Thiết kế bộ thu GPS và xây dựng chương trình xác định vị trí của đối tượng trong hành trình

Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Nhu cầu xác định vị trí, định hướng đường người gần có Qua thời gian, việc định vị nâng lên thành nghệ thuật khoa học định hướng, việc đánh dấu đường đất liền, quan sát di chuyển biển Tuy nhiên, phương pháp sơ khai có hạn chế xác định Từ đầu thập niên 1970, có nhiều thí nghiệm táo bạo đưa mạng lưới vệ tinh cho phép định vị nhanh chóng xác tuyệt đối nơi đâu Trái Đất Cho tới ngày có hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu Việc xác định vị trí phương hướng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực nghành nghề sống, từ lĩnh vực quân dân Đó hệ thống: GPS (Hoa Kỳ), Hệ thống định vị Galileo (Liên minh châu Âu) GLONASS (Liên bang Nga) Trong số GPS hệ thống ứng dụng phổ biến rộng rãi Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình Để củng cố thêm kiến thức bổ ích hệ thống định vị toàn cầu, em lựa chọn đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình Đề tài bao gồm chương: • Chương 1: Cơ sở lý thuyết,nguyên lý hệ thống định vị toàn cầu • • GPS Chương 2: Thiết kế thu tín hiệu GPS Chương 3: Xây dựng phần mềm xử lý liệu xác định vị trí dựa đồ số Tuy hoàn thành nhiều thiếu sót cần cải tiến ứng dụng thực tế Mong đóng góp Thầy bạn! PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS Giới thiệu hệ thống GPS Hệ thống GPS phát triển Bộ Quốc phòng Mỹ (DOD) gọi hệ thống NAVSTAR Nhiệm vụ hệ thống cung cấp cho Chính phủ Mỹ Bộ Quốc phòng Mỹ thông tin xác vị trí đối tượng đâu bề mặt Trái Đất, ngày hay đêm, điều kiện thời tiết Phải nhiều năm nghiên cứu tốn 12 tỷ USD, vệ tinh GPS triển khai Theo mô tả ban đầu, chương trình GPS cần 24 vệ tinh để xác định mục tiêu Nhiều 24 vệ tinh dư thừa làm tăng độ xác Các vệ tinh thiết kế để hoạt động từ 10 đến 13 năm, thay cần thiết Hệ thống đầy đủ 24 vệ tinh thực hóa vào năm 1994, sau 20 năm kể từ ý tưởng hệ thống đề xuất Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình Hình 1.1 Hệ thống 24 vệ tinh GPS Hệ thống GPS ban đầu đưa để phục vụ mục đích quân sự, nhiên sớm bộc lộ khả cung cấp nhiều ứng dụng dân Hai ứng dụng giám sát hàng hải trắc địa Sau đó, vô số ứng dụng khác đưa ra, định vị cá nhân phục vụ khoa học, thương mại, giải trí, quản lý tàu hỏa, dẫn đường dựa đồ cho thiết bị di động máy tính cầm tay… Với nhiều công nghệ, việc sử dụng GPS vượt xa mục đích thiết kế ban đầu Khi mà kích thước, khối lượng giá thành thu GPS giảm, số lượng người dùng ứng dụng tăng lên nhanh chóng Mỹ không quốc gia phát triển GPS Ngày nay, nhiều đất nước muốn có hệ thống độc lập riêng Liên bang Nga đưa hệ thống GLOSNASS để phục vụ mục đích dân sự, châu Âu cân nhắc để thiết kế hệ thống riêng Các thành phần hệ thống GPS Một hệ thống GPS gồm thành phần chính, gọi phân vùng: - Phân vùng không gian (space segment): gồm vệ tinh Phân vùng điều khiển (control segment): trạm mặt đất kiểm soát DOD Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình - Phân vùng người sử dụng (user segment): người dùng thiết bị thu GPS họ Hình 1.2 Các phân vùng hệ thống GPS a) Phân vùng không gian Phân vùng không gian bao gồm vệ tinh GPS Số lượng tối thiểu vệ tinh để phát đối tượng mà DOD đưa 24 vệ tinh Quỹ đạo chọn cho vệ tinh lặp lại đường qua điểm Trái Đất sau 24 Mỗi quỹ đạo chiếm 12 Có tất quỹ đạo bay, với vệ tinh quỹ đạo Các quỹ đạo bay cách 60 độ có khuynh hướng nghiêng 55 độ so với đường xích đạo Cấu trúc quỹ đạo cung cấp vùng phủ tốt 75 độ Bắc 75 độ Nam Hệ thống vệ tinh cung cấp cho người dùng từ đến vệ tinh có khả quan sát điểm mặt đất vào thời gian Quỹ đạo vệ tinh cao xấp xỉ 20200 km tính từ mặt đất Các vệ tinh di chuyển với tốc độ 12000 km/h Các vệ tinh sử dụng lượng Mặt Trời với pin dự phòng, trang bị thu phát sóng vô tuyến, nhiều đồng hồ nguyên tử, động đẩy nhỏ phục vụ trình hiệu chỉnh, ăng-ten đặc biệt, thiết bị tính toán Các ăng-ten thiết kế để thu tín hiệu GPS từ nơi bề mặt Trái Đất khoảng cách 5000 km không gian Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình Hình 1.3 Vệ tinh GPS Vệ tinh GPS triền khai vào tháng năm 1978 Đến năm 1994, tất 24 vệ tinh đưa vào vị trí, đến đầu năm 2001, số lượng vệ tinh 43 - Các hệ vệ tinh hệ thống GPS: *Thế hệ vệ tinh thứ nhất: gồm 11 vệ tinh Block I phóng lần vào ngày 22/12/1978 lần cuối vào ngày 9/10/1985 với mục đích thực nghiệm Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh nghiên 63 so với mặt phẳng xích đạo.Dù tuổi thọ vệ tinh thiết kế - năm, số vệ tinh hoạt động 10 năm Vệ tinh Block I cuối rút khỏi quỹ đạo vào ngày 18/11/1995 *Thế hệ vệ tinh thứ hai: gồm 28 vệ tinh Block II hay Block IIA phóng vào quỹ đạo từ tháng 2/1989 đến tháng 11/1997 (Block IIA version cải tiến từ Block II) Đến năm 2002 23 vệ tinh quỹ đạo.Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo.Tuổi thọ thiết kế vệ tinh - năm hầu hết hoạt động vượt thời hạn *Thế hệ vệ tinh mới: gồm vệ tinh BLOCK IIR phóng vào quỹ đạo vào tháng 7/2001 Các vệ tinh Block IIR thiết kế tương thích với vệ tinh Block II/IIA có tuổi thọ thiết kế 10 năm.Ngoài độ xác cao mong đợi, vệ tinh Block IIR có khả tự hoạt động 180 ngày Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình mà không cần hiệu chỉnh mặt đất hay không bị giảm độ xác.Sự tự định vị hệ vệ tinh có nhờ vào khả xếp vệ tinh với Ngoài ra, lịch thiên văn dự báo trước liệu clock chu kỳ 210 ngày tải lên vệ tinh mảng điều khiển nằm mặt đất để hổ trợ cho việc tự định vị.Năm 2003 đưa vào quỹ đạo thêm 12 vệ tinh Block IIR thông qua chương trình đổi GPS *Thế hệ vệ tinh Block IIR Block IIF gồm 33 vệ tinh Tuổi thọ Block IIF thiết kế 15 năm.Các vệ tinh có khả qua chương trình đổi GPS nhằm cải thiện độ xác tự định vị GPS.Vệ tinh Block IIF phóng vào năm 2005 Chòm vệ tinh GPS vào tháng 7/2001 có tổng cộng 29 vệ tinh gồm vệ tinh Block II, 18 vệ tinh Block IIA vệ tinh Block IIR (vượt vệ tinh so với chòm vệ tinh thông thường 24) Có đồng hồ điện tử trang bị vệ tinh Block II/IIA: đồng hồ điện tử loại cesium(Cs) đồng hồ điện tử loại rubidium(Rb) Đồng hồ cesium nguồn định để điều khiển tín hiệu GPS.Các vệ tinh Block IIR dùng đồng hồ loại rubidium.Các hệ vệ tinh GPS minh họa hình Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình Hình 4: Các hệ vệ tinh GPS b) Phân vùng điều khiển Quân đội Mỹ kiểm soát phân vùng Trên giới có trạm điều khiển, trạm tự điều khiển không người nằm gần xích đạo, trạm nằm Colorado Hình 1.5 Vị trí trạm tự động (hình tròn) trạm (tam giác) phân vùng điều khiển GPS Phân vùng điều khiển gồm trạm điều khiển chủ MCS (Master Control Station), trạm monitor trạm điều khiển mặt đất Trạm MCS đặt gần Colorado Springs (Colorado, Mỹ) có nhiệm vụ giám sát toàn hệ thống GPS trạm monitor Colorado Springs, Hawaii, Kwajalein, Diego Garcia Ascension Island trang bị thu GPS chất lượng cao tạo dao động cesium nhằm mục đích theo vết (tracking) liên tục tất vệ tinh GPS Riêng trạm monitor Kwajalein, Diego Garcia Ascension Island trang bị antenna mặt đất để tải thông tin lên vệ tinh GPS Các trạm tự động liên tục thu liệu từ vệ tinh, đồng thời theo dõi vị trí xác vệ tinh Thông tin định kỳ gửi trạm chính, để tổng hợp liệu đưa thông số hiệu chỉnh Thông tin sau gửi lên vệ Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình tinh từ trạm trạm tự động, đến hai lần ngày Như phần trình, đồng hồ nguyên tử vệ tinh cập nhật cần thiết Các động đẩy vệ tinh hoạt động để hiệu chỉnh vị trí quỹ đạo trì đường chúng Các động thường hoạt động năm lần để làm chậm lại quỹ đạo giữ vệ tinh không bị trượt khỏi vị trí c) Phân vùng người sử dụng Phân vùng bao gồm tất người thiết bị sử dụng tín hiệu GPS cho mục đích dân quân Điểm quan trọng thiết bị thu GPS không gửi tín hiệu trở lại vệ tinh GPS Các vệ tinh đơn phát tín hiệu đến khắp hệ thống dịch vụ Theo cách đó, số lượng người dùng vào thời điểm không giới hạn, can thiệp người dùng với Phân vùng người sử dụngbao gồm tất máy thu GPS quân dân Khi thu GPS kết nối với antenna GPS, máy thu GPS tính toán biết vị trí không gian chiều Có loại dịch vụ mà Bộ Quốc Phòng Mỹ đưa vào ứng dụng dân dịch vụ định vị SPS (Standard Positioning Service) dịch vụ định vị xác PPS (Precise Positioning Service) Trong dịch vụ SPS có độ xác tối thiểu khoảng 100m cho chiều ngang 156m cho chiều cao, dịch vụ PPS có độ xác khoảng 10m cho chiều ngang 15m cho chiều cao Dịch vụ SPS có độ xác thấp dịch vụ PPS tín hiệu GPS sử dụng dịch vụ SPS có trộn thêm số sai số gọi sai số SA (Selective Available) Sau ngày 1/5/2000, Bộ Quốc Phòng Mỹ định không sử dụng sai số SA độ xác dịch SPS PPS không cách xa Khác với phân vùng không gian điều khiển trì Chính phủ Mỹ, khối người dùng đáp ứng nhiều tập đoàn thương mại sản xuất bán thiết bị thu, phần mềm dịch vụ GPS Bất kỳ làm Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình bán thu GPS điều khoản hay giới hạn Việc thu GPS thiết kế sản xuất rộng rãi dẫn đến việc kích thước giá thành thu GPS tiếp tục giảm, tính dễ sử dụng, ứng dụng tiềm ngày tăng Đặc trưng tín hiệu GPS Mỗi vệ tinh GPS phát tín hiệu radio cao tần gồm hai tần số sóng mang điều chế hai mã số in dẫn đường Hai tần số sóng mang phát tần số 1575.42 MHz (gọi sóng mang L1) 1227.60 MHz (gọi sóng mang L2) Theo đó, bước sóng tương ứng 19 cm 24.4 cm; kết rút từ quan hệ tần số sóng mang vận tốc ánh sáng không gian Việc sử dụng hai tần số cho phép sửa lỗi nghiêm trọng GPS trễ tầng điện ly Tất vệ tinh GPS phát tần số sóng mang L1 L2 Tuy nhiên, mã điều chế khác cho vệ tinh, việc làm giảm thiểu can nhiễu tín hiệu Tín hiệu GPS truyền thẳng, xuyên mây, thủy tinh, chất dẻo, không xuyên vật thể rắn, công trình, núi đá, không xuyên nước Tán dày đặc làm suy giảm tín hiệu Bởi thế, GPS hoạt động tốt khu vực đất trống, không bị cản trở tầm nhìn bầu trời Dữ liệu GPS Có loại liệu mã hóa lên sóng mang L1 L2 Các liệu gọi tin định vị (Navigation Message), mã thu thô (C/A (coarse acquisition) Positioning Code) mã thu xác (P (precision) Positioning Code) Ai truy cập tin định vị mã thu thô, chúng gọi Dịch vụ định vị tiêu chuẩn (SPS) Người dùng dân sử dụng SPS mà trả tiền hạn chế Dữ liệu P-Code mã hóa khả dụng với người dùng có hệ thống mật mã thích hợp, gọi Dịch vụ định vị Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình xác (PPS) Chỉ có quân đội Mỹ đồng minh sử dụng PPS, số quan Chính phủ Mỹ cá nhân cho phép Chính phủ Mỹ Hai mã GPS gọi mã thu thô (mã C/A) mã thu xác (mã P) Mỗi mã chứa luồng số nhị phân gọi bit hay chip Các mã gọi chung mã PRN chúng giống tín hiệu ngẫu nhiên Nhưng thực tế, mã phát nhờ sử dụng thuật toán Mã C/A điều chế vào sóng mang L1, đó, mã P điều chế vào sóng mang L1 L2 Sự điều chế gọi điều chế lưỡng pha, pha sóng mang dịch 1800 giá trị mã thay đổi từ đến từ đến + Mã C/A: Mã C/A sử dụng ứng dụng dân truyền dãy băng tần L1 Chuỗi mã C/A lặp lại theo chu kỳ 1ms đoạn gồm 1023 chip, xuất với tần số 1.023MHz Bước sóng mã C/A khoảng 300m Mỗi vệ tinh gán mã C/A riêng biệt nhằm cho phép thu người dùng nhận biết tín hiệu thu nhận vệ tinh Hình 1.6 minh họa cấu trúc mã C/A sóng mang L1 Dữ liệu định vị 50 bit giây, bit (20 ms) gồm 20 chu kỳ mã C/A (còn gọi 20 epoch mã C/A ), chu kỳ mã C/A (1ms) chuỗi 1023 chips, chip (0.9775μs) gồm 1540 chu kỳ sóng mang L1 có tần số 1575.42Mhz Trong epoch mã C/A cạnh lên chip đoạn 1023 chip + Mã P: Mã P sử dụng ứng dụng quân truyền băng tần L1 L2 Chuỗi mã P lặp lại theo chu kỳ tuần đoạn gồm 6.19x1012 chip, xuất với tần số 10.23MHz Bước sóng mã P khoảng 30m.Hình 1.7 minh họa cấu trúc mã P sóng mang L1 Dữ liệu định vị 50 bit giây, Trang 10 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình lạc với bạn ứng dụng có ích bạn xây dựng Từ có hội phát triển thân • Tạo API key: + Truy cập vào https://code.google.com/apis/console đăng nhập tài khoản gmail + Click vào Services link bên trái menu + Kéo xuống tìm Google Maps API v3 service kích hoạt dịch vụ + Click API Access, API key lên bạn coppy lại để sử dụng Hình 3.1: Lấy API key - Load đồ trang web cá nhân: + Khi có key google cung cấp ta sử dụng key đoạn mã javascripts thẻ : Trang 54 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình + Tạo hàm javascripts: function initialize() { var myOptions = { center: new google.maps.LatLng(-34.397, 150.644), zoom: 8, mapTypeId: google.maps.MapTypeId.ROADMAP }; var map = new google.maps.Map(document.getElementById("map_canvas"), myOptions); } + Đầu tiên tạo đối tượng đồ chứa biến khởi tạo đồ: var myOptions = { center: new google.maps.LatLng(-34.397, 150.644), zoom: 8, mapTypeId: google.maps.MapTypeId.ROADMAP }; • center: điểm làm trung tâm đồ Latitudes(vĩ độ) Longitudes (kinh độ) Tương tự ta định nghĩa điểm tọa độ Map ta để nằm new google.maps.LatLng(lat,lng) Một điểm xác định vĩ độ kinh độ • zoom: độ zoom quy định Map load • Map type: loại Map hiển thị sau load xong có loại để chọn: ROADMAP, SATELLITE, HYBRID, TERRAIN Trang 55 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình • Map object: var map = new google.maps.Map(document.getElementById("map_canvas"), myOptions); Xác định id html chứa đối tượng Map với tùy chọn "myOptions" Lớp phủ đồ (Overlay): + Sau load đồ ta thêm đoạn code xây dựng lớp phủ sau - đối tượng map khởi tạo: var map = new google.maps.Map(document.getElementById("map_canvas"), myOptions); Sau ứng dụng khác muốn thêm vào đoạn code khai báo sau đối tượng map khởi tạo +Tổng quan: Lớp phủ(overlays) đối tượng đồ gắn với vĩ độ, kinh độ di chuyển đỗ ta kéo zoom đồ Overlays phản ánh đối tượng mà bạn thêm vào đồ points, line, areas, "collections of object" tạm gọi sưu tập đối tượng, đối tượng mà bạn muốn xây dựng Vd: khu vực công nghiệp, khu vực sông, khu vui chơi giải trí + Các loại lớp phủ: markers, polylines, areas, info windows, polygons + Thêm lớp phủ: Đầu tiên phải xác định lớp phủ cần xây dựng để hiên thị Map Thêm lớp phủ trực tiếp lên đồ sử dụng phương thức setmap() Ví dụ sau thêm lớp phủ Markers để đánh giấu điểm map + Mã javascripts: var myLatlng = new google.maps.LatLng(-25.363882,131.044922); var myOptions = { zoom: 4, Trang 56 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình center: myLatlng, mapTypeId: google.maps.MapTypeId.ROADMAP, } var map = new google.maps.Map(document.getElementById("map_canvas"), myOptions); var marker = new google.maps.Marker({ position: myLatlng, //vị trí xuất điểm đánh dấu với icon mặc định google title:"Hello World!" }); marker.setMap(map);// đối tượng map khởi tạo + Lớp phủ Markers thêm vào đối tượng javascripts tùy chọn lớp phủ: var marker = new google.maps.Marker({ position: myLatlng,// vị trí xuất điểm đánh dấu với icon mặc định google title:"Hello World!"}); sau gọi phương thức setmap() để thêm vào đồ "marker.setMap(map)" + Loại bỏ lớp phủ: Để loại bỏ ta gọi phương thức setmap() lớp phủ đặt null "setmap(null)" Nhưng loại bỏ tạm thời không cho chúng xuất chưa xóa hoàn toàn + Nhưng đồ với ứng dụng nhỏ ta phải sử dụng lớp phủ Vì để quản lý chúng thật dễ dàng ta tạo mảng chứa lớp phủ Khi muốn tạo lớp phủ ta setmap() phần tử mảng loại bỏ chúng Điều quan trọng xóa lớp phủ cho độ dài mảng - Markers: Trang 57 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình + Markers dùng để xác định điểm đồ đánh dấu địa điểm dựa vĩ độ kinh độ Theo mặc định sử dụng icon google làm hình ảnh lên điểm đánh dấu Hoặc muốn icon ta gọi phương thức setIcon() + Sau trường xây dựng new google.maps.Marker: o Position(bắt buộc): quy định tọa độ LatLng điểm đánh dấu o map(tùy chọn): quy định đối tượng đồ đánh dấu.Nếu thuộc tính khai báo thay cho Markers.setMap(map) o Icon(tùy chọn): hình ảnh tùy chọn mà bạn muốn hiển thị thay hình ảnh mặc định Dùng tùy chọn thay cho marker.setIcon(link đến hình ảnh thư mục) o Title(tùy chọn): tiêu đề địa điểm o draggable(tùy chọn): thuộc tính động điểm đánh dấu, thể chuyển động điểm đánh dấu Nếu TRUE tính động khởi động o animation: cách thức chuyển động điểm đánh dấu Có cách thức DRAG, Bounce var myLatlng = new google.maps.LatLng(-25.363882,131.044922); var myOptions = { zoom: 4, center: myLatlng, mapTypeId: google.maps.MapTypeId.ROADMAP } Trang 58 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình var map = new google.maps.Map(document.getElementById("map_canvas"), myOptions); var icon = "link đến hình ảnh"; var marker = new google.maps.Marker({ position: myLatlng, map: map, icon:icon, title:"Hello World!", draggable:true, animation:google.maps.Animation.DROP }); Xem kết ví dụ: https://googledevelopers.appspot.com/maps/documentation/javascript/ex amples/marker-simple Hoặc icon tùy chọn mã nguồn:http://www.mediafire.com/? tbagn3ab456tjuq Tính động Marker:https://googledevelopers.appspot.com/maps/documentation/javascript/examples/marke r-animations theo icon tùy chọn:http://www.mediafire.com/? s2s772yc7edib62 - Chỉ dẫn đồ sử dụng service google: + Google service cung cấp cho tiện ích dẫn đường cho người sử dụng Khi người dùng muốn từ điểm đầu tới đích Dịch vụ trả môt hướng dẫn men theo đường + Ứng dụng sử dụng phổ biến google map, chức dẫn đường "direction" Trang 59 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình + Không cần vào google map ta sử dụng ứng dụng vài đoạn mã javascripts: var directionDisplay; var directionservice = new google.maps.DirectionsService(); var map; var haight = new google.maps.LatLng(21.00183,105.841212); var oceanBeach = new google.maps.LatLng(21.016493,105.815377); function initialize() { directionsDisplay = new google.maps.DirectionsRenderer(); var myOptions = { zoom: 14, mapTypeId: google.maps.MapTypeId.ROADMAP, center: haight } map = new google.maps.Map(document.getElementById("map_canvas"), myOptions); directionsDisplay.setMap(map); } function calcRoute() { var request = { origin: haight, destination: oceanBeach, travelMode: google.maps.DirectionsTravelMode.DRIVING }; directionservice.route(request, function(response, status) { if (status == google.maps.DirectionsStatus.OK) { Trang 60 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình directionsDisplay.setDirections(response); } }); } 2.2 Chương trình - Giao diện chương trình: Hình 3.1: Giao diện chương trình - Giao diện form đường cho người sử dụng: Trang 61 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình Hình 3.2: Giao diện form đường - Giao diện form hiển thị vị trí vệ tinh thu được: Hình 3.3: Giao diện form vị trí vệ tinh - Thuật toán xử lý: Trang 62 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình Hình 3.4: Sơ đồ giải thuật toàn chương trình Bản tin GPRMC thu được: Cấu trúc tin: Ví dụ:$GPRMC,123519,A,480.038,N,01131.000,E,0224,084.4, • 230394,003.1,W,A*6A Trong đó: - RMC: Recommended Minimum Sentence C - 123519: tín hiệu nhận lúc 12:35:19 UTC - A: A = Active V = invalid Active nghĩa thời điểm cường độ tín hiệu vệ tinh đủ mạnh để tính toán vị trí mặt đất Nếu có vệ tinh “nhìn thấy” bạn, thông tin độ cao so với mặt biển tính toán InValid nghĩa không tính tính toán - vị trí mặt đất 4807.308,N: Vĩ độ - 48 độ 07.308’N Trang 63 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình - 01131.000,E: Kinh độ - 11 độ 31.000’E 022.4: Vận tốc tính theo hải lí (Speed) 084.4: Góc hướng dựa theo vành chân trời, thông tin biểu diễn “azimuth” Một “azimuth” góc nằm ngang, dựa mặt phẳng góc đo theo chiều kim đồng hồ,đo độ từ 0o đến 360o ; 0o hướng Bắc, 90o hướng Đông, 180o hướng Nam 270o - • hướng Tây 230394: Ngày 23 tháng năm 1994 003.1,W: Độ biến thiên từ trường A: Chế độ tự động, D chế độ khác biệt, E chế độ ước tính *6A: Dữ liệu tổng hợp “checksum” bắt đầu với ký tự * Xử lý tin: Hình 3.5: Xử lý tin GPRMC Cơ sở liệu - Chương trình sử dụng hệ sở liệu Mysql để lưu trữ liệu Trang 64 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình Tên sở liệu “gprmc”, sở liệu có bảng “position” gồm trường “lat” để lưu vĩ độ, trường “lng” để lưu kinh độ vị trí máy thu thu tọa độ đối tượng cần xác định vị trí trường “index” để làm khóa phân biệt vị trí Hình 3.6: Cơ sở liệu MySQL PHẦN 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC, NHỮNG HẠN CHẾ VÀ KẾT LUẬN Kết đạt - Phần cứng: Mạch hoàn thành chạy ổn định + Khối giao tiếp USB – FT232 : lấy nguồn 5V từ máy tính, nhận đưa liệu vào chương trình + Khối thu GPS – MT3329: hoạt động tốt, thu tín hiệu thông tin vị trí thu GPS Hình 1: Kết mạch phần cứng Trang 65 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình - Phần mềm: Xử lý liệu theo yêu cầu load đồ sử dụng hàm Google map API PHP Hình 2: Kết chạy định vị vị trí Hình 3: Kết chạy phần đường Hạn chế cải tiến  Hạn chế: Trang 66 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình  - Phần mềm phải load số lượng lớn marker thiết bị di chuyển quãng đường dài dễ dẫn đến server ( khoảng vài nghìn marker) - Kỹ làm mạch hạn chế, phải sử dụng dây cáp chuyển đổi - Yêu cầu cần phải có Internet để lấy đồ online từ Google Map Cải tiến: - Gộp xóa bớt số điểm không cần thiết: khoảng 1s lại nhận tin nhận nên thông tin không khác nhiều - Ứng dụng cho việc Tracking cách phương tiện xe cộ, tàu thuyền, … Kết luận Thông qua việc tìm hiểu lý thuyết thiết kế thu tín hiệu GPS, em hiểu rõ hệ thống thông tin vệ tinh, biết thêm kiến thức định vị toàn cầu Sản phẩm đơn giản hoàn thành yêu cầu đặt thu tín hiệu GPS, xử lý hiển thị vị trí xác nhanh chóng, hoàn thiện chức tìm đường cho địa điểm Trong thời gian tới em tiếp tục tìm hiểu phát triển đề tài để xây dựng sản phẩm nhiều tính hơn, có tính ứng dụng thực tiễn nhiều Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Tuấn Đạt thầy cô giáo khoa tận tình giúp đỡ truyền đạt kiến thức cho em Trong trình làm đồ án không tránh khỏi thiếu sót hạn chế, mong nhận ý kiến đóng góp nhận xét thầy cô để phát triển hoàn thiện đề tài Trang 67 Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình TÀI LIỆU THAM KHẢO Các website: http://www.dientuvietnam.net/forums/forum.php, http://www.codeproject.com/, https://www.google.com.vn/,… Hệ thống viễn thông - tập – PGS.TS Thái Hồng Nhi Datasheet Media Tek – 3329 FT232RL Understanding GPS - Principles and Applications 2nd Kaplan2006 Artech House - Introduction to GPS the Global Positioning system Trang 68 ... tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình Để củng cố thêm kiến thức bổ ích hệ thống định vị toàn cầu, em lựa chọn đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình. .. bán thiết bị thu, phần mềm dịch vụ GPS Bất kỳ làm Trang Đề tài: Thiết kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình bán thu GPS điều khoản hay giới hạn Việc thu GPS thiết. .. kế thu GPS xây dựng chương trình xác định vị trí đối tượng hành trình việc xác định vị trí xác vệ tinh thời gian dịch chuyển xác tín hiệu vấn đề cốt yếu công nghệ GPS a) Xác định vị trí vệ tinh