CC BY
94
УДК 656.132 + 625.7.08.002.5
ПРИНЦИПИ ІНТЕЛЕКТУАЛІЗАЦІЇ МОНІТОРИНГУ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ ТА СИСТЕМ
В.О. Алексієв, доцент, к.т.н., О.В. Дзюбенко, аспірант,
В.О. Хабаров, аспірант, ХНАДУ
Анотація. Розглянуті основні умови інтелектуалізації моніторингу наземних транспортних засобів, колісних машин, автомобілів та комунікацій. Визначені принципи інтелектуалізації системи моніторингу руху транспортних машин та комуні -кацій.
Ключові слова: інтелектуалізація, моніторинг, технологіяХ-Ьу-Шіге.
Вступ
Інтелектуалізацію транспортних машин і систем, можна визначити як логічний наслідок розвитку мехатронної системи моніторингу наземних транспортних засобів. Тому основною умовою створення інтелектуальних засобів моніторингу слід вважати мехатронізацію транспортних машин.
Сучасні транспортні засоби (ТЗ) можна визначити як сукупність механічних, електронних та інформаційних складових. Тому це є мехатронними комплексами, якім притаманні окремі якості інтелектуальних систем [1]. Так на фізичному рівні для моніторингу автомобілю необхідні засоби його діагностування. Відповідний автомобільний бортовий обчислювальний комплекс забезпечує збір даних. На логічному рівні користувача (водія) ці данні можна отримати за допомогою маршрутного комп’ютера. На логічному рівні системи інтелектуального моніторингу стан, місце розташування автомобілю або будь-якої транспортної машини визначається за допомогою зовнішніх інформаційних приладів та пристроїв.
Визначимо основні принципи створення таких інтелектуальних систем, перш за все систем інтелектуального моніторингу.
Стан проблеми
Зараз такі транспортні машини як автомобілі, будуються за принципами сучасної технології Х-Ьу^іге та із застосуванням інтелектуальних давачів, промислових комп’ютерів для реалізації раціонального сполучення універсальних та спеціалізованих засобів реєстрації та обробки інформації [2].
Практика моніторингу базується на вирішенні звичайних завдань обробки первинної інформації. Це перетворення сигналів. Тому основною ознакою моніторингу є визначення стану складних транспортних об’єктів та систем. Відповідно, визначення стану, оцінка як внутрішніх характеристик, так і зовнішніх, пов’язана з порівняно високим рівнем узагальнення, використанням теорії операторів для математичного опису руху транспортних машин та систем. Таке узагальнення та безпосередні завдання обробки інформації на борту транспортного засобу потребують застосування сучасних методів цифрової обробки сигналів [3].
На даний час не має готових рішень щодо створення системи інтелектуального моніторингу транспортних засобів та систем. Є доцільним узагальнений підхід, нові методи і засоби безперервного спостереження за станом усіх підсистем і ланок транспортного комплексу. У ХНАДУ розроблена відповідна концепція інтелектуалізації моніторингу, що є підставою для активного управління рухом на транспортних магістралях. Така концепція являє собою перелік принципів які визначають умови створення сучасних автомобільних мехатронних систем [4,5,6]. Визначимо ці принципи
Принципи інтелектуалізації
Практичний досвід інтелектуалізації моніторингу транспортних систем, машин та комунікацій, отриманий авторами, доводить, що вимоги створення відповідної системи відповідають таким загальним взаємозв’язаним принципам створення інтелектуальних систем моніторингу (рис.1).
Алгоритмізація процесів обробки сигналів на борту транспортного засобу потребує вирішення
Рис. 1. Загальні принципи створення інтелектуальної системи моніторингу транспортних машин
проблем такої обробки у реальному часі. Треба відзначити різнорідний характер складових моніторингу на фізичному та логічному рівнях. Тому будь-яка інтелектуальна технологія оцінки стану наземних транспортних систем потребує нових нетрадиційних підходів до процесу алгоритмізації і прийняття рішень щодо визначення причин, які обумовили зміну стану транспортної машини або системи у цілому. Це у свою чергу потребує розробку алгоритмів оцінювання відповідних ситуацій згідно логіки такої оцінки людиною. Аналогічний підхід до прийняття рішень пропонує теорія штучних нейронних мереж (ШНМ) у поєднанні з застосуванням теорії нечітких множин.
На апаратному рівні застосування інтелектуальних давачів, технології Х-Ьу^іге, вирішення завдань обробки сигналів у реальному часі, реалізація інтелектуалізації на засадах теорії ШНМ, веде до створення мережевої технології організації програмно-апаратних засобів. Причому на рівні транспортної машини - це є створення мережевого транспортного засобу, а на логічному рівні моніторингу транспортної системи у цілому, до створення і застосування локальної обчислювальної мережі у поєднанні з стільниковим комплексом зв’язку.
Таким чином, інтелектуалізація моніторингу наземних транспортних засобів має багаторівневий характер завдяки багаторівневій побудові транспортної системи у цілому, у якій чергуються логічні та фізичні шари. На логічному рівні вирішуються процеси реєстрації та обробки сигналів, а на фізичному відповідна апаратна реалізація такої обробки. Тому уявлення процесу інтелектуа-
лізації моніторингу рухомих об’ єктів та систем, базується на віртуальному сприйнятті програмно-апаратних засобів оцінки стану наземних транспортних машин, систем та комунікацій.
Можна узагальнити попередні твердження у вигляді послідовності принципів, що визначають як особливості створення систем моніторингу, так і умови їх інтелектуалізації стосовно до оцінки стану транспортних машин, систем та комунікацій. Цей перелік має наступний вигляд:
- мехатронізацію наземних транспортних засобів (їх обладнання бортовими обчислювальними комплексами);
- застосування нової елементної бази, інтелектуальних давачів, промислових комп'ютерів, технології Х-Ьу^іге;
- розподіл обчислювальних процесів у реальному часі;
- використання теорії операторів, складних функцій і методів цифрової обробки сигналів;
- використання штучних нейронних мереж і гібридних систем із застосуванням теорії нечітких множин.
Можна провести своєрідну аналогію між оцінкою людини відповідної дорожньої ситуації, роботи машини та процесом моніторингу, який передбачає використання систем візуального спостереження, поєднаного з точними телематичними вимірами параметрів руху транспортного засобу. Наслідок такого поєднання є застосування у автомобільних обчислювальних комплексах (АБОК) мультимедійного інтерфейсу користувача, наявність спеціальної системи синхронізації і з’ єднання відео зображень з навігаційними вимірами (застосування супутникової
технології визначення місця розташування) як результатів просторово-часової орієнтації транспортних засобів.
Як було відзначено вище, така складна система як моніторинг наземних рухомих об’ єктів має у своєму складі фізично та логічно різнорідні складові частини. Тому до сформульованих умов оцінки процесу інтелектуалізації слід додати ще і умови створення відповідних моніторингових систем, що можна визначити як поєднання загально-системної, інформаційної та мережевої технології. Таке поєднання полягає в основі наскрізного комплексного проектування та створення підсистем та ланок транспортних комплексів, які базуються на безперервному моніторингу наземних рухомих одиниць. Тому до наведеного переліку слід додати наступне:
- створення систем мережевої технології організації програмно-апаратних засобів;
- введення до складу БОК системи візуального спостереження, інтерактивного мультимедійного інтерфейсу й синхронізації й з'єднання відео зображень із просторово-часовою орієнтацією наземних транспортних засобів;
- застосування супутникових технологій спостереження за об'єктами, що рухаються;
- наскрізне комплексне проектування із застосуванням ІШегпе! - технології створення мехатрон-них систем інтелектуального моніторингу.
Загалом, висловленим твердженням відповідає схема, що наведена вище, у якій визначено взаємозв’язок між умовами реалізації (принципами) інтелектуального моніторингу.
Висновки та рекомендації
У ХНАДУ було створено декілька пересувних дорожніх та автотранспортних лабораторій (ПДЛ та АТЛ) [8]. Вони реалізують функції обстеження автомобільних доріг, оцінки якостей покриття, реєструють стан дорожнього середовища. Також розглядалися різні модифікації обладнання АТЛ як прототипи ІТЗ. Практично усі принципи, які входять до концепції інтелектуалізації моніторингу, методології його створення частково знайшли своє відбиття в умовах їх розробки у ХНАДУ.
Розглянемо можливості та рекомендації до застосування такої автотранспортної лабораторії, яка розроблена у ХНАДУ та виконує:
- вимірювання рівності та зчепних якостей покриття автомобільних доріг;
- індикацію результатів вимірювань у масштабі реального часу;
- формування електронного архіву даних вимірювань;
- забезпечує можливість перегляду ретроспективної інформації;
- забезпечує можливість керування процесом вимірювань;
- обробку результатів вимірювань;
- автоматичний контроль справності технічних засобів реєстрації даних;
Обладнання автотранспортної лабораторії має різноманітне призначення і може використовуватися у якості:
- мобільного діагностичного пункту автоматизованої системи управління експлуатацією автомобільної дороги;
- комп’ютеризованої системи автоматизації обстеження автотранспортної мережі міста або регіону;
- маршрутного контролеру базового транспортного засобу пересувної лабораторії.
Література
1. Алексієв В.О., Волков В.П., Калмиков В.І. Ме-
хатроніка транспортних засобів та систем. -Харків: ХНАДУ, 2004. - 176 с.
2. Алексієв В. О. Технологія Х-Ьу^іге та мехат-
ронізація транспортних засобів // Автомобільний транспорт - Харків, ХНАДУ. - 2006.
- Вип. 32.- С.120-132.
3. Айфичер, Эммануил С., Джервис, Барри У.
Цифровая обработка сигналов: практический подход. - 2-е изд.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. - 992 с.
4. Алексієв В.О. Концептуальний аналіз автомо-
більних мехатронних систем // Автомобільний транспорт. - Харків: ХНАДУ.- 2005. -Вип.16. - С. 321-323.
5. Алексеев В.О. Мониторинг динамических ха-
рактеристик колесных машин // В кн. Устойчивость колесных машин против заноса в процессе торможения и пути её повышения / Под ред. Подригало М. А. - Харьков: ХНАДУ, 2006. - С. 288-342.
6. Алексеев В.О., Неронов С.Н., Хабаров В.О.
Мехатронная система непрерывного мониторинга автомобильных дорог // Автомобильный транспорт. - Харьков, ХНАДУ. -2005. - Вып. 16. - С. 324-326.
7. Алексеев В.О. Интеллектуальный мониторинг
дорожных машин // Вестник ХНАДУ. -Харьков: ХНАДУ. - 2004. - Вып. 27. -С. 201-203.
8. Алексеев В.О. Интеллектуальные транспорт-
ные средства в системах управления движением // Сб. науч. тр. Транспорт, экология, устойчивое развитие. - Варна, Технический университет. - том.11. - С. 438-447.
Рецензент: О.В. Бажинов, професор, д.т.н.
ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 4 грудня 2006 р.
