Использование GPS - GSM/GPRS трекеров Enfora в информационно - поисковой системе
мониторинга подвижных объектов «ГЕОСКОП»
GPS GSM/GPRS модемы серии Enfora Spider
Специально для систем GPS мониторинга фирма Enfora выпускает серию модемов под общим названием Spider.
В состав серии входят пять моделей: Spider MT-Gu GSM2338, Spider MT-Gi GSM2354, Spider MT-Gi GSM2356, Spider mini MT GSM2228, Spider AT, GSM5108.
Spider MT-Gu, GSM2338 – это GPS GSM/GPRS - трекер стационарного типа, предназначенный, в основном, для автомобильного транспорта [1]. Жестко крепится в салоне транспортного средства. Данная модель выполнена в ударопрочном, пластмассовом корпусе в соответствии с международными автомобильными стандартами. Размеры 64x63x24 мм. Модем предназначен для эксплуатации при температурах от минус 30 до плюс 85 градусов. В модеме используются внешние GSM и GPS антенны..
Блок GSM/GPRS выполнен на базе модуля Enfora GSM0308. В блоке GPS использован 12 – канальный приемник на базе модуля Enfora Enabler L GPS0401.
В модеме поддерживаются протоколы обмена: NMEA, TAIP, Enfora binary. С центральным сервером модем обменивается NMEA – сообщениями в формате: GGA, GLL, GSV, GSA, RMC, VTG. Имеется функция хранения GPS – сообщений в энерогонезависимой памяти модуля [2-4].
В модели GSM2338 поддерживаются PPP, UDP API, TCP API, UDP PAD, TCP PAD, AT - команды через канал GPRS и через короткие сообщения SMS. Это позволяет в полную мощность использовать уникальные преимущества продукции Enfora, прежде всего это PAD и Event Tools.
Из числа других дополнительных функциональных возможностей можно отметить:
• Поддержка TCP/UDP сессии и PPP соединения в течение выполнения других функций;
• Дополнительная библиотека служебных сообщений;
• Возможность работы с десятью серверами;
• Возможность программирования с помощью последовательного интерфейса или через Интернет;
• Автоматическое переключение на режим SMS в случае, когда полностью не доступен GPRS;
• Сохранение и считывание данных по внешним командам.
Для питания модема GSM2338 используется расширенный диапазон напряжений - от 7 до 40 В. Имеется встроенный Li-ion аккумулятор. Внешний вид GSM2338 показан на рисунке 1.

Пользовательские вводы/выводы позволяют подключать к модему различные внешние устройства и конфигурировать их с использованием Event tools.
Модель выпускается в двух модификациях: GSM2338-00 со встроенным аккумулятором резервного питания, и модель GSM2338-01 без встроенного аккумулятора.
Трекеры Spider Gu GSM2338 имеют поддержку интерфейса Garmin Fleet Management Interface (GFMI) v2 [10, 11].
Объединение в одном устройстве автомобильного GPS навигатора GARMIN и GPS GSM трекера Enfora GSM2338 позволило создать замкнутую систему слежения «GPS спутник - транспортное средство - центральный диспетчерский пункт - службы спасения».
Система GFMI дает возможность компаниям, занимающимся слежением за транспортным парком, предоставлять интерактивное обслуживание, как владельцам автомобильных парков и грузовых компаний, так и частным лицам.
С помощью GFMI диспетчеры могут отслеживать транспортное средство в реальном масштабе времени и корректировать режим его работы.
С другой стороны, водитель может связываться с диспетчером и запрашивать у него необходимую информацию.
Spider MT-Gi GSM2354, Spider MT-Gi GSM2356 отличаются от рассмотренной выше модели GSM2338 тем, что имеют встроенные GSM и GPS антенны. Кроме того, в этих двух моделях отсутствует голосовой канал. Модель GSM2354 предназначена для работы в американском диапазоне частот 850/1900 МГц, модель GSM2356 - для европейского диапазона частот 900/1800 МГц. Эти модели также выпускаются в вариантах с аккумулятором и без.
Enfora Mini-MT, GSM2228 представляет собой переносной, миниатюрный GPS GSM/GPRS трекер, предназначенный, прежде всего для контроля за нахождением человека. Эта модель может быть очень полезна в качестве мобильной аварийной кнопки для пожилых людей и детей. Кроме того, эта модель может быть использована также и в качестве съемного транспортного трекера [12].
Внешний вид GSM2228 показан на рисунке 3. Модем изготовлен в герметичном пластмассовом корпусе, имеет небольшие размеры: 101x59x25мм.

Модем имеет универсальное назначение и позволяет в автоматическом и ручном режимах определять текущие координаты и передавать эту информацию по GSM каналу на заданные телефонные номера или центральный сервер [12]. В модели предусмотрен режим аварийной передачи на заданный GSM номер при нажатии одной клавиши.
Доступ к GPS-данным возможен в форматах NMEA и SUPL. Модем имеет автономное питание от встроенного аккумулятора. В базовой комплектации поставляется аккумулятор 1340 мА/ч Li-Ion. Зарядка аккумулятора производится через USB - разъем от автомобильного или сетевого адаптера. Модем управляется с помощью четырех функциональных клавиш.
Функциональные клавиши GSM2228 показаны на рисунке 3.

Кнопка аварийного вызова (Push To Call) позволяет позвонить на заранее запрограммированный номер. Модем Mini-MT может посылать аварийное сообщение SMS по 5 разным адресам.
Кнопка границы обнаружения (Set Geo-Fence) предназначена для поиска в заданном радиусе. Границы поиска могут быть изменены пользователем и сохранены в памяти модуля. В случае, когда не виден ни один спутник, GSM2228 вырабатывает звуковой сигнал ошибки, предупреждающий пользователя о необходимости выйти из-под блокирующего укрытия (металлическая крыша, мокрая листва деревьев, толстые бетонные стены и т.д.).
Кнопка программирования функций (User-Defined button) предназначена для выбора необходимой функции GSM2228. Например, можно выбрать следующие функции: позвонить по номеру, отличному от запрограммированного на кнопку аварийного вызова; вести поиск в радиусе, отличном от заводской установки; послать SMS с текущими координатами на GSM номер или на центральный сервер; и так далее.
Кнопки громкости (Volume Buttons) предназначены для увеличения или уменьшения уровня звука динамика.
Режимы работы контролируются с помощью четырех светодиодных индикаторов.
Через USB порт можно выводить GPS NMEA данные на ПК для работы с картами и осуществлять программирование GSM2228.
Разъем «Headphone Jack» используется для подключения голосовой гарнитуры в тех случаях, когда не нужна громкая связь.
Система голосовой связи позволяет разговаривать с заранее запрограммированным абонентом как по обычному сотовому телефону. Кнопки «+» и «-» предназначены для регулировки уровня громкости.
В обычном рабочем режиме GSM2228 будет через заданные промежутки времени посылать на центральный сервер координаты пользователя в стандарте NMEA. Для активации этого режима достаточно прописать несколько команд, определяющих адреса модема и сервера, а также задать режимы передачи.
Так же как и в случае GSM2338, модем GSM2228 можно запрограммировать таким образом, чтобы он посылал SMA или UDP сообщения при наступлении какого-либо события (заданное время, расстояние, скорости, зона с заданными координатами и т.д.) [13].
Enfora Spider AT, GSM5108 - это автономный GPS GSM/GPRS трекер, разработанный специально для контроля местонахождения и возможного перемещения различных объектов, поставленных на временное или длительное хранение (грузовые контейнеры, законсервированное оборудование, резервные емкости с топливом или питьевой водой, и т.д.).
Основным отличием Spider AT от существующих аналогов является рекордно низкое энергопотребление при автономной работе. Эта модель может работать без подзарядки аккумулятора до трех лет [14].
Модем Spider AT - это полностью законченное устройство, в состав которого вхо-дят:
базовый модуль LPP0108;
встроенный микроконтроллер MSP430 Texas Instruments, используемый для управления и обработки данных.
аккумуляторная батарея BAT-0007-0001, 4200 мАч;
держатель SIM - карты;
пыле - влагозащитный корпус из ударопрочного полистирола;
встроенные GSM и GPS антенны.
Габаритные размеры 147 x 63 x 20 мм. Вес 168 г.
Модем , GSM5108 работает полностью в автоматическом режиме и не требует специального, дополнительного обслуживания.
Система мониторинга подвижных объектов «Геоскоп»
Система «Геоскоп» предназначена для центра мониторинга и управления подвижными объектами, позволяющего вести круглосуточную статистику перемещения и в реальном времени, определять и управлять текущее состояние удаленных датчиков, параметры движения по маршруту, а также необходимость в оказании помощи контролируемым объектам.
Система мониторирования «ГЕОСКОП» позволяет:
- вести наблюдение в реальном времени за перемещениями объектов мониторирования;
- отображать текущее положение и состояние объектов на карте;
- хранить маршруты передвижения;
- анализировать передвижения объекта в заданных местах передвижения для каждого объекта в отдельности;
- принимать и отправлять данные с удаленно расположенных устройств и датчиков;
- отправлять команды управления исполнительными механизмами подвижных устройств.
Основными сферами применения системы ГЕОСКОП могут являться мониторинг перемещения личного автотранспорта, мониторинг передвижения машин скорой медицинской помощи, мониторинг перевозки грузов, мониторинг таксопарка, контроль перемещения детей и пожилых людей, а также специальные сферы контроля и учета передвижения объектов.
«Геоскоп» изначально разрабатывался как многопользовательский векторный редактор большого числа графических объектов. Отсюда можно выделить основные преимущества и отличия от других подобных систем.
Карта - живая. То есть пользователь, согласно своим правам, может добавлять, удалять, изменять объекты карты, причем эти изменения увидят другие пользователи в реальном времени. Таким образом, карта может модифицироваться для отображения текущего реального состояния местности. Например, пользователь при помощи приложения на мобильном телефоне может установить POI - точку интереса, отражающую на данный момент некоторую информацию, касающуюся данного места и прикрепить фотоснимок текущей местности.
Используется два типа карт: растровые многоуровневые и векторные. Растровые многоуровневые отображаются в оптимальном разрешении для текущего масштаба показа карты.
Может использоваться комбинация из двух типов карт векторной и растровой многоуровневой.

Многоуровневые растровые карты в своей основе это либо спутниковые снимки с высоким разрешением, либо отсканированные топографические карты. Векторные карты -это набор топографичеких объектов с их условным обозначением и наименованием, которые заданы в форматах mp (польский формат), img (формат Гармин), либо в других навигационных форматах.

Вид со спутника

В системе «Геоскоп» не используется топо-основа сторонних поставщиков. Все картографические объекты находятся на едином сервере. То есть система полностью автономна и может использоваться в индивидуальном порядке. Объекты и карты импортируются из польского картографического формата, из растрового формата (отсканированные карты), или формируются самими пользователями, на основе специального java-приложения для мобильного устройства с GPS приемником.
Для своих мобильных объектов пользователь может динамически создать зоны оповещения. Это области, при в входе/выходе в которые, будут рассылаться оповещения (e-mail, SMS и через внутреннюю почту) о произошедшем событии заинтересованным пользователям. Оповещения также могут быть определены для сближения (удаления) двух объектов между собой (друг от друга).
Пользователь может загружать пройденные дневные треки мобильных объектов и получать мгновенную текущую позицию устройства.
Для GPS трекеров Enfora разработана методика, позволяющая выводить GPS - информацию на различные интерактивные карты. Это позволяет не только получать координаты на центральном сервере, но и наблюдать положение объекта на карте в реальном масштабе времени. Это позволило внедрить модемы Spider , в гео-информационную систему «Геоскоп».
Трекерами Enfora Spider могут быть оснащены любые транспортные и технические средства. Они могут быть установлены параллельно любой штатной охранной системе, уже имеющийся, на транспортном средстве, дополнив ее новыми функциональными возможностями.
Для использования трекера в системе Геоскоп необходимо зарегистрироваться в системе, скачать программу клиента для персонального компьютера, создать новый объект, подключить трекер Enfora Spider через порт RS232 к персональному компьютеру, записать конфигурационный файл для модема Enfora Spider. После этого можно будет сразу наблюдать ваш трекер на экране компьютера, КПК или смартфона.

Благодаря тому, что многие параметры конфигурации модемов Enfora хорошо сочетались с требованиями системы «Геоскоп», был создан конфигурационный файл инициализации для данной серии модемов Enfora. С помощью модемов Spider было реализовано большинство базовых функций системы «Геоскоп», необходимых для работы устройств мониторирования координат и датчиков состояния на контролируемом объекте. Первое что нужно было обеспечить - это аутентичность устройства, то есть определить соответствие устройства объекту, который был зарегистрирован в системе «Геоскоп». Поскольку поле индентификатора модемов Enfora Spider равно 20 битам, то в это поле удалось зашифровать как идентификатор пользователя данного объекта, так и идентификатор самого объекта-мониторирования. Поле идентификатора зашифровано методом гаммирования, паролем пользователя либо хэш-кодом этого пароля.
Имеются еще два весьма важных параметра работы устройств, это:
- ThresholdValue - расстояние, в метрах, при превышении которого отправляется координата места;
- СheckpointInterval - интервал времени, в секундах, через который будут посылаться координаты, при условии что перемещение устройства не превысило порог;
В системе «Геоскоп» реализованы перечисленные ниже функции GPS трекеров Enfora Spider:
- Тревожная кнопка незамедлительно передает текущее местоположение объекта, формируя на сервере тревогу, а также осуществляет передачу SMS сообщения по заранее запрограммированным номерам;
- Удаленный контроль текущего места нахождения объекта через мобильный телефон;
- Удаленный контроль в режиме реального времени за перемещением объекта с персонального компьютера, подключенного к Интернету;
- Возможность установки требуемых параметров мониторинга движения объекта (пороги срабатывания отправки координаты по времени и расстоянию). (шага дискретизации по времени и по расстоянию).

Следует обратить внимание на еще одну отличительную черту работы трекеров Enfora Spider в режиме «черного ящика». В случае пропадания сигнала GSM сети, данные о перемещении объекта и его событиях сохраняются в памяти трекера, а при появлении сигнала GSM, сразу же передаются пакетом, восстанавливая маршрут движения объекта. Если во время отсутствия GSM сети, была нажата тревожная кнопка, то с ее появлением информация о нажатии будет незамедлительно передана на сервер.
Благодаря этому может быть реализована быстрая и легкая регистрации нового устройства (трекера) в системе «Геоскоп» путем создания нового графического объекта на карте и отсылки конфигурации через порт RS232 персонального компьютера, к которому подключен GPS трекер Enfora Spider.
Таким образом, трекер позволяют контролировать непрерывно движение. При этом меняется характер передачи данных на сервер, определяющий конкретное местоположение. Это позволяет уменьшить частоту следования фиксов (мгновенных координат), и следовательно, уменьшить трафик передачи данных. В то же время на сервере сохраняется ежедневный пройденный путь объекта (трек) и события, произошедшие по ходу его движения. Таким образом,можно при необходимости восстановить хронологию событий в прошлом.
Трекеры Enfora Spider GSM2338 и GSM2354 имеют программируемые вводы выводы.
Программируемый ввод/вывод GPIO1 (контакт 7 разъема Molex 43024-0800) может быть установлен в высокое или низкое состояние соответственно командами: AT$IOPULUP=1 или AT$IOPULUP =0.
Аналогично, с помощью АТ – команд программируется ввод/вывод GPIO2 (контакт 8 разъема). К специальному выводу GPIO3 (контакт 6) можно подключать внешние цепи. Максимальный ток нагрузки на этом выводе не должен превышать 250 мА. При перезагрузке модема меняется и состояние этого вывода.
На GPIO4 (контакт- 4) подается минус напряжения питания. Модем программируется с помощью Event engine таким образом, что в случае выключения зажигания меняется с высокого на низкое состояние этого GPIO4 и модем переходит на резервное питание от встроенного аккумулятора. При необходимости, сообщение об этом событии может быть послано в виде SMS или UDP – сообщения.
На GPIO5 подается постоянное питание непосредственно от аккумулятора. При отключении питания на этом выводе происходит перезапуск модема. При этом стираются все GPS – данные.
Вводы/выводы GPIO6 и GPIO7 (контакты 2, 3) предназначены для 3 -проводного последовательного интерфейса (Tx, Rxб Gnd). Также они могут быть сконфигурированы для контроля состояния GPS и GSM/GPRS связи.
На GPIO8 (контакт 1) подается питание с ключа зажигания. Этот вывод также может быть использован, как переключающийся при программировании с помощью Event tools [5-6].
Модем может быть запрограммирован таким образом, чтобы NMEA сообщения посылались в следующих случаях:
• Истекло заданное время;
• Превышено заданное расстояние движения;
• Комбинации расстояния и времени;
• Превышение заданной скорости;
• Нахождение в зоне с заданными координатами;
• Изменение состояний пользовательских вводов/выводов;
• Включение/выключение зажигания;
• Появление /пропадание спутников.
Благодаря наличию пользовательских вводов/выводов, трекеры Enfora Spider могут быть использованы в самых различных приложениях. Так, например, при использовании трекеров GSM2338 и GSM2354 на автомобильном транспорте, часть выводов можно запрограммировать как датчики открытия дверей, работы двигателя, а другую часть как ключи выключения зажигания или бортовой сети. Трекеры GSM2354 можно использовать для контроля за мотоциклами и велосипедами. В этом случае GPIO выводы можно запрограммировать на тревожную кнопку. При этом, если использовать два вывода как входы, то для тревожной кнопки будут назначаться три уровня опасности, например - слабый, сильный и критический.
Следует подчеркнуть, что GPS трекеры серии Enfora Spider полностью адаптированы для использования в системе «Геоскоп» и их практически можно использовать для контроля любых перемещаемых объектов.

Простота эксплуатации персонального трекера GSM2228 дает возможность наблюдать с помощью системы «Геоскоп» за местонахождением ребенка или пожилого человека, а при срабатывании аварийной кнопки немедленно прийти ему на помощь. Поскольку GSM2228 постоянно передает на центральный сервер свои координаты, то местоположение пользователя также постянно контролируется на экране ПК, ноутбука, КПК или смартфона. При нажатии на аварийную кнопку (рис. 3) модем автоматически будет посылать аварийное сообщение SMS по по пяти заранее запрограммированным номерам сотовых телефонов.
Модем программируется достаточно просто. Для этого нужно подключить его через USB порт к компьютеру и последовательно выполнить действия, прописанные в инструкции пользователя.
Для разговора с пятью заданными абонентами, как по обычному сотовому телефону, достаточно нажать всего одну кнопку.
В случае, если контролируемый объект (ребенок, собака, дорогой ксерокс и тому подобное), покидают заранее заданную зону, трекер будет посылать тревожные сообщения на (SMA или UDP) на сотовый телефон или центральный сервер.

Дополнительную информацию по трекерам Enfora Spider и системе «Геоскоп» можно найти на сайтах http://www.geoscope.su/ и www.telemetry.spb.ru
Литература
1. Users Guide: GSM2338UG001. Users Guide: GSM2338UG001 Enfora® MT-μL Users.
2. Application Note: GSM2000AN010. Decoding Mobile Tracker Latitude/Longitude Messages for Use with Mapping Software or Internet Mapping Services Revision 1.01. 2008.
3. Cookbook: GSM2000CB001. Enfora® Mobile Tracker Event Cookbook.
4. Application Note GSM0000AN023. Connect Enfora Modems to the Enfora Test Server.
5. GSM2000AT001 – Enfora Mobile Tracker AT Command Set.
6. Enfora GSM/GPRS Assisted GPS AT Command Set Reference Release 1.02.
7. User Guide: GSM2228UG001. Enfora Mini-MT User Guide.
8. Cookbook: GSM2000CB001. Enfora® Mobile Tracker Event Cookbook
9. Application Note GSM0000AN023. Connect Enfora Modems to theEnfora Test Server.
10. Application Note: GSM2338AN001, Connecting the Garmin Navigator to Enfora GSM2338 Using FMI Protocol
11. Enfora - Garmin Fleet Management Interface, Technical Guide, GSM2338TG001, Revision: 1.01
12. GSM2000AT001 – Enfora Mobile Tracker AT Command Set.
13. Application Note GSM2228AN001. Enfora Mini-MT Quick Start Guide Rev. 1.02
14. Spider AT, GSM/GPRS/GPS quad-band asset tag.