Розробка розподіленої інформаційно-навігаційної системи

Радіопеленгація може бути в різному ступені автоматизована і використовувати різні радіотехнічні методи:

Амплітудний метод. Для пеленгації амплітудних методом застосовують антенну систему, яка має діаграму спрямованості з одним або кількома чіткими мінімумами або максимумами. Наприклад, при пеленгації джерела в УКХ діапазоні типовим є застосування антен типу хвильового каналу для пошуку по максимуму. В КХ діапазоні часто застосовується рамкова антена, діаграма спрямованості має форму вісімки з двома чіткими мінімумами. Для усунення неоднозначності доводиться застосовувати спеціальні технічні рішення (наприклад, підключення додаткової штирьової антени, що дозволяє виключити один мінімум і перетворити діаграму направленості в кардіоїду). Радіопеленгація цим методом може вироблятися як неавтоматично (шляхом повороту антени і пошуку максимуму або мінімуму на слух), так і автоматично.

Фазовий метод. При пеленгації фазовим методом застосовують антенну систему, яка дозволяє розрізняти сигнали, що приходять з різних напрямків, шляхом аналізу фаз прийнятих декількома антенами сигналів. Як правило, пеленгація цим методом автоматизована.

Допплерівський метод. Висновок про направлення (в деяких випадках - і про відстань) на джерело радіовипромінювання робиться на підставі характеру зміни доплерівського зсуву частоти сигналу, що приймається рухомим пеленгатором або рухається антеною пеленгатора. Допплерівський метод використовується, наприклад, при пеленгації аварійних радіобуїв міжнародної космічної системи пошуку і рятування потерпілих КОСПАС-САРСАТ.

Наряду з радіопеленгацією також використовується радіодальнометрія - визначення відстані між джерелом приймачем за часом і швидкістю поширення радіохвил. Радіодальнометрія використовується в радіолокаційних системах морського і авіаційного транспорту (системи інструментальної посадки), а також у сучасних системах супутникової навігації GPS і ГЛОНАСС.

Визначення відстаней R від рухомого об'єкта (РО) до що щонайменш 3-х радіомаяків (РНО) дозволяє побудувати три лінії рівних відстаней (ЛРВ), перетин яких дозволить визначити невідомі координати РО (рис.2.2).

Рис.2.2. Радіодальномірний метод на площині.

При розв'язанні спецзавдань за наявності обмеженої кількості радіомаяків та необхідності підвищення точності місцевизначення об'єктів використовують комбінації перерахованих методів, наприклад пеленгаційно-дальномірний (рис.2.3)

Рис.2.3. Пеленгаційно-дальномірний метод на площині.

Комбінований пеленгаційно-дальномірний метод використовується для визначення місцезнаходження абонентів мереж GSM та Wi-Fi, але зазвичай він не дозволяє досягти такої точності місцевизначення як дальномірний метод.

2.2 Визначення координат об'єктів з використанням супутникових навігаційних систем

2.2.1 Основні принципи і умови визначення координат об'єктів

У 60-ті рр. XX століття відбулася революція. Успішні запуски космічних апаратів позначили практичну можливість розробки системи глобального позиціонування, яка дозволяє обчислювати географічні координати на поверхні Землі і у навколоземному просторі шляхом вимірювання відстаней до декількох штучних супутників Землі [3, 5, 8].

Основними принципами визначення координат за радіосигналами навігаційних штучних супутників Землі (НШСЗ) є трілатерація, радіодальнометрія, точна часова прив'язка генераторів радіосигналу, уточнення ефемерид НШСЗ і корегування похибок визначенних координат.

Супутникова трілатерація - це спосіб визначення координат об'єкту через групу з 3-х супутників. Точні координати об'єкту можуть бути обчислені для місця на поверхні Землі через вимірювання відстаней від групи супутників, якщо відомо їх положення у просторі. У цьому розумінні НШСЗ є радіомаяками з відомими координатами. Якщо відстань від одного супутника відома, можна описати сферу заданого радіусу навколо нього (рис. 2.4, а).

а) б)

Рис. 2.4. Визначення координат об'єкту за сигналами групи НШСЗ

Якщо відома також відстань і до другого супутника, то місце розташування об'єкту буде у колі, що задається перетином двох сфер (рис. 2.4, б). Третій супутник визначає дві точки на колі (рис.2.5, а), а четвертий - одну (рис.2.5, б), яка і характеризує дійсне положення об'єкта у просторі.



а) б)

Рис. 2.5. Визначення координат об'єкту за сигналами групи супутників

Проте для визначення горизонтальних координат наземних об'єктів (без висоти) у більшості випадків достатньо вимірювання відстаней до 3-х навігаційних супутників (рис. 2.2).

В обох випадках для визначення відстані між супутником і об'єктом з невідомими координатами знати час розповсюдження сигналу, тобто знати, коли радіосигнал «покинув» супутник і коли «досяг» приймача РО .Для цього на супутнику і в приймачі одночасно генерується синхронний псевдовипадковий код. Тобто приймач РО та передавач супутника синхронізовують так, щоб вони одночасно генерували однаковий код. Вхідний код супутника приймається РО та визначається як давно приймач генерував такий самий код (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Визначення затримки часу прийнятого сигналу супутника відносно сигналу приймача РО

Використання цифрового двійкового коду дозволяє приймачу визначити часову затримку в будь-який момент часу. Крім того, супутники GPS випромінюють сигнал на однаковій частоті, але при цьому кожен супутник ідентифікується за своїм псевдовипадковим кодом (PRN або PseudoRandom Number code).

Для максимально точного визначення відстаней від РО до навігаційних супутників проводиться високоточна часова синхронізації годиників в приймачі РО і в навігаційних супутниках. На супутниках встановлені атомні годинники, що мають точність близько однієї наносекунди, а у примачах РО - кварцеві, що мають точність в тисячі разім меншу, ніж атомні. Зважаючи на те, що було б занадто дорого і практично неможливо встановити атомний годинник у кожен GPS приймач, тому для усунення похибок синхронізації годинників приймача і супутників використовуються додаткові вимірювання радіосигналів від більшої кількості навігаційних супутників, ніж було б потрібно для визначення координат РО

2.2.2 Точність оцінки координат об'єктів за сигналами супутникових навігаційних систем та джерела похибок

Обчислення припускають, що сигнал поширюється з незмінною швидкістю, яка дорівнює швидкості світла у вакуумі. Проте в реальності все набагато складніше. Швидкість світла є константою тільки у вакуумі. Коли сигнал проходить через іоносферу (шар заряджених частинок на висоті 130-290 км) і тропосферу, його швидкість розповсюдження зменшується, що призводить до помилок у вимірюванні дальності [3, 8-10].

Іноді виникають помилки в ході атомних годинників і орбітах супутників, але вони зазвичай незначні і ретельно відстежуються зі станцій спостереження.

Багатопроменева інтерференція також вносить помилки у визначення місця розташування за допомогою GPS. Це відбувається, коли сигнал відбивається від об'єктів, розташованих на земній поверхні, що створює помітну інтерференцію з сигналами, що приходять безпосередньо з супутників. Спеціальна технологія обробки сигналу і продумана конструкція антен дозволяє звести до мінімуму це джерело помилок.

Усі похибки визначення координат об'єктів можна поділити на систематичні та випадкові. Систематичні похибки є відносно постійними величинами, що змінюються за визначеним законом і, як правило, характеризуються просторово-часовою кореляцією. Питома вага систематичних похибок навігаційних визначень зазвичай перевищує випадкові складові похибок, закон зміни яких визначити дуже складно.

Якщо розглядати систематичні складові похибок визначення координат РО за супутниковими РНС, то до основних чинників, що їх викликають, треба віднести: похибки часу і ефемерид, іоносферні похибки, а також так званий селективний доступ (штучне загублення сигналу GPS, яке було скасовано у 2000 р., але може бути знову активоване військовими). З таблиці 2.1 видно, що саме ці фактори роблять найбільший внесок у точність визначення відстаней між об'єктами і навігаційними супутниками.

Таблиця 2.1

Середньоквадратичні похибки вимірів псевдодальностей за СНС

Погрішності НП СКВ, м ГНСС	Іоносферні	Тропосферні	Часу і ефемерид	Шуми приймача	Відбиття сигналів	Селективний доступ (S/A)	Загальний бюджет похибок
ГЛОНАСС	15	2	4	3	3	0	11
GPS	7	0,7	3,6	1,5	1,2	24	25,3/8,1*

У сучасних GPS приймачах використовують різні алгоритми усунення цих затримок, але похибки від деяких джерел, що виникають при роботі GPS, важко видалити.

Визначення псевдошвидкостей у приймачах сигналів СНС базується на вимірах доплерівського зсуву несучих сигналів. Похибка виміру радіальної швидкості за фазою знаходиться в межах 1,5 - 5,5 см./с. Основні складові похибок виміру псевдошвидкостей, визначених приймачем ГНСС за фазовими вимірами, наведені у таблиці 2.2.

Таблиця 2.2

Середньоквадратичні похибки виміру псевдошвидкостей за СНС

Джерела похибок	СКВ, м/с
	ГЛОНАСС	GPS
1. Шум годинника супутника
2. Шум приросту виміру дальності

Дослідження і оцінка факторів, що впливають на рівень похибок визначення координат в різних умовах застосування приймачів СНС, показали, що похибки вимірювання псевдодальностей і псевдошвидкостей, які використовуються для розрахунку поточних координат і швидкості АТЗ, можуть значно перевищувати номінальні значення, наведені у таблицях 2.1 і 2.2.

В результаті чого номінальні (регламентні) значення похибок координат і швидкостей АТЗ, одержаних в результаті обробки псевдодальностей і псевдошвидкостей у приймачах СНС, суттєво перевищуються (табл.2.3).

Таблиця 2.2.

Вплив експлуатаційних факторів на похибки визначення площинних координат рухомих об'єктів за СНС GPS

Похибка, м Складові	Типове значення	Найгірший випадок
Бортовий годинник супутника	2-3	25
Положення супутника	1-2	5
Селективний доступ (SA)	30-50	100
Тимчасові флуктуації	3-5	15
Затримка сигналу в іоносфері	10-15	100
Затримка сигналу у тропосфері	3-5	30
Багатопроменеве поширення сигналу	10	50
Шуми приймача	5	15
Загальний ефект	100 (95%)	300 (99,99%)

Насамперед це трапляється коли функціонування навігаційної системи виходить за припустимі межі через внутрішні збої (зсув шкал часу НС, великі похибки розрахунку ефемерид і т.д.), а також коли бортова навігаційна апаратура АТЗ працює у складних (неблагоприємних) умовах.

Окремим фактором, який може у декілька разів збільшити похибку визначення координат об'єктів, викликану вищезазначеними факторами є так званий геометричний фактор погіршення точності. Геометричний фактор стандартно представляється у вигляді деякого коефіцієнту, який залежить від азимутів і кутів піднесення кожного навігаційного супутника, що знаходиться над горизонтом РО. Для визначення координат і складових швидкості об'єкта в СНС використовуються виміри псевдодальностей і радіальної псевдошвидкості. Випадкова некорельована частина похибки вимірювання псевдодальності називається еквівалентною похибкою дальності ЕПД (в зарубіжній літературі застосовується термін UERE -User Equivalent Range Error) [8, 10], а випадкова некорельована частина похибки вимірювання швидкості - еквівалентною похибкою швидкості ЕПШ (даному терміну відповідає англійське UERRE - User Equivalent Range Rate Error).

Як вже зазначалось у п.1.2.1 для визначення трьох просторових координат потрібно використовувати чотири незалежні виміри псевдодальностей до чотирьох супутників, що утворюють з РО деяку геометричну конфігурацію. Найпростішим і найзагальнішим підходом до оцінки точності визначення координат і системного часу є множення ЕПД на геометричний фактор зниження точності Г (в англійському варіанті DOP - delution of precision), що відображує взаємну геометрію чотирьох супутників і споживача. Аналогічно похибка визначення швидкості споживача і швидкості дрейфу годинників його оцінюється множенням ЕПШ на Г.

Добуток цього коефіцієнту Г на значення похибки навігаційних визначень () (СКВ) дає значення результуючої похибки місцевизначення РО за сигналами СНС [10, 11].

(2.1)

Важливо відмітити, що вирішення навігаційної задачі фактично неможливе, коли осі векторів “споживач-супутник” знаходяться в одній площині (рис.2.7). Г при цьому нескінченно зростає. Навпаки ж значення Г набагато менше і відповідно менша похибка місцевизначення, коли навігаційні супутники, що використовуються для вирішення навігаційної задачі, розподілені по небу.

Якщо розглядати випадок, коли навігаційні визначення здійснюються за 4-ма супутниками і осі векторів “споживач-супутник” утворюють тетраедр, тоді об'єм цієї геометричної фігури обернено пропорційно пов'язаний з величиною Г. Тобто чим більший об'єм тетраедра, тим менше значення Г і навпаки. Тетраедр найбільшого об'єму практично можливий у випадку, коли один із супутників знаходиться у зеніті над споживачем, а решта три розташовані з рівними кутовими відстанями (по 120 градусів) і якомога ближче до горизонту (рис.2.8). При такій геометрії коефіцієнт Г досягає свого мінімального значення 1,732.

Геометричний фактор завжди є невід'ємною складовою похибок навігаційних визначень, одержаних за будь-якою РНС. Зниження його впливу на результуючу точність навігаційних визначень можливе лише за наявності інформаційної надлишковості, коли існує можливість вибору оптимальних груп НШСЗ (наприклад при одночасній роботі за декількома сузір'ями супутників різних систем). У цьому випадку геометричний фактор береться в якості критерію вибору оптимальних груп НС і потребує мінімізації. Проте на практиці не завжди вдається забезпечити навігаційні визначення з мінімальним геометричним фактором. Специфіка роботи наземного транспорту, зокрема автомобільного, характеризується частим перебуванням його навігаційної апаратури у складних для поширення радіохвиль умовах, які призводять до появи ненормованих похибок навігаційних визначень.

У зв'язку з цим доцільно дати визначення поняттю „складні умови” і охарактеризуємо основні випадки, коли вони виникають. Під складними умовами експлуатації навігаційної апаратури СНС треба розуміти:

· позиціювання транспортних засобів в умовах висотної міської забудови, в передгір'ях, ущелинах, просіках лісних масивів, поблизу високих берегів річок і водоймищ та інших рельєфних завад на шляху поширення сигналу від навігаційних супутників (НС) до АТЗ;

· знаходження під кронами дерев, поблизу металевих решіток, транспортної контактної мережі та ліній високовольтних електропередач;

· рух АТЗ у щільному транспортному потоці.

Причинами зростання похибок позиціювання у складних експлуатаційних умовах є:

· наявність перевідбивання сигналів та їх захват навіть за відсутності прямих сигналів від НС;

· часті втрати сигналів НС і припинення слідкування за фазою їх несучих;

· пропуск фазових циклів;

· неможливість відстеження сигналів одних і тих самих НС на протязі часу, достатнього для реалізації алгоритмів згладжування кодових вимірів фазовими.

Додатковий внесок у бюджет похибок позиціювання, що призводить до перевищення їх регламентованих значень згідно федеральних планів ГНСС ГЛОНАСС і GPS, викликаний:

· багатопроменевим поширенням сигналів НС;

· неможливістю забезпечення мінімального геометричного фактору робочих сузір'їв НС;

· частою зміною складу робочих сузір'їв НС.

Перераховані фактори призводять до збільшення загальної похибки вимірів псевдодальностей до 100 і більше метрів (результуючі похибки позиціювання АТЗ досягають приблизно таких самих значень (табл.1.3)), що є неприйнятним для вирішення багатьох задач управління автотранспортом у містах і населених пунктах, особливо при перевезеннях цінних й небезпечних вантажів та супроводження VIP пасажирів.

2.3 Режим диференціальної корекції координат

Диференціальна корекція координат - це метод, який значно покращує точність визначених за допомогою СНС GPS координат об'єктів [3, 8, 12]. Для реалізації диференційного режиму використовується приймач GPS, розташований в точці з відомими координатами (Differential Base Station), та інші пересувні GPS приймачі, що знаходяться поблизу базової станції (до 500 км) і визначають свої координати за тими ж самими навігаційними супутниками, що і базова станція (БС) (рис.2.9, 2.10).

Рис.2.9. Диференціальна корекція координат РО.

Основним призначенням диференційного режиму є компенсація (зниження) сильнокорельованих (систематичних) складових похибок координат РО, що знаходяться поблизу стаціонарної апаратури базової станції.



Рис.2.10. Диференційний режим роботи ГНСС.

Вагова частка сильнокорельованих складових похибок координат визначених за сигналами СНС у середньому складає 70-90 %. Тобто якщо похибка визначення координат РО у номінальному режим роботи апаратури GPS за ідеальних геометричних умов знаходиться у межах 15-25 м., то у диференційному режимі знижується до 1-5 м.

Існує ряд ознак, за якими можна класифікувати диференційний режим:

1) Тип основних вимірів - фаза коду або фаза несучої частоти сигналу;

2) Тип корекції - корекція псевдодальності і псевдошвидкості або параметрів (координат, швидкостей і прискорень), що розраховуються на їх основі;

3) Місце проведення процедури корекції - у споживача (на борту АТЗ) або у деякому центрі;

4) Засоби передачі корегуючою інформації - неземні або супутникові системи радіозв'язку, канали Інтернет тощо.

Згідно першої ознаки диференційна корекція може здійснюватися за результатами вимірів коду і фази несучої. Перший варіант стандартно підтримується багатьма сучасними приймачами GPS і не потребує додаткових апаратних елементів, що підвищують їх вартість.

Другий спосіб, детально описаний у [3,8], потребує безперервного (без зривів) стеження за фазою несучої та відсутності пропусків фазових циклів. Реалізація диференціальної корекції за фазою несучої потребує дорогої навігаційної апаратури (класу RTK), яка має обмежену область застосування (геодезія і геологія). Застосування такої апаратури на наземному транспорті у більшості випадків є недоцільним. Отже існує необхідність розробки більш простих та економічно прийнятних рішень для використання в рамкахсистем класу AVL.

Найбільше розповсюдження на практиці одержав метод диференційної корекції координат, розрахованих за кодовими вимірами (рис.А.1 у додатку А). Співставляючи власні координати , виміряні за сигналами НШСЗ, з апріорно відомими координатами фазового центру антени базова станція розраховує відповідні похибки власного місцевизначення :

(2.2)

Відомо, що величина цих похибок місцезнаходження є приблизно однаковою для усіх споживачів ГНСС, які знаходяться поблизу базової станції і визначають свої координати за одними й тими ж оптимальними сузір'ями навігаційних супутників з координатами . Тому ці похибки можуть використовуватись в якості виправлень для уточнення координат рухомих об'єктів , визначених їх бортовою навігаційною апаратурою у номінальному режимі:

, (2.3)

Метод введення виправлень у координати є порівняно простим, але має істотні недоліки - обмеження дальності дії та застосування однакових (визначених за власним оптимальним сузір'ям) виправлень до координат усіх РО, що знаходяться в зоні дії БС. Дійсно, апаратура РО використовує для розрахунку власних координат навігаційні супутники, що утворюють оптимальні (за геометричним фактором і рівнем сигналу) сузір'я, а тому і БС повинна використовувати ті ж самі сузір'я. Насправді ж для розрахунку виправлень БС використовує власні оптимальні сузір'я НС, які не завжди співпадають з робочими сузір'ями РО. В результаті чого застосування виправлень до координат РО, що знаходяться на різному віддаленні від БС, може призвести до суттєвого зниження ефективності диференціальної корекції. По мірі віддалення РО від БС точність визначення координат РО буде ще більше погіршуватись. Цей недолік можна зменшити якщо проводити централізовану обробку інформації за наявності не просто координат РО, а відстаней до навігаційних супутників і відповідних виправлень до них, що передаваються з БС. Це дозволяє апаратурі РО обирати ті сузір'я навігаційних супутників, які є оптимальними для визначення координат конкретного об'єкту. Схема застосування методу диференціальної корекції псевдовідстаней наведена на рис.А.2 (додаток А).

2.4 Застосування методу відносно-диференційних визначень координат рухомих об'єктів в AVL системах

Як вже зазначалось на сьогоднішній день найбільш ефективним методом підвищення точності навігаційних визначень є застосування разом з навігаційними супутниками наземних базових станцій диференційного режиму, що виробляють виправлення до координат рухомих об'єктів. Проте, суттєвим недоліком диференційного режиму корекції координат або псевдодальностей, що обумовлює його обмежене застосування в AVL системах, є необхідність використання дорогої навігаційної апаратури з точною геодезичною прив'язкою на місцевості і додаткових телекомунікаційних каналів для передачі корегуючих повідомлень. На даний момент в Україні поки що не створено повноцінної мережі БС диференціального режиму, хоча роботи у цьому напрямку ведуться.

У зв'язку з вищенаведеним, пропонується застосувати в AVL системах більш просте і порівняно недороге рішення, що базується на алгоритмічній реалізації методу відносно-диференційних визначень навігаційних параметрів АТЗ [14, 15], що використовує різницеві виміри псевдодальностей до навігаційних супутників. На відміну від стандартного диференційного режиму, згідно якого координати АТЗ корегуються за допомогою виправлень, вироблених БС, відносно-диференційний метод використовує властивість відносних різницевих вимірів навігаційних параметрів. При цьому усі АТЗ повинні знаходитись у межах робочої зони БС (ДЦ) і використовувати для навігаційних визначень однакові оптимальні сузір'я НШСЗ (рис.2.11).



Рис. 2.11. Схема організації збору первинної навігаційної інформації у диспетчерському центрі.

Практичне застосування цього методу передбачає наявності на борту АТЗ і в диспетчерському центрі однакового відносно недорого навігаційного обладнання у складі: приймачів сигналів ГНСС і пристроїв зв'язку.

Процес обробки навігаційної інформації розподілений на три етапи і починається, як і у номінальному режимі, з вимірювання апаратурою АТЗ часової затримки проходження сигналу від кожного з видимих НШСЗ до АТЗ та розрахунку відповідних псевдодальностей (відстаней „приймач АТЗ-НС”) :

, (2.4)

де - часова затримка поширення сигналу від - го НШСЗ до -го АТЗ, - швидкість поширення радіохвиль у просторі.

Навігаційна апаратура ДЦ закріплюється на місцевості з високою точністю і проводить розрахунок псевдодальностей до кожного навігаційного супутника (рис.2.11).

На основі відомих координат апаратури ДЦ і розрахованих псевдодальностей визначаються азимути і кути місця кожного НС відносно ДЦ.

Розраховані на борту АТЗ псевдодальності синхронно передаються каналами зв'язку у ДЦ для проведення комплексної (вторинної, третинної) обробки та визначення координат АТЗ. При цьому суттєвою перевагою такого варіанту порівняно зі стандартним рішенням (коли у ДЦ передаються готові координати АТЗ) є те, що під час передачі каналами зв'язку навігаційна інформація перебуває у непридатному для використання третьою стороною вигляді, що сприяє загальному покращенню її захисту. До того ж перенесення подальшої (вторинної, третинної) обробки навігаційної інформації у ДЦ дозволяє суттєво спростити бортову навігаційну апаратуру АТЗ і знизити вартість апаратно-програмного комплексу АСМДУ НТ.

Розраховані набори псевдодальностей збираються у ДЦ для проведення вторинної обробки, що передбачає спочатку розрахунок різниць (приростів) псевдодальностей , які були визначені на борту АТЗ і апаратурою ДЦ, за формулою:

, (2.5)

де ,- відповідно псевдодальності між парами “ДЦ - N-й супутник” і “k-й АТЗ - N-й супутник”.

Таким чином, диференційний ефект отримується завдяки компенсації сильнокорельованих складових похибок при вимірюванні приростів псевдодальностей між парами “k-й АТЗ - N-й супутник” і “ДЦ - N-й супутник”. Визначення приростів псевдодальностей здійснюється з високою точністю (залишкова похибка складає декілька дм).

Отримані таким способом прирости псевдодальностей через матрицю направляючих косинусів азимутів і кутів місця зв'язуються з приростом координат кожного АТЗ відносно ДЦ.

, (2.6)

де -

матриця направляючих косинусів кутів місця і азимутів ; у матриці направляючих косинусів елементи стовпців задають коефіцієнти по широті, довготі, висоті і часу, а кожен рядок відповідає різниці дальностей від до N-го супутника. Значення кутів місця і азимутів можна вважати однаковими для ДЦ і АТЗ, що знаходяться поблизу.

Знаючи точні координати ДЦ (можуть визначаються шляхом геодезичної прив'язки або усереднення великої вибірки навігаційних вимірів) і розрахувавши за (2.6) , можна з високою точністю визначити координати АТЗ, що знаходяться в робочій зоні опорної станції ДЦ:

(2.7)

У першому наближенні точність запропонованого методу відповідає диференційному режиму корекції координат, тобто залишкові похибки місцевизначення складають 1-5 м. Проте ефективність обох методик (звичайної і відносної) значно зменшується при зростанні відстані між АТЗ і ДЦ. Як показали дослідження гранична відстань між АТЗ і ДЦ, при якій доцільно застосовувати локальний диференційний режим (використовується один стаціонарний приймач СНС з відомими координатами), складає приблизно 500 км., що в принципі достатньо для моніторингу міських, приміських і навіть міжміських перевезень.

Загалом точність як стандартного так і відносного диференційних режимів може бути оцінено лінійною залежністю [8, 11] середньоквадратичного сферичного відхилення похибки місцевизначення () від відстані і затримки надходження виправлень t (або первинної навігаційної інформації) у центр обробки (рис.2.11):

(2.8)

де м, м/с, м/км.

Обробка експериментальних даних показала, що погрішності (СКВ) лінійної апроксимації похибок за допомогою (2.8) при оцінці компенсацій псевдодальностей можуть характеризуватися залежністю:

, (2.9)

де м, Т = 3847 с, км.

З урахуванням (2.8) і (2.9) середньоквадратичне сферичне відхилення при відносному місцевизначенні одного з пари об'єктів може бути визначено наступним співвідношенням:

, (2.10)

де - геометричний фактор для точності визначення просторових координат (PDOP), а були визначені вище.

У випадку застосування відносно-диференційного методу коефіцієнт b буде мати більше значення (приблизно на 15-20%), що пов'язано з появою додаткових похибок через неточність вимірів апаратурою АТЗ і ДЦ азимутів та кутів місця навігаційних супутників у матриці косинусів, які приймаються однаковими незалежно від відстані між ними.

Значною перевагою запропонованого відносно-диференційного режиму є використання однакової навігаційної апаратури побутового класу у ДЦ та на всіх АТЗ, що є необхідною умовою ефективної компенсації сильнокорельованих погрішностей при роботі з однаковими сузір'ями навігаційних супутників. Завдяки цьому запропонована методика може бути легко реалізована на базі будь-якого апаратно-програмного комплексу AVL системи.

Проте запропонований відносно-диференційний метод, як і стандартна диференційна корекція координат, включає лише детерміновані процедури обробки, які не дозволяють зменшити несистематичні (слабокорельовані) складові похибок навігаційних визначень, що викликані впливом випадкових експлуатаційних факторів. Тому для підвищення результативності відносно-диференційного методу доцільно використовувати усю корисну інформаційну надлишковість навігаційної системи. Це означає, що в обробку повинна залучатись якомога більша кількість навігаційних вимірів, одержаних від множини навігаційних підсистем, зокрема одразу декількох елементарних сузір'їв НШСЗ систем GPS, ГЛОНАСС (у перспективі ГАЛІЛЕО), наземних систем „Чайка” і „Лоран С”.

Випробування, проведені в рамках науково-дослідної роботи [16] показали достаньо високу ефективність роботи методу відносно-диференціальних визначень координат АТЗ на тестовому маршруті (рис.А.3-А.5 у додатку А).

Висновки по розділу

У другому розділі дипломної роботи було проведено аналіз технологій та методів визначення координат об'єктів, що використовуються у сучасних AVL системах, зокрема були розглянуті кутомірний і дальномірний метод, за яким проводяться визначення координат з використанням наземних та супутникових навігаційних систем. За в результаті опрацювання теоретичного матеріалу та опублікованих результатів експериментальних досліджень було визначено, що точність визначення координат рухомих об'єктів з використанням СРНС є імовірнісною характеристикою, що залежить від впливу багатьох факторів, найбільш значними з яких є:

- неточність визначення ефемерид супутників;

- зсув шкали часу апаратури споживача відносно атомної шкали часу навігаційних супутників;

- іоносферна і тропосферна затримка поширення сигналів навігаційних супутників;

- геометричний фактор погіршення точності.

Для підвищення точності визначення координат об'єктів за сигналами СНС було розглянуто варіанти реалізації диференційного режиму роботи обладнання користувачів СНС. В якості найбільш точного варіанту обрано диференціальний метод корегування відстаней до навігаційних супутників з кодовими вимірами. Але цей варіант також потребує удосконалення і адоптації для успішного застосування в AVL системах. Отже на практиці пропонується застосувати більш економічно вигідний відно-диференційний метод, що передбачає використання у диспетчерських центрах та на всіх контрольованих АТЗ однакових навігаційних приймачів побутового класу, що на порядок дешевші за супутникову навігаційну апаратуру геодезичного класу.

У випадках, коли трапляються збої у роботі супутникової навігаційної системи і похибки місцевизначення сягають неприйнятних значень або взагалі неможливо визначити координати АТЗ, тоді доцільно використовувати інші джерела радіосигналів (GSM, Wi-Fi/Wi-Max або навіть RFID технологію).

3. ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ

3.1 Обгрунтування інформаційної структури і апаратного забезпечення AVL системи

3.1.1 Основні функції створюваної системи та характеристики її інформаційного забезпечення

Задавданнями даного розділу дипломної роботи є описання інформаційної структури AVL системи, розробка алгоритмів функціонування її окремих елементів та вибір програмних засобів для створення системи.

Спочатку визначимо основні функції створюваної системи та характеристики інформаційного забезпечення.

Система надає адміністраторові наступні функції:

- оновлення та індексація векторних карт місцевості,

- керування реєстром транспортних засобів,

- оновлення версій ПЗ.

Операторові (користувачу) доступні такі функції:

- перегляд фрагменту карти у питомому масштабі,

- перегляд поточного місцезнаходження транспортних засобів,

- перегляд ретроспективних даних щодо місцезнаходження, швидкості та напряму руху транспортних засобів

Система розмежовує права доступу користувачів та відповідно надає такі функції:

- реєстрація користувачів,

- оновлення версій ПЗ;

- перегляд таблиць БД;

- додавання та індексація файлів векторної карти;

- перегляд фрагменту карти у вказаному масштабі;

- перегляд поточного місцезнаходження транспортних засобів;

- перегляд ретроспективних даних щодо місцезнаходження, напряму та швидкості руху ТЗ.

Вхідною інформацією для системи є:

- файли, у яких збережено векторну карту місцевості;

- файли з індексною інформацією;

- навігаційні дані щодо місцезнаходження, напряму та швидкості руху ТЗ, збережені у БД;

- файл налаштувань з'єднання з БД;

- ТСР та UDP-пакети даних від трекерів;

- реєстраційні дані трекера.

Вхідні дані вводяться з клавіатури, з файлу та надходять з мережі Internet.

Вихідними даними є:

- перегляд таблиць БД;

- побудовані індексні дані;

- графічне відображення фрагменту карти у визначеному масштабі;

- графічна інтерпретація поточного місцезнаходження ТЗ;

- графічна інтерпретація ретроспективних даних щодо місцезнаходження ТЗ;

- запити до БД, згенеровані на базі даних від трекерів;

- графічна інтерпретація отриманих від трекера даних.

- Вихідна інформація виводиться на екран монітора і зберігається у базі даних.

Інформаційне забезпечення системи включає в себе внутрішньомашине інформаційне забезпечення.

Внутрішньомашине інформаційне забезпечення виконано у вигляді набору таблиць і допоміжних об'єктів, що забезпечують коректну обробку та зберігання даних.

Дані системи зберігаються у вигляді записів реляційної бази даних та структурованих текстових ini-файлів.

Робота з базою даних відбувається через інтерфейс користувача, написаний на мові Borland Delphi 7.

3.1.2 Вимоги до апаратного забезпечення

Загальні вимоги до системи

Дана версія автоматизованої системи повинна функціонувати на базі моделі «клієнт-сервер» з реалізацією «товстого» клієнта. Серверна частина складається з сервера бази даних. Клієнтська та серверна части можуть розгортатися як локально (на одному вузлі), так і з можливістю віддаленого доступу (розподілена система).

Користувач може продивлятися вхідні та вихідні дані через інтерфейс системи.

Система повинна функціонувати протягом необмеженого часу, обмеження можуть визначатися тільки ресурсом апаратного забезпечення.

Персонал, що використовує систему, повинен вміти працювати з MS Windows та його додатками.

Вимоги до апаратного забезпечення

Для функціонування системи потрібен звичайний офісний комп'ютер. Мінімальна конфігурація комп'ютера:

- процесор із частотою від 1800 Mhz;

- оперативна пам'ять від 512 Мб;

- жорсткий диск від 4 Гб;

- монітор від 15';

- клавіатура;

- миша.

Чітких вимог до відеокарти нема.

Вимоги до системного програмного забезпечення

Для забезпечення роботи системи повинна бути встановлена операційна система Windows 98/2000/XP/7, а також СУБД MySQL.

Система запускається на виконання після встановлення СУБД MySQL, створення і заповнення таблиць бази даних, встановлення та індексації векторних карт місцевості.

3.2 Розробка структури AVL системи і алгоритмів функціонування її окремих модулів

3.2.1 Модульна структура системи

Для реалізації функцій розподіленої інформаційної-навігаційної системи збору, збереження, обробки та відображення навігаційних і службових даних було розроблено її структуру (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Структурна схема системи

До складу системи входять наступні блоки:

1. Блок ТСР-серверу.

2. Блок UDP-серверу.

3. Блок декодування даних від трекерів.

4. Блоки інтерфейсу з БД.

5. База даних системи.

6. Блоки інтерфейсу адміністратора та диспетчера.

7. Блок зчитування карт.

8. Блок індексування.

9. Блок масштабування та візуалізації.

На початку роботи система виконує завантаження налаштувань (рис. 3.2).

Після завантаження налаштувань система виконує спробу з'єднання з БД. Якщо з'єднання встановити не вдалося, система виводить відповідне діагностичне повідомлення та завершує свою роботу. Якщо з'єднання встановлене успішно, система визначає тип інтерфейсу та функціоналу за налаштуваннями.

Додаток може бути налаштовано для виконання функцій клієнта або сервера.

Якщо програма працює у режимі клієнта, то після вибору режиму роботи виконується завантаження векторних карт місцевості та індексних даних. Після цього система ініціалізує початкові координати та переходить до очікування та обробки команд користувача. Якщо користувач ініціював вихід з системи, система завершує свою роботу.

Якщо додаток працює у серверному режимі, після визначення типу функціоналу система налаштовує сервери ТСР та UDP. Після виконання налаштувань серверів система переходить до очікування команд користувача та мережевих пакетів даних від трекерів.

У разі надходження пакету система його обробляє та вносить необхідні зміни до даних у БД та повертається до режиму очікування.

Якщо надійшла команда від користувача-адміністратора, система виконує відповідні дії та повертається до режиму очікування. У разі надходження команди «Вихід» система закриває відкриті з'єднання та завершує роботу.

Взаємодія між клієнтськими та серверними додатками виконується за допомогою розподіленого використання БД.



Рис. 3.2. Узагальнений алгоритм роботи системи

3.2.2 Розробка структури бази даних

БД було розроблено на основі реляційної моделі [9]. Дані представлені у вигляді двовимірних таблиць, пов'язаних між собою зв'язками типу «один-до-багатьох».

Розроблена база даних складається з шести таблиць (рис. 3.3), в яких зберігається інформація, що стосується відомостей про трекери, навігаційні дані, дані про підрозділи підприємства, транспортні засоби, на яких встановлено трекери, типи трекерів.

Рис. 3.3. Концептуальна схема бази даних

Перегляд та модифікація даних таблиць виконується за допомогою формування SQL-запитів.

Таблиця vehicles містить інформацію про окремі ТЗ та їх положення на поточний момент.

Таблиця 3.1

Поля таблиці «vehicles»

Назва поля	Ключ	Тип даних	Коментар
VehicleID	Pr.key	Int	Ідентифікаційный код ТС
VehicleRegNumber	унікальне	Сhar(8)	Бортовий номер ТС
VehicleTypeID		Short	Код марки ТС
GroupID	Default = 0		Код підрозділу
PositionX		Double	Довгота (град)
PositionY		Double	Широта (град)
Speed		Short	Швидкість (км/ч)
Course		Short	Курс (град)
VehicleStatus	Default = «0;»	Char(25)	Статус ТС
Pdop		Short	Параметр геометрії сузір'я
Nsatellits		Short	Число супутників
Validity	Default = 1	Int (1)	Ознака достовірності
RSSY		Short	Параметр RSSY (для Р23)
GMTime1		long	Службове поле для «чорної скрині»
GMTime2		Long	Службове поле для «чорної скрині»
GMTime3		Long	Час найпершої позначки у БД
GMTime4		Long	Час останньої нав. позначки у БД
PhoneNumber		Vсhar(11)	Телефонний номер
DriverName		Vchar(45)	Дані про володаря
Comments		Vchar(25)
VehicleColor	Default = 0	Long	Колір навіг. позначки
DeviceType	Default = 0	Int(1)	Тип пристрою: 0 - навігатор 1 - диспетчер; 2 - Р23 3 - чорна скриня
DevType	Default = “Navigator”	VChar(25)	Тип пристрою
VoiceGroup	Default = 0	Int(1)	Група голосового зв'язку (для Р23)
Protocol	Default = “V3.01”	VChar(25)	Версія командного протоколу
BlowfishKey		VChar(32)	Шифрувальний ключ

Поля GMTime задають час у секундах від 01.01.1970 по GMT.

У полі VehicleStatus міститься список статусів ТЗ, в якості розділювача використовується “;”

Таблиця «vehtypes» містить інформацію про марки транспортних засобів.

Таблиця 3.2

Поля таблиці «vehtypes»

Назва поля	Ключ	Тип даних	Коментар
VehicleTypeID	Pr.key	Short	Код марки
TypeText		Varchar(30)	Марка
Q1		DOUBLE	Тарировочний коефіцієнт для аналогового входа - Ain0 (0-4В)
Q2		DOUBLE	Тарировочний коефіцієнт для аналогового входа - Ain1 (0-4В)
Q3		DOUBLE	Тарировочний коефіцієнт для аналогового входа - Ain2 (0-40В)
Q4		DOUBLE	Тарировочний коефіцієнт для аналогового входа - Ain3 (0-40В)
TypeColor		Int(4)	Колір навіг. позначки

Таблиця «navdata» містить ретроспективну інформацію про навігацію.

Таблиця 3.3

Поля таблиці «navdata»

Назва поля	Ключ	Тип даних	Коментар
VehicleID	Pr.key	Int	Ідентифікаційний код ТС
GMTime	Pr.key	long	Час в сек
PositionX		Double	Довгота (град)
PositionY		Double	Широта (град)
Speed		Short	Швидкість (км/ч)
Course		Short	Курс (град)
VehicleStatus	Default = `0;'	Char(25)	Статус ТС
Pdop		Short	Параметр точности
NSatellits		Short	Число супутників
Validity	Default = 1	Int(1)	Ознака достовірності
Visible	Default = 1	Int(1)	Ознака відображення на карті
DataChannelID		Int(1)	Канал передачі даних
RTFlag	Default = 1	Int(1)	Ознака real-time
Ain0		Short	Напруга живлення
Ain1		Short	Рівень виібрації
Ain2		Short	Датчик 1
Ain3		Short	Датчик 2
Din		Int(1)
Dout		Int(1)
Track	Default = 0	Short	Пройдена відстань у метрах

Таблиця «trackers» містить реєстраційну інформацію щодо трекерів. За допомогою цієї таблиці виконується прив'язка IMEI трекера до його реєстраційного номера у системі.

Таблиця 3.4

Поля таблиці «trackers»

Назва поля	Ключ	Тип даних	Коментар
IMEI	Pr.key	Char(15)	IMEI код трекера
VehicleID		int	Ідентифікаційний код трекера в базі
tracker_type		int	Код типу трекера
descr		Char(30)	Текстова примітка

Таблиця «trackertypes містить інформацію про типи трекерів, з якими може працювати система.

Таблиця 3.5

Поля таблиці «trackertypes»

Назва поля	Ключ	Тип даних	Коментар
tracker_type		int	Код типу трекера
tracker_name		Char(30)	Назва типу трекера

Таблиця «Units» містить дані про структурні підрозділи підприємства.

Таблиця 3.6

Поля таблиці «Units»

Назва поля	Ключ	Тип даних	Коментар
VehicleID	Pr.key	int	Ідентифікаційний код ТС
Preffix		Char(30)	Назва підрозділу

3.2.3 Блок взаємодії з БД

Блок виконує функції зв'язку системи з СУБД MySQL та контроль коректності додавання (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Схема роботи блоку взаємодії з БД

Блок реалізовано за допомогою технології ADO.

Під час запуску програми після ініціації серверів до поля «Connection String» компоненту «ADOConnection» завантажуються дані з файлу «constr.ocs». Ці дані являють собою побудований певним чином рядок з'єднання з БД. Редагування таблиць БД здійснюється за допомогою компонентів «ADOTable». Запити виконуються за допомогою компонентів «ADOQuery». Усі компоненти ADOTable та ADOQuery зв'язуються з БД через налаштований компонент ADOConnection.

На початку роботи блок отримує запит до БД від одного з модулів системи. Після цього запит транслюється у мову SQL та передається до СУБД. Якщо запит потребує відповіді, блок чекає на її надходження, після чого відповідь передається відправникові запиту. Після обробки запитів блок завершує роботу.

3.2.4 Блоки інтерфейсу користувача

Взаємодія користувача з програмним комплексом відбувається через інтерфейс. Інтерфейс реалізовано у вигляді екранних форм, на яких розміщені візуальні компоненти, за допомогою яких користувач викликає необхідні функції комплексу, задає вхідні дані, зберігає результати роботи системи.

Віконний користувацький інтерфейс системи побудовано за технологією багатодокументного інтерфейсу MDI. Головне вікно системи є контейнером для дочірніх інструментальних та діалогових вікон.

За допомогою інтерфейсу користувач може:

- редагувати перелік трекингових пристроїв;

- редагувати перелік транспортних засобів;

- реєструвати нові пристрої у системі;

- продивлятися карту місцевості з відображенням місцезнаходження, напрямку та швидкості руху пристроїв;

- продивлятися протокол роботи системи;

- виконувати налаштування системи.

3.2.5 Блок зчитування векторних карт

Блок зчитування карт зчитує дані з файлу векторної карти у форматі *.mp та заповнює відповідні структури у програмі (рис. 3.5). Дані щодо географічних об'єктів типу «Полігон» (Polygon), «Полілінія» (Polyline) та «Точка POI» заносяться у масив географічних об'єктів у оперативній пам'яті. Одночасно з цим дані щодо опорних точок цих об'єктів теж заносяться у масиви в оперативній пам'яті.



Рис.3.5. Схема роботи блоку зчитування векторних карт

3.2.6 Блок індексації

Для пришвидшення відображення карти застосовується система індексування. При першому відкритті карти або якщо файли індексу пошкоджені відбувається індексація. Процес індексації полягає у відокремленні однієї з координат у окремий масив та сортуванні цього масиву (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Схема роботи блоку індексації

Оскільки процес індексації, особливо на великих картах, є довготривалим, після побудови індексу він зберігається у вигляді типізованих файлів ptlat.ix та ptlon.ix. При наступному завантаженні програми індекс завантажується з цих файлів.

3.2.7 Блок масштабування та візуалізації

Блок призначено для створення растрового зображення на базі векторної карти, з урахуванням масштабу та положення нормалі (рис. 3.7).

Рис.3.7. Схема роботи блоку масштабування та візуалізації

У сучасних навігаційних системах карти здебільшого зберігаються у векторних форматах. Водночас графічні адаптери сучасних ПК працюють з растровими зображеннями.

Оскільки дані щодо опорних точок побудови карти зберігаються у вигляді значень широти та довготи у градусах, являючи собою полярні координати на поверхні сфери, а область побудови є пласкою проекцією цих координат, необхідним є перетворення координат опорних точок у координати пласкої поверхні та перехід від градусів полярних координат до метрів декартової площини, а згодом - до пікселів області побудови згідно з обраним масштабом.

Через те, що як правило далеко не всі точки карти відображаються у області побудови, прорисовка усіх точок при кожному відображенні фрагменту не є доцільною. Тому при формуванні масивів видимих точок ті точки, що не потрапляють до області побудови, відкидаються.

Після формування списків точок окремих географічних об'єктів вони візуалізуються за допомогою стандартних методів класу TCanvas.

3.2.8 Блоки серверів ТСР та UDP

Блоки серверів ТСР та UDP працюють за схожими схемами (рис. 3.8).

На початку роботи блок виконує отримання налаштувань серверного сокета. Після цього відповідний сокет налаштовується на очікування підключень до вказаного налаштуваннями порта сервера. У якості серверного сокета ТСР система використовує компонент TServerSocket з палітри компонентів середовища Delphi. Побудову серверного сокета UDP виконано з використанням компонента TIDUDPServer з палітри компонентів Delphi. Номер порта, що використовується компонентами за замовченням - 20010. У разі необхідності це значення можна змінити за допомогою налаштувань системи. Діапазон рекомендованих значень - від 1024 до 65535.



Рис. 3.8. Схема роботи блоків серверів ТСР та UDP

3.2.9 Блок декодування даних

Блок декодування отримує дані, що надійшли від трекерів, та виділяє з них інформацію щодо номеру, місцезнаходження та режиму руху трекера (рис. 3.9).

На початку роботи блок завантажує перелік моделей трекерів та властивих їм сигнатур пакетів, після чого переходить до очікування даних. У разі надходження даних блок виконує пошук сигнатури. Якщо сигнатуру не знайдено, блок формує повідомлення щодо неопізнаного пакету. Якщо сигнатуру знайдено, блок виділяє з пакету ІМЕІ пристрою та виконує пошук трекера у БД. Якщо трекер не знайдено, блок формує діагностичне повідомлення щодо незареєстрованого трекера, інакше виконує декодування полів пакету та додавання інформації до БД.

Рисунок 3.9. Схема роботи блоку декодування даних

3.2.10 Блок налаштувань

Блок налаштувань виконує налаштування модулів та режимів роботи системи. Блок дозволяє налаштовувати параметри автоматичного режиму, період опитування стану мережі, розміри ехо-пакетів, параметри з'єднання з БД.

Користувач отримує доступ до налаштувань за допомогою екранних форм інтерфейсу.

3.2.11 Блок відносно-диференційних визначень координат об'єктів

Блок відносно-диференційних визначень координат об'єктів призначений для проведення процедури уточнення координат шляхом визначення різниць псевдодальностей, виміряних однотипними примачами сигналів навігаційних супутників, один з яких встановлений у ДЦ, а інші - на борту транспортних засобів. Процедура відносно-диференційних визначень була описана у п.2.4 даної роботи, а алгоритм роботи блоку наведений на рис.3.10.



Рис. 3.10. Алгоритм вирішення навігаційної задачі з використанням відносно-диференційного методу.

Отже вхідними даними є: набори псевдодальностей, виміряних апаратурою ОС () і апаратурою АТЗ () в однакові (максимально близькі) моменти часу, СКВ визначення псевдодальностей апаратурою ОС () і апаратурою АТЗ ().

Передумовою рішення навігаційної задачі за відносно-диференційним методом є визначення орієнтації базової лінії між приймачами АТЗ і БС, а звідси азимутів і кутів місця усіх навігаційних супутників, що знаходяться у межах радіовидимості БС [14,15]. На основі одержаних значень азимутів і кутів місця НШСЗ формується т.зв. матриця направляючих косинусів і розраховується значення геометричного фактору для кожного сузір'я НШСЗ. Далі розраховуються прирости псевдодальностей для кожного АТЗ і відповідно вектори відносних координат

В ході рішення навігаційної задачі з використанням відносно-диференційних визначень може бути використана різна кількість n пар вимірів псевдодальностей. Мінімальною необхідною кількістю вимірів для визначення планових координат АТЗ є n=3.

У випадку наявності надлишкових вимірів псевдодальностей у кількості некратній трьом (3<n<6 або 6<n<9,..).для пошуку оптимального рішення може застосовуватись алгоритм МНК [3]. В разі, коли кратне трьом навігаційна задача вирішується окремо по кожному набору пар псевдодальностей. Таким чином, застосування запропонованого алгоритму (рис.3.10) за наявності надлишкових вимірів від інших навігаційних систем (СНС GPS, ГЛОНАСС, Galileo) дозволяє одержувати декілька результатів вимірів координат і відповідних похибок їх розрахунку по кожному АТЗ.

Даний алгоритм завдяки проведенню різницевих вимірів дозволяє знизити рівень сильнокорельованих (систематичних) складових похибок навігаційних визначень, але вимагає введення додаткових процедур статистичної обробки для зниження рівня залишкових (несистематичних) похибок навігаційних визначень Для досягнення найвищої точності оцінки координат АТЗ необхідно знайти оптимальне рішення з усієї множини одержаних варіантів.

3.3 Вибір засобів розробки програмного забезпечення

3.3.1 Вибір мови програмування

Як середовище розробки було обрано Borland Delphi 7.0 - одна з найбільш потужних систем, що дозволяє на найсучаснішому рівні створювати як окремі прикладні програми Windows, так і розгалужені комплекси, призначені для роботи в корпоративних мережах і в Інтернет.

Borland Delphi дозволяє з невеликими витратами сил і часу розробити прикладні програми різного рівня складності, розподілені програми, що працюють з будь-якими базами даних [17, 18].

Borland Delphi - це комбінація декількох важливих технологій:

- високопродуктивний компілятор в машинний код;

- об'єктно-орієнтована модель компонентів;

- візуальна (а, отже, і швидкісна) побудова програм з програмних прототипів;

- засоби, що масштабуються, для побудови баз даних.

Основною перевагою об'єктно-орієнтованої моделі програмних компонент в Borland Delphi є максимальне ревикористання коду. Це дозволяє розробникам будувати додатки дуже швидко із заздалегідь підготовлених об'єктів, а також дає їм можливість створювати свої власні об'єкти для середовища Borland Delphi. Немає жодної різниці між об'єктами, що поставляються виробниками Borland Delphi, або третіми фірмами, і об'єктами, які може створити розробник програмного забезпечення.