(Luận văn) nghiên cứu ứng dụng its trong quản lý thu phí tự động

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - PHẠM VĂN VĨNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2017 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - PHẠM VĂN VĨNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ITS TRONG QUẢN LÝ THU PHÍ TỰ ĐỘNG CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ : 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ TUẤN LÂM HÀ NỘI - 2017 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp mình, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể giáo viên Khoa Điện tử Viễn thông – Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng hết lịng tận tình dạy, truyền đạt kiến thức cho tơi suốt qúa trình học tập trường thời gian qua Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Vũ Tuấn Lâm – người trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ động viên cá nhân tơi suốt q trình thực khóa luận tốt nghiệp Thật lịng vơ cảm ơn hỗ trợ, giúp đỡ, động viên tồn thể gia đình, bạn bè suốt q trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp, suốt trình học tập vừa qua Mặc dù cố gắng song luận văn tốt nghiệp tránh khỏi thiếu sót Kính mong q thầy giáo, giáo tồn thể bạn bè góp ý để đề tài hồn thiện Xin kính chúc q Thầy, Cô sức khỏe thành công nghiệp đào tạo hệ tri thức tương lai Một lần xin chân thành cảm ơn! Học viên Phạm Văn Vĩnh ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học TS Vũ Tuấn Lâm Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Học viên Phạm Văn Vĩnh iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ITS (GIAO THÔNG THÔNG MINH) 1.1 Tổng quan ITS 1.1.1 ITS 1.1.2 Sơ lược tình hình phát triển ITS nước phát triển giới 1.1.3 Kiến trúc tổng thể hệ thống ITS 11 1.1.4 Đánh giá tổng quan lợi tầm quan trọng hệ thống ITS 12 1.2 Tổng quan dịch vụ thu phí điện tử ETC (Electronic Toll Collection) 13 1.2.1 Tóm lược q trình lịch sử thu phí đường 13 1.2.2 Các thành phần hệ thống thu phí không dừng 14 1.3 Kết luận chương 18 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC CƠNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG QUẢN LÝ THU PHÍ ĐIỆN TỬ 20 2.1 Những yêu cầu chung hệ thống thu phí điện tử 20 2.2 Lựa chọn công nghệ 22 2.3 Công nghệ RFID 23 iv 2.3.1 Các khoảng cách đọc chuẩn thiết bị RFID 27 2.3.2 Dải tần hoạt động hệ thống RFID 27 2.3.3 Tần số sử dụng cho RFID: 28 2.3.4 Hệ thống lưu trữ mạng 29 2.3.5 Một số tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế xây dựng cho công nghệ RFID: .30 2.3.6 Vấn đề bảo mật 30 2.4 Công nghệ truyền thông tin cự ly ngắn dành riêng DSRC (Dedicated Short Range Communications) 31 2.4.1 Tình hình sử dụng thiết bị truyền liệu dải tần 5,8 GHz giới……………………………………………………………………… .….31 2.4.2 Tình hình sử dụng thiết bị truyền liệu dải tần 5,8 GHz Việt Nam ……………………………………………………………………….33 2.5 Công nghệ liên lạc không dây GSM (3G, 4G /WiMax) kết hợp công nghệ GPS …………………………………………………………………………….37 2.5.1 GSM - Hệ thống truyền thơng di động tồn cầu 37 2.5.2 Mạng 3G (Third-generation technology) 38 2.5.3 WiMAX 38 2.5.4 Hệ thống Định vị Toàn cầu (Global Positioning System - GPS) .39 2.5.5 Khả ứng dụng thu phí 40 2.6 Những yêu cầu thiết bị xe (OBU) 40 2.7 Yêu cầu kỹ thuật Công nghệ Thông tin khối OBU 41 2.7.1 Độ nhạy OBU 41 2.7.2 Truy nhập OBU 42 2.7.3 Sai số tần số 42 2.7.4 Phát xạ giả 43 v 2.8 Những yêu cầu hệ thống thiết bị bên đường (RSU) 43 2.8.1 Yêu cầu kỹ thuật khối phát RSU 44 2.8.2 Các yêu cầu kỹ thuật quy định riêng cho khối thu RSU 45 2.9 Những yêu cầu hệ thống xử lý liệu 47 2.9.1 Yêu cầu hệ thống thu thập xử lý liệu Trạm thu phí 47 2.9.2 Yêu cầu hệ thống xử lý liệu Trung tâm .49 2.10 Những yêu cầu đối Trung tâm kiểm soát thu phí 50 2.10.1 Yêu cầu Tiêu chuẩn kỹ thuật 50 2.10.2 Yêu cầu cấu hình 50 2.10.3 Yêu cầu chức 51 2.10.4 Yêu cầu bảo đảm an toàn hệ thống thông tin .52 2.11 Kết luận chương 52 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG ITS CHO HỆ THỐNG THU PHÍ TỰ ĐỘNG TẠI VIỆT NAM 54 3.1 Tình hình phát triển ITS Việt Nam 54 3.1.1 Nhiều đề tài nghiên cứu ITS thiếu phối hợp 54 3.1.2 Những kết trạng Việt Nam 55 3.2 Đề xuất giải pháp sử dụng cơng nghệ thu phí tự động Việt Nam 56 3.2.1 Mơ hình tổng thể nghiệp vụ kỹ thuật 56 3.2.2 Mơ hình thiết kế tổng thể hệ thống trạm 57 3.2.3 Mơ hình lắp đặt hệ thống thu phí tự động 59 3.2.4 Thiết kế tổng thể hạ tầng kỹ thuật công nghệ thông tin 61 3.2.5 Giải pháp công nghệ mạng cho hệ thống 61 3.3 Kế hoạch triển khai thực tế lộ trình phổ cập hình thức thu phí tự động 66 vi 3.3.1 Lộ trình phổ cập hình thức thu phí khơng dừng 67 3.3.2 Kế hoạch triển khai thực tế Việt Nam 68 3.4 Kết luận chương 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 - Kiến trúc tổng thể hệ thống ITS 11 Hình 1.2 - Mơ hình hệ thống ITS 12 Hình 1.3 - Thành phần hệ thống thu phí khơng dừng 14 Hình 2.1 - Biểu đồ áp dụng công nghệ DSRC khu vực giới 32 Hình 2.2 - Thiết bị thu phí tự động ETC 33 Hình 2.3 - Sơ đồ thu phí theo cơng nghệ RFID hay DSRC 35 Hình 2.4 - Khe thời gian đo sai số tần số 43 Hình 3.1 - Mơ tả tổng thể định hướng thiết kế hệ thống 57 Hình 3.2 - Sơ đồ kết nối thiết bị đảo thu phí 58 Hình 3.3 - Sơ đồ bố trí lắp đặt hệ thống ETC 59 Hình 3.4 - Sơ đồ kiến trúc tổng thể hạ tầng kỹ thuật công nghệ thông tin .61 Hình 3.5 - Kiến trúc mạng DC/DR – Hệ thống ETC 62 Hình 3.6 - Sơ đồ thiết kế mạng DC hệ thống ETC 64 Hình 3.7 - Sơ đồ thiết kế mạng DR hệ thống ETC 65 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 - Bảng phân loại phương tiện theo mức thu phí 15 Bảng 2.1 - Giới hạn độ nhạy OBU 41 Bảng 2.2 - Các mức tần số tín hiệu nhiễu 42 Bảng 2.3 - Giới hạn phát xạ giả OBU 43 Bảng 2.4 - Các giới hạn mặt nạ phổ 44 Bảng 2.5 - Giới hạn cho phát xạ giả dẫn phát xạ giả xạ .45 Bảng 2.6 - Các giới hạn mức loại bỏ kênh 46 Bảng 2.7 - Giới hạn độ chọn lọc kênh kề 46 Bảng 3.1 - Lộ trình đề xuất ứng dụng ETC Việt Nam 67