Автоматизированная спутниковая навигационная система APRS на автомобильном транспорте.

APRS - что это такое?
APRS (Automatic Packet Reporting System) - это специальная система пакетной радиосвязи.
С помощью этой системы, информацию о местонахождении объекта или о любых его измеряемых физических параметрах можно при помощи технических устройств передать на большие расстояния. При помощи специального программного обеспечения информацию можно визуализировать и обрабатывать. Любой объект просто посылает информацию, а все приёмные станции её регистрируют. Сегодня APRS является самой большой в мире системой реального масштаба времени, с помощью которой можно следить, как за любым объектом, так и за критическими ситуациями. Где находится движущийся объект (судно, шар, авто, мотоцикл, человек)? Где выезд из города? Какая погода в различных точках страны, города? Где ураган?
В состав элементов системы APRS входят объекты:
стационарные (не перемещаемые объекты, например такие как – станция, здание, нефтяная вышка, завод и т.д. и т.п.)
мобильные (все виды движущихся объектов, координаты которых постоянно изменяются, например, такие как - автомобили, грузовики, поезда, воздушные шары, самолёты, и т.д. и т.п.)
Эти объекты могут обмениваться между собой короткими сообщениями (MESSAGE), формировать пакеты с информацией об их состоянии, местоположении и выполнять тестовые команды в системе и отправлять сообщения на электронную почту.

Основной принцип использования системы — определение местоположения путём GPS «глобальная позиционная система»(GPS приемника) и передача этой информации на удаленное расстояние. Информация может передаваться несколькими путями. Это может быть радиосвязь :
- на КВ
- на УКВ: Однозонная ( до 50км), многозонная ( 100 км и более)
- радиостанции транкинговой радиосвязи.
- сотовый радиотелефон стандарта GSM.
- радиотелефоны спутниковой связи.
- технические средства, использующие современные стандарты передачи данных ( Internet-технологии, GPRS, CDMA и т.д.).
-морской диапазон

Мы будем сравнивать две системы передачи информации, предназначенные для мобильных объектов – технические средства, использующие современные стандарты передачи данных (GPRS, CDMA и т.д.):
Бортовые навигационно-связные блоки:
и радиосвязь на УКВ диапазоне: Однозонная ( до 50км)
Бортовые навигационно-связные блоки Сотовой связи:
Плюсы - минимальный комплект оборудования, куда входит:
приемник спутниковой навигации
модем сотовой связи GSM/GPRS
бортовой дисплей-индикатор
С возможностью размещать этот комплект на передней панели автомобиля. Этот комплект является менее энерго-потребляемым от системы питания автомобиля.
Минусы - необходимо постоянно находиться в радиусе действия сотовых сетей. Необходимо наличие мобильного интернета GPRS для передачи информации о местоположение объекта. Постоянная абонентская плата за услуги сотовой связи.

радиосвязь на УКВ:
Плюсы - Для работы этой системы можно находиться в любом месте земного шара. Нет абонентской платы. Для определения местоположения мобильных объектов необходим только компьютер с программой, без подключения к интернету. Однозонная УКВ радиосвязь ( до 50км) - наличие одной базовой станции с высоко-установленной приемо-передающей антенной. Многозонная УКВ радиосвязь ( 100 км и более) при наличии двух или более базовых станций с высоко-установленными приемо-передающими антеннами (белее 50м относительно уровня земли).
Минусы - расширенный комплект оборудования (который не всегда можно разместить на передней панели автомобиля), куда входят:
автомобильная антенна,
радиостанция
модуль цифровых данных (TNC)
GPS приемник.
Этот комплект является более энерго-потребляемой от питания автомобиля.

У одной и второй системы передачи информации практически одинаковая закупочная стоимость оборудования. Но, необходимость находиться в радиусе действия сотовых сетей и нужда в мобильном интернете (постоянная абонентская плата), не позволяет нам использование системы APRS сотовой связи в удаленных, труднодоступных местах. Таких как, разработка нефтегазовых месторождений и добыча полезных ископаемых в Сибири, научные экспедиции в северном и южном полюсах. Единственное что более затратно в APRS системе, это строить систему в определенном месте с нуля . В зависимости от зоны покрытия (однозонная, многозонная), необходима установка базовой(вых) станций с небольшим комплектом оборудования. Это полностью делает систему автономной. Для APRS системы радиосвязи нет необходимости взаимосвязи с другими системами, даже с интернетом (если нет нужды локальной передачи всей информации). А также большой плюс с установленной APRS радиосвязью на мобильном объекте, наличие без абонентской голосовой связи по радио каналу! Все переговоры в эфире записываются в архив, хранятся постоянно и могут быть в любой момент прослушаны.
Подробное описание APRS системы сотовой мобильной связи GPRS.
Для полноценной работы APRS системы организованной на сотовых сетях, необходимо наличие - 3G (от англ. third generation — третье поколение), технологии мобильной связи 3 поколения — набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных. В настоящее время из-за массовых рекламных акций под этим термином чаще всего подразумевается технология GPRS General Packet Radio Service — «пакетная радиосвязь общего пользования» разработана для модернизации сетей GSM (европейского стандарта сотовой связи второго поколения), и получила широкое распространение не только в Европе, но и во многих других регионах мира
Для полноценной работы 3G сетей, есть важная необходимость — улучшенная защита от обрывов связи в движении, за счёт использования так называемого «мягкого хендовера». По мере удаления от одной базовой станции клиента «подхватывает» другая. Она начинает передавать всё больше и больше информации, в то время как первая станция передаёт всё меньше и меньше, пока клиент вообще не покинет её зону обслуживания. При хорошем покрытии сети вероятность обрыва полностью исключается системой подобных «подхватов». Это отличается от поведения систем с частотным и временным разделением каналов (GSM), в которых переключение между станциями «жёсткое», и может приводить к задержкам в передаче и даже обрывам соединения.
В таком случаи для полноценной работы системы, необходимо нахождение мобильного объекта на территории с большим покрытием сотовых сетей. А это как правила густонаселенные регионы России. В последнее время лидером по предоставлению мобильной связи системы 3G в России является компания Мегафон.

На этой карте видно, что покрытие оператора Мегафон имеется в основном в западной части России. А в средней и восточной части России, где необходима работа APRS системы (в нашем случае), нет мобильного выхода в интернет с помощью сотовых сетей.
Таким образом, сотовую связь использовать - для организации APRS системы в местах разработки полезных ископаемых средней части России, не представляется возможным.
Подробное описание APRS системы УКВ радиосвязи.
Значительно повышает наглядность и информативность электронная карта . На электронной карте можно посмотреть местоположение автомобиля в любой момент времени. Возможно оцифровать любую карту любого региона России (даже военную) и применить её в APRS системе.
Любой участник системы может поместить любой объект или информацию на своей карте своего компьютера и распространить эту информацию всем пользователям APRS в зоне локального приёма по УКВ радиосвязи, включая мобильные объекты. Также эти данные могут передаваться в глобальную сеть Интернет через сеть APRS-IS и таким образом становятся доступными глобально для всех.

Для достижения большого покрытия системы APRS, и любой другой радиосвязи на УКВ, это высокое расположение приемно-передающей антенны базовой станции (50м. и более относительно уровня земли).
Функции и Задачи Навигации на УКВ:
Оперативное суточное планирование работы транспорта
- Контроль и оперативное управление транспортными процессами
- Оперативная информация и справки о состоянии процессов перевозки грузов
- Инструментальный объективный учет транспортной работы

Тех. процесс установки APRS УКВ радиостанции в автомобиль.
Есть два ценовых варианта установки APRS радиосвязи в автомобиль.
Бюджетный вариант:
Бортовые навигационные УКВ-радиостанции с отдельно стоящим спутниковым навигационным приемником, внешним модулем цифровых данных (TNC), простая короткая мобильная антенна с длинной волны 1\4 лямбды (140МГц).
Более дорогой вариант:
Дорогая японская радиостанция со встроенным GPS приемником, встроенном модулем цифровых данных (TNC) и Bluetooth гарнитурой. Высокоэффективная антенна с длинной волны 7\8 лямбды (140МГц). Автоматическое антенное крепление, с возможностью складывания (прижимания) антенны к кузову автомобиля.

Для примера рассмотрим более дорогую комплектацию установки УКВ радиолюбительской связи частоты 144 МГц в автомобиль.
Условием установки радиосвязи в автомобиль было – не нарушение интерьера салона и целостность кузова!
Автомобиль:
Renault MEGANE III 2011. Кузов хэтчбек
Радиостанция: Yaesu FTM-350R
Радиостанция состоит из:
Основного блока, выносной передней панели с 6м проводом управления, микрофона, Bluetooth гарнитура.
Электрическое антенное крепление с возможностью складывания антенны.
DIAMOND – K9000
Антенна:
COMET CSB-7900 длинной волны 7\8 лямбды (140МГц) длинной 1.75м

Приготавливаем автомобиль к установке аппаратуры:
Открываем все двери,
крышку багажника, крышку капота,
убираем полку багажника,
складываем задние сидения.
Приступаем к изготовлению крепления для установки К-9000 на крышу автомобиля из полого металлического бруска:
По размеру (полученному путем
измерения крыши автомобиля в месте
крепления антенны), отмеряем размеры
и приступаем к изготовлению крепления.
Получилась вот такая заготовка.

Снимаем рейлинг с левой части крыши автомобиля:
Делаем на заготовке основания для крепления К-9000 и окончательно подгоняем под крышу, защитив лакокрасочное покрытие крыши двусторонним молярным скотчем :
Затем снимаем и красим черной краской монтируем основание на К-9000 и
для предотвращения ржавчины: крепим на крышу:

Нижнюю часть основания закрепляем к штатному отверстию под внешний дополнительный багажник:
Провода прокладываем под рейлингом предварительно сделав
углубления в клипсах и заводим в багажник через сделанное отверстие в защитном чехле проводов идущих в крышку
Кнопки управления антенным креплением ставим на доступное место:
Питание всего оборудования подключаем отдельным проводом сечением 2.5мм к аккумулятору. Устанавливаем предохранитель на 25А:

Заводим провод в салон в штатное отверстие под рулевой колонкой
Прокладываем его под обшивкой левого порога.
Выбираем место установки передней панели радиостанции в салоне. Передняя
панель будет установлена между панелью
управления кондиционером и
воздушными соплами. Снимаем
декоративную накладку с передней части торпеды.
Прокладываем провод управление передней панелью радиостанции:

Устанавливаем переднюю панель радиостанции в углубление под декоративную накладку. Закрепив саморезом, не нарушая наше условие установки, т.к. место крепления закроется накладкой.
Снимаем боковую панель багажного отделения и выводим все провода в багажник, начинаем крепить радиостанцию на обшивке багажника, на открытом пространстве для нормального охлаждения корпуса станции:
После установки вот так выглядит оборудование в багажнике:
Вот такой вид в салоне:

Внешний вид автомобиля не нарушен.
При такой установки не было нарушено наше условие - не нарушение интерьера салона и целостность кузова!

Радиолюбительская карта Москвы с сайта www.aprs.fi
В окне находится - информация о движущемся объекте (установка на автомобиль описана выше):
Позывной, число и время полученной информации, скорость, направление движения, высоту над уровнем моря, информационные комментарии и остальная техническая информация принадлежащая APRS системе.