Đề tài tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất

Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN CHƯƠNG TÌM HIỂU BẢN ĐỒ SỐ 2.1 Bản đồ số gì? 2.2 Tìm hiểu đồ số 2.2.1 Dữ liệu đồ số 2.2.1.1 Khái niệm liệu không gian 2.2.1.2 Ví dụ liệu khơng gian 2.2.2 Phân biệt trường liệu không gian tương tự liệu không gian số 2.3 Các định dạng liệu 2.4 Dữ liệu vector đồ số 10 2.4.1 Các điểm 10 2.4.2 Các đường 11 2.4.3 Các miền 12 2.4.4 Các thuộc tính vector liệu 13 2.4.5 Kiến trúc tầng liệu vector 14 2.5 Pixel độ phân giải 15 2.5.1 Pixel 15 2.5.2 Độ phân giải 15 2.6 Ứng dụng đồ số 16 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 17 3.1 Thơng tin di động gì? 18 3.2 Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular (Tế bào) 18 3.3 Sơ lược trình phát triển hệ thống di động 20 3.4 Một số kỹ thuật đa truy nhập 23 3.4.1 TDMA - Time Domain Multiple Access (Dải băng hẹp) 23 3.4.1.1 Tổng quan TDMA 23 3.4.1.2 Loại hệ thống TDMA Bắc Mỹ 23 3.4.1.3 GSM - Group Special Mobile (Hệ thống truyền thơng di động tồn cầu) 25 3.4.2 CDMA - Code Division Multiple Access (Dải băng rộng hay quang phổ lớn) 26 3.4.2.1 Giới thiệu CDMA 26 3.4.2.2 Thủ tục phát/thu tín hiệu 27 3.4.2.3 Một số đặc tính CDMA 27 CHƯƠNG TÌM HIỂU HỆ THỐNG GPS 31 4.1 Sự đời hệ thống GPS 32 4.2 Nghiên cứu thành phần hệ thống GPS 33 4.2.1 Nghiên cứu việc thiết kế hệ thống GPS 33 4.2.2 Các thành phần hệ thống GPS 35 4.2.2.1 Phần vũ trụ 36 4.2.2.2 Phần điều khiển 40 4.2.2.3 Phần sử dụng 41 4.3 Hoạt động hệ thống GPS 42 http://www.ebook.edu.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn 4.3.1 Sóng vệ tinh GPS 42 4.3.2 Vị trí mặt đất xác định qua hệ thống GPS? 44 4.4 Ứng dụng hệ thống GPS 47 CHƯƠNG TÍCH HỢP BẢN ĐỒ SỐ, HỆ THỐNG GPS TRÊN ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG VÀ BÀI TOÁN TÌM ĐƯỜNG ĐI NGẮN NHẤT 49 5.1 Tích hợp đồ số với GPS điện thoại di động 50 5.1.1 Giới thiệu chung 50 5.1.2 Một số dịch vụ dựa vị trí 51 5.1.2.1 Dịch vụ thơng tin dựa vị trí 51 5.1.2.2 Tính cước theo vị trí địa lý 52 5.1.2.3 Dịch vụ khẩn cấp 52 5.1.2.4 Dịch vụ dị tìm 52 5.1.3 Các kỹ thuật định vị thuê bao di động 53 5.1.3.1 Kỹ thuật Cell-ID 53 5.1.3.2 A-GPS (Assisted GPS - hỗ trợ GPS) 54 5.1.3.3 Phương pháp kết hợp 56 5.2 Bài tốn tìm đường ngắn PocketPC 57 5.2.1 Giới thiệu toán 57 5.2.2 Thuật toán sử dụng toán 58 5.2.3 Dữ liệu đồ 61 5.2.4 Lập trình 62 5.2.5 Một số hình ảnh chương trình 64 5.2.6 Đánh giá chương trình 66 5.2.6.1 Các điểm đạt 66 5.2.6.2 Các điểm chưa đạt được, hướng phát triển 66 CHƯƠNG KẾT LUẬN 68 PHỤ LỤC 70 Niên biểu phát triển hệ thống GPS 71 Một số vệ tinh GPS 80 Hệ thống điện thoại di động vùng Bắc Âu (NMT) 82 Hệ thống viễn thông di động toàn cầu (UMTS) 83 Kỹ thuật E-OTD 85 Một số khai báo lớp định nghĩa hàm chương trình tốn tìm đường ngắn 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 THỐNG KÊ HÌNH ẢNH, CÁC BẢNG Hình 2-1 Bản đồ số Hà Nội Hình 2-2 So sánh đồ số đồ giấy 10 Hình 2-3 Biểu diễn điểm hệ tạo độ 10 Hình 2-4 Biểu diến đường nối điểm 11 Hình 2-5 Miền giới hạn 12 http://www.ebook.edu.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn Hình 2-6 Bản đồ số đường Hà Nội 13 Hình 2-7 Bản đồ chia làm Pixel 15 Hình 2-8 Độ phân giải 15 Hình 3-1 Hệ thống điện thoại di động 18 Hình 3-2 Hệ thống điện thoại di động 19 Hình 3-3 Sự phát triển hệ thống di động 20 Hình 3-4 PhổTDMA 23 Hình 3-5 Cấu trúc khung 24 Hình 3-6 Dạng khe thời gian từ máy di động đến trạm gốc 24 Hình 3-7 Dạng khe thời gian từ trạm gốc tới máy di động 25 Hình 3-8 Đường kết nối chuyển vùng mềm 28 Hình 3-9 Giao thoa từ BS bên cạnh 29 Hình 4-1 Các thành phần hệ thống GPS 36 Hình 4-2 Các vệ tinh GPS bay quĩ đạo 36 Hình 4-3 Vệ tinh GPS hệ 37 Hình 4-4 Vệ tinh Block I 38 Hình 4-5 Vị trí trạm điều khiển vệ tinh GPS 40 Hình 4-6 Thiết bị nhận GPS cài đặt sẵn xe Honda Accord 42 Hình 4-7 Thu tín hiệu vệ tinh GPS 45 Hình 4-8 Vệ tinh GPS truyền tín hiệu trái đất 46 Hình 4-9 hình cầu giao tai điểm vị trí xác định xác 46 Hình 5-1 Mơ hình kết hợp Mobile, GPS, DigitalMap 50 Hình 5-2 Phần mềm tìm đường Wayfinder mobile 51 Hình 5-3 Xe tơ gắn thiết bị thu GPS 52 Hình 5-4 Cell-ID kết hợp với Cell-sector TA 54 Hình 5-5 Nguyên lý hoạt động A-GPS 55 Hình 5-6 Bản đồ chia thành - cell 61 Hình 5-7 Bản đồ số PocketPC 64 Hình 5-8 Kết tìm đường 65 Hình 5-9 Hình ảnh đồ số phóng to 66 Hình 0-1 Vệ tinh Block IIA 80 Hình 0-2 Vệ tinh Block IIA 81 Hình 0-3 Vệ tinh Block IIF 81 Hình 0-4 Nguyên lý hoạt động E-OTD 85 Bảng 2-1So sánh trường liệu không gian tương tự liệu không gian số Bảng 4-1 Thông số kỹ thuật vệ tinh Block I 38 Bảng 4-2 Thông số kỹ thuật vệ tinh Block II 39 Bảng 4-3 Một số máy định vị GPS 42 Bảng 5-1 Đặc tính kỹ thuật A-GPS 55 Bảng 5-2 Đặc tính phương pháp kết hợp 56 Bảng 0-1 Thông số kỹ thuật vệ tinh Block IIF 82 http://www.ebook.edu.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn Lời Nói Đầu Những năm qua, phát triển mạnh mẽ hai nghành công nghệ thông tin công nghệ viễn thơng cung cấp ngày nhiều loại hình dịch vụ đa dạng, chất lượng cao đáp ứng ngày tốt yêu cầu khách hàng Thế kỷ 21 chứng kiến bùng nổ cơng nghệ thơng tin thơng tin đóng vai trị quan trọng Thơng tin vị trí phát triển từ năm 70 kỷ trước Từ bắt đầu phát triển nay, thơng tin vị trí phát triển mạnh, khẳng định vai trò quan trọng lĩnh vực đời sống người Ngày nay, với việc đưa vào hoạt động hệ thống định vị tồn cầu GPS thơng tin vị trí xác định đơn giản có độ xác cao Song song với việc phát triển thơng tin vị trí, mạng thơng tin di động phát triển mạnh mẽ tạo điều kiện cho dịch vụ tích hợp thơng tin vị trí với mạng thông tin di động đời Để hiểu rõ dịch vụ tích hợp thơng tin vị trí với mạng thơng tin di động em định lựa chọn đề tài “Tìm hiểu tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn nhất” Bài tốn tìm đường ngắn em trình bày dừng lại mức minh họa cho tích hợp đồ số điện thoại di động Nội dung luận văn gồm: Chương 1: Giới thiệu đề tài Chương 2: Tìm hiểu đồ số Chương 3: Tìm hiểu mạng thơng tin di động Chương 4: Tìm hiểu GPS hệ thống GPS Chương 5: Tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn Trong trình làm luận văn tốt nghiệp, em cố gắng nhiều trình độ có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong nhận phê bình, hướng dẫn, giúp đỡ Thầy cô, bạn bè Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, bảo tận tình Thầy Phạm Hồng Nguyên thầy cô khoa Cơng nghệ Thơng tin giúp em hồn thành luận văn tốt nghiệp http://www.ebook.edu.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Ngày với phát triển không ngừng khoa học, kỹ thuật… nhu cầu người ngày ngày nâng cao chất lượng số lượng Thiết bị di động ngày khẳng định vị trí quan trọng đời sống người… Khi đời thiết bị di động thật kì tích khoa học, nhà cung cấp mạng di động giúp người “xích lại gần hơn” Chúng ta nghe thấy giọng nói người cách nửa vịng trái đất mà cần điện thoại di động nhiều tiện ích khác mà thiết bị di động đem đến cho người: nhắn tin, chơi games, dịch vụ WAP(Wireless Application Protocol – giao thức ứng dụng không dây) lướt Web trực tuyến, kiểm tra thư Yahoo, nghe nhạc, xem truyền hình trực tuyến ứng dụng đặc biệt thiết bị di động mà ta trình bày luận văn là: “tích hợp đồ số GPS thiết bị di động” – tức ta nghiên cứu tích hợp đồ số vào thiết bị di động sau dựa vào tín hiệu thu từ hệ thống GPS Global Positioning System (hệ thống định vị toàn cầu) để xử lí, đáp ứng yêu cầu người dùng (ví dụ việc tìm đường thiết bị di động) http://www.ebook.edu.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn CHƯƠNG TÌM HIỂU BẢN ĐỒ SỐ Nội dung 2.1 Bản đồ số gì? 2.2 Tìm hiểu đồ số 2.2.1 Dữ liệu đồ số 2.2.1.1 Khái niệm liệu không gian 2.2.1.2 Ví dụ liệu khơng gian 2.2.2 Phân biệt trường liệu không gian tương tự liệu không gian số 2.3 Các định dạng liệu 2.4 Dữ liệu vector đồ số 2.4.1 Các điểm 2.4.2 Các đường 2.4.3 Các miền 2.4.4 Các thuộc tính vector liệu 2.4.5 Kiến trúc tầng liệu vector 2.5 Pixel độ phân giải 2.5.1 Pixel 2.5.2 Độ phân giải 2.6 Ứng dụng đồ số http://www.ebook.edu.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn 2.1 Bản đồ số gì? Bản đồ số loại đồ thành lập dạng sở liệu máy tính sở xử lý số liệu nhận từ thiết bị quét chuyên dụng, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, viễn thám số hóa đồ chế tác theo phương pháp cổ điển, tồn thơng tin đối tượng mã hóa thành liệu số lưu giữ băng, đĩa từ, đĩa quang… Thông tin đồ số thường tổ chức quản lý theo lớp, tập hợp liệu có thuộc tính (vùng, đường, điểm, chữ) đối tượng loại, thể nội dung đồ tổng thể Số lượng lớp tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể, nguồn cung cấp liệu (các sở liệu ảnh quét cho hàng trăm lớp) khả quản lý phần mềm chuyên dùng Tùy theo yêu cầu sử dụng, lớp thơng tin hiển thị hình in giấy với tỉ lệ tùy chọn, riêng biệt chồng xếp với tạo thành đồ theo tỉ lệ thích hợp Bản đồ số thể thông tin không gian xung quanh dạng số liên kết với thiết bị điện tử khác máy tính điện tử, hệ thống định vị tồn cầu GPS 2.2 Tìm hiểu đồ số 2.2.1 Dữ liệu đồ số Dữ liệu đồ số ví dụ liệu số sử dụng việc tạo đồ Dữ liệu đồ số sử dụng kết hợp loại khác liệu không gian - khơng hồn tồn “dữ liệu đồ số” Sau ta tìm hiểu chút liệu không gian 2.2.1.1 Khái niệm liệu không gian Dữ liệu khơng gian liệu có vài mẫu không gian địa lý_ chúng đặt vào khơng gian hai hay ba chiều 2.2.1.2 Ví dụ liệu khơng gian • Các đồ: Có thể đồ giấy, hay số http://www.ebook.edu.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn Hình 2-1 Bản đồ số Hà Nội • Các danh sách, liệu, liệu trường… 2.2.2 Phân biệt trường liệu không gian tương tự liệu không gian số Bảng 2-1So sánh trường liệu không gian tương tự liệu không gian số STT Tương tự Số Bản đồ giấy Bản đồ số Cố định tỉ lệ Thay đổi tỉ lệu Cần chuyển sang định dạng Đã dạng số số Không tải không copy Có thể tải vể hay copy http://www.ebook.edu.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn 2.3 Các định dạng liệu Bản đồ số thường lưu trữ số định dạng liệu, có chương trình phần mềm tương ứng xử lí Định dạng phổ biến đồ số dựa kỹ thuật Vector, định dạng Vector phổ biến Dưới tìm hiểu qua định dạng này: • Arc Export: định dạng chuyển đổi, mã ASCII hay nén vào mã nhị phân sử dụng file truyền phiên khác ARC/INFO Nó làm việc với sản phẩm ESRI( Environmental Systems Research Institute - Viện nghiên cứu hệ thống môi trường) • AutoCAD" Drawing Files (DWG): thực chất định dạng riêng dành cho phần mềm AutoCAD, phần mềm dành cho thiết kế, biên tập… • Autodesk’s Data Interchange File (DXF) Format: DXF sử dụng định dạng chuyển đổi vector liệu Nó có số lợi lớn, chứa nhiều thơng tin mà nhiều chương trình đồ họa đọc • MapInfo Map Files: có định dạng nhị phân riêng cho nó, gọi Map File Đặc biệt khơng sử dụng ngồi hệ thống MapInfo • Digital Line Graphs (DLG): định dạng chuyển đổi USGS(US Geological Survey), miêu tả thơng tin vector đồ máy in • MapInfo" Data Transfer Files (MIF/MID): chuyển đổi chuẩn sử dụng MapInfo, hệ thống đồ hình Nó chứa tất loại GIS1: khơng gian, thuộc tính hiển thị Các thuộc tính liên kết ẩn định dạng file • MicroStation Design Files (DGN): định dạng đóng, sử dụng chương trình CAD Bentley Systems Inc.’s MicroStation • Spatial Data Transfer System (SDTS): kiểu định dạng phát triển phủ Mĩ, tạo để xử lí tất liệu khơng gian SDTS mã ASCII, thường mã nhị phân • Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing Files (TIGER): định dạng sử dụng US Census Bureau-cục điều tra dân số Mĩ để lưu trữ đồ đường vẽ điều tra năm 1990 Nó chứa tọa độ khơng gian, đường thẳng, không chứa đa giác Vector Product Format (VPF): VPF định dạng nhị phân sử dụng US Defense Mapping Agency Nó mang thơng tin khơng gian thuộc tính khơng hiển thị liệu Geographic Information Systems - Hệ thống thông tin địa lý http://www.ebook.edu.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn 2.4 Dữ liệu vector đồ số Chúng ta biết đồ số xây dựng dựa kỹ thuật vector theo kỹ thuật hiểu đồ số tạo từ liệu vector, là: điểm, đường vùng( hay gọi lớp đồ số) Hình 2-2 So sánh đồ số đồ giấy Hình bên trái hình vẽ tay,cịn hình bên phải hình sử dụng đồ số 2.4.1 Các điểm Mỗi điểm riêng lẻ biểu diễn tọa độ x, y Ví dụ điểm A(2,5),B(3,4) Hình 2-3 Biểu diễn điểm hệ tạo độ Trong lập trình: Point { Double X; Double Y; http://www.ebook.edu.vn 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn Block II Rockwell Intenational đóng Tiếp theo tai nạn Challenger 1986, Văn phịng Chương trình Kết hợp (JPO) xem xét lại sử dụng Delta II làm bệ phóng vệ tinh GPS SA (Selective Availabity) AS (Anti-spoofing 21/6/1989 Hãng Martine Marietta (sau mua xong General Electric Astro Space Division vào năm 1992) thắng hợp đồng xây dựng 20 vệ tinh bổ sung (Block IIR) Chiếc vệ tinh Block IIR sẵng sàng để phóng vào cuối năm 1996 1990 Hãng Trimble Navigation, nhà sản xuất bán máy thu GPS hàng đầu giới thành lập năm 1978 hoàn thành loạt sản phẩm ban đầu 25/3/1990 DoD theo Kế hoạch Dẫn đường Vô tuyến Liên bang, lần khởi động (kích hoạt) SA (Selective Availability) làm giảm độ xác dẫn đường GPS có chủ định 8/1990 SA tắt chiến tranh vịnh Ba tư (Persian Gulf War) Những yếu tố đóng góp vào định tắt SA bao gồm việc phủ sóng ba chiều có giới hạn chịm NAVSTAR cung cấp quỹ đạo vào thời gian sớ máy thu mã số xác (Precision (P)-code) kiểm kê DoD DoD mua hàng nghìn máy thu GPS dân dụng sau khơng lâu dùng cho lực lượng liên minh chiến tranh 1990-1991 GPS lực lượng liên minh dùng lần điều kiện chiến tranh Chiến tranh Vịnh Ba Tư Sử dụng GPS cho Bão Sa Mạc Hoạt Động (Operation Desert Storm) chúng minh cách sử dụng chiến http://www.ebook.edu.vn 77 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn thuật thành công cơng nghệ khơng gian giới hạn thiết trí hoạt động 29/8/1991 SA kích hoạt lại sau Chiến tranh Vịnh Ba Tư 1/7/1991 Mỹ cho phép cộng đồng giới sử dụng dịch vụ định vị tiêu chuẩn (SPS) GPS năm 1993 sở liên tục miển phí vịng 10 năm Lời đề nghị thông báo Hội nghị Dẫn đường Hàng không lần thứ 10 (the 10th Air Navigation Conference) Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO, International Civil Aviation Organization) 5/9/1991 Mỹ mở rộng lời đề nghị 1991 vào Hội nghị thường niên ICAO cách cho phép giới sử dụng SPS tương lai, việc phụ thuộc vào việc có đủ vốn, cung cấp dịch vụ tối thiểu năm có thơng báo trước việc chấm dứt hoạt động GPS xóa bỏ SPS 8/12/1992 Bộ Trưởng Bộ Quốc phịng thức thơng báo Khả hoạt động GPS, có nghĩa 24 vệ tinh quỹ đạo hệ thống GPS khơng cịn hệ thống triển khai mà GPS có khả trì độ xác mức độ sai số 100 mét có sẵn tồn cầu liên tục cho người sử dụng SPS hứa 17/2/1994 Người quản trị FAA David Hinson thông báo GPS hệ thống dẫn đường thông qua để sử dựng làm phương tiện hỗ trợ dẫn đường độc lập cho tất phương tiện bay thơng qua tiếp cận khơng xác (nonprecision approach) 6/6/1994 Người quản trị FAA David Hinson thông http://www.ebook.edu.vn 78 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn báo ngừng phát triển Hệ thống Hạ cánh Vi sóng (MLS) cho việc hạ cánh Loại II III 11/1994 Hãng Orbital Sciences, nhà sản xuất tên lửa vệ tinh hàng đầu giới đồng ý mua hãng Magellen Corp., nhà sản xuất máy thu GPS cầm tay California trao đổi chứng khoán trị giá 60 triệu đô la Mỹ, mang lại cho Orbital tiến gần tới mục tiêu trở thành công ty viển thông hai chiều dựa vào vệ tinh 8/6/1994 Người quản trị FAA David Hinson thông báo thực Hê thống Gia tăng Vùng rộng (WAAS, Wide Area Augmentation System) nhằm mục đích cải thiện tính hợp GPS tăng tính sẵn có cho người sử dụng dân tất phương tiện bay Giá chương trình theo dự tính 400-500 triệu la Mỹ Chương trình lập kế hoạch thực vào khoảng năm 1997 11/10/1994 Ủy ban hành động dẫn đường định vị Bộ Giao thông (the Department of Transportation Positioning / Navigation Executive Committee) thành lập để cung cấp diễn đàn qua đại lý nhằm thực sách GPS 14/10/1994 Người quản trị FAA David Hinson nhắc lại lời đề nghị (US’s offer) làm GPS-SPS có sẵn tương lai, dựa sở liên tục tồn cầu miễn phí cho người sử dụng trực tiếp thư gửi cho ICAO 16/3/1995 Tổng thống Bil Clinton tái khẳng định Mỹ cung cấp tín hiệu GPS cho cộng đồng người sử dụng dân dụng giới thư gửi cho ICAO Từ sau năm 1995 hệ thống GPS tiếp tục trì bảo dưỡng thay vệ tinh già tuổi Những vệ tinh hệ GPS-IIR phóng lên để http://www.ebook.edu.vn 79 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn thay vệ tinh già tuổi Vệ tinh phóng lên ngày 16/9/2005 mang tên GPS-IIR-M1, vệ tinh thuộc hệ vệ tinh đại GPS-IIRM Theo kế hoạch, vệ tinh phóng lên khơng gian vào tháng giêng năm (2006) Một số vệ tinh GPS - Block IIA Hình 0-1 Vệ tinh Block IIA Mặc dù vệ tinh bay quĩ đạo khác chúng nghiêng góc so với quĩ đạo, vệ tinh Block IIA có chút khác vũ trụ Vào năm 1990 vệ tinh Block IIA đưa vào hoạt động Vệ tinh Block IIA xây dựng từ số 22 đến 40, tức có 18 vệ tinh Block IIA Các vệ tinh Block II/IIA thiết kế dựa mơ hình Block I có cải tiến dung lượng lưu trữ, chống sai sót, cải thiện độ xác khả giảm bớt lỗi Các vệ tinh Block IIA thiết kế với 180 ngày hoạt động mà không cần giám sát khối điều khiển hệ thống GPS Và đương nhiên thời gian độ giảm tính xác rõ ràng Cịn thơng số kỹ thuật Block IIA tương tự Block II - Block IIR http://www.ebook.edu.vn 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn Hình 0-2 Vệ tinh Block IIA Năm 1989 General Electric AstroSpace xây dựng 21 vệ tinh Block IIA( số vệ tinh từ 41 đến 62) Các vệ tinh hoạt động khơng cần kiểm soát khối điều khiển mặt đất từ 14 đến 180 ngày - Block IIF Hình 0-3 Vệ tinh Block IIF Đây loại vệ tinh thứ tư thuộc nhóm vệ tinh sơ II, Block IIF đưa vào hoạt động để phục vụ quân người dân thường Boeing có khả sản xuất 16 vệ tinh loại này, đặt hàng lực lượng không quân Mỹ dự kiến đưa chúng lên quĩ đạo vào năm nay(2006) http://www.ebook.edu.vn 81 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động toán tìm đường ngắn Chúng ta tham khảo số tính kỹ thuật loại vệ tinh này: Bảng 0-1 Thông số kỹ thuật vệ tinh Block IIF Block IIF Tần số 1572.42 MHz and 1227.6 MHz (dải L) 2227.5 MHz (dải S) Nhà cung cấp Boeing Khối lượng ? kg Tuổi thọ 15 năm Điện tiêu thụ 2,440 kw Pin – 35 cell Ah NiCd Cao x Rộng x Dài 244 x 197 x 197 cm Hệ thống điện thoại di động vùng Bắc Âu (NMT) Vào ngày 1/10/1981, Hệ thống Điện thoại Di động Bắc Âu NMT450 trở thành hệ thống truyền thông di động mạng tế bào châu Âu mở dịch vụ (theo [MAC93]) Hệ thống thủa đầu phát triển để cung cấp tiện ích truyền thông di động tới vùng nông thôn thưa dân cư nước thuộc xứ Scandinavi, Đan Mạch, Na Uy, Phần Lan, Thuỵ Điển NM450 phát triển trọng đến máy điện thoại xe xách tay Nhờ việc áp dụng chuẩn chung tần số hoạt động, roaming quốc gia thuộc xứ Scandinavi trở nên dễ dàng Đặc biệt, mắt loại công nghệ tạo cho nhà vận hành phân phối mạng đầu thị trường; số cịn coi phát triển mạch mẽ đến ngày Do gần tương đương với hệ thống thuộc hệ thứ (1G), NMT450 hệ thống kỹ thuật analog Hệ thống hoạt động băng tần 450 MHz, cụ thể 453÷457,5 MHz từ mobile đến BS 463÷467,5 MHz từ BS đến mobile FDMA/FM sử dụng làm phương thức đa truy nhập phương thức điều chế cho tín hiệu âm với khoảng dịch tần lớn ±5 kHz Khoá mã dịch tần (FSK) sử dụng để điều chế tín hiệu điều khiển với khoảng dịch tần ±3,5 kHz NMT450 hoạt động sử dụng khoảng phân cách kênh 25 kHz, cho phép hỗ trợ tới 180 kênh Kể từ có đời, hệ thống NMT450 liên tục tiến triển với phát triển hệ thống NMT450i (chữ “i” có nghĩa cải tiến) NMT900 NMT900 khai trương thành dịch vụ vào năm 1986, vào khoảng thời gian quốc gia Tây Âu khác bắt đầu cho mắt giải pháp dựa vào mạng tế bào di động thành phố http://www.ebook.edu.vn 82 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn NMT900 xây dựng để đáp ứng nhu cầu sử dụng thành phố, phục vụ cho thiết bị kết cuối cầm tay xách tay Hệ thống hoạt động băng tần 900MHz với khả phù hợp với tốc độ liệu cao nhiều kênh Hệ thống NMT tiếp tục nắm giữ thị phần quan trọng toàn cầu đặc biệt, hệ thống tiếp tục tiến triển qua loạt chương trình nâng cấp có hoặch định Ở châu Âu, họ NMT có thị phần lớn quốc gia Đông Âu, nơi mà điện thoại di động ngày bắt đầu trở nên thịnh hành Giai đoạn phát triển mạng NMT450 khởi xướng NMT MoU số hoá tiêu chuẩn Điều coi bước tiến hoá quan trọng cần thiết quan điểm cạnh tranh từ mạng Mobile hệ 2G tồn hệ tương lai Điều đạt qua nhập mạng GSM, gọi GSM400 Khả để cung cấp mạng điện thoại GSM băng ghép để hỗ trợ việc roaming toàn cầu xem hấp dẫn Tiến tới tháng cuối năm 1999, Nokia Ericsson hội nhập để thử nghiệm gọi tạo máy điện thoại di động nguyên GSM400/1800 song mốt Kể từ năm 1981, nước Bắc Âu liên tục dẫn đầu tổng số 60% dân số Phần Lan Na Uy có máy điện thoại di động Hai cơng ty thuộc nhóm Scandinavi, Nokia Ericsson, người dẫn đầu giới công nghệ điện thoại di động hai đẩy mạnh tiến triển loại điện thoại Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu (UMTS) UMTS hệ thống 3G châu Âu thành phần họ giao diện sóng radio mà hình thành nên IMT-2000, hoạt động băng tần phân cấp cho FPLMTS WARC 92 cho IMT-2000 WRC 2000 Giống IMT-2000, UMTS bao gồm hai thành phần vệ tinh mặt đất Ngay năm 1988, nghiên cứu UMTS bắt đầu phần nghiên cứu EU chương trình Phát triển Truyền thơng Tiên tiến Châu Âu (RACE) (theo [DAS-95]) Thực tế cho thấy, EU tiếp tục đóng vai trị bật việc hỗ trợ nghiên cứu phát triển xuyên suốt năm thập kỷ 1990, đáng ghi nhận thơng qua chương trình cơng nghệ truyền thơng tiên tiến dịch vụ (ACTS) năm 1994 đến 1998 chương trình cơng nghệ xã hội thông tin (IST) năm 1998 đến 2002 Thơng qua bước đầu này, văn hố hợp tác quốc tế nhà sản xuất, khai thác, nhà cung cấp dịch vụ, chuyên gia thành lập nghiên cứu trường đại học tạo lập cách thành công Chắc chắn, chương trình ACTS năm đóng vai trị trội việc phát triển chuẩn hố cơng nghệ UMTS, cá biệt, lĩnh vực http://www.ebook.edu.vn 83 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn giao diện sóng radio công nghệ mạng Kẻ theo sau nó, chương trình IST, hứa hẹn tiếp tục với thành cơng tiền lề nghiên cứu trước Một phát triển quan trọng việc thiết lập UMTS diễn năm 1996, hội gồm nhà vận hành khai thác viễn thông, nhà sản xuất, nhà kiểm soát gộp vào tạo nên Diễn đàn UMTS Diễn đàn thành lập nhằm để xúc tiến đẩy mạnh phát triển UMTS thông qua xác nhận hoạt động sách cần thiết chuẩn Để đạt mục tiêu này, diễn đàn vạch bốn nhóm làm việc, là: Nhóm có xu hướng thị trường; nhóm có xu hướng kiểm sốt; Nhóm có xu hướng phổ tần; nhóm có xu hướng thiết bị đầu cuối Kết hoạt động bốn nhóm cho thấy rằng, vài báo cáo đưa giải với vấn đề bao gồm yêu cầu quang phổ UMTS, thị trường tiềm ẩn, điều kiện cấp phép (theo [UMT-97, UMT-98a, UMT-99b, UMT-99c, UMT-00a, UMT-00b, UMT-00C, UMT-01]) Thoạt đầu, người ta có ý định thực thành lập UMTS cuối kỷ 20 Tuy nhiên, kiểm duyệt lại năm 2002 Giống GSM, thời kỳ đầu, UMTS người ta ý định thiết kế hoàn toàn từ vạch xuất phát Phương hướng làm việc với GSM thời điểm thiết kế, có nhu cầu cần có hệ thống cải cách mới, có nghĩa rằng, việc thực dịch vụ kỹ thuật số xuyên lục địa Tuy nhiên, đến quãng thời gian mà UMTS đặt mục tiêu cho việc thực dịch vụ kiểu GSM, có mặt cho khoảng thời gian đáng kể đạt mức độ chiếm lĩnh thị trường đáng kể Thực ra, người ta liệu trước rằng, GSM tiếp tục nắm giữ phần lớn lĩnh vực truyền thoại lưu lượng tốc độ liệu thấp năm đầu sau mắt UMTS Thực tế thấy, UMTS cải tiến từ mạng GSM ISDN Con đường di chuyển từ GSM sang UMTS, coi G-UMTS, tiêu điểm giai đoạn đầu công thực UMTS 3GPP 3GPP hình thành vào năm 1998 với mục đích cung cấp tồn cầu tiêu kỹ thuật ứng dụng cho hệ thống mobile 3G Những tiêu kỹ thuật dựa CN GSM cải tiến UTRA (theo [HUB-00]) Nhìn chung, UMTS phải làm theo hai chức sau: Hỗ trợ tất dịch vụ, phương tiện ứng dụng cung cấp hệ thống 2G tồn và, xa tốt, thuộc QoS tương đương với mạng cố định; Cung cấp loạt dịch vụ kiểu đa phương tiện băng rộng Những dịch vụ có mặt phổ biến với tốc độ bit khoảng từ 64 đến 2048 kb/s, cung cấp việc truyền hình ảnh, truy nhập sở liệu từ xa, truyền fax độ nhậy cao, video phân giải thấp, truy nhập trang Web Cả hai loại dịch vụ chuyển mạch kênh chuyển mạch gói hỗ http://www.ebook.edu.vn 84 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động toán tìm đường ngắn trợ UMTS Một số dịch vụ bắt buộc phải có nhu cầu băng thơng theo u cầu, phân cấp băng thơng động tới người sử dụng phía cuối cần thiết Kỹ thuật E-OTD E-OTD (Enhanced Observed Time Difference) Người ta dùng E-OTD mạng GSM/ GPRS Trong mạng MS giám sát cụm truyền từ BTS lân cận đo độ lệch thời gian khung từ BTS làm sở phương pháp xác định vị trí Độ xác phương pháp E-OTD phụ thuộc vào độ phân giải phép đo độ lệch thời gian, vị trí địa lý đặt BTS lân cận mơi trường truyền sóng MS phải đo thời gian chênh lệch từ ba BTS để hỗ trợ xác định vị trí MS Hình 0-4 Nguyên lý hoạt động E-OTD Với phương pháp E-OTD, thời gian xác tham số quan trọng để xác định vị trí MS, mạng GSM/GPRS u cầu có thêm phần tử LMU (Location Measurement Unit) với tỷ lệ 1,5 BTS cần có LMU Như vậy, việc đưa thêm phần tử LMU vào mạng làm cấu trúc mạng thay đổi đáng kể Để cung cấp dịch vụ diện rộng cần lắp đặt nhiều LMU cho BTS mạng, điều yêu cầu kỹ sư phải định cỡ mạng, đánh giá ảnh hưởng tới phần vô tuyến lắp thêm phần tử Ngoài ra, MS cần nâng cấp phần mềm để hỗ trợ cho E-OTD khách hàng phải mang máy đến trung tâm để cập nhật phần mềm Hơn nữa, MS gặp phải vấn đề họ roaming sang mạng nhà khai thác khác mà mạng không cài đặt phần tử LMU http://www.ebook.edu.vn 85 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động toán tìm đường ngắn E-OTD giải pháp cải thiện tiêu so với cell-ID, nhiên lại yêu cầu nhiều LMU Điều có nghĩa làm tăng chi phí, khó thực Ngồi ra, ETOD u cầu có thơng tin từ 3BTS phương pháp cho độ xác vùng mật độ BTS thưa, trường hợp BTS thẳng hàng (dọc đường quốc lộ, ) Một số khai báo lớp định nghĩa hàm chương trình tốn tìm đường ngắn • Khai báo lớp //Khai báo lớp cell typedef class CCell { public: WORD numIndexs; BYTE numLayers; WORD * indexs; WORD * layers; CCell** subCells; CCell(CMapStream & stream,WORD numLayers,BYTE flag); virtual ~CCell(); } *CELLPTR; //khai báo lớp cross typedef class CCross { public: BYTE numLinks; WORD* linkIndexs; BYTE* atFroms; WORD x; WORD y; CCross(); CCross(CMapStream &stream); virtual ~CCross(); http://www.ebook.edu.vn 86 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn } * CROSSPTR; • Định nghĩa hàm //Định nghĩa hàm vẽ đường void CMap::DrawStreet(CDC* pDC,CStreet *street) { for(int j = 0;jnumLinks;j++){ CLink* link = links[street->linkIndexs[j]]; CCross* fromCross = crosses[link->fromCross]; int fx = RealX2Screen(fromCross->x); int fy = RealY2Screen(fromCross->y); pDC->MoveTo(fx,fy); for(int k = 0;knumPoints;k++){ MAPPOINT p = link->points[k]; fx = RealX2Screen(p.x); fy = RealY2Screen(p.y); pDC->LineTo(fx,fy); } CCross* toCross = crosses[link->toCross]; fx = RealX2Screen(toCross->x); fy = RealY2Screen(toCross->y); pDC->LineTo(fx,fy); } } //định nghĩa hàm vẽ cell void CMap::DrawCell(CCell* cell,CDC *pDC,int l,int t,int r,int b,BOOL all){ if(cell != NULL){ if(cell->subCells != NULL){ BOOL draw = all; if(!all){ if(l>=left && r= top && b right && r > right)|| (t < top && b < top)|| (t > bottom && b > bottom)); } } if(draw){ int mx = (l+r)>>1; int my = (t+b)>>1; DrawCell(cell->subCells[0],pDC,l,t,mx,my,all); DrawCell(cell->subCells[1],pDC,mx,t,r,my,all); DrawCell(cell->subCells[2],pDC,l,my,mx,b,all); DrawCell(cell->subCells[3],pDC,mx,my,r,b,all); } } else { boolean draw = all; if(!all){ if(l>=left && r= top && b right && r > right)|| (t < top && b < top)|| (t > bottom && b > bottom)); } } if(draw){ for(int i = cell->layers[0];ilayers[1];i++){ int index = cell->indexs[i]; if(mask[index]&POLYGON_MASK) continue; mask[index]|=POLYGON_MASK; CPoly * poly = polygons[index]; POINT* points = Poly2PointPtr(poly,-left,-top,shift); if(points!= NULL){ CBrush brush(poly->color&0xF0F0F0); http://www.ebook.edu.vn 88 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn CPen pen(BS_SOLID,1,poly->color); CBrush * oldBrush = pDC>SelectObject(&brush); CPen *oldPen = pDC->SelectObject(&pen); pDC->Polygon(points,poly->numPoints); pDC->SelectObject(oldBrush); pDC->SelectObject(oldPen); delete[] points; } } for(i = cell->layers[1];ilayers[2];i++){ int index = cell->indexs[i]; if(mask[index]&POLYLINE_MASK) continue; mask[index]|=POLYLINE_MASK; CPoly * poly = polylines[index]; POINT* points = Poly2PointPtr(poly,-left,-top,shift); if(points != NULL){ CPen pen(BS_SOLID,1,poly->color); CPen *oldPen = pDC->SelectObject(&pen); pDC->Polyline(points,poly->numPoints); pDC->SelectObject(oldPen); delete[] points; } } CPen p(BS_SOLID,nStreetWidth,STREET_COLOR); CPen *oldPen = pDC->SelectObject(&p); int n = (int)cell->layers[0]* nPaintedScale/nSqrMaxShift; for(i = 0;iindexs[i]; if(mask[streetIndex]&STREET_MASK) continue; mask[streetIndex]|=STREET_MASK; CStreet* street = streets[streetIndex]; for(int j = 0;jnumLinks;j++){ CLink* link = links[street->linkIndexs[j]]; http://www.ebook.edu.vn 89 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn CCross* fromCross = crosses[link>fromCross]; int fx = RealX2Screen(fromCross->x); int fy = RealY2Screen(fromCross->y); pDC->MoveTo(fx,fy); draw = fx>=0&&fx=0&& fypoints[k]; fx = RealX2Screen(p.x); fy = RealY2Screen(p.y); BOOL dr = fx>=0&&fx=0&& fyLineTo(fx,fy); } draw = dr; } CCross* toCross = crosses[link->toCross]; fx = RealX2Screen(toCross->x); fy = RealY2Screen(toCross->y); BOOL dr = fx>=0&&fx=0&& fyLineTo(fx,fy); } } } pDC->SelectObject(oldPen); } } } } http://www.ebook.edu.vn 90 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS điện thoại di động tốn tìm đường ngắn TÀI LIỆU THAM KHẢO Introduction to Digital Map Data, EDINA Digimap Training Session ESRI Shapefile Technical Description, ESRI White Paper Environmental Systems Research Institute, Inc Introduction to GPS, Chris Rizos, University of New South Wales, 1999© Global positioning SYSTEM - Hệ thống định vị toàn cầu, Nguyễn Thanh Việt Lịch sử hệ thống định vị tồn cầu Vietsciences- Nguyễn Đức Hùng Cơng nghệ CDMA SupportVietnam Dịch vụ dựa vị trí thuê bao cho mạng GSM/GPRS, KS Trần Anh Tú, TS Chu Ngọc Anh, KS Lương Lý, KS.Bùi Văn Phú http://www.ebook.edu.vn 91 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS đi? ??n thoại di động tốn tìm đường ngắn 5.1 Tích hợp đồ số với GPS đi? ??n thoại di động 5.1.1 Giới thiệu chung Ngày ứng dụng đi? ??n thoại di động nhỏ... GPS 47 CHƯƠNG TÍCH HỢP BẢN ĐỒ SỐ, HỆ THỐNG GPS TRÊN ĐI? ??N THOẠI DI ĐỘNG VÀ BÀI TỐN TÌM ĐƯỜNG ĐI NGẮN NHẤT 49 5.1 Tích hợp đồ số với GPS đi? ??n thoại di động 50 5.1.1 Giới... luanvanchat@agmail.com Tìm hiều tích hợp đồ số, hệ thống GPS đi? ??n thoại di động toán tìm đường ngắn CHƯƠNG TÌM HIỂU HỆ THỐNG GPS Nội dung 4.1 Sự đời hệ thống GPS 4.2 Nghiên cứu thành phần hệ thống GPS 4.2.1