THIẾT KẾ MODULE TÍCH HỢP ĐA CHỨC NĂNG THÔNG TIN VỆ TINH HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU

THIẾT KẾ MODULE TÍCH HỢP ĐA CHỨC NĂNG THÔNG TIN VỆ TINH HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ MODULE TÍCH HỢP ĐA CHỨC NĂNG THÔNG TIN VỆ TINH HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐỨC LONG Lớp SPKT- Đ TỬ -K50 Giảng viên hướng dẫn: TS. VŨ VĂN YÊM Hà Nội, 5-2009 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:…………………….Khoa: 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 Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn 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 ) MỤC LỤC Trang DANH MỤC SƠ ĐỒ DANH MỤC BẢNG BIỂU Giáo viên hướng dẫn : TS Vũ Văn Yêm Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay nếu chúng ta ngồi trên chiếc xe ô tô bóng láng có trang bị thiết bị dẫn đường GPS (GPS navigator) chúng ta có thể nhìn thấy vị trí hay tọa độ của xe mình hiện trên màn hình có bản đồ điện tử trong hệ thống đường xá phức tạp. Đó là một trong các ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu. Để trả lời câu hỏi làm sao để ứng dụng được GPS ,trong khuôn khổ của đồ án tốt nghiệp em tiến hành thực hiện đề tài : “THIẾT KẾ MODULE TÍCH HỢP ĐA CHỨC NĂNG THÔNG TIN VỆ TINH HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU“ Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, em đã cố gắng nghiên cứu xây dựng đồ án với các nội dung chính như sau: Chương I: Giới thiệu chung về hệ thống định vị toàn càu Chương II: Tìm hiểu Vi điều khiển AVR Chương III: Thiết kế module thu GPS Mặc dù đã cố gắng nhưng với thời gian và trình độ còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận đước sự góp ý của các thầy giáo, cô giáo và các bạn. Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Văn Yêm, các thầy cô giáo trong khoa và các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Hà nội, ngày….tháng…. năm 2009 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Long Sinh viên: Nguyễn Đức Long – Lớp SPKT Điện Tử -K50 1 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU I.Định nghĩa về hệ thống định vị toàn cầu I.1. Định nghĩa Hệ thống định vị toàn cầu ( Global Positioning System - GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo . Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của vị trí đó. I.2.Các thành phần chính của GPS Hệ thống định vị toàn cầu bao gồm 3 bộ phận: bộ phận người sử dụng, bộ phận không gian và bộ phận điều khiển Hình 1.1. Các thành phần chính của GPS Giáo viên hướng dẫn : TS Vũ Văn Yêm Đồ án tốt nghiệp 1.Bộ phận người sử dụng Bộ phận người sử dụng là người sử dụng và GPS ghi nhận. GPS ghi nhận là một máy thu tín hiệu sóng vô tuyến đặc biệt. Nó được thiết kế để nghe tín hiệu sóng vô tuyến được truyền từ các vệ tinh và tính toán vị trí dựa trên thông tin đó. GPS ghi nhận có nhiều kích cỡ khác nhau, hình dáng và giá cả khác nhau. Tính chất và giá cả của GPS ghi nhận nói chung lệ thuộc vào chức năng mà bộ phận thu nhận có ý định. Bộ phận thu nhận dùng cho ngành hàng hải và hàng không thường sử dụng cho tính năng giao diện với thẻ nhớ chứa bản đồ đi biển. Bộ phận thu nhận dùng cho bản đồ khả năng chính xác rất cao và có giao diện người sử dụng cho phép ghi nhận dữ liệu nhanh chóng. 2.Bộ phận không gian Bộ phận không gian gồm các vệ tinh GPS mà nó truyền thời gian và vị trí tới người sử dụng. Tập hợp tất cả các vệ tinh này được gọi là “chòm sao”. -Hệ thống NAVSTAR (Mỹ) - Hệ thống GLONASS (Nga) 3.Bộ phận điều khiển Bộ phận điều khiển gồm toàn bộ thiết bị trên mặt đất được sử dụng để giám sát và điều khiển các vệ tinh. Bộ phận này thường người sử dụng không nhìn thấy, nhưng đây là bộ phận quan trọng của hệ thống. Bộ phận điều khiển NAVSTAR, được gọi là hệ thống điều khiển hoạt động (operational control system (OCS)) gồm các trạm giám sát, một trạm điều khiển chính (master control station (MCS)) và anten quay. Các trạm giám thụ động không nhiều hơn GPS nhận mà đường bay của các vệ tinh được nhìn thấy và do đó phạm vi tích luỹ dữ liệu từ tín hiệu vệ tinh. Có 5 trạm Sinh viên: Nguyễn Đức Long – Lớp SPKT Điện Tử -K50 3 giám sát thụ động, toạ lạc ở Colorado Springs, Hawaii, đảo Ascencion, Diego Garcia và Kwajalein. Các trạm giám sát gởi dữ liệu thô về trạm MSC để xử lý. Trạm MCS dược toạ lạc ở Falcon Air Force Base, cách 12 dặm về phía đông của Colorado Springs, Colorado và được Mỹ quản lý. Air Force's 2nd Space Operations Squadron (2nd SOPS). Trạm MCS nhận dữ liệu từ trạm giám sát trong thời gian 24 giờ/ngày và sử dụng thông tin này để xác định nếu các vệ tinh đang khoá hoặc lịch thiên văn thay đổi và để phát hiện thiết bi trục trặc. Thông tin về tàu thuỷ di chuyển và lịch thiên văn được tính toán từ tín hiệu giám sát và chuyển đến vệ tinh một lần hoặc hai lần/ngày. Thông tin tính toán bởi trạm MCS, cùng với các mệnh lệnh duy trì thường xuyên được truyền bởi anten xoay trên mặt đất. Anten này toạ lạc tại đảo Ascencion, Diego Garcia và Kwajalein. Anten có đủ phương tiện để truyền đến vệ tinh theo đường liên kết sóng vô tuyến band S. Thêm vào đó chức năng chính của trạm MCS duy trì 24 giờ hệ thống bản tin điện tử với tình trạng và tin tức hệ thống sau cùng. Công dân liên lạc cho vấn đề này với The United States Coast Guard's (USCG) Navigation Center (NAVCEN). II. Giới thiệu các hệ thống định vị toàn cầu II.1.Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ 1.Quá trình xây dựng: -Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978. - Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994. - Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 10 năm. - Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 5m với các tấm năng lượng Mặt Trời mở rộng 7 m². * Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts. 2.Sự hoạt động Hệ thống NAVSTAR gồm 24 vệ tinh với 6 quỹ đạo bay. Các vệ tinh này hoạt động ở quỹ đạo có độ cao 20.200 km (10,900 nm) ở góc nghiêng 55 độ và với thời