Sisteme de monitorizare auto prin GPS - sisteme de avertizare optică și acustică pentru autovehicule speciale

INTRODUCERE

Modernizarea si dezvoltarea constructiei de autovehicule , inclusiv a echipamentului electric, electronic auxiliar auto, prin cresterea numarului si a puterii consumatorilor electrici , al gradului de automatizare, prin utilizarea pe scara a componentelor din ce in ce mai mare a aparatelor electronice de constructie moderna, (cu un grad mai mare de sensibilitate) etc., impun cunoasterea temeinica a functrionarii, exploatarii si intretinerii corecte a echipamentului electronic, cu care este dotat autovehiculul. Din aceste considerente, s-a studiat si s-a montat pe autovehicule un sistem auxiliar de monitorizare si control, actionat si controlat prin GPS si un alt sistem auxiliar de avertizare optica si acustica, destinat autovehiculelor cu regim special, prioritar in trafic.

Lucrarea de faţă este structurata in doua parti: In prima parte se prezintă sistemul GPS si aplicatiile sale in domeniul auto. În acest scop au fost prezentate: Principiile de bara, de functionare si parametrii acestuia, aplicatiile sistemului, monitorizarea si gestionarea unui autovehicul prin GPS, toatalitatea functiilor de monitorizare si gestionare a unui autovehicul prin acest sistem axiliar GPS. In a doua parte se prezinta sistemul auxiliar de avertizare optica si acustica a autovehiculelor. Tot in acest scop au fost prezentate: Utilizarea acestui sistem de avertizareoptica din dotarea autospecialelor si componenta acestui sistem.

I. SISTEME DE MONITORIZARE SI GESTIONARE PRIN GPS A UNUI AUTOVEHICUL

1. GPS – SISTEM DE POZITIONARE GLOBALA

Sistemul de poziţionare globală (GPS), reprezintă unul dintre cele mai performante sisteme de navigaţie globală, funcţie ce îi conferă numeroase aplicaţii atât în sfera civilă cât, mai ales, în cea militară (se poate aminti aici „armamentul curat”- localizarea şi distrugerea ţintelor militare cu precizii de ordinul a 7,2m folosind rachete). Deci acest sistem, proiectat şi exploatat iniţial de Departamentul Apărării (D.O.D) al Statelor Unite, este utilizat astăzi şi în mediul civil pe scară largă, fiind folosit la determinarea cu precizie a poziţiei geografice (longitudine, latitudine şi altitudine), a unui obiect, denumit generic „receptor”. Operaţia se realizează prin recepţionarea, prelucrarea şi interpretarea unor semnale emise de o reţea de sateliţi, aflaţi pe orbite geostaţionare. De-a lungul timpului, au funcţionat diverse sisteme, mai mult sau mai puţin performante, cum ar fi (în ordine cronologică) : LORENTZ, VOR, LORAN, GLONASS, etc. Sistemul propus pentru analiza este NAVSTAR GPS. Semnalele GPS sunt codate şi recepţionate simultan de la 4 sateliţi (cei mai „vizibili”) pentru poziţionarea într-un sistem de coordonate X,Y, şi Z, concomitent cu datele „clock” reprezentând timpul unic al reţelei de sateliţi. (fig.1)

Fig.1

Pentru obţinerea directă a coordonatelor geografice, a fost necesară cuplarea receptorului GPS cu un calculator, iar ansamblul format , prin miniaturizare, a făcut astfel posibilă răspândirea în masă a acestui aparat. Avem deci posibilitatea de a localiza un obiect, atât pe uscat sau întinderi de apă cât şi în aer, cu observaţia că datorită propagării dificile a undelor centimetrice, folosirea sistemului în interiorul clădirilor din beton, peşteri sau sub apă, duce la erori care îi limitează acţiunea. Sistemul prezintă o precizie de până la 25m, dar, în aplicaţiile militare, prin folosirea unor receptoare performante, se pot obţine localizări de ordinul metrilor. De menţionat că în domeniul auto, sistemul de poziţionare globală GPS, are o mare aplicabilitate în traficul rutier, apelând la „hărţi electronice” pentru orientare, sau prin joncţiune cu sistemul GSM (pentru transmiterea informaţiilor), se poate interveni de la distanţă în corectarea datelor privind transportul respectiv sau chiar restricţionând deplasarea în cazul când automobilul este implicat intr-un furt.

1.1. CELE 3 MODULE ALE SISTEMULUI GPS

Funţionarea sistemului GPS este organizată pe module interconectate între ele prin linii radio de transmisii de date, lucru ce asigură atât utilizarea sistemului cât şi efectuarea corecţiilor necesare unei funcţionări precise. Aceste module sunt:

- modulul „spaţiu” – constituit din reţeaua de sateliţi;

- modulul „control” – cuprinzând staţiile de sol;

- modulul „utilizator” – reprezentând fiecare beneficiar al sistemului.

1.1.1 Modulul „SPATIU”

Acest modul, reprezintă o reţea de 24 de sateliţi care orbitează în 6 planuri (orbite) câte 4, o dată la 12 ore, la o altitudine de 20.200 Km, (altitudine ce permite pe de o parte menţinerea cvasi constantă a poziţiei / rotaţie - întârziere doar 4 min./zi, iar pe de altă parte să existe o mare arie de acoperire – vizibilitate concomitentă din orice punct al globului a unui număr între 5 şi 8 sateliţi. Sursa de energie o reprezintă lumina solară, dublată de acumulatori, durata medie de viaţă a unui satelit fiind estimată la circa 7,5 ani. Lansarea pe orbită a celor 24 de sateliţi a început în anul 1978, dar configuraţia completă a reţelei a fost obţinută în 1994. Reţeaua a fost operantă în toţi aceşti ani, însă aria de acoperire şi precizia de poziţionare nu au atins parametrii scontaţi decât în 1994. Pe tot parcursul acestei perioade s-au făcut operaţii de întreţinere deosebit de costisitoare (circa 40 mld. dolari), vizând modernizarea sau chiar aducerea la sol a sateliţilor cu ajutorul navetei spaţiale în vederea reparării sau chiar a înlocuirii totale a echipamentului. Menţionăm că fiecare satelit emite folosind un cod unic – PRN (Pseudo Random Noise Code), de recunoaştere, putându-i-se stabili astfel cu precizie locaţia. Poziţia celor 6 plane orbitale este spaţiată cu 60 grade, fiind înclinate faţă de Ecuator cu 55 grade, alcătuind astfel o adevărată „constelaţie” de sateliţi. (fig.2)