SYSTEMY GNSS W ZARZ
DZANIU FLOT
POJAZDÓW
Jednym z podstawowych narzędzi działania nowoczesnego przedsiębiorstwa (nie tylko transportowego) jest
własna flota pojazdów. Wykorzystując nowoczesne technologie oraz globalne systemy nawigacji satelitarnej
(GNSS  Global Navigation Satellite Systems) budowane są efektywne systemy zarządzania flotą pojazdów (fleet
management). RozwiÄ…zania te pozwalajÄ… na maksymalne jej wykorzystanie przy jednoczesnym obni\
eniu
kosztów utrzymania.
GLONASS
GPS
Interfejs systemu
GALILEO zarzÄ…dzania flotÄ…
EGNOS
Mapy wektorowe, procedury
informatyczne, narzędzia do
GNSS
przeprowadzania analiz, Å‚Ä…cza
transmisyjne
GSM
Rysunek 1. Technologie GNSS w systemach zarządzania flotą pojazdów. Autor: A. Tyszko
Dzisiejsze wykorzystanie GNSS w zarządzaniu flotą pojazdów
Zarządzanie flotą pojazdów ma bardzo wiele ró\
norodnych aplikacji, a ich wspólną cechą jest zbieranie
informacji sprzÄ™\
onych z lokalizacją i parametrami ruchu pojazdów. Gromadzenie danych prowadzone jest
przez centrum zarzÄ…dzania (logistyczne) w celu wykorzystania tych informacji do organizacji ruchu w czasie
rzeczywistym oraz do póz
niejszych, ró\
norodnych analiz. Pierwsze rozwiązania polegały na odczycie informacji
dotyczących np. przebiegu trasy, czasu trwania podró\
y, tankowania itp. po powrocie do bazy. Nowsze
rozwiÄ…zania dajÄ… mo\
liwość przesyłania danych w czasie rzeczywistym z rozbudowanych systemów
pomiarowych zainstalowanych w pojazdach.
Stosowanie systemu zarządzania flotą pojazdów daje wymierne korzyści. Do podstawowych mo\
na zaliczyć:
 prezentację aktualnego poło\
enia obiektu ruchomego na tle mapy cyfrowej,
 zwiększenie efektywności wykorzystania posiadanych pojazdów,
 skrócenie czasu realizacji zamówienia,
 zwiększenie terminowości świadczonych usług,
 poprawę bezpieczeństwa osób, ładunków i pojazdów (połączenia alarmowe),
 ograniczenie a nawet eliminacjÄ™ nadu\
yć popełnianych przez kierowców,
 mo\
liwość bezpośredniego wprowadzania zbieranych informacji do systemów informatycznych
przedsiębiorstwa w celu przeprowadzania dalszych analiz.
Zarządzanie flotą pojazdów mo\
e być powierzane firmom zewnętrznym lub te\
prowadzone samodzielnie przez
wydzielony oddział. Na pierwsze rozwiązanie decydują się zazwyczaj mniejsze firmy sprawując tylko
merytorycznÄ… kontrolÄ™ nad przekazanym zadaniem. Du\
e firmy transportowe, posiadając własne, działające w
sposób ciągły centra logistyczne, zarządzają flotą samodzielnie.
Typowe przykłady zastosowań systemów zarządzania flotą pojazdów:
 pogotowie ratunkowe, policja, stra\
po\
arna, stra\
miejska,
 firmy dystrybucyjne,
 transport towarów (krótko- i długodystansowy),
 komunikacja miejska,
 słu\
by oczyszczania miasta,
 transport pieniędzy i towarów wartościowych.
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www.kosmos.gov.pl
Nowoczesny monitoring floty pojazdów z wykorzystaniem GNSS nie ogranicza się tylko do biernego śledzenia
pozycji pojazdu i jego ochrony przed kradzie\
ą. Dzisiejsze rozwiązania pozwalają weryfikować wydajność i
czas pracy kierowców, określać spalanie paliwa, prowadzić nawigację, wyznaczać dystans do najbli\
szej stacji
tankowania.
Zasadniczym narzędziem wykorzystywanym w systemach zarządzania flotą jest amerykański system Navigation
Satellite Timing and Ranging Global Positioning System w skrócie nazywany NAVSTAR GPS lub po prostu
GPS. System ten składa się z trzech ściśle powiązanych ze sobą segmentów: kosmicznego, naziemnego 
kontroli i u\
ytkownika.
Pierwszy z nich  segment kosmiczny uto\
samiany jest ze standardowÄ… konstelacjÄ… 30 aktywnych obecnie
satelitów umieszczonych na orbitach okołoziemskich na wysokości około 20 180 km. Ka\
da z sześciu orbit, po
której poruszajÄ… siÄ™ satelity, jest nachylona do pÅ‚aszczyzny równika pod kÄ…tem okoÅ‚o 55°. KÄ…t dwuÅ›cienny
miÄ™dzy sÄ…siednimi orbitami wynosi 60°. Po ka\
dej orbicie poruszają się cztery lub pięć satelitów. Równomierne
rozło\
enie satelitów na stałych orbitach kołowych zapewnia dostęp do sygnałów co najmniej czterech z nich w
ka\
dej chwili i z ka\
dego miejsca na powierzchni Ziemi.
Drugi z omawianych segmentów  segment kontroli spełnia rolę nadzorująco-kontrolującą a zarazem
wspierającą pracę systemu. Polega to na ciągłym monitoringu i odbiorze przez naziemne stacje sygnałów z
satelitów, sprawdzaniu poprawności działania satelitów, jak równie\
komunikowaniem się ze stacją główną
znajdującą się w Bazie Sił Powietrznych USA Falcon Base w Colorado Springs.
Segment u\
ytkowników składa się z ró\
norodnych wojskowych i cywilnych odbiorników satelitarnych
zaprojektowanych w taki sposób, aby odbierać, dekodować i przetwarzać sygnały nadawane z satelitów. Są to
odbiorniki funkcjonujące samodzielnie lub zintegrowane z innymi systemami. Ze względu na przeznaczenie i
sposób wykorzystania, odbiorniki GPS ró\
niÄ… siÄ™ cechami u\
ytkowymi dotyczącymi wymagań środowiska, w
którym mają działać, mo\
liwościami pomiarowymi na ró\
nych obiektach, w tym tak\
e ruchomych, odpornością
na zakłócenia itd. Dokładności sytemu GPS dla pozycji autonomicznej wynoszą około 10 metrów. Odbiorniki
odbierające korekty z satelitarnych systemów wspomagających lub naziemnych stacji referencyjnych mogą
wyznaczać swoje poło\
enie z dokładnością rzędu kilku metrów. Nale\
y jednak zaznaczyć, \
e dokładność
wyznaczanej pozycji zale\
na jest od wielu parametrów i mo\
e ulegać zmianie.
Rosyjski system satelitarny GLONASS (Globalnaja Nawigacjonnaja Sputnikowa Sistema) stanowi
funkcjonalny odpowiednik wy\
ej omawianego amerykańskiego systemu GPS.
Segment kosmiczny stanowi obecnie konstelacja 12 aktywnych satelitów (docelowo 24 satelitów)
rozmieszczonych na trzech orbitach kołowych. Średnia wysokość satelity wynosi 19 100 km. Kąt nachylenia
orbity do pÅ‚aszczyzny równika wynosi 64,8°.
Do głównych zadań segmentu kontroli naziemnej mo\
na zaliczyć:
 obliczanie i uaktualnianie efemeryd wszystkich satelitów,
 synchronizację wzorców czasu zainstalowanych na satelitach ze skalą czasu systemu.
Segment u\
ytkowników scharakteryzować mo\
na analogicznie do u\
ytkowników systemu GPS, jednak\
e ze
względu na mniejszą liczbę satelitów operacyjnych, błąd określania pozycji jest większy.
EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) jest funkcjonujÄ…cym w Europie satelitarnym
system wspomagajÄ…cym u\
ytkowników lotniczych, morskich oraz lądowych dwóch militarnych systemów 
amerykańskiego GPS i (w przyszłości) rosyjskiego GLONASS a. Uwa\
a siÄ™, \
e jest on pierwszym krokiem w
tworzeniu europejskiego systemu satelitarnego Galileo. System EGNOS nie posiada jeszcze w roku 2007 statusu
pełnej operacyjności. Składa się on z czterech segmentów: kosmicznego, naziemnego, u\
ytkownika oraz
urządzeń wspomagających.
Segment kosmiczny stanowią trzy satelity geostacjonarne, których zadaniem jest retransmisja informacji
przychodzÄ…cych z naziemnych stacji NLES (Navigation Land Earth Station) do u\
ytkowników. Dobór
rozmieszczenia satelitów jest taki, by europejski u\
ytkownik mógł w ka\
dym momencie odebrać sygnał z co
najmniej dwóch z nich. Poło\
enie (długość geograficzna) satelitów jest następujące: AOR-E (Atlantic Ocean
Region  East)  15,5°W; IOR-W (Indian Ocean Region  West)  25°E; ARTEMIS (Advanced Relay
Technology Mission)  21,5°E. Do segmentu kosmicznego nale\
y tak\
e zaliczyć konstelacje satelitarnych
systemów nawigacyjnych GPS i GLONASS. Zadaniem satelitów geostacjonarnych jest transmitowanie za
pomocą specjalnych transponderów pokładowych, sygnałów zbli\
onych swojÄ… postaciÄ… do tych emitowanych
przez satelity GPS. Przesyłane informacje zawierają poprawki ró\
nicowe, które poprawiają obserwacje GPS i
GLONASS zwiększając tym samym dokładność wyznaczania pozycji.
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www.kosmos.gov.pl
Rysunek 2. Segment kosmiczny systemu EGNOS. Autor: A. Tyszko
Segment kontroli składa się z następujących komponentów:
 cztery główne stacje kontrolne MCC (Mission Control Center),
 34 stacje obserwacyjno-pomiarowe RIMS (Ranging and Integrity Monitoring Stations),
 wspomniane wcześniej stacji NLES transmitujące dane do satelitów.
Segment u\
ytkownika stanowiÄ… odbiorniki z mo\
liwością odbierania sygnałów EGNOS, transmitowanych z
satelitów geostacjonarnych, których w danej chwili u\
ytkownik powinien zaobserwować minimum dwa.
Zadaniem tych odbiorników jest przetwarzanie napływających z segmentu kosmicznego informacji i
wyznaczanie na ich podstawie pozycji u\
ytkownika. Takie odbiorniki mogą określać pozycję z dokładnością
kilku metrów.
Perspektywy rozwoju zastosowań GNSS w zarządzaniu flotą pojazdów w horyzoncie roku 2012
Rozwój GNSS (Global Navigation Satellite System) zapewniał będzie równie\
mo\
liwość wprowadzania
usprawnień w dziedzinie logistyki towarów. Umo\
liwiając dokładną i ciągłą kontrolę ruchu opakowań,
kontenerów lub palet, GNSS w połączeniu z innymi technologiami, takimi jak telefonia komórkowa GSM
(Global System for Mobile Communications), usprawni zarządzanie łańcuchami dostaw oraz zarządzanie flotą
we wszystkich rodzajach transportu. Korzyści będą osiągalne zarówno na obszarach miejskich (przewozy
krótkodystansowe), jak i w przypadku przewozów długodystansowych, międzynarodowych. Ponadto, w
kontekście transportu modalnego, mo\
na zwiększyć bezpieczeństwo dzięki zastosowaniu plomb elektronicznych
i nowoczesnych urządzeń lokalizacyjnych.
Rozwiązania konstrukcyjne będą zmierzały do połączenia systemów nawigacyjnych i systemów zarządzania
flotą, tak by jedno urządzenie pokładowe dostarczało jednolitych informacji dla kierującego i zarządzającego
bazą pojazdów. Niedaleka przyszłość przyniesie efekty działań ukierunkowanych na integrację Systemu
Tachografów Cyfrowych (STC), Globalnych Systemów Nawigacji Satelitarnej (GNSS) a tak\
e nowoczesnych
technologii przesyłania informacji (GPRS, UMTS). Zintegrowane systemy przyczynią się do poprawy wielu
czynników mających istotny wpływ na poprawę bezpieczeństwa i efektywności transportu drogowego.
Specyfika usług wielu przedsiębiorstw będzie wymagała implementacji inteligentnych funkcji reagujących na
sytuację panującą na drodze. Bardzo istotnym kryterium oceny jakości świadczonych usług przez firmę
transportową jest dotrzymanie terminów realizacji przewozów. Jedne przedsiębiorstwa będą poszukiwały
najkrótszej drogi omijającej zdarzenie na drodze, natomiast pojazdy innych firm oddziałując na infrastrukturę
drogową będą wymuszały ograniczenia priorytetów pozostałych uczestników ruchu.
Du\
a konkurencja na rynku transportowym spowoduje wzrost wymagań klientów z jednoczesną redukcją
kosztów ze strony firm oferujących usługi transportowe. Coraz powszechniej stosowane będą systemy
zarządzania flotą pojazdów oparte o GNSS, system telefonii komórkowej GSM i inne systemy kontrolno-
pomiarowe. Aktualna a zarazem dokładna znajomość pozycji pojazdu pozwalać będzie na efektywniejsze
wykorzystanie poszczególnych jednostek poprzez przyjmowanie dodatkowych zleceń przewozowych,
dysponowanie załadunku na pojazdy będące ju\
w trasie, szerszą kontrolę pracy kierowców itd.
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www.kosmos.gov.pl
 Modernizacja systemu GPS
Dla zastosowań cywilnych liczba satelitów, z których mo\
liwy jest odbiór sygnałów jest często
niewystarczajÄ…ca, co stanowi ograniczenie mo\
liwości systemu GPS. Jednak wysoki koszt umieszczenia satelity
na orbicie wyklucza powa\
ne rozwa\
ania nad powiększeniem konstelacji satelitów GPS. Rozwój i
upowszechnianie serwisów LAAS, WAAS i DGPS dystrybuujących korekty do pomiarów rejestrowanych przez
odbiorniki GPS podnosić będzie dokładność i wiarygodność zapisanych informacji a tak\
e stanie siÄ™ alternatywÄ…
dla rozszerzenia liczby satelitów
Zmodernizowane satelity GPS będą dostarczać cywilnym u\
ytkownikom kod C/A w paśmie L2 o poziomie
mocy porównywalnym z poziomem siły kodu C/A nadawanego w paśmie L1 (160dBw). Dla skompensowania
wy\
szego poziomu zakłóceń i szumów, nowy sygnał nadawany na częstotliwości L5 będzie wymagał poziomu
mocy o około 6dB większego ni\
moc sygnału C/A nadawanego w paśmie L1. Rozwiązania te mają na celu
zmniejszenie błędu mierzonej pseudoodległości, co prowadzi do zwiększenia dokładności wyznaczanej pozycji.
Pełna operacyjność systemu EGNOS
System EGNOS zapewniał będzie trzy rodzaje nieodpłatnych usług dla wszystkich u\
ytkowników:
 zwiększenie bezpieczeństwa u\
ytkownika (w ciągu 6 sekund system EGNOS powinien powiadomić
u\
ytkownika o jakimkolwiek niepoprawnym działaniu systemu GPS),
 podniesienie dokładności określanej pozycji poprzez uwzględnienie poprawek ró\
nicowych,
 zwiększenie zasięgu systemu GPS (geostacjonarne satelity systemu EGNOS będą mogły być
wykorzystane jako dodatkowe satelity systemu GPS).
Udostępnienie w pełni operacyjnego systemu EGNOS przyniesie u\
ytkownikom zwiększenie liczby
obserwowanych satelitów i jednoczesny wzrost dokładności określanej pozycji.
Perspektywy rozwoju zastosowań GNSS w zarządzaniu flotą pojazdów w horyzoncie roku 2020
Główne cele podejmowanych przedsięwzięć będą ukierunkowane na poprawę bezpieczeństwa w ruchu
drogowym, uczynienie go bardziej przewidywalnym i lepiej kontrolowanym w odniesieniu do zachowań
pojedynczego kierowcy.
PodstawowÄ… architekturÄ™ umo\
liwiającą pomyślną realizację zakładanych celów będą stanowiły w pełni
operacyjne Globalne Systemy Nawigacji Satelitarnej (GNSS). Do roku 2020 planowane jest zakończenie
modernizacji amerykańskiego systemu GPS. Równie\
w tym okresie powinien być oddany do u\
ytkowania w
pełni operacyjny europejski system Galileo. Pięć rodzajów usług oferowanych przez ten ostatni znacznie
rozwinie mo\
liwości zarządzania flotą pojazdów. Pierwszy typ usług zamknięty w serwisie OAS (Open Access
Service) będzie mógł być kojarzony z podstawowymi mo\
liwościami serwisu SPS (Standard Positioning
Service) systemu GPS. Dostęp do tego serwisu pozostanie bezpłatny. Usługi OAS oraz dodatkowo sygnały
potwierdzające wiarygodność danych będą składały się na serwis SoL (Safety of Life). Mo\
liwości trzeciego
typu usług  CS (Commercial Service) będą podstawą świadczenia usług zaawansowanych, będących
rozwinięciem podstawowych zadań zarządzania flotą. Dla zastosowań kontrolowanych przez administrację
państwową będzie udostępniony serwis PRS (Public Regulated Service), który będzie miał gwarantowaną
ciągłość działania. Ostatnia usługa SaR (Search and Rescue) umo\
liwi rozbudowanie istniejących systemów
zarządzania flotą o moduły poszukiwania i ratowania \
ycia.
Zwiększenie efektywności usług transportowych będzie mo\
liwe dzięki budowaniu współdziałających systemów
informacyjnych i komunikacyjnych tak, aby wyposa\
yć infrastrukturę drogową i pojazdy w inteligentne systemy
zapewniające zwiększenie bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz zwiększenie potoku pojazdów. Budowane
systemy będą zapewniały komunikację w dwóch kierunkach: pomiędzy pojazdem a infrastrukturą drogową oraz
między pojazdami uczestniczącymi w ruchu drogowym.
Korzyści z rozwoju wykorzystania GNSS w zarządzaniu flotą pojazdów w kontekście polskim
Globalne systemy nawigacji satelitarnej  GNSS postrzegać mo\
na jako podstawowÄ… architekturÄ™, przy
wykorzystaniu której tworzy się nowe aplikacje. Jak się szacuje, przewa\
ającą większość zastosowań, będą
znajdowały w transporcie.
Funkcjonowanie przedsiębiorstw transportowych w coraz mocniej zatłoczonym otoczeniu staje się coraz
bardziej problematyczne. Dlatego te\
, rozwój tego rodzaju firm będzie mocno uzale\
niony od prawidłowej
logistyki posiadanego przez nie taboru pojazdów. Równie\
zaspokojenie wciÄ…\
rosnących wymagań klientów
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www.kosmos.gov.pl
narzuca konieczność udoskonaleń w zarządzaniu flotą. Zmiany te powinny pozostawać pod silną presją
zachowania kryteriów jakościowych.
Wykorzystanie istniejących i nowobudowanych satelitarnych systemów pozycjonowania oraz technik
nawigacyjnych stwarza du\
e mo\
liwości rozwoju przedsiębiorstw, a co za tym idzie tworzenia nowych miejsc
pracy. Bardzo du\
ym sektorem korzystajÄ…cym z rozwoju GNSS jest sektor transportu drogowego. PojawiÄ… siÄ™
nowe mo\
liwości odkrywania, opracowywania i wdra\
ania ró\
nych rozwiązań naukowo-technicznych
ukierunkowanych na poprawę bezpieczeństwa i jednocześnie zwiększenie efektywności transportu. Poprawa
bezpieczeństwa przy jednoczesnym wzroście potoku pojazdów wymaga podejmowania nowatorskich
przedsięwzięć, co jest doskonałą okazją dla polskich ośrodków naukowych na opracowanie innowacyjnych
(nawet na skalę europejską, czy światową) rozwiązań. Poprawa efektywności transportu, poprzez rozwój metod i
technik zarządzania flotą pojazdów, spowoduje i\
stanie siÄ™ on mniej uciÄ…\
liwy i bardziej przyjazny dla
środowiska.
Dalszy rozwój sfery zarządzania flotą pojazdów nie będzie mo\
liwy bez adaptacji nowych technologii
informacyjnych. Działania nad rozwojem i wdra\
aniem tych technologii od 1991 r. koordynuje w Europie
organizacja ERTICO, która grupuje blisko sto podmiotów ze sfery przemysłu, publicznych i prywatnych
zarządów infrastruktury, władz publicznych, u\
ytkowników infrastruktury drogowej i innych. Polska ma
mo\
liwość skorzystania z transferu nowych technologii transportowych związanych zarówno z profesjonalnym
wykonywaniem przewozów, jak i z powszechnym ruchem drogowym.
Wszystkie przedsiębiorstwa posiadające własną bazę pojazdów, zwłaszcza przedsiębiorstwa transportowe
zainteresowane są wykorzystaniem aplikacji zarządzania flotą pojazdów. Upowszechnienie tych zastosowań
doprowadzi do zwiększenia efektywności, oszczędności i, co najwa\
niejsze, bezpieczeństwa we wszystkich
rodzajach transportu.
Bariery zastosowania systemów GNSS w zarządzaniu flotą pojazdów
Mimo świadomości korzyści płynących z posiadania systemu zarządzania flotą pojazdów, często barierą dla jego
uruchomienia w firmie sÄ… ograniczone mo\
liwości personalne czy brak odpowiednio wykwalifikowanej kadry.
Ka\
da firma koncentruje się przede wszystkim na swoich statutowych działaniach i nie zawsze ma mo\
liwość
zaanga\
owania kadry pracowniczej w obsługę systemu. Równie\
powierzenie obsługi floty firmie zewnętrznej
(outsoursing) rodzi pewne (często nieuzasadnione) obawy dotyczące przekazywania informacji firmom trzecim.
Dodatkową barierę w zakresie monitorowania pojazdów mo\
e stanowić aspekt prawny związany z uzyskaniem
zgody osób na ich monitorowanie. Urządzenie, które rejestruje na bie\
ąco poło\
enie pojazdu oraz parametry
ruchu jest często niewygodne dla operatora/kierowcy tego\
pojazdu. Zaobserwować wówczas mo\
na bardzo
wysoką awaryjność instalowanych urządzeń.
Rozwiązaniem tego problemu mogą być przeprowadzane na szeroką skalę szkolenia przeznaczone dla
u\
ytkowników systemów zarządzania flotą wykorzystujących technologie GNSS.
Opracowanie: A. Tyszko
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www.kosmos.gov.pl