Целью данного проекта была проверка работы технологии Bluetooth для автоматического определения полосы движения ТС.
Для определения полосы движения ТС в рамках данного проекта были разработаны комплекты оборудования для установки на опору КАД и комплекты оборудования для установки на ТС (маячки iBeacon с питанием 12 Вольт от прикуривателя).
Также было разработано серверное ПО с WEB-интерфейсом для контроля движения по полосам.
Алгоритм работы:
Комплект, установленный на ТС постоянно, излучает в эфир сигнал Bluetooth Low Energy с частотой 10 раз в секунду. При этом, в каждой посылке содержится порядковый номер пакета.
Коммуникаторы, установленные на опоре, в режиме реального времени получают пакеты от проезжающих под опорой ТС с установленным оборудованием и передают все данные на сервер по каналу GPRS в режиме online. В каждой посылке содержится время получения пакета, его номер и уровень сигнала.
Данные на сервере сохраняются в Базе Данных и анализируются по специальным алгоритмам. Таким образом, определяется полоса движения ТС под опорой.
Алгоритм анализа данных:
Как показало тестирование системы наиболее корректные данные, по которым можно принимать решение о выборе полосы движения ТС являются сигналы, полученные за следующий временной интервал: 2 секунды до подъезда тс к опоре и 1 секунда после проезда под опорой.
За выбранный временной интервал собираются данные по уровням сигналов по трем приемникам, установленным на опорах. Полученный набор данных сортируется по номеру пакета, чтобы анализировать уровни сигнала, полученные на трех приемниках на опоре при прохождении конкретного пакета.
Т.к. в радиоэфире присутствуют помехи, за счет того, что на опоре установлено различное радиооборудование, полученные данные требуется фильтровать специализированным для радиосигналов фильтром Калмана.
Фильтр Калмана предназначен для рекурсивного дооценивания вектора состояния априорно известной динамической системы, то есть для расчёта текущего состояния системы необходимо знать текущее измерение, а также предыдущее состояние самого фильтра. Таким образом, фильтр Калмана, подобно другим рекурсивным фильтрам, реализован во временном, а не в частотном представлении, но в отличие от других подобных фильтров, фильтр Калмана оперирует не только оценками состояния, а ещё и оценками неопределенности (плотности распределения) вектора состояния, опираясь на формулу Байеса условной вероятности.
После фильтрации выбирается измерение с наилучшим уровнем сигнала. Далее, вычисляется соотношение в процентах остальных измерений на двух других приемниках. По полученным данным прогнозируется полоса движения ТС. Для уточнения выбора полосы используются остальные измерения за выбранный интервал.
Также система способна к самообучению за счет сравнения данных заранее известных измерений с новыми данными.
Оборудование
Комплект для установки на опору включает в себя плату с процессором, приемником Bluetooth Low Energy, GSM/GPRS-модемом для передачи данных на сервер и симкартой. Также в комплект входит стабилизированный преобразователь напряжения 220В-12В. Комплект установлен в корпус с уровнем защиты IP56.
Комплект для установки на ТС включает в себя плату с процессором, передатчиком Bluetooth Low Energy, GSM/GPRS-модемом с симкартой, GPS/ГЛОНАСС-приемником для дополнительного контроля нахождения ТС под опорой и встроенным резервным аккумулятором на 900 мА/ч. Также в комплект входит разъем для подключения блока к прикуривателю автомобиля.
Все комплекты приборов работают поочередно на трех частотах на частоте 2.4 ГГц. Выбор частоты происходит автоматически.
Программное обеспечение
В рамках данного проекта было разработано серверное ПО с WEB-интерфейсом для администратора.
ПО анализирует данные уровней сигналов с трех коммуникаторов, установленных на опорах и по описанному выше алгоритму автоматически определяет полосу движения.
Серверное ПО позволяет:
- Добавлять, удалять и настраивать коммуникаторы, установленные на опоре
- Добавлять, удалять и настраивать оборудование, установленное на ТС
- Просматривать историю проездов всех ТС под опорой
- Автоматически определять полосу движения ТС и время проезда
- Просматривать данные с уровнями сигналов на графике
Скриншот основного окна WEB-интерфейса администратора:
В интерфейсе есть следующая информация:
1 столбец: данные по передатчику, установленному на тс для идентификации автомобиля
2 столбец: дата и время начала фиксации данных проезда
3 столбец: дата и время окончания фиксации данных проезда
4 столбец: фактическая полоса движения тс
При нажатии на одно из измерений осуществляется переход на страницу выбранного измерения.
Скриншот окна определения полосы с графиками
В интерфейсе доступны следующие данные:
Идентификаторы транспортного средства, время начала и окончания измерения, фактическая полоса движения, предполагаемая полоса движения, а также графики уровней радиосигнала от трех приемников, установленных на опоре во время проезда.
Комментарии