Nghiên cứu công nghệ định vị GPS và ứng dụng xây dựng phần mềm giám sát

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ GPS VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG PHẦN MỀM GIÁM SÁT” Chủ nhiệm đề tài: TH.S NGUYỄN THỊ NGỌC THANH Mã số: DT1205 2 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU 5 TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG 6 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 7 MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ GPS VÀ PHÁT BIỂU BÀI TOÁN GIÁM SÁT 10 I.Nghiên cứu công nghệ định vị GPS 10 1.Giới thiệu GPS 10 2.Nguyên lý hoạt động GPS 10 3.Ứng dụng công nghệ GPS hiện nay 13 II.Phát biểu bài toán giám sát 13 1.Phát biểu bài toán 13 2.Yêu cầu bài toán giám sát 14 CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN GIÁM SÁT 15 I.Phân "ch yêu cầu bài toán giám sát 15 II.Mô hình chức năng bài toán giám sát 16 1.Mô hình chức năng dành cho Người quản trị (Người giám sát) 16 2.Mô hình chức năng dành cho Người bị giám sát 16 III.Mô hình hoạt động bài toán giám sát 17 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GIÁM SÁT 22 I.Công nghệ sử dụng 22 1.Google Maps APIs 22 2.Realtime “Openfire” APIs 22 3 3.Hệ điều hành Android 24 II.Xây dựng ứng dụng bài toán giám sát 25 1.Ứng dụng trên điện thoại hệ điều hành Android dành cho người bị giám sát 26 a.Màn hình chính 26 b.Giao diện đăng nhập 27 c.Giao diện chức năng chính 28 d.Màn hình cảnh báo khi người bị giám sát chạy vượt quá tốc độ cho phép 29 2.Chức năng dành cho người giám sát: 30 a.Màn hình Đăng nhập 30 b.Giao diện Chức năng chính 30 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 4 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Bộ phận không gian của hệ thống định vị GPS 11 Hình 1.2. Minh họa cách tính khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu 11 Hình 2.1. Mô hình chức năng dành cho người giám sát 16 Hình 2.2. Mô hình chức năng dành cho người bị giám sát 16 Hình 2.3. Mô hình hoạt động hệ thống giám sát 17 Hình 3.1. Giao diện màn hình Android 26 Hình 3.2. Giao diện đăng nhập dành cho người bị giám sát 27 Hình 3.3. Giao diện chức năng chính dành cho người bị giám sát 28 Hình 3.4. Giao diện thông báo giảm tốc độ 29 Hình 3.5. Giao diện đăng nhập dành cho người giám sát 30 Hình 3.6. Giao diện chức năng chính dành cho người giám sát 30 Hình 3.7. Giao diện theo dõi trực tuyến dành cho người giám sát 31 Hình 3.8. Giao diện tạo báo cáo hành trình dành cho người giám sát 31 Hình 3.9. Giao diện lưu file báo cáo 32 Hình 3.10. Giao diện trả về khi tạo xong báo cáo 32 Hình 3.11. Giao diện hiển thị thông tin báo cáo hành trình trong Excel 33 Hình 3.12. Giao diện quản lý thông tin người bị giám sát 33 Hình 3.13. Giao diện hiển thị thông tin người cần trợ giúp 34 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Bảng thông tin tin tức 18 Bảng 2.2. Bảng thông tin người bị giám sát 18 Bảng 2.3. Bảng thông tin người cần giúp đỡ 19 Bảng 2.4. Bảng thông tin khu vực 19 Bảng 2.5. Bảng thông tin vùng 20 Bảng 2.6. Bảng thông tin lịch trực tuyến 20 Bảng 2.7. Bảng thông tin lịch sử hành trình 21 6 TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG - Tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ định vị GPS và ứng dụng xây dựng phần mềm giám sát. - Mã số: DT1205 - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thị Ngọc Thanh Tel.: 0986933997 E-mail: thanhdhspqn@yahoo.com - Cơ quan chủ trì đề tài:Trường Đại học Giao Thông Vận Tải tp.HCM - Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện: Không có - Thời gian thực hiện: 08/2012 – 05/2013 1. Mục tiêu: Xây dựng phần mềm ứng dụng giúp người quản lý thuận lợi trong việc điều hành xe và người lái xe trong công ty. 2. Nội dung chính: Nghiên cứu và áp dụng công nghệ định vị GPS vào việc quản lý điều hành. 3. Kết quả chính đạt được (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế – xã hội, v.v…): Xây dựng được phần mềm giám sát có áp dụng công nghệ định vị GPS. 7 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU (Đề tài, dự án sản xuất thử nghiệm) Tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ định vị GPS và ứng dụng xây dựng phần mềm giám sát. Mã số: DT1205 Chủ nhiệm: Nguyễn Thị Ngọc Thanh Thời gian thực hiện: 08/2012 – 05/2013 Kinh phí thực hiện: 15 triệu đồng Cơ quan chủ trì:Trường Đại học Giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 1. Các sản phẩm của đề tài • Xây dựng Web Server quản lý lịch sử lộ trình người bị giám sát. Đồng thời giúp người giám sát có thể giám sát trực tuyến đối với đối tượng bị giám sát. • Xây dựng ứng dụng trên điện thoại có hệ điều hành Android hỗ trợ cho người bị giám sát (thay thế thiết bị định vị GPS, ví dụ GPS Tracker, v.v…), với giá thành rẻ hơn rất nhiều so với thiết bị giám sát chuyên dụng. 2. Về bí quyết công nghệ và công nghệ sản phẩm • Công nghệ GPS • Hệ điều hành Android 3. Ứng dụng trong sản xuất và hiệu quả kinh tế • Áp dụng cho các công ty kinh doanh vận chuyển, cá nhân có nhu cầu cần theo dõi giám sát người cần quan tâm. Để có thể sử dụng phần mềm này trong thực 8 tế thì chỉ cần mua host để lưu trữ dữ liệu và trang bị điện thoại hệ điều hành Android dành cho người bị giám sát. 4. Đào tạo: • Có thể sử dụng làm đề tài hướng dẫn khóa luận tốt nghiệp cho sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin. 5. Tình hình sử dụng kinh phí: đã quyết toán với kinh phí được hỗ trợ từ nguồn NSNN là 7.5 triệu đồng năm 2012. Xác nhận của cơ quan chủ trì (ký, đóng dấu) Ngày tháng năm Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên) 9 MỞ ĐẦU Ngày nay, ngành công nghệ thông tin đang được phát triển một cách mạnh mẽ và đã giúp cho thế giới chúng ta trở thành thế giới “phẳng”. Song song với sự phát triển đó nhiều ngành công nghệ khác cũng được ngành Công nghệ thông tin hỗ trợ phát triển đáng kể. Trong đó, không thể không kể đến công nghệ định vị GPS. Kể từ khi, công nghệ định vị GPS ra đời vào năm 1995, nó đã được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết mọi lĩnh vực quân sự và dân sự. Cho đến bây giờ, công nghệ định vị GPS đã trở thành ngành công nghiệp có doanh số hàng chục tỷ USD/ 1 năm và đang được phát triển mở rộng. Một trong những ứng dụng thực tế của công nghệ định vị GPS là việc tạo ra các thiết bị giám sát. Các thiết bị này được lắp đặt trên xe ôtô, là loại thiết bị sử dụng đầu đo xung gắn ở hộp số hoặc bánh xe. Trung Quốc cũng ban hành tiêu chuẩn thiết bị giám sát hành trình ôtô GB/T19056-2003 trên cơ sở tham khảo các Quy định của EU. Theo đó, việc xác định vận tốc và quãng đường dịch chuyển được xác định trên cơ sở các tín hiệu xung được truyền từ đầu đo gắn ở hộp số hoặc bánh xe. Hiện nhiều nhà cung cấp thiết bị Giám sát hành trình ôtô đã đưa ra thị trường loại thiết bị có đủ các tính năng của thiết bị giám sát đã được quy định trong tiêu chuẩn GB/T19056-2003 và có thêm tính năng GPS. Ngoài ra, để đáp ứng yêu cầu quản lý khác nhau của các doanh nghiệp vận tải, các công ty sản xuất Thiết bị định vị còn cung cấp cả loại thiết bị giám sát có khả năng kết nối với Camera, kết nối với công tắc điều khiển cửa, bàn đạp phanh, cơ cấu điều khiển lái, v.v… Ở Việt Nam, vừa qua, một số doanh nghiệp cũng đã tiến hành nhập khẩu hoặc tự nghiên cứu, sản xuất lắp ráp một số loại thiết bị GPS. Qua tìm hiểu sơ bộ các tính năng của thiết bị được doanh nghiệp công bố thì hầu hết các thiết bị này là loại thiết bị phục vụ cho việc hướng dẫn đường đi, kiểm soát phạm vi, tình trạng hoạt động của xe hoặc chống trộm cắp xe, v.v… Như vậy, công nghệ GPS đã được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Và ở Việt Nam, theo nghị định 91/2009/NĐ-CP về Kinh doanh và điều kiện kinh doanh vận tải bằng xe ô tô của Chính phủ yêu cầu tất cả các xe ô tô kinh doanh vận tải phải gắn thiết bị định vị GPS. Tuy nhiên, không phải doanh nghiệp và cá nhân nào cũng có điều kiện để gắn thiết bị GPS như vậy. Giá một thiết bị định vị dao động từ 4 triệu đến 7 triệu tùy từng loại. Để giải quyết một phần nào tình hình trên, tôi mạnh dạn đưa ra bài toán giám sát và được giải quyết bằng cách sử dụng thiết bị điện thoại di động chạy trên nền hệ điều hành Android thay cho việc sử dụng các thiết bị chuyên dụng như GPS Tracker, v.v… với giá thành rẻ hơn (một chiếc điện thoại hệ điều hành Android có giá từ 1,5 triệu trở lên). 10 CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ GPS VÀ PHÁT BIỂU BÀI TOÁN GIÁM SÁT I. Nghiên cứu công nghệ định vị GPS 1. Giới thiệu GPS GPS là các chữ cái đầu của cụm từ Global Positioning System, có nghĩa là “Hệ thống định vị toàn cầu”. Hệ thống định vị toàn cầu gồm 3 thành phần chính: Bộ phận điều khiển, bộ phận không gian và các thiết bị gps lắp đặt trên phương tiện hoặc đem theo người (điện thoại di động, đồng hồ, máy ảnh…). Trong đó: • Bộ phận điều khiển là một hệ thống các thiết bị đặt tại nhiều nơi khác nhau trên mặt đất được sử dụng để giám sát và điều khiển các vệ tinh. • Bộ phận không gian là một hệ thống gồm nhiều vệ tinh bay chung quanh trái đất theo các quỹ đạo khác nhau được điều khiển bởi bộ phận điều khiển. • Thiết bị GPS là thiết bị có chức năng thu được tín hiệu phát ra từ các vệ tinh và tự tính toán vị trí của nó dựa trên các thông tin thu được. Như vậy, về bản chất, tọa độ thiết bị GPS là kết quả tính toán từ thông tin về vị trí, khoảng cách giữa thiết bị GPS và các vệ tinh mà nó có thể kết nối được. Việc thu phát của hệ thống GPS được thực hiện theo tần suất là 1 giây một lần. 2. Nguyên lý hoạt động GPS GPS là một hệ thống gồm 27 vệ tinh chuyển động xung quanh quỹ đạo trái đất, mỗi vệ tinh nặng khoảng 2 tấn, sử dụng năng lượng mặt trời và chuyển động cách mặt đất 19.300 km. Mỗi vệ tinh quay quanh trái đất 2 vòng/1 ngày đêm. Quỹ đạo chuyển động của chúng được tính toán sao cho ở bất kỳ nơi nào trên trái đất, cũng có thể nhìn tối thiểu 4 vệ tinh. Vệ tinh sẽ phát ra một tính hiệu bao gồm vị trí của chúng, thời điểm phát tín hiệu. Khi đó máy thu tín hiệu sẽ tính toán được khoảng từ các vệ tinh, giao điểm của các mặt cầu có tâm là các vệ tinh, bán kính là thời gian mà tín hiệu đi từ vệ tinh tới máy thu và vận tốc sóng điện từ là tọa độ điểm cần định vị. [...]... bị giám sát và người giám sát được xử lý và lưu trữ tại server Sau đó tùy thuộc vào nhu cầu quản lý, các dữ liệu đó sẽ được rút trích tạo nên các báo cáo cần thiết Ứng dụng di động dành cho người bị giám sát, được xây dựng trên nền hệ điều hành Android Ứng dụng này thực hiện công việc gửi vị trí hiện tại của người bị giám sát về phía server, và nó sẽ cập nhật thường xuyên vị trí của người bị giám sát. .. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN GIÁM SÁT I Phân tích yêu cầu bài toán giám sát Từ yêu cầu bài toán giám sát đã được phát biểu ở chương 1, tôi phân chia bài toán này thành hai bài toán nhỏ Một bài toán là dành cho người giám sát và một bài toán dành cho người bị giám sát Tương ứng với hai bài toán nhỏ đó, đề tài được phát triển xây dựng thành hai mảng là xây dựng webiste quản lý và xây dựng ứng dụng di động Website... biểu bài toán giám sát 1 Phát biểu bài toán Như đã trình bày ở phần trên (ứng dụng công nghệ GPS hiện nay), công nghệ GPS đã được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới Và ở Việt Nam, theo nghị định 91/2009/NĐ-CP về Kinh doanh và điều kiện kinh doanh vận tải bằng xe ô tô của Chính phủ yêu cầu tất cả các xe ô tô kinh doanh vận tải phải gắn thiết bị định vị GPS Tuy nhiên, không phải doanh nghiệp và cá nhân... thống giám sát Theo mô hình hoạt động ở hình vẽ 2.3, cụ thể các công việc cần thực hiện và ứng dụng các công nghệ như sau: 1 Xây dựng tầng dịch vụ (ứng dụng di động chạy trên nền hệ điều hành Android) giúp điện thoại liên lạc và gửi dữ liệu lên webserver 2 Sử dụng TimerTask class(Java) để liên tục gửi vị trí người bị giám sát lên webserver Vị trí người dùng sẽ được cập nhật thông qua tầng dịch vụ và lưu... tin người bị giám sát Giúp đỡ : Xem thông tin người cần giúp đỡ, bao gồm vị trí hiện tại của họ đang ứng để trực tiếp liên lạc với họ 34 Hình 3.13 Giao diện hiển thị thông tin người cần trợ giúp 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Việc ứng dụng công nghệ GPS không còn là bài toán mới mẽ hiện nay Đã có nhiều thiết bị giám sát được tạo ra (ví dụ như GPS Tracker, v.v…) sử dụng công nghệ GPS để giám sát đối tượng... lấy dữ liệu từ điện thoại Android 26 Phần ứng dựng viết trên nền Android sử dụng công nghệ Openfire để duy trì kết nối tới trung tâm Người bị giám sát sử dụng phần mềm Giám sát trên điện thoại android, sẽ được cung cấp tài khoản bao gồm tên đăng nhập và mật khẩu Khi đăng nhập thành công, hệ thống sẽ tự động kết nối, gửi vị trí hiện tại lên trung tâm và cập nhật vào cơ sở dữ liệu Đồng thời chuyển trạng... toán giám sát • Đối tượng bài toán: o Người bị giám sát: nhân viên lái xe, con cái, người già, v.v… o Người giám sát: người quản lý, bố mẹ, v.v… • Yêu cầu bài toán: o Người giám sát luôn biết được vị trí hiện tại, hành trình của người bị giám sát theo hệ thống thời gian thực o Người giám sát có thể xem nhanh được lịch sử quá trình của người bị giám sát theo thông số ngày, giờ, v.v o Người bị giám sát. .. công nghệ GPS hiện nay Hiện nay ở các nước thuộc Liên hiệp châu Âu (EU), đã ứng dụng công nghệ GPS tạo ra các thiết bị Giám sát hành trình Các thiết bị này được lắp đặt trên xe ôtô là loại thiết bị sử dụng đầu đo xung gắn ở hộp số hoặc bánh xe Trung Quốc cũng ban hành tiêu chuẩn thiết bị giám sát hành trình ôtô GB/T19056-2003 trên cơ sở tham khảo các Quy định của EU Theo đó, việc xác định vận tốc và. .. tầng dịch vụ và lưu vào database 3 Sử dụng công nghệ XMPP – Openfire để cho phép duy trì kết nối liên tục giữa người bị giám sát với người giám sát khi đăng nhập thành công 4 Sử dụng Google Maps API ( Google Geocoding API) để tìm kiếm theo địa điểm Sử dụng Google Places API để tìm kiếm địa điểm theo thể loại Sử dụng Google Directions để xác định lộ trình đường đi giữa hai điểm 5 Xây dựng Website giúp... gồm các thông tin sau: vị trí, thời gian và tốc độ Kiểm tra nếu tốc độ vượt quá quy định thì gửi tin nhắn cảnh báo đến người bị giám sát 2 Hiển thị vị trí hiện tại của các đối tượng bị giám sát trên website 3 Báo cáo lịch trình đi, vị trí bắt đầu, vị trí kết thúc của đối tượng bị giám sát theo ngày, tuần, tháng 4 Báo cáo xe chạy vượt quá tốc độ trong ngày, tuần, tháng Về phía ứng dụng di động chạy trên . NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG 6 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 7 MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ GPS VÀ PHÁT BIỂU BÀI TOÁN GIÁM SÁT 10 I .Nghiên cứu công nghệ. hành trình 21 6 TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG - Tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ định vị GPS và ứng dụng xây dựng phần mềm giám sát. - Mã số: DT1205 - Chủ nhiệm. THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ GPS VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG PHẦN MỀM GIÁM SÁT” Chủ nhiệm đề tài: TH.S