КУРС-ТС (рис. 8.21) представляет собой функционально и конструктивно законченное устройство, рассчитанное на использование систем спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS, систем подвижной связи GSM/GPRS и вычислительной техники.

Навигационное коммуникационное устройство КУРС-ТС предназначено для применения на железных дорогах ОАО «РЖД» с целью информационного обеспечения систем диспетчерского контроля выполнения поездных и маневровых работ высокоскоростными электропоездами. КУРС-ТС осуществляет непрерывный дистанционный контроль местоположения поездных средств и параметров их движения, а также контроль параметров установленной на них аппаратуры железнодорожной автоматики.

КУРС-ТС включает:

• процессорный блок с модулем памяти, разработанный на базе встроенных микроконтроллеров с поддержкой интерфейсов RS-232, RS-485, CAN, Ethernet 10/100, Wi-Fi;
• встроенный приемник сигналов навигационных спутниковых систем в модульном исполнении, обеспечивающий комплексную цифровую обработку сигналов систем ГЛОНАСС и GPS с возможностью учета дифференциальных поправок от базовых станций;
• встроенный модуль инерциальной навигационной системы (ИНС) с трехосевым гироскопом и акселерометром;
• датчик давления (альтиметр);
• встроенный модульный модем GSM /GPRS;
• внешнюю одноблочную мультидиапазонную антенну ГЛОНАСС/GPS/GSM.

КУРС-ТС обеспечивает:

• определение координатно-временных параметров и параметров движения объекта, на котором он установлен, с использованием систем спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS;
• прием и передачу данных по радиоканалам связи стандартов GSM/GPRS, Wi-Fi с изменяемым периодом передачи;
• обмен информацией с внешними устройствами по стандартным интерфейсам обмена данными RS-232/RS-485/CAN/Ethernet (количество поддерживаемых интерфейсов обмена данными: RS-232 – 4; RS-485 – 2; CAN – 2; Ethernet 10/100 – 1);
• контроль параметров аппаратуры, установленной на объекте;
• формирование команд управления аппаратурой, установленной на объекте.

В состав устройства КУРС-ТС входят следующие функциональные модули:

• основной процессорный модуль на базе микропроцессорной сборки GE863-PRO3 c микропроцессором AT91SAM9260 и встроенным модемным модулем GSM/GPRS;
• вспомогательный интерфейсный модуль на базе микроконтроллера AT91SAM7A3;
• приемник навигационный ГЛОНАСС/GPS МНП-М3 (ЦВИЯ.468157.080);
• датчик инерциальный ADIS16364, содержащий трехосевой гироскоп и акселерометр;
• датчик давления (альтиметр) MS5549C;
• контроллеры интерфейсов последовательного обмена CAN/RS-232/RS-485;
• контроллер интерфейса Ethernet (IEEE 802.3/IEEE 802.3 и 10BASE-T/ 100Base-TX) на базе трансивера DM9161BIEP;
• контроллер WE865-dual интерфейса Wi-Fi (IEEE 802.11b/g);
• порт USB v2.0 Device (технологический);
• порт USB v2.0 Host для подключения внешней флеш-карты памяти;
• контроллер подключения внешней телефонной гарнитуры;
• панель индикаторная c семнадцатью светодиодами;
• внешняя флеш-карта памяти 4 Гб;
• слоты установки двух SIM-карт;
• источник электропитания модулей устройства, обеспечивающий преобразование входного напряжения 20—75 В постоянного тока в стабилизированное выходное напряжение 12 В.

Работа КУРС-ТС основана на использовании спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS и каналов передачи данных сети подвижной связи общего пользования стандарта GSM/GPRS.

КУРС-ТС устанавливается в аппаратном шкафу вагона электропоезда или в кабине машиниста, подключается к бортовой сети электропитания. К антенным разъемам устройства подсоединяется внешняя антенна, размещенная на крыше поезда, обеспечивающая работу в диапазонах частот GSM/GPS/ГЛОНАСС, Wi-Fi.

После включения и инициализации КУРС-ТС автоматически устанавливает соединение с сервером сбора и обработки данных через радиоканал GSM/GPRS.

Устройство непрерывно обрабатывает радиосигналы спутниковых систем GPS/ГЛО-НАСС и определяет их достоверность, время, координаты дислокации, скорость и направление движения локомотива, электропоезда.

Для повышения точности определения дислокации электропоезда (поездного состава) дополнительно к данным, полученным от спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС, процессорный модуль устройства использует информацию инерциального и альтимет-рического датчиков, а также векторных карт привязки географических координат к железнодорожным объектам в месте проведения поездных работ.

Под управлением операционной системы «Linux» и прикладного программного обеспечения КУРС-ТС, как уже было сказано, выполняет информационный обмен с бортовой аппаратурой через стандартные интерфейсы передачи данными RS-232/RS-485/ CAN/Ethernet. Тип и количество используемых интерфейсов, протоколы взаимодействия, алгоритмы обработки определяются выполняемой задачей в рамках реализуемого проекта. Реконфигурация устройства под новую область применения осуществляется путем модернизации прикладного программного обеспечения.

Формат сообщений, передаваемых устройством на сервер, обеспечивает временную синхронизацию информации, полученной от бортовой аппаратуры, с текущими значениями навигационных параметров. В случае если пропадает связь с сервером, данные сохраняются в энергонезависимой памяти и передаются на сервер при восстановлении соединения.

Функциональная схема КУРС-ТС представлена на рис. 8.22.

КУРС-ТС поставляется в металлическом корпусе, состоящем из двух частей: основания и крышки.

Герметизация обеспечивается соединением типа «выступ—паз» на крышке и основании корпуса. Крышка крепится к с основанию шестью винтами M3.5 из нержавеющей стали с потайными головками и устанавливается на уплотнительную герметизирующую прокладку для обеспечения класса защиты от проникновения пыли и влаги до IP64.

На нижней части основания корпуса имеются две планки с четырьмя отверстиями 05.5 для крепления КУРС-ТС на стене или другой вертикальной поверхности.

На боковой стороне корпуса размещены: соединители — разъемы, посредством которых производится подключение устройства КУРС-ТС к источнику электропитания, интерфейсам контролируемой аппаратуры, внешней антенне, а также тумблер SA1, выполняющий функцию включения электропитания.

На крышке корпуса установлена индикаторная панель, где имеются 17 светодиодов, а также выгравированы их номера и условные обозначения, наименование устройства (КУРС-ТС), соединители боковой панели и их наименования.

Внешний вид индикаторной панели представлен на рис. 8.23.

Внутри корпуса установлены четыре печатные платы:

• плата преобразователя питания DC-DCv2;
• плата основного вычислителя NAVC-01;
• плата интерфейсная ARM7-01;
• плата приемника навигационного МНП3 GLO-M3.

Платы DC-DC и NAVC закреплены к нижней поверхности основания корпуса при помощи шестигранных стоек М3х6, винтов M2.5×8 из нержавеющей стали, граверных шайб и гаек.

Плата GLO-M3 устанавливается на плату NAVC-01, крепление осуществляется при помощи шестигранных стоек М3х6, винтов M2.5×8 из нержавеющей стали, граверных шайб, гаек. Плата ARM7 установлена и закреплена над платой NAVC при помощи шестигранных стоек М3х20, винтов M2.5×8 из нержавеющей стали с граверными шайбами.

Информация о значениях индикаторов приведены в табл. 8.2.

Номер индикатора	Обозначение индикатора	Состояние
1	GSM	Трехцветный индикатор состояния интерфейса GSM/GPRS: светится зеленым цветом — есть связь с сервером; светится оранжевымым цветом — нет связи с сервером, есть канал GSM/GPRS; светится красным цветом — нет связи с сервером, нет канала GSM/GPRS
2	GPS	Трехцветный индикатор состояния интерфейса ГЛОНАСС/GPS: светится зеленым цветом — есть достоверные навигационные данные; светится оранжевым цветом — нет достоверных навигационных данных; светится красным цветом — инициализация программного обеспечения
3	Wi-Fi	Трехцветный индикатор состояния интерфейса Wi-Fi: светится зеленым цветом — есть обмен данными по интерфейсу Wi-Fi; светится оранжевымым цветом — интерфейс Wi-Fi не используется; светится красным цветом — инициализация интерфейса Wi-Fi
4	PWR-1	Одноцветный индикатор наличия электропитания: светится зеленым цветом — подано электропитание на плату NAVC-01; не светится — электропитание на плате NAVC-01 отсутствует
	ARM7	Одноцветный индикатор состояния модуля ARM7: светится зеленым цветом — функционирование интерфесного модуля ARM7 в норме; не светится — модуль ARM7 не функционирует
6	ARM9	Одноцветный индикатор состояния модуля ARM9: светится зеленым цветом — функционирование главного вычислителя ARM9 в норме; светится зеленым цветом в прерывистом режиме (мигает) — внешнее электропитание выключено, работа от встроенной батареи; не светится — вычислитель ARM9 не функционирует
7	PWR-2	Одноцветный индикатор наличия электропитания: светится зеленым цветом — подано электропитание на плату ARM7-01; не светится — нет электропитания на плате ARM7-01
8	CAN-1	Одноцветный индикатор состояния интерфейса CAN-1: светится зеленым цветом — есть передача данных по интерфейсу CAN -1; не светится — нет передачи данных по интерфейсу CAN-1
9	RS-232-1	Одноцветный индикатор: светится зеленым цветом — есть передача данных по интерфейсу RS-232-1; не светится — нет передачи данных по интерфейсу RS-232-1
10	RS-232-3	Одноцветный индикатор состояния интерфейса RS-232-3: светится зеленым цветом — есть передача данных по интерфейсу RS-232-3; не светится — нет передачи данных по интерфейсу RS-232-3
11	CAN-2	Одноцветный индикатор состояния интерфейса CAN-2: светится зеленым цветом — есть передача данных по интерфейсу CAN-2; не светится — нет передачи данных по интерфейсу CAN-2
12	RS-232-2	Одноцветный индикатор состояния интерфейса RS-232-2: светится зеленым цветом — есть передача данных по интерфейсу RS-232-2; не светится — нет передачи данных по интерфейсу RS-232-2
13	RS-232-4	Одноцветный индикатор состояния интерфейса RS-232-4: светится зеленым цветом — есть передача данных по интерфейсу RS-232-4; не светится — нет передачи данных по интерфейсу RS-232-4
14	ETH LINK	Одноцветный индикатор состояния интерфейса ETHERNET: светится зеленым цветом — есть передача данных по интерфейсу ETHERNET; не светится — нет передачи данных по интерфейсу ETHERNET
15	RS-485-1	Одноцветный индикатор состояния интерфейса RS-485-1: светится зеленым цветом — наличие передачи данных по интерфейсу RS-485-1; не светится — нет передачи данных по интерфейсу RS-485-1
16	RS-485-2	Одноцветный индикатор состояния интерфейса RS-485-2: светится зеленым цветом — наличие передачи данных по интерфейсу RS-485-2; не светится — нет передачи данных по интерфейсу RS-485-2

Определение динамических и координатно-временных параметров движущегося локомотива путем обработки показаний инерциальных датчиков, синхронизированных на основе спутниковой навигации

Инерциальный измерительный (рис. 8.24) блок представляет собой функционально законченный блок инерциальных датчиков, предназначенный для формирования цифровых кодов кажущегося линейного ускорения и абсолютной угловой скорости, действующих по осям блока, с последующей их выдачей по последовательному коду в линии связи внешним потребителям.

Инерциальная система измеряет три линейных и три вращательных ускорения по осям X, Y, Z с частотой 50 Гц. Эта информация используется как для повышения точности и качества работы спутниковой навигационной системы (рис. 8.25), так и для одновременного вычисления динамических характеристик локомотива (вертикальные и боковые ускорения, раскачка кузова, комфортность). Эти данные совместно с информацией КЛУБ-У передаются по каналам связи в базу данных для оперативной обработки и выявления аномалий поведения локомотива в системе «рельс—колесо—кузов» (рис. 8.26, 8.27).

Диаграмма, характеризующая тип и степень динамического отклонения локомотива путем сравнения полученного отклонения с нормой

Проезд стрелки на скорости 90—100 км/ч

Обработка данных инерциального датчика выявила наличие:

1. Сильных боковых перегрузок как вправо, так и влево.
2. Средних ускорений вокруг продольной и вертикальной осей.
3. Остальных параметров в пределах нормы.

Реализация данной схемы оповещения о «толчке в пути» позволит:

1. Оперативно получить информацию о «толчке в пути» с точной привязкой как к географическим координатам, так и к линейным.
2. Исключить человеческий фактор из схемы оповещения.
3. Иметь косвенную информацию о типе и степени повреждения.