Tìm hiểu gps, viết phần mềm mô phỏng tín hiệu gps bằng vb6 với nhịp update thông tin 10hz

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỊA BÌNH KHOA CƠNG NGHỆ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thơng tin 10Hz Sinh viên: Hồng Văn Thiết Lớp 510CNT Ngành: Công nghệ thông tin Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Đăng Minh Hà Nội, tháng 5/ năm 2014 Lời Nói Đầu Nền kinh tế - xã hội ngày phát triển tiến bộ, đặc biệt lĩnh vực cơng nghệ thơng tin, địi hỏi cấp lãnh đạo phải có phương pháp quản lý, áp dụng cách có khoa học hiệu tốt Ngày ngồi xe ô tô bóng láng, xe tơ có trang bị thiết bị dẫn đường GPS (Global Positioning System, viết tắt GPS) nhìn thấy vị trí hay tọa độ xe hình có đồ điện tử hệ thống đường xá phức tạp GPS khơng cịn xa lạ Việt Nam Vậy thiết bị dẫn đường GPS xe tơ có nguyên lý hoạt động nào? Thiết bị dẫn đường GPS dựa nguyên lý hoạt động Hệ thống định vị toàn cầu tên gọi ưa dùng hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu Trên giới khái niệm GPS tồn lâu áp dụng rộng rãi không quân mà nhiều mặt đời sống Vì nghiên cứu tìm hiểu ứng dụng công nghệ vào điều kiện cụ thể Việt Nam điều hoàn toàn thiết thực, đặc biệt lĩnh vực giao thông Đặc biệt với cở vật chất phát triển chóng mặt mạng viễn thơng với cột mốc phóng vệ tinh Vinashat1 địi hỏi GPS ngày trở lên đơn giản Sau thời gian tìm hiểu em cảm thấy thích định lấy làm đồ án tốt nghiệp Hy vọng giúp đỡ thầy Nguyễn Đăng Minh thầy khoa em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Em xin cám ơn thầy Nguyễn Đăng Minh, giảng viên mơn lập trình trực quan trường Đại học Hịa Bình thời gian qua tận tình hướng dẫn em suốt trình viết hồn thành khóa luận Em xin chân thành cám ơn! Sinh viên Hoàng Văn Thiết DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT GPS Global Positioning System - Hệ thống định vị toàn cầu CS Control Segment – Phân hệ điều khiển DN Day Number - Số ngày DOD Department of Defense - Bộ quốc phòng DOP Dilution of Precision - Độ suy giảm độ xác DS/SS Direct Sequence/Spread Spectrum - Trải phổ chuỗi trực tiếp HOW Handover Word - Từ chuyển giao LSF Leap Seconds Future - Tương lai bước giây nhảy bước MCS Master Control Station - Trạm điều khiển chủ NAV Navigation - Dẫn đường VB Visual basic SS Space Segment - Phân hệ không gian SV Space Vehicle - Phương tiện truyền tín hiệu khơng TLM Telemetry - Đo xa TOW Time Of Week - Thời gian tuần TT&C Telemetry, Tracking and Command - Đo xa, theo dõi điều hành UERE User Equivalent Range Error - Sai lệch phạm vi tương đương người sử dụng USNO U.S Naval Observatory - Đài quan sát hải quân Mỹ NMEA National Marine Electronics Association - định nghĩa quản lý DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ khối tạo truyền tín hiệu đo cự ly SPS Hình 1.2: Sơ đồ khối phân hệ điều khiển GPS Hình 1.3: Sơ đồ tạo tín hiệu L1, L2 Hình 1.4: Sơ đồ giải điều chế tín hiệu DS/SS L1 Hình 1.5: Các mức tín hiệu thu nhỏ Hình 1.7: Hệ tọa độ WGS Hình 1.8: Các mặt cầu biểu diễn cự ly từ vệ tinh tới máy thu GPS Hình 1.8 a: Mặt cầu có bán kính cự ly từ vệ tinh tới máy thu GPS, tâm vệ tinh Hình 1.8 b: Sự giao mặt cầu Hình 1.8 c: Sự giao mặt cầu Hình 1.9: Cự ly thật cự ly giả từ vệ tinh tới máy thu GPS Hình 1.10: So sánh mã vệ tinh máy thu GPS Hình 1.11: Đo cự ly giả độ lệch pha sóng mang Hình 1.12: Cự ly giả có sai lệch đồng hồ máy thu Hình 1.13: Các thành phần kênh máy thu GPS Hình 2.1: Thêm đối tượng ADODC vào hộp cơng cụ Hình 2.2: Thuộc tính RecordSource Hình 2.3: Lấy liệu qua SQL Hình 2.4: Cổng RS-232 PC Hình 2.5: Mạch chuẩn giao RS232 dùng IC Max232 Hình 2.6: Mạch chuẩn giao RS232 dùng DS275 Hình 2.7: Mạch chuẩn giao RS232 dùng transitor Hình 3.1: Giao diện phần mềm mơ tín hiệu GPS Hình 3.2: Các thơng số hiển thị phần mềm Hình 3.3: Sơ đồ khối hoạt động phần mềm Hình 3.4: Nhập thơng tin chuyến Hình 3.5: Thay đổi đồ tương ứng Hình 3.6: Update thơng tin Hình 3.7: Tính review Hình 3.8: Chuỗi NMEA file ghi lại Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1 Tầm quan trọng, ý nghĩa việc mơ tín hiệu GPS Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi đề tài Phương pháp nghiên cứu, thực đề tài CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU HỆ THỐNG GPS, VISUAL BASIC 6, CỔNG GIAO TIẾP RS232, TIÊU CHUẨN NMEA 0183 Hệ thơng định vị tồn cầu GPS 1.1 Giới thiệu GPS 1.2 Một số thông số hệ thống GPS 1.3 Cấu trúc hệ thống GPS 1.3.1 Phân hệ không gian GPS 1.3.2 Phân hệ điều khiển GPS 1.3.2.1 Trạm điều khiển chủ (MCS) 1.3.2.2 Các trạm giám sát 1.3.2.3 Các anten mặt đất 1.3.3 1.4 Phân hệ người sử dụng Các tín hiệu vệ tinh GPS 1.4.1 Cấu trúc tín hiệu vệ tinh GPS L1 1.4.2 Phân bố lượng độ bao phủ tín hiệu vệ tinh L1 11 1.4.3 Cấu trúc tín hiệu L2 12 1.5 Cấu trúc tin dẫn đường 12 1.6 Cách xác định vị trí máy thu máy thu GPS 12 1.6.1 Một số tham số thuật toán xử lý tin vệ tinh 12 1.6.1.1 Các số tốn học sử dụng phép tính 12 1.6.1.2 Hệ tọa độ WGS 13 Toán học sử dụng hệ thống GPS 13 1.6.2 1.6.2.1 Nguyên lý để xác định vị trí máy thu GPS 13 1.6.2.2 Cự ly giả 15 Phương pháp đo cự ly giả 16 1.6.2.2.1 1.6.2.2.1.1 Phương pháp tính độ trễ thời gian 16 1.6.2.2.1.2 Phương pháp tính độ lệch pha 16 1.6.2.3 1.6.3 Xác định vị trí dựa vào cự ly giả 17 Máy thu GPS 19 1.6.3.1 Anten 19 1.6.3.2 Bộ phân chia tần số 20 1.6.3.3 Khơi phục tín hiệu 21 1.6.3.4 Bộ vi xử lý 24 1.6.3.5 Khối giao tiếp với người sử dụng 25 1.6.3.6 Sự tích lũy liệu đầu liệu 26 1.6.3.7 Bộ cấp nguồn 26 1.7 Độ xác tín hiệu GPS 26 1.8 Các dạng lỗi 27 1.8.1 Các lỗi vệ tinh 27 1.8.2 Các lỗi truyền tín hiệu 28 1.8.3 Các lỗi máy thu 28 1.8.4 Các lỗi dạng hình học GPS 29 VISUAL BASIC 31 2.1 Cơ Visual Basic 31 2.1.1 Giới thiệu Visual Basic 31 2.1.2 Các thao tác xây dựng ứng dụng 31 2.1.3 Các khái niệm 32 2.1.3.1 Đối tượng khái niệm liên quan 32 2.1.3.2 Phương pháp lập trình hướng kiện 33 2.1.4 Các đối tượng 33 2.1.4.1 Form 33 2.1.4.2 TextBox 33 2.1.5 Command Button 34 2.2 2.2.1 Ngôn ngữ lập trình Visual Basic 34 Các kiểu liệu 34 2.2.1.1 Kiểu số nguyên 34 2.2.1.2 Kiểu số thực 35 2.2.1.3 Kiểu chuỗi (string) 35 2.2.1.4 Kiểu logic (Boolean) 35 2.2.1.5 Kiểu ngày, (Date) 35 2.2.1.6 Kiểu Variant 35 2.2.2 Hằng, biến 35 2.2.3 Hàm chuẩn 36 2.2.3.1 Một số hàm toán học 36 2.2.3.2 Một số hàm thời gian 36 2.2.3.3 Một số hàm kiểu chuỗi 37 2.2.3.4 Một số hàm chuyển kiểu 37 2.2.3.4 Ví dụ: 37 2.3 2.3.1 Các cấu trúc điều khiển 38 Cấu trúc rẽ nhánh 38 2.3.1.1 If…Then… 38 2.3.1.2 Select Case… 38 2.3.2 2.4 Ví dụ 40 Các cấu trúc lặp 42 2.4.1 FOR…NEXT 42 2.4.2 DO WHILE…LOOP 43 2.4.3 Ví dụ 44 2.5 Biến mảng 45 2.5.1 Biến mảng 45 2.5.2 Mảng ô điều khiển 46 2.5.3 Ví dụ 46 2.6 Chương trình 47 2.6.1 Khái niệm – Phân loại 47 2.6.2 Cấu trúc chương trình 47 2.6.2.1 Hàm 47 2.6.2.2 Thủ tục 48 2.6.2.3 Truyền tham số cho chương trình 48 2.7 Listbox, Combobox, Scrollbar 49 2.7.1 Listbox 49 2.7.2 Combobox 50 2.7.3 HsCrollBar, VsCrollBar 50 2.8 Image, DriverListBox, DirListBox 50 2.8.1 Image 50 2.8.2 FileListBox 51 2.8.3 DirListBox 51 2.8.4 DriveListBox 51 Ứng dụng có nhiều Form, Tạo Menu 52 2.9 2.9.1 Ứng dụng có nhiều Form 52 2.9.2 Tạo MENU 52 2.10 Đối tượng điều khiển ADO 52 2.10.1 Bổ sung điều khiển ADO vào hộp công cụ 52 2.10.2 Các thuộc tính ADODC 53 2.10.2.1 Thuộc tính ConnectionString: 53 2.10.2.2 Thuộc tính RecordSource: 54 2.10.3 Truy xuất liệu 54 2.10.4 Một số phương thức kiện ADODC 55 2.11 Một số hỗ trợ khác cho quản trị CSDL 56 2.11.1 DataGrid 56 2.11.2 Lấy liệu thông qua câu lệnh SQL 56 2.11.2.1 Khái niệm, cú pháp: 56 2.11.2.2 Quy định liệu lấy qua SQL 57 Tìm hiểu RS-232 58 3.1 Tổng quan chuẩn nối 232 58 3.2 Đặt vấn đề 58 3.2.1 Ưu điểm RS232 58 3.2.2 Những điểm cần lưa ý chuẩn RS232 58 3.2.3 Các mức điện áp đường truyền 59 3.2.4 Cổng RS232 PC 59 3.2.5 Quá trình liệu 60 3.2.5.1 Quá trình truyền liệu 60 3.2.5.2 Tốc độ Baud 61 3.2.5.3 Bit chẵn lẻ hay parity bit 61 3.3 Sơ đồ ghép nối RS232 62 3.3.1 Mạch chuẩn giao RS232 dùng IC Max232 62 3.3.2 Mạch chuẩn giao RS232 dùng DS275 62 3.3.3 Mạch chuẩn giao RS232 dùng transitor 63 3.4 Phần mềm giao tiếp 63 Tiêu chuẩn NMEA 0183 64 4.1 Tổng quan NMEA 0183 64 4.2 Đặt cấu hình cho cổng giao tiếp serial 64 4.3 Định dạng chung tin 65 4.6 Quy tắc giao thức lớp ứng dụng: 67 4.7 Định dạng chung 67 CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TÍN HIỆU GPS VỚI NHỊP UPDATE THƠNG TIN 10HZ 69 Mục đích phần mềm 70 Mô tả phần mềm 70 Hướng dẫn sử dụng phần mềm 71 Kết trả về, cách đọc thông tin 74 KẾT LUẬN 77 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thông tin 10Hz 2014 Tiêu chuẩn NMEA 0183 4.1 Tổng quan NMEA 0183 NMEA 0183 tiêu chuẩn kỹ thuật cho giao tiếp kết hợp điện với tín hiệu thơng tin liên lạc cho thiết bị hàng hải echo sounder, máy dị ngang (sonar), máy đo gió (anemometer), gyrocompass, autopilot, thiết bị thu GPS NMEA 0183 sử dụng ASCII, giao thức truyền thông nối tiếp đơn giản mà liệu đường truyền "câu" theo cách "người nói" cho nhiều "người nghe" thời điểm Một "người nói" có trị chuyện theo hướng với số không giới hạn "người nghe", sử dụng ghép kênh, nhiều cảm biến "nói chuyện" với cổng máy tính NMEA 0183 tiêu chuẩn kỹ thuật cho giao tiếp kết hợp điện với tín hiệu thơng tin liên lạc cho thiết bị hàng hải echo sounder, máy dò ngang (sonar), máy đo gió (anemometer), gyrocompass, autopilot, thiết bị thu GPS Tiêu chuẩn xây dựng Hiệp hội Điện tử Hàng Hải Quốc gia Mỹ (National Marine Electronics Association) Tiêu chuẩn thay cho tiêu chuẩn trước NMEA 0180 NMEA 0182 Sắp tới thay tiêu chuẩn NMEA 2000 Tuy nhiên, tiêu chuẩn nâng cấp thường xuyên Phiên v4.10 công bố vào đầu tháng năm 2012 4.2 Đặt cấu hình cho cổng giao tiếp serial Tiêu chuẩn điện sử dụng EIA-422, hầu hết phần cứng với NMEA-0183 kết nối qua cổng EIA-232 NMEA 0183 sử dụng ASCII, giao thức truyền thông nối tiếp đơn giản mà liệu đường truyền "câu" theo cách "người nói" cho nhiều "người nghe" thời điểm.Một "người nói" có trị chuyện theo hướng với số không giới hạn "người nghe", sử dụng ghép kênh, nhiều cảm biến "nói chuyện" với cổng máy tính - Serial (Lớp liệu) - Tốc độ chuẩn Baud Sinh viên : Hồng Văn Thiết 4800 Page 64 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thông tin 10Hz - Data bits - Parity - Stop bits - Handshake 2014 None None 4.3 Định dạng chung tin Theo chuẩn NMEA-0183, tất tin lệnh bao gồm ký tự ASCII (từ HEX 20 tới HEX 7E) cộng với ký hiệu CR-LF (xuống dòng, lùi đầu dòng) NMEA sử dụng theo cách gửi liệu dòng thời điểm Một dòng liệu (được gọi Sentences) hoàn toàn độc lập với dịng khác Có hai loại NMEA Sentences : - Standard Sentences dành cho thiết bị thông thường - Proprietary Sentences dành cho thiết bị riêng hãng sản xuất khác Đối với GPS thu, tất các standard sentences có hai tiền tố xác định là: GP Các Proprietary sentences sử dụng tiền tố P đầu từ dành cho tên viết tắt hãng cung cấp Ví dụ: hãng Garmin là: “PGRM”, Magellan “PMGN” 4.4 Cú pháp tin Bản tin NMEA bao gồm trường sau: $ID,,,,,…* Mỗi tin bắt đầu với ký tự $ mã ASCII, hai chữ ID, ba chữ đại diện cho message ID Các trường liệu phân cách dấu phẩy, cuối tin trường checksum ký tự điều khiển Dấu ‘*’ báo trước trường checksum theo sau Nếu liệu cho trường khơng hợp lệ bị bỏ qua dấu phẩy để ngăn cách gửi đi, chúng khơng có khoảng trống Một câu NMEA chứa tới 82 ký tự bao gồm dấu $ CR/LF Vì số trường có độ rộng thay dổi bị bỏ trống, máy thu xác định liệu mong muốn cách đếm số dấu phẩy, vị trí ký tự câu Sinh viên : Hoàng Văn Thiết Page 65 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thơng tin 10Hz 2014 Trường tùy chọn checksum hai chữ số hệ 16 kết phép OR tất ký tự với nhau, không kể dấu $ * Checksum cần thiết vài tin Một tin GPS điển sau: $GPGLL,xxmm.dddd,,yyymm.dddd,,hhmmss.dd,S,M*hh Bảng 1.1 Cấu trúc tin NMEA0183 4.5 Cú pháp lệnh Chuẩn NMEA cho phép nhà sản xuất độc lập định dạng tin riêng Lệnh NMEA bao gồm trường sau: $P,,,, , Sinh viên : Hồng Văn Thiết Page 66 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thông tin 10Hz 2014 4.6 Quy tắc giao thức lớp ứng dụng: - Mỗi tin nhắn bắt đầu dấu $ - Năm ký tự xác định "người nói" (dùng hai ký tự) loại tin nhắn(ba ký tự) - Trường liệu theo sau dùng dấu phẩy để phân cách Nếu liệu khơng có, trường tương ứng để trống (khơng có ký tự trước dấu phân cách - xem phần tin mẫu đây) - Ký tự sau trường liệu cuối dấu hoa thị *, đưa vào có mã kiểm tra chẵn lẻ - Sau dấu hoa thị mã kiểm tra chẵn lẻ gồm số hệ hexadecimal kết thúc tin nhắn Ví dụ, tín hiệu dạng: $GPAAM,A,A,0.10,N,WPTNME*32 4.7 Định dạng chung Tất liệu truyền dạng câu Các ký tự ASCII in cho phép, cộng với CR ( vận chuyển trở lại ) LF (Nguồn cấp liệu) Mỗi câu bắt đầu với "$" kết thúc với dấu hiệu có ba loại câu : câu người nói chuyện , câu độc quyền câu truy vấn Câu người nói chuyện Định dạng chung cho câu người nói chuyện : $ ttsss , d1, d2 , Hai chữ sau "$" định danh người nói chuyện Ba ký tự ( SSS ) định câu, theo sau số liệu lĩnh vực phân cách dấu phẩy, theo sau tùy chọn kiểm tra, kết thúc vận chuyển thức ăn trở lại / dòng Các lĩnh vực liệu xác định cho loại câu Một câu người nói chuyện ví dụ là: $ HCHDM , 238 , M Nơi " HC " xác định người nói chuyện la bàn từ tính , " HDM " xác định từ nhóm tin sau Các " 238 " giá trị tiêu đề , "M" định giá trị tiêu đề từ tính Sinh viên : Hồng Văn Thiết Page 67 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thơng tin 10Hz 2014 Một câu chứa tới 80 ký tự cộng với "$" CR / LF Nếu liệu cho lĩnh vực khơng phải có sẵn, lĩnh vực bỏ qua, dấu phẩy phân định gửi đi, khơng có khơng gian chúng Checksum lĩnh vực bao gồm "*" hai chữ số hex đại diện độc quyền tất ký tự , không bao gồm "$" "*" Câu độc quyền Tiêu chuẩn cho phép nhà sản xuất cá nhân để xác định câu độc quyền định dạng Những câu bắt đầu " $ P ", sau ID nhà sản xuất thư , điều liệu nhà sản xuất mong muốn , sau định dạng chung câu tiêu chuẩn số độc quyền câu , chủ yếu từ Garmin , Inc , liệt kê chương NMEA 0183 Nghị định thư Câu truy vấn Một câu truy vấn phương tiện cho người nghe để yêu cầu câu cụ thể từ người nói chuyện Định dạng chung : $ ttllQ , sss , [ CR ] [ LF ] Hai nhân vật trường địa định danh người nói chuyện người yêu cầu hai nhân vật định danh người nói chuyện thiết bị truy vấn ( nghe ) Nhân vật thứ năm luôn "Q" xác định tin nhắn truy vấn Lĩnh vực ( SSS ) có chứa ghi nhớ ba chữ câu yêu cầu Một câu truy vấn ví dụ là: $ CCGPQ , GGA nơi mà " CC " thiết bị ( máy tính ) yêu cầu từ " bác sĩ gia đình " thiết bị ( đơn vị GPS ) " GGA " câu GPS sau truyền câu lần giây truy vấn khác yêu cầu Sinh viên : Hoàng Văn Thiết Page 68 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thơng tin 10Hz 2014 CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM MƠ PHỎNG TÍN HIỆU GPS VỚI NHỊP UPDATE THƠNG TIN 10HZ Giả sử bạn nơi Việt Nam, bạn hồn tồn khơng biết đâu, lý Bạn gặp người dân địa phương hỏi cách thân thiện: “làm ơn cho biết đâu ?” Anh ta trả lời: “bạn cách Hà Nội 45 km” Đây thật thú vị, chưa thật có ích bạn đâu vịng trịn có tâm Hà Nội, bán kính 45 km Bạn hỏi người khác họ cho biết bạn cách Bắc Giang 30 km Bây bạn Nếu bạn tổng hợp hai thông tin, bạn có hai vịng trịn giao Vị trí bạn hai giao điểm hai đường tròn Người thứ ba cho bạn biết vị trí bạn cách Hải Dương 40 km Bây bạn biết đâu Nhưng nhà bạn muốn xem lại nơi qua bạn khơng nhớ đơn giản bạn theo đường mà người bạn gặp đường họ Xuất phát từ ý tưởng xây dựng ứng dụng mô lại tín hiệu Qua q trình tìm hiểu, phần mềm thiết kế để lưu lại thông tin chuyến với nhịp update thơng tin 10Hz Nó hỗ trợ việc thu thập thông tin địa lý khu vực ta cần trỏ tới Giao diện phần mềm thể hình 3.1 đây: Hình 3.1: Giao diện phần mềm mơ tín hiệu GPS Sinh viên : Hồng Văn Thiết Page 69 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thông tin 10Hz 2014 Mục đích phần mềm - Định vị người dùng nhiều hệ tọa độ khác với độ xác cao - Hỗ trợ việc tìm mốc tọa độ hệ quy chiếu, kinh tuyến trục, múi chiếu khác việc hiển thị la bàn, hướng khoảng cách thẳng đến điểm cần tìm, load đồ cập nhật từ google cho khu vực tìm kiếm - Là công cụ chuyển đổi kinh tuyến trục, chuyển đổi tọa độ từ tọa độ trắc địa sang tọa độ phẳng Chương trình đo tọa độ điểm theo ý muốn, đo liên tục tọa độ đường theo chu kỳ cài đặt trước, tạo file tọa độ dạng text để dễ dàng attach lên email xuất sang máy tính - Là cơng cụ tránh lạc đường việc đánh dấu điểm đường đường quay trở lại hỗ trợ người hay khảo sát khu vực rừng núi, biển, du lịch - Quản lý nhiều danh sách mốc, xuất liệu danh sách mốc văn txt Mô tả phần mềm Phần mềm mơ tín hiệu GPS để thử nghiệm phần mềm khai thác thông tin GPS mà không cần phải có GPS khơng phải mang thử nghiệm Ở ta thử nghiệm cách tạo tín hiệu từ việc di chuyển chuột máy tính đồ, ta nhận tín hiệu dạng chuẩn giao tiếp NMEA 0183 Ta thấy phần mềm hiển thị tọa độ, độ cao, hướng di chuyển đồ Được thể rõ hình 3.2 Hình 3.2: Các thơng số hiển thị phần mềm Sinh viên : Hoàng Văn Thiết Page 70 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thơng tin 10Hz 2014 Sơ đồ hoạt động phần mềm hình 3.3 đây: Hình 3.3: Sơ đồ khối hoạt động phần mềm Hướng dẫn sử dụng phần mềm Phần mềm tự động ghi lại di chuyển chuột bạn đồ với nhịp update thơng tin 10Hz có nghĩa giây ghi lại 10 lần di chuyển bạn Tùy vào vật mà bạn muốn sử dụng để di chuyển, bạn tăng giảm độ cao ý Chỉ cần nhấn “T” độ cao tăng lên “G” độ cao giảm với mức lần nhấn phím 20m Khi bạn muốn kết thúc tiến trình di chuyển phần mềm Sinh viên : Hồng Văn Thiết Page 71 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thông tin 10Hz 2014 không tiếp tục ghi lại vị trí bạn, bạn cần nhấn vào “finish move” phần mềm ngắt việc ghi lại cần bạn tiếp tục di chuyển đồ tự động kích hoạt việc ghi lại vị trí mà bạn di chuyển Tính nhập thơng tin chuyến đi, với tính bạn thiết lập thông tin chuyến điểm đến điểm đi, chọn cung đường mà ta muốn hình 3.2 đây: Hình 3.4: Nhập thơng tin chuyến Phần mềm tự động cập nhật thời gian thực người dùng cần tham chiếu Sử dụng đồ google với hệ quy chiếu mà người dùng sử dụng Ta chọn đồ tương ứng với vị trí hay nơi mà ta muốn xem tọa độ thể qua hình 3.5: Hình 3.5: Thay đổi đồ tương ứng Sinh viên : Hoàng Văn Thiết Page 72 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thơng tin 10Hz 2014 Ví dụ ta Hà Nội ta chọn mở đồ Hà Nội ra, phần mềm hiển thị chi tiết tuyến đường, tọa độ Thành phố Hà Nội Khi ta dễ dàng việc di chuyển, lựa chọn tuyến đường ngắn nhất, hợp lý góp phần giảm thời gian di chuyển hành trình ta Ta view lại đoạn đường mà ta nắm cung đường ta cần cho chuyến sau Khi ta muốn tìm hiểu trường đại học Hịa Bình ta chọn đồ trường đại học hịa bình Sau hành trình dài ta cập nhật lại đoạn đường mà ta qua, tọa độ, thời gian, hướng mà ta vừa di chuyển ta chọn tool Update, phần mềm hiển thị lên danh sách cung đường mà ta di chuyển với nhịp update thông tin 10 lần/giây Danh sách lần di chuyển đồ cập nhật hiển thị bạn click vào phần update Hình 3.6 đây: Sinh viên : Hoàng Văn Thiết Page 73 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thông tin 10Hz 2014 Hình 3.6: Update thơng tin Tính Review cho phép người sử dụng xem vị trí đích đặt từ ban đầu thiết đặt thơng tin cho chuyến Hình 3.7: Tính review Kết trả về, cách đọc thông tin Với phần mềm ta giả lập vật di chuyển đồ Hệ thống ghi lại chuyển đổi chuỗi byte thành dạng chuỗi kí tự ASCII Chuỗi kí tự tạo thành gồm danh sách chuỗi theo chuẩn GPRMA, GPRMB, GPRMC, GPGGA, GPGLL, GPGSA, GPGSV,…, gọi chuỗi định dạng NMEA Mỗi chuỗi Sinh viên : Hoàng Văn Thiết Page 74 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thơng tin 10Hz 2014 có chứa thơng tin đặc biệt đó, tuỳ mục đích sử dụng mà ta sử dụng hay nhiều số Thơng tin chuỗi kí tự nhiều lúc khơng đầy đủ ta phải kết hợp số thông tin từ nhiều chuỗi lại để có kết mong muốn Ở đây, ta quan tâm đến liệu toạ độ hành , độ xác thơng tin Do ta quan tâm đến loại chuỗi liệu GPRMC, GPGGA Hình 3.8 mô tả nội dung file ghi lại tọa độ vật di chuyển: Hình 3.8: Chuỗi NMEA file ghi lại Trong chuỗi NMEA có: GPRMC : Dữ liệu GPS dạng RMC Ví dụ : "$GPRMC,1:07:00 AM,A,2053.82,N,10536.58,E,40,50.1,160496,13.8,E*55" đó: - RMC : Recommended Minimum sentence C - 1:07:00 AM : nhận tín hiệu lúc 1:07:00 AM - A : A=active V=inValid Active nghĩa thời điểm cường độ tín hiệu vệ tinh đủ mạnh để tính tốn vị trí mặt đất Nếu có vệ tinh "nhìn thấy" bạn, thông tin độ cao so với mặt biển tính tốn inValid nghĩa khơng tìm tính tốn vị trí mặt đất - 2053.82,N : Vĩ độ : 20 độ 53.82' N - 10536.58,E : Kinh độ : 105 độ 36.58' E - 40 : vận tốc bề mặt tính theo hải lí (Speed) Sinh viên : Hồng Văn Thiết Page 75 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thơng tin 10Hz 2014 - 50.1 : (Course) góc hướng dựa theo vành chân trời Thông tin biểu diễn "azimuth" Một "azimuth" góc nằm ngang, mặt phẳng góc đo theo chiều kim đồng hồ , đo độ từ 0° đến 360°; 0° hướng Bắc, 90° hướng Đơng, 180° hướng Nam 270° hướng Tây - 160496 : Ngày 16 tháng năm 1996 - 13.8, E : độ biến thiên từ trường - *55 : liệu tổng hợp "checksum" ln bắt đầu với kí tự * GPGGA : Dữ liệu GPS dạng GGA Ví dụ : "$GPGGA,1:07:00,A,2053.82,N,10536.58,E,2,06,200.0,M,4.4,M,7,000,*41" : - GGA: Global Positioning System Fix Data Dữ liệu thiết yếu vị trí dị tìm khơng gian 3D độ xác thơng số - 1:07:00 : vị trí dị tìm lúc 1:07:00 AM - 2053.82, N : Vĩ độ 20 độ 53.82 Bắc - 10536.58, E : Kinh độ 105 độ 36.58 Đông - : chất lượng vị trí dị tìm : 0=invalid, 1=GPSFix, 2=DGPSFix, - 3=PPSFix, 4= - 06: số vệ tinh khảo sát - 200.0,M : (Altitude,Meters) cao độ tính từ mặt nước biển, tính mét - : thời lượng tính giây tính từ lần cập nhật DGPS trễ - 000: số định danh ID trạm DGPS - *41 : liệu tổng hợp "checksum" bắt đầu với kí tự * Sinh viên : Hồng Văn Thiết Page 76 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thông tin 10Hz 2014 Kết Luận Ngày nay, hệ thống định vị GPS ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác Việt Nam, hệ thống GPS ngày sử dụng phổ biến lĩnh vực như: giao thông, đo đạc khảo sát… Trong lĩnh vực quân nhiều nước, hệ thống GPS sử dụng vào việc điều khiển vũ khí trang bị cho binh sĩ Nghiên cứu hệ thống GPS có vai trị quan trọng cơng xây dựng bảo vệ đất nước giai đoạn Sau thời gian nghiên cứu, đồ án tập trung trình bày vấn đề tìm hiểu hệ thống GPS Trên sở phân tích nguyên lý làm việc viết phần mềm mô lại tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thơng tin 10Hz, đồ án sâu vào tìm hiểu cách tạo Hiện nay, hệ thống GPS sử dụng phổ biến giới Việt Nam, hệ thống đưa vào ứng dụng số lĩnh vực chưa lâu Việc nghiên cứu hệ thống GPS cịn tương đối mẻ trình độ thân cịn có nhiều hạn chế nên chắn đồ án cịn có nhiều thiếu sót Em hy vọng đồ án tài liệu tham khảo cho quan tâm đến hệ thống GPS, cách thức tạo để mơ lại tín hiệu GPS Qua đây, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS TS Nguyễn Đăng Minh hưỡng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình để em hồn thành đồ án đạt kết cao Trong tương lai em tiếp tục nghiên cứu kỹ thuật đảm bảo chất lượng phần mềm tốt nữa, đưa chất lượng tín hiệu chuẩn nhằm tạo nên phần mềm mơ tín hiệu GPS chuẩn phục vụ tốt cho người sử dụng Sinh viên : Hoàng Văn Thiết Page 77 Tìm hiểu GPS, viết phần mềm mơ tín hiệu GPS VB6 với nhịp update thông tin 10Hz 2014 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơng cụ tìm kiếm: https://www.google.com.vn Website: http://en.wikipedia.org http://doc.edu.vn http://www.thienvanhoc.org http://ebook.edu.net.vn http://www.omega.com Giáo trình tham khảo: 1) Vũ Thanh Hải, Giáo trình thơng tin liệu, Học viện Kỹ thuật qn sự-Hà nội, 2000 2) Tổng quan hệ thống vệ tinh quốc tế ứng dụng cho Việt Nam, Khoa học công nghệ, 2000 3) The Mathematics of GPS, Richard B.Langley, University of New Brunswick 4) Giáo trình Lập trình ứng dụng Visual Basic, Đặng Thế Khoa, ĐHQG TP HCM 5) Giáo trình điện tử Bộ GD-ĐT 6) National Marine Electronics Association: http://www.nmea.org Sinh viên : Hoàng Văn Thiết Page 78