Технология передачи данных в системе экстренного реагирования «ЭРА-ГЛОНАСС»

в 8:31, , рубрики: CRC, ecall, gps, автоэлектроника, глонасс, голосовая связь, ит-инфраструктура, навигационные сервисы, помехоустойчивое кодирование, скремблирование, телекоммуникации, Телекомы, эра-глонасс, метки: , , , , , , , , , ,

В следующем году намечен запуск системы экстренного реагирования при авариях «ЭРА-ГЛОНАСС», которая является российским аналогом общеевропейской системы eCall (должна заработать на всей территории ЕС в 2015 году).

Обе эти системы предназначены для автоматического вызова служб экстренного реагирования при ДТП и нацелены на снижение уровня смертности и травматизма на дорогах.

«ЭРА-ГЛОНАСС» будет использоваться на всей территории страны и станет основой для интеграции всех навигационных систем на транспорте. Основные компоненты ЭРА — это навигационно-телекоммуникационный терминал в транспортном средстве плюс инфраструктура операторов мобильной связи и экстренных служб. О технологии передачи данных в этой системе читайте под хабракатом.

Технология передачи данных в системе экстренного реагирования «ЭРА ГЛОНАСС»

ЭРА и eCall соответствуют друг другу по базовой функциональности: они используют тональный модем в качестве основного механизма передачи данных, унифицированный состав и формат обязательных данных, единообразные правила голосового соединения с водителем автомобиля и др. «ЭРА-ГЛОНАСС» полностью совместима с eCall, взаимозаменяемость оборудования российской и европейской систем была подтверждена в серии полевых тестов.

Экстренный телефонный звонок можно сделать вручную, нажав на кнопку. В аварийной ситуации сигнал будет отправлен автоматически, т.к. система зафиксирует срабатывание подушек безопасности или определит ДТП с помощью акселерометра.

«ЭРА-ГЛОНАСС» установит голосовое соединение с диспетчерским центром экстренной службы, который во время звонка сможет отправить информацию о происшествии: географические координаты, VIN-код и прочее (так называемый минимальный набор данных).

Ниже представлена упрощенная структурная схема «ЭРА-ГЛОНАСС» и eCall, на ней показаны компоненты подсистемы передачи данных:
Технология передачи данных в системе экстренного реагирования «ЭРА ГЛОНАСС»

Как видно из рисунка, для передачи минимального набора данных от автомобиля до диспетчерского центра используется голосовой тракт. Дело в том, что такой способ доставки сообщения имеет наивысший приоритет и гарантированные задержки. Соответственно, это оптимальная технология, по сравнению со службой коротких сообщений или пакетной передачей данных.

Также на схеме изображены компоненты сети сотовой связи (радиомодем базовой станции, транскодер звука, центр коммутации) и телефонная сеть общего пользования — всё это задействовано в передаче голосового потока.

Основные компоненты модема со стороны транспортного средства представлены на следующей схеме:
Технология передачи данных в системе экстренного реагирования «ЭРА ГЛОНАСС»

Минимальный набор данных длиной 140 байт (1120 бит), который поступил на передатчик, дополняется контрольной информацией длиной 28 бит, рассчитанной по алгоритму циклического избыточного кода (CRC). Полученное сообщение длиной 1148 бит подвергается скремблированию, помехоустойчивому кодированию и перемежению для снижения чувствительности к ошибкам передачи данных. Для кодирования используется турбо-код, который представляет собой параллельный каскадный сверточный код со скоростью 1/3.

Такая схема кодирования дает поток различной избыточности (максимальная скорость равна 0,83), что позволяет увеличивать избыточность при каждой повторной попытке передачи данных. Далее поток данных объединяется в символы по три бита, которые с помощью биполярной фазово-импульсной модуляции преобразуются в форму, которая пригодна для передачи с использованием голосовых кодеков в системах сотовой связи, включая GSM Full-Rate и различные режимы AMR-кодеков.

Время отправки минимального набора данных составляет 1,32 секунды или 2,32 секунды при использовании высокоскоростного (1500 бит/с) и низкоскоростного (750 бит/с) режимов соответственно. Перед отправкой по радиоканалу сигнал дополняется кадром синхронизации длительностью 260 мс.

Приемник автомобиля может получать сообщения от модема диспетчерского центра, такие как запрос минимального набора данных, ошибка/подтверждение приема. Если при передаче данных в ответ приходит сообщение об ошибке в контрольной сумме, транспортное средство повторно передает данные, одновременно увеличивая избыточность помехоустойчивого кодирования, пока не будет получено достаточное количество подтверждений удачного приема информации, либо пока диспетчерский центр прервет операцию. После передачи данных модемы автомобиля и диспетчера переходят в режим ожидания, а звуковой тракт переключается на передачу голоса.

Основные компоненты модема со стороны диспетчерского центра представлены ниже:
Технология передачи данных в системе экстренного реагирования «ЭРА ГЛОНАСС»

Передатчик диспетчерского центра позволяет посылать до 16 различных типов сообщений на транспортное средство (запрос минимального набора данных, ошибка контрольной суммы, подтверждение приема, остальные значения зарезервированы).

На транспортном уровне сообщения защищаются с помощью укороченного блочного кода БЧХ (60,4). Далее 4-битные символы подаются на биполярный фазово-импульсный модулятор (длительность передачи одного символа — 5 мс). Таким образом, пересылка одного сообщения занимает 60 мс. Каждой пересылке предшествует кадр синхронизации и защитные интервалы перед и после сообщения.

Сеанс связи начинается с пересылки запроса минимального набора данных со стороны передатчика диспетчерского центра, в то же время приемник диспетчерского центра постоянно анализирует входящий сигнал из телефонной сети. Как только сигнал «ЭРА-ГЛОНАСС» обнаружен и произошла синхронизация, отсылается сообщение ошибки приема и демодулятор декодирует поток символов.

Схема автоматического запроса повторной передачи комбинирует первую полученную посылку минимального набора данных с последующими повторными посылками и проводит декодирование турбо-кода для определения информационных бит и проверки контрольной суммы набора данных. Если контрольная сумма не сходится, то приемник диспетчерского центра формирует сообщение ошибки и таким образом запрашивает у передатчика автомобиля повторную передачу с увеличенной избыточностью. В случае удачного декодирования данные передаются оператору диспетчерского центра, модем автомобиля получает сообщение о успешной передаче, а голосовой тракт переходит в режим обычного голосового звонка.

В пассивном режиме диспетчерский центр ожидает сигнал о готовности передачи минимального набора данных со стороны транспортного средства. При обнаружении данного сигнала центр передает запрос на передачу данных как в активном режиме и сеанс связи продолжается по описанному выше сценарию.

Стоит отметить, что технология передачи данных с использованием тонального модема является основной, но не единственной. Например, при невозможности передачи минимального набора данных по голосовому соединению они должны быть отправлены с использованием службы коротких сообщений. Пакетная передача данных используется для передачи дополнительных данных, таких как профиль ускорений, зафиксированный акселерометром, эта информации необходима для оценки тяжести ДТП.

Как сообщают СМИ, с 1 января 2015 года все новые модели автомобилей в ЕС и РФ будут оснащены eCall и «ЭРА-ГЛОНАСС» соответственно. Обе системы будут работать без абонентской платы для автовладельцев.

Как видно из технического описания системы, разработчики eCall и ЭРА предусмотрели самые разные методы пересылки данных, заложили возможность работы в автоматическом и в ручном режиме, значительно ускорили доставку сообщений. Однако сама по себе система никого не спасет, это лишь инфраструктура в помощь спасателям и автомобилистам. Жизни людей по прежнему будут зависеть от медиков и пожарных, которые должны будут вовремя прибыть на место аварии.

[!?] Вопросы и комментарии приветствуются. На них будет отвечать автор статьи Виктор Полстюк, инженер-программист компании Promwad и специалист в области встроенного ПО для GPS/ГЛОНАСС-электроники.

Автор: Promwad

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля