Испытания на соответствие стандартам eCall/ЭРА-ГЛОНАСС

№ 03’2018
PDF версия
ЭРА-ГЛОНАСС — российская государственная система экстренного реагирования при авариях, совместимая с аналогичной общеевропейской системой eCall и в случае серьезной аварии способная автоматически оповещать ближайший центр обработки вызовов и координации экстренных служб (ЦОВ). Задача системы — сокращение числа смертельных случаев, увечий и имущественных потерь за счет более быстрого реагирования экстренных служб. В статье рассматриваются основы работы системы eCall/ЭРА-ГЛОНАСС, общие проблемы испытаний бортовых систем экстренного реагирования и способы решения этих проблем с помощью специализированных решений для испытаний на соответствие стандарту систем экстренного реагирования (eCall). Здесь также описана система eCall следующего поколения (NG-eCall) и ее отличия от существующей версии eCall.

Обзор системы eCall/ЭРА-ГЛОНАСС

Европейский союз принял план, согласно которому начиная с апреля 2018 года все выпускаемые на его территории автомобили должны комплектоваться бортовой системой экстренного реагирования. Российская государственная система экстренного реагирования ЭРА-ГЛОНАСС полностью совместима с системой eCall. С 1 января 2017 года все продаваемые на территории РФ автомобили обязательно комплектуются модулем системы ЭРА-ГЛОНАСС. Для передачи информации о ДТП и транспортном средстве (ТС) обе системы используют сети сотовой связи 2G или 3G, а также систему спутникового позиционирования. Принцип работы системы экстренного реагирования при ДТП показан на рис. 1.

Типовая система экстренного реагирования при ДТП

Рис. 1. Типовая система экстренного реагирования при ДТП

Система экстренного реагирования при авариях состоит из четырех элементов: блока интерфейса пользователя (БИП), глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), сети сотовой связи и центра обработки вызовов и координации экстренных служб (ЦОВ). При аварии БИП может запускаться вручную водителем либо пассажирами, это делается нажатием специальной кнопки или происходит автоматически. В последнем случае система определяет степень тяжести ДТП по датчикам, срабатывающим, например, при раскрывании подушек безопасности.

БИП автоматически совершает тональный вызов по единому номеру 112. Вызов направляется в ближайший ЦОВ по имеющимся сетям мобильной связи общего пользования. Смысл применения сетей 2G и 3G заключается в том, что они обладают широкой зоной покрытия, особенно в сельской местности.

После установления соединения между автомобилем и ЦОВ система передает стандартизированный минимальный набор данных (МНД), содержащий идентификационный номер ТС (VIN-код), координаты места ДТП, отметку времени, направление движения в момент ДТП, количество пассажиров на борту и т. д. Координаты места ДТП в МНД указываются с помощью ГНСС.

ЭРА-ГЛОНАСС использует те же принципы и протоколы, что и eCall, но располагает более широким функционалом. В частности, она имеет режим обратного звонка и может использовать СМС в качестве резервного канала передачи МНД. Поскольку передача СМС требует минимальных возможностей сети, это значительно повышает вероятность приема МНД. Передачу СМС может запросить ЦОВ, если голосовое соединение было установлено успешно, но первое сообщение с МНД не было принято. В свою очередь БИП может передать СМС, если ему не удалось установить голосовое соединение.

Основная задача систем eCall и ЭРА-ГЛОНАСС — сокращение времени реагирования на ДТП. Считается, что 30% смертей происходит в течение нескольких минут после аварии, а 70% смертей происходит в течение двух часов из-за позднего прибытия экстренных служб. Поэтому ускорение реагирования может спасти множество жизней.

 

Блок интерфейса пользователя (БИП)

БИП установлен в салоне ТС. Типичный блок интерфейса пользователя состоит из встроенного управляющего микроконтроллера, тонального модема и приемника ГНСС, как показано на рис. 2.

Типовой блок интерфейса пользователя (БИП)

Рис. 2. Типовой блок интерфейса пользователя (БИП)

Ключевым элементом БИП является встроенный управляющий микроконтроллер. Он непрерывно следит за бортовыми датчиками и одновременно контролирует приемник ГНСС и тональный модем через соответствующие интерфейсы. БИП составляет минимальный набор данных (МНД), используя введенные на заводе данные, в том числе VIN-код ТС и тип топлива, а также текущую информацию от бортовых датчиков — положение автомобиля, отметку времени и количество пассажиров. Приемник ГНСС обеспечивает постоянное отслеживание местоположение ТС. При срабатывании датчика аварии тональный модем по сотовой сети общего пользования (2G и 3G) устанавливает голосовое соединение с ближайшим диспетчерским пунктом для передачи сообщения МНД. БИП снабжен микрофоном и громкоговорителем, позволяющими водителю или пассажирам разговаривать с оператором ЦОВ.

 

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС)

Огромное значение для системы экстренного реагирования имеет точное позиционирование. Для пострадавших очень важно, чтобы ГНСС предоставила точные географические координаты места ДТП. Следовательно, для БИП требуется очень надежный и точный приемник ГНСС.

Согласно исследованию «Детальный анализ влияния системы автоматического экстренного вызова на смертность от ДТП», 53% вызывающих не могут точно назвать место аварии, и примерно в 56% случаев спасателям приходится искать дополнительную информацию. В исключительных случаях это может привести к прибытию экстренных служб в другое место. Система экстренного реагирования позволяет избежать возможных задержек.

 

Требования к тестированию приемника ГНСС

Можно протестировать приемник ГНСС, принимая спутниковые сигналы на его антенну. Хотя этот подход вполне жизнеспособен, результаты подобных испытаний будут неполными, поскольку принимаемые сигналы быстро изменяются и не повторяются. Бывает так, что в конкретное время и в конкретном месте нужные спутниковые сигналы вообще отсутствуют. Кроме того, в особых условиях, например в некоторых местах или при высоких скоростях, испытания могут быть очень дорогостоящими и трудозатратными.

Для испытаний приемника используется система записи и воспроизведения, имитирующая сигнал ГНСС. Данная система обеспечивает хорошую воспроизводимость тестовых сигналов, однако не позволяет изменять записанные сигналы и сигналы отдельных спутников или вносить искажения во время воспроизведения сигналов.

Для решения указанных проблем применяют симулятор сигналов ГНСС, который моделирует сигнал, принимаемый приемником ГНСС (смесь сигналов от разных НКА с разными задержками, доплеровскими сдвигами и уровнями мощности). Таким образом, симулятор ГНСС реального времени позволяет изменять сигнал в процессе его генерирования. Еще одно преимущество симулятора ГНСС — возможность моделирования сигналов, позволяющих проводить испытания систем типа Galileo и Beidou прежде, чем они будут полностью развернуты.

 

Минимальный набор данных

Минимальный набор данных (МНД) — это сообщение, отправляемое блоком интерфейса пользователя в центр обработки вызовов (ЦОВ) или в другой уполномоченный кол-центр экстренных служб. МНД содержит минимум 140 байт. Европейский союз стандартизовал формат пакета МНД и передаваемую в нем следующую информацию:

  • идентификатор сообщения — версия формата МНД;
  • активация вызова — вручную или автоматически;
  • тип вызова — реальный или тестовый;
  • тип ТС — легковой или грузовой автомобиль, автопоезд, автобус и др.;
  • идентификатор ТС — VIN-код;
  • тип топлива — бензин, дизельное, газ и др.;
  • отметка времени — время ДТП;
  • местонахождение ТС — широта и долгота места ДТП;
  • достоверность местоположения — бит «Низкая достоверность местоположения» устанавливается, если вероятность местоопределения с точностью ±150 м меньше 95%;
  • направление — направление движения ТС перед ДТП;
  • предыдущее местоположение ТС — дополнительная информация: две последние точки, координаты которых снимались приемником ГНСС непосредственно перед ДТП;
  • количество пассажиров — дополнительная информация от датчиков ремней безопасности или датчиков в сиденьях;
  • дополнительные данные — в некоторых случаях в МНД передается дополнительная информация.

 

Центр обработки вызовов и координации экстренных служб (ЦОВ)

Центр обработки вызовов и координации экстренных служб (ЦОВ) — один из важнейших элементов автомобильной системы экстренного реагирования. ЦОВ должен автоматически получать информацию о месте, времени и степени тяжести ДТП, а также данные о транспортном средстве. Персонал ЦОВ должен быть подготовлен к обработке информации о ТС, зарегистрированных и в своей стране, и за рубежом.

 

Услуга экстренного реагирования, оказываемая третьей стороной

Услуга экстренного реагирования, оказываемая третьей стороной (TSP) (рис. 3) в отличие от обычной системы вызова экстренных оперативных служб, является платной. Когда провайдер этой услуги (TPSP) принимает аварийный звонок, он пересылает данные от БИП в ЦОВ. Оказание услуги экстренного реагирования сторонним провайдером и его взаимодействие с ЦОВ определены стандартом CEN EN 16102 «Интеллектуальные транспортные системы. Электронный вызов. Операционные требования к поддержке третьей стороны». Многие автопроизводители предлагают в качестве опции услугу помощи на дорогах, особенно в случаях поломок (B-Call), а также предоставляют общую информацию о техническом обслуживании, дают рекомендации, пересылают сообщения и, естественно, принимают звонки о ДТП.

Схема оказания услуги экстренного реагирования сторонним провайдером согласно документу CEN TC278 WG15

Рис. 3. Схема оказания услуги экстренного реагирования сторонним провайдером согласно документу CEN TC278 WG15

 

Система eCall следующего поколения (NG eCall)

Текущие разработки eCall основаны на стандартах ETSI и CEN, предусматривающих использование системы 112 с коммутацией каналов. Сегодняшние сети 2G/3G хорошо развиты и обладают наибольшей зоной покрытия, чем пока не могут похвастаться сети 4G. Однако системы экстренного реагирования с коммутацией каналов постепенно заменяются системами IMS (IP Multimedia Service — услуга передачи мультимедиа по IP). Инженерный совет Интернета (IETF) выпустил проект NG eCall, а Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI) описал реализацию системы IMS eCall в документе ETSI TR 103 140.

На рис. 4 показан переход от современной eCall к IMS eCall, который может различаться в зависимости от конкретной страны.

Типовой сценарий перехода согласно документу ETSI TR 103 140 v.1.1.1

Рис. 4. Типовой сценарий перехода согласно документу ETSI TR 103 140 v.1.1.1

По мере развития технологий продолжают совершенствоваться бортовые системы экстренного реагирования. В этом контексте нам необходимо понять, чем различаются между собой разные системы и как проверить их на взаимную совместимость и соответствие их архитектуры различным стандартам и спецификациям.

 

Решение для испытаний на соответствие стандарту систем экстренного реагирования eCall E6950A компании Keysight

Решение для испытаний на соответствие стандарту eCall E6950A осуществляет полное функциональное тестирование бортового оборудования систем eCall/ЭРА-ГЛОНАСС, его проверку соответствия стандартам с опциональным анализом характеристик аудиотракта. Решение имитирует ЦОВ и использует комплекс для тестирования средств беспроводной связи Keysight и генератор ВЧ-сигналов для имитации сотовой сети и предоставления координат ГНСС.

Решение для испытаний на соответствие стандарту eCall E6950A компании Keysight включает в себя:

  • один комплекс для тестирования средств беспроводной связи E7515A UXM или E5515C/E (89600);
  • программное обеспечение имитации центра обработки экстренных вызовов и координации работы экстренных служб (ЦОВ) E6951A;
  • один векторный генератор сигналов N5172B или N5182B;
  • программное обеспечение N7609B для имитации сигналов ГНСС;
  • один производительный аудиоанализатор U8903B (опция).

Схема испытаний на соответствие стандарту eCall имитирует элементы реальной среды, как показано на рис. 5.

Схема испытаний на соответствие стандарту eCall

Рис. 5. Схема испытаний на соответствие стандарту eCall

Компания Keysight также предлагает наборы автоматизированных тестовых сценариев для eCall и ЭРА-ГЛОНАСС (рис. 6). Тестовые сценарии для систем экстренного реагирования и ЭРА-ГЛОНАСС KS8205A управляют генераторами UXM, MXG, ПО Signal Studio PSAP и БИП. Все тестовые сценарии отвечают спецификации ETSI TS 103 412 V1.1.1 (2016-04), определяющей тестирование общеевропейской системы eCall в целом и ее тонального модема в частности, а также стандарту ЭРА-ГЛОНАСС (все процедуры выполняются по ГОСТ Р 33467-2015).

Платформа для автоматизации испытаний (TAP) Keysight с тестовыми сценариями систем экстренного реагирования

Рис. 6. Платформа для автоматизации испытаний (TAP) Keysight с тестовыми сценариями систем экстренного реагирования

 

Схема испытаний и линии связи

Схема измерений поддерживает комплексы для тестирования средств беспроводной связи, такие как Keysight E7515A и E5515C. Существует три схемы испытаний, которые выбирают в зависимости от наличия оборудования.

Схема испытаний 1

В данной конфигурации ПО имитации ЦОВ E6951A PSAP (рис. 7) установлено на внешнем компьютере. Для этого компьютер по локальной сети соединяют с блоком обработки вызовов комплекса E7515A UXM, который, в свою очередь, через сетевое соединение передает аудиосигнал на компьютер. E7515A UXM не имеет аналогового входа и выхода. Если необходимо, соединения можно выполнить через внешнюю звуковую карту USB. Для подачи БИП-команды на взаимодействие со службами оператора можно использовать опциональный канал управления по последовательному интерфейсу. ПО E6951A PSAP будет контролировать подключенный обработчик вызовов (E7515A UXM или E5515C/E) на предмет входящих звонков, независимо от того, каким путем установлено соединение.

Схема испытаний 1

Рис. 7. Схема испытаний 1

Схема испытаний 2

Если используется блок eCall из комплекса E5515C (рис. 8), требуется установить аудиосоединение между звуковой картой и входным/выходным разъемами BNC. Поскольку уровни входного и выходного сигналов у разных звуковых карт ПК могут различаться, то для нормирования звукового сигнала в линии между ПК и E5515C/E рекомендуется внешняя звуковая карта USB.

Схема испытаний 2

Рис. 8. Схема испытаний 2

Схема испытаний 3

ПО имитации ЦОВ E6951A PSAP (рис. 9) может работать на встроенном в комплекс E7515A UXM ПК (Windows 7). В этом случае остается потребность в соединении по локальной сети с генератором сигналов и в дополнительном USB-соединении для управления БИП.

Схема испытаний 3

Рис. 9. Схема испытаний 3

Схема тестирования качества аудиосигнала (опция)

Протестировать качество аудиосигнала системы экстренного реагирования (рис. 10) можно с помощью аудоанализатора Keysight U8903B. Для этого на него нужно подать аудиосигнал с комплекса E7515A UXM или блока eCall комплекса E5515C. Блок eCall комплекса E5515C подключается непосредственно к входам и выходам аналогового сигнала анализатора U8903B.

Схема тестирования качества аудиосигнала

Рис. 10. Схема тестирования качества аудиосигнала

Литература
  1. CEN EN 16062. Прикладной протокол высокого уровня системы eCall.
  2. CEN EN 16072. Эксплуатационные требования общеевропейской системы eCall.
  3. Детальный анализ влияния системы автоматического экстренного вызова на смертность от ДТП. Европейская конференция НИИ транспорта. ECTRI, 2009.
  4. EENA следующего поколения, система 112, долгосрочное определение. Документ EENA NG112.
  5. eCall следующего поколения. Технический документ EENA.
  6. ETSI TR 103 140 V1.1.1 (2014-04), eCall для VoIP.
  7. Общеевропейская система eCall следующего поколения IETF.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *