В рамках данного курсового проектирования предполагается разработать систему, которая будет обеспечивать беспроводной сбор данных о состоянии спортсменов и фиксацию факта их прохождения через контрольные точки.
Основные требования к системе и особенности:
1. Минимально возможная мощность излучения радиомаяка
2. В зоне действия точки сбора могут находиться несколько объектов
3. Минимальный диапазон используемых частот
Разрабатываемую систему планируется использовать в дисциплине велокросс. В рамках этой дисциплины 30 участников на специально подготовленных велосипедах должны преодолеть расстояние в 150 километров по пересеченной местности. Через каждые 10 километров вдоль трассы будут располагаться ТС.
Основными компонентами системы являются:
1. Радиомаяк (РМ)
2. Точка сбора информации (ТС).
3. Центр сбора и обработки информации (ЦСИ).
На рисунке 1 представлена обобщенная структурная схема разрабатываемой системы.
Рис.1.
Структурная схема системы беспроводного сбора данных с подвижных объектов
Радиомаяки
(РМ) будут представлять собой портативные устройства, закрепленные на теле у
спортсменов. Основной задачей РМ является сбор телеметрических данных и
передача этих данных. Передача данных осуществляется по требованию ТС. Данные о
состоянии спортсмена с датчиков телеметрии должны поступать в РМ через
соответствующее периферийное устройство и сохраняться в регистре данных. После
того как РМ передаст накопленные данные, он должен перейти в состояние "сон", т.е. в режим минимального потребления энергии. При этом из его регистра удаляются все ранее записанные данные. Выйти из состояния "сна" радиомаяк должен либо при поступлении новых данных с датчиков телеметрии, либо попав в зону обслуживания ТС и получив сигнал , несущий информацию о сети. Радиус зоны действия РМ составляет 70 метров.
Радиомаяк
должен включать в себя следующие компоненты:
1.
Микроконтроллер (МК);
2. Приемо –
передающий тракт (ППТ);
3. Регистр
данных (РД);
4. Уникальный
идентификатор (IDРМ);
5. Идентификатор
сети (IDС);
6. Периферийное
устройство (ПУ);
7. Питание.
Обобщенная функциональная
схема радиомаяка показана на рисунке 2.
Рис. 2.
Функциональная схема радиомаяка
Перед
началом соревнований в базу данных ЦСИ заносятся уникальные номера всех
радиомаяков (IDРМ).
Помимо использующихся в соревнованиях, предполагается наличие нескольких
запасных РМ, ID
которых
также должны быть занесены в базу данных. В ЦСИ каждому IDРМ ставится
в соответствие уникальный порядковый номер участника соревнования. Все эти
данные передаются и сохраняются в регистрах ТС.
Идентификатор сети IDС необходим для того, чтобы радиомаяк, попав в зону обслуживания точки сбора, смог определить имеет ли он право на передачу данных в этой сети.
ТС
являются, по сути, контрольными точками. Основная задача ТС получение данных от
РМ, сохранение их в своем регистре и передача данных в ЦСИ. При этом нет
необходимости в том, чтобы все ТС работали одновременно. Включением и отключением
ТС управляют в ЦСИ. Активная ТС через определенные промежутки времени должна транслировать
в эфир информацию о сети.
Точка
сбора включает в себя следующие компоненты:
1.
Микроконтроллер (МК).
2.
Приемо – передающий тракт (ППТ).
3.
Регистр данных (РД).
4.
Регистр идентификаторов (РИ)
Рис.3.
Функциональная схема точки сбора
В
ЦСИ, на основании получаемых данных от ТС, осуществляется контроль за
физическим состоянием спортсменов и пройденному ими пути. При необходимости ЦСИ
может неоднократно посылать запрос на необходимую ТС о повторной передаче, хранящейся
в ее регистре, информации. Поэтому данные в регистрах ТС хранятся на протяжении
всей гонки.
В качестве дополнительных услуг, информация о статусе спортсменов (пройденное расстояние, лидеры, скорость движения) будет размещаться на официальном сайте соревнований. Информация будет обновляться по мере прохождения спортсменами контрольных точек (ТС).
Данные о физическом состоянии спортсменов на определенных участках трассы не должны выходить за границы ЦСИ. В конце соревнований они передаются тренерам спортсменов и удаляются.
Ламтев К.М.