Курсовой проект.

Система сбора данных с подвижных объектов. Часть 1 (исправленная).

Выполнила: студентка группы 9110 Жарко Н.С.

1. Постановка задачи. 

В данном курсовом проекте требуется разработать систему беспроводного сбора данных с подвижных объектов с целью фиксации факта их прохождения через контрольные пункты (КП). Точки доступа (ТД)  расположены вдоль трассы предполагаемого движения подвижного объекта и должны обеспечивать получение оперативных данных с датчиков, расположенных на подвижных объектах. Информация о прошедших через точку доступа объектах, а так же сведения с датчиков передаются в центр сбора информации (ЦСИ). 

Основные требования к системе:

- минимально возможная мощность излучения терминалов;

- в зоне радиопокрытия точки сбора могут находится несколько объектов;

- минимальный диапазон используемых частот;

- определение место расположения объекта определяется на основе СНС.

2. Основная идея функционирования системы.

Рассмотрим работу данной системы на примере соревнований по спортивному ориентированию.

Спортивное ориентирование – это вид спорта, в котором участники при помощи спортивной карты и компаса должны пройти  маршрут, спланированный на местности и отмеченный КП. В контексте решаемой задачи в роли подвижного объекта будет выступать спортсмен, движущийся по дистанции, а фиксация факта прохождения через КП будет осуществляться ТД. Устройство, обеспечивающее передачу данных в ТД, является терминал (Т), закрепленный на запястье у спортсмена. Так же спортсмен оснащен датчиком, который постоянно измеряет его пульс. В данных, передаваемых от Т к ТД будет содержаться идентификатор Т (ID T) спортсмена и пульс, измеренный перед передачей. Фиксация времени прохождения КП будет происходить в ТД.  После сбора данных с нескольких терминалов ТД осуществляет их передачу в ЦСИ, где происходит анализ и обработка результатов каждого спортсмена, а в дальнейшем и вывод общего протокола соревнований. Передача данных от ТД в ЦСИ осуществляется через каждые 5 минут и при заполнении журнала памяти данных ТД. В свою очередь ТД будет передавать Т данные, которые будут содержать время прохождения спортсменом данную ТД. Это необходимо для восстановления результата спортсмена, если  данные будут потеряны в ходе передачи их от ТД в ЦСИ.

По заданию радиус зоны радиопокрытия ТД составляет 100 метров, для исключения пересечений зон действия ТД условимся, что минимальное расстояние между КП равно 300 метров.

3. Организация передачи данных.

В момент проведения соревнования все ТД, находящиеся на дистанции, постоянно излучают широковещательную информацию о себе. Это необходимо что бы Т могли обнаружить ТД и передать ей данные. Спортсмен, приступивший к прохождению дистанции, начинает поиск КП. На КП расположена ТД. При входе в зону действия ТД  Т спортсмена начинает запрашивать у ТД канал для отправки информации. Получив данный запрос, ТД разрешает передачу данных. После получения Т разрешения на передачу, осуществляется отправка данных от Т к ТД. Если данные были переданы без ошибок, то Т высылается уведомление об успешной передаче и информацию, в которой содержится время прохождения ТД спортсменом. Если данные были переданы с ошибкой, то ТД отправляет запрос Т на повторную  передачу. Инициатором соединения Т и ТД выступает Т, то есть  канал связи будет предоставляться точкой доступа по запросу терминала. В разрабатываемой системе передаваемая информация представляет собой данные, передачу которых не требуется проводить в реальном масштабе времени, поэтому трафик будет иметь пульсирующий характер. Подробное описание сценария взаимодействия Т и ТД будет рассмотрено во 2 части курсового проекта.

В ходе соревнований в зоне действия одной ТД могут находиться несколько Т, которые хотят одновременно осуществить передачу данных. Так как канал связи между терминалами и точкой доступа  один, а желающих передать данные несколько, то требуется обеспечить возможность разделения общего канала между несколькими терминалами. Для этого будем использовать алгоритм множественного доступа S-ALOHA. Подробное описание реализации данного алгоритма будет представлено во 2 части курсового проекта.

Передача данных от ТД в ЦСИ осуществляется с помощью системы GSM. ТД, накопив данные о спортсменах, осуществляет их передачи в ЦСИ. При получении данных от ТД ЦСИ отправляет запрос успешной передачи, если данные приняты без ошибок. После чего ТД очищает журнал памяти данных. Если в ЦСИ данные поступили с ошибками, то точке доступа отправляется запрос на повторную передачу. Инициатором соединения между ТД и ЦСИ является ТД.

Топология системы сбора данных с подвижных объектов представлена на рисунке 1.

 

Рис. 1. Топология системы сбора данных с подвижных объектов.

4. Функциональные схемы системы.

Функциональная схема Т.

Для того, что бы осуществлялась беспроводная передача данных от Т к ТД, в Т будет присутствовать радиомодуль. Так же Т должен обладать датчиком пульса, который выполняет измерение пульса спортсмена во время его движения по дистанции. Для хранения данных необходимо наличие информационной системы (ИС),  в состав которой будут входить следующие журналы:

1) Журнал пульса. В данном журнале храниться информация о пульсе спортсмена, измеренного непосредственно перед передачей ТД. Количество значений пульса соответствует количеству ТД, которые должен посетить спортсмен. В системе предполагается до 20 ТД.

2) ID Т. Перед началом соревнований в ИС ЦСИ загружаются все ID Т. За каждым ID T закреплена информация о спортсмене:

- фамилия, имя, отчество;

- команда, которую он представляет

- спортивное звание;

- возрастная группа, в которой соревнуется участник;

- номер участника;

В Т хранится идентификатор Т – ID T. Именно ID T и информацию о пульсе спортсмена Т будет отправлять каждой ТД, которую ему необходим посетить. А затем эти же данные ТД будут отправлять в ЦСИ. В ЦСИ с помощью ID Т эти данные будут сопоставляться с информацией о спортсмене.

3) ID ТД. В соревнованиях различным возрастным группам необходимо обнаружить разное количество КП. По дистанции путь спортсмена может проходить через КП, которые ему не требуются. Для исключения передачи данных ненужным ТД, в Т загружаются идентификаторы тех ТД, которые необходимо посетить спортсмену. Это требуется для того, чтобы Т спортсмена не отправлял данные всем ТД, в зону действия которых он попадает. Идентификаторы нужных ТД загружаются в журнал ID ТД, который расположен в ИС Т. После того, как Т успешно передал данные ТД, в журнале ID ТД ставится отметка о пройденной ТД.

Наличие модуля управления в Т необходимо для реализации сценария взаимодействия Т и ТД. В данном модуле прописан сценарий взаимодействия Т и ТД.

Функциональная схема терминала представлена на рисунке 2.

 


 Рис. 2. Функциональная схема терминала.

 

Функциональная схема ТД.

Для обеспечения беспроводной связи ТД и Т, в ТД присутствует радиомодуль. Так же в ТД присутствует ИС, в которой хранятся различные журналы с данными. ИС ТД содержит:

1)      ID ТД. Здесь хранится индивидуальный идентификатор ТД. Данный идентификатор передается ТД в виде широковещательной информации, которая предназначена всем Т. У каждой ТД свой собственный ID. Т получает  данный идентификатор, когда входит в зону действия ТД. Этот идентификатор Т сравнивает с журналом ID ТД, который расположен в ИС Т. Если идентификатор присутствует в журнале, значит, Т отправляет ТД запрос о предоставлении канала для передачи данных. Если идентификатора нет в журнале, то это значит, что ТД является ненужной для Т, следовательно, ненужную ТД Т игнорирует.

2) ID T представляет собой журнал идентификаторов всех Т, которые должны посетить ТД. Наличие данного журнала необходимо с целью предотвращения передачи данных от неизвестных Т. Тех Т, которые могут находиться в зоне действия ТД, но не относиться к данной системе сбора данных. Рассматривается такой факт, что на одной территории могут находиться несколько подобных систем сбора данных с подвижных объектов. 

3) Память данных. Здесь хранится журнал информации, которая передается от Т к  ТД. (пульс и ID Т). Данный журнал может вместить в себя информации, не более чем с 15 терминалов.

Для реализации взаимодействия  ТД и Т необходим сценарий, которому будет следовать ТД в различных ситуациях. Этот сценарий будет расположен в модуле управления.

Выше оговаривалось, что в ТД будет происходить фиксация времени прохождения ее спортсменом. Для этого в состав ТД будет входить система GPS.

Для того, что бы реализовать беспроводное соединение ТД и ЦСИ воспользуемся системой GSM, которую включим в состав ТД.

Рис. 3. Функциональная схема точки доступа.


Список используемой литературы.

 1. http://omoled.ru/publications/view/75

 2. http://omoled.ru/publications/view/313

 3. http://it-wave.ru/background/technology/ccmaca/