Курсовая работа по дисциплине:

«Системы и сети связи cподвижными объектами»

на тему:

«Радиосеть управления подвижными объектами»

Выполнил: ст. гр. 519

                                                                                           Антонов Д.В.

Целью работы является разработка радиосети, предназначенной для радиоуправления различными наземными подвижными платформами. На подвижной платформе размещается оборудование, которое может быть также объектом управления или являться источником информационных сообщений для центра управления (телеметрические данные, аудио/видео поток и т.п.). В прямом направлении на подвижный объект поступают команды управления движением и запросы для размещенного на платформе оборудования, в обратном – различные информационные сообщения .

Исходные данные к проекту

 Радиус зоны обслуживания: 500 м (PR=85% покрытие на границе обслуживания)

Тип местности: пригород, сельская местность

Скорость передачи данных: определяется контекстом прикладного решения

Вероятность ошибки на бит Pb: 10^-6

Мощность излучения подвижной станции Ризл: < 0.4 Вт

Радиоинтерфейс: OFDM

Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.

 

1.1. Интерпретация назначения сети в виде произвольного прикладного решения в контексте заданной темы. Формализация телекоммуникационной услуги на основании анализа отношений "пользователь-сеть", схематизация отношений. Задачи служб уровня приложения пользователя.

В данной курсовой работе требуется разработать сеть , предназначенную для управления подвижными объектами. В контексте данного КП в качестве прикладного решения можно предложить систему распределения объектов на складе открытого типа. В таком случае объектами сети будут являться: центр управления, базовая станция и подвижные базы.

Подвижная база (далее по тексту ПБ) должна находится в зоне действия базовой станции, которая соединена с центром управления. Исходя из предложенного прикладного решения основной задачей ПБ является перемещение объектов внутри склада с передачей необходимых для реализации данной услуги потоков данных.

Центр управления (далее ЦУ) предназначен для сбора данных телеметрии, постановки задачи для каждой ПБ и контроля ее выполнения. Является своего рода терминалом.

При взаимодействии "пользователь-сеть" ЦУ записывает команды управления от пользователя , запрашивает подключение к требуемой ПБ и начинает передачу команд на нее. При реализации услуги ПБ в свою очередь передает потоки данных, предназначенные для различных служб. Разберем более подробно отношения "пользователь - сеть".

Основная задача данной сети является предоставление пользователю возможности взаимодействия с ПБ. Данное отношение можно изобразить как на рис.1

рис.1 Первый уровень детализации

На следующем уровне детализации пользователь осуществляет подключение к необходимой в данный момент времени ПБ по средствам ЦУ. Такое отношение можно изобразить на рис.2

рис.2 Второй уровень отношений

Третий уровень детализации включает в себя службы, необходимые для реализации услуги. Такими службами являются: служба контроля камер, служба контроля подвижной базой .служба сбора информации и служба управления радиоресурсом. Служба сбора информации отвечает за данные телеметрии и Gps. Служба контроля камер предназначена для управления положением и включением камер, а служба контроля подвижной базой обеспечивает управление движением. Взаимодействие с этими службами осуществляется по средствам интерфейса в ЦУ. Служба управления радиоресурсом предназначена для выделения и закрепления канала за ПБ.

На четвертом уровне осуществляется организация радиоканала, по средствам которого реализуется взаимодействие служб , описанных в третьем уровне. рис.4

 

 

рис.4 Четвертый уровень отношений.

1.2. Пояснение сеанса предоставления телекоммуникационной услуги, анализ параметров сеанса, формализация требований к качеству соединения и объему требуемых ресурсов. Характеристика  информационного  трафика  в  прямом  и  обратном  направлениях  передачи:  вид  трафика, производительность или предполагаемый объем сообщений и т.п.

Реализация запрошенной услуги ПБ включает в себя: предоставление ЦУ данных телеметрии (в том числе и для проверки работоспособности), передача  видеопотока и реализация запрошенного перемещения.

ЦУ в свою очередь запрашивает услугу организации каналов у базовой станции, проверяет готовность ПБ к реализации услуги, передачу текстовой информации и завершение сеанса.

Задача базовой станции сводится к проверке модулей подлинности ПБ и выделению (освобождению) канального ресурса.

Данные телеметрии поступая в ЦУ , разделяются для каждой машины и используются для оценки работоспособности как всей системы (достаточно ли работоспособных машин для выполнения задачи), так и отдельных.

·         Данные GPS используются для определения местоположения каждой машины и позволяют наблюдать текущее местоположение каждой из них ( с целью предотвращения столкновения между несколькими ПБ и организации маршрута движения ПБ).

·         Видеопоток позволяет более подробно просмотреть местоположение отдельной ПБ, и при необходимости вести ручное управление с помощью контроллера (с целью выполнения действий, не подлежащих автоматизации).

·         Так же ЦУ  имеет отдельный интерфейс для прокладки маршрутов каждой ПБ используя координаты ( пользователь строит подробный маршрут движения, который затем переводится в последовательность координат , по которым следует база).

·         МП, которые используется при подключения к БС. Согласно номеру в МП подвижной базе выделяется и закрепляется за ней до окончания сеанса канал связи.

При необходимости пользователь может составить отдельным маршрут как для каждой ПБ, так и для 1 определенной. Составленный маршрут преобразуется в последовательность географических координат и передается на ПБ через базовую станцию. Сообщение загружается в модуль памяти, стирает при этом устаревший маршрут, в том случае если ПБ находится в режиме ожидания. Если же ПБ еще не закончила предыдущий маршрут, новый сохраняется в памяти и ожидает окончание текущего.

1.3. Обоснование предполагаемой архитектуры радиосети, описание ключевых звеньев доставки сообщений. Пояснение модели выполнения телекоммуникационной задачи на примере многозвеньевой схемы взаимодействия элементов сети.

Рис.5.Топология сети.

На рисунке 5 представлена предлагаемая топология сети. Она составлена из соображений, что ПБ не должны взаимодействовать друг с другом, а так же независимости функционирования всей системы от работоспособности одной из подключенных ПБ (на случай выхода из строя ПБ во время работы). Всем требованиям соответствует топология типа"звезда".

Базовая станция в широковещательном режиме передает требования для подключения. После чего ПБ выполняют подключение и аутентификацию. Далее ЦУ запрашивает данные телеметрии, для проверки работоспособности ПБ. ПБ, не пригодные к работе отключаются, что бы освободить канал для резервных ПБ. Если ПБ готова к выполнению задачи, она продолжает трансляцию телеметрии и начинает трансляцию видео потока , параллельно ожидая данные маршрута. ПБ отключается от базовой станции только по команде от ЦУ. Система последовательного включения радиомодуля и блоков камер/телеметрии предназначена для снижения энергопотребления и увеличения срока работы от одного аккумулятора. Ниже приведена многозвеньевая схема взаимодействия элементов сети (рис.6.).

Рис.6. Многозвеньевая схема взаимодействия обьектов и сети

1.4.  Формулирование и пояснений стратегии поведения сетевых объектов, введенных в п.1.3. Обоснование требований к функциональному составу сетевого терминала и командного узла.

Поведение сетевых объектов:

  ПБ:

    1.Обнаружение сети.   

    2. Аутентификация. Включает в себя:

·         Отправку служебного сообщения, которое включает в свой состав номер МП.

·         Передача данных телеметрии, для проверки соответствию требованиям сети.

    3.Выполение сценария реализации запрошенной услуги.

  Базовая станция:

    1.Заявление о себе (передача широковещательного сообщения)

    2.Подготовка каналов связи для реализации услуги. Данный пункт включает в себя закрепление за каждой из ПБ отдельного канала связи.

    3.Реализация услуги передачи данных

    4.Освобождение зарезервированных каналов. Отключение от сети всех ПБ.

 

 Центр управления:

    1.Запрос услуги

    2.Проверка возможности реализации услуги

    3.Подготовка и передача сообщений

    4.Завершение сеанса

В состав ПБ  (рис.7.)  входит :

·         Система слежения, в состав которой входят камеры слежения и приводы, для корректировки поворота камер.

·         Датчики телеметрии, которые снимают информацию о состоянии отдельных элементов ПБ (заряд аккумулятора, давления в шинах и др.)

·         Модуль памяти (М.Пам.), в который записывается маршрут движения ПБ.

·         Контроллер движения (К.Д.) , выполняющий преобразование маршрута в последовательность элементарных движений(движение в прямом направление, поворот в N-ое направление) и реализацию их.

·         Модуль GPS- который определяет точное местоположение ПБ, которое необходимо для передачи на ЦУ и для корректировки движения в К.Д.

·         СЭП- система электропитания, которая состоит из аккумулятор и система преобразования тока (для питания отдельных блоков).

·         Система управления- собирает данные с блоков, упаковывает и передает на Р.М. Так же предназначен для реализации режима сна (после отключения от базовой станции). Содержит в своем составе модуль подлинности.

·         Радиомодуль- предназначен для приема и передачи сообщений из радиосети и передачу их на систему управления.

Рис.7.Функциональная схема ПБ

 

Миниреферат

Для анализа был выбран первый пункт курсового проекта Милованого Сергея  "Система сбора данных с подвижных станций".

 Изучив данную работу можно отметить несколько преимуществ, по сравнению с аналогичными работами:

·         Тщательная проработка идеи применения системы. Автор уделяет огромное внимание тому, где применить данную в ТЗ систему связи, с какой целью и каким образом. Имеется четкое видение концепции и ориентация на применение в реальных условиях.

·         Последовательность. Работа написана "от простого к сложному". Т.е. автор начинает с простого описания модели, плавно переходя к техническим особенностям и основным идеям работы. Это позволяет лучше понять идеи автора и причины выбранных в работе технических решений.

·         Схемы. Все изображения в работе выполнены в едином стиле и содержат только необходимою информацию. Помимо удобства представления автор позаботился об эстетическом удовольствии читателя.

·         Единая терминология. В одном из начальных пунктов автор приводит сокращения для некоторых терминов и придерживается их до окончания работы.

·         Дополнительная услуга. По всему тексту автор проводит идею добавления дополнительной услуги и уделяет ей особое внимание (и привлекает особое внимание читателя цветом текста).

Существенных недостатков при этом в работе не обнаружено. Можно уверенно сказать, что первый пункт КП выполнен полностью и достаточно качественно.

 

 

Список используемых источников:

1. А.В. Бакке – лекции по курсу "Системы и сети связи с подвижными объектами".

2.Милованов С.- КП на тему  "Система сбора данных с подвижных станций".

http://omoled.ru/publications/view/288

3.Мичугин М.-КП на тему  "Радиосистема управления подвижными объектами ".

http://radiolay.ru/viewtopic.php?f=83&t=458