tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu ( gps global positioning system ) trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN TÌM HIỂU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU ( GPS _ Global Positioning System ) TRÊN Ô TÔ S K C 0 9 MÃ ĐỀ TÀI: SV2010 - 59 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM TÌM HIỂU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU ( GPS_Global Positioning System ) TRÊN Ô TÔ Mã đề tài: SV 2010 - 59 GVHD : ThS NGUYỄN VĂN TRẠNG CHỦ NHIỆM ĐỂ TÀI : LÊ TRUNG NGUYÊN PHẠM VĂN HÕA Tp Hồ Chí Minh, Tháng 08-2010 06205028 06205012 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học PHẦN A GIỚI THIỆU Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học LỜI NÓI ĐẦU Có thể nói hầu hết ô tô nƣớc giới Việt Nam ứng dụng công nghệ để tăng tính tiện nghi cho ô tô Cùng với tiến khoa học công nghệ, thiết bị điện tử tiếp tục đƣợc ứng dụng ngày rộng rãi mang lại hiệu cao hầu hết lĩnh vực kinh tế kỹ thuật nhƣ đời sống xã hội Công nghệ định vị toàn cầu GPS (Global Positioning Systems) ví dụ điển hình Trƣớc đây, GPS đƣợc sử dụng lĩnh vực quân Bộ quốc phòng Mỹ phát triển đƣợc Không lực Mỹ quản lý Từ năm 1993 trở lại GPS đƣợc sử dụng cho mục đích công cộng nhƣ lập đồ, khảo sát vùng đất nghiên cứu khoa học Khả tham chiếu xác thời gian GPS đƣợc sử dụng để nghiên cứu vụ động đất Ngày nay, GPS kết hợp với nhiều mạng di động nhiều quốc gia để phục vụ vào đời sống ngƣời Một ứng dụng phổ biến, quan trọng dùng lĩnh vực giao thông, với hệ thống GPS cho biết xác vị trí xe bạn đâu, chỗ có tắc nghẽn giao thông để bạn tránh không qua Vì lý mà công nghệ GPS ngày đƣợc sử dụng rộng rãi khắp giới nói chung có Việt Nam nói riêng Đề tài “Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu ( GPS_Global Positioning System ) ô tô”phân tích nội dung công nghệ định vị toàn cầu GPS, khả ứng dụng chúng lĩnh vực cách hiển thị thông tin thu thập đƣợc từ GPS lên đồ số Google Map Nội dung đề tài bao gồm phần chính:  Phần A: Giới thiệu  Phần B: Nội dung (Gồm Chƣơng)  Chƣơng I: Công nghệ định vị toàn cầu GPS  Chƣơng II: Cấu trúc nguyên tắc định vị GPS  Chƣơng III: Ứng dụng công nghệ GPS quản lí giám sát ôtô  Mặc dù nhóm thực đề tài có nhiều cố gắng, nhƣng hạn chế kiến thức thời gian nên chắn không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp quý thầy cô bạn sinh viên Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học LỜI CẢM ƠN!  Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Trạng tận tình hƣớng dẫn nhƣ hỗ trợ phƣơng tiện trình tìm hiểu, nghiên cứu đề tài Đồng thời xin cảm ơn thầy cô khoa Cơ Khí Động Lực tạo điều kiện, cung cấp kiến thức bản, cần thiết trƣớc có đủ khả tìm hiểu kiến thức sâu lĩnh vực nghiên cứu Nhóm thực đề tài xin cám ơn thành viên lớp 062050 có ý kiến đóng góp, bổ sung, giúp nội dung đề tài thêm hoàn thiện Cám ơn tất ý kiến ngƣời thân động viên, cỗ vũ tinh thần trình nghiên cứu Ngoài ra, nhóm nhận đƣợc bảo anh (chị) trƣớc Những ngƣời hƣớng dẫn giới thiệu tài liệu tham khảo việc nghiên cứu hệ thống định vị toàn cầu GPS (global positioning system) ô tô Trân trọng ! Nhóm thực đồ án Lê Trung Nguyên Phạm Văn Hoà Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học MỤC LỤC Trang PHẦN A GIỚI THIỆU LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN! .3 PHẦN B NỘI DUNG .7 CHƢƠNG I CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS (Global Postioning System) 1.1 GIỚI THIỆU VỀ GPS 1.1.1 Tổ ng quan về GPS (Global Postioning System) 1.1.2 Nhƣ̃ng phân đoa ̣n GPS 1.1.3 Nhƣ̃ng thế ̣ vê ̣ tinh GPS 11 1.1.4 Chòm GPS hành 12 1.1.5 Nhƣ̃ng vi ̣trí điề u khiể n (control sites) 13 1.1.6 GPS - vài khái niê ̣m bản 15 1.1.7 Dịch vu ̣ đinh ̣ vi ̣GPS 16 1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA GPS 17 1.2.1 Hoạt động 17 1.2.2 Hoạt động GPS bị ảnh hƣởng yếu tố sau 17 1.3 ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA GPS 17 1.4 TÍN HIỆU GPS 18 1.5 CHI TIẾT VỀ GPS 18 1.5.1 Cấu trúc tín hiệu GPS 19 1.5.2 Hiện đại hóa GPS 22 1.5.3 Những dạng thu GPS 23 1.5.4 Những hệ thống thời gian 24 1.5.5 Đo đạc tầm giả 25 1.5.7 Trƣợt chu kỳ (cycle slip) 27 1.5.8 Kết hợp tuyến tính quan sát GPS 28 1.5.9 Những dạng lỗi GPS 30 Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học CHƢƠNG II CẤU TRÖC VÀ NGUYÊN TẮC ĐỊNH VỊ CỦA GPS (Global Postioning System) 38 2.1 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG 39 2.1.1 Bộ phận không gian 39 2.1.2 Bộ phận điều khiển 41 2.1.3 Bộ phận sử dụng 43 2.2 NGUYÊN TẮC ĐỊNH VỊ 44 2.3 DỮ LIỆU DO THIẾT BỊ THU GPS KẾT XUẤT 46 2.3.1 Các thiết bị thu tín hiệu GPS 46 2.3.2 Tín hiệu thu GPS kết xuất 47 2.4 TÍN HIỆU ĐO GPS VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐO TÍN HIỆU GPS 49 2.4.1 Tín hiệu GPS 49 2.4.2 Các phƣơng pháp đo tín hiệu GPS 50 2.4.3 Các phƣơng pháp đo GPS : 51 2.4.3 Các phƣơng pháp định vị 52 CHƢƠNG III ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG QUẢN LÍ VÀ GIÁM SÁT ÔTÔ 56 3.1 CÔNG DỤNG THỰC TẾ TRÊN XE ÔTÔ 57 3.1.1 Công dụng lợi ích thiết bị mang lại cho ngƣời dùng 57 3.1.2 Công nghệ kỹ thuật ứng dụng hệ thống 57 3.1.3 Các tính tiện ích khác hệ thống định vị Vietmap Việt Nam58 3.1.4 Quy trình vận hành hệ thống 60 3.1.5 Mô lộ trình đƣờng 62 3.2 THÔNG TIN THỊ TRƢỜNG THIẾT BỊ GPS TẠI VIỆT NAM 62 3.3 NHỮNG TRƢỜNG HỢP BỊ LỖI DO VỆ TINH & DO THIẾT BỊ THU, ĐỊA HÌNH GÂY RA – NGUYÊN NHÂN & CÁCH KHẮC PHỤC 63 3.3.1 Lỗi thiết bị thu nhận tín hiệu 63 3.3.2 Lỗi tín hiệu phát từ vệ tinh 65 3.4 ỨNG DỤNG CỦA GPS TRÊN Ô TÔ TẠI VIỆT NAM 69 3.4.1 Ứng dụng công nghệ GPS quản lí xe bƣu 69 Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học 3.4.2 Xây dựng phƣơng án ứng dụng GPS toán quản lí xe bƣu 70 3.5 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRÊN Ô TÔ Ở MỘT SỐ NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 74 3.6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS CƠ BẢN XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ 78 3.6.1 Tổng quan hệ thống 78 3.6.2 Phần cứng 78 3.6.3 Phần mềm: hệ thống sử dụng phần mềm C# 80 3.6.5 Nguyên lý làm việc hệ thống 81 3.7 MỘT SỐ HẠN CHẾ CỦA CÔNG NGHỆ GPS 83 3.7.1 Hiểm họa từ thiết bị gây nhiễu GPS 83 3.7.2 GPS dẫn đƣờng sai gây tai nạn 84 3.7.3 GPS gây tập trung cho ngƣời lái xe 85 Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học PHẦN B NỘI DUNG Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học CHƢƠNG I CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS (Global Postioning System) Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Tên Message ID Thời gian (UTC Time) Tình trạng Ví dụ $GPRMC Đơn vị 161229.487 A Ví độ (Latitude) Chỉ dẫn Nam Bắc (N/S Indicator) Kinh độ (Longitude) Chỉ dẫn Đông Tây (E/W Indicator) Tốc độ mặt đất Hƣớng bám mặt đất Ngày tháng Kiểm tra (Checksum) 3723.2475 N 120598 *10 Mô tả Giao thức header RMC (RMC protocol header) Giờ phút giây (% giây) hhmmss.sss A: liệu hợp lệ; V: liệu không hợp lệ ddmm.mmmm N = Bắc S=Nam N=north or S=south dddmm.mmmm E=Đông W=Tây E=east or W=west 12158.3416 W 0.13 309.62 Đề tài nghiên cứu khoa học Knots Độ Đúng (True) ddmmyy Kiểm tra mã truyền tin Kết thúc tin  Mạch vi xử lý thu thập liệu GPS Mạch vi xử lý đƣợc thiết kế để xử lý liệu thu thập từ modul GPS lƣu trữ liệu theo mục đích sử dụng Trên mạch vi xử lý có modul truyền liệu thông qua cổng COM, mạch vi xử lý sử dụng nguồn 12V xe bƣu Hình 3.10: Sơ đồ khối mạch vi xử lý xe bƣu Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 73 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học Ở sử dụng họ vi điều khiển có khả lập trình đƣợc PSoC (Programable Systems on Chip) để thực việc lƣu trữ truyền liệu thời gian toạ độ thu nhận đƣợc từ modul GPS, tin đƣợc PSoC gia công truyền trung tâm theo phƣơng thức truyền SMS thông qua modem GSM/GPRS Với thiết bị hệ thống thông tin quản lý trên, quy trình quản lý xe bƣu đƣợc thể nhƣ sau Quản lý theo phƣơng thức trực tuyến Các xe bƣu xuất phát từ gara, kích hoạt thiết bị thu thập GPS hoạt động Trong suốt trình vận chuyển liệu GPS xe bƣu đƣợc gửi liên tục trung tâm theo phƣơng thức nhắn tin SMS với tần suất gửi tin quy định Trung tâm nhận liệu hiển thị hình huy hệ thống thông tin quản lý GIS Khi cần trung tâm yêu cầu số thông tin từ xe bƣu Cập nhật liệu gửi để lƣu thành file quản lý trung tâm Quản lý theo phƣơng thức không trực tuyến Các xe bƣu xuất phát từ gara, kích hoạt thiết bị thu thập GPS hoạt động Trong suốt trình vận chuyển liệu GPS xe bƣu đƣợc lƣu lại nhớ mạch vi xử lý xe Khi hết ca làm việc, xe bƣu trở gara, gara có thiết bị thu thập liệu truyền trung tâm huy, trung tâm nhận liệu hiển thị hình giám sát hệ thống thông tin quản lý GIS Cập nhật liệu gửi để lƣu thành file quản lý trung tâm 3.5 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRÊN Ô TÔ Ở MỘT SỐ NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM GPS công nghệ dẫn đƣờng ôtô Hiện nay, GPS 20 năm qua, Liên minh châu Âu tiến hành dự án hệ thống định vị Galileo Hệ thống tổ chức phi quân điều hành, dự định thức hoạt động vào tháng 12-2011, cung cấp dịch vụ với độ xác khác tùy thuộc đối tƣợng khác Một hệ thống khác Liên bang Nga GLONASS (Global‟naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) đƣợc xây dựng lâu cho mục đích quân sự, nhiên vào thời điểm số lƣợng vệ tinh chƣa đủ để bao phủ toàn bề mặt Trái đất Thủ tƣớng Nga V Putin yêu cầu hệ định vị toàn cầu phải hoàn tất vào năm 2010 cuối năm 2006 Bộ trƣởng Quốc phòng Nga thông báo tƣơng lai GLONASS đƣợc ứng dụng cho dân Nhƣ GPS Mỹ hệ thống đƣợc sử dụng phổ biến ôtô làm phƣơng tiện dẫn đƣờng nƣớc châu Âu, châu Mỹ Úc Hệ thống dẫn đƣờng ôtô sử dụng hình, thiết bị thu phát sóng, đồ số với đầy đủ thông tin liệu đƣờng phố, nhà cửa, cầu đƣờng, sông ngòi, Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 74 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học kênh rạch, rừng núi xây dựng từ khảo sát thực tế kết hợp phần mềm xử lý để thể sống động hình ảnh đƣờng, giúp ngƣời sử dụng xác định đƣợc vị trí xe đồ, biết lộ trình đƣờng đến điểm đƣợc chọn, thông báo rõ số km cách điểm đến, vận tốc vận tốc trung bình, báo đƣờng cấm, đƣờng chiều Thông qua trạm quản lý trung tâm lái xe đƣợc thông báo điểm kẹt xe, có hỏa hoạn hay tai nạn gần không để tránh Hiện nay, hãng GM nghiên cứu phát triển hệ thống giao tiếp xe xe, sử dụng GPS để xe bắt tín hiệu với nhau, nhận biết có xe đến gần phạm vi Hệ thống hỗ trợ tốt cho xe chuyển đƣờng, đỗ xe di chuyển nơi đông đúc để tránh va chạm Hình 3.13: GPSmile chọn điểm đến giao lộ Nguyễn Thị Minh Khai Hai Bà Trƣng Vietmap ứng dụng GPS ôtô Việt Nam Tại Việt Nam, hệ thống định vị toàn cầu GPS từ lâu đƣợc ứng dụng cho công việc kiểm lâm, cứu nạn Các thiết bị thu phát sóng vệ tinh đƣợc sử dụng Tomtom (Đan Mạch), Garmin, Holux (Đài Loan) , nhiên dừng mức độ thu nhận thông tin kinh độ, vĩ độ cao độ chƣa đƣợc tích hợp đồ số Việt Nam Thời gian gần đây, việc tạo lập đồ số có kết thị trƣờng xuất số thiết bị dẫn đƣờng dành cho ôtô giai đoạn vừa thăm dò vừa hoàn thiện sản phẩm Cũng thời gian đó, Công ty Vietmap kêu gọi ngƣời am hiểu cộng tác phát triển đồ số với mục đích tạo nên thiết bị Car Navigator Tại Việt Nam họ xây dựng lực lƣợng kỹ thuật nhiệt tình xông pha khắp tuyến đƣờng để ngày có tay đồ hoàn chỉnh 64 tỉnh thành Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 75 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học Sau thời gian dài chịu đựng không lợi nhuận, tháng 12-2006, công ty tung hai sản phẩm Vietmap-GPSmile52 (sử dụng cầm tay gắn ôtô) Vietmap-GPSr12 (Phần mềm cài đặt cho PPC) Tiếp tục vừa phát triển đồ điều kiện khó khăn hệ thống giao thông liên tục thay đổi, Vietmap có phiên Vietmap-GPSmile53 sản phẩm Vietmap GPS Pro tích hợp phần mềm điều khiển bao gồm đồ số vào hình DVD có sẵn xe Các sản phẩm có chức định vị, tìm đƣờng ngắn nhất, hƣớng dẫn lộ trình tự động tìm lại lộ trình sai đƣờng, báo đƣờng cấm, đƣờng chiều, giúp tìm địa điểm nhà hàng, khách sạn, ngân hàng không thua sản phẩm có nƣớc Hạn chế thiết bị chƣa có trạm quản lý trung tâm bao quát đƣợc tình hình giao thông toàn quốc thời điểm nên thông báo điểm kẹt xe, đoạn nguy hiểm đến Các dẫn đƣợc thể rõ hình thông qua giọng nói tiếng Anh, Việt Hàn, tƣơng lai có thêm tiếng Nhật Hình 3.14:GPSmile thông báo 110m đến đƣờng Nguyễn Thị Nghĩa, rẽ phải GPSmile gồm thiết bị thu sóng hiệu Holux có hình cảm ứng nhỏ 3,5 inch, giá đỡ, sạc điện nguồn sạc ôtô GPS Pro gồm loa ngoài, điều khiển không dây hộp xử lý GPS sử dụng hình DVD có sẵn xe để hiển thị Trang web công ty (vietmap.vn) cập nhật phần mềm đồ cho khách hàng download, nhân viên bán hàng đến tận nơi cập nhật miễn phí cho khách hàng tháng Giá bán GPSmile khoảng 450 USD GPS Pro 500 USD mua đại lý nhƣ Công ty Vietmap Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 76 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học Đối với xe đời nhƣ Audi, Lexus, Mazda, BMW X5 lắp sẵn hình DVD Navigation bạn phải lắp thêm hộp giải mã (giá khoảng 300 USD) để dùng với GPS Pro Cũng có số nơi chuyên sửa xe giải đƣợc vấn đề mà không cần đến hộp giải mã Hiện nay, diễn đàn otosaigon.com nơi có nhiều phản hồi ngƣời sử dụng chất lƣợng GPS đƣợc sử dụng thử Việt Nam Các thành viên làm chuyến xa kiểm tra khả tìm kiếm, dẫn đồ Kết có sai sót nơi xa trung tâm tỉnh, số nơi dẫn lộ trình dài chút so với thực tế, nhiên tọa độ tìm kiếm xác khả xác định lộ trình nhanh Bản đồ đƣợc công ty hoàn thiện, sửa chữa điểm chƣa xác cập nhật thông tin thay đổi đƣờng cấm, đƣờng chiều, hệ thống biển báo Vietmap cố gắng hoàn thiện chƣơng trình quảng cáo rộng rãi đến ngƣời dùng thật hài lòng sản phẩm Tuy nhiên ích lợi rõ ràng thiết bị thu hút nhiều ngƣời quan tâm sử dụng Hình 3.15: GPS Pro kết nối với hình xe Hình 3.16: GPS Pro - giao diện tìm điểm đến Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 77 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học Nhƣ việc ứng dụng công nghệ GPS đƣợc nƣớc liên minh châu âu, Nga Mĩ sử dụng từ lâu chủ yếu phục vụ cho mục đích quân Hiện công nghệ đƣợc ứng dụng rông rãi nƣớc phát triển nhiều lĩnh vực khác Việc ứng dụng công nghệ mang lại nhiều tiện ích cho sống mà dể thấy quản lí giao thông 3.6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS CƠ BẢN XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ 3.6.1 Tổng quan hệ thống Hình 3.17: Mô hình hệ thống làm việc 3.6.2 Phần cứng 3.6.2.1 Khối thu sóng: thu sóng từ vệ tinh Hình 3.18: Khối thu sóng Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 78 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học 3.6.2.2 Khối giao tiếp + Cổng com: giao tiếp với khối thu sóng máy tính Hình 3.19: Khối giao tiếp 3.6.2.3 Khối xử lý hiển thị + Vi điều khiển Pic18F4550: nhận tín hiệu từ khối thu sóng thông qua khối giao tiếp + Cụm nguồn + Màn hình led: hiển thị tối đa 80 ký tự bao gồm tọa độ, số vệ tinh nhận đƣợc báo kết nối hệ thống + Cụm nút nhấn Hình 3.20: Mô hình khối xử lý hiển thị Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 79 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học 3.6.3 Phần mềm: hệ thống sử dụng phần mềm C# 3.6.4 Một số phụ kiện kèm 3.6.4.1 Hệ thống cáp kết nối Hình 3.21: Bộ cáp 3.6.4.2 Ăng ten thu sóng Hình 3.22: Ăng ten thu sóng Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 80 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học 3.6.5 Nguyên lý làm việc hệ thống 3.6.5.1 Sơ đồ mạch điện Hình 3.23: Mạch mô 3.6.5.2 Nguyên lý làm việc: cụm thu sóng nhận tín hiệu vệ tinh từ ăng ten thu sóng sau đƣa tín hiệu vào khối xử lý thông qua khối giao tiếp, sau xử lý tín hiệu, khối xử lý xuất kết theo hai đƣờng: + Hiển thị kết màng hình led: bao gồm kết tọa độ kinh độ, vĩ độ, số vệ tinh nhận đƣợc, tín hiệu kết nối Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 81 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học Hình 3.24: Kết hiển thị hình led + Hiển thị kết màng hình máy vi tính thông qua đồ số Google Map, hiển thị tọa độ dƣới dạng 2D 3D vị trí ngƣời sử dụng, kinh độ vĩ độ Hình 3.25: Kết hiển thị dƣới dạng 3D Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 82 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học Hình 3.26: Kết hiển thị dƣới dạng 2D 3.7 MỘT SỐ HẠN CHẾ CỦA CÔNG NGHỆ GPS 3.7.1 Hiểm họa từ thiết bị gây nhiễu GPS + Chỉ cần 50 USD, ngƣời ta sở hữu thiết bị làm nhiễu hệ thống định vị toàn cầu (GPS) vừa nhỏ gọn, vừa dễ sử dụng Với “bảo bối” này, kẻ khủng bố “hạ” máy bay thƣơng mại chở hàng trăm hành khách + Đây cảnh báo hãng tin Fox News phóng điều tra công bố ngày 19/3/2010 hiểm hoạ thiết bị đƣợc rao bán đầy rẫy mạng + Theo nhà điều tra, thiết bị làm nhiễu GPS truyền tín hiệu điện thấp, tạo độ ồn tín hiệu đánh lừa đầu thu GPS vệ tinh không sẵn sàng Chúng đƣợc sử dụng để gây rối cảnh sát trốn tránh truy đuổi + Trên thực tế, kẻ trộm ô tô Anh sử dụng thiết bị để chạy trốn Thậm chí số trƣờng hợp sử dụng thiết bị gây nhiễu để “chọc tức” ngƣời dùng iPhone Nhƣng hiểm hoạ thực mà thiết bị gây chƣa thể tính toán đƣợc hết Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 83 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học Hình 3.27: Thiết bị gây nhiễu GPS gây nhiều hiểm hoạ to lớn + Một số chuyên gia lo ngại rằng, khủng bố sử dụng để làm gián đoạn đầu thu GPS máy bay, theo số chuyên gia khác, nguy không cao máy bay sử dụng hệ thống ra-đa mặt đất dẫn đƣờng có hỗ trợ hệ thống không lƣu không phụ thuộc vào vệ tinh + Nhận thức đƣợc hiểm hoạ này, quyền Mỹ thời Tổng thống George Bush vào năm 2008 đề dự án lập hệ thống cao mặt đất có tên gọi Enhanced Loran (eLoran) để “gỡ” nhiễu Tuy nhiên, Washington chƣa tỏ ý định với eLoran Thiết bị gây nhiễu GPS bị coi bất hợp pháp Mỹ Uỷ ban Liên lạc Liên bang Mỹ (FCC) tuyên bố truy tố trƣờng hợp bị phát nhập hay sở hữu, sử dụng thiết bị + Tuy nhiên, phóng điều tra Fox News cho biết thiết bị làm nhiễu GPS rẻ tiền mua đƣợc dễ dàng qua mạng Chính phóng viên Fox News mua đƣợc thiết bị với giá vẻn vẹn 50 USD từ nhiều nguồn mạng khác nhau, từ Thuỵ Điển đến Hong Kong 3.7.2 GPS dẫn đƣờng sai gây tai nạn + Nghiên cứu công ty DirectLine (Anh) cho thấy thiết bị định vị vệ tinh GPS khiến nửa lƣợng ngƣời sử dụng nhầm đƣờng va chạm nhƣ húc gầm cầu, kẹt đƣờng hẹp, rẽ vào đƣờng tàu hỏa Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 84 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học Hình 3.28: Một xe chở khách xảy tai nạn GPS dẫn đƣờng sai + GPS dẫn đƣờng sai sai số lớn xe chạy vùng gây nhiễu nhƣ địa hình hiểm trở số nguyên nhân gây nhiễu khác làm nhiễu tín hiệu truyền từ vệ tinh + Theo thống kê hàng năm có khoảng 300.000 vụ tai nạn giao thông GPS dẫn đƣờng sai + Cứ 10 tài xế có ngƣời rẽ sai luật nghe theo hƣớng máy GPS, ngƣời không ý đƣợc tới xe cộ khác nhìn lên hình thiết bị, ngƣời sai đƣờng Hiện có 1,5 triệu lái xe phàn nàn không chuẩn "nghe lời" GPS 3.7.3 GPS gây tập trung cho ngƣời lái xe + Hệ thống định vị vệ tinh GPS thiết bị dẫn đƣờng cho tài xế nhƣng lại khiến cho ngƣời dùng bị lãng dùng điện thoại di động Điều nguy hiểm, dễ dẫn đến tai nạn giao thông + GS Mark Stevenson, thuộc trƣờng ĐH Sydney (Australia), cho biết nhiều chứng cho thấy thiết bị GPS gây va chạm, gây hậu nghiêm trọng + Theo GS Mark Stevenson, thuộc trƣờng ĐH Sydney (Australia) ngƣời đƣờng nên xác định điểm đến trƣớc xuất hành, không nên vừa đƣờng vừa tìm đƣờng hệ thống GPS GPS hữu ích với ngƣời đƣờng nhƣng nên cẩn thận để không bị lãng, làm giảm khả phản xạ ngƣời lái “Tập trung điều quan trọng với tay lái, việc điều chỉnh hay thiết lập cho GPS dẫn đến vụ va chạm gây chết ngƣời”, Stevenson nhấn mạnh + Brian Fildes, GS an toàn giao thông thuộc Trung tâm nghiên cứu tai nạn trƣờng ĐH Monash, cho rằng, sử dụng hệ thống GPS an toàn dùng đồ giấy “ Sử dụng cách thông minh, lập trình sẵn đƣờng trƣớc xuất hành GPS mang lại nhiều lợi ích tuyệt vời cho ngƣời sử dụng” Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 85 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Đề tài nghiên cứu khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu: Website: http://www.microchip.com http://www.ebook.edu.vn http://www.google.com.vn http://microcontroller.com http://dientuvietnam.net http://www.soccentral.com http://e-www.motorola.com http://picvietnam.com http://www.piclist.com http://www.tailieuvietnam.net Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS ô tô 86