Меня зовут Владимир Радченко, я инженер-программист в компании Taiga IoT. В 2022 году мне довелось принять участие в проекте, который оказался значительно сложнее, чем можно было представить по описанию стандарта: разработке Устройства Вызова Экстренных Оперативных Служб (УВЭОС) в формате дополнительного оборудования для системы ЭРА-ГЛОНАСС.

В обиходе это устройство называют «SOS-кнопкой», «тревожной кнопкой» или «кнопкой спасения». На момент начала проекта в России не существовало ни одного УВЭОС в такой конфигурации, которое прошло бы полный цикл — от разработки до сертификации. Поэтому нам пришлось буквально прокладывать путь: разбираться с нюансами ГОСТов, собирать прототипы, ездить на испытания и устранять проблемы, которые всплывали в самых неожиданных местах.

Эта статья — о том, как выглядел этот путь изнутри: от схемотехнических решений до функциональных, акустических и ЭМС-испытаний, без которых устройство не может попасть на рынок.

Содержание:

1. Анализ ГОСТ и разработка

2. Предварительное тестирование

3. Предварительные испытания
   3.1. Испытания ЭМС
   3.2. Испытания на определение ДТП
   3.3. Испытания функций
   3.4. Акустические испытания

4. Производство

5. Заключение

Зачем вообще нужен УВЭОС?

Он нужен, чтобы спасти человека при ДТП. Представьте: вы едете по дороге, где почти нет трафика, и в какой-то момент машину заносит - вы переворачиваетесь или врезаетесь в ограждение. Рядом нет других автомобилей, которые могли бы остановиться и помочь.

Дальше может происходить что угодно: от потери сознания до ситуации, когда вы физически не можете дотянуться до телефона, чтобы вызвать спасателей.

УВЭОС автоматически определяет, что машина перевернулась или произошёл сильный удар, и в течение 20 секунд:

• соединяет вас со службой 112,

• передаёт оператору данные о месте происшествия, машине, скорости и типе события.

Оператор отвечает вам через встроенный динамик, уточняет состояние и принимает решение о направлении служб. Время реагирования резко сокращается — шансы на выживание повышаются.

УВЭОС существует в двух исполнениях: штатном и дополнительном.

• Штатное оборудование устанавливается на заводе-изготовителе и сертифицируется под конкретную модель автомобиля.

• Дополнительное оборудование, наоборот, может быть установлено на любой автомобиль своей категории, если устройство прошло соответствующую сертификацию.

На 2025 год в РФ к системе ЭРА-ГЛОНАСС подключено 12,9 млн устройств, в Казахстане — 511 тыс. (ЭВАК — аналог системы).

Когда мы начали проект в 2022 году, оказалось, что в конфигурации дополнительного оборудования в России не было ни одного УВЭОС, прошедшего сертификацию. Перед нами стояла цель: разработать устройство и за год произвести первую партию в 5000 штук.

То, что поначалу выглядело как создание «трекера с расширенными функциями», после изучения ГОСТов обернулось полноценным инженерным квестом. Требований оказалось так много, что обычный трекер остался только мечтой.

Анализ ГОСТ и разработка

Основной ГОСТ, в котором описана функциональная часть устройства — ГОСТ 33464-2015. Из него я выписал себе около 80-90 заметок по алгоритмам работы устройства и принялся за работу.

Есть один распространенный миф на просторах интернета: " Устройство будет передавать все данные о моем передвижении и постоянно следить за мной". Так вот, если посмотреть на пункт 9.3 данного ГОСТа, то там прописаны условия, при котором устройство регистрируется в сети для передачи данных и возможности совершать вызов в 112. Основные условия при которые происходит регистрация в мобильной сети:

• Активация по кнопке в режиме тестирования (и то на промежуток времени 5 минут)

• Активация по нажатию на кнопку экстренный вызов, чтобы связаться с оператором 112

• Автоматическая активация если вы попали в серьезное ДТП и устройство определило, что удар был достаточно сильный

• Автоматическая активация если случился переворот автомобиля

В любом другом случае устройство не будет зарегистрировано в сети. По аналогии с режимом полета в, в котором телефон данные передавать не может.

УВЭОС в конфигурации дополнительного оборудования отличается более широким функционалом. В том числе обновлением ПО через сервер по протоколу ЕГТС, дополнительным режимом, возможностью активации через сервис ЭРА-ГЛОНАСС и т.д.

Диаграмма состояний из ГОСТ 33464-2015:

На самом деле диаграмма, на мой взгляд, неполная. Если смотреть дальше по тексту, то необходимо добавить режим "Тестирование в пассивном режиме" и "Режим загрузки ПО". Вообще по моим наблюдениям ГОСТы составлены не вполне корректно. Есть места, которые можно интерпретировать по-разному.

Первый шаг при работе с железом – это всегда проверка основных функций. Особенно, когда проект новый. В даташитах всегда всё прекрасно, но при взаимодействии оказывается не всё так гладко. И самый главный вопрос, который тут возникает: как же тестировать звонок в 112 и проверять корректность передачи данных?

Постоянно звонить в 112 совесть не позволяет. Хоть государство за это пока и не наказывает, да и информация по переданным пакетам не видна.

Решение было найдено в отладочном комплекте u-Blox, который позволяет имитировать службу 112 и принимать пакеты с данными.

Первая сложность была решена, теперь предстояло передать данные.

Пакет с данными, передаваемыми на платформу ЭРА-ГЛОНАСС, называется МНД –минимальный набор данных. МНД кодируется с уплотнением АСН.1, данные идут последовательно не байтами, а битами, с флагами включения или отключения далее идущих полей. Необходимый состав у него такой:

• Версия протокола

• Тип вызова (Ручной, если нажали на кнопку, или автоматический, если сработало по датчикам)

• Флаг тестового вызова

• Достоверность координат (были ли они достоверными в момент начала вызова)

• Время события ДТП

• VIN номер

• Тип транспорта

• Тип топлива

• Текущие координаты

• Азимут

• Отклонение прошлого измерения координат от текущего

• Отклонение позапрошлого измерения координат от прошлого

• Количество пассажиров

• Дополнительная информация о силе удара и самотестировании устройства.

Первым пунктом идёт версия протокола. u-Blox поддерживает декодирование только первой версии протокола, а сертификация и работа платформы происходит по второй версии. Для начала, чтобы проверить, как отрабатывает код по уплотненному кодированию, этого достаточно. Но на более поздних этапах пришлось работать с платформой ЭРА-ГЛОНАСС, предоставляемой для теста. Там есть немаловажный нюанс в ежемесячной оплате доступа к ней, и сумма получается недемократичная. Поэтому мы брали доступ к ней только на последних этапах.

МНД передаётся по голосовому каналу, в это время сигнал динамика глушится. Если этого не сделать, то из динамика будет доноситься звук передачи пакетов.

Дальше интересный момент: как тестировать ДТП? Разбивать машину об стену мысль, конечно, интересная, и я бы очень хотел попробовать, но бюджеты на это мне не выделят. Было принято решение купить маленькую радиоуправляемую машинку, которая может разгоняться до 60км/ч, и бить её об умягченную стену. Но машинка не выдержала тестов больше одного вечера, и у неё отломались колеса. В итоге адекватно проверить момент определения ДТП в "домашних" условиях не получилось.

На программную часть ушло примерно 3 месяца после чего мы были готовы на первые тесты в лабораториях. Лабораторий было три, в первой мы проводили функциональные тесты, во второй акустические тесты качества звука, в третьей ЭМС и автоматическое детектирование ДТП.

Предварительное тестирование

Предварительное тестирование проводилось в лабораториях Москвы. Лаборатории было две, в первой проводились функциональные тесты, во второй акустические.

На функциональные тесты я потратил примерно неделю. За это время вычистили баги, привели алгоритмы к более правильной последовательности исполнения и, самое главное, получилось корректно проверить передачу МНД. С воодушевлением я взял устройства и поехал тестировать звук.

Со звуком всё оказалось не так радужно. Когда мы испытывали звук через звонок на обычный телефон, то качество было неплохим. Но на всех телефонах есть фильтры, чистящие входящий звук, и звук в реальности оказался хуже.

Немного фотографий устройства:

• Блок Интерфейса Пользователя (БИП) с кнопками, микрофоном и светодиодами.

• Основной блок УВЭОС

• Отдельный динамик

  

Так вот, для индикации всеми цветами и экономии проводов, мы поставили в БИП "умные" светодиоды. Они регулируют яркость свечения каждого цвета встроенной в светодиод микросхемой. И встроенный ШИМ работает на частоте 2 кГц. Эта частота как раз великолепно наводится на длинные линии, ведущие к микрофону. В итоге: шумоподавление и автоматическая регулировка усиления сигнала работали очень плохо, так как гармоника 2 кГц портила весь сигнал. Решение проблемы было достаточно простое: экранировать провода микрофона. Сигнал стал лучше, но всё ещё было плохо, были непонятные шумы в микрофонном тракте, из-за чего элементы системы работали некорректно. Отрицательный результат тоже результат.

После возвращения в родные края было принято решение сделать безэховую камеру на рабочем месте, чтобы мы могли проводить тесты у себя, а не в дорогостоящей лаборатории. Конечно, камера из подручных средств даже близко не сопоставима с лабораторией, но помогает отловить большие проблемы. Одним из нетривиальных мест оказалась пайка кодека. Платы были спаяны подрядчиком, и все кодеки имели неправильное смещение на линиях микрофона. После перепайки микросхемы сигнал с микрофона стал идеальным, все остальные схемотехнические решения во входном аудиотракте были верными.

Второй болью стал динамик. Так как мы сами разрабатывали корпуса для устройства и корпус для динамика разрабатывали впервые, то закономерно с первого раза не учли все возможные проблемы. Одной из них стали отверстия к диффузору динамика. С одной стороны, чем они больше, тем лучше для звука. С другой стороны, корпус должен быть IP40, и отверстия не должны быть больше 1 мм. Изначально отверстия были слишком маленькими, что вносило большие искажения звука. Решением было изменение конструкции корпуса: увеличение отверстий, размещение между отверстиями и диффузором металлической сетки, позволяющей пройти тест на IP40.

Предварительные испытания

Полный оптимизма я поехал на предварительные испытания в лабораторию в Севастополь. Обычная поездка на неделю превратилась в интересное приключение на полтора месяца.

Основное время занимало последовательное прохождение всех тестов. Каждый из них объемный и мог длиться несколько дней.

Дальше будет немного разных фотографий с испытаний. Красиво фотографировать не всегда получалось, так как некоторые элементы снимать запрещено. И про полный цикл испытаний писать будет избыточно, поэтому я напишу про те, что больше всего мне запомнились.

Испытания ЭМС

Импульсные помехи в питании устройства. Тестов на проверку этой характеристики достаточно много, и проводятся они с разной амплитудой напряжения. На примере ниже – амплитуда напряжения -600В, 5000 импульсов. До теста и после него обязательно выполняют проверку тестированием устройства и экстренным вызовом.

Одно из самых необычных испытаний – подача 24В на включенное устройство. В каждый провод на устройстве, кроме проводов линий питания. После этого теста в тракте динамика появились разделительные конденсаторы, без которых из динамика и платы выходит волшебный дым.

Испытание на воздушный пробой разными напряжением до 15 кВ включительно. Бьют много, во все места устройства куда может дотянуться палец человека, когда он сидит в машине. В БИП били порядка 30 раз на каждом экземпляре.

Дальше было множество испытаний на кондуктивные помехи и на устойчивость к высокочастотному полю. Там всё достаточно скучно и проблем не бывает. Проходит в огромной безэховой камере. На стенах белые щиты для отражения света, иначе слишком темно в помещении.

Испытание на автоматическое определение ДТП

Так как устройство всё-таки должно обеспечивать безопасность при ДТП и вызывать службы спасения, то нужно пройти испытания на определение момента ДТП. Выше я уже писал, что нормально провести тесты без лаборатории не представляется возможным.

В лаборатории закономерно никто не будет бить машины, так как в конфигурации дополнительного оборудования нет определенной машины, на которую будет установлено устройство. И для теста есть специальное приспособление – платформа на рельсах, на которую закрепляют УВЭОС. На этой платформе есть высокоточное высокочастотное устройство измерения ускорений. Платформа приводится в движение резиновыми тросами, которые натягиваются с определенным усилием, и платформа влетает в специальный демпфер, что в свою очередь позволяет сымитировать ДТП. Даже если машина влетает в стену, то удар будет не жесткий, а смягченный корпусом автомобиля, который складывается во время удара, поэтому нужен демпфер.

В этих испытаниях есть нюанс. Так как удары идут достаточно сильные, то демпфер выходит из строя. Таким образом на отработку алгоритма есть не более 20 попыток, после чего демпфер мог уйти на ремонт и нужно было бы ждать, пока его починят. Поэтому к каждой попытке необходимо было подходить обдуманно. С 7-8 попытки алгоритм заработал корректно, все пороги детектирования были выставлены.

Для корректного прохождения необходимо правильно определить силу и направления удара. Проверяют удар в лоб, удар в лоб под углом 30 градусов в обе стороны, удар в бок и удар сзади. Для каждого типа удара свои перегрузки, означающие, что ДТП серьезное и пора звонить в 112.

После корректного детектирования всех ударов, ускорение, которое достигается при ударе, снижают на 30%, чтобы определить, что при слабом ударе не будет происходить ложных срабатываний.

Испытания функции

Основное отличие УВЭОС штатного исполнения от дополнительного оборудования – это обновление ПО через сервер. Сервер у нас был готов, функции обновления ПО есть в каждом нашем устройстве, но по ЕГТС нам пришлось сделать поддержку.

Проверка происходит по ГОСТ 33467-2015. Для испытаний используется Rohde Schwarz CMW 500, имитирующий сеть сотовой связи. Используют его совместно с Rohde Schwarz SMBV100A – имитатором ГНСС сигнала.

На снимке - рабочее окно программы для имитатора сети сотовой связи. В правой части можно увидеть, как разбирается пакет с МНД, в левой части – взаимодействие устройства и испытательной аппаратуры. На стенде можно принимать звонки, делать обратный вызов, запрещать прием звонка и отправлять CMC для действий, заложенных в ГОСТ.

Одной из проверок является корректное определение азимута устройства при движении, чтобы понимать, в какую сторону ехала машина в момент ДТП. ГНСС-сигнал с имитатора через провод передаётся в разъем для ГНСС-антенны у устройства. Ниже на фото показана SMBV100A с установленным сценарием движения по квадрату, чтобы проверить углы 0, 90, 180 и 270 градусов.

Акустические испытания

Хороших фотографий с акустических испытаний сделать не получилось, так как некоторые машины было запрещено фотографировать. А вообще лаборатория – это большой звукоизолированный гараж, который находится вне шумных дорог, весь обклеенный звукопоглощающим материалом. В гараже размещаются различные транспортные средства, в которых проводят испытания.

Для испытаний используется стенд «head acoustics». У него есть рот, которым он издаёт звуки, и два уха, в которые встроены суперчувствительные микрофоны. Манекен располагается на водительском месте, динамик и БИП устанавливаются в заданные места, и происходит большое количество акустических тестов. Показать тут особо нечего: происходит программная настройка элементов аудиосистемы, элементы стоят на месте.

После прохождения всех предварительных испытаний начинается самый скучный этап: подготовка всей сопроводительной документации. После чего документация с устройствами направляется на полноценные испытания, и за пару недель проходит их.

Производство

Производство УВЭОС не может осуществляться в любой организации. Компания обязана получить сертификат на соответствие стандарту ISO 9001. Этот стандарт устанавливает требования к системе менеджмента качества в организации. Сертификат необходимо получить перед передачей устройств на сертификационные испытания. В нашей компании действовали внутренние регламенты, схожие с тем, что указано в стандарте, поэтому его получение прошло без приключений.

Когда стало понятно, что сертификат будет в ближайшие месяцы, началась подготовка массового производства. К нашему удивлению, оказалось, что сделать жгуты в России либо очень дорого, либо очень долго, и за нашу партию в 15 000 жгутов (3 жгута на устройство) не возьмутся. Посидев и прикинув экономику, мы поняли, что выгоднее купить станки, амортизировать их и заплатить сотрудникам за работу. Цена оказалась ниже, чем если заказывать где-либо, станки остаются на нашем производстве, а также появляется несомненный плюс в снижении зависимости от подрядчиков.

Мы приобрели три станка. Первый для нарезки проводов, второй для обжимки контактов, и третий для обмотки провода изолентой.

Любой станок, особенно китайский, не запускается сразу корректно. Станком без нюансов оказался только нарезочный. Он заработал корректно за несколько часов, понадобилось только сделать ему на вход размотчик.

Станок для обмотки никак не получалось настроить стандартными настройками так, чтобы он мог обматывать тонкий провод. Провод постоянно перекручивался. Сначала мы сами несколько дней боролись с корректировками, а после общения с китайской поддержкой оказалось, что нужно выставить настройки в инженерном меню (куда нет доступа для обычного пользователя). Дополнительно, у механизма удержания изоленты можно было изменять угол, и мы выставили его под максимально возможным углом. После всех этих настроек, станок стал обматывать с необходимым нам качеством.

Самым сложным оказался станок для обжимки провода. Для корректной работы мы осваивали его около месяца. Так как он пневматический и имеет ударные нагрузки, то все неверные настройки потенциально могут вывести из строя его части. Так и случилось: в первый день мы испортили 2 комплекта ножей для обжимки. Дальше мы начали действовать аккуратнее, подбирая режимы работы. Одна оснастка, устанавливаемая в середину установки, пришла в негодность полностью. Там сломались не только ножи, но и выдавило часть металла, который был установлен сзади для упора. Благо мы сразу купили их несколько. Примерно через месяц мы научились настраивать всё корректно, и производство началось в полную силу.

Заключение

Как итог — мы смогли разработать и сертифицировать первый в России УВЭОС для транспортных средств, устанавливаемый как дополнительное оборудование.
Путь оказался длиннее, чем планировали, но за это время мы получили не просто готовое устройство, а целый набор компетенций — от прохождения ЭМС и акустических испытаний до настройки производства и общения с лабораториями, где каждая мелочь имеет значение.

Мы научились работать с новым оборудованием, наладили процессы и поняли, что даже самое бюрократически сложное направление можно пройти, если идти шаг за шагом.

Лично для меня этот проект показал, что, если проект никто ранее не смог реализовать, не значит, что он не может быть реализован вообще.

Если вы тоже работаете над сложными продуктами, связанными с сертификацией и испытаниями — не бойтесь пробовать. ГОСТы, регламенты и тесты — это не преграды, а инструмент, через который появляется настоящее качество.

Будет интересно почитать в комментариях:

ставили ли вы себе УВЭОС или аналогичные устройства, и каков был Ваш опыт использования?