Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị định vị chính xác kết hợp truyền thông vô tuyến phục vụ các mục đính giám sát.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
HOÀNG VĂN DŨNG
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ CHÍNH XÁC KẾT
HỢP TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN PHỤC VỤ CÁC MỤC ĐÍCH GIÁM SÁT
Chuyên ngành : Kỹ thuật truyền thông
LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT
NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : T.S Hà Duyên Trung
Hà Nội – Tháng 3 Năm 2014
Formatted: Line spacing: 1.5 lines

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ kỹ ậ ứu và đƣợ ự
thu t này là do tôi nghiên c c th c
hi i s ng d n c a TS. Hà Duyên Trung. Các k t qu tham kh o t các ngu n
ện dƣớ ự hƣớ ẫ ủ ế ả ả ừ ồ
tài li u khoa h c trích d . N u
ệu cũng nhƣ các công trình nghiên cứ ọc khác đƣợ ẫn đầy đủ ế
có v v sai ph n quy n, tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi ng.
ấn đề ề ạm bả ề ị ệm trƣớc nhà trƣờ
Hà Nội, tháng 3 năm 2014
H c viên
ọ
Hoàng Văn Dũng

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ CHÍNH XÁC
KẾT HỢP TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN PHỤC VỤ CÁC MỤC ĐÍCH GIÁM SÁT
Hoàng Văn Dũng-CB120666 Trang 1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
......................................................................................................................
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 3
..............................................................................
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. 4
DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................................. 5
DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................................. 5
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................ 7
Chƣơng 1 TỔNG QUAN
- 8
..............................................................................................
1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU[1].......................................8
1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM[2] .......9
1.3 DỊCH VỤ VÔ TUYẾN GÓI CHUNG GPRS (GENERAL PACKET RADIO
SERVICE) [3]........................................................................................................... 10
1.4 CƠ SỞ HẠ TẦNG VIỄN THÔNG Ở VIỆT NAM ................................................ 11
1.5 TỔNG QUAN ĐỊNH VỊ PHƢƠNG TIỆN ............................................................ 12
Chƣơng 2 THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI
- 15
....................................................................
2.1 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ THU............................................ 15
2.1.1 Phân tích khối nguồn.................................................................................. 16
2.1.2 Phân tích k 16
hối vi điều khiển .......................................................................
2.1.3 i chip 17
Khố thu tích hợp GPS/GSM...............................................................
2.1.4 Phân tích các thiết bị, linh kiện khác........................................................... 18
2.1.5 Sơ đồ thiết kế chi tiết mạch bộ thu.............................................................. 19
2.2 GIẢI PHÁP KHI LAYOUT MẠCH IN THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI ...................... 25
2.3 UNG TÂM
THIẾT KẾ PHẦN MỀM TR ........................................................ 28
2.3.1 28
Chƣơng trình xử lý SMS ............................................................................
2.3.2 Phƣơng pháp xử lý tin nhắn SMS ............................................................... 29
2.3.3 Chƣơng trình xử lý dữ liệu GPRS............................................................... 31
2.4 XÂY DỰNG HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU ............................................ 32
2.4.1 32
Các bảng trong cơ sở dữ liệu ......................................................................
2.4.2 Sơ đồ thực thể liên kết................................................................................ 33
Formatted: Font: Bold, Font color: Auto

2.5 XÂY DỰNG WEBSITE QUẢN LÝ VÀ HIỂN THỊ DỮ LIỆU LÊN BẢN
ĐỒ SỐ ..................................................................................................................... 34
2.5.1 Giới thiệu chung......................................................................................... 34
2.5.2 Sơ đồ khối .................................................................................................. 35
Chƣơng 3 CÁC GIẢI PHÁP KĨ THUẬT VÀ KẾT QUẢ
- ............................................ 36
3.1 R
GIẢI PHÁP TRÊN SERVE ........................................................................ 36
3.1.1 36
Giải pháp tối ƣu dữ liệu[4]..........................................................................
3.1.2 Kết quả và đánh giá .................................................................................... 40
3.2 APS
GIẢI PHÁP TRÊN BẢN ĐỒ SỐ GOOGLE M ....................................... 41
3.2.1 Các vấn đề thƣờng gặp khi hiển thị dữ liệu trên bản đồ Google maps ......... 41
3.2.2 Mô hình ánh xạ dữ liệu trên bản đồ số........................................................ 43
Chƣơng 4 KẾT QUẢ
- 58
..................................................................................................
4.1 KẾT QUẢ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI ............................................... 58
4.1.1 Thực hiện mạch layout ............................................................................... 58
4.1.2 Các tính năng và đặc tính kĩ thuật............................................................... 59
4.1.3 Kết quả đo đạc thử nghiệm và đánh giá sai số............................................. 60
4.2 UNG TÂM
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ SERVER TR .............. 65
4.2.1 Kết quả hoạt động thử nghiệm server với 200 thiết bị................................. 65
4.2.2 Tổ chức lƣu trữ dữ liệu trong các file.......................................................... 68
4.2.3 Một vài kịch bản thử nghiệm khi triển khai thiết bị..................................... 70
4.2.3.1 Thử nghiệm trên xe máy............................................................................ 70
4.2.3.2 Thử nghiệm trên ô tô ................................................................................. 72
KẾT LUẬN................................................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 82
PHỤ LỤC...................................................................................................................... 83

MỤC LỤC
DANH M C CÁC CH T T T
Ụ Ữ VIẾ Ắ
Tên viết tắt Tên đầy đủ Chú thích
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc
BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia
theo mã
DGPS Differential Global Positioning
System
Hệ thống định vị toàn
cầu vi sai
GNSS Global Navigation Satellite
System
Hệ thống vệ tinh định vị
toàn cầu
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói
chung
GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn
cầu
GSM Global System for Mobile
Communication
Hệ thống thông tin di
động toàn cầu
IP Internet Protocol Giao thức liên mạng
MCS Master Control Station Trạm điều khiển trung
tâm
MCU Microprocessor Control Unit Vi điều khiển
MS Mobile Station Trạm di động
SD Security Digital Thẻ nhớ
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS
SIM Subcriber Indentity Module Mô-đun nhận dạng thuê
bao
SMS Short Message Services Dịch vụ tin nhắn ngắn
TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển
truyền vận
UDP User Datagram Protocol Giao thức truyền vận
không tin cậy
Formatted: Heading Space After: 0 pt, Line
1,
spacing: single

DANH M C B NG BI U
Ụ Ả Ể
B ng 1.1 c các d ch v c a m t s nhà khai thác m ng
ả Giá cƣớ ị ụ ủ ộ ố ạ ở Việt Nam ...............12
Bảng 2.1 Cấu hình cổng COM....................................................................................29
Bảng 2.2 Chuỗi lệnh nhận tin nhắn tức thời................................................................29
Bảng 4.1 Tính năng kỹ thuật của bộ sản phẩm market GPS đạt đƣợc..........................59
Bảng 4.2 Hai mƣơi mẫu dữ liệu thu đƣợc khi đặt thiết bị tại điểm mốc GPS1 và độ sai
lệch vị trí ....................................................................................................................62
Bảng 4.3 Thời gian hoạt động liên tục của thiết bị với khoảng thời gian gửi tin khác
nhau 79
...........................................................................................................................

DANH M C HÌNH V
Ụ Ẽ
Hình 1.1 Sơ đồ ố ệ ố
kh i h th ng .....................................................................................12
Hình 2.1 Sơ đồ ố ế ế ộ
kh i thi t k b 15
thu ............................................................................
Hình 2.2 B trí chân c a th nh SD card
ố ủ ẻ ớ ...................................................................18
Hình 2.3 Hình Sơ đồ ố ồ
nguyên lý kh i ngu n................................................................19
Hình 2.4 Hình Sơ đồ ối vi điề ể
nguyên lý kh u khi n .....................................................21
Hình 2.5 Sơ đồ ố
nguyên lý kh i chíp thu dùng SIM548C và MT3329..........................21
Hình 2.6 Sơ đồ ế ố
k t n i qua UART..............................................................................22
Hình 2.7 Sơ đồ ạ ắ
m ch ng t 23
..........................................................................................
Hình 2.8 Sơ đồ ạ ế ộ thu đị ị
m ch chi ti t b nh v ................................................................24
Hình 2.9 Gi i pháp layout v i kh i anten 25
ả ớ ố ...................................................................
Hình 2.10 V trí t l c và cu n c kh i ngu n
ị ụ ọ ộ ảm ở ố ồ .......................................................26
Hình 2.11 Chi ti t layout ph n m ch ngu n module GSM
ế ầ ạ ồ ..........................................27
Hình 2.12 Layout mạch ..............................................................................................27
Hình 2.13 C u t o server trung tâm
ấ ạ ............................................................................28
Hình 2.14 Sơ đồ ậ ề ậ ố ệ ổ
thu t toán truy n nh n s li u qua c ng COM..................................30
Hình 2.15 Sơ đồ ả ậ ắ ế ố ở ạ ế
gi i thu t l ng nghe k t n i và kh i t o tuy n 32
..................................
Hình 2.16 c th liên k t
Sơ đồ thự ể ế ................................................................................34
Hình 2.17 Sơ đồ chức năng Website...........................................................................35
Hình 3.1 Ví dụ về tối ƣu hóa dữ liệu...........................................................................37
Hình 3.2 Dữ liệu đƣợc tối ƣu (phase 1 và phase 2) so với dữ liệu gốc (original) .........40
Hình 3.3 Dữ liệu định vị hiển thị trên bản đồ trƣớc và sau khi tối ƣu..........................41
Hình 3.4 Dữ liệu hiển thị trên bản đồ bị lệch khỏi đƣờng............................................42
Hình 3.5 43
Hình ảnh kết quả hiển thị trên bản đồ khi mất tín hiệu..................................
Hình 3.6 Mô hình ánh xạ dữ liệu vị trí lên bản đồ.......................................................43
Hình 3.7 Dữ liệu đầu vào thuật toán map-matching....................................................45
Hình 3.8 Các bƣớc để truy vấn dữ liệu định vị............................................................45
Hình 3.9 Dữ liệu sau khi đƣợc select có dạng .............................................................46
Hình 3.10 Bảng dự liệu nhận đƣợc .............................................................................46
Hình 3.11 So sánh khi request không và có sử dụng waypoint ....................................48
Hình 3.12 Kết quả khi có lỗi request...........................................................................49
Hình 3.13 So sánh lộ trình trƣớc và sau khi khớp bản đồ ............................................51
Hình 3.14 Lƣu đồ các bƣớc lƣu dữ liệu đã đƣợc khớp vào cơ sở dữ liệu .....................52
Hình 3.15 Dữ liệu lấy về tƣ Google Map sau khi map-matching.................................53
Hình 3.16 So sánh kết quả dữ liệu trƣớc và sau khi xử lý............................................54
Hình 3.17 Kết quả kinh độ và vĩ độ trƣớc và sau Map-Matching ................................55
Hình 3.18 Trƣớc và sau khi map-matching.................................................................56

Hình 3.19 Kết quả hỗ trợ nội suy lộ trình trên bản đồ .................................................57
Hình 4.1 Mạch in........................................................................................................58
Hình 4.2 Sản phẩm bộ thu sử dụng an ten GSM và GPS bên ngoài.............................59
Hình 4.3 Sản phẩm bộ thu sử dụng anten GSM và GPS tích hợp ................................59
Hình 4.4 Thiết bị đƣợc đặt tại điểm mốc GPS1...........................................................62
Hình 4.5 Hình ảnh marker các điểm thu đƣợc.............................................................64
Hình 4.6 Giao diện phần mềm server trung tâm thu thập vả xử lý dữ liệu ...................65
Hình 4.8 Số lƣợng thiết bị gửi về tới tốc độ 2s/bản tin................................................67
Hình 4.9 Server hoạt động với 200 thiết bị và khả năng tiêu thụ tài nguyên hệ thống .67
Hình 4.10 Dữ liệu đƣợc lƣu trữ theo ngày, tháng, năm tại trung tâm...........................68
Hình 4.11 Định dạng dữ liệu đƣợc lƣu trữ theo ngày, tháng, năm ở log file tại trung
tâm dữ liệu 69
.................................................................................................................
Hình 4.12 Xác định vị trí lắp đặt thiết bị thu...............................................................70
Hình 4.13 Vị trí lắp đặt thiết bị bộ thu tại thân xe .......................................................70
Hình 4.14 V 71
ị trí lắp đặt thiết bị bộ thu tại đầu xe ........................................................
Hình 4.15 Xem lại lịch trình di chuyển của xe máy quãng đƣờng: Tây Hồ - Bách Khoa
– Bộ Công an..............................................................................................................71
Hình 4.16 Bố trí thiết bị trong hộp ngụy trang ............................................................72
Hình 4.17 Lắp đặt hộp thiết bị ở đầu xe ô tô ...............................................................73
Hình 4.18 Lộ trình 100 km từ Bách Khoa Đại lộ Thăng Long Sơn Tây
- - - QL32-Bách
Khoa...........................................................................................................................74
Hình 4.19 Lắp đặt hộp thiết bị ở cốp xe ô tô ...............................................................74
Hình 4.20 Lộ trình 100 km từ Bách Khoa Đại lộ Thăng Long Sơn Tây
- - - QL32-Bách
Khoa...........................................................................................................................75
Hình 4.21 Lắp đặt hộp thiết bị ở gầm xe ô tô .............................................................75
Hình 4.22 Lộ trình của xe với thiết bị đƣợc gắn ở gầm xe...........................................76
Hình 4.23 Hệ thống giám sát, quản lý nhiều thiết bị ở các khu vực khác nhau cùng lúc
trên từng màn hình riêng.............................................................................................78

L U
ỜI NÓI ĐẦ
Với hơn ba mƣơi triệu xe máy và gần hai triệu ô tô hiện có ở Việt Nam, vấn đề
quản lý và giám sát các phƣơng tiện này, đặc biệt là các phƣơng tiện cá nhân và vận tải
đã đƣợc đặt ra từ cách đây nhiều năm và các ứng dụng giám sát hành trình cũng từ đó
mà trở nên ngày càng phổ biến. Tuy nhiên, do nhiều nguyên do khác nhau, các doanh
nghiệp trong nƣớc phần lớn chƣa tự chủ đƣợc công nghệ từ phần cứng tới phần mềm
quản lý do vậy vẫn phải chủ yếu nhập từ nƣớc ngoài. Ngoài ra trong khi triển khai các
ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao, các thiết bị này thƣờng không đáp ứng đƣợc do
quá phụ thuộc vào độ chính xác của module định vị đƣợc tích hợp sẵn mà không chú
trọng tới việc xử lý lại dữ liệu định vị này tại phần mềm trung tâm cũng nhƣ trên bản
đồ số.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế từ thực tế trên, tôi đã quyết định xây dựng một hệ
thống định vị giám sát phƣơng tiện hoàn chỉnh với các tính năng về phần cứng và phần
mềm u
cơ bản là đáp ứng đƣợc các nh cầu về giám sát và quản lý phƣơng tiện. Bên
cạnh đó, tôi cũng đã nghiên cứu các giải pháp cả về kỹ thuật trên phần cứng lẫn trên
phần mềm xử lý để tăng độ chính xác và ổn định ứng dụng định vị sử dụng
cho các
module tích hợp sẵn Tôi tin tƣởng rằng những nghiên cứu của tôi hoàn toàn có khả
.
năng áp dụng vào thực tế và góp phần tích cực vào việc nghiên cứu và phổ biến rộng
rãi các ứng dụng định vị có độ chính xác cao.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Tiến sĩ Hà Duyên Trung, ngƣời trực tiếp
hƣớng dẫn tôi, Trung tâm NAVIS ĐHBKHN, nơi tôi làm việc, đã tạo điều kiện tốt nhất
để tôi có thể hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 3 năm 2014
Học Viên
Hoàng Văn Dũng

Hoàng Văn DũngChƣơng 1 Ổ
- –T NG QUAN
1.1 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU[1]
GPS là hệ thống dẫn đƣờng bằng sóng vô tuyến đặt trên không gian (Space Based
Radionavigation system) thành công và phổ biến nhất cho tới nay. Khoảng cách từ một
vệ tinh tới máy thu đƣợc đo bởi thời gian tới của tín hiệu vệ tinh. Toạ độ ba chiều, vận
tốc và thời gian cũng đƣợc đo nhờ GPS. Hệ thống này có thể sử dụng đƣợc trong mọi
điều kiện thời tiết, trên toàn cầu và vào mọi thời điểm.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm ba bộ phận là chùm vệ tinh, hệ thống điều
khiển mặt đất và bộ phận ngƣời sử dụng.
Chùm vệ tinh: Chùm vệ tinh của hệ GP hiện có tất cả 31 vệ tinh làm việc và dự
S
phòng. Các vệ tinh này đƣợc sắp xếp trên sáu mặt phẳng quỹ đạo nghiêng 55 độ so với
mặt phẳng xích đạo. Quỹ đạo chùm vệ tinh của GPS gần tròn với cao độ là 20.200 km.
Chu kỳ quỹ đạo là một nửa ngày thiên văn hay 11 tiếng 58 phút. Mỗi vệ tinh phát ra
hai tần số vô tuyến phục vụ mục đích định vị, L1 trên tần số 1.575,42 MHz phục vụ
cho dân sự và L2 trên tần số 1 227,6 MHz phục vụ cho quân sự. Các tần số sóng mang
.
đƣợc điều chế bởi các tín hiệu giả ngẫu nhiên C/A, P và bản tin dẫn đƣờng. Các tần số
sóng mang và tín hiệu điều chế đƣợc điều khiển bởi những đồng hồ nguyên tử đặt trên
vệ tinh.
Phân đoạn điều khiển vận hành: Phân hệ này có nhiệm vụ duy trì các vệ tinh và sự
hoạt động chính xác của chúng: bao gồm bốn trạm giám sát đặt ở Diego Garreia, đảo
Ascension, đảo Kwajalein và đảo Hawai; một trạm điều khiển chính tại trung tâm điều
hành không gian Colorado- Hoa Kỳ; các địa điểm này đƣợc chọn để tối đa hóa vùng
bao phủ của các vệ tinh. Mục đích của hệ thống điều khiển là điều khiển sự hoạt động
của các vệ tinh, xác định quỹ đạo, xử lý các đồng hồ nguyên tử, truyền các bản tin theo
dõi và thu thập các mã C/A và mã P, Y từ các vệ tinh và truyền dữ liệu này tới trạm
điều khiển trung tâm MCS, các trạm giám sát liên tục theo dõi các vệ tinh và đƣờng đi
Formatted: Font: Not Bold, Font color: Auto,
English (U.S.)
Formatted: Heading None, Line spacing:
2,
single, bullets numbering
No or

của chúng, lƣu trữ các dữ liệu về chúng, thông tin này đƣợc xử lý ở trạm điều khiển
chính để xác định quỹ đạo của các vệ tinh và cập nhật thông tin dẫn đƣờng cho mỗi vệ
tinh nhƣ quỹ đạo chính xác, lịch thiên văn, sửa lỗi đồng hồ…Thông tin này đƣợc
truyền lên các vệ tinh cung cấp phƣơng tiện để ra lệnh và điều khiển các vệ tinh, tải lên
các thông tin dẫn đƣờng và các dữ liệu khác.
Bộ phận ngƣời sử dụng: bao gồm tất cả các đối tƣợng cho các mục đích dân sự và
quân sự. Các máy thu riêng biệt theo dõi các mã hoặc pha của các sóng mang (hoặc cả
hai) và đều thu nhận các bản tin thông báo. Bằng cách so hàng tín hiệu đến từ vệ tinh
với bản sao của mã phát đƣợc lƣu trong máy thu, ta có thể xác định đƣợc cự ly đến vệ
tinh. Nếu các cự ly tới bốn vệ tinh đƣợc liên kết với các thông số quỹ đạo vệ tinh thì
máy thu có thể xác định ba giá trị tọa độ địa tâm của vị trí mình.
Vệ tinh GPS đầu tiên đƣợc phóng vào năm 1978. Mƣời vệ tinh đầu tiên là các vệ
tinh triển khai, đƣợc gọi là Block I. Từ năm 1989 đến 1993, 23 vệ tinh đƣợc sản xuất
gọi là Block II đƣợc phóng. Việc phóng vệ tinh thứ 24 năm 1994 đã hoàn thiện hệ
thống.
1.2 1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU
GSM[2]
GSM là hệ thống thông tin di động số toàn cầu ở dải tần 900MHz, 1800MHz và
1900MHz đƣợc tiêu chuẩn viễn thông châu Âu quy định. GSM là một tổ hợp các giải
pháp bao gồm hệ thống chuyển mạch kênh, hệ thống chuyển mạch gói, nút điều khiển
vô tuyến và các trạm phát gốc cùng với cơ sở dữ liệu mạng, các dịch vụ cơ bản và các
nút quản lý mạng. Việc vận hành bảo dƣỡng đƣợc tích hợp trong mạng thông minh
(IN/GSM). GSM cũng làm việc với các kỹ thuật IP và kỹ thuật gói là một nền tảng
chính hƣớng tới hệ thống viên thông di động phổ biến (UMTS) trong thế hệ di động
thứ 3 và hơn nữa. Lƣu động (Roaming) quốc tế cho phép thuê bao di chuyển ở toàn bộ
vùng phủ sóng của GSM. Hệ thống sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí thuê bao.
Formatted: Heading Line spacing: single,
2,
No bullets numbering
or

GSM cung cấp một số tính năng nhƣ thoại, thông tin số liệu tốc độ cao, fax và dịch vụ
tin nhắn ngắn.
Một hệ thống GSM thực chất là mạng di động mặt đất công cộng PLMN(Public
Land Mobile Network). Một cách tổng quát thì mạng PLMN hợp tác với mạng cố định
để thiết lập cuộc gọi, qua các giao diện PLMN tiếp xúc với bên ngoài, bao gồm các
mạng ngoài, nhà khai thác và ngƣời sử dụng.
Mạng GSM đƣợc chia thành nhiều hệ thống con nhƣ sau:
- Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem).
- Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem).
- Phân hệ bảo dƣỡng và khai thác OSS (Operation Subsystem).
- Trạm gốc MS (Mobile Station).
1.3 1.3 GPRS (GENERAL PACKET
DỊCH VỤ VÔ TUYẾN GÓI CHUNG
RADIO SERVICE) [3]
Sự hiện diện của GPRS tài hiện lên một bƣớc quan trọng trong quá trình trƣởng
thành của mạng GSM. Đặc biệt, không giống nhƣ GSM và HSCSD, là các dịch vụ
chuyển mạch kênh, GPRS là một hệ thống chuyển mạch gói. Mục đích của GPRS là
cung cấp các dịch vụ kiểu mạng Internet tới ngƣời sử dụng mobile, mang lại sự hội tụ
gần gũi hơn giữa IP và tính di động. Thực tế mà nói, ngoài việc nhắm vào một thị
trƣờng tầm cỡ dƣới quyền hạn của chính mình, rõ ràng GPRS có thể đƣợc xem nhƣ là
một bậc thang tiến triển quan trọng giữa GSM và UMTS.
Một MS của GPRS bao gồm đầu cuối thuê bao (MT), là thiết bị mà tạo ra cơ chế cho
việc thu và phát tín hiệu dữ liệu và bên cạnh đó là thiết bị TE, là một thiết bị giống nhƣ
một PC mà các ứng dụng có thể chạy trên đó. Trong một mạng GSM/GPRS, một MS
của GPRS có khả năng thực hiện chức năng theo ba cơ chế hoạt động lớp A, B và C.
GPRS cho ra các dịch vụ phi thời gian thực với tốc độ dữ liệu từ 9 lên đến 171kb/s với
hầu hết các mạng tạo ra một nửa tốc độ dữ liệu tối đa. Tốc độ bit có sẵn phụ thuộc vào
2,
No or

số lƣợng ngƣời sử dụng của mạng và kiểu kênh đƣợc sử dụng. GPRS chỉ ra bốn loại
mã (CS-1, CS-2, CS- -
3, CS 4), việc chọn một trong số đó phụ thuộc vào môi trƣờng
hoạt động. Có thể đạt đƣợc tốc độ dữ liệu tối đa theo giả thuyết bởi dùng CS 4, bởi đó
-
không cần sử dụng mã nào và chỉ một ngƣời sử dụng đơn lẻ thực hiện đƣợc truy nhập
v C
ào tài nguyên kênh truyền. ác tốc độ truyền dữ liệu có đƣợc cho phép một loạt các
dịch vụ có thể đƣợc truy nhập từ tin nhắn đơn giản tới truyền file hiệu quả và trình
duyệt Web. Việc tƣơng tác với các dịch vụ truyền phát TCP/IP và X.25 là khả thi. Một
khi đã đƣợc đấu nối với mạng, một cuộc gọi có thể đƣợc thiết lập trong vòng dƣới một
giây, nhanh hơn đáng kể so với GSM. Ngoài việc cung cấp các dịch vụ điểm tới điểm,
GPRS còn có khả năng phân phối các cuộc gọi điểm tới đa điểm trong đó các đầu nhận
cuộc gọi có thể là nhóm hoặc những ngƣời sử dụng trong một vùng quảng bá đặc biệt.
1.4 1.4 CƠ SỞ HẠ TẦNG VIỄN THÔNG Ở VIỆT NAM
Công nghệ GSM đƣợc ứng dụng vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện nay, ba nhà
cung cấp di động công nghệ GSM lớn nhất của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và
Viettel Mobile, đây cũng là những nhà cung cấp chiếm thị phần nhiều nhất trên thị
trƣờng với số lƣợng thuê bao mới tăng chóng mặt trong thời gian vừa qua. Theo thống
kê năm 2006, ở Việt Nam có đến hơn 85% ngƣời dùng đang là khách hàng của các nhà
cung cấp dịch vụ theo công nghệ GSM và cho tới năm 2014 con số này sẽ còn cao hơn
rất nhiều.
Cho tới thời điểm này, thị trƣờng thông tin di động của Việt Nam đã có khoảng
150 triệu thuê bao di động. Khi mà ba nhà cung cấp dịch vụ di động lớn nhất của Việt
Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel đều tăng trƣởng rất nhanh với số lƣợng thuê
bao mỗi ngày phát triển đƣợc lên tới hàng ngàn thuê bao với diện tích phủ sóng mạng
GSM/GPRS lên tới 98% diện tích trên đất liền.
Cƣớc viễn thông hiện nay đã giảm nhiều so với trƣớc. Mức cƣớc phổ biến cho các dịch
vụ.
Formatted: Right: 0", bullets
No or
numbering
Formatted: English (U.S.), Check spelling and
grammar

B ng 1.1 c các d ch v c a m t s nhà khai thác m ng
ả Giá cƣớ ị ụ ủ ộ ố ạ ở Việt Nam
Tên dịch vụ Giá cước Nhà cung cấp Khu vực phủ sóng
SMS 200-250
đ/tin nhắn
Vietel,Mobiphone,
Vinaphone
Cả nƣớc
Call 1000-1500
đ/phút gọi
Vietel,Mobiphone,
Vinaphone
Cả nƣớc
GPRS 100đ/10Kbytes Vietel,Mobiphone,
Vinaphone
Cả nƣớc
Chính vì thế việc ứng dụng các dịch vụ sẵn có của các nhà mạng viễn thông trong nƣớc
là hoàn toàn có thể áp dụng đƣợc với chi phí cũng nhƣ độ ổn định chấp nhận đƣợc.
1.5 1.5 TỔNG QUAN ĐỊNH VỊ PHƢƠNG TIỆN
1.5.1 1.5.1 [4]
Kiến trúc hệ thống
Hình 1.1 kh i h ng
Sơ đồ ố ệ thố
Formatted: Caption, Centered, Right: 0", Line
spacing: single
Formatted: Justified
2,
No or
Formatted: Normal, Space After: pt,
12 No
bullets numbering
or
Formatted: underline, Font color: Auto
No
Formatted: Centered
Formatted: Font: underline, Font color:
No
Auto
Formatted: Font: Not Bold

Cấu trúc hệ thống:
Hệ thống quản lý và giám sát đối tƣợng là loại hình dịch vụ dựa trên những yêu
một
cầu của ngƣời sử dụng mà đƣa ra những chức năng đối với thiết bị GPS Tracker. Hệ
thống sử dụng công nghệ định vị toàn cầu (GPS) thông qua hệ thống thông tin di động
toàn cầu (GSM) gồm 1 server trung tâm bao gồm: Phần mềm xử lý, phần hiển thị trên
Website, hệ quản trị cơ sở dữ liệu và các thiết bị GPS Tracker gắn trên các đối tƣợng
giao thông hoặc gắn tại một vị trí xác định.
 Ngƣời sử dụng là ngƣời sở hữu phƣơng tiện với một thiết bị GPS đƣợc gắn trên
xe, họ có thể gửi tin nhắn tới server để điều khiển hoạt động của thiết bị và
SMS
theo dõi chúng trên màn hình máy tính cá nhân hoặc điện thoại thông minh.
 Thiết bị GPS Tracker có nhiệm vụ thu tín hiệu từ vệ tinh GPS trong không
gian, tính toán tọa độ không gian và các thông tin khác, sau đó chuyển đến khối
vi điều khiển MCU tách, lọc và chuyển về trung tâm điều khiển thông qua mạng
thông tin di động GSM nhờ mô đun GSM/GPRS. Các chức năng và nhiệm vụ
-
chính của thiết bị: Thiết bị cần phải có khả năng thu đƣợc tín hiệu vệ tinh của hệ
thống định vị GPS, sau đó xuất dữ liệu dƣới định dạng chuẩn NMEA0183.
Đồng thời, thiết bị có khả năng truyền toàn bộ thông tin về vị trí đã thu đƣợc về
một server trung tâm qua đƣờng truyền GSM/GPRS. Ngoài ra, thiết bị còn có
khả năng tiếp nhận và xử lý tin nhắn SMS để thay đổi các chế độ hoạt động.
 Server trung tâm có nhiệm vụ nhận và phân tích các yêu cầu gửi đến từ ngƣời
sử dụng, nhận dữ liệu gửi về từ thiết bị thông qua dịch vụ SMS hoặc GPRS, xử
lý và lƣu trữ vào cơ sở dữ liệu đồng thời đẩy các thông tin định vị và quản lý lên
Website.
Cấu trúc về cơ bản gồm một Modem GSM / GPRS Wavecom để nhận SMS từ
ngƣời dùng và thiết bị và các phần mềm để xử lý dữ liệu và hiển thị. Phần mềm
trên Server sẽ bao gồm một chƣơng trình phần mềm có thể kết nối với Modem
GSM qua cổng COM để nhận cũng nhƣ gửi đƣợc các SMS, có chức năng luôn

lắng nghe dữ liệu gửi qua GPRS và cũng có thể đọc đƣợc dữ liệu dƣới dạng file
.txt từ thẻ nhớ. Một web Server có chức năng quản lý các thông tin của thiết bị
và ngƣời sử dụng đồng thời lấy dữ liệu định vị trong Cơ sở dữ liệu hiển thị lên
Google Map. Ngƣời dùng có thể truy cập vào Website để biết các thông tin này.
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL xây dựng các trƣờng tƣơng ứng chứa dữ liệu định
vị, thông tin từ ngƣời dùng và thiết bị GPS Tracker Formatted: Font: Not Bold, (Asian) Japanese,
Do not check spelling grammar
or

Chƣơng 2 Ế Ế
- THI
. T K VÀ TRI N KHAI
Ể
Nhƣ vậy, để triển khai một hệ thống định vị phƣơng tiện, ta phải xây dựng các phân
hệ gồm phần cứng máy thu, server và giao diện hiển thị. Trong chƣơng này, tôi sẽ tập
trung trình bày sâu hơn vào các nội dung trên với trọng tâm là thiết kế phần cứng máy
thu.
2.1 NGHIÊN C U THI T K T O B THU
Ứ Ế Ế CHẾ Ạ Ộ
Sơ đồ nguyên lý thiết kế chung bộ thu tín hiệu vệ tinh toàn cầu GPS/GNSS đƣợc
xây dựng dựa trên sự kết hợp tính năng xử lý và truyền số liệu dựa trên công nghệ
mạng thông tin di động gồm khối nguồn, khối GPS, khối GSM, thẻ nhớ và khối vi điều
khiển đóng vai trò điểu khiển và liên kết giữa các khối chức năng.
Hình 2.1 kh i thi t k b
Sơ đồ ố ế ế ộ thu
Formatted: Font: pt, underline, Font
14 No
color: Auto
14 No
color: Auto
Formatted: underline, Font color: Auto, All
No
caps
No
caps
No
caps
No
caps
No
caps
No
caps
Formatted: All caps
Formatted: Right: 0", Space Before: 0 pt
No
Auto
Formatted: Justified, Space Before: 6 pt

2.1.1 Phân tích khối nguồn
Chức năng của khối nguồn trong thiết bị là để ung cấp nguồn nuôi cho toàn bộ hệ
c
thống gồm vi điều khiể p GPS kết hợp module GSM
n ATMEGA128L và chi
(GPS/GSM module).
Yêu cầu dải điện áp ra từ 3.4 4.5V một chiều có dòng đỉnh đồng thời hối
V - 3A k
có thiết kế nhỏ gọn phù hợp với kích thƣớc yêu cầu của thiết bị đầu cuối oạt động
và h
ổn định.
2.1.2 Phân tích khối vi điều khiển
Chức năng của vi điều khiển này là để thực hiện việc tiếp nhận và xử lý dữ liệu
định vị từ khối GPS đồng thời thực hiện chức năng điều khiển hoạt động của hệ thống
bao gồm gửi bản tin định vị qua mạng GPRS về sever trung tâm, xử lý yêu cầu của
sev SMS.
er truyền tới qua tin nhắn
Yêu cầu cần có 2 khối UART hoạt động song song thực hiện việc thu bản tin định
vị từ ch p thu và gửi các tập lệnh điều khiển hệ thống làm việc theo đúng yêu cầu
i .
Ngoài ra, khối nay phải oạt động ổn định,tốc độ xử lý ộc vào mức yêu cầu, có
h tùy thu
kích thƣớc nhỏ gọn phù hợp với yêu cầu về kích thƣớc của thiết bị thu Một yếu tố
.
khác đó là à loại vi điều khiển thông dụng ở thị trƣờng Việt Nam
l .
Lựa chọn vi điều khiển ATMEGA128 của hãng
[5] A .
tmel
Lý do chọn vi điều khiển đây là một loại vi điều khiển có tốc độ xử lý
ATMEGA128 vì
mạnh, thông dụng tại Việt Nam với các chức năng chính sau:
 Xử lý bản tin NMEA0183 thu đƣợc từ tín hiệu vệ tinh GPS
 Điều SIM548C
khiển khối GSM trên bằng tập lệnh AT: Gửi dữ liệu định vị đến
server (là các bản tin định vị), nhận và gửi tin nhắn ngắn SMS.
 Điều khiển các thiết bị ngoại vi: rơ le, thẻ nhớ.
-
No
Formatted: Font: Not Bold, underline, Font
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto

2.1.3 i chip
Khố thu tích hợp GPS/GSM
Chức năng chính của hai module GPS và GSM trong thiết bị định vị đó là: module
GPS sẽ tín hiệu định vị từ vệ tinh đƣa vào dữ liệu đã đƣợc tính toán ra
thu và chân
UART của vi điều khiển Trong khi đó, module GSM sẽ thực hiện gửi các tin nhắn
.
SMS và dữ liệu đƣợc đóng gói thành data packet về sever khi nhận đƣợc lệnh điều
khiển từ vi điều khiển ATMEGA128.
Yêu cầu cả hai module phải có độ nhạy cao và với module GPS cần có độ chính xác
phù hợp với yêu cầu thử nghiệm đồng thời phải có kích thƣớc nhỏ gọn phù hợp với yêu
cầu thiết kế toàn mạch.
Lựa chọn chip thiết kế:
 MT3329 của hãng Mediateck cho chức năng GPS (anten tích hợp) [6]
 S [7]
IM548C của hãng Simcom cho chức năng GSM (hỗ trợ anten ngoài)
Trong quá trình thiết kế chế tạo sản phẩm mẫu bộ thu định vị sử dụng vệ tinh, tôi đã sử
dụng module SIM548C và module MT3329 có những tính năng cơ bản sau:
Chức năng GSM của SIM548C:
- SIM548C làm việc ở 4 tần số khác nhau: EGSM 900 MHz/DCS 1800 MHz và
SM850 MHZ/PCS 1900MHz.
- SIM548C hỗ trợ giao thức TCP/IP, rất hữu ích cho việc thực hiện việc truyền dữ
liệu.
- SIM548C đƣợc thiết kế với kích thƣớc nhỏ gọn 50mm x 33mm x 8.8mm. SIM548C
có thể đƣợc sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng ví dụ nhƣ: M2M, điện thoại
thông minh, thiết bị định vị cầm tay và các thiết bị di động khác hoặc các ứng dụng
cho xe hơi, cho server…
- SIM548C đƣợc thiết kế với công nghệ nguồn tiết kiệm, vì vậy dòng tiêu thụ của
phần GSM/GPRS trong chế độ SLEEP rất nhỏ, khoảng 3mA.
Chức năng GPS của module MT3329:
No
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
Formatted: Font: Not Bold, English (U.S.)
No
color: Auto
No
color: Auto

- Năng lƣợng tiêu thụ: chỉ là 180mW với ăng ten chủ động (chế độ hoạt động liên
tục) và 150mW với ăng ten bị động (chế độ hoạt động liên tục).
- Giao thức:SiRF nhị phân/NMEA AI3/F (giao tiếp SIRF) cho AGPS
-0183, và
RTCM (cho DGPS)
- Độ chính xác: ở chế độ bình thƣờng <10m, khi dẫn đƣờng DGPS <3.
- Độ nhạy tracking : -165± 2 dBm
2.1.4 Phân tích các thiết bị, linh kiện khác
Phân tích lựa chọn thẻ nhớ
Chức năng chính của thẻ nhớ là để lƣu trữ thông tin di chuyển của thiết bị (các bản tin
định vị vệ tinh toàn cầu) phụ vụ việc kiểm tra, xem lại lịch trình của thiết bị thông qua
c
một phần mềm xử lý trên máy tính.
Yêu cầu cần sử dụng oại thẻ nhớ phổ biến trên thị trƣờng, khả năng lƣu trữ, đọc, g
l hi
dữ liệu.
Lựa chọn: Thẻ nhớ SD card nhƣ trên hình 2.2.
Hình 2.2 B trí chân c a th nh SD card
ố ủ ẻ ớ
No
No
color: Auto
No
color: Auto
Formatted: Right: 0"
Formatted: Right: 0", Space Before: 0 pt
No
color: Auto

MMC/SD card có 9 chân:
 Chân 1: CS (chip select) là chân chọn chip dùng trong mode SPI, chân này đƣợc
nối với chân chọn chip của MCU.
 Chân 2: DI (data input) hay là chân MOSI, chân này đƣợc nối với chân MOSI của
MCU.
 Chân 3,6 là các chân GND.
 Chân 4: chân nguồn.
 Chân 5: CLK giữ nhịp trong mode SPI, chân này đƣợc nối với SLK của MCU.
 Chân 7: chân DO (data output) chân này đƣợc nối với chân MISO của MCU.
2.1.5 Sơ đồ thiết kế chi tiết mạch bộ thu
2.1.5.1 Sơ đồ chi tiết mạch nguồn
Khối nguồn cung cấp cho toàn bộ mạch hoạt động có sơ đồ chi tiết nhƣ trên hình vẽ
sau:
Hình 2.3 nguyên lý kh i ngu n.
Hình Sơ đồ ố ồ
No
Formatted: Justified, Level Indent: Left:
4,
0.39", Hanging: 0.01", stops: 0.39", Left
Tab
No
No
Auto

Mạch đƣợc thiết kế chế tạo với khối nguồn trên, nguồn đầu vào đƣợc cung cấp là 9V
hoặc 12V lấy từ acquy hoặc pin.
Nguồn 4.2V cho MCU ( ) và module GPS/GSM sử dụng IC
ATMEGA128L
LM2576ADJ. Đây là IC hoạt động theo nguyên lý nguồn xung kiểu Buck. Điện áp đầu
ra đƣợc điều chỉnh liên tục để đảm bảo cho điện áp đầu ra luôn giữa ở một giá trị cố
định. Trong sơ đồ cấu tạo thì LM2576 gồm khối: So sánh, tạo dao động, công suất, quá
dòng...
Nguồn 3.3V cho module GPS/GSM sử dụng IC LM1117 3.3V. Đây là IC hoạt động
-
theo nguyên lý ổn áp có hồi tiếp.
Nhận xét:
 Khối nguồn cung cấp điện áp một chiều ở đầu ra không đổi trong hai trƣờng hợp
điện áp đầu vào thay đổi hoặc dòng tiêu thụ của tải thay đổi, tuy nhiên sự thay đổi
này phải có giới hạn khi điện áp đầu vào trong khoảng từ 7V đến 48V
 Khối nguồn cho điện áp một chiều đầu ra có độ ổn định, giảm thiểu đƣợc hiện
tƣợng gợn xoay chiều.
2.1.5.2 Sơ đồ thiết kế mạch vi điều khiển
Sơ đồ thiết kế cho khối vi điều khiển dùng nhƣ trên hình sau:
ATMEGA128L
No
color: Auto
No
Formatted: Justified, Level Indent: Left:
4,
0.54"

Hình 2.4 nguyên lý kh u khi n
Hình Sơ đồ ối vi điề ể
Vi điều khiển hoạt động với điện áp đầu vào từ 3.5÷5V với nguồn
ATMEGA128L
tạo dao động hạch anh 8MH . Ngoài việc hỗ trợ giao tiếp SPI với thẻ nhớ SD,
là t z
ATMEGA128L còn có sẵn hai khối giao tiếp UART0 và UART1 để giao tiếp với
Sim548C và MT3329 cụ thể là dùng UART0 với phần GPS và UART1 với phần GSM,
chú ý chuyển đổi điện áp logic giữa 3.3V và 5V sử dụng mạch phân áp.
2.1.5.3 Sơ đồ thiết kế mạch chip thu
Khối chip thu dùng module SIM548C và MT3329 có sơ đồ nguyên lý nhƣ trên hình sau:
Hình 2.5 nguyên lý kh i chíp thu dùng SIM548C và MT3329
Sơ đồ ố
No
Auto
No
Formatted: Justified, Level 4
Formatted: Centered, Right: 0"
No
Auto

Phân tích thiết kế khối GSM
- Phần nguồn cung cấp – 4.5V, dòng điện cực đại Imax = 2A, luôn
: Vbat = 3.4V
đảm bảo sụt áp không dƣới 3.4V kể cả khi dòng điện đạt đỉnh. Có thể dùng Pin
Ni_Cd hoặc Ni_MH làm nguồn nếu đảm bảo điều kiện này. Tuy nhiên để thiết
bị thêm nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí nên trong thiết kế khối nguồn tôi đã sử dụng
phƣơng án dùng trực tiếp nguồn V để cấp cho khối GSM.Trƣờng hợp dùng
3.8
Pin làm nguồn cấp chín thì điện áp V đƣợc cung cấp tại chân VCHG làm
h 3.8
nguồn sạc cho pin này.
- Nguồn dự phòng VRTC Vmax=2V, Vnormal = 1.8V đƣợc lấy từ Pin
: CMOS.
VRTC đƣợc sử dụng khi Vbat không còn cung cấp cho hệ thống.
- Kích hoạt chức năng GSM Sử dụng chân PWRKEY: Điều chỉnh điện áp chân
:
này xuống mức thấp trong vài giây, khi đó chân Status điện áp khoảng 2.8V.
Tín hiệu đèn Led để nhận biết trạng thái chức năng GSM đã đƣợc kích hoạt hay
chƣa. Khi trong chế độ dò tìm mạng, Led sẽ nháy 100ms/lần cho tới khi tìm
đƣợc mạng di động, tốc độ nháy sẽ giảm dần còn 2000 s/lần. Trong trƣờng hợp
m
thiết bị đƣợc đóng kín bởi vỏ hộp ta cần khối này tự khởi động và kết nối mạng.
Vì vậy phƣơng án thay thế nút bấm thủ công bằng một mạch RC làm cho
sim548C tự hoạt động khi cấp nguồn.
- Giao tiếp UART
Hình 2.6 k t n i qua UART
Sơ đồ ế ố
No
Formatted: Justified, Space Before: 12 pt
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
Auto

Ta cần đảm bảo mức điện áp logic phù hợp giữa Module với các thiết bị khác khi
giao tiếp bằng chuẩn UART. Ví dụ trƣờng hợp giao tiếp giữa Module với MCU
ATMEGA128L, cần sử dụng 1 mạch phân áp để giảm mức điện áp logic của MCU từ
5V xuống 3.3V.
Phân tích thiết kế khối GPS
- Nguồn cấp ta sử dụng nguồn cung cấp riêng 3.3V ± 5% .
- Nguồn dự phòng VRTC đƣợc cung cấp từ Pin 3.3V, chân này đƣợc sử dụng để
lƣu trữ các thông tin định vị khi không còn nguồn cấp chính trong 1 thời gian
ngắn thì khi đó thời gian để tiếp tục xử lý tín hiệu GPS sẽ nhanh hơn rất nhiều .
- Cổng UART ốc độ Baud thƣờng là 4800 – 34800, đối với giao thức NMEA là
t
9600.
2.1.5.4 Thiết bị tắt bật nguồn của xe
Hình 2.7 Sơ đồ mạch ngắt
Thiết kế mạch khá đơn giản chỉ gồm một opto và một rơ le và một số linh kiện thụ
-
động khác. Trong đó Opto để cách ly khối điều khiển (vi điều khiển) với khối công
suất (khối ngắt nguồn bộ phun xăng) và rơ có tác tác dụng ngắt nguồn cấp từ
-le cho xe
khóa khởi động.
Nguyên lý hoạt động của rơ le nhƣ sau: ban đầu khi rơ le đóng, chân 1 của rơ le sẽ
- - -
thông với chân 2 qua công tắc chuyển (mặc định). Khi có tín hiệu điều khiển là một
No
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
Formatted: Justified, Level 4
No
color: Auto

xung lên gửi từ một chân vi điều khiển tới chân 2 của IC PC817, công tắc chuyển của
rơ-le đang ở vị trí chân số 2 chuyển sang vị trí chân số 3 làm hở mạch ở chân 1 và 2.
Nhƣ vậy, khi tiến hành lắp rơ le, ta phải nối dây nguồn của xe vào lần lƣợt đầu 1 và 2
-
của rơ le, nhƣ vậy khi rơ le không hoạt động thì xe vẫn khởi động và chạy bình
- -
thƣờng, còn khi rơ le đã đƣợc kích hoạt thì do hở mạch nên xe sẽ không khởi động
-
đƣợc nữa mà phải nhắn tin để khôi phục lại chế độ ban đầu.
2.1.5.5 Thiết kế bản sơ đồ chi tiết toàn bộ phân hệ máy thu định vị
Sơ đồ mạch chi tiết toàn bộ phân hệ phần cứng máy thu định vị nhƣ trên hình vẽ sau:
Hình 2.8 m ch chi ti t b nh v
Sơ đồ ạ ế ộ thu đị ị
No
Formatted: Level 4
No
Auto
Formatted: Level Indent: Left: 0.3",
2,
Numbered + Level: 1 + Numbering Style: 1, 2,
3, + Start at: 1 + Alignment: Right + Aligned
…
at: 0.25" + Indent at: 0.5"

3.12.2 GIẢ Ạ Ế Ị ĐẦ Ố
I PHÁP KHI LAYOUT M CH IN THI T B U CU I
Riêng với module GSM, để hạn chế tối đa việc tổn hao tín hiệu khi truyền trên
mạch nhằm hạn chế việc mất kết nối, ta phải chú ý tới kích thƣớc dây trên mạch,
khoảng cách của dây với lớp đồng xung quanh, khoảng cách giữa 2 Patch anten. Chi
tiết layout phần kết nối giữa pad anten và chân anten của module GSM:
Hình 2.9 i pháp layout v i kh i anten
Giả ớ ố
Nhƣ trong hình trên, kích thƣớc của pad cắm anten là 2mm*3mm. Khoảng cách
giữa RF connector và chân của module GSM phải nhỏ hơn 3mm. Khoảng cách
RF
giữa pad anten và chân RF ở module GSM phải nhỏ hơn 11mm.
Ngoài ra, để hạn chế công suất tổn hao ở khối nguồn, khi layout khối nguồn ta phải chú
ý tới một vài điểm sau:
- Dây nguồn không đƣợc đi ngang qua khối cao tần RF.
- Độ rộng của dây nguồn phải lớn hơn 1.6mm (trong mạch là 2mm).
No
caps
Formatted: All caps
No
color: Auto

- Tụ lọc phải để gần chân VBAT của module.
- Dây nguồn phải đƣợc bao quanh bởi dây đất để có thể triệt nhiễu tốt hơn.
Hình 2.10 V trí t l c và cu n c kh i ngu n
ị ụ ọ ộ ảm ở ố ồ
Chi tiết layout nhƣ trong hình sau:
a) Lớp top b) Lớp bot

Hình 2.11 Chi ti t layout ph n m ch ngu n module GSM
ế ầ ạ ồ
Để hạn chế nhiễu tín hiệu khi truyền trên mạch ở tần số cao, ta phải đi dây trên bo
mạch sao cho hạn chế tối đa việc sinh ra các tụ kí sinh làm ảnh hƣởng tới chất lƣợng
tín hiệu của mạch.
Hình 2.12 Layout mạch
Ngoài ra để tăng cƣờng độ chính xác, việc can thiệp vào chip thu là không thực
hiện đƣợc, vì thế ta phải lựa chọn module GPS có độ nhạy thu cao, ngoài ra ở những
khu vực bị che khuất hoặc thời tiết xấu có thể tích hợp thêm anten bên ngoài để việc
thu tín hiệu vệ tinh không bị gián đoạn.
No
color: Auto
Formatted: Justified, Line spacing: 1.5 lines

2.3 THI T K M TRUNG TÂM
Ế Ế PHẦN MỀ
Nhƣ đã đề cập ở chƣơng 1, server trung tâm là nơi tiếp nhận và xử lý toàn bộ yêu
cầu từ ngƣời dùng và thiết bị qua SMS và GPRS. Để thực hiện đƣợc các chức năng
trên tôi đã thiết kế s ver trung tâm bao gồm chức năng chính nhƣ
er 2 hình sau:
Hình 2.13 C u t o server trung tâm
ấ ạ
2.4.12.3.1 Chƣơng trình xử lý SMS
Quá trình xử lý dữ liệu nhận đƣợc qua bản tin SMS đƣợc thực hiện từ phía ngƣời
dùng tới thiết bị giám sát trung tâm xử lý dữ liệu. Ở đây, phần mềm trung
thông qua
tâm vừa đóng vai trò là nơi trung chuyển SMS, xác thực ngƣời dùng và chuyển nội
dung tin nhắn của ngƣời dùng (đơn giản) sang tin nhắn cấu hình cho thiết bị (phức tạp
hơn). Quá trình này có thể đƣợc mô tả nhƣ sau: Ngƣời dùng nhắn tin tới server trung
tâm (cụ thể là modem SIM kết nối với máy tính qua cổng COM) yêu cầu cấu hình cho
một thiết bị của họ, sau khi nhận và xác thực số điện thoại của ngƣời dùng cùng với
các thiết bị mà họ có thể quản lý, server thực hiện chuyển yêu cầu của ngƣời dùng
thành tin nhắn ra lệnh và gửi tin nhắn đó đến số điện thoại của thiết bị tƣơng ứng. Các
yêu cầu của ngƣời dùng bao gồm: dừng/cho phép gửi bản tin về server (tiết kiệm pin),
thay đổi thời gian gửi giữa các bản tin, ngắt xe.
Formatted: Font: Bold, underline, Font
No
color: Auto, All caps
No
No
Formatted: All caps
Formatted: Justified, Indent: First line: 0.3"
No
Auto
No
Formatted: Outline numbered + Level: 3 +
Numbering Style: + Start at: 1 +
1, 2, 3, …
Alignment: Left + Aligned at: + Indent at:
0"
0.5"

2.2.12.3.2 Phƣơng pháp xử lý tin nhắn SMS
Nhƣ đã trình bày ở trên, server gửi và nhận tin nhắn SMS nhờ việc điều khiển
modem GSM qua giao tiếp qua cổng COM máy tính. Tuy nhiên, để có thể giao tiếp
đƣợc cần cấu hình kết nối COM này nhƣ sau:
B ng 2.1 C u hình c ng COM
ả ấ ổ
Baudrate 19200
Databits 8
Stopbits One
Parity None
Modem GSM đƣợc điều khiển bằng tập lệnh AT command, đây là một tập lệnh rất
phổ biển, các thiết bị module SIM hiện nay của các công ty nhƣ SIMCOM,
WAVECOM và ngay cả các dòn COM3G của Viettel, Vinaphone đều hỗ trợ.
g D- Đối
với hệ thống này,thiết bị đƣợc sử dụng modem của công ty WAVECOM, tập lệnh
là
AT 8].
command đƣợc mô tả chi tiết trong datasheet[ Bảng dƣới đây trình bày một số
lệnh quan trọng và phản hồi tƣơng ứng.
B ng 2.2 Chu i l nh nh n tin nh n t c th i
ả ỗ ệ ậ ắ ứ ờ
Lệnh kiểm tra Trả lời Ý nghĩa
AT OK Kết nối modem tốt
AT + CPMS OK Thiết lập bộ nhớ trên SIM
AT+CMGF=1 OK Định dạng SMS dạng text
AT+CNMI=2,1,0,0,
0
OK Xong lệnh này không làm gì
nữa. Đợi tin nhắn đến
2.4.2 CMTI: "SM",3 SMS vừa nhận đƣợc lƣu, đó
No
Formatted: Heading Line spacing: single,
3,
Outline numbered + Level: 3 + Numbering
Style: + Start at: 1 + Alignment: Left
1, 2, 3, …
+ Aligned at: + Indent at: 0.5", stops:
0" Tab
0.49", Left
Formatted: Justified, Indent: First line: 0.3",
Right: 0", Space Before: 12 pt
No
color: Auto, Not Highlight
No
color: Auto, Not Highlight
No
color: Auto
Formatted: Space After: 6 pt
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
Formatted: None, Space Before: 0 pt, No
bullets numbering, Don't keep with next
or

là SMS thứ 3
AT+CMGR="3" CMGR: 1,"REC
UNREAD","+8416692
21566",,"08/01/23,09:2
0:25+00" SMS 1
Đọc tin nhắn vừa nhận đƣợc
Sơ đồ thuật toán xử lý tin nhắn SMS đƣợc thể hiện trong hình dƣới đây:
Bắt đầu
Kiểm tra kết
nối cổng
Gửi các lệnh
setting cho
Modem
Nhận dữ liệu trả
về qua cổng kết
nối COM
Tách, kiểm tra
số điện thoại
Gửi các lệnh
setting cho
Modem
Chế độ LOG-IN
Gửi tin nhắn
yêu cầu hệ
thống
LOG-OUT
Dữ liệu: Lat,
Long, Time,
Speed, ID, ...
Insert vào cơ sở
dữ liệu
Thông báo lỗi
Kết thúc
Có lỗi
Không
lỗi
Thiết bị
Ngƣời
dùng
Hình 2.14 t toán truy n nh n s u qua c ng COM
Sơ đồ thuậ ề ậ ố liệ ổ
Quy trình trên đƣợc xây dựng nhằm đáp ứng nhƣng yêu cầu sau:
 Đảm bảo tính bảo mật: số thuê bao chƣa đăng kí sử dụng hệ thống sẽ không đƣợc
phục vụ tại server.
 Đơn giản hóa cú pháp cấu hình của ngƣời dùng.
Formatted: Justified, Indent: First line: 0.5"
No
Auto
Formatted: Font: Not Bold, Underline

 Nâng cao tính uyển chuyển của hệ thống (nhờ việc điều khiển qua server, ngƣời
quản lý có thể thay đổi hoặc thêm bớt các chức năng khác mà không cần lập trình
lại cho những thiết bị hiện có).
2.2.22.3.3 Chƣơng trình xử lý dữ liệu GPRS
Mỗi thiết bị giám sát cần thực hiện kết nối với server trung tâm qua địa chỉ IP tĩnh
và qua một cổng đã đƣợc xác định trƣớc. Khi số lƣợng thiết bị giám sát tăng thì cần
thiết lập cơ chế đa luồng (multi threading) cho server để đảm bảo sự cập nhật dữ liệu
đầy đủ. Quá trình lắng nghe kết nối và khởi tạo tuyến đƣợc trình bày nhƣ sau. Đầu tiên,
một client (thiết bị) kết nối tới IP tĩnh của server và qua port cố định đã đƣợc mở
một .
Server, sau khi chấp nhận kết nối, tạo ra luồng riêng để nhận dữ liệu của thiết bị này và
quá trình tƣơng tự sẽ diễn ra với tất cả các client khác. Trong từng luồng, mỗi khi nhận
đƣợc một bản tin bất kì, server sẽ tiến hành kiểm tra tính hợp lệ của bản tin đó (sử dụng
regular expression) và cuối cùng là tách trƣờng thông tin tƣơng ứng và chèn vào cơ sở
dữ liệu.
Sơ đồ giải thuật server lắng nghe và khởi tạo luồng (thread) nhƣ sau:
No
Formatted: Heading Outline numbered +
3,
Level: 3 + Numbering Style: + Start
1, 2, 3, …
at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: +
0"
Indent at: 0.5"

Hình 2.15 i thu t l ng nghe k t n i và kh i t o tuy n
Sơ đồ giả ậ ắ ế ố ở ạ ế
2.32.4 XÂY DỰNG HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU
Database sử dụng phần mềm Microsoft SQL 2008 Express, gồm có các bảng:
bảng [user], bảng [group], bảng [vehicle], bảng [position] và cuối cùng là bảng [sms]
lƣu thông tin các tin nhắn đến server.
2.3.12.4.1 Các bảng trong cơ sở dữ liệu
- Bảng dữ liệu [user] -
lƣu trữ các thông tin về ngƣời dùng: [UserID] ID ngƣời
dùng là duy nhất (tùy ý lựa chọn), Fullname – tên đầy đủ, DOB- ngày sinh,
Address - Emai
địa chỉ, l – hòm thƣ điện tử, PhoneNumber – Số điện thoại liên
lạc, Password – mật khẩu (mã hóa MD5), Status – trạng thái đăng nhập, Level –
cấp độ (admin hay user).
- Bảng dữ liệu [group] lƣu trữ thông tin về đội xe, mỗi xe đƣợc quản lý sẽ thuộc
đội xe cụ thể. Gồm các trƣờng: [GroupID] – ID đội xe, là duy nhất và tự chọn,
[LeaderName] – Tên ngƣời quản lý hoặc đội trƣởng, [PhoneNumer] – Số điện
No
color: Auto
2,
1, 2, 3, …
0"
Indent at: 0.25"
Formatted: Font: Not Bold, All caps
Formatted: Level Outline numbered +
3,
1, 2, 3, …
0"
Indent at: 0.5"
No
No
color: Auto
No
No
color: Auto

thoại đội trƣởng, [Address] – địa chỉ đội xe hoặc đội trƣởng, [UserID] – ID
ngƣời dùng (mỗi ngƣời dùng có thể có nhiều hơn 1 đội xe).
- Bảng dữ liệu [vehicle] lƣu thông tin của xe và thiết bị gắn trên xe. Gồm các
trƣờng: [VehicleID] – ID của xe (là duy nhất và cố định), [Type] – Loại xe,
[Color] – Màu sắc, [PhoneTracker] – Số điện thoại tracker gắn trên xe,
[GroupID] – ID đội xe của xe.
- Bảng dữ liệu [position] lƣu thông tin định vị về tất cả các xe. Gồm các trƣờng:
[index] kinh
– ID bản ghi (là duy nhất, tự tăng), [Lat] – vĩ độ (latitude), [Lng] –
độ (longitude), [Speed] – tốc độ, [Time] – thời gian nhận bản tin, [Dr1] và [Dr2]
lƣu thông tin về hƣớng của xe, [Type] – Loại bản tin (SMS,GPRS hay
SDCARD), [VehicleID] – ID của xe tƣơng ứng với bản ghi nhận đƣợc.
- Bảng dữ liệu [sms] lƣu thông trữ các tin nhắn từ ngƣời dùng. Gồm các trƣờng
[UserID] – Xác định ngƣời dùng nhắn tin, [Time] – thời gian nhận tin nhắn,
[Contents] – Nội dung tin nhắn.
2.3.22.4.2 Sơ đồ thực thể liên kết
Các khóa ngoại Update và Delete theo quy tắc CASCADE (việc thay đổi dữ liệu ở
khóa chính sẽ thay đổi tất cả nội dung của khóa ngoại đƣợc tham chiếu đến).
No
No
color: Auto
No
No
color: Auto
No
3,
1, 2, 3, …
0"
Indent at: 0.5"

position
VehicleID
[Index]
Time
Lat
Lng
Speed
Dr1
Dr2
sms
UserID
Time
Contents
user
UserID
FullName
DOB
Address
Email
PhoneNumber
Password
Status
[Level]
vehicle
VehicleID
Type
Color
PhoneTracker
GroupID
group
GroupID
LeaderName
PhoneNumber
Address
UserID
Hình 2.16 c th liên k t
Hình 0.1Sơ đồ thự ể ế
2.42.5 XÂY DỰNG WEBSITE QUẢN LÝ VÀ HIỂN THỊ DỮ LIỆU LÊN BẢN
ĐỒ SỐ
2.4.12.5.1 Giới thiệu chung
Hệ thống Website trực tuyến giám sát đối tƣợng trên phạm vi TP Hà Nội đƣợc xây
dựng trên việc thực hiện các chức năng về giám sát, quản lý tài khoản, quản lý xe và
đội xe, kết hợp phần mềm server trung tâm và hệ nhúng bản đồ số gồm: Hanoi Maps,
Google Maps API, Vietbando, vào Website. Do vậy, ngƣời sử dụng có thể thực hiện
đƣợc quản lý theo dõi, xem lại lộ trình, tốc độ, quãng đƣờng di chuyển của đối tƣợng
theo khoảng thời gian tùy chọn ngay trên nền bản đồ. Ngoài việc thực hiện quản lý
theo dõi đối tƣợng trên bản đồ số, thông tin về các phƣơng tiện của hệ thống giám sát
cũng đƣợc đƣa ra, có thể thực hiện giám sát đối tƣợng theo thời gian thực. Các dữ liệu
đƣợc cập nhật về trạng thái hoạt động tƣơng ứng với từng phƣơng tiện cụ thể.
Website đƣợc phát triển trên nền ASP với cơ sở dữ liệu SQL. Ngƣời dùng có thể truy
cập vào Website tại địa chỉ: http://giamsatphuongtien.com.vn
Formatted: Centered
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
2,
1, 2, 3, …
0"
Indent at: 0.25"
Formatted: Font: Not Bold, All caps
No
3,
1, 2, 3, …
0"
Indent at: 0.5"
No
color: Auto

2.4.22.5.2 Sơ đồ khối
Cấu trúc chức năng hoạt động của Web site nhƣ trên hình vẽ sau:
WEBSITE
Giám sát
Quản lý tài
khoản
Quản lý đội
xe
Quản lý xe
Vị trí xe hiện
tại
Giám sát thời
gian thực
Xem lại lộ
trình
Xem kết quả
từ log file
Map-matching
Thêm tài
khoản (admin)
Xóa tài khoản
(admin)
Sửa thông tin
tài khoản
Thêm đội xe
Sửa thông tin
đội xe
Xóa đội xe
Thêm xe
Sửa thông tin
xe
Xóa xe
Trang chủ Liên hệ Giới thiệu Trợ giúp
Hình 2.17 Sơ đồ chức năng Website
Các chức năng chính bao gồm:
 Giám sát: Cho phép giám sát một hoặc nhiều thiết bị trong thời gian thực
 Quản lý tài khoản: Tài khoản trong hệ thống đƣợc phân cấp admin và user với
các chức năng cao cấp hơn đƣợc dành cho admin.
 Quản lý xe và đội xe: Bao gồm các chức năng thêm, sửa, xóa thông tin xe, đội
xe. Website phải đảm bảo mỗi user chỉ đƣợc quản lý các thiết bị trong đúng
quyền hạn của mình.
 Các chức năng phụ khác nhƣ: Trợ giúp, Giới thiệu cung cấp cho ngƣời dùng
thông tin tổng quát về hệ thống và một số chỉ dẫn cơ bản.
No
3,
1, 2, 3, …
0"
Indent at: 0.5"
Formatted: Justified, Right: 0"
No
Auto
Formatted: Caption, Centered, Right: 0",
Space Before: 0 pt, Line spacing: single
Formatted: Centered, Space After: 12 pt

Chƣơng 3 Ả
- CÁC GI I T VÀ K T QU
PHÁP KĨ THUẬ Ế Ả
Trong chƣơng này, tôi tập trung vào một số giải pháp có thể triển khai đƣợc ở phía
server trung tâm nhằm cải thiện độ chính xác về kết quả dữ liệu định vị lẫn kết quả
hiển thị lên bản đồ số (Google Maps).
3.23.1 GIẢI PHÁP TRÊN SERVER
3.2.13.1.1Giải pháp tối ƣu dữ liệu[4]
Tại sao cần tối ưu dữ liệu?
Khi số lƣợng bản tin gửi về với tần suất lấy mẫu cao (1Hz) thì với số lƣợng thiết bị
giám sát lớn sẽ xảy ra hiện tƣợng quá tải dữ liệu. Ví dụ, ới tần suất gửi bản tin dữ liệu
v
NMEA1083 là 1s/bản tin/thiết bị thì trong một ngày số lƣợng bản tin nhận đƣợc sẽ là
60×60×24=86400 bản tin. Với mỗi bản tin có kích thƣớc 70 bytes tƣơng ứng với
khoảng 6Mb dữ liệu đƣợc truyền và lƣu trữ tại server một ngày. Kết quả là tại trung
tâm sẽ lƣu trữ một lƣợng lớn bản tin dữ liệu, ảnh hƣởng đến hiệu năng hoạt động của
server và thời gian hiển thị thông tin cho ngƣời sử dụng. đƣa ra giải pháp xử lý số
Tôi
lƣợng bản tin “dƣ thừa” này tại server trung tâm với yêu cầu không làm mất đi khả
năng giám sát liên tục và chính xác đối với bộ thu.
Ý tƣởng của thuật toán đó là vị trí của phƣơng tiện có rất ít hay gần nhƣ không
thay đổi trong vòng một giây và chỉ có một vài trong số hàng ngàn điểm đó là những
điểm quan trọng (những điểm mang nhiều thông tin –tôi tạm gọi là điểm chuyển
hƣớng). Ví dụ, khi ngƣời dùng kiểm tra lại lịch sử di chuyển của phƣơng tiện trên một
tuyến đƣờng, với hầu hết cac hệ bản đồ số phổ biến nhƣ Google Maps, chỉ cần điểm
ta
bắt đầu và kết thúc của tuyến đƣờng và những điểm chuyển hƣớng di chuyển là có thể
vẽ lại lộ trình mà không cần load lại toàn bộ các điểm. Dựa trên nguyên lý về sự
chuyển hƣớng của phƣơng tiện, ta hoàn toàn có thể giảm hay loại bỏ những điểm
không cần thiết giữa những điểm này. Hơn nữa, một bộ lọc đơn giản có thể đƣợc dùng
14 No
14 No
14 No
14 No
Formatted: Font: pt, All caps
14
No
caps
Formatted: Level Indent: Hanging: 0.5",
2,
Space Before: 6 pt
No
caps
Formatted: All caps
Formatted: Justified, Level Outline
3,
numbered + Level: 3 + Numbering Style: 1, 2,
3, + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned
…
at: 0.25" + Indent at: 0.75"
No
color: Auto

để loại bỏ những điểm có cùng tọa độ, những điểm này đƣợc sinh ra khi phƣơng tiện
dừng trên đƣờng hoặc ở khu đỗ xe.
Hình sau trình bày nguyên lý cơ bản của việc dữ liệu trƣớc và sau khi đƣợc tối ƣu.
Hình 3.1 Ví d v t u
ụ ề ối ƣu hóa dữ liệ
Sau khi xử lý thuật toán này những bản tin trùng lặp tại các điểm 1 và 4 sẽ đƣợc
,
loại bỏ và khi thực hiện chức năng xem lại lộ trình di chuyển của xe trên trong một
khoảng thời gian có hƣớng di chuyển không đổi với các điểm bắt đầu – kết thúc là 1 và
7 có hai đoạn đƣờng là 1 thì các điểm trung gian 2, 3, 5, 6 là không cần thiết,
-4, 4-7
chúng sẽ đƣợc loại bỏ. Nhƣ vậy khi cần xem lại lộ trình di chuyển từ điểm bắt đầu 1 và
kết thúc 7 chỉ cần các điểm đầu và cuối mỗi đoạn đƣờng di chuyển của xe và điểm
chuyển hƣớng 4.
Nhƣ vậy, quá trình thực hiện qua 2 bƣớc nhƣ sau: đầu tiên hạn chế các điểm trùng
lặp chính là các điểm có cùng một tọa độ, sau đó chọn các điểm có hƣớng di chuyển
thay đổi so với các điểm trƣớc đó.
Chi tiết thuật toán nhƣ sau:
Pha 1: Loại bỏ những điểm trùng nhau
Vì những điểm trung nhau có tọa độ giống nhau vì thế kết quả của phép trừ giữa
hai điểm liên tiếp sẽ bằng không. Vì thế, ta chỉ cần một vòng lặp với các phép trừ để để
loại bỏ những điểm này.
No
Auto
No
color: Auto

Mảng đầu vào là A[], là một mảng N phần tử, chứa chỉ số và tọa độ của các điểm.
Kết quả của pha này là mảng B[], gồm K phần tử (K<=N).
- Bƣớc 1:
Khởi tạo B[ ];
B[0]:=A[0];
i:=0; // điểm hiện tại
j:=i; //điểm tiếp theo
k:=0;
- Bƣớc 2:
Loop
{
if i >= N-1 or j>=N: //Vòng lặp kết thúc
Return B[ ] ;
if i <N and j<N: //Tiếp tục lặp
j++;
if(A[i] != A[j]) // Không phải điểm trùng nhau
i:=j; // Tới điểm tiếp theo
B[k++]:=A[j]; // Lưu trữ vào B[]
else
j++;
}
Pha 2: Loại bỏ những điểm giữa hai điểm chuyển hƣớng.
Sau khi kết thúc pha 1, ta thu đƣợc một tập các điểm đƣợc lƣu trong bảng B[].
Những điểm chuyển hƣớng có thể là điểm bắt đầu hoặc kết thúc của mảng B[] hoặc là
những điểm mà tại đó góc di chuyển có sự sai khác nhất định với điểm gần nhất trƣớc
nó, trong nghiên cứu này tôi xác định giá trị đó là 10 độ. Những điểm dƣ thừa là
những điểm nằm giữa hai điểm chuyển hƣớng và cần bị loại bỏ.
Formatted: Line spacing: 1.5 lines, Bulleted +
Level: 1 + Aligned at: 0.25" + Indent at: 0.5"
Formatted: Font: Italic, underline, Font
No
color: Auto
Formatted: Font: Italic
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
Formatted: Line spacing: 1.5 lines, Bulleted +
Level: 1 + Aligned at: 0.25" + Indent at: 0.5"
No
color: Auto
Formatted ...
Formatted ...
Formatted ...
Formatted ...
Formatted ...
Formatted ...
Formatted ...
Formatted ...
Formatted ...
Formatted ...
Formatted ...

Mảng đầu vào là mảng B[] chứa K phần từ với mỗi i thuộc[0,K], B[i] tƣơng ứng là
là góc của mỗi điểm. Đầu ra là mảng R[] chứa M phần tử (M<=K), bao gồm chỉ số của
các điểm chuyển hƣớng. Với mỗi điểm j thuộc [0,M], B[R[j]] là góc của các điểm
chuyển hƣớng này.
Bƣớc 1:
Khởi tạo:
i := 0; // Điểm bắt đầu của điểm chuyển hướng trong mảng B[]
j :=0; // biến chỉ số trong R[ ]
Bƣớc 2:
If index >= K-1 // vòng lặp kết thúc
{
Jump Step 4;
}
Else // kiểm tra mỗi phần tử trong B[ ]
{
NextIndex:=Findturningdirectionpoint(index);//tìm điểm chuyển hướng
tiếp theo
R[j++]:= NextIndex; // lưu trữ điểm tìm được
}
Bƣớc 3:
Index := NextIndex; // khởi tạo điểm chuyển hướng tiếp theo
Return Step 2;
Bƣớc 4:
Return R[ ];
Một vòng lặp sẽ đƣợc dùng trong hàm Findturningdirectionpoint() để tìm các điểm tiếp
theo với góc của chúng sai khác 10 độ so với điểm chuyển hƣớng trƣớc đó và sau đó
trả về chỉ số của chúng trong mảng B[].
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto

3.2.2.13.1.2 Kết quả và đánh giá
Thông qua mô giải pháp tối ƣu dữ liệu, hình sau trình bày kết quả so sanh dữ liệu
khi chƣa đƣợc tối ƣu (Original), dữ liệu sau khi đã loại bỏ những điểm trùng lặp (Phase
1) và dữ liệu sau khi loại bỏ điểm trên cùng đoạn đƣờng có hƣớng di chuyển không
đổi.
Hình 3.2 D c t i d u g c (original)
ữ liệu đƣợ ối ƣu (phase 1 và phase 2) so vớ ữ liệ ố
Có thể thấy rõ ràng qua biểu đồ trên, trong lần thử nghiệm với hơn 8000 điểm, sau pha
1 (loại bỏ điểm trùng nhau), số lƣợng điểm bị lƣợc bỏ không đáng kể có thể do phƣơng
tiện không dừng, nghỉ mà di chuyển liên tục. Tuy nhiên, sau pha 2, một số lƣợng điểm
rất lớn (khoảng 6000 điểm) đã đƣợc loại bỏ, số điểm còn lại chỉ lớn hơn 2000.
Hình vẽ sau trình bày dữ liệu định vị hiển thị trên bản đồ trƣớc (hình a) và sau khi đƣợc
tối ƣu (hình b). Kết quả cho thấy không có sự thay đổi về lộ trình di chuyển của
phƣơng tiện, tuy nhiên sau khi tối ƣu thì đƣờng biểu thị di chuyển phƣơng tiện sẽ
không đƣợc “trơn” so với đƣờng dữ liệu gốc.
3,
1, 2, 3, …
at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 0.25" +
Indent at: 0.75"
Formatted: Centered
Formatted: Centered, Indent: First line: 0.3"
No
color: Auto
Formatted: Check spelling and grammar

a) b)
Dữ liệu gốc Dữ liệu sau tối ƣu
Hình 3.3 D nh v hi n th trên b c và sau khi t
Hình 4 - 2. ữ liệu đị ị ể ị ản đồ trƣớ ối ƣu
Chính đầu ra của thuật toán tối ƣu hóa dữ liệu này lại là đầu vào của các bài toán
xử lý trên bản đồ nhằm tăng độ chính xác khi hiển thị thông tin định vị.
3.33.2 GIẢ ẢN ĐỒ Ố
I PHÁP TRÊN B S GOOGLE MAPS
3.3.13.2.1Các vấn đề thƣờng gặp khi hiển thị dữ liệu trên bản đồ Google maps
Trong nhi ng h p, d nh v g tracker v
ều trƣờ ợ ữ liệu đị ị ửi từ ề server, sau khi đã đƣợc xử
lý và hi n th
ể ị lên b , v n có nh ng sai l ch nh nh v i b .
ản đồ ẫ ữ ệ ất đị ớ ản đồ
Nguyên nhân d n t i nh ng sai l ch này có th do: gi m c a t
ẫ ớ ữ ệ ể ữ chậ ủ ầng đối lƣu và
t ng ion x y ra khi tín hi u v tinh b ng khí quy c hi
ầ ả ệ ệ ị chậm đi khi xuyên qua tầ ển. Hoặ ện
tƣợ ệu đa đƣờ ả ệ ả ạ ừ nhà hay các đối tƣợ
ng tín hi ng, x y ra khi tín hi u ph n x t ng khác
trƣớ ớ ỗi đồ ồ ỗ ồ ồ
c khi t i máy thu.L ng h máy thu là l i do d ng h có trong máy thu không
chính xác nhƣ đồ ồ ử ệ ộ ể
ng h nguyên t trên các v tinh GPS. M t nguyên nhân khác có th là
do l i qu o c bi i thiên tinh thông báo v trí không chính
ỗ ỹ đạ cũng đƣợ ết nhƣ lỗ văn, do vệ ị
xác.Nhà cao t a hình, nhi u lo n t ho m chí tán lá d y có th
ầng, đị ễ ạn điệ ử ặc đôi khi thậ ầ ể
chặ ậ ệ ỗi đị ị ặc không đị ị đƣợ
n thu nh n tín hi u, gây l nh v ho nh v c. Nói chung máy
thu GPS không làm vi ho lòng t.Che khu t v hình
ệc trong nhà, dƣới nƣớc ặc dƣới đấ ấ ề
h i u này liên quan t i v i c a các v m b t kì. Phân b
ọc, đ ề ớ ị trí tƣơng đố ủ ệ tinh ở thời điể ấ ố
Formatted: Centered
No
Auto
Formatted: underline, All caps
No
Formatted: Level Indent: Hanging: 0.5",
2,
Space Before: 12 pt
No
No
No
Formatted: All caps
3,
1, 2, 3, …
at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 0.25" +
Indent at: 0.75"
No
color: Auto, Condensed 0.05
by pt
No
color: Auto, Condensed 0.05
by pt

v ng là khi các qu v v trí t o các góc r ng v i nhau. Phân b x u
ệ tinh lí tƣở ả ệ tinh ở ị ạ ộ ớ ố ấ
x y ra khi các qu v tinh trên m ng th ng ho c c m thành nhóm.
ả ả ệ ở ột đƣờ ẳ ặ ụ
V i nh ng sai l ch này, khi hi n th lên b s gây ra nhi u l i thi u chính xác
ớ ữ ệ ể ị ản đồ ẽ ề ỗ ế
nhƣ vị trí phƣơng tiệ ị ỏ đƣờ ứ ự ể ị ị ộ và hƣớ
n b lêch kh i ng,sai th t hi n th v trí,l trình ng di
chuyể ủa phƣơng tiệ
n c n.
Để rõ hơn về điều này, ta xét í dụ nhƣ sau:
v
Hình 3.4 D u hi n th trên b b l ch kh ng
ữ liệ ể ị ản đồ ị ệ ỏi đƣờ
Rõ ràng trong trƣờng hợp trên không thể băng cắt qua đƣờng hoặc chuyển đƣờng
một cách đột ngột nhƣ vậy. Trong nhiều trƣờng hợp yêu cầu độ chính xác khi hiển thị
trên bản đồ số nhƣ trong các ứng dụng dẫn dƣờng, điều này sẽ làm ảnh hƣởng đáng kể
đến độ chính xác của những phƣơng pháp trên.
Vấn đề mất tín hiệu GPS hoặc sự cố trên đƣờng truyền cũng là những vấn đề hay
gặp phải trong các hệ thống định vị dành cho mục đích giám sát.
Ví dụ nhƣ trong hình sau:
Formatted: Centered
Formatted: Caption, Centered, Line spacing:
single
No
color: Auto

Hình 3.5 nh k t qu hi n th trên b khi m t tín hi u
Hình ả ế ả ể ị ản đồ ấ ệ
3.3.23.2.2Mô hình ánh xạ dữ liệu trên bản đồ số
Để -
khắc phục việc ánh xạ dữ liệu lên bản đồ bị sai lệch, phƣơng pháp map
matching đã đƣợc nghiên cứu và thực hiện trong phạm vi luận văn.
Mô hình đƣợc xây dựng nhƣ sau:
Hình 3.6 Mô hình ánh x d u v trí lên b
ạ ữ liệ ị ản đồ
Mô hình đƣợc xây dựng gồm các bƣớc tiền xử lý dữ liệu, map (ánh xạ dữ
-matching
liệu lên bản đồ), lƣu cơ sở dữ liệu và hiển thị dữ liệu. Mỗi bƣớc đóng một vai trò quan
Formatted: Centered
Formatted: Font: underline
No
Formatted: Justified, Level Space After: 6
3,
pt, Outline numbered + Level: 3 + Numbering
Style: + Start at: 1 + Alignment: Left
1, 2, 3, …
+ Aligned at: 0.25" + Indent at: 0.75"
No
Auto

trọng trong việc thực hiện đƣa dữ liệu lên bản đồ một cách chính xác và thời gian hiển
thị nhanh.
Tại server:
- Bƣớc 1: Dữ liệu đầu vàolà dữ liệu đƣợc gửi về từ thiết bị GPS và lƣu vào cơ sở
dữ liệu.
- Bƣớc 2: Tiền xử lý dữ liệu dùng để loại bỏ lƣợng lớn các điểm sai, điểm dƣ thừa
để giảm số điểm lƣu trữ không cần thiết đồng thời giảm số lƣợng các request
cho bƣớc tiếp theo và qua đó tăng tốc độ xử lý. Điểm sai và những điểm dƣ thừa
là những điểm do thiết bị gửi về nhƣng sau khi đƣợc tính toán thì bị loại bỏ do
sự phi logic và sự lặp lại của những điểm này.
- Bƣớc 3: Ánh xạ dữ liệu lên bản đồ (Map là việc gửi dữ liệu định vị
-matching)
thô lên server của Maps nhằm ánh xạ những điểm này vào các tuyến
Google
đƣờng tƣơng ứng.
- Bƣớc 4: Lƣu những điểm đã đƣợc ở bƣớc 4. Việc lƣu
vào CSDL map-matching
trữ này sẽ phục vụ cho các yêu cầu hiển thị ở các bƣớc tiếp theo.
Tại client:
- Hiển thị kết quả đƣợc thực hiện bên phía client. Khi ngƣời dùng yêu cầu về hiển
thi lộ trình và vị trí, mô hình sẽ truy cập cơ sở dữ liệu chứa các dữ liệu đã đƣợc
map- .
matching và trả về kết quả trên bản đồ
3.3.2.1 -matching
Thực hiện mô hình map
- :
Bƣớc 1 -matching)
Lấy dữ liệu gửi về trang khớp dữ liệu bản đồ (map
Bảng dữ liệu định vị đầu vào đƣợc lƣu trong cơ sở dữ liệu có dạng nhƣ trong hình sau:
No
No

Hình 3.7 -matching
Dữ liệu đầu vào thuật toán map
Để lấy đƣợc dữ liệu này ta phải thực hiện các câu lệnh Select trên javascript với các thủ
tục nhƣ sau:
Hình 3.8 truy v n d nh v
Các bƣớc để ấ ữ liệu đị ị
Trong bảng dữ liệu lƣu các trƣờng thông tin Lng…Tuy
VehicleID, Time, Lat,
nhiên để thực hiện khớp dữ liệu lên bản đồ ta chỉ cần lấy ra tọa độ lat,lng từ CSDL qua
câu lệnh: SELECT lat,lng FROM tableCSDL
Formatted: Centered
No
color: Auto
No
Auto

Hình 3.9 D c select có d ng
ữ liệu sau khi đƣợ ạ
Sau đó dữ liệu sẽ đƣợc nhận tại trang khớp bản đồ bằng phƣơng thức Post trong
javax thông qua javascript
$.ajax({
'type':'POST',
'url' : đường dẫn tới trang khớp dữ liệu,
'data':{ dữ liệu nhận từ trang chứa CSDL },
'success':function(data){
}
Dữ liệu nhận đƣợc có dạng là một mảng các điểm chứa tọa độ lat,lng
Hình 3.10 B ng d u nh c
ả ự liệ ận đƣợ
Truy xuất vào từng thành phần của dữ liệu để lấy ra tọa độ lng đƣa vảo mảng
lat,
thực hiện khớp dữ liệu bản đồ
- Bƣớc 2: Gửi các yêu cầu lên Google Map API
Formatted: Caption, Centered, Indent: First
line: 0", Line spacing: single, Don't keep with
next
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
Formatted: Caption, Centered, Line spacing:
single
No
color: Auto
No
No
color: Auto

Tại bƣớc này, ta phải tạo ra các request
var request={
Origin : ,
Destination : ,
waypoint : ,
travelMode : }
Các thuộc tính bắt buộc một ửi đi phải gồm origin (điểm đầu
của request g ),
destination (điểm cuối) và travelMode (chế độ di chuyển của phƣơng tiện) của yêu cầu
tìm đƣờng Tham số đƣợc truyền vào cho origin và destination có thể là tọa độ lat,
. lng
hoặc các tọa độ đã đƣợc giải mã địa chỉ nhƣ Đại học Bách Khoa Hà Nội với
travelMode ta có các tùy ch (WALKING
ọn cho chế độ di chuyển nhƣ đi bộ ) hoặc lái
xe (DRIVING).
Do Google Map giới hạn số lƣợng request gửi đi trong một ngày và thời gian gửi
đi gửi các request dẫn đến số lƣợng request cần gửi đi bị hạn chế và thời gian đáp
ta
ứng trả về sẽ lâu. Để khắc phục điểm này sử dụng thêm tùy chọn waypoint –là một
, ta
mảng các các điểm trung gian gửi đi trong một request các điểm truyền vào có thể ở
,
dạng tọa độ lat,lng hay ở dạng đã geocoder sẽ tìm đƣờng thông qua các các
- Google
waypoint này. Google Map
Đối với các ứng dụng sử dụng miễn phí thì waypoint bị
hạn chế số điểm tối đa là 8, con số này ở các ứng dụng bỏ phí mua dịch vụ của Google
số điểm waypoint có thể lên tới 23.
Để minh họa cho lợi ích của việc sử dụng waypoint ta có thể có ví dụ sau:
Giả sử ta có 217 điểm cần load với cùng thời gian gửi giữa các request là 1s.
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto
No
color: Auto

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị định vị chính xác kết hợp truyền thông vô tuyến phục vụ các mục đính giám sát.pdf

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị định vị chính xác kết hợp truyền thông vô tuyến phục vụ các mục đính giám sát.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị định vị chính xác kết hợp truyền thông vô tuyến phục vụ các mục đính giám sát.pdf

Similar to Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị định vị chính xác kết hợp truyền thông vô tuyến phục vụ các mục đính giám sát.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị định vị chính xác kết hợp truyền thông vô tuyến phục vụ các mục đính giám sát.pdf