Инфокоммуникационные технологии и системы связи

      Министерство образования и науки РФ
      Федеральное государственное бюджетное образовательное
      учреждение высшего профессионального образования
      «ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
      СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»
      
      Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники
      (ТОР)
      
      К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ
      Заведующий кафедрой ТОР
      Доцент, канд. физ-мат. наук,
      _______ А. Я. Демидов
      «____» __________ 20___ г.
      
      
      ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СИСТЕМА АВТОТРАНСПОРТНОЙ СТРУКТУРЫ ГОРОДА
      Бакалаврская работа по направлению 11.03.02
      «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
      Профиль – «Системы радиосвязи и радиодоступа»
      
      
 Студент гр 
__________ 
«____»___________ 201___ г.
      Руководитель:
       «____»___________ 201___ г.
      
      
      
      Томск 2016
      
      Реферат
    
      ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СИСТЕМА АВТОТРАНСПОРТНОЙ СТРУКТУРЫ ГОРОДА.
      Данная работа содержит 75 листов пояснительной записки, 19 рисунков, 6 таблиц, 31 источник литературы. Данная работа содержит 4 раздела.
      КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ, ИТС, САНКТ-ПЕТЕРБУРГ.
      Целью выпускной квалификационной работы является предложение модели интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города в городе Санкт-Петербурге. 
      Объектом исследования являются технологии для представления предлагаемой системы.
      Предметом исследования является интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города Санкт-Петербурга.
      Могут быть достигнуты следующие целевые показатели: пропускная способность уличной дорожной сети города повысится на 20-30%;снижение смертности на дорогах на 25 %; уровень аварийности снизится на 30-40%; сокращение заторов на дорогах на 25 %; будет минимизирован расход топлива при движении автотранспорта на 20-25%; сокращение выбросов СО2 транспортом на 10 %; иные экологические выбросы в контролируемой зоне уменьшатся на 15-20%. 
      В сфере безопасности могут быть достигнуты позитивные результаты в ряде областей: сокращение пробок за счет развития технологий и реализации агломерационных стратегий в области управления транспортным потоком; развитие систем оповещения о происшествиях; взаимодействие с автопроизводителями при создании нового поколения систем безопасности легковых и грузовых автомобилей; развитие систем управления транспортными коридорами; улучшенные метеорологические системы и более точные системы предсказания погоды.
      
      Abstract
      
      INTELLECTUAL TELECOMMUNICATION SYSTEMS FOR MOTOR STRUCTURE OF THE CITY.
      This work contains 75 pages of the explanatory note, 19 figures, 6 tables, 31 literature sources. This paper contains 4 sections.
      KEY WORDS: intelligent transportation systems, telecommunications, ITS ST PETERSBURG.
      The purpose of final qualifying work is to propose a model of intellectual telecommunication systems for motor structure of the city in the city of St. Petersburg.
      Object of research are technology for presentation of the proposed system.
      The subject of study is the intellectual structure of the telecommunications system of the road transport of the city of St. Petersburg.
      There are can be achieved: the capacity of the city street network will increase by 20-30%; reduction of road fatalities by 25%; accident rate will decrease by 30-40%; reducing traffic congestion by 25%; it is minimized fuel consumption of vehicles driving at 20-25%; reduction of CO2 emissions from transport by 10%; other environmental emissions in the controlled area will decrease by 15-20%.
      In the field of security can be achieved positive results in a number of areas: reducing congestion through the development of technologies and implementation strategies agglomeration traffic control; the development of warning systems for accidents; cooperation with automakers to create a new generation of security systems of cars and trucks; the development of transport corridors management systems; improved weather systems and more accurate weather prediction system.
      
      Министерство образования и науки РФ
      
      Федеральное государственное бюджетное образовательное
      учреждение высшего профессионального образования
      «ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
      СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»
      
      Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники (ТОР)
      
      УТВЕРЖДАЮ
      Зав. кафедрой ТОР
      ___________А. Я. Демидов
      «___» _________201_ г.
      
      ЗАДАНИЕ
      на выпускную квалификационную работу студенту-бакалавру группы 
      Факультета дистанционного образования
      1. Тема: Интеллектуальная телекоммуникационная система автотранспортной структуры города. (Утверждена приказом № 5351ст по университету от 12.12.2016)
      2. Срок сдачи бакалаврской работы: __ декабря 2016
      3. Исходные данные для разработки:
      3.1. Объект исследования: технологии с применением радионавигационных систем для представления интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города.
      3.2. Результаты исследования:
      исследование и представление модели интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города.
      3.3. Источники информации:
    1. Дрю, Д. Теория транспортных потоков и управления ими / Д. Дрю. – М.: Транспорт, 1972. – 426 с.
    2. Жанказиев, С.В. Разработка концепции создания интеллектуальной транспортной системы на автомобильных дорогах федерального значения / С.В. Жанказиев, Д.Б. Ефименко, А.И. Воробьев, А.В. Багно, А.Е. Росланов // Отчет по государственному контракту № УД-47/261 от 07.10.2009 г.
    3. Лобанов Е. Транспортные проблемы современных больших городов, Транспорт Российской Федерации. – 2005. – №1. – 10 с.
    4. Комашинский, В.И. Нейронные сети и их применение в системах управления и связи / В.И. Комашинский, Д.А. Смирнов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 94 с.
    5.  «Умные» среды, «умные» системы, «умные» производства: серия докладов (зеленых книг) в рамках проекта «Промышленный и технологический форсайт Российской Федерации» / Коллектив авторов; Фонд «Центр стратегических разработок «Северо-Запад». ? СПб., 2012. ? Вып. 4. ? 62 с.
    6. Опыт создания и эксплуатации интеллектуальных транспортных систем: Информационный сборник / Федеральное дорожное агентство Министерства транспорта Российской Федерации. – М.: ООО «Принт Форс Паблишинг», 2009. – 287 с.
    7. Уткин, А.В. Моделирование поведения водителя и оценка качества смешанного транспортного потока / А.В. Уткин // Организация и безопасность движения в крупных городах: сб. докладов 7-й Между-народной конференции. ? С.-Петербург, 2006. – С. 84?86.
    8. Варакин Л.Е. Глобальное информационное общество: критерии развития и социально-экономические аспекты // МАС. – Москва, 2001. – 44 с.
    9. Beernaert D. A European Strategy for Smart, Sustainable and Inclusive Growth. URL:http://www.smart-systems-integration.org/
    10. Умная остановка. Комплексная информационная система // M2M-Телематика. 
    11. Славин О. А., Соловьев А. В., Соловьев Ан. В. Разработка методологии создания логико-математической модели движения транспорта на этапе создания концепции умного города // Труды Института Системного Анализа РАН. -2010.
    12. Методы сбора транспортной информации и принятия решений при создании новых дорог и систем общественного транспорта: европейский опыт Семенов Сергей Алексеевич, директор по планированию и организации производства ОАО "ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ" Отраслевая секция "Транспорт ЕврАзЭС: взгляд в будущее" / в рамках Международного конгресса "ЕврАзЭС – Деловая Америка", Москва, 21-22 сентября 2004 г. 
    13. Официальный сайт Федеральной службы государственной статистики http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat/rosstatsite/main/ 
    14. Базельцев А.В., Байтулаев А.М., Ефименко Д.Б. Использование навигационной информации о динамике транспортных потоков в оперативном диспетчерском управлении городским пассажирским транспортом// Автотранспортное предприятие. – 2010. - №12. С. 15–18. 
     4. Основные вопросы, подлежащие разработке:
    *  исследование некоторых количественных характеристик местности: виды транспорта, количество населения, примерное количество единиц транспорта, протяженность магистралей;
    *  исследование телекоммуникационных технологий с применением радионавигационных систем; 
    *  определение технических требований для интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города, в том числе частотного диапазона, полосы пропускания, скорости потоков;
    *  разработка структурной схемы интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города; 
    *  анализ телекоммуникационных сигналов, характеристики цифровых потоков;
    *  представление модели интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города.
      5. По результатам исследования представить следующую документацию:
      5.1. Графический материал:
      1. Функциональная архитектура интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города (по модулям), структурная схема	 1 лист.
      2. Экономическая эффективность. График внедрения 1 лист.
      3. Программа реализации научных мероприятий, осуществляемых в рамках разработки интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города  1-2 листа.
      5.2. Демонстрационные плакаты:
      Презентация. Результаты проведенных исследований в области разработки и исследования интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города. 	   3-5 листов.
      6. В пояснительной записке должны быть приведены все материалы исследований в соответствии с заданием и методическими указаниями.
      7. Задание принято к исполнению: 
      "___"_________201___г ________(подпись)
      8. Задание согласованно:
      Консультант по вопросам и требованием ЕСКД:
      ____________________________________________________________
      "___"_________201____г. ________(подпись)
      Руководитель работы:
      ____________________________________________________________
      "___"________201______г________(подпись)
     
     
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................13
РАЗДЕЛ 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.............................................................15
1.1 Проблемы современных городов и эволюционный процесс перехода к разработке цифровой интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города. Анализ потребности..................................15
1.2 Характеристика местности исследования.........................................................19
1.3 Принципы построения цифровых интеллектуальных телекоммуникационных систем автотранспортной структуры города. Цели и приоритеты концепции. Обзор существующих прототипов	................................21
1.3.1 Принципы построения цифровых интеллектуальных телекоммуникационных систем автотранспортной структуры города	............21
1.3.2 Мировой опыт в создании интеллектуальных транспортных средств........22
РАЗДЕЛ 2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ.........................................................26
2.1 Определение технических требований для интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города.............26
2.2 Разработка модели интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города. Концептуально-архитектурное описание.....................................................................................................................34
2.3 Выбор оборудования и технологии цифровой интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города.............35
2.4 Разработка структурной схемы интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города.......................................................36
2.5 Анализ телекоммуникационных сигналов, характеристики цифровых потоков.......................................................................................................................46
2.5.1 Выбор и обоснование тактических характеристик радионавигационной системы.......................................................................................................................46
2.5.1.1 Максимальная дальность обнаружения Dmax	..........................................47
2.5.1.2 Минимальная дальность действия РЛС Dmin............................................47
2.5.1.3 Разрешающая способность РЛС по дальности ?Rp...................................48
2.5.1.4 Разрешающая способность РЛС по азимуту ?? на средней дальности	..49
2.5.1.5 Период обзора Т.............................................................................................50
2.5.1.6 Секторы обзора по азимуту ??обз и по углу места ??обз........................50
2.5.1.7 Точность определения координат по дальности Grn.................................51
2.5.1.8 Точность определения координат по азимуту Gn....................................51
2.5.1.9. Вероятность ложной тревоги F и правильного обнаружения D..............51
2.5.2 Выбор и обоснование технических характеристик РЛС..............................52
2.5.2.1 Режим работы РЛС........................................................................................52
2.5.2.2 Рабочая длина волны ?..................................................................................52
2.5.2.3 Частота повторения зондирующих импульсов Fn	................................52
2.5.2.4 Длительность зондирующего импульса ?u.................................................52
2.5.2.5 Форма и ширина диаграммы направленности	..........................................53
2.5.2.6 Необходимый диаметр антенны...................................................................53
2.5.2.7 КНД и усиления антенны, эффективная площадь антенны	......................53
2.5.2.8 Скорость вращения антенны ?а..................................................................54
2.5.2.9 Количество импульсов в пакете Nu.............................................................54
2.5.2.10 Чувствительность приемника Pnmin.........................................................54
2.5.2.11 Оценка эффективной отражающей поверхности объекта (цели)...........55
2.5.2.12 Влияние затухания ?...................................................................................56
2.5.2.13 Импульсная мощность излучения Pu	....................................................57
2.5.2.14 Средняя мощность излучения Pср передатчика.......................................58
2.5.3 Расчет систем АРУ и АПУГ............................................................................58
РАЗДЕЛ 3. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.............................................................60
3.1 Общая постановка задачи. Расчет затрат..........................................................60
3.2 График разработки внедрения системы............................................................63
РАЗДЕЛ 4. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТА.......................64
4.1 Общие требования по экологичности и безопасности.....................................64
4.2 Эволюция цифровой экосистемы. Программа реализации научных мероприятий...............................................................................................................66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................70
СОКРАЩЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ..................72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ................................................73



    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    ВВЕДЕНИЕ
      
    В настоящее время идет стремительное изменение ИКТ. Возникающие изменения затрагивают сетевые технологии, собственно вычислительные и коммуникационные устройства, а также обработку данных. В результате информационные технологии, в том числе и радионавигационные, применяются во все большем количестве сфер жизни и хозяйственной жизни человека. Одной из актуальных областей научных исследований является сфера жизненного окружения, которая из области «Умные дома», развивается в настоящее время в область «Умным город», «Умная транспортная система» и т.п. 
    Внедрение концепции умных городов для обеспечения устойчивого развития основано на интеллектуализации их подсистем (энергетика, транспорт, здания, водоснабжение, госуслуги).
    Комплекс проблем, который возникает в связи с ростом у всех городов, следующим: 
    * транспортные проблемы; 
    * экологические проблемы; 
    * социальные проблемы, связанные с ростом преступности и социальном напряженности; 
    * ограничение природных ресурсов; 
    * исчезновение культурного и исторического наследия. 
    Важным моментом является детальный анализ, понимание данных проблем, а также возможность рассмотрения различных вариантов решения.
    Данная работа ставит своей задачей анализ и предложение разработки модели интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города в рамках концепции «Умного города».
    В качестве примера цифровой экосистемы рассмотрена концепция разработки интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города в городе Санкт-Петербурге. 
    Целью выпускной квалификационной работы является предложение модели интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города в городе Санкт-Петербурге. 
    Объектом исследования являются технологии для представления предлагаемой системы.
    Предметом исследования является интеллектуальная телекоммуникационная система автотранспортной структуры города Санкт-Петербурга.
    Сегодня города стали основной силой развития экономики и заняли центральное место в производстве, сетях потребления, определении социальных и экономических отношений и в настоящее время обеспечивают значительную долю валового внутреннего продукта многих стран. Города стали играть главную роль в национальном, региональном и глобальном развитии. От них зависит качество жизни людей. Поэтому сегодня, как никогда, к ним предъявляются особенные требования, такие как наличие доступной городском инфраструктуры, высокая мобильность, безопасность городских территорий, экологичность, и развитое городское самоуправление.
    Таким образом, подчеркивается актуальность выбранной темы.
      
      
    РАЗДЕЛ 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
      
    1.1 Проблемы современных городов и эволюционный процесс перехода к разработке цифровой интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города. Анализ потребности
      
      Для полной реализации Smart инициатив в городе и для понимания необходимости их внедрения, был проведен SWOT-анализ, позволивший выявить слабые стороны и предпосылки для имплементации концепции «Умного города».
    Результаты SWOT-анализа следующие: 
    * децентрализация существующих городских управляющих информационных систем; 
    * недостаток новаций (недостаток качественно новых товаров, новых способов их реализации, новых методов стимулирования спроса и т.д.); 
    * несовершенная городская информационная инфраструктура; 
    * отсутствие новых методов статистических обследований (совершенствование управления статистической системой, подготовка персонала и переоснащение вычислительного оборудования, эффективного хранения, обмена и распространения информации всех видов, необходимой для эффективного управления городской экономикой); 
    * превышение показателей экологической нагрузки на город; 
    * чрезмерные, в сравнении с общемировыми, затраты на генерацию, приобретение, убытки и потери по пути доставки электроэнергии до конечного потребителя; 
    * малоэффективные технологии построения и эксплуатации инженерных и коммуникационных сетей, в т.ч. транспортной сети города;
    * низкий уровень безопасности функционирования объектов городской инфраструктуры обеспечения горожан необходимыми видами ресурсов (коммунальные, информационные и др.); 
    * отсутствие единой системы мониторинга состояния всех объектов городской инфраструктуры города; 
    * низкий уровень энергоэффективности зданий/сооружений города;
    * низкий уровень взаимодействия органов государственной власти, общественных и научных организаций, негосударственных структур с населением по вопросам экологической безопасности; 
    * отсутствие единого механизма обмена данными между муниципальными органами управления; 
    * отсутствие консолидированной системы мониторинга состояния безопасности города;
    * отсутствие условий для мониторинга, прогнозирования и предупреждения существующих угроз на территории города.
    Как результат SWOT-анализа был выявлен целый ряд проблем в транспортной сфере города: 
    * рост заторов, 
    * проблемы в экологической сфере, 
    * отрицательный эффект на экономику, 
    * низкий уровень качества общественного транспорта, 
    * отсутствие соответствия между транспортным и градостроительным планированием, 
    * отсутствие управления транспортными потоками и парковочными местами, и т.д. 
    Одно из решений – разработка ИТС в городе. 
    Важным моментом является детальный анализ, понимание данных проблем, а также возможность рассмотрения различных вариантов решения.
    Одной из наиважнейших задач, стоящих сегодня перед городами, является развитие городской инфраструктуры (предпосылка к цифровой экосистеме). 
    Города являются местом проживания, работы, и досуга миллионов людей, и их центральная проблема – большие траты времени людьми на дорогу и автомобильные пробки.
    Решение в виде строительства новых дорог или увеличение пропускной способности старых не дает ожидаемого положительного эффекта, как показала практика многих городов мира. Только планирование и применение новых долгосрочных методов может дать положительный эффект. Таким образом, сегодня, для развития городской инфраструктуры требуется несколько шагов:
    * улучшить количество и разветвленность уличной дорожной сети с развитым общественным транспортом;
    * обеспечить доступность всех необходимых людям услуг;
    * применить новые принципы городского планирования, которые сократят перемещения по городу и повысят интенсивность каждого отдельного района и общественных пространств.
    Следующим исключительным фактором, обеспечивающим высокое качество жизни в городах на сегодняшний день, является безопасность (предпосылка к проектированию цифровой экосистемы). Под данным термином подразумевается не только борьба с преступностью или терроризмом, которая ведется каждый день. Безопасность является социальным фактором, отображающим качество работы полицейских служб и сплоченность населения. В свете новых проблем из-за роста городов, новые решения должны базироваться следующим образом:
    * противодействие преступности и антитеррористической деятельности;
    * обеспечение информационной, пожарной и экологической безопасностей;
    * безопасность транспорта и объектов инфраструктуры с помощью информационно-коммуникационных технологий.
    Экологические проблемы (предпосылка к цифровой экосистеме) – один из основных, которые однозначно возникают в связи с ростом городов и требуют новых решений. С ростом населения ухудшается и экология. В связи с массовой активной автомобилизацией происходит линейный рост качества автомобилей в 300 - 350 единиц на 1000 жителей, что ведет к быстрому загрязнению окружающей среды. Для улучшения экологической обстановки в городах требуется целая стратегия, которая может включать в себя:
    - пересмотр всей стратегии развития городов и транспортных сетей;
    - внедрение интеллектуальных систем по управлению дорожными системами;
    - ужесточение норм загрязнения окружающей среды и потребления ресурсов транспортом и предприятиями;
    - ужесточение стандартов по энергоэффективности.
    Также первостепенной задачей и в то же время сегодняшней насущной проблемой городов является недостаточность удобного жилья и связанная с этим низкая мобильность населения (предпосылка к цифровой экосистеме). Постройка массовых многоэтажных зданий без учета тщательного планирования и связи с транспортной инфраструктурой не является решением жилищных проблем. Только с учетом снижения себестоимости и унификации строительных деталей, применения инфокоммуникационных технологий (ИКТ) и новых материалов возможно обеспечить удобное и комфортное жилье, а также снизить затраты на последующую эксплуатацию зданий. По мере развития строительных технологий и стандартов, построенное ранее жилье должно быть пригодно для перепланировки и внедрения новых инженерных систем и систем управления «Умный дом».
    Помимо проблем с городской инфраструктурой, экологией, мобильностью населения, безопасностью, одной из проблем, имеющей четкий социальный характер, является сохранение культурного и исторического наследия (предпосылка к цифровой экосистеме). 
    Последним фактором, который стоит отметить, при анализе сегодняшней ситуации с развитием городов, является участие общественности в решении проблем города и его направлений развития (предпосылка к цифровой экосистеме). 
    Таким образом, можно сделать вывод, что все перечисленные проблемы как результат активной урбанизации являются основными триггерами и вынужденными процессами развития городов и их трансформации в «Умные города», где основным элементом является интеллектуальная телекоммуникационная система автотранспортной структуры города. 
      
    1.2 Характеристика местности исследования
      
    На характер и характеристику проектирования интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города существенное влияние окажет географическое месторасположение данного города, а также рельефные и природно-климатические показатели.
    В качестве примера для данного исследования выбран город-мегаполис Санкт-Петербург.
    Санкт-Петербург - административный центр Северо-Западного федерального округа.
    Численность населения — 5 225 690 (2016) [3]. Санкт-Петербург — второй по численности населения город России и четвёртый город Европы.
    
     Рисунок 1.1 – Динамика роста населения Санкт-Петербурга
    
    Санкт-Петербург — крупнейший транспортный узел северо-запада России и второй в стране после Москвы. 
    Транспортный комплекс города представлен морским, речным, железнодорожным, автомобильным, авиационным и трубопроводным транспортом. Санкт-Петербург - крупнейший транспортный узел России:
    * 12 радиусов железных дорог,
    * 15 автомобильных дорог,
    * Морской и речной порты,
    * 2 аэропорта,
    * 5 железнодорожных вокзалов.
    Общая протяженность опорной транспортной сети Санкт-Петербургского ТЛК (основные автодороги, магистральные улицы совместно с железными дорогами и водными путями сообщения общего пользования и сетью метрополитена) - около 6 тыс. км.
    По территории города проходят:
    * два евроазиатских транспортных коридора: "Север-Юг" и "Транссиб",
    * панъевропейский транспортный коридор №9.
    Санкт-Петербургский ТЛК обеспечивает как внутрироссийские межрегиональные связи, так и связи Россия-Европа, Россия-Азия (большинство товаров из Азии попадают в центральную часть России через Европу и Большой порт Санкт-Петербурга), а также обеспечивает часть транзитных грузовых перевозок в сообщениях Европа-Азия и Европа-Азия-Америка.
    По территории Санкт-Петербурга осуществляется: около 20% от общего объема перевозок российских внешнеторговых и транзитных грузов; суммарные объемы перевозок грузов Санкт-Петербургским ТЛК составляют порядка 270 млн. тонн в год; около 43% суммарного объема перевозок приходится на экспортно-импортные грузы.
      
    1.3 Принципы построения цифровых интеллектуальных телекоммуникационных систем автотранспортной структуры города. Цели и приоритеты концепции. Обзор существующих прототипов
      
    1.3.1 Принципы построения цифровых интеллектуальных телекоммуникационных систем автотранспортной структуры города
    
    Важным моментом в формировании и существовании цифровой экосистемы является сбор, обработка и контроль параметров в постоянном режиме, так называемом режиме on-line.
    Достижение поставленных целей может быть реализовано посредством разработки и применения мобильного комплекса беспроводных датчиков, сигналы от которых поступают на головной компьютер, где и происходит сбор и обработка собранных данных. 
    Если реализовывать задачу программно-аппаратного комплекса, который решал бы задачу централизованного наблюдения (и/или управления) промышленными загрязнениями, то можно было бы организовать следующий комплекс, который может включать в себя:
    * беспроводные датчики (например, экологические датчики);
    * один или несколько терминалов управления датчиками;
    * один или несколько устройств приема/передачи сигналов от датчиков;
    * комплект датчиков, размещаемых на приборах и устройствах программное обеспечение всех элементов комплекса.
    Для дистанционного мониторинга параметров окружающей среды типичная цепочка получения данных выглядит так: 
    экологический датчик для измерения (получения) показателя -> передающее устройство -> приемное устройство -> системы накопления и/или отображения данных -> системы анализа данных, получения сводок и пр. 
    В простейшем случае частота съема данных является фиксированной и неизменной во времени. Однако возможны и варианты получения данных на не равномерной временной сетке, в т.ч. по требованию в виде разовых запросов.
    При использовании управляемых устройств контроля необходима двусторонняя передача информации между устройством контроля и центром мониторинга, что требует более сложных аппаратно-программных решений. 
    Достоверность передачи информации обеспечивается путем повторного запроса в случае несовпадения полученной ранее информации, а при несовпадении – передача следующего пакета. 
    
    1.3.2 Мировой опыт в создании интеллектуальных транспортных средств
      
      Во всех крупных городах мира для регулирования движения давно используются высокие технологии: 
      * умные дорожные знаки, 
      * метеостанции, 
      * сложные математические модели, которые могут проанализировать огромное количество данных о передвижениях горожан, и т.д.
      В качестве основы для проведенного исследования были использованы два способа исследования проблемы: анализ базы данных ScienceDirect и открытых источников данных в Интернете. В мировой практике крупномасштабные работы по созданию и развитию ИТС, или систем транспортной телематики, начались в середине 80-х годов ХХ столетия в США, Японии и Европе. Эксплуатация в гражданских целях ГНСС GPS и GLONASS открыла новую эру в использовании ИТС, появилась возможность получать информацию о местонахождении стационарных и мобильных объектах в любом месте и в любое время. 
      Еще большие перспективы в этом направлении открылись с завершением ввода в эксплуатацию европейской спутниковой навигационной системы Galileo. 
      В мире существует только одна всеобъемлющая архитектура ИТС. Это предложенная транспортным департаментом США инициатива, направленная на создание единого информационного пространства, объединяющего автомобили, дорожное оборудование, диспетчерские залы и ЦОД по всей стране. Европейцы долго пытались создать что-нибудь подобное, но далеко в этом деле не продвинулись, погрязнув в технических деталях. 
      В свою очередь департамент транспорта курортного штата Флорида рассказал о строительстве ИТС в Северо-Западной Флориде. Стоимость проекта - 24 миллиона долларов.
      ИТС, которая заработала весной 2015 года, включила в себя 183 камер наблюдения, 17 информационных интерактивных табло, 135 датчиков определения интенсивности трафика, три дорожных и погодных информационных датчика и восемь дорожных радиостанций.
      Для работы ИТС построены беспроводная и волоконно-оптическая сеть, новый региональный центр управления транспортом и три районных вспомогательных центра управления.
      ИТС ускорил время реагирования на дорожные инциденты. Персонал экстренных служб получил возможность быстрее и точнее определять тяжесть и координаты инцидента. Интерактивные табло и дорожные радиостанции ИТС заранее предупреждают о приближении к месту инцидента и предлагать водителям альтернативный маршрут.
      В Российской Федерации информационные системы «Безопасный автобус» и «Умная остановка» разработаны технологическим партнером «НИС ГЛОНАСС» - компанией «М2М Тепематика» и являются элементами Интеллектуальной транспортной системы города, повышающими качество обслуживания пассажиров наземного общественного транспорта за счет предоставления им актуальной информации, обеспечения комфорта и безопасности (рисунок 1.2). 
      «Умная остановка» обеспечивает [3]:
      * информирование пассажиров о времени прибытия автобусов/троллейбусов/трамваев на остановку в режиме реального времени; 
      * информирование пассажиров о номерах маршрутов н видах общественного транспорта, курсирующего на данной линии; 
      * информирование пассажиров об изменениях в расписании и маршрутах движения общественного транспорта, изменениях тарифов на оплату проезда, возникновении внештатных ситуаций и т.п.; 
      * безопасность пассажиров за счет видеонаблюдения и возможности вызова диспетчера ситуационного центра и служб экстренного реагирования с помощью тревожной кнопки. 


       Рисунок 1.2 – Схема типовой «Умной остановки» в России
      
      Стоимость внедрения системы в российских городах составляет, по различным оценкам, от 70 тыс. до 1 млн. руб. (в зависимости от оснащенности остановочного комплекса информационным табло, банкоматом, Wi-Fi-роутером и т.д.) [3].
      
    РАЗДЕЛ 2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
      
    2.1 Определение технических требований для интеллектуальной телекоммуникационной системы автотранспортной структуры города
      
    Целый ряд требований современных интеллектуальных транспортных систем не может быть обеспечен исключительно возможностями современных ГНСС. Например:
    * высокая точность определения местоположения транспортных средств для управления ими в реальном масштабе времени, 
    * создание бесперебойного устойчивого навигационного сервиса в условиях тоннелей и многоэтажных городских застроек, и т.д.
    Одними из основных условий для внедрения стратегии именно в городе, как показано на рисунке 2.1, являются такие факты, как:
    * краткосрочность предыдущих решений для транспортной сети, 
    * отсутствие мобильности для всех жителей (приоритет имел автомоби.......................