اخبار و مقالات

14

موقعیت یابی وسایل نقلیه با استفاده از سیستم GPS جهت بهبود کنترل آنها

مقاله"موقعیت یابی وسایل نقلیه با استفاده از سیستم GPS جهت بهبود کنترل آنها " توسط برخی از همکاران شرکت کامپیوتر و روشهای مکانیزه در سومین کنفرانس سراسری دانش و فن آوری مهندسی مکانیک و برق ایران ارائه شده است که در ادامه می آید : 

چكيده

 
تعیین موقعیت وسایل نقلیه در جاده های مختلف می تواند کنترل ترافیک و ایمنی جاده ها و وسایل نقلیه را افزایش دهد. استفاده از تکنولوژیهای نوین برای راحتی سرنشینان و ایمنی جاده ها از مهمترین پارامتر هایی می باشد که در طراحی خودروهای نوین امروزی لحاظ شده است. استفاده از سیستم GPS در خودرو می تواند با تعیین موقعیت لحظه ای خودرو در زمانهای متفاوت، سفری سلامت و ایمن را برای سرنشینان فراهم آورد. در این تحقیق، بررسی ها پیرامون کاربرد سیستم GPS در خودرو انجام گرفته است. بر طبق بررسی های انجام گرفته این سیستم می تواند با ارسال اطلاعات لحظه ای و کنترل سرعت خودرو در موارد بحرانی، موقعیت خودرو را جهت رسیدن خودروهای امدادی به راحتی تعیین کرده و به واحد مربوط ارسال نماید. همچنین با کنترل سرعت خودرو و محدود کردن سیستم با توجه به سرعت های مجاز جاده ای، ایمنی سفر را داده و کاهش حوادث رانندگی را به دنبال دارد.

واژه‌هاي كليدي

ایمنی، جاده، خودرو، سیستم، موقعیت، GPS

1- مقدمه


ایمنی سرنشینان خودرو و تحقیقات پیرامون پارامترهای وابسته به آن همواره از موارد بسیار مهم در طراحی خودرو می باشند. در این میان استفاده از سیستم های کنترل سرعت جاده ای باعث شده است تا با محدود کردن حرکت خودرو ها در جاده، سفری ایمن را برای سرنشینان به وجود آورد. استفاده از سیستم GPS در خودرو ها می تواند با تعیین موقعیت های لحظه ای خودرو و ارسال آن به واحد های مربوط، سرعت خودرو را کنترل نمایند. لذا بررسی پیرامون سیستم GPS با توجه به اهمیت بالای آن، همواره مورد توجه پژوهشگران بسیاری بوده است.

باریل و پوستورینو بر روی کنترل ترافیکی خودرو با استفاده از سیستم GPS و GIS تحقیق و پژوهش کرده اند. آن ها بیان کردند که با کنترل موقعیت خودروها می توان ایمنی ماشین ها را افزایش داد. این محققان بر روی تراکم خودرو در جاده های مختلف تحقیق کرده و در نهایت اعلام کردند که با موقعیت یابی خودرو در محورهای مختلف می توان وضعیت ترافیکی را در محورهای پر ترافیک بهبود بخشید.

بنجاماز و همکاران نیز بر روی کاربرد سیستم GPS جهت ایجاد سیستم حمل و نقل هوشمند تحقیق کرده اند. آنها بیان کردند که با توجه به اطلاعات سیستم GPS، طول و عرض جغرافیایی، سرعت خودرو و نقشه های جاده ای، عملیات هوشمندسازی حمل و نقل انجام می شود. این محققان در نهایت اذعان داشتند که این سیستم هوشمند می تواند در شرایط مختلف جاده¬ای مفید واقع شود.

در این تحقیق در مرحله اول، سیستم GPS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و چگونگی عملکرد آن تشریح شده است. در مرحله بعد طرحی جهت بهره وری از این سیستم بر روی خودروها پیشنهاد شده و مزایای استفاده ازاین سیستم بر روی خودروهای فاقد آن بیان شده است.

سیستم موقعیت یابی GPS


سیستم تعیین موقعیت(GPS)، یک سیستم موقعیت یاب و ردیاب می باشد که می تواند تعیین موقعیت، تعیین مسیر، ردیابی، نقشه برداری، تنظیم زمان، اندازه گیری مسافت پیموده شده و تعیین سرعت را کنترل نماید. این سیستم برای اولین بار در دهه 1960 میلادی برای کاربردهای نظامی در کشور آمریکا مورد استفاده قرارگرفت. اما از سال 1983 میلادی به بعد در کاربردهای غیرنظامی نیز این سیستم استفاده گردید. یکی از مهمترین کاربردهای سیستم تعیین موقعیت(GPS)، مسیریابی و تعیین موقعیت در وسایل نقلیه هوایی، دریایی و زمینی می باشد. در گذشته ازسیستم GPS فقط در کشتی ها، هواپیماها وسفینه های فضایی استفاده می شد. اما به تدریج در خودروهای تجاری و مسافربری نیز مورد استفاده قرار گرفت. امروزه استفاده از GPS در خودروهای سواری نیز رایج گردیده است.

در خودروهای امروزی که دارای سیستم تعیین موقعیت(GPS) می باشند، این امکان وجود دارد که در هر لحظه، موقعیت خودرو، سرعت لحظه ای، مسیر پیموده شده، زمان های توقف، زمان و مکان مبداء و مقصد و غیره ردیابی و تعیین گردد. کاربردهای دیگر سیستم تعیین موقعیت(GPS)، کنترل سیستم های حمل و نقل، کنترل ترافیک، ردیابی محموله های قاچاق، مدیریت سیستم های توزیع کالا و غیره می باشد.

سیستم تعیین موقعیت(GPS) از سه بخش کلی قسمت فضایی (ماهواره ها)، قسمت کنترل کننده و گیرنده ها (استفاده کننده ها) تشکیل گردیده است. به منظور پشتیبانی این سیستم و تبادل اطلاعات، تعدادی ماهواره فضایی وجود دارد که به دور زمین در حال گردش هستند. اولین ماهواره GPS در سال 1978 میلادی به فضا ارسال شد. تعداد این ماهواره ها تا سال 1994 میلادی به 24 عدد و در سال 2007 میلادی به 30 عدد رسید.

هر ماهواره بیش از 900 کیلوگرم وزن و در حدود 5/18 متر طول دارد. عمر مفید هر ماهواره نیز در حدود 10 سال می باشد و پس از آن نیاز است که با ماهواره دیگری جایگزین گردد. انرژی مورد نیاز این ماهواره ها نیز از طریق باتری های خورشیدی که با تابش نور خورشید شارژ می شوند، تامین می گردد. انرژی ذخیره شده در باتری ها برای مواقعی که ماهواره در سایه زمین و یا خورشید گرفتگی قرار دارد نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این ماهواره ها که در مداری به شعاع 20000 کیلومتر در گردشند، در هر روز یک مرتبه به دور زمین گردش می نمایند. وظیفه این ماهواره ها، ارسال اطلاعات مربوط به موقعیت ها می باشد.

به منظور دریافت اطلاعات ارسال شده از سوی ماهواره ها، چندین ایستگاه در نقاط مختلف سطح زمین وجود دارد. این ایستگاه ها، اطلاعات ارسال شده از سوی ماهواره ها را دریافت نموده و به یک ایستگاه کنترل کننده مرکزی مخابره می نمایند تا در آنجا کلیه اطلاعات، مدیریت و سازماندهی گردد. هر سیستم، وسیله نقلیه و یا شخصی که دارای گیرنده سیستم GPS باشد، میتواند اطلاعات مورد نیاز خود از قبیل موقعیت، مسیر، سرعت و غیره را از طریق گیرنده اش دریافت نماید. هر یک از این گیرنده ها، به عنوان یکی از کاربران سیستم تعیین موقعیت (GPS) محسوب می¬گردند. برای تعیین موقعیت هر شئ در فضای سه بعدی، لازم است که فاصله آن شئ از چهار نقطه معین مشخص باشد. بنابراین برای تعیین موقعیت گیرنده GPS، حداقل نیاز به دانستن فاصله آن گیرنده از چهار ماهواره می باشد. برای این منظور هر ماهواره را می توان در مرکز یک کره فرضی در نظر گرفت که شعاع آن کره، فاصله گیرنده تا ماهواره باشد. با داشتن موقعیت دو ماهواره، موقعیت محدود به دایره ای می شود که از تداخل دو کره به دست می آید. دانستن فاصله آن نقطه از سه ماهواره، موقعیت را صرفا محدود به دو نقطه می نماید و با داشتن فاصله ماهواره چهارم از آن نقطه، کره چهارمی نیز به دست می آید که از تقاطع آن با سایر کره ها، موقعیت دقیق گیرنده مشخص می شود.

استفاده از سیستم GPS در خودروهای داخلی فاقد این سیستم

 
با توجه به اهمیت سیستم GPS در کنترل و امنیت خودرو ها، در این مرحله، بررسی ها پیرامون استفاده از این سیستم در خودروهای مختلف داخلی که فاقد این سیستم می باشند، انجام گرفته است. شکل 1، نمای شماتیک طرح پیشنهادی استفاده از سیستم GPS در خودرو های فاقد این سیستم را نشان می دهد.
GPS

با توجه به شکل 1، ارتباط واحد کنترل GPSبا واحد کنترل الکترونیکی خودرو باعث دریافت اطلاعات لحظه ای خودرو توسط این سیستم می شود. این سیستم می تواند در شرایط بحرانی نیز که راننده از موقعیت خود با خبر نیست با اعلام موقعیت راننده به واحد های دریافت کننده اطلاعات در رسیدن نیروهای امدادی به محل حادثه کمک شایانی را داشته باشد. همچنین با کنترل وسیله نقلیه در محورهای مختلف، باعث کاهش وقوع حوادث رانندگی شود. سیستم GPSدر هر لحظه سرعت خودرو را زیر نظر دارد و می تواند در محورهای مختلف جاده ای که دارای محدوده سرعت متفاوت می باشند، سرعت حرکت خودرو را محدود نموده و با توجه به آن ایمنی سفر را برای خودروها افزایش دهد.

نتيجه‌گيری و جمع‌بندي

 
تامین ایمنی راننده و سرنشینان خودرو در جاده ها، همواره از موارد مهم در طراحی خودرو می باشد. از طرف دیگر تعیین موقعیت مکانی خودرو در جاده های مختلف به منظور رسیدن نیروهای امدادی در مواقع بحرانی همواره بسیار با اهمیت می باشد. لذا کنترل سرعت وسایل نقلیه باید بصورت دقیق انجام گرفته شود. در این تحقیق سیستم GPS در خودرو مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و چگونگی عملکرد آن تشریح شده است. در مرحله بعد طرحی پیشنهادی جهت استفاده از سیستم GPS برای خودروهای داخلی فاقد این سیستم آورده شده است. بر طبق بررسی های انجام گرفته، بهره وری از سیستم GPSمی تواند باعث کنترل بهتر ترافیک شده و امنیت رانندگی را در جاده های مختلف افزایش دهد. همچنین با توجه به تعیین لحظه ای موقعیت خودرو، سرعت خودرو نیز تعیین شده و کنترل دقیق تری در جاده ها اعمال می شود. علاوه بر این، در مواقعی که راننده دچار حادثه شود، می تواند موقعیت یابی خودرو را جهت اعزام نیروهای امدادی آسان نماید.

مراجع

  • Yokota, T., Tamagawa, D., 2013. “Route identification of freight vehicles’ tour using GPS probe data and its application to evaluation of on and off ramp usage of expressways”. Social and Behavioral Sciences, 39,pp.255-266.
  • Brrile, V., Postorino,M., 2016. “GPS and GIs Methods to Reproduce vehicle Trajectories in urban Areas”. Social and Behavioral sciences, 223,Jone,pp.890-895.
  • Ferri, C., 2016.“Identifying the sport Activity of GPS Tracks”. Procedie Computer Science., 80, pp.301-312.
  • Binjammaz,T., Al-Bayatti, A., Al-Hargan,A., 2016. “Context-aware GPS Integrity monitoring for intelligent transport systems”. Journal of Traffic and Transportation Engineering., 3,February 2, pp.1-15.
  • Gonzales,J ., Aramburo-Lizarraga, J., 2013. “Digitalized Roads based on GPS Dataina virtual World”. Procedie Technology., 7,May, pp.20-29.
  • خرازان، م، 1393. "کاربرد تکنولوژی های پیشرفته در صنعت خودرو". انتشارات نما، صفحه 129-136.

نویسندگان :
سیدعلی موسوی اشکوری
سامان روایی دیلمی
مهدی نیاجلیلی 



تعداد مشاهده خبر: (303)
کد خبر: 1312