Tải bản đầy đủ

Thiết kế bộ điều khiển định vị giám sát cho các phương tiện giao thông

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Đề tài Thiết kế bộ điều khiển định vị giám sát cho các phương tiện giao thông
tập trung nghiên cứu vào những nội dung chính sau:
- Tìm hiểu về công ngệ GPS và GSM.
- Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình C cho Arduino, phần mềm Arduino IDE.
- Tìm hiểu về module Sim 908, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11, LCD 16x2 _
I2C, Arduino Uno R3.
- Thiết kế và thi công thiết bị định vị giám sát cho các phương tiện giao thông với
các tính năng như sau: Xác định vị trí của phương tiện lắp đặt thiết bị khi có tin nhắn
được soạn theo cú pháp đặt trước tới số điện thoại được gắn trên Module sim, thì sẽ có
tin nhắn phản hồi tới thuê bao đăng kí trước với nội dung cho biết tọa độ của thiết bị,
từ thông số này cho phép xác định được vị trí phương tiện trên Google map. Hiển thị
nhiệt độ, độ ẩm lên màn hình LCD nơi gắn thiết bị đồng thời hai dữ liệu này còn được
gửi kèm tin nhắn trả về khi có yêu cầu.

1


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Công

nghệ Thông tin và Truyền thông và các thầy cô trong bộ môn Công nghệ Điện tử
Truyền thông khoa Công nghệ Điện tử và Truyền thông đã tận tình giảng dạy, truyền
đạt cho em kiến thức trong thời gian qua. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô giáo
ThS.Nguyễn Thùy Dung đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, các thầy cô luôn tạo điều
kiện thuận lợi về cơ sở vật chất cũng như động viên tinh thần, giúp đỡ em trong quá
trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn !
Thái nguyên, Tháng 06 Năm 2016
SINH VIÊN THỰC HIỆN

Tạ Quang Tuyên

2


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan toàn bộ nội dung của báo cáo này do em tự tìm hiểu và nghiên
cứu dưới sự hướng dẫn và định hướng của cô giáo Thạc sỹ Nguyễn Thùy Dung. Nội
dung báo cáo này không sao chép và vi phạm bản quyền từ bất kỳ công trình nghiên
cứu nào.
Nếu những lời cam đoan trên không đúng, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm
trước pháp luật.
Thái nguyên, Tháng 06 Năm 2016
SINH VIÊN THỰC HIỆN

Tạ Quang Tuyên

3


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN.................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 2
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................ 3
MỤC LỤC................................................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH..................................................................................................... 6
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................. 8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN........................................................................................ 9

1.1. Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ....................................................... 9
1.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống GPS ............................................................. 9
1.1.2. Tổng quan về mạng GSM ........................................................................ 16
1.1.3. Trên thế giới ............................................................................................ 22
1.1.4. Trong nước.............................................................................................. 23
1.2. Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................. 25
1.3. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 25
1.4. Mục tiêu của đề tài.......................................................................................... 25
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN..................................................................... 27
2.1. Yêu cầu bài toán ............................................................................................. 27
2.2. Giải pháp thiết kế............................................................................................ 27
2.2.1. Sơ đồ khối thiết bị ................................................................................... 27
2.2.2. Phân tích chức năng các khối................................................................... 27
2.3. Phân tích và lựa chọn linh kiện ....................................................................... 28
2.3.1. Cấu trúc phần cứng và thông số kỹ thuật Arduino UNO .......................... 28
2.3.2. ModuleGSM/GPS SIM908 Easy ............................................................. 33
2.3.3. Arduino UNO Easy shield ....................................................................... 38
2.3.4. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ........................................................... 40
2.3.5. Khối hiển thị LCD 16x2 .......................................................................... 43
2.3.6. Nguồn pin................................................................................................ 45
CHƯƠNG 3. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ PHẦN MỀM PHỤ TRỢ ..................... 46
3.1. Giới thiệu môi trường lập trình Arduino IDE.................................................. 46
3.2. Cấu trúc của một chương trình lập trình Arduino ............................................ 48
3.3. Một số ví dụ lập trình các ứng dụng................................................................ 49
4


3.3.1. Lập trình Điều khiển led .......................................................................... 49
3.3.2. Lập trình gửi dữ liệu ra cổng truyền thông nối tiếp. ................................. 50
3.4. Một số lệnh AT giao tiếp với module Sim908................................................. 51
3.5. Ứng dụng của Arduino ................................................................................... 51
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ VÀ THỰC THI.................................................................. 54
4.1. Thiết kế phần cứng ......................................................................................... 54
4.2. Thiết kế phần mềm ......................................................................................... 55
4.3. Một số hình ảnh của sản phẩm........................................................................ 57
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 60
PHỤ LỤC.................................................................................................................. 61

5


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ liên quan giữa ba phần của GNSS (GPS)..........................................11
Hình 1.2. Chuyển động vệ tinh nhân tạo xung quanh trái đất .....................................11
Hình 1.3. Vị trí các trạm điều khiển và giám sát hệ thống GPS ..................................12
Hình 1.4. Các thế hệ vệ tinh.......................................................................................15
Hình 1.5. Kiến trúc vô tuyến mạng GSM theo kĩ thuật TDMA và FDMA .................18
Hình 1.6. Tổng quan hệ thống GSM. .........................................................................19
Hình 1.7. Thiết bị GPS tracker...................................................................................22
Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống định vị giám sát cho các phương tiện giao thông ........27
Hình 2.2. Board cơ bản Arduino Uno ........................................................................29
Hình 2.3. Hình mặt trên của Arduino Uno .................................................................30
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý Arduino ...........................................................................31
Hình 2.5. Module GSM/GPS SIM908 Easy ...............................................................33
Hình 2.6. Hình ảnh chân module GSM/GPS SIM908 Easy........................................34
Hình 2.7. Kết nối GSM/GPS SIM908 Easy................................................................35
Hình 2.8. Sơ đồ kết nối GSM/GPS SIM908 Easy ......................................................36
Hình 2.9. Mạch khởi động Sim 908 ...........................................................................36
Hình 2.10. Sơ đồ chân và chức năng Sim 908 ............................................................37
Hình 2.11. Modul Arduino UNO Easy shield.............................................................38
Hình 2.12. Modul Arduino UNO Easy shield và sơ đồ chân ......................................39
Hình 2.13. IC ổn định nguồn tích hợp trên Arduino UNO Easy Shield ......................39
Hình 2.14. Switch chọn chế độ ..................................................................................40
Hình 2.15. Cảm biến DHT11 .....................................................................................40
Hình 2.16. Kết nối vi xử lý ........................................................................................41
Hình 2.17. Gửi tín hiệu Start......................................................................................41
Hình 2.18. Đọc giá trị bit 0 ........................................................................................42
Hình 2.19. Đọc giá trị bit 1 .......................................................................................42
Hình 2.20. Màn hình LCD 16x2 ................................................................................43
Hình 2.21. Kết nối Text LCD.....................................................................................44
Hình 2.22. Pin LI-Ion.................................................................................................45
Hình 3.1. Link download phần mềm Arduino. ...........................................................46
Hình 3.2. Cài đặt Arduino IDE ..................................................................................46
6


Hình 3.3. Giao diện lập trình Arduino........................................................................47
Hình 3.4. Chức năng các Menu chính ........................................................................47
Hình 3.5. Mở ứng dụng mẫu trong Arduino. ..............................................................48
Hình 3.6. Ví dụ điều khiển led. ..................................................................................49
Hình 3.7. Kết quả thu được trên màn hình Serial .......................................................50
Hình 3.8. Máy in 3D. .................................................................................................51
Hình 3.9. Robot. ........................................................................................................52
Hình 3.10. Máy bay không người lái..........................................................................52
Hình 3.11. Lập tình game tương tác. ..........................................................................53
Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý .........................................................................................54
Hình 4.2. Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống........................................................56
Hình 4.3. Hình ảnh thực tế sản phẩm khi hoàn thành .................................................57
Hình 4.4. Dữ liệu thiết bị GPS gửi về cho điện thoại qua SMS ..................................57
Hình 4.5. Vị trí của thiết bị được hiển thị lên google map và ảnh vệ tinh ...................58

7


LỜI NÓI ĐẦU

Trong lịch sử ngành vận tải thế giới, việc tìm ra giải pháp quản lý và trao đổi
thông tin giữa xe, tài xế với trung tâm điều hành chưa bao giờ là công việc dễ dàng.
Hiện nay nhờ có sự phát triển của công nghệ thông tin cùng với những bước tiến mạnh
mẽ của ngành viễn thông đã giúp đơn giản hóa đi rất nhiều những khó khăn trên thông
qua hệ thống định vị toàn cầu GPS.
Cùng với thời gian công nghệ GPS ngày càng phát triển hoàn thiện theo chiều
hướng chính xác, hiệu quả và thuận tiện hơn.
Với mục đích nghiên cứu một nhánh phát triển mới của công nghệ GPS trong lĩnh
vực giám sát và quản lý phương tiện giao thông, nên em đã chọn đề tài “THIẾT KẾ
BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH VỊ GIÁM SÁT CHO CÁC PHƯƠNG TIỆN GIAO
THÔNG”. Thiết bị này sẽ giúp chúng ta xác định được vị trí cả vật thể một cách cụ
thể, ngoài vị trí ra nó còn thu thập được cả thông số nhiệt độ độ ẩm của môi trường
xung quanh. Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm các chương như sau:
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Phân tích bài toán.
Chương 3: Ngôn ngữ lập trình và phần mềm phụ trợ.
Chương 4: Thực thi và thiết kế.
Qua một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, em đã xây dựng hoàn thành đề tài. Tuy
nhiên trong quá trình hoàn thành đề tài còn nhiều sai sót và hạn chế. Vì vậy, em rất
mong nhận được sự đánh giá và chỉ bảo của các thầy cô và bạn bè để đề tài có thể
hoàn thiện hơn và áp dụng thành công trong thực tiễn.

Thái nguyên, Tháng 06 Năm 2016
SINH VIÊN THỰC HIỆN

Tạ Quang Tuyên

8


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài
1.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống GPS
Hệ thống định vị toàn cầu GPS (NAVSTAR GPS - Navigation Satellite Timing
and Ranging Global Poritioning System) là một hệ thống các vệ tinh có khả năng xác
định vị trí trên toàn cầu với độ chính xác khá cao được phát triển bởi bộ quốc phòng
Hoa Kỳ trong khoảng đầu 1970. Đầu tiên, GPS được xây dựng để phục vụ cho các
mục đích quân sự, tuy nhiên sau này cho phép sử dụng cả trong lĩnh vực dân sự. Hiện
nay, hệ thống này được truy nhập bởi cả hai lĩnh vực quân sự và dân sự. Từ đó các nhà
khoa học của nhiều nước phát triển đã lao vào cuộc chạy đua để đạt được những thành
quả cao nhất trong lĩnh vực sử dụng hệ thống vệ tinh chuyên dụng GPS. Những
thành tựu này cho kết quả trong hai hướng chủ đạo là chế tạo các máy thu tín hiệu
và thiết lập các phần mềm để chế biến tín hiệu cho các mục đích khác nhau.
Cho tới năm 1988, các máy thu GPS do 10 hãng trên thế giới sản xuất đã đạt
được trình độ cạnh tranh trên thị trường. Vì lý do trên, giá máy đã giảm xuống tới mức
hợp lý mang tính phổ cập. Mười hãng trên thế giới sản xuất máy thu GPS bao gồm các
hãng chính như: TRIMBLE NAVIGATION (Mỹ), ASHTECH (Mỹ), WILD (Thụy
sĩ), SEGSEL (Pháp), MINI MAX (Tây Đức). Theo dư luận thị trường hiện nay máy
thu của hãng TRIMBLE NAVIGATION đang được đánh giá cao nhất.
Về phương diện phần mềm của hệ thống GPS, chúng ta sẽ thấy tính đa dạng hơn
của nó. Giá trị đo thu được chỉ có một loại, đó là tín hiệu vệ tinh phát ra. Chế biến các
tín hiệu này bằng các phương pháp khác nhau, thuật toán khác nhau chúng ta có được
các tham số hình học và vật lý khác nhau của trái đất. Chúng ta có thể nói khả năng
phần mềm là vô tận. Với các tín hiệu thu được chúng ta có thể tính được tọa độ không
gian tuyệt đối (với độ chính xác 10 m và có thể tới 1 m nếu sử dụng lịch vệ tinh chính
xác), số gia tọa độ không gian (độ chính xác từ 1 cm tới 5 cm), số gia tọa độ địa lý (độ
chính xác từ 0.7 đến 4 cm), số gia độ cao (độ chính xác từ 0.4 cm đến 2 cm), và số gia
trọng lực (độ chính xác 0.2 mgl). Ngoài ra còn có thể có những tham số khác đang
được nghiên cứu
GPS bao gồm một mạng lưới 24 vệ tinh hoạt động. Mạng lưới này chính thức
hoàn thành vào ngày 8-12-1993. Để đảm bảo vùng phủ sóng liên tục trên toàn thế giới,
9


các vệ tinh GPS được sắp xếp sao cho 4 vệ tinh sẽ nằm cùng nhau trên 1 trong 6 mặt
phẳng quỹ đạo. Với cách sắp xếp này sẽ có 4 đến 10 vệ tinh được nhìn thấy tại bất kỳ
điểm nào trên trái đất với góc ngẩng là 100 nhưng thực tế chỉ cần 4 vệ tinh là có thể
cung cấp đầy đủ các thông tin về vị trí.
Các quỹ đạo vệ tinh GPS là những đường vòng, có dạng elip với độ lệch tâm cực
đại là 0.01, nghiêng khoảng 550 so với đường xích đạo. Độ cao của các vệ tinh so với
bề mặt trái đất là khoảng 20.200 km, chu kỳ quỹ đạo các vệ tinh GPS khoảng 12 giờ
(11 giờ 58 phút). Hệ thống GPS được chính thức tuyên bố có khả năng đi vào hoạt
động vào ngày 17-7-1995 với việc đảm bảo có tối thiểu 24 vệ tinh hoạt động. Trong
thực tế, để GPS có khả năng hoạt động tốt, số lượng vệ tinh trong mạng lưới GPS phải
luôn luôn nhiều hơn 24 vệ tinh
 Cấu trúc hệ thống GPS
GPS gồm 3 phân vùng:
- Phần không gian (space segment)
- Phần điều khiển (control segment)
- Phần người sử dụng (user segment)
 Phần không gian (space segment)
Phần không gian của GPS bao gồm 24 vệ tinh bay trên quỹ đạo có độ cao đồng
nhất 20200 km, chu kỳ 12 giờ, phân phối đều trên 6 mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với
xích đạo một góc 55o. Việc bố trí này nhằm mục đích để tại mỗi thời điểm và mỗi vị trí
trên trái đất đều có thể quan sát được 4 vệ tinh. Mỗi vệ tinh phát 2 tần số sóng mang
với tần số cao L1=1575.42 MHz và L2=1227.60MHz. Loại sóng này phát trên cơ sở
dãy số tựa ngẫu nhiên bao gồm các số 0 và 1. Mã này được gọi tên là mã P (Precise).
Bên cạnh mã P sóng còn mang đi mã C/A (Clear/Acquisition) trong sóng L1. Mã C/A
được phát với 2 tần số 10.23 MHz và 1.023 MHz. Ngoài 2 mã trên vệ tinh còn phát mã
phụ có tần số 50Hz chứa các thông tin về lịch vệ tinh. Các vệ tinh đều được trang bị
đồng hồ nguyên tử với độ chính xác cao. Các vệ tinh NAVSTAR có 2 trạng thái: "hoạt
động khỏe" (Healthy) và "hoạt động không khoẻ ( Unhealthy). Hai trạng thái của vệ
tinh này được quyết định do 4 trạm điều khiển mặt đất. Chúng ta có thể sử dụng tín
hiệu của các vệ tinh ở cả hai trạng thái "hoạt động khỏe" và "hoạt động không khỏe".
Hình1.2- minh họa chuyển động của vệ tin xung quanh trái đất.

10


Hình 1.1. Sơ đồ liên quan giữa ba phần của GNSS (GPS)

Hình 1.2. Chuyển động vệ tinh nhân tạo xung quanh trái đất
Từ khi phóng vệ tinh GPS đầu tiên được phóng vào năm 1978, đến nay đã có bốn
thế hệ vệ tinh khác nhau. Thế hệ đầu tiên là vệ tinh Block I, thế hệ thứ hai là Block II,
thế hệ thứ ba là Block IIA và thế hệ gần đây nhất là Block IIR. Thế hệ cuối của vệ tinh
11


Block IIR được gọi là Block IIR-M. Những vệ tinh thế hệ sau được trang bị thiết bị
hiện đại hơn, có độ tin cậy cao hơn, thời gian hoạt động lâu hơn.
 Phần điều khiển (control segment)
Phần điều khiển là để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống GPS cũng như hiệu
chỉnh tín hiệu thông tin của vệ tinh hệ thống GPS. Phần điều khiển có 5 trạm quan sát
có nhiệm vụ như sau: Giám sát và điều khiển hệ thống vệ tinh liên tục. Quy định thời
gian hệ thống GPS. Dự đoán dữ liệu lịch thiên văn và hoạt động của đồng hồ trên vệ
tinh. Cập nhật định kỳ thông tin dẫn đường cho từng vệ tinh cụ thể. Có một trạm điều
khiển chính (Master Control Station) ở Colorado Springs bang Colarado của Mỹ và 4
trạm giám sát (monitor stations) và ba trạm ăng ten mặt đất dùng để cung cấp dữ liệu
cho các vệ tinh GPS. Bản đồ trong Hình 1.3- cho biết vị trí các trạm điều khiển và
giám sát hệ thống GPS. Gần đây có thêm một trạm phụ ở Cape Cañaveral (bang
Florida, Mỹ) và một mạng quân sự phụ (NIMA) được sử dụng để đánh giá đặc tính và
dữ liệu thời gian thực.

Hình 1.3. Vị trí các trạm điều khiển và giám sát hệ thống GPS
 Phần người sử dụng (user segment)
Phần người sử dụng bao gồm các máy thu tín hiệu vệ tinh và phần mềm xử lý tính
toán số liệu, máy tính thu tín hiệu GPS, có thể đặt cố định trên mặt đất hay gắn trên
các phương tiện chuyển động như ô tô, máy bay, tàu biển, tên lửa. vệ tinh nhân tạo...
tuỳ theo mục đích của các ứng dụng mà các máy thu GPS có thiết kế cấu tạo khác
nhau cùng với phần mềm xửlý và quy trình thao tác thu thập số liệu ở thực địa.
12


Mỗi vệ tinh GPS phát tín hiệu radio với tần số rất cao, bao gồm 2 tần số sóng
mang được điều chế bởi 2 loại mã (mã C/A và mã P-code) và thông tin định vị. Hai
sóng mang được phát ra với tần số 1,575.42MHz (sóng mang băng tần L1) và
1,227.60MHz (song mang băng tần L2). Tức là bước sóng xấp xỉ 19cm và 24.4cm.
Việc sử dụng 2 loại sóng mang này cho phép sửa lỗi chính trong hệ thống GPS đó là
sự trễ trong tầng khí quyền, điều này được giải thích rõ ràng hơn trong phần sửa lỗi hệ
thống. Tất cả các vệ tinh GPS phát chung tần số sóng mang L1 và L2, Tuy nhiên mã
điều chế thì khác nhau cho mỗi vệ tinh khác nhau. Hai loại mã được dùng là mã C/A
(Coarse/Acquisition) và mã P-code (precision code). Mỗi mã bao gồm mộtnhóm số
nhị phân 0 và 1 gọi là các bit. Các mã thông thường được biết đến là mã PRN –P
seudo RandomNoise (mã ồn giả ngẫu nhiên) gọi là như vậy vì chúng được tao ra một
cách ngẫu nhiên và tín hiệu giống như các tín hiệu ồn, nhưng thực tế chúng được phát
ra từ các giải thuật toán học. Hiện nay mã C/A chỉ được điều chế ở băng tần L1 còn
mã P-code được được điều chế ở cả 2 băng tần L1 và L2. Việc điều chế này gọi là điều
chế lưỡng pha vì pha của chúng dịch 180 độ khi giá trị mã thay đổi từ 0 ->1 hay từ1>0.Mã C/A là 1 luồng bít nhị phân của 1023 số nhị phân và lặp lại bản thân
chúngtrong mỗi giây. Điều này có nghĩa là tốc độ chip của mã C/A là 1.023Mbps. Hay
theo cách khác,chu kỳ của một bit xấp xỉ 1ms hay tương đương với 300m. Việc đo đạc
sử dụng mã C/A là kém chính xác so với mã P-code nhưng nó ít phức tạp và được
cung cấp cho tất cả người sử dụng. Mã P-code là 1 một chuỗi dài các số nhị phân ,nó
lặp lại bản thân nó sau 266 ngày. Nó cũng nhanh hơn 10 lần so với mã C/A( tốc độ là
10.23MBps). Nhân với thời gian lặp lại bản thân nó sau 266 ngày để cho ra tốc độ
10.23Mbps suy ra mã P-code là một luồng gồm 2.35x10 14 chip mã dài 266 ngày
được chia ra 38 đoạn; mỗi đoạn là 1 tuần. 32 đoạn được phân chia tới các vệ tinh khác
nhau. Mỗi vệ tinh phát ra đoạn 1-tuần của mã P-code,chúng được khởi tạo vào nửa
đêm nằm giữa thứ 7 và chủ nhật hàng tuần. 6 đoạn còn lại để dành riêng cho mục đích
sử dụng khác. Mã P-code được thiết kế chủ yếu sử dụng cho mục đích quân sự. Nó
được cung cấp cho người sử dụng vào ngày 31/1/1994. Ở thời điểm đó mã P-code
được mã hóa bằng việc thêm vào nó 1 loại mã W-code. Và kết quả của việc thêm vào
loại mã code này là mã Y-Code và nó có tốc độ chíp giống với mã P-code.

13


 Các thế hệ vệ tinh
Việc hình thành mạng lưới vệ tinh GPS được bắt đầu với một loạt 11 vệ tinh gọi là
Block I. Vệ tinh đầu tiên trong các vệ tinh này (và cũng là đầu tiên trong hệ thống
GPS) được phóng vào ngày 22-2-1978, vệ tinh cuối cùng được phóng vào ngày 9-101985. Vệ tinh Block I được phóng với mục đích chủ yếu là để thử nghiệm. Góc
nghiêng các mặt phẳng quỹ đạo của các vệ tinh này so với đường xích đạo là 630 (góc
nghiêng này được thay đổi trong các thế hệ vệ tinh kế tiếp). Mặc dù thời gian tồn tại
được thiết kế của vệ tinh Block I là 4,5 năm nhưng một số vệ tinh tồn tại hơn 10 năm.
Vệ tinh Block I cuối cùng chấm dứt hoạt động vào ngày 18-11-1995. Thế hệ thứ hai
của vệ tinh GPS gọi là các vệ tinh Block II/IIA. Block IIA là phiên bản nâng cấp của
vệ tinh Block II với việc tăng cường khả năng lưu trữ dữ liệu (thông điệp dẫn đường)
từ 14 ngày ở Block II lên 180 ngày ở Block IIA. Điều này có nghĩa là các vệ tinh
Block II/IIA có thể hoạt động liên tục mà không cần sự hỗ trợ từ mặt đất trong khoảng
thời gian từ 14 ngày (Block II) đến 180 ngày (Block IIA). Có tổng cộng 28 vệ tinh
Block II/IIA được phóng trong khoảng thời gian từ tháng 2-1989 đến tháng 11- 1997.
Không giống như Block I, mặt phẳng quỹ đạo của Block II/IIA nghiêng 55o so với
đường xích đạo. Thời gian tồn tại của vệ tinh Block II/IIA theo thiết kế là 7,5 năm. Để
đảm bảo tính bảo mật, một số tính năng bảo mật gọi là Selective Availability (SA) và
antispoofing được thêm vào vệ tinh Block II/IIA.
Một thế hệ mới của vệ tinh GPS gọi là Block IIR hiện đang được phóng. Các vệ
tinh bổ sung này có tính tương thích ngược với Block II/IIA, nghĩa là sự thay đổi này
là hoàn toàn trong suốt đối với user. Block IIR gồm 21 vệ tinh với thời gian tồn tại
theo thiết kế là 10 năm. Ngoài đạt được độ chính xác cao hơn như mong đợi, vệ tinh
Block IIR có khả năng vận hành tự động tối thiểu 180 ngày mà không cần sự hiệu
chỉnh từ mặt đất và không làm giảm độ chính xác. Thêm vào đó, dữ liệu đồng hồ và
lịch thiên văn được dự báo trước 210 ngày được upload từ phân vùng điều khiển ở mặt
đất để hỗ trợ cho việc vận hành tự động.
Một thế hệ nối tiếp Block IIR gọi là Block IIF, bao gồm 33 vệ tinh. Thời gian tồn
tại của vệ tinh này là 15 năm. Vệ tinh Block IIF có nhiều khả năng mới thông qua
chương trình hiện đại hóa GPS nhằm cải thiện vượt bậc độ chính xác của việc địnhvị
GPS tự động. Vệ tinh Block IIF được phóng đầu tiên vào năm 2007.

14


Hình 1.4. Các thế hệ vệ tinh
Mạng lưới GPS hiện tại (kể từ tháng 7-2001) bao gồm 5 vệ tinh Block II, 18 vệ
tinh Block IIA và 6 vệ tinh Block IIR. Điều này làm tổng số vệ tinh trong mạng lưới
lên 29, vượt quá mạng lưới 24 vệ tinh theo chuẩn là 5 vệ tinh. Tất cả các vệ tinh Block
II không còn hoạt động nữa. Các vệ tinh GPS nằm trong 6 mặt phẳng quỹ đạo, được
đặt tên từ A đến F. Do hiện tại mạng lưới có hơn 24 vệ tinh nên mỗi mặt phẳng quỹ
đạo có thể chứa 4 hoặc 5 vệ tinh. Theo bảng 1, tất cả các mặt phẳng quỹ đạo đều gồm
5 vệ tinh ngoại trừ mặt phẳng quỹ đạo C gồm 4 vệ tinh
 Hoạt động của GPS
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ
đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Về bản chất máy thu
GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng.
Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều quãng
cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển
thị lên bản đồ điện tử của máy. Máy thu phải nhận được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh
để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động. Khi
nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều
(kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có
thể tính các thông tin khác như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng
hành trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian Mặt trời mọc, lặn.
Các máy thu GPS ngày nay cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh hoạt
động song song của chúng. Các máy thu 12 kênh song song (của Garmin) nhanh chóng
khóa vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì kết nối bền vững, thậm chí
trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao tầng. Trạng thái của khí
quyển và các nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu
15


GPS. Các máy thu GPS có độ chính xác trung bình trong vòng 15 mét. Các máy thu
mới hơn với khả năng WAAS (Wide Area Augmentation System) có thể tăng độ chính
xác trung bình tới dưới 3 mét. Không cần thêm thiết bị hay mất phí để có được lợi
điểm của WAAS. Người dùng cũng có thể có độ chính xác tốt hơn với GPS vi
sai (Differential GPS, DGPS) sửa lỗi các tín hiệu GPS để có độ chính xác trong
khoảng 3 đến 5 mét. Cục Phòng vệ Bờ biển Mỹ vận hành dịch vụ sửa lỗi này. Hệ
thống bao gồm một mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát tín hiệu đã sửa lỗi bằng các
máy phát hiệu. Để thu được tín hiệu đã sửa lỗi, người dùng phải có máy thu tín hiệu vi
sai bao gồm cả ăn-ten để dùng với máy thu GPS của họ.
Các vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dải L1 và L2. (dải L là
phần sóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55 GHz). GPS dân sự dùng
tần số L1 1575.42 MHz trong dải UHF. Tín hiệu truyền trực thị, có nghĩa là chúng sẽ
xuyên qua mây, thuỷ tinh và nhựa nhưng không qua phần lớn các đối tượng cứng như
núi và nhà. L1 chứa hai mã "giả ngẫu nhiên"(pseudo random), đó là mã Protected (P)
và mã Coarse/Acquisition (C/A). Mỗi một vệ tinh có một mã truyền dẫn nhất định, cho
phép máy thu GPS nhận dạng được tín hiệu. Mục đích của các mã tín hiệu này là để
tính toán khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS. Tín hiệu GPS chứa ba mẩu thông
tin khác nhau – mã giả ngẫu nhiên, dữ liệu thiên văn và dữ liệu lịch. Mã giả ngẫu
nhiên đơn giản chỉ là mã định danh để xác định được quả vệ tinh nào là phát thông tin
nào. Có thể nhìn số hiệu của các quả vệ tinh trên trang vệ tinh của máy thu Garmin để
biết nó nhận được tín hiệu của quả nào. Dữ liệu thiên văn cho máy thu GPS biết quả vệ
tinh ở đâu trên quỹ đạo ở mỗi thời điểm trong ngày. Mỗi quả vệ tinh phát dữ liệu thiên
văn chỉ ra thông tin quỹ đạo cho vệ tinh đó và mỗi vệ tinh khác trong hệ thống. Dữ
liệu lịch được phát đều đặn bởi mỗi quả vệ tinh, chứa thông tin quan trọng về trạng
thái của vệ tinh (lành mạnh hay không), ngày giờ hiện tại. Phần này của tín hiệu là cốt
lõi để phát hiện ra vị trí.
1.1.2. Tổng quan về mạng GSM
Mạng thông tin di động toàn cầu có tên tiếng anh là: “The global System for
Mobile Communication” được viết tắt là GSM.
Đặc điểm và dịch vụ của hệ thống GSM là:
Dịch vụ thoại: ngoài các cuộc gọi thông thường của máy di động còn có các cuộc
gọi khẩn cấp, các bản tin có sẵn.
16


Dịch vụ dữ liệu: truyền thông giữa các máy tính và các lưu lượng chuyển mạch
gói. (giới hạn ở mức 1, 2 và 3 của mô hình kết nối mở OSI) Dữ liệu truyền có thể ở
mode trong suốt (tức là thông tin hầu như không bị mất mát khi GSM cung cấp mã
kênh tiêu chuẩ cho dữ liệu người dùng) hoặc mode không trong suốt (khi GSM dùng
mã đặc biệt dựa trên giao diện dữ liệu cụ thể). Ngoài 2 dịch vụ cơ bản trên GSM còn
có các dịch vụ bổ xung như: chuyển hướng cuộc gọi, nhận biết người gọi, bản tin ngắn
SMS (SMS có trang tin giới hạn 60 ký tự 7 bit ASCII).
Đặc điểm của hệ thống GSM được người sử dụng ưa thích là:
Sử dụng SIM là một chíp nhớ chứa các thông tin người sử dụng, các dịch vụ
đăng ký,… Có thể dễ dàng tháo lắp SIM để sử dụng trên máy khác cùng tiêu chuẩn khi
người dùng muốn đổi máy.
Thông tin các cuộc liên lạc được bảo mật trên đường truyền.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới.Khả
năng phủ sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên thế
giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới.
GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc
gọi. Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ hai (second generation, 2G).
GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3rd Generation Partnership
Project (3GPP) Đứng về phía quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất
lượng cuộc gọi tốt hơn, giá thành thấp và có dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà
điều hành mạng là khả năng triển khai thiết bị từ nhiều người cung ứng. GSM cho
phép nhà điều hành mạng có thể sẵn sàng dịch vụ ở khắp nơi, vì thế người sử dụng có
thể sử dụng điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.
Hiện nay, GSM sử dụng 2 phương pháp truy cập kênh vật lý:
 FDMA (Đa truy cập phân chia theo tần số): Phục vụ các cuộc gọi theo các
kênh tần số khác nhau.
 TDMA (Đa truy cập phân chia theo thời gian): Phục vụ các cuộc gọi theo
các khe thời gian khác nhau.

17


Hình 1.5. Kiến trúc vô tuyến mạng GSM theo kĩ thuật TDMA và FDMA
GSM sử dụng kết hợp hai phương pháp đa truy cập là FDMA và TDMA. Dải tần
890 – 915MHz được sử dụng cho đường lên và 935 – 960MHz cho đường xuống
(GSM 900). Dải thông tần một kênh là 200KHz, dải tần bảo vệ ở biên 200KHz nên
tổng số kênh trong FDMA là 124. Một dải thông TDMA là một khung có 8 khe thời
gian, một khe dài 0.577ms, một khung kéo dài trong (8 x0.577) = 4.616ms. Khung
đường lên trễ 3 khe thời gian so với khung đường xuống, nhờ trễ này mà MS có có thể
sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đường lên lẫn đường xuống để
truyền tin bán song công. Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu cho nhau mỗi BTS
phủ một ô của mạng phải sử dụng các tần số cách xa nhau và các ô chỉ được sử dụng
lại tần số ở khoảng cách cho phép.
Truyền dẫn vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm Burst (chứa 148 bit: là một
đơn vị phát của GSM). Mỗi cụm được phát đi trong một khe thời gian 577μs ở trong
một kênh tần số có độ rộng 200KHz nói trên. Mỗi một kênh tần số cho phép tổ chức
các khung thâm nhập theo thời gian, mỗi khung bao gồm 8 khe thời gian từ TS0 đến
TS7.
 Cấu trúc mạng điện thoại di động GSM
Để hiểu rõ hơn về quá trình gửi tin nhắn vị trí cũng như quá trình tương tác của
người sử dụng với module sim trên mạch định vị thông qua mạng GSM, ta cần tìm
hiểu cấu trúc mạng điện thoại di động GSM.
Hệ thống GSM có thể chia thành các hệ thống con như sau
18


- Hệ thống con chuyển mạch – SS. Hệ thống con chuyển mạch bao gồm chức
năng chuyển mạch chính của mạng GSM cũng như việc lưu trữ các cơ sở dữ liệu cần
thiết về số liệu và quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý
thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác
- Hệ thống con trạm gốc – BSS. Hệ thống con trạm gốc BSS được hiểu như hệ
thống vô tuyến: cung cấp và quản lý đường truyền vô tuyếng giữa máy di động và tổng
đài MSC.
- Hệ thống con khai thác và hỗ trợ – OSS. OSS gồm một hay một số OMC dùng
để theo dõi và bảo trì hoạt động của MSC, BTS, BSC
- Trạm di động – MS.

Hình 1.6. Tổng quan hệ thống GSM.
Trong đó:
SS: Hệ thống con chuyển mạch
AUC: Trung tâm nhận thực
HLR: Bộ ghi định vị thường trú
VLR: Bộ ghi định vị tạm trú
MSC: Tổng đài di động
EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị
BSS: Hệ thống con thu phát gốc (phân hệ trạm gốc)
19


BSC: Bộ điều khiển trạm gốc
BTS: Trạm thu phát gốc
OSS: Hệ thống con khai thác và hỗ trợ
MS: Trạm di động
ISDN: Mạng số đa dịch vụ
PSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo gói
CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng
Chức năng của MSC: thực hiện nhiệm vụ điều khiển, thiết lập cuộc gọi đến những
người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác. Thực hiện giao diện với hệ
thống con BSS và giao diện với các mạng ngoài. MSC thực hiện giao diện với mạng
ngoài gọi là MSC cổng (GMSC). Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải
tương thích các đặc điểm truyền dẫn của GSM với các mạng khác được gọi là chức
năng tương tác IWF (InterWorking Functions). IWF cho phép GSM kết nối với các
mạng ISDN, PSTN, PSPDN, CSPDN, PLMN
Chức năng của BSC: BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến
thông qua các lệnh điều khiển từ xa giữa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh
được ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. Một phần của BSC
nối với các BTS còn phần kia được nối với MSC. Trong thực tế BSC là một tổng đài
nhỏ có khả năng thực hiện tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các
kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao. Một BSC trung bình có thể quản lý được
vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này. Giao diện giữa BSC với
MSC được gọi là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và BSC là giao diện A bis.
Chức năng của BTS: BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thuê bao di
động (hay trạm di động - MS), trao đổi thông tin với MS thông qua giao diện vô tuyến
Um. BTS bao gồm các thiết bị như: Anten thu phát, thiết bị xử lý tín hiệu đặc thù cho
giao diện vô tuyến. Một BTS có thể gồm một hay vài máy thu phát vô tuyến TRx. BTS
dưới sự điều khiển của một BSC có thể kết nối theo nhiều đường khác nhau. Cơ bản là
các cấu hình hình sao, vòng hoặc chuỗi nhỏ, nhưng cũng có thể kết hợp các cấu hình
đó lại với nhau
Chức năng của HLR: HLR lưu trữ mọi thông tin liên quan đến việc cung cấp các
dịch vụ viễn thông, kể cả vị trí hiện thời của MS. HLR thường là một máy tính đứng
20


riêng có khả năng quản lý hàng trăm nghìn thuê bao nhưng không có khả năng chuyển
mạch. Một chức năng nữa của HLR là nhận dạng thông tin do AUC cung cấp.
Chức năng của VLR: là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó được nối với
một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu của các thuê bao hiện
đang nằm trong miền phục vụ của MSC và đồng thời lưu trữ số liệu về vị trí của các
thuê bao trên ở mức độ chính xác hơn HLR. Các chức năng VLR thường được liên kết
với MSC.
Trung tâm nhận thực AUC lưu giữ về nhận thực thuê bao, thông qua khóa nhận
thực (Ki), kiểm tra cho tất cả các thuê bao trong mạng. Nó chịu trách nhiệm xử lý nhận
thực và tạo biện pháp bảo mật trong các cuộc gọi. AUC là bộ nhận phần cứng trong
HLR, cho phép bám và ghi lại các cuộc gọi, chống nghe trộm, nó được thay đổi riêng
cho từng thuê bao.
Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR được nối với một MSC thông qua một đường
báo hiệu riêng, nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị di động, hay EIR lưu
trữ thông tin về IMEI và tổ chức danh sách IMEI như sau. Danh sách trắng: gồm các
IMEI hợp lệ. Danh sách xám: gồm các IMEI bị mất cắp. Danh sách đen: gồm các
IMEI của các di động bị lỗi hoặc không kết nối được với mạng GSM hiện tại.
Bộ chuyển đổi mã thích ứng tốc độ TRAU là thiết bị mà quá trình mã hoá và giải
mã đặc thù riêng cho mạng GSM được tiến hành, ở đây cũng thực hiện việc tương
thích tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. Nó kết hợp các đường dữ liệu 13kbps
thành đường PCM 64kbps và ngược lại. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng
có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp nó được đặt giữa BSC
và MSC.
Máy cầm tay là thiết bị viễn thông liên lạc có thể sử dụng trong không gian rộng,
phụ thuộc vào nơi phủ sóng của nhà cung cấp dịch vụ.Chất lượng sóng phụ thuộc
vào thiết bị mạng và phần nào địa hình nơi sử dụng máy chứ ít khi bị giới hạn về
không gian. Tại thời kỳ phát triển hiện nay điện thoại di động là một thiết bị không thể
thiếu trong cuộc sống. Mỗi máy di động cầm tay khi liên lạc, nhà quản lý điều hành
mạng sẽ quản lý theo hai mã số.
Một bộ phận quan trọng của mạng GSM là modul nhận dạng thuê bao, còn được
gọi là thẻ SIM. SIM là 1 thẻ nhỏ, được gắn vào máy di động, để lưu thông tin thuê bao
và danh bạ điện thoại.Các thông tin trên thẻ SIM vẫn được lưu giữ khi đổi máy điện
21


thoại.Người dùng cũng có thể thay đổi nhà cung cấp khác, nếu đổi thẻ SIM.Số SIM
đây là mã nhận dạng di động thuê bao quốc tế, dựa vào mã số này mà nhà quản lý có
thể quản lý được các cuộc gọi và dịch vụ gia tăng khác.
Số IMEI đây là số nhận dạng di động Quốc tế, số này được nạp vào bộ nhớ ROM
khi điện thoại được xuất xưởng, mỗi máy điện thoại có một số IMEI duy nhất, ở các
nước trên thế giới - số IMEI được các nhà cung cấp dịch vụ quản lý, vì vậy ở nước
ngoài nếu một điện thoại di động bị đánh cắp thì cũng không thể sử dụng được.
Ngoài ra còn các thành phần khác như là mạng điện thoại cố định PSTN, tổng đài
điện thoại di động MSC, trạm thu phát vô tuyến BSC và anten thu phát BTS.
1.1.3. Trên thế giới
GPS và công nghệ dẫn đường trên ôtô.

Hình 1.7. Thiết bị GPS tracker
Hiện nay, ngoài GPS duy nhất đã hơn 20 năm qua, Liên minh châu Âu đang tiến
hành dự án hệ thống định vị Galileo. Hệ thống này do tổ chức phi quân sự điều hành,
dự định sẽ chính thức hoạt động vào tháng 12-2011, cung cấp các dịch vụ với độ chính
xác khác nhau tùy thuộc các đối tượng khác nhau.
Một hệ thống khác của Liên bang Nga là GLONASS (Global’naya
Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) cũng được xây dựng đã khá lâu cho mục đích
quân sự, tuy nhiên vào thời điểm này số lượng vệ tinh vẫn chưa đủ để bao phủ toàn bộ
bề mặt Trái đất. Tổng thống V. Putin đã yêu cầu hệ định vị toàn cầu này phải hoàn tất
vào năm 2010 và cuối năm 2006, Bộ trưởng Quốc phòng Nga đã thông báo trong
tương lai GLONASS sẽ được ứng dụng cho dân sự.
Như vậy GPS của Mỹ hiện vẫn là hệ thống duy nhất được sử dụng khá phổ biến
trên ôtô làm phương tiện dẫn đường ở các nước châu Âu, châu Mỹ và Úc. Hệ thống
dẫn đường trên ôtô sử dụng một màn hình, một thiết bị thu phát sóng, một bản đồ số
22


với đầy đủ thông tin dữ liệu đường phố, nhà cửa, cầu đường, sông ngòi, kênh rạch,
rừng núi... xây dựng từ những khảo sát thực tế và kết hợp phần mềm xử lý để thể hiện
sống động hình ảnh con đường, giúp người sử dụng xác định được vị trí xe trên bản
đồ, biết lộ trình đường đi đến điểm được chọn, thông báo rõ số km cách điểm đến, vận
tốc đang đi và vận tốc trung bình, báo đường cấm, đường một chiều...
Thông qua một trạm quản lý trung tâm các lái xe còn được thông báo điểm kẹt xe,
có hỏa hoạn hay tai nạn gần đó không để tránh. Hiện nay, hãng GM đang nghiên cứu
phát triển hệ thống giao tiếp giữa xe và xe, sử dụng GPS để các xe bắt tín hiệu với
nhau, nhận biết khi có xe đến gần trong phạm vi nào đó. Hệ thống này sẽ hỗ trợ tốt cho
xe khi chuyển làn đường, đỗ xe và di chuyển tại nơi đông đúc để tránh va chạm.
1.1.4. Trong nước
Tại Việt Nam, hệ thống định vị toàn cầu GPS từ lâu đã được ứng dụng cho các
công việc kiểm lâm, cứu nạn. Các thiết bị thu phát sóng vệ tinh được sử dụng là
Tomtom (Đan Mạch), Garmin, Holux (Đài Loan)..., tuy nhiên chỉ dừng ở mức độ thu
nhận thông tin về kinh độ, vĩ độ và cao độ vì chưa được tích hợp bản đồ số Việt Nam.
Thời gian gần đây, việc tạo lập bản đồ số đã có kết quả và trên thị trường xuất hiện
một số thiết bị dẫn đường dành cho ôtô trong giai đoạn vừa thăm dò vừa hoàn thiện
sản phẩm.
Cách đây hơn hai năm, khi còn là sinh viên khoa Công nghệ thông tin trường Đại
học Bách khoa Hà Nội, Nguyễn Tư Triều đã bắt tay xây dựng phần mềm bản đồ số
ứng dụng trên máy PDA để làm đề tài tốt nghiệp. Xuất phát từ mong muốn Việt Nam
cũng phải có sản phẩm hữu ích đó do chính người Việt làm, anh đã bỏ công sức và tâm
huyết cho đề tài này và tiếp tục phát triển nó sau khi ra trường.
Anh đưa toàn bộ sản phẩm của mình chia sẻ miễn phí trên mạng và được nhiều
người quan tâm tìm hiểu. Một phiên bản mới của anh vào năm ngoái đã ứng dụng
được trên ôtô, ngoài việc tìm địa điểm, địa danh, tìm lộ trình ngắn nhất còn đo được
vận tốc xe đang chạy và chống trộm...
Cũng trong thời gian đó, Công ty Vietmap đã kêu gọi những người am hiểu cùng
cộng tác phát triển bản đồ số cũng với mục đích tạo nên một thiết bị Car Navigator tại
Việt Nam. Họ đã xây dựng một lực lượng kỹ thuật nhiệt tình xông pha trên khắp tuyến
đường để ngày nay đã có trong tay một bản đồ khá hoàn chỉnh của 64 tỉnh thành.

23


Sau thời gian dài chịu đựng không lợi nhuận, tháng 12-2006, công ty đã tung ra
hai sản phẩm Vietmap-GPSmile52 (sử dụng cầm tay hoặc gắn trên ôtô) và VietmapGPSr12 (Phần mềm cài đặt cho PPC). Tiếp tục vừa phát triển bản đồ trong điều kiện
khó khăn khi hệ thống giao thông liên tục thay đổi, hiện nay Vietmap đã có phiên bản
Vietmap-GPSmile53 và bộ sản phẩm mới Vietmap GPS Pro tích hợp phần mềm điều
khiển bao gồm bản đồ số vào màn hình DVD đã có sẵn trên xe.
Các sản phẩm này có chức năng định vị, tìm đường ngắn nhất, hướng dẫn lộ trình
và tự động tìm lại lộ trình khi đi sai đường, báo đường cấm, đường một chiều, giúp tìm
địa điểm nhà hàng, khách sạn, ngân hàng... không thua kém gì sản phẩm có ở nước
ngoài.
Hạn chế duy nhất của thiết bị này là do chưa có trạm quản lý trung tâm bao quát
được tình hình giao thông trên toàn quốc tại mọi thời điểm nên không thể thông báo
điểm kẹt xe, đoạn đang nguy hiểm sắp đến. Các chỉ dẫn được thể hiện rõ trên màn
hình và thông qua giọng nói bằng tiếng Anh, Việt hoặc Hàn, trong tương lai có thể sẽ
có thêm tiếng Nhật.
GPSmile gồm thiết bị thu sóng hiệu Holux có màn hình cảm ứng nhỏ 3,5 inch, giá
đỡ, sạc điện nguồn và sạc trong ôtô. GPS Pro gồm loa ngoài, bộ điều khiển không dây
và hộp xử lý GPS và sử dụng màn hình DVD có sẵn trên xe để hiển thị. Trang web của
công ty (vietmap.vn) luôn cập nhật phần mềm bản đồ mới cho khách hàng download,
ngoài ra nhân viên bán hàng đều có thể đến tận nơi cập nhật miễn phí cho khách hàng
hàng tháng. Giá bán của GPSmile khoảng 450 USD và GPS Pro là 500 USD khi mua
tại các đại lý cũng như tại chính Công ty Vietmap.
Đối với những xe đời mới như Audi, Lexus, Mazda, BMW X5... đã lắp sẵn màn
hình DVD Navigation bạn có thể phải lắp thêm hộp giải mã (giá khoảng 300 USD) để
dùng với bộ GPS Pro. Cũng có một số nơi chuyên sửa xe có thể giải quyết được vấn đề
mà không cần đến hộp giải mã.
Hiện nay, diễn đàn otosaigon.com là nơi có nhiều phản hồi nhất của người sử
dụng về chất lượng GPS đang được sử dụng thử ở Việt Nam. Các thành viên đã làm
những chuyến đi xa và kiểm tra khả năng tìm kiếm, chỉ dẫn của bản đồ. Kết quả là có
sai sót ở những nơi khá xa trung tâm các tỉnh, ở một số nơi chỉ dẫn lộ trình có thể dài
hơn một chút so với thực tế, tuy nhiên tọa độ tìm kiếm khá chính xác và khả năng xác
định lộ trình khá nhanh.
24


Bản đồ hiện vẫn được công ty hoàn thiện, sửa chữa những điểm chưa chính xác và
cập nhật những thông tin thay đổi đường cấm, đường một chiều, hệ thống biển báo...
Vietmap đang cố gắng hoàn thiện chương trình và sẽ quảng cáo rộng rãi đến người
dùng khi thật sự hài lòng về sản phẩm. Tuy nhiên những ích lợi rõ ràng của thiết bị đã
thu hút nhiều người quan tâm và sử dụng.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống GPS Tracker cho phép người sử dụng thông qua máy tính hoặc điện
thoại quan sát gần như trực tuyến các thông số của đội xe đang di chuyển trên đường
như vị trí, vận tốc, hướng di chuyển, tình trạng quá tốc độ, nhiệt độ, đường nguy hiểm
phía trước…trên bản đồ, ngoài ra hành trình của xe còn được lưu lại để mô phỏng lại
về sau hoặc tạo lập các báo cáo phân tích thống kê, phục vụ cho công tác giám sát và
quản lý phương tiện giao thông của các chủ doanh nghiệp.
Sản phẩm còn giúp chúng ta hiểu hơn về quá trình hoạt động của hệ thống định vị
toàn cầu GPS và cách thức hoạt động của mạng thông tin di đông GSM từ đó có thể
áp dụng trong học tập, nghiên cứu, thực hành và giảng dạy. Sản phẩm giúp cho việc
giám sát cũng như kiểm soát phương tiện giao thông nói riêng và các hệ thống gắn
thiết bị nói chung được chủ động, hỗ trợ cho công tác cứu hộ, phòng chống mất trộm,
hay tìm đường.
Do vậy việc thực hiện đề tài Thiết kế bộ điều khiển định vị giám sát cho các
phương tiện giao thông đảm bảo tính cấp thiết, quan trọng trong sự phát triển của thế
giới hiện đại.
1.3. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài “ Thiết kế bộ điều khiển định vị giám sát cho các phương tiện giao thông“
tập chung nghiên cứu một nhánh nhỏ của hệ thống định vị toàn cầu GPS trong lĩnh vực
giám sát và quản lý phương tiện giao thông. Đề tài có thể ứng dụng trong thực tiễn
trong lĩnh vực giao thông, hàng hải. Khi thiết bị GPS tracker được gắn lên một phương
tiện bất kì ta có thể giám sát và theo dõi vị trí, các thông số của môi trường xung
quanh như nhiệt độ, độ ẩm của phương tiện thông qua một chiếc điện thoại.
1.4. Mục tiêu của đề tài
Trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước công nghiệp hóa hiện đại hóa.
Ngành giao thông vận tải là một trong những ngành phát triển hàng đầu vì vậy một
thiết bị thông minh ra đời giúp chúng ta giám sát và xác định chính xác vị trí của các
25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×