователя картографической информации;

- управление электронной картой в каждой пользовательской сессии (масштабирование, координаты);

- определение во внешних настройках списка подключаемых карт.

АПК сервер информационного обмена (5) обеспечивает:

- получение через КСС 2, КСС 3 и КСС 7 навигационной информации от первичных источников (например, от ТМ 18, геодезической спутниковой аппаратуры 29, датчико-преобразующей аппаратуры 36), упаковку и архивирование в файлы АПК центральной или резервной БД, гарантированную доставку по запросам потребителей с АРМ потребителей первого и второго уровней, а также с интернет-сайта;

- временное хранение навигационной информации до момента передачи в серверы АПК центральной БД основной и резервный;

- учёт и отработку запросов потребителей первого уровня, WEB-приложений на Интернет-сайте (38);

- предоставление информации потребителям первого уровня и на Интернет-сайт (38);

- формирование статистических и динамических страниц Интернет-сайта (38);

- информационный обмен с использованием существующих телекоммуникационных сетей;

- возможность пользования удобным внешним интерфейсом;

- модернизацию внешнего интерфейса без прекращения работы с потребителями;

- возможность подключения новых источников информации и пользователей.

ЦСУиКС РНИС (10) входит в состав РНИС (9) и предназначена для сбора в режиме реального времени данных от систем мониторинга транспортных средств (13), систем высокоточного позиционирования (23), а также ССМС ИС (33). В части взаимодействия с системами мониторинга транспортных средств (13) ЦСУиКС РНИС (10) обеспечивает сбор информации через КСС 3 о местоположении и состоянии объектов мониторинга, их обработки, хранения и предоставления потребителям второго уровня через КСС 3 и КСС 4.

ЦСУиКС РНИС (10) включает в себя АПК централизованной системы управления и контроля состояния РНИС с использованием Интернет и ГИС-технологий (11) (СМТС - 13, СВП - 23, ССМС ИС - 33) и КСС 3 (12), КСС 4 (37), АРМ потребителей 2-го уровня (39). В части взаимодействия с системой мониторинга транспортных средств (13) ЦСУиКС РНИС 10 обеспечивает выполнение следующих функций:

- авторизацию пользователей второго уровня;

- получение информации от удаленных БД АПК ДЦ (14) и АПК ДП (17) системы мониторинга транспортных средств;

- отображение местоположения подвижных объектов в режиме реального времени;

- отображение информации о подвижном объекте в режиме реального времени, включая элементы движения и состояние груза;

- отслеживание «аварийных» ситуаций в режиме реального времени;

- отображение обобщенной и детальной справочной информации о подвижном объекте;

- слежение за выбранным подвижным объектом или группой подвижных объектов;

- расчёт пройденного пути объектом за период времени;

- воспроизведение пройденного пути объектом пошагово или с выбираемым временным режимом;

- масштабирование карты;

- измерение расстояний по карте;

- поиск объектов карты по адресу;

- выбор, сохранение и загрузку карт.

В части взаимодействия через КСС 3 (12) с системами высокоточного позиционирования (23) ЦСУиКС РНИС 10 обеспечивает:

- обработку и предоставление пользователям различной навигационной информации от геодезической спутниковой аппаратуры (29), включая сеть базовых станций (БС), в соответствии с их правами доступа;

- проведение апостериорной обработки навигационных данных пользователя;

- отображение прогноза зон видимости навигационным космическим аппаратам (НКА) в заданной точке;

- отображение прогноза доступности НКА в заданной точке;

- отображение контроля РНП в заданной точке;

- отображение созвездия НКА в реальном масштабе времени в заданной точке;

- отображение уровня сигнала от НКА на входе геодезической спутниковой аппаратуры, в том числе приемника базовой станции (БС);

- отображение задержек сигнала от НКА в зависимости от состояния ионосферы в заданной точке;

- отображение местоположения БС;

- отображение невязок координат БС;

- отображение абриса антенны БС;

- апостериорная обработка навигационной информации пользователей;

- возможность удаленного позиционирования в режиме квазиреального масштаба времени;

- предоставление потребителям второго уровня измерительной информации по НКА ГНСС (ГЛОНАСС и GPS) через КСС 3 (12) и КСС 4 (37).

СМТС (13) предназначена для обеспечения процессов мониторинга, контроля и управления в режиме реального времени мобильными объектами (транспортными средствами) и стационарными объектами, оснащенными навигационной спутниковой аппаратурой потребителей ГЛОНАСС/GPS. СМТС (13) включает в себя следующие составные части: АПК ДЦ (14), АПК ДП (17) стационарного и/или мобильного и телематические модули (ТМ) - 18, оснащенные навигационным приемником ГЛОНАСС/GPS и размещаемые на контролируемых ТС, КСС 5 (22).

СМТС 13 обеспечивает:

- определение местоположения, скорости и состояния транспортных средств (ТС) в режиме реального времени;

- отображение поступающих данных с помощью электронно-картографической системы;

- передачу командной информации с диспетчерского центра на ТС;

- контроль отклонения состояния ТС от нормы;

- контроль отклонения ТС от заданных маршрутов и графиков передвижения;

- автоматическое документирование и архивирование получаемой и передаваемой информации;

- восстановление событий по архивным данным.

АПК ДЦ 14 имеет в своём в составе: АПК телематический сервер (15) с сервером БД и картографическим обеспечением, АРМ оператора ДЦ 16 (в расчете на 50-200 контролируемых диспетчерскими центрами ТС.

АПК ДЦ 14 обеспечивает:

- сбор и хранение навигационных и телематических данных, поступающих по КСС 5 (22) от ТМ;

- дистанционное управление через КСС 5 (22) составными частями СМТС;

- обработку данных, циркулирующих в СМТС;

- функционирование картографического обеспечения;

- генерирование отчетов по данным, поступающим от ТМ;

- управление ТМ;

- администрирование работы составных частей СМТС;

- санкционирование доступа к составным частям АПК ДЦ;

- архивацию информации в БД и передачу через КСС 5 (22) на КСС 3 (12) и КСС 1 (7) в АПК центральной БД - основной (2) и - резервный (3).

АПК ДП 17 может осуществлять мониторинг до 50 ТС одновременно и при этом обеспечивает решение следующих задач:

- обработку данных, поступающих через КСС 5 от АПК ДЦ (14);

- функционирование картографического обеспечения;

- генерирование отчетов по данным, поступающим от ТМ (18) через первый, второй и третий входы КСС 5 на вход/выход АПК ДП 17;

- санкционирование доступа к массивам данных и информационным ресурсам АПК ДП (17);

- подготовку, архивацию и передачу на хранение информации в БД АПК ДЦ.

ТМ (18) предназначен для работы в составе СМТС в качестве оборудования, устанавливаемого на транспортное средство с целью дистанционного получения навигационных данных (информации о местоположении и параметрах движения транспортного средства (ТС), данных о состоянии контролируемых систем, а также для управления исполнительными устройствами. ТМ (18) содержит следующие интерфейсы:

последовательные порты (СОМ 1, 2, 3) (19), соответствующие стандартному интерфейсу RS-232, предназначенные для обмена информацией с внешним терминалом (компьютером); последовательный порт (СОМ 2), соответствующий стандартному интерфейсу RS-232, предназначенный для подключения (опционально) внешнего модема подвижной связи: GSM, CDMA, GlobalStar, Inmfrsat; последовательный порт (СОМ 3), соответствующий стандартному интерфейсу RS-232, предназначенный для подключения дополнительных внешних устройств. USB порт (20) последовательной передачи данных, предназначенный для обмена информацией с внешним терминалом (компьютером), CAN порт (21) последовательной передачи данных, предназначенный для обмена информацией с внешними устройствами.

ТМ 18 обеспечивает выполнение следующих функций:

- получение навигационных данных от встроенного в ТМ навигационного ГЛОНАСС/ GPS приемника;

- обмен информацией с диспетчерским центром через встроенный GSM модем или через внешний модем, подключаемый к порту СОМ 2 через пятый вход КСС 5 и второй вход/выход АПК ДЦ (14);

- установление голосовой связи с оператором диспетчерского центра;

- контроль, при необходимости, логического состояния до 8 дискретных датчиков, обеспечивающих контроль за состоянием отдельных элементов и систем ТС (например, топливного бака) и/или груза;

- контроль напряжения основного и резервного питания;

- контроль аналогового датчика;

- управление исполнительными устройствами;

- накопление навигационных данных в энергонезависимой памяти (функция «черный ящик»);

- контроль прохождения маршрута и контрольных зон.

ТМ 18 формирует исходящие вызовы в следующих случаях:

- по запросу, формируемому АПК ДЦ (14) из диспетчерского центра;

- по факту срабатывания дискретного датчика, обеспечивающего контроль за состоянием отдельных элементов и систем ТС и/или груза;

- по факту снижения напряжения в ТМ (18) ниже заданных показателей, при которых обеспечивается его функционирование;

- при изменении напряжения электропитания за пределы заданных величин;

- по факту входа/выхода в/из заданных географических зон;

- с заданным периодом времени (формирование «сигналов жизни» по времени);

- при прохождении заданного расстояния (формирование «сигналов жизни» по расстоянию).

СМТС работает следующим образом. ТМ (18), расположенные на подвижных объектах (транспортных средствах), принимает навигационные данные от НКА ГЛОНАСС/ GPS. ТМ (18) передаёт через каналообразующие средства связи (КСС) 5 (22) полученные данные на АПК телематический сервер (15). В АПК телематический сервер (15) выполняется обработка навигационных данных в соответствии с функционалом. Обработанные в АПК телематический сервер (15) навигационные данные поступают:

- через вход 2 КСС 5 на выход 5 КСС 5 (22), далее через вход 3 и выход КСС 3 (22) на вход АПК ЦСУиКС РНИС (11), где мониторинговая информация по ТС обрабатывается в соответствии с функционалом;

- через выход 1 КСС 3 на вход 2 КСС 1 (6) и далее на вход 1 АПК центральной БД основной и резервной (2 и 3);

- через выход 4 КСС 1 (6) на вход 2 АПК сервера информационного обмена (5);

- через выход 1 АПК сервера информационного обмена на вход 2 АПК сервера картографического (4);

- через выход 1 АПК сервер информационного обмена (5) на вход 2 АПК центральной БД основной и резервной (2 и 3).

В АПК ДЦ (14) поступившие через выход 1 по шине информационного обмена на вход 1 данные обрабатываются в соответствии с функционалом и поступают на вход 1 АРМ оператора ДЦ (16), где визуализируются на СОИ. В АПК сервер картографический (4) выполняется обработка поступивших навигационных данных, включая комбинирование навигационных данных, векторизация, формирование цифровых моделей и геоинформационное моделирование и др., в соответствии с функционалом. Обработанные в АПК сервер картографический (4) навигационные данные в картографическом виде через первый выход направляются на второй вход АПК БД основной и резервный (2 и 3) и на первый вход АПК сервер информационного обмена (5). В АПК сервер информационного обмена (5) осуществляется обработка поступившей навигационной информации в соответствии с функционалом, после чего она направляется:

- через выход 1 на вход 2 АПК центральной БД основной и резервной (2 и 3);

- через выход 3 на вход 2 КСС 2 (6), с которого через выход 1 на вход 1 АРМ потребителей 1-го уровня (8) и через выход 3 на Интернет-сайт (38).

- через выход 2 АПК сервера информационного обмена на вход 4 КСС 1 (7), далее через выход 2 КСС 1 на вход 1 КСС 3 (12), далее через выход 3 на вход 5 КСС 5 (22);

- через выход 1 КСС 5 (22) на вход 2 АПК ДЦ (14);

- через выход 2 КСС 5 (22) на вход 2 АРМ оператора ДЦ и вход 1 АПК ДП;

- через выход 2 КСС 3 (12) на вход 1 КСС 4 (37), далее через выход 2 КСС 4 на вход 1 АРМ потребителей 2-го уровня и через выход 3 на Интернет-сайт (38).

Данные о состоянии ТМ (18), АПК ДП (17), АПК телематического сервера и АПК ДЦ, включая показатели температуры процессоров, системных плат, жестких дисков и пр., поступают через КСС 5 (22) и КСС 3 (12) в АПК ЦСУиКС РНИС (11). После обработки в соответствии с функционалом АПК ЦСУиКС РНИС (11) обработанная телематическая информация и данные о состоянии ТМ (18), АПК ДП (17), АПК телематического сервера (15) и АПК ДЦ телематического сервера (15) поступают:

- через КСС 3 (12) и КСС 1 (6) в АПК информационного обмена (5) и далее в АПК центральной БД основной и резервный (2 и 3);

- через КСС 3 (12) и КСС 5 (22) на АПК ДЦ (14), где могут быть визуализированы на средствах отображения информации (СОИ). В АПК ЦСУиКС РНИС (11) осуществляется автоматический анализ и интерпретация значений мониторинговой информации по ТС и критических показателей состояния систем, после чего выполняется автоматическое формирование управляющих сигналов и команд, которые с его выхода поступают на вход КСС 3 (12) и далее:

- через КСС 5 (22) на вход 2 АПК ДЦ (14), где визуализируются в виде сигналов и рекомендаций для применения управляющих воздействий на СОИ;

- через КСС 3 (12) и КСС 1 (6) на вход 1 АПК центральной БД основной и резервной (2 и 3).

СВП 23 предназначена для широкого внедрения спутниковых навигационных технологий и методов определения координат в интересах развития геодезической основы в регионах при проведении землеустроительных и кадастровых работ, инженерных изысканий, геодезическом обеспечении строительства и эксплуатации объектов капитального строительства, мониторинга деформационных процессов на объектах транспортной и промышленной инфраструктуры, а также других видов деятельности, требующих высокоточного определения координат объектов.

СВП 23 функционирует (обеспечивает пользователей навигационной информацией) в следующих основных режимах:

- апостериорной обработки;

- реального времени в местной системе координат или в WGS-84 (ПЗ-90).

СВП (23) включает в себя следующие составные части: АПК ЦВП (24), АПК базовых станций ГЛОНАСС/GPS (27), АРМ ЦВП (25) (входит в состав СВП функционально), геодезическая спутниковая аппаратура (29), которая входит в состав функционально, КСС 6 (31), обеспечивающие передачу в режиме реального времени измерительной и корректирующей информации между составными частями системы (входят в состав функционально), в том числе с использованием беспроводных технологий.

В состав АПК ЦВП 24 входят:

АПК сбора, обработки и архивирования информации от базовых станций ГЛОНАСС/GPS (28), АПК управления базовыми станциями (27), АПК постобработки (26), АПК WEB-доступа (30), который обеспечивает предоставление через КСС 6 (31); КСС 3 (12),
КСС 4 (37) информации потребителям.

АПК ЦВП 24 обеспечивает:

- прием от геодезической спутниковой аппаратуры (29) через КСС 6 (31), постобработку в АПК постобработки (26), окончательную обработку и архивацию измерительных данных ГЛОНАСС/GPS;

- подготовку данных и информационное взаимодействие через АПК WEB-доступа (30), КСС 6 (31), КСС 3 (12), КСС 4 (37) с внешними источниками и потребителями навигационно-информационного ресурса СВП;

- информационный обмен между составными частями СВП и передачу данных в АПК сегмента ППЦ и СИО (1) через КСС 6 (31), КСС 3 (12) и КСС 1 (6) в АПК центральной БД основной и резервной (блоки 2 и 3) и в АПК сервер информационного обмена (5);

- информационное обеспечение потребителей через КСС 6 (31), далее КСС 3 (12), КСС 4 (37) и на АРМ потребителей 2-го уровня (39);

- информационное обеспечение потребителей через КСС 6 (31), далее КСС 3 (12), КСС 1 (6), АПК сервер информационного обмена (5), КСС 2 (6) на АРМ потребителей 1-го уровня (8);

- контроль авторизации пользователей при их обращении к ресурсам СВП через блок АПК сервер информационного обмена (5) для потребителей первого уровня и АПК WEB-доступа (30) - для потребителей второго уровня;

- автоматическое формирование в АПК постобработки (26) интервальных и непрерывных данных, в том числе в обменный формат RINEX, и предоставление через АПК сервер информационного обмена (5) и АПК WEB-доступа (30) их потребителям первого (8) и второго (39) уровней соответственно;

- возможность приема через Интернет-сайт (38) дополнительной навигационной информации от российских и зарубежных источников, не входящих в состав системы;

- формирование в АПК постобработки (26) и АПК сбора, обработки и архивирования информации (28) и передачу через АПК WEB-доступа (30), КСС 6 (31), КСС 3 (12) и КСС 4 (37) пользователям 2-го уровня корректирующей информации к измерениям по коду или по фазе в форматах, поддерживаемых основными производителями аппаратуры потребителей, в том числе RTCM SC-104, CMR, CMR+;

- восстановление функционирования с прежними параметрами при непроизвольном выключении и последующем включении питания.

АРМ ЦВП (25) обеспечивает контроль оператором с использованием средств отображения информации (СОИ) состояния составных частей (24, 26, 27, 29,) и СВП (23) в целом, включая параметры и характеристики функционирования АПК из состава СВП.

АПК БС 27 обеспечивает:

- непрерывный прием от геодезической спутниковой аппаратуры (29) через КСС 6 (31) навигационной информации НКА ГЛОНАСС/GPS, находящихся в секторе видимости, и выдачу на СВО АРМ ЦВП (25) и внешний интерфейс Интернет-сайта (38):

- формирование «сырых» данных измерений псевдодальности по коду и фазе несущей в диапазонах L1 и L2 по НКА ГЛОНАСС/GPS в собственном бинарном формате производителя приемной аппаратуры;

- формирование эфемеридно-временной информации от НКА ГЛОНАСС/GPS;

- формирование файлов метеоданных (опционально);

- отображение альманахов НКА ГЛОНАСС/GPS;

- передачу информации в АПК ЦВП 24 через КСС 6 (31);

- возможность работы от автономного источника электропитания;

- инициализацию основных параметров через внешний интерфейс базовой станции;

- восстановление функционирования с прежними параметрами при непроизвольном выключении и последующем включении питания.

СВП работает следующим образом. На геодезическую спутниковую аппаратуру (29), территориально распределённую в географическом пространстве, поступают сигналы с навигационными данными от НКА ГЛОНАСС/ GPS. Полученные от геодезической спутниковой аппаратуры (29) навигационные данные передаются через выход 3 КСС 6 (31) на вход 2 АПК центра высокоточного позиционирования (ЦВП) 24 . Обработка навигационных данных в АПК ЦВП (24) в соответствии с функционалом. В АПК БС (27) формирование следующего массива навигационной информации:

- «сырых» данных измерений псевдодальности по коду и фазе несущей в диапазонах L1 и L2 по НКА ГЛОНАСС/GPS в собственном бинарном формате производителя приемной аппаратуры;

- эфемеридно-временной информации от НКА ГЛОНАСС/GPS;

- файлов метеоданных (опционально) с геодезической спутниковой аппаратуры.

В АПК сбора, обработки и архивирования информации (28) обеспечивает решение комплекса функциональных задач, в том числе:

- обеспечение обмена информацией с сетью БС из состава геодезической спутниковой аппаратуры (29);

- приём и декодирование информации от геодезической спутниковой аппаратуры (29);

- синхронизацию времени;

- обработку и хранение данных ЭВИ и сырых измерений;

- вычисление мгновенной и интегральной доступности НКА;

- управление сбором, обработкой и архивированием информации от БС из состава геодезической спутниковой аппаратуры (29). В АПК постобработки (26) выполняет:

- сканирование входных каналов 1 и 2;

- апостериорную обработку данных на вычисление координат местоположения навигационного оборудования из состава геодезической спутниковой аппаратуры (29);

- отображение альманахов НКА ГЛОНАСС/GPS на СОИ АРМ ЦВП (25);

- подготовка данных для архивирования и передачи потребителям (39);

- сохранение и отправку результата потребителям (39).

АПК WEB-доступа (30) через платформонезависимый пользовательский интерфейс обеспечивает обработку и предоставление на АРМ ЦВП (25), АРМ пользователей 2-го уровня (39) и Интернет-сайт (38) через КСС 6 (31), КСС 3 (12) и КСС 4 (37) навигационной информации от БС из состава геодезической спутниковой аппаратуры (29), подготовку и предоставление измерительной информации по НКА ГНСС ГЛОНАСС/GPS. Данные о состоянии СВП (23) в составе: АПК ЦВП (24), АПК постобработки, АПК сбора, обработки и архивирования информации от БС и АРМ ЦВП, включая показатели температуры процессоров, системных плат, жестких дисков и пр., поступают через КСС 6 (31) и КСС 3 (12) в АПК ЦСУиКС РНИС (11), где в автоматическом режиме данные обрабатываются и анализируются, после чего формируется управляющее воздействие и через КСС 3 (12) и КСС 1 (6) данные и управляющие сигналы поступают в АПК центральной БД основной и резервный (2 и 3), а через КСС 3 (12) и КСС 6 (31) поступает в АРМ ЦВП (25).

ССМ ИС 32 включает в себя ОЦМ ИС (33), КСС 7 (34), АПК БС (35), АПК ДПА (37). ССМС ИС 32 обеспечивает выполнение следующих функций:

- сбор в режиме реального времени измерительной информации от АПК ДПА, обеспечивающих контроль состояния узлов и конструкций инженерного сооружения;

- обработка измерительной информации;

- непрерывный контроль текущего состояния элементов конструкции инженерного сооружения;

- выявление критических состояний узлов и конструкций инженерного сооружения;

- создание и ведение автоматизированной базы данных по инженерному сооружению;

- подготовка отчетов в автоматизированном режиме;

- оповещение оператора о наличии превышения критических значений параметров в контролируемых узлах и конструкциях инженерного сооружения.

ССМ ИС 32 функционирует круглосуточно, осуществляя сбор данных от АПК ДПА (36) о динамических характеристиках отдельных конструктивных элементах и узлах инженерных сооружений, строит графики смещений точки мониторинга, выполняет обработку и автоматизированную рассылку информации на ОЦМИС (33), потребителям 2-го уровня через КСС 7 (34) на КСС 3 (12), КСС 4 (37) на АРМ (39), в АПК сервер информационного обмена (5) и АПК БД (2, 3), в случае появления признаков потенциальных критических смещений передача информации сопровождается тревожным сигналом на СВО ОЦМИС (33) и АРМ (39), а при превышении значений заданных показателей смещений информация и тревожный сигнал от АПК сервер информационного обмена через КСС 2 (6) поступают на СВО АРМ потребителя первого уровня (8).

ОЦМ ИС 33 обеспечивает выполнение следующих функций:

- построение временных графиков пространственных координат фазовых центров антенн базовых станций по данным, поступающим от АПК ДПА (36);

- поддержка нескольких одновременных TCP/IP соединений для сбора данных от базовых станций с частотой до 20 Гц;

- построение графиков и отображение продольных, поперечных и высотных смещений;

- контроль задаваемых допустимых значений пространственных смещений;

- сглаживание и фильтрация данных для анализа долгопериодических колебаний;

- визуализация данных от цифровых датчиков наклона;

- сбор в режиме реального времени мониторинговых данных о состоянии одного или нескольких отдельных конструктивных элементов и узлов сооружения;

- обработку и интерпретацию данных, выявление значений, превышающих установленные контролируемые значения, получение интегральных оценок;

- ведение информационных баз данных для обеспечения поддержки принятия и реализации управленческих решений по защите объекта (накопление и архивация данных);

- формирование и передача потребителям информации о превышении значений заданных показателей смещений информации и тревожного сигнала;

- подготовку и визуализацию в ОЦМИС (33) моделей развития критических (чрезвычайных) ситуаций на основе полученных от АПК ДПА оперативных данных;

- оперативное информирование через АРМ потребителей второго уровня (29) о повышении значений показателей смещений инженерного сооружения и через АРМ (8) потребителей первого уровня (например, ГУ МЧС России) о достижении на объекте мониторинга критических значений показателей смещений, свидетельствующих о возможности возникновения чрезвычайной ситуации на инженерном сооружении.

ССМ ИС работает следующим образом. После получения данных от ПАК ДПА (36), первоначальной обработки в АПК БС ГЛОНАСС/GPS и окончательной обработки в ОЦМИС (33) передача мониторинговой информации от ССМС ИС (32) из состава РНИС (9) происходит в автоматическом режиме через КСС 7 (34), КСС 3 (12) на КСС 4 (37) мониторинговую информацию о состоянии узлов и конструкций инженерного сооружения на АРМ потребителей второго уровня (39) и на Интернет-сайт, доступ к которому осуществляется по соответствующему коду доступа. Мониторинговая информация из ССМС ИС (32) поступает через вход 5 и выход КСС 3 (12) на АПК ЦСУиКС РНИС (11), откуда через его выход она поступает на вход КСС 3 (12) и далее через выход 1 на вход 2 КСС 1 (6) и далее через выходы 1 и 3 на входы 1 АПК центральной БД основной и резервной (2 и 3). Данные о состоянии ССМС ИС (32) в составе АПК ДПА (36), АПК БС ГЛОНАСС/GPS (35), ОЦМИС (33), включая показатели температуры процессоров, системных плат, жестких дисков и пр., поступают через КСС 7 (34) и КСС 3 (12) в АПК ЦСУиКС РНИС (11), где в автоматическом режиме данные обрабатываются и анализируются, после чего формируется управляющее воздействие и через КСС 3 (12) и КСС 1 (6) данные поступают в АПК центральной БД основной и резервный (2 и 3), а через КСС 3 (12) и КСС 6 (31) поступает в ОЦМИС (33).

Опытный образец АПК сегмента ППЦ и СИО (1) прошел предварительные и приемочные испытания, в настоящее время эксплуатируется в режиме поддержания технической и эксплуатационной готовности и эффективного функционирования.

Выводы. Архитектура изобретения и использованные инженерно-технические разработки обеспечивают:

- применение новых научно-технических решений и наращивание функциональных возможностей при проведении последующей модернизации;

- переход на более производительные средства электронно-вычислительной техники;

- совершенствование общего программного обеспечения путем обновления его версий и/или приобретение новых программных продуктов;

- создание новых источников навигационной информации (НАП и систем на ее основе);

- обеспечение подключения новых источников навигационной информации (функциональных дополнений) и обработку поступающей от них информации и переход на более производительные средства электронно-вычислительной техники;

- совершенствование общего программного обеспечения путем обновления его версий и/или приобретение новых программных продуктов;

- создание новых источников навигационной информации (НАП и систем на ее основе);

- обеспечение подключения новых источников навигационной информации (функциональных дополнений) и обработку поступающей от них информации.

Таким образом, использование предложенного многофункционального прикладного потребительского центра навигационно-информационного обеспечения позволяет обеспечить решение поставленной задачи с достижением ожидаемого технического результата.