NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS VÀ BẢN ĐỒ SỐ TRỰC TUYẾN

Đồ án của em nghiên cứu về các ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu GPS kết hợp với bản đồ số trực tuyến. Ứng dụng nổi bật nhất chính là hệ thống giám sát trực tuyến phương tiện giao thông. Trong phần đầu của đồ án, em trình bày lý thuyết cơ bản về hệ thống định vị toàn cầu GPS, hệ thống thông tin địa lý GIS, và hệ thống thông tin di động. Ở phần thứ hai là các bước thực hành khi thiết kế một mạch thu phát tín hiệu điển hình trong các hộp đen với giả thiết hoạt động của hệ thống như sau: Mỗi phương tiện đều được gắn một thiết bị có nhiệm vụ thu tín hiệu GPS từ vệ tinh, sau đó gửi về Server trung tâm qua mạng di động với giao thức truyền TCPIP. Ở Server trung tâm cần được kết nối mạng Internet và sử dụng một phần mềm để kết nối với thiết bị định vị, thông qua giao thức TCPIP, nhằm mục đích truyền nhận dữ liệu giữa 2 bên. Server trung tâm sẽ xử lý dữ liệu GPS nhận được từ thiết bị định vị, sau đó hiển thị thông số như tọa độ, vận tốc,...lên bản đồ số Google Maps

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Hà Nội, 05-2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: ……….………….…… Số hiệu sinh viên: ………

Khoá:……….Viện: Điện tử - Viễn thông Ngành: ………

1 Đầu đề đồ án: ……… ………

……… ………

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……… ……… …… ………

……….…

……… ………

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ……… ….………

……… ….…………

……… ….…

………

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ……… ….………

……… ……….………

………

5 Họ tên giảng viên hướng dẫn: ……… ………

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……….………

7 Ngày hoàn thành đồ án: ……… ………

Ngày tháng năm

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm

Cán bộ phản biện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên:

Ngành: Khoá:

Giảng viên hướng dẫn:

Cán bộ phản biện:

1 Nội dung thiết kế tốt nghiệp:

2 Nhận xét của cán bộ phản biện:

Ngày tháng năm

Cán bộ phản biện

( Ký, ghi rõ họ và tên )

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án của em nghiên cứu về các ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu GPS kết hợp với bản đồ số trực tuyến Ứng dụng nổi bật nhất chính là hệ thống giám sát trực tuyến phương tiện giao thông

Trong phần đầu của đồ án, em trình bày lý thuyết cơ bản về hệ thống định vị toàn cầu GPS, hệ thống thông tin địa lý GIS, và hệ thống thông tin di động Ở phần thứ hai

là các bước thực hành khi thiết kế một mạch thu phát tín hiệu điển hình trong các hộp đen với giả thiết hoạt động của hệ thống như sau:

Mỗi phương tiện đều được gắn một thiết bị có nhiệm vụ thu tín hiệu GPS từ vệ tinh, sau đó gửi về Server trung tâm qua mạng di động với giao thức truyền TCP/IP Ở Server trung tâm cần được kết nối mạng Internet và sử dụng một phần mềm để kết nối với thiết bị định vị, thông qua giao thức TCP/IP, nhằm mục đích truyền nhận dữ liệu giữa 2 bên Server trung tâm sẽ xử lý dữ liệu GPS nhận được từ thiết bị định vị, sau đó hiển thị thông số như tọa độ, vận tốc, lên bản đồ số Google Maps

Each vehicle is fitted with a device which is responsible for collecting signal from GPS satellites, then sends to the server via the cellular network protocol TCP / IP At the central server is connected to the Internet and use a software to connect to the locating device, via TCP / IP, for the purpose of data transmission between two parties Central server processes the data received from GPS devices to locate and then display parameters such as coordinates, velocity, on Google Maps

MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU 9

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 10

LỜI MỞ ĐẦU 11

Chương 1 : HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 12

1.1 Khái Quát Hệ Thống GPS 12

1.2 Nguyên Lý Xác Định Vị Trí Của Hệ Thống GPS 14

1.3.Cấu Trúc Hệ Thống Định Vị Toàn Cầu GPS 16

1.3.1 Phân đoạn không gian (Space Segment) 17

1.3.2 Phân đoạn điều khiển (Control Segment) 18

1.3.3.Phân đoạn người sử dụng (User Segment) 19

1.4.Cấu Trúc Tín Hiệu Vệ Tinh GPS 19

1.5.Các Nguồn Gây Sai Số 20

1.6.Các Dịch Vụ GPS 22

1.6.1.Dân sự - Dịch vụ định vị tiêu chuẩn SPS 22

1.6.2.Quân sự - Dịch vụ định vị chính xác PPS 23

1.6.3.GPS vi sai DGPS 23

Chương 2 : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 24

2.1.Giới Thiệu Về Hệ Thống Thông Tin Địa Lý GIS 24

2.1.1.Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS 24

2.1.2.Xây dựng GIS 25

2.1.3.Các cách nhìn về GIS 26

2.1.4.Cơ sở dữ liệu địa lý 27

2.1.3.Ứng dụng GIS ở Việt Nam 29

2.1.4.Giới thiệu về bản đồ số Google Maps 31

2.2.Khái Quát Về Các Hệ Thống Thông Tin Di Động 36

2.2.1.Hệ thống GSM 36

2.2.2.Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS 41

Chương 3 : KHÁI QUÁT CÁC HỆ THỐNG QUẢN LÝ PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG 45

3.1 Sơ Đồ Hệ Thống 45

3.2 Hoạt Động Của Hệ Thống 47

3.3 Các Chức Năng Của Hệ Thống 48

3.3.1.Giám sát trực tuyến phương tiện giao thông 49

3.3.2.Hệ thống báo cáo thống kê 51

3.4.Phân Tích Lợi Ích Của Việc Sử Dụng Hệ Thống Quản Lý Phương Tiện Giao Thông 53

3.5 Ứng Dụng 55

3.6.Nghị Định 91/2009 Về Quy Định Thời Hạn Ôtô Phải Lắp Đặt Hộp Đen 55

Chương 4 : THIẾT KẾ MẠCH THU PHÁT TÍN HIỆU 60

4.1.Lý Thuyết 60

4.1.1.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 60

4.1.2.Sơ đồ nguyên lý 61

4.2.Giới Thiệu Các Linh Kiện Chính 64

4.2.1.Giới thiệu vi điều khiển AT Mega 128 64

4.2.2.Giới thiệu về Module SIM5218A và tập lệnh AT 74

4.3.Giao Thức NMEA0183 80

4.3.Lắp Đặt Mạch Và Lập Trình Cho Vi Điều Khiển 82

4.3.1.Sơ đồ mạch in 82

4.3.2 Lập trình cho vi điều khiển AVR 83

4.4.Kiểm Thử Và Nghiên Cứu Hướng Phát Triển Thiết Bị 84

Chương 5 : THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHO SERVER 86

Nguyên Lý Thiết Kế : 86

5.1.Lập Trình Cho Web Hiển Thị Google Maps 86

5.2.Lập Trình Giao Tiếp Với Module Qua Giao Thức TCP/IP 90

5.2.1 Cấu hình mở NAT Port cho Modem 90

5.2.2 Lập trình nhận dữ liệu qua giao thức TCP/IP 91

5.2.3.Lập trình tách chuỗi dữ liệu nhận về 92

5.3.Xây Dựng Cơ sở Dữ Liệu Cho Server 92

KẾT LUẬN 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1 : Các tần số hoạt động của hệ thống GPS 13

Hình 1.2 : Các bước xác định vị trí của máy thu 14

Hình 1.3 : Nguyên lý xác định vị trí máy thu 15

Hình 1.4 : Các phân đoạn chính của hệ thống GPS 16

Hình 1.5: Cấu trúc phân đoạn điều khiển 18

Hình 1.6: Cấu trúc tín hiệu GPS 19

Hình 1.7 : Điều chế BPSK 20

Hình1.8: Cấu trúc hệ thống DGPS 23

Hình 2.1: Hệ thống GIS của chính phủ Việt Nam 30

Hình 2.2 : Bản đồ số Google Maps 33

Hình 2.3 : Cấu trúc mạng GSM/GPRS 37

Hình 2.4: Cấu trúc GPRS được phát triển dựa trên mạng GSM 42

Hình 2.5 : Mô hình kết nối GPRS 43

Hình 3.1 : Tổng quan sơ đồ của hệ thống 46

Hình 3.2 : Hoạt động của hệ thống 47

Hình 4.1 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống 60

Hình 4.2 : Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 61

Hình 4.3 : Sơ đồ nguyên lý khối xử lý và hiển thị 62

Hình 4.4 : Sơ đồ nguyên lý khối SIM 63

Hình 4.5 : Sơ đồ chân của vi điều khiển AVR 65

Hình 4.6 : Tổ chức bộ nhớ của AVR 67

Hình 4.7 : Cấu trúc bên trong AVR 69

Hình 4.8 : Thanh ghi UCSRA 71

Hình 4.9 : Thanh ghi UCSRB 72

Hình 4.10 : Thanh ghi UCSRC 73

Hình 4.11 : Sơ đồ khối SIM5218A 75

Hình 4.12 : Cấu trúc của SIM5218A 76

Hình 4.13 : Giao tiếp với máy tính qua HyperTerminal 79

Hình 4.14 : Sơ đồ mặt trên (TOP) 82

Hình 4.15 : Sơ đồ mặt dưới (BOTTOM) 82

Hình 4.16 : Hiển thị dữ liệu GPS bằng lệnh AT+CGPSINFO=1 84

Hình 4.17 : Hiển thị các bản tin NMEA thu được 85

Hình 5.1 : Ứng dụng tìm đường của Google Maps 90

Hình 5.2 : Cấu hình mở NAT Port cho Modem Zyxel 91

Hình 5.3 : Sơ đồ quan hệ của các bảng 93

Hình 5.4 : Giao diện chính của phần mềm 94

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang

Bảng 4.1 : Một số chân quan trọng của SIM5218A sử dụng trong thiết bị………… 77

Bảng 4.2 : Các lệnh AT cơ bản của SIM5218A sử dụng trong thiết bị ……… 78

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ gói vô tuyến chung

GSM Global System for Mobile

Communications

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

3G Third-Generation Technology Công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba

NSS Network Switching SubSystem Phân hệ chuyển mạch

OMS Operation and Maintenance SubSystem Phân hệ vận hành và bảo dưỡng

TCP/UDP Transmission Control Protocol/ User

Datagram Protocol

Giao thức điều khiển truyền dẫn/ Giao thức

dữ liệu gói người sử dụng

UART Universal Asynchronous Receiver &

Transmitter

Truyền thông không đồng bộ

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay Công nghệ định vị toàn cầu GPS và Hệ thống thông tin địa lý GIS đã được áp dụng phổ biến trong ngành vận tải trên toàn Thế giới Tại các nước khu vực Bắc Mỹ, Châu Âu và Đông Á hầu hết các công ty vận tải đều sử dụng công nghệ này nhằm giám sát, theo dõi và quản lý xe nhằm tăng hiệu quả sử dụng cũng như tiết kiệm các chi phí không cần có Công nghệ này cho phép người quản lý biết vị trí của xe, vận tốc, hướng đi trạng thái phương tiện tại mọi thời điểm Đồng thời cho phép cảnh báo vượt quá tốc độ, ra/vào vùng quy định, xem lại hành trình xe trong quá khứ.v.v Ở nước ta, theo nghị định 91/2009, trước ngày 1-7-2011 các ôtô kinh doanh vận tải hành khách theo tuyến cố định có cự ly từ 500km trở lên và xe container đều phải lắp đặt hộp đen

Với mục đích thực hành và hiểu rõ thêm về hệ thống định vị và hệ thống thông tin

di động em đã chọn đề tài đồ án là "Nghiên Cứu Thiết Kế Ứng Dụng Của Hệ Thống

Định Vị Toàn Cầu GPS Và Bản Đồ Số Trực Tuyến" Dưới sự hướng dẫn, giúp đỡ

nhiệt tình của thầy cô và các bạn, đặc biệt là TS Lâm Hồng Thạch, em đã hiểu thêm được nhiều điều về lĩnh vực thông tin liên lạc cũng như hướng phát triển của các hệ thống viễn thông tại Việt Nam Em xin chân thành cảm ơn thầy đã nhiệt tình giúp đỡ

em hoàn đồ án này! Do khuôn khổ của đồ án cũng như còn hạn chế về kiến thức nên

em không tránh khỏi thiếu sót cũng như nhầm lẫn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp thêm để hoàn thiện hơn nữa về kiến thức của mình

Chương 1 : HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS

1.1 Khái Quát Hệ Thống GPS

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là hệ thống định vị ra

đời nhằm đáp ứng ý tưởng sử dụng vệ tinh nhân tạo của Trái Đất vào mục đích định vị dẫn đường trên mặt đất, ít phụ thuộc vào thời tiết và thời điểm trong ngày Nó đã được các nhà khoa học Liên Xô và Mỹ đề cập đến từ những năm của thập niên 50 - 60 (thế

kỷ XX), khi Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên của trái đất (vệ tinh Sputnik-1) vào năm 1957, từ đó các nhà khoa học quân sự của hai nước và các nhà khoa học trên thế giới đã tiếp tục nghiên cứu và đã đạt được những thành công trong việc sử dụng vệ tinh của mình Để xác định vị trí điểm trên mặt đất hoặc trên đại dương phục vụ cho việc dẫn đường tàu, thuyền, máy bay và các phương tiện quân sự khác Bước đầu các hệ thống định vị vệ tinh khu vực được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu định vị chính xác cao cho cả một vùng rộng lớn mà ít phụ thuộc vào các điều kiện không gian và thời gian Người ta xây dựng các hệ thống định vị vệ tinh khu vực trong

đó vệ tinh thường được sử dụng là vệ tinh địa tĩnh Một số hệ thống định vị vệ tinh được xây dựng thuộc loại này như:

- Hệ thống TSICADA của Liên Xô

Vào khoảng giữa những năm 60 (thế kỷ XX) Bộ quốc phòng Mỹ khuyến khích xây dựng một hệ thống vệ tinh hoàn hảo hơn so với hệ thống TRANSIT Ý tưởng chính của

đề án do Hải quân Mỹ đề xuất là sử dụng khoảng cách đo từ các điểm trên mặt đất đến

vệ tinh trên cơ sở biết chính xác tốc độ và thời gian lan truyền tín hiệu vô tuyến, đề án

có tên là TIMATION Các công trình nghiên cứu tương tự cũng được không quân Mỹ

tiến hành trong khuôn khổ chương trình mang mã số 621B Song từ năm 1973 Bộ quốc phòng Mỹ quyết định đình chỉ cả hai chương trình này để triển khai phối hợp nghiên cứu xây dựng hệ thống đạo hàng vô tuyến vệ tinh trên cơ sở kết quả của chương trình TRANSIT và hai chương trình vừa nói tới Hệ thống này có tên gọi đúng là

NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Providing Timing and Ranging Global

Positioning System) Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống là xác định tọa độ không gian và

tốc độ chuyển động của điểm xét trên tàu vũ trụ, máy bay, tàu thuỷ và trên đất liền phục vụ cho Bộ quốc phòng Mỹ và các cơ quan dân sự Khi được hoàn tất, hệ thống sẽ gồm 21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự trữ, các vệ tinh bay trên 6 mặt phẳng quỹ đạo gần như tròn, ở độ cao cỡ 20200km với chu kỳ xấp xỉ 12 giờ Với cách bố trí này thì trong suốt 24 giờ tại bất kỳ điểm nào trên trái đất cũng sẽ quan sát được ít nhất 4 vệ tinh Các vệ tinh đầu tiên của hệ thống được phóng lên quỹ đạo vào tháng 2 năm 1978, toàn bộ hệ thống 24 vệ tinh được đưa vào hoạt động hoàn chỉnh từ tháng 5 năm 1994

Hình 1.1 : Các tần số hoạt động của hệ thống GPS

S-band (10cm-radar short-band) : 1.55 -5.2 GHz

L-band (20cm-radar long-band) : 950Mhz – 1450 MHz

Ở Việt Nam, công nghệ GPS được ứng dụng từ những năm 90 của thế kỷ trước, chủ yếu để xây dựng lưới toạ độ quốc gia Ngày nay, công nghệ GPS được mở rộng hơn trong các lĩnh vực khác của trắc địa

Ngoài GPS, trên thế giới còn có các hệ thống định vị khác như :

 GALILEO : hệ thống định vị của châu Âu

 GLONASS : hệ thống định vị của Nga

 COMPASS : hệ thống định vị của Trung Quốc

1.2 Nguyên Lý Xác Định Vị Trí Của Hệ Thống GPS

5 bước xác định vị trí :

Hình 1.2 : Các bước xác định vị trí của máy thu

Hình 1.3 : Nguyên lý xác định vị trí máy thu

Số đo khoảng cách : từ 4 vệ tinh được quan sát đồng thời đến đối tượng cho ta 4 phương trình :

D1 = [(X x1)2(Y y1)2(Zz1)2]1/2 c.dT (1.1)

D2 = [(X x2)2 (Y y2)2 (Z z2)2]1/2 c.dT (1.2)

D3 = [(X x ) (Y y ) (Z z ) 2 ] 1 / 2 c.dT

3 2

3 2

D4 = [(X x4)2 (Y y4)2 (Z z4)2]1/2 c.dT (1.4)Trong đó :

X, Y, Z : biểu thị vị trí của đối tượng đo

𝑥𝑖, 𝑦𝑖, 𝑧𝑖 : là tọa độ vị trí của vệ tinh thứ i

c.dT : giá trị hiệu chỉnh khoảng cách từ giá trị hiệu chỉnh đồng hồ máy thu Giải 4 phương trình này cho ta vị trí tương đối đo và thời gian hiệu chỉnh dT

 Hoạt động cơ bản :

Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu mang thông tin xuống Trái Đất Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người dùng

Về bản chất, máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được tín hiệu tại bộ thu Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách

vệ tinh bao xa Rồi với các khoảng cách đo được từ bộ thu đến vệ tinh, máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ

Máy thu GPS phải thu được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động của vệ tinh Với bốn hay nhiều hơn

số lượng vệ tinh hiện diện trong tầm nhìn, máy thu có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao) Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính thêm các thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, khoảng cách tới điểm đến, thời gian và nhiều thôngtin khác nữa

1.3 Cấu Trúc Hệ Thống Định Vị Toàn Cầu GPS

GPS bao gồm 3 phân đoạn: Phân đoạn không gian, Phân đoạn điều khiển , Phân

đoạn người sử dụng (Hình 1.4)

Hình 1.4 : Các phân đoạn chính của hệ thống GPS

1.3.1 Phân đoạn không gian (Space Segment)

Phân đoạn không gian chính là chòm sao 24 vệ tinh Mỗi vệ tinh GPS phát đi tín hiệu, bao gồm những thành phần sau: hai sóng sin ( thành phần sóng mang), hai chuỗi

dữ liệu số,và một thông điệp điều hướng Dữ liệu số và thông điệp điều hướng kết hợp với sóng mang bằng cách điều chế nhị phân BPSK Sóng mang và chuỗi dữ liệu số chủ yếu được sử dụng để xác định khoảng cách từ máy thu của nguời sử dụng đến những

vệ tinh GPS Thông điệp điều hướng bao gồm tọa độ của vệ tinh,tọa độ này biểu diễn dưới dạng hàm biến đổi theo thời gian và một số thông tin cần thiết khác.Tín hiệu phát được điều khiển bởi những đồng hồ nguyên tử (atomic clocks) có độ chính xác cao,

onboard trên những vệ tinh

24 vệ tinh phân bố trên 6 quỹ đạo gần tròn, mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với mặt xích đạo một góc 55o Bán kính quỹ đạo vệ tinh xấp xỉ 26560 km, tức vệ tinh có độ cao

so với mặt đất cỡ 20200 km Chu kỳ chuyển động của vệ tinh trên quỹ đạo là 718 phút Theo thiết kế, hệ thống gồm 24 vệ tinh, mỗi quỹ đạo có 4 vệ tinh Ở bất kì thời gian và

vị trí quan sát nào trên trái đất cũng có thể quan sát được tối thiểu 4 vệ tinh

Tất cả các vệ tinh GPS đều có thiết bị tạo dao động với tần số chuẩn cơ sở là f0 = 10.23 MHz Tần số này còn là tần số chuẩn của đồng hồ nguyên tử với độ chính xác cỡ

10-12 Từ các tần số cơ sở tạo ra các tần số sóng tải L1 và L2 (𝐿1=1575,42 MHz và

𝐿2 = 1227,60 MHz) Để phục vụ cho các mục đích và đối tượng khác nhau, các tín hiệu phát đi mang theo các code riêng biệt Đó là C/A-code, P-code, Y-code

C/A - Code (Coarse/ Acquistion) là Code thô mang tính chất tựa ngẫu nhiên, nó

được sử dụng cho các mục đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải 𝐿1, C/A-Code có tần

số 1,023MHz Mỗi vệ tinh được gán một C/A - Code riêng biệt

P - Code (Precise) là Code chính xác, nó được sử dụng cho mục đích quân sự

và điều biến cả hai sóng tải 𝐿1, 𝐿2 Code này có tần số 10,23 MHz Mỗi vệ tinh sử dụng một đoạn code này (tương đương với độ dài một tuần lễ gọi là “code tuần lễ”) P-code

là code tựa ngẫu nhiên PRN-code (Pseudorandom Noise) Code tựa ngẫu nhiên là cơ

sở để định vị tuyệt đối khoảng cách giả và đồng thời dựa vào đó có thể nhận biết được

số hiệu vệ tinh

 Nhận và lưu trữ các thông tin từ trạm điều khiển mặt đất

 Thực hiện hiệu chỉnh quỹ đạo vệ tinh và sai số đồng hồ

1.3.2 Phân đoạn điều khiển (Control Segment)

Phân đoạn điều khiển được thiết lập để duy trì và điều khiển hoạt động của toàn bộ

hệ thống định vị GPS Phân đoạn này gồm 4 trạm quan sát trên mặt đất và một trạm điều khiển trung tâm (Master Control Station) đặt tại một căn cứ không quân của Mỹ gần Colorado Springs Trạm điều khiển trung tâm này có nhiệm vụ chủ yếu trong đoạn điều khiển

Nhiệm vụ của phân đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chức năng của các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của vệ tinh và hoạt động của đồng hồ vệ tinh

Hình 1.5: Cấu trúc phân đoạn điều khiển

1.3.3 Phân đoạn người sử dụng (User Segment)

Gồm tất cả các máy móc, thiết bị nhận thông tin từ vệ tinh để khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của khách hàng Đó có thể là một máy thu riêng biệt, hoạt động độc lập (trường hợp định vị tuyệt đối), hay một nhóm từ hai máy thu trở lên hoạt động đồng thời theo một lịch trình thời gian nhất định (trường hợp định vị tương đối), hoặc có thể thu tín hiệu GPS với một số thiết bị thu khác để thực hiện các

kỹ thuật đo động thời gian thực (Real Time Kinematic-RTK), đo vi sai DGPS (Diferential-GPS), đo vi phân diện rộng WADGPS (Wide-Area-DiferentialGPS).Máy thu GPS là một thiết bị thụ động Chỉ thực hiện thu tín hiệu vệ tinh mà không phát tín hiệu.Sai số đo đạc của máy thu GPS tùy thuộc vào dịch vụ định vị được sử dụng (SPS hoặc PPS)

1.4 Cấu Trúc Tín Hiệu Vệ Tinh GPS

Hình 1.6: Cấu trúc tín hiệu GPS

 Sóng mang 𝐿1 : Tần số: 1575,42 MHz ~ bước sóng 19 cm

Được điều chế bởi cả mã C/A và mã P(Y)

Mã P(Y) lệch pha 90 độ so với mã C/A

 Sóng mang 𝐿2 : Tần số 1227,60 MHz ~ bước sóng 24 cm

Chỉ được điều chế bởi mã P(Y)

Tín hiệu vệ tinh được mang trên hai sóng mang với độ rộng băng tần là 20.46 MHz

Mã C/A dùng cho dịch vụ SPS ( dân sự)

Mã P dùng cho dịch vụ PPS (quân sự)

Bản tin dẫn đường được mang trong tín hiệu 𝐿1 và 𝐿2

GPS sử dụng phương thức BPSK để điều chế các mã trên sóng mang 𝐿1 và 𝐿2

BPSK: Chuyển mức tín hiệu 0→ 1 hoặc 0→ 1 sẽ gây nên dịch pha 1800 của tín hiệu sóng mang

Hình1.7 : Điều chế BPSK

1.5 Các Nguồn Gây Sai Số

Định vị GPS thực chất được xây dựng trên cơ sở giao hội không gian các khoảng cách đo được từ máy thu đến các vệ tinh có toạ độ đã biết Khoảng cách đo được là hàm của thời gian và tốc độ lan truyền tín hiệu trong không gian giữa vệ tinh

và máy thu Vì vậy kết quả đo chịu ảnh hưởng trực tiếp của các sai số vệ tinh, của máy thu, của môi trường lan truyền tín hiệu và một số nguồn sai số khác Các nguồn sai số

đó có tính chất hệ thống và tính chất ngẫu nhiên ảnh hưởng đến kết quả đo GPS

 Sai số đồng hồ

Sai số đồng hồ gồm sai số đồng hồ vệ tinh, sai số đồng hồ máy thu và sự không đồng bộ giữa chúng Đồng hồ vệ tinh là đồng hồ nguyên tử, độ chính xác cao nhưng không hoàn toàn là không có sai số Trong đó sai số hệ thống lớn hơn sai số ngẫu nhiên rất nhiều, nhưng có thể dùng mô hình để cải chính sai số hệ thống, do

đó sai số ngẫu nhiên trở thành chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ chính xác đồng

hồ Khi hai trạm đo tiến hành quan trắc đồng bộ đối với vệ tinh thì ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh đối với trị đo của hai trạm là như nhau

 Sai số quỹ đạo vệ tinh

Do sự thay đổi của trọng trường trái đất, sức hút của mặt trăng, mặt trời và các thiên thể, các áp lực bức xạ mặt trời…tác động lên vệ tinh, nên chuyển động của vệ tinh lên quỹ đạo không hoàn toàn tuân theo định luật Kepler Đó là nguyên nhân gây nên sai số quỹ đạo vệ tinh, sai số này ảnh hưởng đáng kể đến kết quả định vị tuyệt đối, song lại được khắc phục về cơ bản trong định vị tương đối và định vị vi phân

 Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu

Tầng đối lưu được tính từ mặt đất tới độ cao 50 km và tầng địên ly ở độ cao

từ 50 km đến 1000 km Khi tín hiệu truyền từ vệ tinh đi qua tầng điện ly, tầng đối lưu đến máy thu, nó bị khúc xạ và thay đổi tốc độ truyền tín hiệu

Đối với tầng điện ly giá trị sai số tăng tỷ lệ thuận với mật độ điện tử tự do trong tầng điện ly và tỷ lệ nghịch với bình phương của tần số tín hiệu Để giảm thiểu sai số do tầng điện ly thường dùng máy thu GPS hai tần số, dùng mô hình hiệu chỉnh hoặc dùng hiệu các trị đo đồng bộ Đối với tầng đối lưu, sự khúc xạ của đường truyền tín hiệu càng phức tạp hơn, nó phụ thuộc vào sự biến dổi của khí hậu mặt đất, áp lực không khí, nhiệt độ và độ ẩm Ảnh hưởng của khúc xạ trong tầng đối lưu phụ thuộc vào góc cao của đường truyền tín hiệu

 Sai số do nhiễu tín hiệu

Anten của máy thu không chỉ thu tín hiệu đi thẳng từ vệ tinh tới mà còn nhận cả tín hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh Sai số do hiện tượng này gây ra được gọi là sai số do nhiễu xạ của tín hiệu vệ tinh (còn gọi là hiện tượng đa đường dẫn)

 Các nguồn sai số khác

Ngoài các nguồn sai số kể trên còn có các nguồn sai số khác như sai số do ảnh hưởng của sự xoay trái đất, do chế độ thuỷ triều trái đất, do hiệu ứng của thuyết tương đối, sai số vị trí của máy thu, sai số vị trí trung tâm pha của anten Trong định vị chính xác cao cần phải xem xét và tìm biện pháp nhằm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số này

1.6 Các Dịch Vụ GPS

Các vệ tinh GPS cung cấp dịch vụ cho người dùng theo các mục đích dân sự và quân sự Các dịch vụ phục vụ mục đích dân sự được dùng miễn phí trên toàn thế giới Còn các dịch vụ với mục đích quân sự chỉ dành cho Hoa Kỳ và các lực lượng vũ trang đồng minh cũng như các tổ chức chính phủ được cho phép

Ngày nay có rất nhiều công nghệ cũng như các hệ thống mở rộng của GPS nhằm nâng cao khả năng đáp ứng các yêu cầu đặc biệt của người dùng từ GPS Các công nghệ kĩ thuật này cải tiến tính toàn vẹn và độ chính xác của tín hiệu, thậm chí còn ứng dụng tốt hơn so với các dịch vụ GPS dân sự thông thường Ứng dụng nổi bật của GPS trong nhiều năm qua đã lấy được sự tin cậy từ hàng triệu người trên thế giới Hệ thống GPS chắc chắn sẽ còn mang lại lợi ích cho người dùng trên toàn thế giới trong tương lai

1.6.1 Dân sự - Dịch vụ định vị tiêu chuẩn SPS (Standard Positioning Service)

1.6.2 Quân sự - Dịch vụ định vị chính xác PPS (Precise Positioning Service)

Có hai chế độ hiệu chỉnh sử dụng trong hệ thống DGPS:

 Hiệu chỉnh theo thời gian thực ( real-time )

 Hiệu chỉnh không theo thời gian thực ( post processing )

Hình1.8 : Cấu trúc hệ thống DGPS

Chương 2 : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS VÀ HỆ

THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

2.1 Giới Thiệu Về Hệ Thống Thông Tin Địa Lý GIS

2.1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) được

hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền hình học

(bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào Một hệ thống GIS về cơ

bản là một hệ thống thông tin dựa trên nền tảng là bản đồ số

Chức năng chính của một hệ thống GIS là:

 Thu thập, lưu trữ dữ liệu không gian (thông tin địa lí hay dữ liệu không gian) dưới dạng bản đồ số kèm theo các dữ liệu thuộc tính (phi không gian)

 Truy cập vào dữ liệu và trình bày dữ liệu dưới dạng các biểu mẫu và bản đồ

 Phân tích và xử lí dữ liệu bằng cách tổng hợp nhiều lớp bản đồ, các thuộc tính không gian và phi không gian

Một trong những đặc trưng quan trọng của GIS là xác định vị trí, tức là nó cho phép

truy cập và xác định “cái gì ở đâu” Vì thế các hệ thống GIS thường được tích hợp

với các công nghệ định vị Ngày nay công nghệ định vị toàn cầu (GPS) trở nên rất tiên

tiến và có dịch vụ miễn phí,do đó nhiều hệ thống GIS được tích hợp với công nghệ định vị GPS Có thể kể ra một số ứng dụng tiêu biểu đã được thương mại hóa rộng rãi

đó là bảng chỉ dẫn đường trên xe hơi; chỉ dẫn đường bay trong hàng không; xác định vị trí lãnh hải và dẫn đường hàng hải… Các hệ thống này về cơ bản là sử dụng bản đồ số

và kết nối với thiết bị định vị để thể hiện vị trí hiện tại của một đối tượng đang xét như

xe hơi, máy bay hay tàu thủy

Việc áp dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực dữ liệu không gian đã tiến những

bước dài: từ hỗ trợ lập bản đồ (CAD mapping) sang hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Cho đến nay cùng với việc tích hợp các khái niệm của công nghệ thông tin như hướng

đối tượng, GIS đang có bước chuyển từ cách tiếp cận cơ sở dữ liệu (database

approach) sang hướng tri thức (knowledge approach)

Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống quản lý, phân tích và hiển thị tri thức địa lý, tri thức này được thể hiện qua các tập thông tin:

 Các bản đồ: giao diện trực tuyến với dữ liệu địa lý để tra cứu, trình bày kết quả

và sử dụng như là một nền thao tác với thế giới thực

 Các tập thông tin địa lý: thông tin địa lý dạng file và dạng cơ sở dữ liệu gồm các yếu tố, mạng lưới, topology, địa hình, thuộc tính

 Các mô hình xử lý: tập hợp các quy trình xử lý để phân tích tự động

 Các mô hình dữ liệu: GIS cung cấp công cụ mạnh hơn là một cơ sở dữ liệu thông thường bao gồm quy tắc và sự toàn vẹn giống như các hệ thông tin khác Lược đồ, quy tắc và sự toàn vẹn của dữ liệu địa lý đóng vai trò rất quan trọng

 Metadata: hay tài liệu miêu tả dữ liệu, cho phép người sử dụng tổ chức, tìm hiểu

và truy nhập được tới tri thức địa lý…

2.1.3 Các cách nhìn về GIS

Khi làm việc với hệ thống GIS có thể tiếp cận dưới các cách nhìn nhận như sau:

1 Cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase - theo cách gọi của ESRI): GIS là một cơ sở

dữ liệu không gian chuyển tải thông tin địa lý theo quan điểm gốc của mô hình

dữ liệu GIS (yếu tố, topology, mạng lưới, raster, )

2 Hình tượng hoá (Geovisualization): GIS là tập các bản đồ thông minh thể hiện

các yếu tố và quan hệ giữa các yếu tố trên mặt đất Dựa trên thông tin địa lý có thể tạo nhiều loại bản đồ và sử dụng chúng như là một cửa sổ vào trong cơ sở dữ liệu để hỗ trợ tra cứu, phân tích và biên tập thông tin

3 Xử lý (Geoprocessing): GIS là các công cụ xử lý thông tin cho phép tạo ra các

thông tin mới từ thông tin đã có Các chức năng xử lý thông tin địa lý lấy thông tin từ các tập dữ liệu đã có, áp dụng các chức năng phân tích và ghi kết quả vào một tập mới

Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ (bản đồ) để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định cho các nhà quản lý

Do các ứng dụng GIS trong thực tế quản lý nhà nước có tính đa dạng và phức tạp xét

cả về khía cạnh tự nhiên, xã hội lẫn khía cạnh quản lý, những năm gần đây GIS thường được hiểu như một hệ thống thông tin đa quy mô và đa tỷ lệ Tuỳ thuộc vào nhu cầu của các người sử dụng mà hệ thống có thể phải tích hợp thông tin ở nhiều mức khác

nhau, nói đúng hơn, là ở các tỷ lệ khác nhau, nói cách khác là tuỳ thuộc vào các định hướng do cơ sở tri thức đưa ra

2.1.4 Cơ sở dữ liệu địa lý

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng cơ sở dữ liệu địa lý (geodatabase) làm dữ liệu

của mình

Các thành phần của cơ sở dữ liệu không gian bao gồm:

 Tập hợp các dữ liệu dạng vector (tập các điểm, đường và vùng)

 Tập hợp các dữ liệu dạng raster (dạng mô hình DEM hoặc ảnh)

 Tập hợp các dữ liệu dạng mạng lưới (ví dụ như đường giao thông, lưới cấp thoát nước, lưới điện )

 Tập hợp các dữ liệu địa hình 3 chiều và bề mặt khác

Mô hình cơ sở dữ liệu không gian không những quy định mô hình dữ liệu với các đối tượng đồ hoạ, đối tượng thuộc tính mà còn quy định liên kết giữa chúng thông qua mô hình quan hệ và định nghĩa hướng đối tượng bao gồm các tính chất như thừa kế

(inherit), đóng gói (encapsulation) và đa hình (polymorphism)

Ngoài ra, cơ sở dữ liệu không gian hiện đại còn bao gồm các ràng buộc các đối tượng

đồ hoạ ngay trong cơ sở dữ liệu, được gọi là topology Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ Trước công nghệ GIS, chỉ có một số ít người có những kỹ năng cần thiết để sử dụng thông tin địa lý giúp ích cho việc giải quyết vấn đề

và đưa ra các quyết định GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản và các công cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụ quan trọng đặc biệt là phân tích liền kề và phân tích chồng xếp Nhóm này tạo nên ứng dụng quan trọng đối với nhiều ứng dụng mang tính phân tích Quá trình chồng xếp sử dụng một số bản đồ để sinh ra thông tin mới và các đối tượng mới Trong nhiều trường hợp topology mới sẽ được tạo lại Phân tích chồng xếp khá tốn thời gian và thuộc vào nhóm các ứng dụng có tính chất sâu, khi hệ thống được khai thác sử dụng ở mức độ cao hơn

là được sử dụng cho từng vùng cụ thể hoặc cả nước với tỷ lệ bản đồ phù hợp.Xếp chồng là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý Sự xếp chồng này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế

Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông tin địa

lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (đa phương tiện) Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý tài nguyên môi trường Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ

sử dụng GIS Các lớp dữ liệu GIS có thể như hình sau:

GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch định chính sách Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc

Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết định một cách nhanh chóng Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ thống định vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu quả hơn GIS đã được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong các công tác thu thập đo đạc địa lý mà còn trong các công tác điều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường

Ngày nay các hệ thống thông tin địa lí (GIS) ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công tác quản lí Các ứng dụng GIS phổ biến trong các lĩnh vực quản lí đất đai, tài nguyên nước, rừng, hệ thống đê điều, kênh mương… Các ứng dụng phổ biến khác của GIS đó là trong lĩnh vực giao thông hàng hải, hàng không, đường bộ đường sắt, …

2.1.3 Ứng dụng GIS ở Việt Nam

Tại Việt Nam công nghệ GIS cũng được thí điểm khá sớm, và đến nay đã được ứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lý rừng, lưu trữ

tư liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý đô thị Tuy nhiên các ứng dụng có hiệu quả nhất mới giới hạn ở các lĩnh vực lưu trữ, in ấn các tư liệu bản đồ bằng công nghệ GIS Các ứng dụng GIS thuộc lĩnh vực quản lý, điều hành, trợ giúp quyết định hầu như mới dừng ở mức thử nghiệm, còn cần thời gian và đầu tư mới có thể đưa vào ứng dụng chính thức

 Mô tả hệ thống GIS của chính phủ Việt Nam :

Hệ thống được xây dựng trên nền web 2.0, người sử dụng, quản trị có thể tương tác với web Hệ thống hỗ trợ đa bản đồ dựa trên công nghệ nền của Google hoặc Openstreetmap, cho phép hỗ trợ nhiều lớp bản đồ như :

 Lớp vùng quy hoạch tài nguyên, khu công nghệp

 Lớp phân bố dân cư

Tính năng của GIS:

 Thông tin địa lý hành chính và hiển thị trực quan

 Thông tin tài nguyên môi trường, khoáng sản, khu công nghiệp

 Thông tin về dân số, dân tộc

 Thông tin điểm du lịch, di tích lịch sử, nhà thờ

 Thông tin về các nhân vật lịch sử, dòng họ

 Thông tin về thi ca, nhạc họa

 Thông tin về ẩm thực

 Thông tin về tuyến xe

 Thông tin khác nếu có yêu cầu

2.1.4 Giới thiệu về bản đồ số Google Maps

Google giới thiệu dịch vụ Google Maps vào tháng 8 năm 2005 Đây là dịch vụ bản đồ trực tuyến miễn phí (cho các mục đích phi thương mại), cho phép thể hiện bản đồ toàn

bộ thế giới với nhiều lớp thông tin trên web Google Maps được nhúng vào các trang web thứ 3 thông qua các hàm dịch vụ API Nó cung cấp các dịch vụ khác nhau cho

người xem như : Bản đồ đường phố (street maps), ảnh chụp vệ tinh, tìm kiếm lộ trình

đường đi, tìm kiếm địa chỉ…cho rất nhiều quốc gia trên thế giới Ngay sau khi ra đời

Google Maps đã phát triển mạnh, nhất là sau khi có các phiên bản cho phép cá nhân

hoá các bản đồ Không chỉ dừng lại ở mức đánh dấu các điểm, các phiên bản mới nhất

cho phép cập nhật các đa giác, gắn kết hình ảnh, video… Có thể nói việc ứng dụng chỉ

còn ở nhu cầu và sự sáng tạo của cá nhân mà thôi Một trong những ứng dụng hữu ích

nhất là tìm kiếm đường đi Google Maps được truy cập từ địa chỉ

http://maps.google.com/

Tuy các quốc gia đang phát triển chưa có hệ tầng cơ sở dữ liệu tương tự như Geocode(

mã hoá địa điểm), tuy nhiên điều này sẽ xảy ra không xa khi mà Google tận dụng thế

mạnh của việc mở cho hàng nghìn người đánh dấu các địa điểm trên bản đồ đó là

Wikimapia Cho đến tháng 6 năm 2007 trang web này đã cập nhật hơn ba triệu địa

điểm, và thật dễ dàng tìm ra thành phố Hà Nội với từ khoá tương ứng trong vài giây

Bản thân Google Maps là một hệ thống GIS khổng lồ, tuy nhiên cuộc cách mạng ở

đây so với các hệ thống GIS khác chính là khả năng mở rộng của nó Với kỹ thuật web

2.0 mạnh mẽ cùng công nghệ AJAX Google Maps đang có những tiến bộ không

ngừng

2.1.4.1 Google Maps API

Google triển khai Google Maps API vào tháng 6 năm 2005, ứng dụng này cho phép

người dùng tích hợp Google Maps vào trong website Đây là một dịch vụ miễn phí và

hiện tại không bao gồm quảng cáo

Bằng cách sử dụng Google Maps API, hoàn toàn có thể nhúng Google Maps vào một

website khác, mà ở đó có thể sử dụng dữ liệu cá nhân Mặc dù lúc ban đầu chỉ có JavaScript API, Google Maps API từ khi mở rộng ra một API cho ứng dụng Adobe Flash ,một dịch vụ cho việc tải bản đồ ảnh tĩnh, và một dịch vụ geocoding, cung cấp hướng lái xe Hiện có hơn 350,000 websites sử dụng Google Maps API, khiến nó trở thành ứng dụng API được sử dụng nhiều nhất

Thành công của Google Maps API làm xuất hiện các đối thủ khác bao gồm Yahoo!

Maps API, Bing Maps Platform, MapQuest Development Platform, và OpenLayers

2.1.4.2 Google Maps cho điện thoại di động

Vào năm 2006, Google giới thiệu một ứng dụng Java “Google Maps cho điện thoại di

động” (Google Maps for Mobile), với dự định là chạy trên bất kỳ điện thoại nào hỗ trợ

Java Rất nhiều tính năng trên web được cung cấp trong ứng dụng này

Vào tháng 11 năm 2007 , Google Maps cho điện thoại di động phiên bản 2.0 được phát hành, giới thiệu một dịch vụ định vị mà không cần đến thiết bị thu GPS Tính năng “My Location” sử dụng các vị trí GPS của điện thoại di động nếu có sẵn Thông tin này được cung cấp bởi một phần mềm xác định “mạng không dây (wi-fi) gần nhất”

và “các cell-site gần nhất” Phần mềm sau đó sẽ tìm kiếm vị trí của các site bằng cách

sử dụng cơ sở dữ liệu về các mạng không dây và các site đã biết Việc tính toán khoảng cách được cải tiến bằng cách sử dụng cường độ của tín hiệu điện thoại để xác định khỏang cách từ điện thoại di động đến cell-site

Cho tới tháng 12 năm 2008, dịch vụ này đã có trên các điện thoại có hệ điều hành sau :

 Android

 iOS (iPhone, iPod Touch, iPad)

 Windows Mobile

Vào tháng 4 năm 2009, Google Maps Navigation được phát hành cùng với Google

Android OS 2.0 Eclair trên điện thoại Motorola Droid, tích hợp thêm ứng dụng thoại , báo cáo về lưu lượng giao thông (traffic reports), và hỗ trợ thêm về quan sát đường phố.Phiên bản được phát hành ban đầu chỉ giới hạn trong phạm vi nước Mĩ Phiên bản này sau đó được phát hành tại Anh vào tháng 4 năm 2010 và phần lớn châu Âu vào tháng 9 năm 2010

Vào tháng 3-2011, Google đã cung cấp dịch vụ bản đồ số tới 150 triệu người sử dụng

Google Maps sắp có thêm tính năng mới mang tên Business Photos cho phép

người dùng có thêm xem toàn cảnh không gian bên trong của tòa nhà được đưa lên Dễ hình dung hơn, tính năng mới này có phương thức hoạt động tương tự như tính năng Street View, nhưng thay vì mang đến cho người dùng những hình ảnh ngoài đường phố, thì tính năng mới sẽ cung cấp những hình ảnh bên trong những toà nhà đến người dùng Google cho biết, các chủ doanh nghiệp có thể mời nhân viên của Google đến để chụp ảnh các tòa nhà, hoặc có thể tự chụp ảnh, sau đó gởi đến Google, việc cuối cùng

đó là các nhân viên của Google sẽ tạo thành ảnh 360 độ từ những hình ảnh được cung cấp và đưa vào Business Photos

Tính năng Business Photos được nhiều chuyên gia đánh giá là hữu ích cho người dùng và cả những doanh nghiệp như nhà hàng, khách sạn, spa, cửa hàng… Người dùng

có thể tham khảo trước những địa điểm một cách tổng quan trước khi đưa ra quyết định

sẽ chọn cửa hàng hoặc khách sạn nào Còn doanh nghiệp sẽ có thêm cơ hội giới thiệu

và quảng bá đến khách hàng một cách tốt nhất và hữu ích nhất

2.2 Khái Quát Về Các Hệ Thống Thông Tin Di Động

2.2.1 Hệ thống GSM

2.2.1.1 Giới thiệu chung về GSM

Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM (Global System for Mobile Communications) là hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (second generation, 2G ) Dịch vụ GSM được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người trên hơn 200 quốc gia và vùng lãnh thổ Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động trên thế giới bởi khả năng phủ sóng rộng khắp, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về

cả tín hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc gọi GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi tổ chức 3GPP. Đứng về phía quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn SMS Thuận lợi đối với nhà điều hành mạng là khả năng triển khai thiết bị từ nhiều nguồn cung ứng

2.2.1.2 Cấu trúc hệ thống GSM

Một mạng GSM được chia theo các phân hệ :

 Phân hệ chuyển mạch – NSS Network Switching Subsystem

 Phân hệ vô tuyến - Radio SubSystem : RSS = BSS + MS

 Phân hệ vận hành và bảo dưỡng – OMS Operation and Maintenance Subsystem

Hình 2.3 : Cấu trúc mạng GSM/GPRS

 Phân hệ chuyển mạch NSS: Network switching SubSystem

Tổng đài di động MSC gồm các chức năng:

- Xử lý cuộc gọi (call procesing)

- Điều khiển chuyển giao (Handover control)

- Quản lý di động (mobility management)

- Xử lý tính cước (billing)

- Tương tác mạng (interworking function):GatewayMSC

Bộ định vị thường trú HLR : HLR là cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài các thông tin về thuê bao

- Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN

- Các thông tin về thuê bao

- Danh sách dịch vụ MS được/hạn chế sử dụng

- Trạng thái của MS (bận: busy; rỗi : idle)

Trung tâm nhận thực AuC :AuC (AC) là cơ sở dữ liệu lưu giữ mã khóa cá nhân

Ki của các thuê bao và tạo ra bộ ba tham số nhận thực ‘triple: RAND, Kc,SRES’ khi HLR yêu cầu để tiến hành quá trình nhận thực thuê bao

Khối nhận dạng thiết bị EIR :EIR là cơ sở dữ liệu thông tin về tính hợp lệ của thiết bị ME qua số IMEI

Một thiết bị sẽ có số IMEI thuộc 1 trong 3 danh sách:

+ Danh sách trắng (white list) -> valid ME

+ Danh sách đen (black list) -> stolen ME

+ Danh sách xám (gray list) -> ME is fauly or do not meet curent GSM specifications

 Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMC

Phân loại OMC:

+ OMC-S (switching): quản lý phân hệ NSS

+ OMC-R (Radio): quản lý phân hệ BSS

OMC thực hiện các chức năng:

- Quản lý cảnh báo - Event/alarm management

- Quán lý lỗi - Fault management

- Quản lý chất lượng – performance management

- Quản lý cấu hình – configuration management

- Quản lý bảo mật – sercurity management

 Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS : Radio SubSystem

BSS = TRAU + BSC + BTS

– TRAU (XCDR): Bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ

– BSC: Bộ điều khiển trạm gốc

– BTS: trạm thu phát gốc

BSS kết nối với NSS qua luồng PCM cơ sở 2 Mbps

Bộ điều khiển trạm gốc BSC - Base Station Controller thực hịên các chức năng sau:

– Điều khiển một số trạm BTS: xử lý các bản tin báo hiệu, điều khiển,vận hành & bảo dưỡng đi/đến BTS

– Khởi tạo kết nối

– Điều khiển chuyển giao:Intra & Inter BTS HO

– Kết nối đến MSC, BTS và OMC

Trạm thu phát gốc BTS

BTS: Base Tranceiver Station hoặc BS: Base Station thực hịên các chức năng

sau:

– Thu phát vô tuyến (Radio Carrier Tx and Rx)

– Ánh xạ kênh logic vào kênh vật lý

( Logical to physical Ch Mapping )

– Mã hóa/giải mã hóa (Coding/Decoding)

– Mật mã hóa/giải mật mã hóa(Ciphering/Deciphering)

– Điều chế / giải điều chế (Modulating/ Demodulating)

-Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS : Operation and Maintenance SubSystem

- Trạm di động MS

Trạm di động MS - Mobile Stattion

Trạm di động MS = ME + SIM

– ME : Mobile Equipment - thiết bị di động

– SIM: Subscriber Indentity Module : Module nhận dạng thuê bao

SIM: lưu giữ các thông tin nhận thực thuê bao và mật mã hóa/giải mật mã hóa Các thông tin lưu giữ trong SIM: