Bсе легковые автомобили, производимые или ввозимые на территорию РФ с 1 января 2017 года, обязаны оснащаться модулями «ЭРА-ГЛОНАСС». Новые автомобили Lada оснащаются экстренными кнопки SOS уже с 2016 года. ГОСТ на систему экстренного реагирования при авариях появился еще в далеком 2011-м, однако до сих пор не появилось ни одной технической статьи, описывающей принципы ее работы. Так что кому интересно, прошу.
«ЭРА-ГЛОНАСС» — российская государственная система Экстренного Реагирования при Авариях, нацеленная на повышение безопасности дорожного движения и уменьшения смертности от ДТП за счет сокращения времени оповещения экстренных служб. По сути, это частично скопированная европейская система eCall с некоторыми отличиями в передаваемых данных и частично обратно-совместимая с европейским родителем. Принцип работы системы достаточно прост и логичен: при аварии, встроенный в автомобиль модуль (IVS) в полностью автоматическом режиме и без участия человека определяет степень тяжести аварии, определяет местоположение транспортного средства через ГЛОНАСС или GPS, устанавливает связь с инфраструктурой «ЭРА-ГЛОНАСС» и в соответствии с протоколом передаёт необходимые данные об аварии (некий сигнал бедствия). Приняв сигнал бедствия, сотрудник колл-центра оператора ЭРА-ГЛОНАСС должен позвонить на бортовое устройство и выяснить, что произошло. Если никто не ответит — передать полученные данные в Систему-112 и отправить по точным координатам бригады спасателей и медиков, притом последним, чтобы прибыть на место, даётся 20 минут. И все это, повторюсь, без участия человека: даже если попавшие в ДТП люди не смогут самостоятельно вызвать экстренные службы, данные об аварии все равно будут переданы.
Инфраструктуру для работы системы можно разделить на 3 основных части:
1. Устройства вызова экстренных служб, устанавливаемые в автомобили (по стандарту eCall эти устройства называются IVS — In Vehicle System) и осуществляющие сбор и передачу данных от Автомобиля
2. Инфраструктура мобильной связи, по сути, единый виртуальный оператор сотовой связи (MVNO), базирующийся не на одном, а сразу на всех реальных операторах мобильной связи. Таким образом, в случае экстренного вызова, достаточно иметь покрытие любого из действующих на территории РФ операторов мобильной связи, что в свою очередь существенно увеличивает зону действия системы. Также, с целью обеспечения максимального покрытия, в качестве опорной технологии для передачи данных выбран обычный GSM.
3. Инфраструтура приема и обработки вызовов (по eCall — PSAP — Public Safety Answering Point), представляющий из себя большой колл-центр для приема и обработки звонков.
По сути внутри автомобиля находится обычный мобильный телефон, который при срабатывании подушек безопасности автоматически производит звонок и «сообщает оператору о произошедшем» и вот тут то и кроется главная технологическая «фишка» системы ЭРА-ГЛОНАСС и eCall: тональный модем.
Так как система изначально разрабатывалась для работы в местах, где может отсутствовать мобильное интернет соеденение (даже GPRS есть не всегда) был придуман протокол, позволяющий все равно передать небольшой объем экстренных данных, называемых Минимальным набором данных (МНД). Суть этого протокола в том, что вся передача данных происходит внутри Голосового GSM канала, почти как DialUp модемы в середине 2000-х, однако более помехоустойчнивого, с поддержкой временной синхронизации и ARQ.
На рисунке ниже показана временная характиристика передаваемого от IVS (Uplink — Figure 1) и от PSAP (Downlink — Figure 2) сигнала (внутри голосового канала):
Передача данных в тональном модеме в общем случае состоит из 3-х этапов:
1. Синхронизация (Figure 1 — левая часть)
2. Готовность к передаче данных (тишина на Figure 1 и передача сообщений StartMSD на Figure 2)
3. Передача 'экстренных данных (правая часть Figure 1, состоящая из 3-х блоков (в данном случае самый первый, это синхропоследовательность, далее 3 блока — это полезные данные, а остальные — это дополнительная избыточность для повышения помехоустойчивости). Причем дополнительных блоков может быть еще больше, что в свою очередь повысит вероятность успешного декодирования.
Если кому то интересно, более детально принцип работы тонального модема можно изучить в открытом стандарте ETSI TS 126.267.
После получения и декодирования данных из канала на стороне PSAP имеется закодирование с помощью АСН.1 сообщение вида:
Из которого после ASN.1 декодера выделяется «полезный нам» Минимальный набор данных:
На значения внутри пакета можно не смотреть, это всего лишь пример, в который заранее были закодированы тестовые данные, он нужен лишь для понимания структуры и объема передаваемой информации.
Как было сказано ранее, ЭРА-ГЛОНАСС отличается от системы eCall. Помимо базовой информации:
передаются еще и дополнительные данные ERAGlonassAdditionalData:
Многие понимают, что передача МНД это всего лишь малая часть из всех возможностей, открывающихся перед автовлядельцами и регуляторами: автомобильные терминалы «ЭРА-ГЛОНАСС» по желанию владельцев автомобилей могут использоваться для оказания целого комплекса дополнительных услуг, связанных с навигацией, информационным обменом в целях безопасности дорожного движения, удаленной диагностикой транспортных средств и т.д. Инфраструктура, созданная в рамках проекта «ЭРА-ГЛОНАСС», может станет основой для развития в России навигационно-информационных систем и систем интеллектуального управления трафиком — это уверенный шаг России в сторону технологий Connected Car.
Надеюсь, эта статья была полезна, однако если есть какие-то моменты, о которых хотелось бы узнать подробнее, пишите в комментариях и, возможно, я расскажу о них в следующей статье. До новых встреч!
Лаборатория Интернета Вещей
Сколковский Институт Науки и Технологий
Что же такое ЭРА?
«ЭРА-ГЛОНАСС» — российская государственная система Экстренного Реагирования при Авариях, нацеленная на повышение безопасности дорожного движения и уменьшения смертности от ДТП за счет сокращения времени оповещения экстренных служб. По сути, это частично скопированная европейская система eCall с некоторыми отличиями в передаваемых данных и частично обратно-совместимая с европейским родителем. Принцип работы системы достаточно прост и логичен: при аварии, встроенный в автомобиль модуль (IVS) в полностью автоматическом режиме и без участия человека определяет степень тяжести аварии, определяет местоположение транспортного средства через ГЛОНАСС или GPS, устанавливает связь с инфраструктурой «ЭРА-ГЛОНАСС» и в соответствии с протоколом передаёт необходимые данные об аварии (некий сигнал бедствия). Приняв сигнал бедствия, сотрудник колл-центра оператора ЭРА-ГЛОНАСС должен позвонить на бортовое устройство и выяснить, что произошло. Если никто не ответит — передать полученные данные в Систему-112 и отправить по точным координатам бригады спасателей и медиков, притом последним, чтобы прибыть на место, даётся 20 минут. И все это, повторюсь, без участия человека: даже если попавшие в ДТП люди не смогут самостоятельно вызвать экстренные службы, данные об аварии все равно будут переданы.
Что такое инфраструктура ЭРА?
Инфраструктуру для работы системы можно разделить на 3 основных части:
1. Устройства вызова экстренных служб, устанавливаемые в автомобили (по стандарту eCall эти устройства называются IVS — In Vehicle System) и осуществляющие сбор и передачу данных от Автомобиля
2. Инфраструктура мобильной связи, по сути, единый виртуальный оператор сотовой связи (MVNO), базирующийся не на одном, а сразу на всех реальных операторах мобильной связи. Таким образом, в случае экстренного вызова, достаточно иметь покрытие любого из действующих на территории РФ операторов мобильной связи, что в свою очередь существенно увеличивает зону действия системы. Также, с целью обеспечения максимального покрытия, в качестве опорной технологии для передачи данных выбран обычный GSM.
3. Инфраструтура приема и обработки вызовов (по eCall — PSAP — Public Safety Answering Point), представляющий из себя большой колл-центр для приема и обработки звонков.
Как это работает?
По сути внутри автомобиля находится обычный мобильный телефон, который при срабатывании подушек безопасности автоматически производит звонок и «сообщает оператору о произошедшем» и вот тут то и кроется главная технологическая «фишка» системы ЭРА-ГЛОНАСС и eCall: тональный модем.
Так как система изначально разрабатывалась для работы в местах, где может отсутствовать мобильное интернет соеденение (даже GPRS есть не всегда) был придуман протокол, позволяющий все равно передать небольшой объем экстренных данных, называемых Минимальным набором данных (МНД). Суть этого протокола в том, что вся передача данных происходит внутри Голосового GSM канала, почти как DialUp модемы в середине 2000-х, однако более помехоустойчнивого, с поддержкой временной синхронизации и ARQ.
На рисунке ниже показана временная характиристика передаваемого от IVS (Uplink — Figure 1) и от PSAP (Downlink — Figure 2) сигнала (внутри голосового канала):
Передача данных в тональном модеме в общем случае состоит из 3-х этапов:
1. Синхронизация (Figure 1 — левая часть)
2. Готовность к передаче данных (тишина на Figure 1 и передача сообщений StartMSD на Figure 2)
3. Передача 'экстренных данных (правая часть Figure 1, состоящая из 3-х блоков (в данном случае самый первый, это синхропоследовательность, далее 3 блока — это полезные данные, а остальные — это дополнительная избыточность для повышения помехоустойчивости). Причем дополнительных блоков может быть еще больше, что в свою очередь повысит вероятность успешного декодирования.
Если кому то интересно, более детально принцип работы тонального модема можно изучить в открытом стандарте ETSI TS 126.267.
После получения и декодирования данных из канала на стороне PSAP имеется закодирование с помощью АСН.1 сообщение вида:
01580D0010410410410410410410410414100000000FFFFFFFFFFFFFFFFFF8020080200030104012328E
E6400400000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000002000000080000000000000080000000000000004000800000000000000000000000000
000000000000Из которого после ASN.1 декодера выделяется «полезный нам» Минимальный набор данных:
<ECallMessage>
<id>1</id>
<msd>
<msdStructure>
<messageIdentifier>3</messageIdentifier>
<control>
<automaticActivation>
<false/>
</automaticActivation>
<testCall>
<true/>
</testCall>
<positionCanBeTrusted>
<false/>
</positionCanBeTrusted>
<vehicleType>
<passengerVehicleClassM1/>
</vehicleType>
</control>
<vehicleIdentificationNumber>
<isowmi>111</isowmi>
<isovds>111111</isovds>
<isovisModelyear>1</isovisModelyear>
<isovisSeqPlant>1111111</isovisSeqPlant>
</vehicleIdentificationNumber>
<vehiclePropulsionStorageType>
<gasolineTankPresent>
<true/>
</gasolineTankPresent>
</vehiclePropulsionStorageType>
<timestamp>0</timestamp>
<vehicleLocation>
<positionLatitude>2147483647</positionLatitude>
<positionLongitude>2147483647</positionLongitude>
</vehicleLocation>
<vehicleDirection>255</vehicleDirection>
<recentVehicleLocationN1>
<latitudeDelta>0</latitudeDelta>
<longitudeDelta>0</longitudeDelta>
</recentVehicleLocationN1>
<recentVehicleLocationN2>
<latitudeDelta>0</latitudeDelta>
<longitudeDelta>0</longitudeDelta>
</recentVehicleLocationN2>
</msdStructure>
<optionalAdditionalData>
<oid>1.4.1</oid>
<data>28EE640040000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000</data>
</optionalAdditionalData>
</msd>
</ECallMessage>
<ERAAdditionalData>
<diagnosticResult>
<micConnectionFailure>
<false/>
</micConnectionFailure>
<speakersFailure>
<false/>
</speakersFailure>
<ignitionLineFailure>
<false/>
</ignitionLineFailure>
<uimFailure>
<false/>
</uimFailure>
<batteryFailure>
<false/>
</batteryFailure>
<batteryVoltageLow>
<false/>
</batteryVoltageLow>
<crashSensorFailure>
<false/>
</crashSensorFailure>
<gnssReceiverFailure>
<false/>
</gnssReceiverFailure>
<raimProblem>
<true/>
</raimProblem>
<eventsMemoryOverflow>
<false/>
</eventsMemoryOverflow>
</diagnosticResult>
</ERAAdditionalData>
На значения внутри пакета можно не смотреть, это всего лишь пример, в который заранее были закодированы тестовые данные, он нужен лишь для понимания структуры и объема передаваемой информации.
Как было сказано ранее, ЭРА-ГЛОНАСС отличается от системы eCall. Помимо базовой информации:
- VIN транспортного средства
- Тип автомобиля (легковой, грузовой, мотоцикл, автобус и.т.п.)
- Тип топлива (бензин, газ, дизельное топливо и т.п.)
- Количество пристегнутых ремней безопасности (для примерного определения количества пострадавших)
- Геолокационные данные, в том числе о траектории движения
- Времени наступления события
- Дополнительной контрольной информации о типе активации, валидности координат и.т.п.
передаются еще и дополнительные данные ERAGlonassAdditionalData:
- о тяжести ДТП (расчитвается по формуле из ГОСТ на основе профиля ускорения, полученного от акселерометров на борту IVS)
- о месте первоначального удара (спереди, сзади, сбоку, с переворотом транспортного средства)
- и о состоянии устройства вызова экстренных служб
Заключение
Многие понимают, что передача МНД это всего лишь малая часть из всех возможностей, открывающихся перед автовлядельцами и регуляторами: автомобильные терминалы «ЭРА-ГЛОНАСС» по желанию владельцев автомобилей могут использоваться для оказания целого комплекса дополнительных услуг, связанных с навигацией, информационным обменом в целях безопасности дорожного движения, удаленной диагностикой транспортных средств и т.д. Инфраструктура, созданная в рамках проекта «ЭРА-ГЛОНАСС», может станет основой для развития в России навигационно-информационных систем и систем интеллектуального управления трафиком — это уверенный шаг России в сторону технологий Connected Car.
Надеюсь, эта статья была полезна, однако если есть какие-то моменты, о которых хотелось бы узнать подробнее, пишите в комментариях и, возможно, я расскажу о них в следующей статье. До новых встреч!
Лаборатория Интернета Вещей
Сколковский Институт Науки и Технологий