Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Автономные поисковые системы: 15-летняя история

В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Автономные поисковые системы: 15-летняя история

Обратимся к появлению и развитию автономных поисковых систем (АПС) для охраны стационарных и подвижных объектов, контроля местоположения грузов и прочих применений. Иначе такие системы называют поисковыми маяками. Рассмотрим историю появления данного класса устройств, используемые технологии, отличительные функциональные и конструктивные особенности, отраслевые решения, примеры применения, перспективы на будущее
Олег Усов
Генеральный директор компании "АвтоФон"

История появления автономных поисковых систем

2000–2002 гг.:старт мониторинговой телематики
Бизнес-направление мониторинговой телематики в России стало активно развиваться в начале 2000-х гг. с момента появления на рынке доступных для профессиональных потребителей сотовых телефонов с компьютерным интерфейсом связи. Примерно на 2–3 года позже российские разработчики получили доступ к образцам законченных GSM-модулей с немалой по тем временам стоимостью от 50 долларов и выше. Такие GSM-модули производились именно для бизнес-применения и выполняли функцию беспроводного интерфейса с использованием следующих технологий GSM: передача DTMF-сигнала посредством голосового звонка, передача цифробуквенного сообщения по SMS на русском и английском языках, создание беспроводного CSD-канала (а позже – менее дорогостоящего канала GPRS), позволяющего осуществлять полудуплексную передачу телематических данных.

В РФ одними из первых применять GSM-моду-ли стали разработчики электронных систем безопасности, предоставив рядовым пользователям невиданные доселе возможности по управлению автомобильными и стационарными сигнализациями через сотовый телефон на любом расстоянии и из любой точки мира. Сигнализации и дистанционные автозапуски с GSM-интерфейсом заслуженно заняли премиум-сег-мент на рынке противоугонных устройств. В то же время начали предприниматься попытки по созданию и внедрению GPS-трекеров – нового класса телематических приборов, одним из основным назначений которых было формировать и предоставлять бизнес-пользователю траекторию движения автомобиля, наложенную поверх компьютерной карты местности. Фактически, путем добавления в конструкцию автомобильной GSM-сигнализации спутникового GPS-модуля, позволяющего получать точные координаты местоположения автомобиля, и были созданы прототипы современных GPS-трекеров.

С появлением мониторинговых сервисов, представляющих собой специализированное серверное ПО для круглосуточного приема данных о местоположении автомобиля и прочей телематики через подключенный GSM-модем к ПК по интерфейсу RS-232 (а позже и по USB), рынку были представлены первые комплексные аппаратно–программные решения по мониторингу автотранспорта. Одновременно с GSM-модулями в доступе появилось множество сопутствующих аксессуаров: GSM-антенны различных форм-факторов, платные и корпусные ВЧ-разъемы, коаксиальные кабели длиной от 10 см до 3 метров для связи GSM-модуля и внешней антенны, что позволяло разработчикам задумывать и создавать законченные изделия в любых конструктивных исполнениях.

В целях экономии компании-разработчики скупали на рынке б/у GSM-трубки с компьютерным интерфейсом типа усеченного RS-232, стоившие поначалу дешевле специализированных GSM-модулей, и устанавливали их внутрь корпуса GPS-трекера на внешнее питание. Позже, со снижением закупочных цен на модули, размеры GSM-трекеров стали уменьшаться, а эксплуатационные характеристики – все более соответствовать требованиям для эффективного применения на автотранспорте на территории РФ.

2003–2004 гг.:начало эры коммерческого мониторинга
Ориентировочно в 2003–2004 гг. началась эра коммерческого мониторинга автотранспорта. Определились устойчивые категории участников рынка: компания-разработчик, компания-производитель, владелец мониторингового сервиса, компания-интегратор и конечный клиент. Зачастую разработчиком и производителем могла быть одна и та же организация, обладающая своими производственными мощностями. Интеграторы выполняли задачи поиска клиентов, анализа их потребностей и предложения оптимальных аппаратно-программных решений. Интегратор мог владеть собственным мониторинговым сервисом или перепродавать сторонние мониторинговые услуги клиенту. Клиентом являлась любая организация, обладающая парком автотранспорта для перевозок грузов или пассажиров.

2004–2005 гг.: появление российских АПС
Первые попытки сформулировать идеологию применения автономных поисковых систем (АПС) и создать рабочие образцы начали производиться после того, как окончательно сформировались требования к традиционным мониторинговым автомобильным устройствам, и была выработана приемлемая участникам рынка ценовая политика реализации решений на их базе конечным клиентам.

В 2004–2005 гг. на рынке появились АПС российского производства. Первые применения ограничивались скрытой установкой в салоны автомобилей. Путем проб и ошибок участники рынка одновременно вырабатывали и уточняли требования к конструкции АПС, искали новые области применения. Таким образом, на рынке стали формироваться и приобретать законченные черты задачи, связанные с осуществлением секретного контроля местоположения автотранспорта. А именно – поиск угнанного автомобиля и проверка водителя, подозреваемого в преднамеренной порче установленного мониторингового оборудования. И поскольку клиенты регулярно сталкивались с нерасторопностью перевозческих компаний, регулярными случаями хищения груза, то тема слежения за текущим местоположением отправляемого груза (например, партия ноутбуков) стала предельно актуальной.

Известны случаи, когда клиенты самостоятельно экспериментировали с использованием сотовых трубок, закладывая их в груз или пряча под обшивку салона автомобиля, с целью организации получения информации о местоположении.

Подобные изыскания обычно оканчивались неудачно в связи с крайне низкой функциональностью и ненадежностью таких решений. Наряду с поступающими заказами на разработку трекеров с длительным временем работы от встроенных аккумуляторов компании-производители пробовали самостоятельно эмпирически выпускать опытные партии подобных изделий с как можно меньшими размерами относительно серийно производимых и со встроенными аккумуляторами, позволяющими проработать несколько часов в онлайн-режиме или несколько дней в режиме с заниженным энергопотреблением. Технические задания составлялись в соответствии с пониманием группой разработчиков текущего рынка мониторинга и перспективных тенденций. Зачастую требования по сочетанию в одном устройстве минатюрности и автономности были невыполнимы из-за значительных диспропорций между ожиданиями заказчика и текущими схемотехническими возможностями разработчиков – ограничениями доступной элементной базы.

Изделия по большей части не находили своего покупателя. Однако все участники получали необходимый полезный опыт, исследуя таким образом рынок для применения автономных поисковых систем.

Отличия АПС от трекеров

Опытным путем производители и интеграторы выработали базовые отличительные конструктивные, функциональные и эксплуатационные признаки АПС от трекеров.

1. Необходимо устанавливать источник энергии с максимальной доступной емкостью. Литиевые элементы питания подходят наилучшим образом.

2. В режиме пониженного потребления следует отключать от питания всю электронную начинку АПС за исключением малопотребляющего ядра управляющего микроконтроллера.

3. Все электронные комплектующие и схемные решения выбираются исходя из наименьшего потребления энергии от встроенного источника питания.

4. Использование миниатюрного пластикового корпуса и размещенных внутри корпуса ГЛОНАСС/GPS/GSM-антенн позволяет максимально скрытно установить АПС в автомобиль или иной объект слежения.

5. Конструкция электронного модуля АПС должна быть компактнее относительно традиционного GPS-трекера, что требует значительных инженерных усилий и компетенций для ведения успешной разработки.

6. Используется встроенный микрофон для оценки окружающей обстановки.

7. Отсутствует необходимость в таком большом количестве внешних портов ввода/вывода для подключения различной периферии, как в GPS-трекерах; само присутствие АПС в автомобиле решает большинство поставленных задач.

8. Хотя привычная призматическая форма литиевых аккумуляторов и позволяет создать в корпусе АПС более плотную компоновку начинки, только цилиндрические (а значит – менее компактные) литиевые батареи обеспечивают надежную работу в условиях отрицательных температур российской зимы для успешной эксплуатации АПС на всей территории РФ. Отметим, что миниатюрные литиевые аккумуляторы способны потерять значительное количество запасенной энергии в течение пары морозных дней, и количество заряда в литиевой батарее, как правило, в 2 раза выше аналогичного аккумулятора.

9. В ходе эксплуатации АПС нередко возникает ситуация, когда определение точного местоположения по спутникам невозможно, например объект находится в здании, на подземной парковке, в металлическом гаражном боксе. Таким образом, наличие только модуля приема спутниковых координат не обеспечивает полнофункциональную работу АПС.

10. Устройство поиска должно работать везде и всегда, поэтому возникала необходимость в работах по дооснащению базовыми станциями таких территорий, где не было населенных пунктов, но мог проезжать автотранспорт. Этот аспект критичен для случаев контроля логистики грузов и оборудования для газо- и нефтедобывающих отраслей, а также розыска и возврата угнанной строительной техники.

Используемые технологии

Сама идея АПС была бы невозможна без использования технологий GSM и ГЛОНАСС/GPS. Данные технологии широко известны и применимы на производстве и в быту. Они являются реализованными и рабочими в той мере, чтобы отечественные разработчики могли создавать полнофункциональные телематические аппаратные и программные бизнес-приложения как в отдельности, так и в комплексе.

Примером программного бизнес-приложения служит любой известный сервер мониторинга, позволяющий частному или профессиональному клиенту подключить свое телематическое оборудование и в любое время получить доступ к информации о контролируемом объекте посредством таких технологий, как TCP/IP и GPRS. Примером аппаратного приложения служит автономная поисковая система, использующая технологии SMS, GPRS, ГЛОНАСС/GPS и LBS. Особого внимания достойна технология получения ориентировочного местоположения – LBS.

Получение приблизительных координат
LBS представляет собой метод позиционирования по базовым станциям сотовой сети. В случае невозможности определения точных (то есть спутниковых) координат полученные приблизительные координаты по LBS являются приемлемым и достаточным результатом в ряде применений АПС. Примерами случаев отсутствия спутниковых координат может быть нахождение автомобиля на - 1 этаже подземной стоянки или в металлическом гараже. В этом случае GSM-связь окажется вполне приемлемой, а слабоэнергетический спутниковый сигнал будет полностью экранирован. Подобным примером также будет служить отсутствие связи со спутниками любого объекта с установленным АПС в глубине помещения с небольшим размером окон, не позволяющим проникнуть спутниковому сигналу даже посредством переотражений от пола и стен помещения.

Для вычисления местоположения используются идентификаторы ближайших базовых станций сотовой сети. Точность такой координаты напрямую зависит от плотности размещения сотовых вышек на местности и достигает погрешности 1700–400 метров в городе и несколько километров в сельской местности. Можно значительно повысить точность местоопределения посредством получения данных от 2 вышек и более. Оптимальное количество – 3. Такой способ обозначают как метод мульти-LBS. Визуально координата, полученная по LBS, отображается на карте окружностью с определенным диаметром, накрывающим некую площадь и обозначающим местоположение объекта в пределах своей границы (рис. 1 на стр. 98).


В случае мульти-LBS (рис. 2) наблюдается несколько пересекающихся окружностей.


Относительно небольшая область (рис. 3), образованная пересечением всех окружностей, и представляет зону местоположения объекта.


LBS-метод позиционирования имеет ряд выигрышных преимуществ:

  • позволяет без дополнительной нагрузки на батареи питания получить приблизительные координаты;
  • примерное местоположение определяется в помещениях, зданиях – везде, где есть сотовая связь.

Отличительные функционально-конструктивные и эксплуатационные особенности

Современный контроллер АПС в обязательном порядке характеризуется:

  • поддержкой устройств на бесплатных мониторинговых Web-сервисах и мобильными приложениями;
  • предоставлением клиентам дополнительных бесплатных услуг, таких как реагирование, позволяющих повысить эффективность розыска и возврата угнанного автотранспорта;
  • работой с любой SIM-картой оператора связи GSM-стандарта;
  • работой в любой стране с поддержкой GSM-частот 850, 900, 1800 и 1900 МГц;
  • обязательной комплектацией М2М termo SIM-картами с универсальными едиными тарифными планами по РФ с опциональной возможностью международного роуминга;
  • встроенными в корпус GSM- и ГЛОНАСС/GPS-антеннами. За счет такого решения достигается максимальная компактность конструкции;
  • компактными габаритными размерами, обеспечивающими возможность очень тщательной и секретной установки прибора в потаенные полости объекта;
  • наличием входа и выхода для дистанционного управления через SMS внешним устройством;
  • временем автономной работы не менее 3 лет;
  • возможностью передачи телематических данных на сервер посредством SMS при невозможности установить GPRS-сессию в условиях слабого уровня GSM-сигнала;
  • возможностью детальной настройки каждого параметра работы АПС, позволяющей эффективно использовать маяк в любой задаче пользователя;
  • встроенным микрофоном, позволяющим осуществлять удаленный аудиоконтроль на объекте;
  • возможностью подключения внешнего питания в широком диапазоне напряжений;
  • детекцией появления/пропадания внешнего напряжения как одного из факторов тревожной сработки для последующей активизации устройства и информирования;
  • опциональным герметичным исполнением корпуса;
  • опциональным наличием мощных магнитов в корпусе АПС для быстрого закрепления на металлическом объекте;
  • сохранением работоспособности в минусовые температуры;
  • наличием основной системы точного спутникового ГЛОНАСС/GPS-местоопределения и резервной системы приблизительного местоопределения по сотовым вышкам – мульти-LBS;
  • наличием встроенного цифрового трехкоординатного акселерометра, позволяющего вне зависимости от места и способа закрепления АПС на объекте надежно регистрировать движение объекта или удары. Пользователь должен иметь возможность выставлять необходимый для каждого конкретного применения уровень чувствительности при сработке по удару и последующей активизации маяка в случае интервального ("спящего") режима работы АПС;
  • невысокой стоимостью, позволяющей реализовывать эффективные и бюджетные проекты.

Отраслевые решения и примеры применений

Популярные решения
Существует целый ряд популярных отраслевых решений с применением АПС:

  • лизинг автотранспорта и иного движимого имущества;
  • страховая телематика;
  • поиск угнанной дорогостоящей строительной и иной спецтехники;
  • пассажирские перевозки;
  • контейнерные перевозки;
  • мониторинг ценных или опасных грузов;
  • прокат автотранспорта и водной техники;
  • выявление недобросовестных водителей;
  • контроль персонала;
  • контроль удаленных объектов;
  • охрана банкоматов и платежных терминалов;
  • охрана телекоммуникационного оборудования;
  • автономная тревожная сигнализация с датчиком движения/удара.

Нестандартные решения
Имеется множество дополнительных нестандартных и эффективных частных и бизнес-применений для АПС.

Например, известен случай, когда инженер-энергетик, отвечающий за эксплуатацию высоковольтных линий, для обеспечения большей оперативности реагирования обслуживающего персонала на периодическое срабатывание защитных систем разместил по одному АПС на каждом узле защиты, подключил все устройства на единый аккаунт на бесплатном сервере мониторига и оперативно получал информацию о сработке на конкретном объекте и его местоположении на экране смартфона. Сработки происходили редко, но требовали молниеносной реакции техников. Детекция срабатывания узла защиты производилась посредством датчика удара, который регистрировал значительную вибрацию в момент сработки, так как непосредственное гальваническое подключение ко входу АПС нарушало бы регламент и требовало бы сложнейших согласований с контролирующей организацией. Автономный срок необслуживаемой работы такого решения на одном комплекте батарей составлял не менее 3–4 лет.

Или арендатор съемного гаража закрепил АПС изнутри на створке ворот и активизировал датчик удара, опытным путем подобрав порог срабатывания при открывании. Таким образом, была оперативно организована автономная круглосуточная сигнализация для детекции несанкционированной попытки проникновения в гараж с уведомлением по SMS на сотовый телефон владельца.

А в другом случае сотрудники полиции долго не могли понять, каким образом владелец дачного домика смог самостоятельно отследить проникновение вора и вызвать их на место происшествия звонком из города. И всего-то потребовалось запрятать автономный поисковый маяк в крупный фонарь и оставить фонарь на столе. Злоумышленник с удовольствием воспользовался подсветкой в поисках наживы. Встроенный акселерометр сработал по началу движения, маяк проснулся, зарегистрировался в сотовой сети и отправил тревожную SMS.

Перспективы на будущее

АПС уже сформировались как законченные аппаратно-программные решения с определенным функциональным набором свойств и признаков, позволяющих отнести их к отдельному виду телематических устройств, решающих собственный уникальный спектр бизнес-задач. На данный момент уверенно и эффективно использовать АПС могут специалисты и вообще технически образованные граждане. Хоть поисковый маяк и схож по устройству с сотовым телефоном, но специфика использования сильно отличается. Изыскания по оптимизации интерфейса и функционала Web-мониторинга и мобильных приложений позволят эксплуатировать АПС персоналу без специальных технических навыков.

Известные зарубежные европейские решения представляются дорогостоящими для России, поскольку соответствуют более высокому уровню цен на родных рынках перевозок автотранспортом. Регулярные обращения европейских торгующих организаций и интеграторов к российским производителям подтверждают их интерес к АПС для реализации за пределами РФ. Попытки китайских производителей копировать актуальные образцы российских АПС обычно не приводят к коммерческому успеху ввиду огромных различий в менталитете, инженерной и производственной культуре. Компании из Юго-Восточной Азии также стараются неоправданно экономить на качестве комплектующих и самих схемных решениях, что приводит к нередким отказам или некорректной работе целых партий АПС, отгруженных в РФ. Небыстрая международная "логистика" таких изделий – от разработки до отгрузки – не позволяет оперативно внедрять новейшие электронные комплектующие, что приводит к моральному старению азиатских АПС при полном отсутствии достойной технической поддержки от производителя.

Попытка использования подобного оборудования для решения современных задач на российском рынке означает желание интегратора сильно сэкономить и предложить заведомо дефектное решение.

В силу вышеперечисленных причин на российском рынке присутствуют прежде всего АПС отечественного производства; эта тенденция прогнозируется и на будущее.

За последние несколько лет АПС успешно преодолели "болезни роста" и прочие ограничения к применению:

1. Имеется возможность использовать современную электронную элементную базу, температурный порог работы АПС приближается к -40 °С.

2. Сотовые операторы обеспечивают широкое покрытие связью обитаемых территорий РФ.

3. За счет применения литиевых батарей с временем хранения до 10 лет без существенной потери емкости можно рассчитывать на автономную работу АПС в "спящем" режиме до нескольких лет.

4. Появление рабочей спутниковой группировки ГЛОНАСС позволило увеличить чувствительность ГЛОНАСС/GPS-приемников, обеспечив возможность работы АПС из более укромных мест установки.

4. В последние 2 года производители GSM-и ГЛОНАСС/GPS-модулей обеспечивают наименьшую стоимость при наилучших эксплуатационных характеристиках, что позволяет создавать все более миниатюрные АПС.

5. Исчезают такие "пережитки" предоставления услуг спутниковых сигнализаций, как ежемесячная абонентская плата. Сейчас пользователю достаточно оплачивать SMS- и GPRS-трафик SIM-карты.

6. "Глушение" GSM-связи и спутниковых сигналов в большинстве случаев не позволит злоумышленникам эффективно осуществлять свои противоправные задачи, а установка на важном объекте нескольких автономных поисковых маяков с SIM-картами разных сотовых операторов поможет однозначно определить начало попытки глушения.

7. Использование SMPP-шлюзов, предоставляемых операторами связи, позволило преодолеть ограничения обычных GSM-модемов и обеспечить бесперебойное поступление огромного количества телематических сообщений от АПС на мониторинговые серверы.

8. Формируются и развиваются новые направления применения, такие как страховая телематика, которые обеспечат выработку отраслевых стандартов, что вызовет значительный рост производства и потребления АПС.

___________________________________________
ООО "АвтоФон" является одним из старейших и авторитетных разработчиков и производителей автономных поисковых систем в РФ и ближнем зарубежье. Олег Усов принимал участие в творческом поиске и ранних разработках опытных версий АПС в России.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2015
Посещений: 7350

  Автор

Олег Усов

Олег Усов

Генеральный директор компании "АвтоФон"

Всего статей:  1

В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций