Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения местоположения подвижных объектов в режиме реального времени. Техническим результатом является повышение точности и быстродействий определения местоположения подвижных объектов.
Система 2 ГИС (ДваГИС или TwoГИС) до 2011 года ДубльГИС - это международная компания, работающая в картографической сфере. Деятельность ее заключается в создании электронных справочников интегрированных с картами городов.
В 2015 году компания вошла в двадцатку самых дорогих компаний Рунета по версии журнала Форбс, наряду с крупнейшими интернет-магазинами и поисковиками. Идея соединить в одном карту города и справочник была воплощена в 1999 году в Новосибирске.
Недостатки современных геоинформационных систем: очень ограниченные функциональные возможности, представление информации в формате 2D с отдельными элементами в 3D, невозможность получение ретроспективной и перспективной информации и получения пользователем реального изображения в интересующей точке.
Кроме того, часто перед правоохранительными органами и иногда простыми пользователями стоит задача получить координаты интересующего пользователя объекта (или субъекта), например, используя его сотовый телефон или GPS маяк) координаты текущее видеоизображение в определенной географической точке как в режиме «он-лайн» так и в ретроспективные (из архива), так и в перспективе, используя программные средства, например при просчете последствий техногенных катастроф или стихийных бедствий (наводнений или пожаров).
Аппаратная платформа ГИС
Чтобы работать с геоинформационной системой ГИС нужен сервер и устройства ввода картографической и справочной информации и многочисленные рабочие места пользователей, оборудованные персональным компьютером.
Длительное время ГИС базировались на двух аппаратных платформах - персональных компьютерах (ПК) и рабочих станциях (Workstation). Рассмотрим их более подробно.
ГИС, построенные на базе персональных компьютеров, как правило, представляли собой индивидуальные настольные картографические системы, нацеленные на обработку небольших массивов информации и сравнительно недорогие по стоимости.
Профессиональные геоинформационные системы строились на основе рабочих станций.
Технологический рывок, произошедший в производстве персональных компьютеров, изменил ситуацию коренным образом. Увеличение тактовой частоты системной шины, внутренней частоты CPU (процессоров), быстродействия микросхем оперативной памяти и другие изменения в аппаратной базе привели к тому, что современные ПК по производительности не уступают средним офисным рабочим станциям, а по цене дешевле последних на целый порядок. Нет смысла перечислять все технические характеристики компьютеров сегодняшнего дня, так как происходящие изменения слишком революционны и динамичны.
Кроме качественных изменений в аппаратной базе произошел переход на программное обеспечение для ГИС на основе распространенных операционных систем Microsoft Windows и Linux. Например, начиная с Windows NT, ПО старейшего производителя ГИС - фирмы ESRI - по характеристикам целиком настроено для функционирования на рабочих станциях с операционной системой Unix. Это сильно упростило эксплуатацию геоинформационных систем.
Неотъемлемую часть аппаратной базы для ГИС составляют периферийные устройства ввода-вывода информации. В начале создания геоинформационных проектов ввод данных осуществлялся с помощью дигитайзеров. Работа с дигитайзером напоминает работу инженера-чертежника, проводящего линии или ставящего точки, только не на обычной чертежной доске, а на специальном планшете, с помощью которого графические данные вводятся в компьютер. Сейчас подобные операции чаще всего выполняются по отсканированному изображению (по так называемой растровой подложке). Для получения растрового изображения используют специальные устройства - планшетные (настольные) и широкоформатные сканеры. Часто первичную информацию приходится заносить на планшеты или карты довольно большого размера. Подобная операция осуществляется широкоформатными сканерами. Технология работы по растровой подложке позволяет комбинировать растровые и векторные слои, сильно увеличивает точность и скорость оцифровки. Существует еще несколько преимуществ этой технологии, например, возможность работы одновременно нескольким пользователям, предварительное преобразование растровых изображений и т.д. Все это в итоге привело к развитию набора специализированного ПО для векторизации растров. Многие профессиональные ГИС имеют встроенные векторизаторы, автоматизирующие процесс оцифровки растровых изображений. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС приложениями.
Вывод изображения на печать также связан с получением продукции большого формата. Для этого используется еще один компонент периферийного оборудования для ГИС - широкоформатный плоттер. В настоящее время наиболее распространена струйная технология печати, так как при этом соотношение цена/качество является оптимальным.
Это аппаратура для автоматической регистрации результатов полевых измерений, выполненных с использованием современных электронных тахеометров и геодезических приборов, а также навигационных систем спутникового позиционирования (Глонасс или GPS).
Местоположение объекта (субъекта) или точки на плане определяет географическая система координат.
Географическая система координат
Географическая система координат включает широту, долготу и высоту.
Широта
- угол ϕ между местным направлением зенита и плоскостью экватора, отсчитываемый от 0° до 90° в обе стороны от экватора. Географическую широту точек, лежащих в северном полушарии, (северную широту) принято считать положительной, широту точек в южном полушарии - отрицательной. О широтах, близких к полюсам, принято говорить как о высоких, а о близких к экватору - как о низких.
Из-за отличия формы Земли от шара географическая широта точек несколько отличается от их геоцентрической широты, т.е. от угла между направлением на данную точку из центра Земли и плоскостью экватора.
Широту места можно определить с помощью таких астрономических инструментов как секстант или гномон (прямое измерение), также можно воспользоваться системами GPS или ГЛОНАСС (косвенное измерение).
Долгота
- угол λ между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального нулевого меридиана, от которого ведется отсчет долготы. Долготы от 0° до 180° к востоку от нулевого меридиана называют восточными, к западу - западными. Восточные долготы принято считать положительными, западные - отрицательными.
Выбор нулевого меридиана произволен и зависит только от соглашения. Сейчас за нулевой меридиан принят Гринвичский меридиан, проходящий через обсерваторию в Гринвиче, на юго-востоке Лондона
Высота
Высота - высота над уровнем моря
Географическая система координат объекта
В навигации в качестве начала системы координат выбирается центр масс транспортного средства (ТС). Переход начала координат из инерциальной системы координат в географическую (т.е из OiB Og) осуществляется исходя из значений широты и долготы. Координаты центра географической системы координат OgB инерциальной принимают значения (при расчете по шарообразной модели Земли):
Xog=(R+h)cos(ϕ)cos(Ut+λ)
Yog=(R+h)cos(ϕ)sin(Ut+λ)
Zog=(R+h)sin(ϕ)
где R - радиус земли, U - угловая скорость вращения Земли, h - высота над уровнем моря.
Ориентация осей в географической системе координат (ГСК) выбирается по алгоритму.
Ось X (другое обозначение - ось Е) - ось, направленная на восток.
Ось Y (другое обозначение - ось N) - ось, направленная на север.
Ось Z (другое обозначение - ось Up) - ось, направленная вертикально вверх.
Ориентация трехгранника XYZ, из-за вращения Земли и движения ТС постоянно смещается с угловыми скоростями.
ωE=-VN/R
ωN=VE/R+Ucos(ϕ)
Основным недостатком в практическом применении ГСК в навигации является большие величины угловой скорости этой системы в высоких широтах, возрастающие вплоть до бесконечности на полюсе. Поэтому вместо ГСК используется полусвободная в азимуте СК.
Полусвободная в азимуте система координат
Полусвободная в азимуте СК отличается от ГСК только одним уравнением, которое имеет вид:
ωUp=Usin(ϕ)
Соответственно, система имеет тоже начальное положение, что ГСК и их ориентация также совпадает с одной лишь разницей, что ее оси Xω и Yω отклонены от соответствующих осей ГСК на угол ε для которого справедливо уравнение
Преобразование между ГСК и полусвободной в азимуте СК осуществляется по формуле[2]
N=Yωcos(ε)+Xωsin(ε)
Е=-Yωsin(ε)+Xωcos(ε)
В реальности все расчеты ведутся именно в этой системе, а потом, для выдачи выходной информации происходит преобразование координат в ГСК.
Форматы записи географических координат
Для записи географических координат используется система WGS84.
Координаты (широта от -90° до +90°, долгота от -180° до +180°) могут записываться:
- в ° градусах в виде десятичной дроби (современный вариант)
- в ° градусах и ' минутах с десятичной дробью
- в ° градусах, ' минутах и '' секундах с десятичной дробью (исторически сложившаяся форма записи)
В англоязычных странах в качестве десятичного разделителя используется точка, в большинстве остальных, как и стандарт десятичного разделителя в России - запятая. Правда, в некоторых русскоязычных научных издательствах все же предпочитают использовать англоязычный формат десятичного разделителя.
Положительные знаки координат представляются (в большинстве случаев опускаемым) знаком «+», либо буквами: «N» - северная широта и «Е» - восточная долгота.
Отрицательные знаки координат представляются либо знаком «-», либо буквами: «S» - южная широта и «W» - западная долгота. Буквы могут стоять как впереди, так и сзади.
Единых правил записи координат не существует.
На картах поисковых систем по умолчанию показываются координаты в градусах с десятичной дробью со знаками «-» для отрицательной долготы. На картах Google и картах Яндекс вначале широта, затем долгота (до октября 2012 на картах Яндекс был принят обратный порядок: сначала долгота, потом широта). Эти координаты видны, например, при прокладке маршрутов от произвольных точек. При поиске распознаются и другие форматы.
В навигаторах по умолчанию чаще показываются градусы и минуты с десятичной дробью с буквенным обозначением, например, в Navitel, в iGO. Вводить координаты можно и в соответствии с другими форматами. Формат градусы и минуты рекомендуется также при радиообмене в морском деле. В то же время часто используется и исконный способ записи с градусами, минутами и секундами. В настоящее время координаты могут записываться одним из множества способов или дублироваться двумя основными (с градусами и с градусами, минутами и секундами). Как пример, варианты записи координат знака «Нулевой километр автодорог Российской Федерации» -
55°45'21'' с. ш. 37°37'04'' в. д. (G) (O) (Я):
- 55.75972°, 37.61777° - градусы
- N55.759722°, Е37.617777° - градусы (+ доп.буквы)
- 55°45.35'N, 37°37.06'Е - градусы и минуты (+ доп.буквы)
- 55°45'20.9916''N, 37°37'3.6228''Е - градусы, минуты и секунды (+ доп. буквы)
При необходимости форматы можно пересчитать самостоятельно: 1°=60' минутам, 1' минута = 60'' секундам. Также можно использовать специализированные сервисы.
Часто случаются ситуации, когда нужно обнаружить человека, координаты которого неизвестны. Не обязательно это действие связано со слежкой, возможно, ребенок с сотовым телефоном в кармане просто заблудился. Определить местонахождение по номеру телефона Что же делать? Тогда определить местонахождение по номеру телефона поможет оператор связи. Когда нужно знать местоположение абонента В жизни случаются разные ситуации. Очень часто люди хотят, но не могут найти друг друга. Тогда определить местонахождение по номеру телефона - единственно возможный выход. К примеру, договорились встретиться в незнакомом районе или городе, но сориентироваться на местности не получается. Или ребенок после уроков зашел к другу, забыл позвонить, и родителям необходимо узнать, где он находится. В этом случае нужна помощь координатора, определить местонахождение человека по телефон.у Как уже говорилось выше, есть возможность выяснить местонахождение по номеру сотового аппарата. Очень распространенный случай - поиск собственного пропавшего или украденного телефона. Здесь уже возможно использование специальных предустановленных программ. Бывают ситуации, когда идет розыск пропавшего или поиск преступника, который скрывается от правосудия - и в этом случае спецслужбы также прибегают к помощи операторов сотовой связи. Если определить местонахождение телефона, лежащего в кармане, то человеку уже не спрятаться. Не исключены также «шпионские игры», когда пеленг ведется не совсем законно. Кто может запросить сведения. Сведения о положении сотового телефона может запросить кто угодно. Определить местонахождение по номеру телефона иногда нужно по различным причинам, поэтому и заявители могут быть разными, как определить местонахождение мобильного телефона Самое главное условие - тот, кто сделал запрос на услугу, должен иметь на это право. Если поиск ведется через оператора с использованием его SMS-сервисов, то необходимо согласие и подтверждение «потерявшейся» стороны. Если используется специальная программа-пеленгатор, работающая по технологии GPS или ГЛОНАСС, то человек опять же знает о наличии у него такого маячка. Без согласия абонента найти его возможно только с санкции спецслужб. Когда нельзя узнать и почему? Определить, где находится абонент или телефон, не всегда удается. Как определить местонахождение человека, если он, к примеру, отключил свой сотовый аппарат? В этом случае система не работает. Вы не сможете узнать, где он находится в этот период времени. В случае с кражей телефона похитителю достаточно сменить сим-карту, и поиск станет невозможен. Кроме того, нельзя найти человека, если он не подтвердит свое согласие на передачу данных. Какие операторы поддерживают услугу На сегодняшний день крупнейшие российские операторы имеют возможность определить местонахождение по мобильному устройству. Такие гиганты, как МТС, к примеру, предоставляют услугу под названием «Локатор». Ее использование сводится к простым действиям: нужно отправить на короткий сервисный номер 6677 сообщение, содержащее телефонный номер потерявшегося человека. Далее к нему придет текстовое уведомление с просьбой подтвердить свое местонахождение и согласие на передачу таких сведений. Это главное условие. Если абонент согласится, то его месторасположение будет сообщено, а если откажется, то никто не узнает, где он в данный момент находится.как определить местонахождение по мобильному Оператор «Билайн» также имеет схожий сервис: отправка сообщения производится на номер 684, далее действия представителя сотовой компании идентичны с описанием правил МТС. У «Мегафона» такой сервис доступен не на всех тарифных планах. Нужно отправить запрос USSD: *148* № пропавшего #, и, если абонент согласен, его местонахождение станет вам известно. Каких действий не нужно делать? Интернет пестрит сайтами, которые предлагают программы, якобы сообщающие о местоположении телефона, минуя оператора. Достойны ли они вашего внимания? Как показывает практика, такие программы оказываются обычными играми. Или, если совсем не повезет - опасными вирусами. Лучше использовать программы-маячки, созданные проверенными разработчиками. Скачивать их рекомендуют с официальных сайтов. Многие программисты утверждают, что с помощью их разработок непременно можно определить местонахождение человека по телефону. Но это не всегда так на самом деле. Система сотовой связи разработана давно и считается одной из самых надежных в плане секретности, поэтому не стоит безусловно доверять подобным заявлениям. Каким образом вычисляют местонахождение Операторы используют для поиска возможности своих радиовышек, для программ-маячков необходимо, чтобы оба сотовых устройства были подключены к сети Интернет. Оператор пеленгует мобильный телефон с точностью 100-200 метров по схеме расположения своих базовых станций. Для простых пользователей определить местонахождение по номеру телефона с большей точностью невозможно, как определить местонахождение человека Навигационные программы отравляют запрос на сервер, оттуда - на спутник. Он разыскивает телефон с заданными параметрами и отправляет полученные сведения своему абоненту. Точность обычно выше (плюс-минус 50 метров). Для применения систем навигации необходим доступ к сети, так как используются интерактивные карты: «Яндекс Локатор» или «Google Maps». Современные технологии Спецслужбы или МВД для поиска пропавших людей пользуются иными технологиями. Когда телефон включен, он ищет ближайшую к нему вышку. Так устроена его работа. Так как вышки расположены на местности чаще, чем базовые станции, а их радиус действия около 50 м, то определяя, к какой именно вышке подключен конкретный абонент, можно узнать его расположение с высокой точностью. Но это радиус, в котором, возможно, находится человек, то есть зона поиска в таком случае равна 8,5 кв.км. Если подключается специальное оборудование и программное обеспечение, то слежение ведется с нескольких точек. В этом случае возможно определить и точные координаты на местности, а зона поиска сужается до 1 кв.м. Так как цель, как правило, постоянно движется, то и точки, с которых ведется пеленг, также постоянно меняются. Поэтому на обновление оперативных данных требуется несколько секунд. Несмотря на всю сложность и дороговизну таких поисковых операций, они весьма эффективны и используются «спецами» для обнаружения и ликвидации опасных преступников. Так как определить местонахождение мобильного телефона - это довольно дорогое удовольствие, технологии пеленга постоянно меняются и совершенствуются. Если раньше только спецслужбы могли позволить себе такие средства слежения, то на сегодняшний день это доступно более широкому кругу лиц. Группы программистов с достаточно хорошей подготовкой и сильной технической базой в состоянии создать систему слежения для какой-то конкретной местности, просто выйдя на частоты станций и заведя их в базу, определить местонахождение телефона Они разрабатывают алгоритмы, позволяющие высчитывать координаты цели с высокой точностью. Кроме того, некоторые производители мобильных телефонов снабжают их средствами пеленга, которые с определенной периодичностью отсылают на навигационный спутник сигнал, не зависящий от сим-карты. Так можно отследить телефон вплоть до момента его отключения. Сколько это стоит Для простых людей сервис поиска телефона доступен за чисто символическую плату. Это позволяет воспользоваться данной услугой более широкому кругу лиц, если поиск ведется с использованием возможностей оператора. Такие услуги, как «Локатор» и аналоги стоят от 2 до 12 рублей за один запрос. Программное обеспечение, используемое как маячок, оценивается не намного дороже. Таким образом, законные способы поиска вполне доступны любому абоненту сотовой сети.
Известна геоинформационная система из патента РФ на изобретение №2235358, МПК F01G 17/30, опубл. 21.08.2004 г.
Эта система содержит средство для ввода информации на удаленном узле, информационный центр, средство передачи введенной информации на средство приема со средства ввода удаленного узла, средство первой проверки на удаленном узле для проверки информации на точность при вводе этой информации с помощью средства ввода, средство второй проверки, расположенное в информационном центре для проверки информации, полученной со средства ввода удаленного узла, путем сравнения этой информации с информацией, ранее накопленной в информационном узле. Компьютерная система для централизованного сбора географически распределенной информации содержит компьютер удаленного узла, среду передачи и центральный компьютер.
Недостатками этой системы являются ограниченные функциональные возможности системы безопасности из-за невозможности проанализировать события прошлого и будущего.
Известна геоинформационная система из патента РФ на изобретение №2571919, МПК G06Q 50/00, опубл. 27.10.2015 г., прототип.
Эта система содержит: процессорный блок, связанный с устройством, предназначенным для хранения данных об объектах недвижимости и их технологических параметрах, устройством ввода данных и устройством управления, а также устройство контроля и измерения технологических параметров объектов недвижимости, устройство съемки поверхности земли с расположенными на ней объектами недвижимости, устройство координатной привязки значимых точек объектов недвижимости на фотографируемой поверхности земли и блок передачи результатов съемки и координат привязки процессорному блоку, выполненному с возможностью перевода полученных данных в графическую форму, для последующего сравнения, уточнения технологических параметров объектов недвижимости, полученных при съемке, с имеющимися в устройстве, предназначенном для хранения данных об объектах недвижимости и их технологических параметров, или для ввода сведений о новом обнаруженном объекте недвижимости.
Недостатками этой системы являются ограниченные функциональные возможности системы безопасности из-за невозможности проанализировать события прошлого и будущего.
Задача создания изобретения расширение функциональных возможностей системы.
Достигнутый технический результат - обеспечение работы системы в 4-х мерных координатах, включая время как в режиме он-лайн, как и в ретроспективе, так и в перспективе.
Решение указанных задач достигнуто в геоинформационной системе в формате 4D, содержащей сервер для хранения и обработки геофизической информации территории, в том числе картографической и справочно-информационной, средства постоянного ввода и пополнения геофизической информации, рабочие места пользователей, содержащие компьютеры, подсоединенные каналами связи с сервером, тем, что она содержит модули цифрового видеонаблюдения, расположенные по всей территории при этом каждый модуль цифрового видеонаблюдения содержит, по меньшей мере, одну видеокамеру, подключенную к контроллеру и подключенный к контроллеру мультиплексор, к выходу которого подключены видеокамеры, при этом компьютеры на рабочих местах выполнены с возможностью привязки трехмерного изображения к текущему времени и ее передачи на сервер, который выполнен с возможностью постоянного хранения ретроспективных и перспективных карт и планов.
Геоинформационная система в формате 4D может быть выполнена с возможностью передачи информации в режиме он-лайн. Геоинформационная система в формате 4D может быть выполнена с возможностью передачи пользователю ретроспективной информации. Геоинформационная система в формате 4D может быть выполнена с возможностью прогнозирования событий во времени будущей информации. Геоинформационная система в формате 4D может быть выполнена с возможностью определения координат объекта на плане с учетом указанного времени. Геоинформационная система в формате 4D может быть выполнена с возможностью привязки ближайших видеокамер к определенным координатам объекта и выдачи реального изображения на фоне плана ГИС в 2D или 3D.
Каждое рабочее место пользователя может содержать компьютер с присоединенными к нему монитором, клавиатурой, манипулятором типа «мышь», при этом компьютер выполнен с возможностью внесения в базу данных одновременно изображения местности в пределах элементарной ячейки, ее координаты и время фиксации видеоизображения и при необходимости вводят в компьютер время и координаты интересующей элементарной ячейки и выводят из памяти компьютера на монитор изображение на этой элементарной ячейке и соседних ячейках с указанного момента времени в динамике, при этом компьютер выполнен с возможностью внесения в базу данных третьей географической координаты элементарной ячейки - высоты над уровнем моря. Компьютер может быть выполнен с возможностью демонстрации изображения в режиме он-лайн. По меньшей мере, одна видеокамера может быть выполнена с возможностью поворота, а компьютер с возможностью управления поворотом по заданным координатам.
Сущность изобретения поясняется на чертежах (фиг. 1…7), где:
- на фиг. 1 приведена блок-схема системы,
- на фиг. 2 приведена рабочее место пользователя и схема территории,
- на фиг. 3 приведено управление видеоизображением по координатам местности,
- на фиг. 4 рабочее место пользователя с указанием времени и координат события,
- на фиг. 5 приведена блок-схема системы ГТС с системой дистанционного позиционирования,
- на фиг. 6 приведена схема распространения пожара на территории во времени в динамике (прогноз),
- на фиг. 7 приведен результат пожара (прогноз) в будущем в конкретный момент времени (через 5 час после момента возгорания).
Геоинформационная система в формате 4D (фиг. 1…7) содержит сервер 1 к которому линией связи 4 присоединено устройство ввода картографической информации 2 и устройство ввода справочной информации 3.
Сервер 1 (фиг. 1) выполнен с возможностью хранения ретроспективных и перспективных карт и планов с указанием даты их загрузки. Сервет 1 линиями связи 4 через Интернет 5 соединен с рабочими местами пользователей 6.
Каждое рабочее место пользователя 6 содержит компьютер 7, подсоединенные к нему линиями связи 4 монитор 8, клавиатуру 9 и манипулятор 10 типа «мышь».
К компьютеру 7 каналами связи 4 присоединен контроллер 11, который управляет всеми системами, входящими в состав геоинформационной системы - ГИС. Компьютер 7 (точнее системный блок типа «Пентиум», с установленной ОС, например Windows) предназначен для общего управления всей системой.
В состав геоинформационной системы введены, подсоединенные к сети Интернет 5 через контроллеры 11 множество модулей цифрового видеонаблюдения 12, размещенных на обслуживаемой ГИС территории 18.
Каждый модуль цифрового видеонаблюдения 12 содержит видеокамеры 13 (предпочтительно цифровые видеокамеры), подключенные к мультиплексору 14 и, по меньшей мере, одну видеокамеру, выполненную с возможностью поворота 15 и подключенную к контроллеру 11.
Рабочие места пользователей 6 могут быть присоединены к сети Интернет 5 при помощи модемов 16.
На фиг. 2 приведена территория 17, которую обслуживает ГИС.
На территории 17 показаны в формате 2D дороги 18, строения 19 в формате 2D, лесопосадки 20, строения в формате 3D - 21.
На фиг. 3 и 4 приведен монитор 8 с индикатором времени 22, на котором указано время: час, минута, день, месяц и год. При этом в обычном состоянии индикатор времени 22 показывает текущее время. При помощи манипулятора 10 типа «мышь» время может быть изменено на прошлое и на экране монитора 8 появится изображение объекта (субъекта) в указанный момент времени.
Если в компьютер 7 ввести соответствующие исходные данные, то на экране монитора 8 появится изображение объекта в будущем, например, с динамикой затопления местности при прорыве плотины или пожара.
На фиг. 5 приведена блок-схема системы ГТС с системой дистанционного позиционирования (Глонасс или GPS). В состав системы входят спутники 23, которые связаны радиоканалами 24 с объектами позиционирования 25 (сотовыми телефонами, маяками, приемниками Глонасс или GPS и т.д.)
Предложенная система может демонстрировать события в прошлом за счет сохранения в памяти сервера 1 устаревших карт и планов, которые в ранее действующих системах ГИС периодически заменялись на новые с удалением устаревших.
Кроме того, эта же система может прогнозировать событие в будущем, например, для прогнозирования техногенных катастроф (наводнение, пожары и т.д).
Для этого сервер 1 имеет соответствующее программное обеспечение, а с компьютера 7 на рабочем месте пользователя 6 вводят исходные данные, например, направление и скорость ветра, температуру воздуха, возгораемость строений и лесопосадок при пожаре (фиг. 6 и 7).
На фиг. 6 приведена схема распространения пожара на территории 18, которую обслуживает система ГИС, во времени в динамике (прогноз), через 1 час, 2 часа, 3 часа и т.д. с момента возгорания.
На фиг. 7 приведен результат пожара (прогноз) в будущем в конкретный момент времени (в примере через 5 час после момента возгорания) его возникновения и продолжительностью.
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
Для обеспечения управления работой ГИС в формате 4D ЗАО «Интегра-С» разработало программные средства
РАБОТА СИСТЕМЫ
При работе системы подается электрическое питание на сервер 1 и компьютеры 7, установленные на рабочих местах пользователей 6 и другие потребители энергии.
Включают компьютер 7. С модуля цифрового видеонаблюдения 12 (видеокамер 13 и 15) видеоинформация передается по каналу связи 4 на контроллер 11 и далее по каналу связи 4 и сеть Интернет 5 - на сервер 1 системы ГИС, где накладывается на карты и планы введенные в сервер 1 с устройств ввода 2 и 3 с учетом и указанием времени введения информации и координат видеокамер 13 и 15, с которых эта информация введена.
По запросу с компьютера 7 видеоинформация передается по каналам связи 4 и сеть Интернет 5 на компьютер 7 и монитор 8 вместе с информацией по времени события и координатами интересующей нас точки на плане территории 18 (указывается курсором манипулятора типа 10 «мышь»). При этом возможно управление видеоизображением с компьютера 15 по координатам местности (Патент РФ на изобретение №2602389, МПК G01T 1/00, ЗАО «ИНТЕГРА-С», автор Куделькин В.А., опубл. 20.11.2016 г.)
Реальная видеоинформации с видеокамер 13 и 15 накладывается на изображение объекта в формате 2D или 3Д, что значительно повышает наглядность этой информации.
При этом видеокамеры 15 выполнены с возможностью поворота как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости. Это позволяет в режиме «он-лайн» отслеживать интересующий нас объект (или субъект).
При наличии системы дистанционного позиционирования в виде спутников 23 координаты исследуемых объектов могут быть определены более точно.
Естественно, что не все функции ГИС могут использовать все пользователи. При необходимости доступа к такой информации можно получить доступ, имея пароль.
Кроме того, установив любую прошедшую дату (не ранее момента ввода предложенной ГИС эксплуатацию) на индикаторе времени и координат 22 (фиг. 3) можно установить при помощи клавиатуры 9 на экране монитора 8 информацию о времени и если изветно - ввести координаты или указать их на плане (карте) территории 18 курсором манипулятора 19 типа «мышь».
Как указывалось ранее, если в компьютер 7 ввести соответствующие исходные данные, ввести дату из будущего, то на экране монитора 8 появится изображение объекта в будущем, например, динамика пожара или затопления местности при прорыве плотины в виде реального изображения в формате 3Д в динамике (фиг. 6 и 7).
Управление системами осуществляется при помощи программного продукта, разработанного ЗАО «Интегра С».
ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СИСТЕМЫ:
Система цифрового видеонаблюдения «Интегра-Видео» обладает следующими характеристиками:
- выполняется программное сжатие, PCI-Express
(обновленный интерфейс, быстродействие, расширенный функциональный ряд)
- видеонаблюдение с максимально удобным интерфейсом, зрительным восприятием и гибким расположением камер в наборе.
- позволяет вести непрерывный визуальный мониторинг, видеозапись и обнаруживать движение в охраняемых зонах. Видеодетекция движения превращают систему наблюдения и регистрации в систему активного обнаружения опасности и обеспечивают тем самым оперативную реакцию.
Масштабируемость комплекса «Интегра-Видео» позволяет построить распределенную структуру любой сложности с подключением неограниченного числа видеокамер, объектов и пользователей. Пользователю передается только требуемая видеоинформация в соответствии с запросом или заданными алгоритмами.
В интерфейсе программы «Интегра-Видео» существуют индивидуальные настройки для каждой камеры - настраивается разрешение изображения, частота кадров, местоположение камеры и ее размеры относительно основного окна или рабочего стола.
За счет нового протокола передачи увеличена пропускная способность и быстродействие канала связи.
Автоматическое изменение наборов по времени позволяет включать наборы по расписанию, производить корректировку изображения по расписанию. Набор можно выбирать как из списка по названию так и с помощью пульта по номеру.
Предусмотрена возможность просмотра архива одной камеры сразу в нескольких промежутках времени (нескольких окнах).
Система работает с типами камер - аналоговые, цифровые, стационарные, поворотные с протоколом PELco-D (через интеграцию), IP-камеры (AXIS, Arecont, Mobitex, D-link, Sony и др.
Функциональные возможности программы управления:
1. Отображение
Все камеры отображаются на планах объекта (в интеграции). Для отображения видеоинформации используются полноэкранные и полиэкранные форматы. Пережатие видеопотока под размер изображения на клиенте. Экономия трафика и возможность вывода 200 камер на одном мониторе (в низком качестве, но по 25 к/с). Реализовано для любых устройств захвата и IP оборудования. Поддержка большого числа IP устройств. Захват более 1 потока от IP камер, позволит подключать более 40 IP камер высокого разрешения на сервер для архивации, отображения, детекции и трансляции видеопотока на клиентские места.
Предусмотрена программная и аппаратная автоматическая настройка яркости и контрастности в зависимости от времени суток, погодных условий и расписания. Управление поворотными и другими исполнительными устройствами осуществляется программно.
2. Запись
Могут быть заданы различные режимы записи архива - постоянная, по расписанию. Комбинирование различных режимов позволяет фильтровать малосущественную информацию и тем самым сократить объемы видеоархивов в несколько раз. Программой поддерживается резервный архив и циклическое воспроизведение картинок из папки, либо avi - файла. Видеоархивы могут храниться на различных носителях (жесткий диск, компакт-диск, DVD, flash-память и т.д.). Это обеспечивает удобство в эксплуатации, длительность хранения и компактность больших объемов информации. «Интегра-Видео» использует оптимизированный метод доступа к носителям (HDD и др.), увеличивающий на 40% скорость записи по сравнению с обычной покадровой записью, используемой большинством приложений видеонаблюдения. Кроме того, реализована буферизация, позволяющая компенсировать кратковременные пиковые нагрузки при записи в видеоархив (например, при восстановлении подключения IP оборудования, при одновременном срабатывании датчиков, при резком изменении освещенности и др.) и избежать потери кадров.
3. Управление архивами
Для быстрого поиска требуемой информации применяются различные критерии - по дате, по камере, по событию. При этом поиск и анализ интересующего участка записи в архиве осуществляется без прерывания процесса записи. Интересующий участок записи в архиве можно записать в широко распространенном формате avi, что позволит воспроизвести его на любой системе. Реализована возможность быстрой выгрузки нескольких участков архива в универсальный формат avi. Реализована функция клонирования архива (копирования) и быстрого снятия архивной информации с нескольких серверов для просмотра на удаленный терминал с установленной программой Integra Video без потерь качества.
4. Наблюдение и управление по сети
Система обеспечивает передачу данных через компьютерную сеть, Интернет, телефонные каналы, каналы сотовой связи, Wi-Fi. Это позволяет осуществлять мониторинг и управление видеосистемой на удаленных объектах в любой точке мира. Пользователь на удаленном компьютере может просматривать сетевые камеры в реальном времени и видеоархивы, вести запись интересующих камер на жесткий диск и задавать дополнительные зоны детекции движения, независимые от уже установленных на сервере. Web интерфейс так же позволяет сконфигурировать сервер/клиент Интегра-Видео. Получение информации на видеоклиенте происходит с минимальными задержками - менее 200 мс.
Уникальный компонент управления телеметрией, предусматривающий все возможные нестандартные запросы пользователей систем видеонаблюдения, например, запрос на управление с возможностью передачи управления, передачи управления по таймауту, отказа в управлении, отказа и игнорировании запросов данного пользователя. Задержки в управлении телеметрией так же минимальны - менее 80 мс от действия оператора до отсылки команды на исполнительное устройство. Пользователи разбиты на группы со своими приоритетами и множеством других настроек. Возможность удаленного управления клиентом (вывод выбранных камер в мультимониторный набор).
5. Надежность
В программе заложена система самоконтроля оборудования. Программный модуль анализа состояния и удаленная диагностика сервера с помощью сервиса - наличие связи, состояние камер, просмотр событий Windows, работоспособность сервера и предупреждения сбоев и др. Модуль аппаратной перезагрузки исключает зависание системы. Модуль удаленного обновления ПО с помощью сервиса - горячую смену дисков. Для IP устройств (не платы захвата) можно задействовать алгоритм аварийного перераспределения нагрузки - при выходе из строя одного из серверов работающие сервера по заложенному алгоритму принимают на себя часть функций вышедшего из строя сервера. Таким образом гарантируется бесперебойность работы системы и наличие видеоархива при отказе одного и более серверов.
6. Модуль управления поворотными камерами
Позволяет управлять поворотными камерами с протоколом Pelco- D и Р. Управление может осуществляться с клавиатуры, при помощи мыши и специального джойстика. Устройство подключается через преобразователь интерфейса. На сегодняшний день модуль работает в «Интегра-Видео», через «Интеграцию».
7. Детекция движения. Видеолокация
Видеодетекция движения позволяет привлечь внимание оператора к перемещениям в охраняемой зоне. Это освобождает оператора от монотонной работы и снижает вероятность того, что важное событие останется незамеченным. Для каждой камеры могут быть заданы неограниченное количество зон видеодетекции произвольной формы и размера. Для каждой зоны возможна настройка минимального и максимального размера объекта, контрастность и скорость передвижения, график работы каждого детектора. Данные настройки позволяют выявлять только то, что требует внимания оператора. Это гарантирует отсутствие ложных срабатываний. При обнаружении движения в охраняемой зоне система выводит реальное изображение с тревожной камеры.
В случае срабатывания видеодетектора удаленному пользователю выдается тревожное сообщение и видеоизображение с указанием камеры на плане.
8. Модуль автоматического слежения за движущимися объектами
Работа системы с камерами поворотными через программу «Интегра-Видео 5», а так же сопровождение купольной камерой объектов, обнаруженных стационарной. Использование поворотной камеры позволяет отслеживать объекты на территории и сопровождать их в автоматическом режиме. Позволяет одновременно сопровождать 4 и более объектов по разным камерам и вести запись событий.
9. Захват звука
Возможность захвата звука локально и удаленно - запись, в т.ч. видеоконференция.
Осуществляется аудио и видео связь (работает в локальной сети) двух или более удаленных объектов в реальном времени посредством локальной сети или глобальной компьютерной сети интернет.
10. Доступ и права пользователей.
Возможность задания прав пользователей с целью ограничения доступа пользователей к изменению настроек программы и просмотру камер и архива. Возможность создания групп пользователей, каждая из которых будет иметь определенные права.
Уникальный компонент управления телеметрией, предусматривающий все возможные нестандартные запросы пользователей систем видеонаблюдения, например, запрос на управление с возможностью передачи управления, передачи управления по таймауту, отказа в управлении, отказа и игнорировании запросов данного пользователя и множеством других настроек. Пользователи разбиты на группы со своими приоритетами.
11. Использование нескольких мониторов
Возможность вывода камер и работы с несколькими мониторами одновременно (не менее 8), построение и поддержка Видеостен.
12. Тревожный набор камер
Специальный набор, в котором отображаются камеры, по которым сработал детектор движения.
13. Сетевой трафик
С целью уменьшения размера сетевого трафика (актуально для узких каналов связи) существует ряд настроек, которые осуществляются непосредственно на самом сетевом клиенте:
- настройка ограничения на количество принимаемых кадров;
- настройка ограничения на размер принимаемых кадров;
- изменения параметров кодека.
14. Конфиденциальность видеоинформации
Осуществляется с помощью шифрования видеопотока и защищается электронными ключами, как со стороны видеосервера, так и со стороны клиента.
15. Распознавание а/м номеров
Поддерживает работу модулей ПО «Система распознавания номеров», ПО Система Контроля дорожного движения «Интегра-КДД».
ХАРАКТЕРИСТИКИ
Характеристики видео при программном сжатии кадра
1/ для плат захвата на основе: PCI-Express Integra-PVZ, Ewclid Ex-16MF. Conexant
- Триплексный режим работы;
- Разрешение оцифровки - от 720×288 до 720?576;
- Частота записи - от 12 до 25 кадров в секунду на канал (720×288);
- Объем одного кадра - от 0,3 до 30 Кб;
- Метод компрессии - программное сжатие кадра посредством кодека MJPEG и Н.264 для IP устройств.
- Число камер, серверов и пользователей в системе - не ограничено.
2/ для плат захвата видеосигнала на основе: набора микросхем Conexant ВТ878а.
- Триплексный режим работы;
- Разрешение оцифровки - от 386×144 до 768×576 (PAL);
- Частота записи - до 25 кадров в секунду на канал;
- Объем одного кадра - от 0,3 до 30 Кб;
- Метод компрессии - программное сжатие кадра посредством MJPEG и Н.264 для IP устройств.
- Число камер, серверов и пользователей в системе - не ограничено.
Характеристики видео при аппаратном сжатии кадра
3/ для плат захвата на основе: HIK-vision.
- Частота записи - до 25 к/с на канал
Состав комплекса при программном сжатии кадра
- Сервер или группа серверов на базе процессора Intel: не менее Pentium4 3 ГГц, 512 Mb ОЗУ, HDD 160 Gb;
- Программное обеспечение «Интегра-Видео»;
- Платы захвата видеосигнала на основе: набора микросхем платы PCI-Express Ewclid Ex-16MF, Conexant BT878a, Hik. Vision.
- Удаленные рабочие места.
Камеры - аналоговые, цифровые, стационарные, поворотные с протоколом PERco, IP-камеры (Axis, Arecont)
В доработке находятся следующие функциональные возможности:
- Проверка записи на диск (по расписанию, проверка за период, случайная выборка из дат и камер и др.).
- Интерфейс, основанный на технологии windows presentation forms. Позволит менять интерфейс программы, без изменения ядра программы и даже без участия программистов. Весь интерфейс будет в xml формате.
- Интерфейс будет использовать язык скриптов и ничего более. Одна функция, получающая текстовую строку, позволит передать любые команды ядру системы и получить от него любые данные.
- «Ресивер» - ПО, предназначенное для сторонних разработчиков, кроме сохранения старого интерфейса, также будет интерфейс работы со скриптами. В скриптах будут реализованы все возможности Интегра-Видео.
- Мультикастовое вещание.
- ONVIF сервер Интегра-Видео. Для справки - ONVIF - открытый стандарт, разработанный Axis, Bosh, Sony для потокового вещания. Таким образом, все ПО, поддерживающее ONVIF, сможет получать видеопоток, видеоархив, тревожную информацию с серверов Интегра-Видео.
- Render вывод видео с сохранением пропорций (например, для камер, передающих 16:9 сигнал сверху и снизу будут черные полосы как в кино).
- Организация потока из двух каналов (видео + звук).
Предложенная система имеет механизм наложения слоев, который позволяет добавлять в зоны интереса данные из различных геоинформационных систем (ГИС), таких как ГИС «Панорама», ArcGIS и т.д. с помощью стандартных протоколов обмена геоданными (WMS, TMS, XYZ, Tiles и т.д.). Все объекты, размещаемые в таком виртуальном мире, имеющем географическую привязку и отображаются в масштабе.
Применение изобретения позволило:
Расширить функциональные возможности геоинформационной системы, а именно:
- обеспечить запись регистрируемой модулями цифрового видеонаблюдения информации
в четырех координатах X, Y, Z и t (время), т.е с привязкой каждого «трехмерного кадра к текущему моменту времени,
- обеспечить воспроизведение записанной информации в режиме «он-лайн», или в прошлом с любого заданного оператором момента времени,
- обеспечить воспроизведение информации о стихийных бедствиях в будущем в динамике и с элементами реального воспроизведения событий: показ на экране монитора некоторых объектов в формате 3D и наложения мультипликации реальных разрушений, пожара и наводнения для большей наглядности и информативности.
Изобретение относится к технике охранной сигнализации и может быть использовано для защиты от любых аварийных ситуаций, например возникновения пожара, вторжения в жилье и офисы, склады и любые другие здания и сооружения. Технический результат – обеспечение возможности функционирования системы в нескольких режимах обработки входных данных и представления их на экране монитора. В геоинформационной системе в формате 4D обеспечена привязка трехмерного изображения к текущему времени и ее передача на сервер, который выполнен с возможностью постоянного хранения ретроспективных и перспективных карт и планов. Геоинформационная система в формате 4D позволяет осуществлять передачу информации в режиме он-лайн; передачу ретроспективной информации; прогнозировать события во времени; определять координаты объекта на плане с учетом указанного времени; обеспечивать привязку ближайших видеокамер к определенным координатам объекта и выдавать реальное изображение на фоне плана ГИС в 2D или 3D. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Геоинформационная система в формате 4D, содержащая сервер для хранения и обработки геофизической информации территории, в том числе картографической и справочно-информационной, средства постоянного ввода и пополнения геофизической информации, рабочие места пользователей, содержащие компьютеры, подсоединенные каналами связи с сервером, отличающаяся тем, что она содержит модули цифрового видеонаблюдения, расположенные по всей территории, при этом модули цифрового видеонаблюдения содержат каждый по меньшей мере одну видеокамеру, подключенную к контроллеру, и подключенный к контроллеру мультиплексор, к входу которого подключены видеокамеры, при этом компьютеры на рабочих местах выполнены с возможностью привязки трехмерного изображения к текущему времени и передачи на сервер, который выполнен с возможностью постоянного хранения ретроспективных и перспективных карт и планов, каждое рабочее место пользователя содержит компьютер с присоединенными к нему монитором, клавиатурой, манипулятором типа «мышь», при этом компьютер выполнен с возможностью внесения в базу данных одновременно изображения местности в пределах элементарной ячейки, ее координат и времени фиксации видеоизображения и с возможностью введения в компьютер времени и координат интересующей элементарной ячейки и выведения из памяти компьютера на монитор изображения этой элементарной ячейке и соседних ячеек.
2. Геоинформационная система в формате 4D по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью передачи информации в режиме он-лайн.
3. Геоинформационная система в формате 4D по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью передачи пользователю ретроспективной информации.
4. Геоинформационная система в формате 4D по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью прогнозирования событий во времени будущей информации.
5. Геоинформационная система в формате 4D по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью определения координат объекта на плане с учетом указанного времени.
6. Геоинформационная система в формате 4D по п. 5, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью привязки ближайших видеокамер к определенным координатам объекта и выдачи реального изображения на фоне плана ГИС в 2D или 3D.
7. Геоинформационная система в формате 4D по п. 6, отличающаяся тем, что компьютер выполнен с возможностью демонстрации изображения в режиме он-лайн.
8. Геоинформационная система в формате 4D по п. 6, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна видеокамера выполнена с возможностью поворота, а компьютер - с возможностью управления поворотом по заданным координатам.
9. Геоинформационная система в формате 4D по п. 6, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна видеокамера выполнена с возможностью поворота, а компьютер - с возможностью ее поворота по заданным координатам.
