NGHIÊN cứu, THIẾT kế, CHẾ tạo THIẾT bị ĐỊNH vị PHỤC vụ QUẢN lý, GIÁM sát PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG

Tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay các ứng dụng công nghệ định vị đề sử dụng thiết bị nhập ngoạiđược định hướng sản xuất theo chỉ tiêu kỹ thuật cứng trong nhiều trường hợp chưaphù hợp v

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quảnêu trong luận văn là trung thực chưa được công bố trong bất kỳ công trình nghiêncứu nào khác

Tôi xin cam đoan rằng, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đãđược chỉ rõ nguồn gốc

Hải Phòng, ngày 11 tháng 03 năm 2016

LỜI CẢM ƠN

Để thực hiên được đề tài này, tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Trọng Đức đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, kinh nghiệm quý báu cũng như hỗ trợ

phương tiện vật tư trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu đề tài

Đồng thời tác giả cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Viện đào tạo sau đại học – Trường Đại học Hằng Hải Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp

cơ sở vật chất tốt nhất trong suốt quá trình học tậm nghiên cứu khoa học Tác giả

xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Hằng Hải đã tạo điều kiện, cung cấp những kiến thức cơ bản cần thiết để

tác giả có điều kiện và đủ kiến thức để thực hiện quá trình nghiên cứu

Ngoài ra, tác giả cũng xin cám ơn các thành viên trong lớp, các đồng nghiệpcùng công ty đã có những ý kiến đóng góp, bổ sung, giúp nhóm hoàn thành tốt đềtài!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÁ KÝ HIỆU v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÀ ỨNG DỤNG GIÁM SÁT, QUẢN LÝ PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG 10

2.1 Hệ thống định vị toàn cầu GPS 10

2.2 Nguyên lý định vị vệ tinh GPS 12

2.3 Giao thức dành cho máy thu GPS 16

2.3.1 Giới thiệu về chuẩn NMEA 16

2.3.2 Ghép nối phần Cứng theo chuẩn NMEA 17

2.3.3 Các đoạn mã theo chuẩn NMEA 18

2.3.4 Giải mã một số đoạn mã xác định vị trí 20

CHƯƠNG 3: HỆ ĐIỀU HÀNH 22

3.1 Hệ điều hành UNIX 22

3.1.1 Lịch sử phát triển 22

3.1.2 Hai dòng UNIX: System V của AT&T, Novell và Berkeley Software Distribution (BSD) của Đại học Berkeley 22

3.2 Hệ điều hành LINUX 24

3.2.1 Lịch sử phát triển 24

3.2.2 Lợi ích khi sử dụng Linux 26

3.2.3 Một số hạn chế còn tồn tại của Linux 28

3.2.4 Các phiên bản của Linux 29

3.2.5 Hệ thống tiến trình (process) của Linux 31

3.2.6 Hệ thống tập tin của Linux 35

3.2.7 Kết nối mạng thông qua TCP/IP 38

CHƯƠNG 4: PYTHON và RASPBERRY 43

4.1 Ngôn ngữ lập trình Python 43

4.1.1 Giới thiệu về Python 43

4.1.2 Lịch sử phát triển của Python 43

4.1.3 Đặc điểm của Python: 45

4.1.4 Các phiên khác của Python: 50

4.2 Máy tính nhúng Raspberry Pi 52

4.2.1 Giới thiệu về Board Raspberry Pi 52

4.2.2 Cấu hình của RPi 53

4.2.3 Ứng dụng của RPi 54

4.2.4 Kết nối của Raspberry Pi 55

4.2.5 Các hệ điều hành cho Raspberry Pi: 56

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIÁM SÁT HÀNH TRÌNH TRỰC TUYẾN 58

5.1 Thiết kế chế tạo thử nghiệm mạch điện 58

5.2 Sơ đồ khối 59

5.3 Thiết kế thiết bị 59

5.4 Lựa chọn linh kiện 62

5.5 Thiết kế chi tiết mạch điện 68

6.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu SQLite 71

6.4 Xây dựng các module của chương trình 72

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 1: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 80

PHỤ LỤC 2: DANH SÁCH LINH KIỆN 84

PHỤ LỤC 3: HÌNH ẢNH KẾT QUẢ THỰC TẾ 85

PHỤ LỤC 4: CẤU HÌNH SERVER VÀ RASPBERRY 90

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÁ KÝ HIỆU

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 - Các phiên bản của hệ điều hành Linux 30

Bảng 2 - Một số lệnh thao tác với thư mục hoặc tập tin trên Linux 38

Bảng 3 - Hệ thống từ khóa của Python 45

Bảng 4 - Các phiên bản của Raspberry Pi 54

Bảng 5 - Thông số kỹ thuật của module GPS L70 63

Bảng 6 - Dữ liệu bản tin hành trình 71

Bảng 7 - Dữ liệu bản tin tốc độ 71

Bảng 8 - Cấu trúc cơ sở dữ liệu PITRACKER 72

Bảng 9 - Module ADC 73

Bảng 10 - Module SQLiteDB 73

Bảng 11 - Module kết nối truyền dữ liệu 74

Bảng 12 - Module đọc dữ liệu GPS từ GPSD 76

Bảng 13 - Module chính của phần mềm cho thiết bị 77

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 - Số liệu tai nạn giao thông 2014-2015 5

Hình 2 - Tỷ lệ các vụ tai nạn giao thông 6

Hình 3 - Mô hình hoạt động 8

Hình 4 - Cấu trúc hệ thống định vị vệ tinh GPS 10

Hình 5 - Hệ GPS trong hệ tọa độ địa tâm 13

Hình 6 - Cách định vị GPS trong không gian 15

Hình 7 - Các phiên bản của Unix 24

Hình 8 - Cây thư mục của Linux 35

Hình 9 - Board Raspberry Pi 52

Hình 10 - Những thông số sơ lược về Raspberry Pi B v2 53

Hình 11 - Raspberry Pi và các thiết bị kết nối với nó 55

Hình 12 - Sơ đồ các chân GPIO của board RPi 56

Hình 13 - Sơ đồ khối 59

Hình 14 - Cấu trúc Chip GPS 60

Hình 15 - Sơ đồ khối module GPS L70 64

Hình 16 - Sơ đồ khối IC GL850G 65

Hình 17 - Sơ đồ khối IC MCP300x 66

Hình 18 - Sơ đồ nguyên lý mạch đo tín hiệu tương tự 80

Hình 19 - Sơ đồ nguyên lý mạch thu thập tín hiệu số 80

Hình 20 - Sơ đồ nguyên lý mạch USB Hub 81

Hình 21 - Sơ đồ nguyên lý mạch thu tín hiệu GPS 81

Hình 22 - Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 82

Hình 23 - Sơ đồ chân Raspberry Pi 82

Hình 24 - Mạch in PCB lớp top 83

Hình 25 - Mạch in PCB lớp bottom 83

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử, trong những năm gầnđây hệ thống định vị dẫn đường ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới vàViệt nam Và trong những năm tới hứa hẹn sự tăng trưởng hơn nữa với mục đíchứng dụng công nghệ này để đảm bảo an toàn giao thông trên các tuyến quốc lộ

Để chủ động trong việc ứng dụng công nghệ này, việc nắm vững về bản chất côngnghệ trên khía cạnh lý thuyết và thực tiễn đóng vai trò vô cùng quan trọng Trên

cơ sở đó tôi xin đề xuất và triển khai đề tài luận văn thạc sĩ “NGHIÊN CỨU,

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ PHỤC VỤ QUẢN LÝ, GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG” với các mục tiêu chính sau:

 Xây dựng công nghệ và chế tạo các thiết bị trợ giúp giám sát, quản lýphương tiện giao thông đường bộ, đường sắt trên cơ sở ứng dụngcác công nghệ hiện đại như định vị vệ tinh, vi cơ điện tử phù hợp vớiđiều kiện Việt Nam

 Chế tạo các sản phẩm ứng dụng công nghệ định vị chất lượng cao,phù hợp với các tiêu chuẩn tương đương trên thế giới, mang tính cạnhtranh cao, có khả năng xuất khẩu sang các nước trong khu vực

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu gồm:

 Hệ điều hành Linux

 Ngôn ngữ lập trình Python và Máy tính nhúng RaspberryPi

 Chip GPS thu tín hiệu và tính toán tọa độ, tốc độ và thời gian

 Các thiết bị giám sát hành trình và kiểm soát tốc độ ứng dụng tronggiao thông đường bộ và đường sắt

Tính cấp thiết của đề tài:

Hiện nay các ứng dụng công nghệ định vị đề sử dụng thiết bị nhập ngoạiđược định hướng sản xuất theo chỉ tiêu kỹ thuật cứng trong nhiều trường hợp chưaphù hợp với các điều kiện đặc thù Việt nam, hơn nữa các thiết bị nhập về ở dạngnguyên chiếc khó can thiệp khi có nhu cầu đồng thời giá thành cao do có nhữngtính năng không dùng đến

Người sử dụng do không nắm được bản chất của nguyên lý định vị của côngnghệ GPS dẫn đến một số trường hợp sử dụng không đúng mục tiêu và đối tượng

Quan trọng hơn, từ 06/2009 tập đoàn Bưu chính viễn thông Việt Nam –VNPT đã chính thức triển khai hệ dịch vụ định vị VNPTTracking Đây là một dịch

vụ giá trị gia tăng có tiềm năng phát triển lớn tuy nhiên trong quá trình triển khaidịch vụ (đặc biệt là phần thiết bị định vị) gặp một số trở ngại cần giải quyết sau:

 Các tính năng thiết bị ngày càng đòi hỏi được nâng cấp, do vậy dunglượng bộ nhớ chương trình cần nhiều hơn, các IC dòng 8bits khôngđáp ứng được yêu cầu đề ra

 Các dòng thiết bị chủ yếu chạy trên mạng 2,5G – sử dụng GPRS đểtruyền dữ liệu do vậy một số yêu cầu truyền dữ liệu với tốc độ caokhông thể thực hiện được

 Trong quá trình phát triển các dòng thiết bị (VNT102, VNT918,VNT918s) cần nhiều thời gian do cấu trúc bộ xử lý trung tâm khácnhau về tập lệnh, sơ đồ chân, công cụ phát triển …

 Khó tận dụng được các module đã xây dựng trên các nền tảng trước

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

 Xây dựng mô hình hệ thống quản lý phương tiện trên công nghệ định vị, môhình này thể hiện ở hệ thống quản lý phương tiện trực tuyến Đặc điểm của

mô hình này là kết hợp giữa bài toán định vị và bài toán truyền dữ liệu vềtrung tâm qua kênh vô tuyến bằng phương pháp truyền dữ liệu qua mạng diđộng (đường truyền GPRS và Internet)

 Ứng dụng công nghệ GPS và truyền dữ liệu qua mạng di động để giám sáttốc dộ xe khách đường dài

 Thiết kế chế tạo hộp đen giám sát tốc độ phương tiện vận tải đường bộ đảmbảo an toàn giao thông

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Vận tải nói chung và vận tải ô tô nói riêng có chức năng vận chuyển hànghóa và hành khách nhằm đáp ứng yêu cầu nguyên, nhiên vật liệu cho sản xuất, tiêudùng và sự đi lại của nhân dân Nếu thiếu nó thì trình sản xuất nào cũng không thểthực hiện được, việc giao lưu hàng hóa giữa các khu vực, các vùng và sự đi lại củanhân dân sẽ gặp rất nhiều khó khăn Vì vậy, vận tải ô tô cần thiết đối với tất cả cácgiai đoạn của quá trình sản xuất, đối với việc lưu thông hàng hóa phục vụ nhu cầutiêu dùng và đi lại của nhân dân Vận tải ô tô là cầu nối giữa sản xuất với tiêudùng, giữa thành phố với nông thôn, giữa miền xuôi với miền ngược, ngoài ra cònlàm nhiệm vụ chuyển tải giữa vận tải đường sắt, vận tải đường không, vận tảiđường thủy đến các địa điểm sản xuất và tiêu dùng

Vận tải ô tô còn phục vụ đắc lực cho việc vận chuyển nhân lực, vật tư, thiết

bị đến các vùng có thiên tai như hỏa hoạn, bão lũ, động đất, … để phòng chốnghay khắc phục hậu quả khi có sự cố xảy ra

Vận tải ô tô còn góp phần cơ động lực lượng vũ trang, khí tài chiến đấu vàphục vụ hậu cần để trấn áp các vụ bạo loạn của kẻ thù hoặc hoạt động biệt kíchthâm nhập qua biên giới trên đất liền hay vùng bờ biển Vận tải ô tô góp phần phân

bố lực lượng sản xuất, phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội và an ninh quốc phòngcủa mỗi quốc gia

Vì vậy, phát triển ngành vận tải ô tô từ trước đến nay ở mỗi quốc gia đều làmột trong những nhiệm vụ trọng tâm của việc xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật cho

Song hành với sự phát triển của ngành vận tải một vấn đề phát sinh là tìnhhình tai nạn giao thông có chiều hướng ngày càng tăng cao Theo thống kê của CụcCảnh sát giao thông năm 2015 cả nước xảy ra 22.827 vụ, làm chết 8.727 người, bịthương 21.069 người So với năm 2014, giảm 2.842 vụ (- 11%), giảm 364 ngườichết (- 4%), giảm 3.794 người bị thương (- 15,26%) Trong đó:

Đường bộ: Xảy ra 22.326 vụ, làm chết 8.435 người, bị thương 20.815 người

So với năm 2014, giảm 2.912 vụ (- 11,54%), giảm 410 người chết (- 4,64%), giảm3.822 người bị thương (- 15,51%)

Đường sắt: Xảy ra 405 vụ, làm chết 218 người, bị thương 239 người So vớinăm 2014, tăng 64 vụ (18,77%), tăng 38 người chết (21,11%), tăng 23 người bịthương (10,65%)

Đường thủy: Xảy ra 96 vụ, làm chết 74 người, bị thương 15 người So vớinăm 2014, tăng 06 vụ (6,67%), tăng 08 người chết (12,12%), tăng 05 người bịthương (50%)

Hình 1 - Số liệu tai nạn giao thông 2014-2015

Qua thống kê, phân tích tổng số các vụ TNGT xảy ra trong năm 2015 chothấy các lỗi vi phạm TTATGT chủ yếudẫn đến TNGT là: đi không đúng làn đường,phần đường quy định chiếm tỉ lệ cao (26%), chạy quá tốc độ (9%), chuyển hướngkhông đúng quy định (9%), ngoài ra các lỗi không nhường đường, vượt xe, sử dụngrượu bia chiếm tỉ lệ đáng kể.

Hình 2 - Tỷ lệ các vụ tai nạn giao thôngChính vì những lý do trên và để tăng cường công tác quản lý vận tải của các

sở ban ngành, ngày 10 tháng 09 năm 2014 Chính Phủ Nước Cộng Hòa Xã Hội

Việt Nam đã ban hành nghị định số 86/2014/NĐ-CP (thay thế nghị định số

91/2009/BĐ-CP ban hành ngày 21 tháng 10 năm 2009) VỀ KINH DOANH VÀ ĐIỀU KIỆN KINH DOANH VẬN TẢI BẰNG XE Ô TÔ Theo nghị định này

Ngoài việc đảm bảo các quy định về quản lý của Nhà nước, các doanhnghiệp vận tải khi lắp đặt thiết bị giám sát hành trình còn được hưởng lợi từ việc

áp dụng các tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào trong công tác quản lý, điều hànhcủa doanh nghiệp được thể hiện ở một số điểm sau:

 Hệ thống quản lý, giám sát xe trực tuyến là hệ thống ứng dụng côngnghệ định vị toàn cầu (GPS – xác định tọa độ) kết hợp công nghệGSM/GPRS/3G ( truyền dữ liệu) và cơ sở dữ liệu giúp cho các tổchức, công ty, cá nhân giám sát từ xa phương tiện của mình theo thờigian thực trên bản đồ số và quản lý phương tiện thông qua hệ thốngbáo cáo với mục đích tối ưu thời gian, tiết kiệm chi phí, tăng khả năngđiều phối, giám sát, quản lý

 Thiết bị giám sát hành trình có khả năng theo dõi, ghi nhận hành trìnhchuyển động, vị trí dừng đỗ, vận tốc xe chạy, thời gian lái xe liên tục,thời gian lái xe trong ngày của người lái xe và nhiều thông tin khác

do đó sử dụng thiết bị giám sát hành trình để quản lý và theo dõiphương tiện thì có khả năng giám sát được trạng thái hoạt động trênđường của phương tiện và lái xe, từ đó có thể ra các quyết định vềđảm bảo an toàn giao thông

 Hiện nay, các phương tiện với đặc thù công việc di chuyển khắp mọinơi, người điều hành quản lý không theo phương tiện hoặc tốn nguồnlực đi theo để quản lý, giám sát phương tiện Hệ thống cho phépngười quản lý ngồi tại văn phòng, sử dụng thiết bị kết nối internet(Máy tính, Ipad, Smartphone ) và sử dụng tài khoản hệ thống cungcấp có thể quản lý tất cả các thông tin liên quan đến tình trạng, vị trícủa phương tiện đang lưu thông và làm nhiệm vụ

 Ngoài ra, hệ thống cho phép quản lý lượng nhiên liệu còn lại, lượngnhiên liệu tiêu hao trong quá trình sử dụng, cảnh báo các tình trạngcủa phương tiện như cần bảo dưỡng, hết hạn giấy phép,…

 Dịch vụ giám sát hành trình của có thể kiểm soát tốt được số lượng

xe, giảm bớt nhân công Theo dõi, kiểm soát thông qua các tiêu chícủa hệ thống để ngăn chặn, xử lý những trường hợp vi phạm của láixe

Mô hình hoạt động

Các phương tiện được lắp thiết bị giám sát hành trình, được định vị vị tríthông qua hệ thống GPS toàn cầu Thiết bị GSHT sẽ tổng hợp dữ liệu vị trí, vậntốc, hướng di chuyển và trạng thái phương tiện để truyền về máy chủ thông quasóng GPRS/3G Máy chủ sẽ lưu trữ, sắp xếp, tổng hợp dữ liệu và cấp cho người sửdụng dưới dạng website.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÀ ỨNG DỤNG GIÁM SÁT, QUẢN LÝ PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG

2.1 Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) của NAVSTAR(Navigation Satellite Timing and Ranging) là một hệ thống định vị dựa trên cơ sởcác vệ tinh được triển khai bởi bộ quốc phòng Mỹ Công việc của hệ thống đượcbắt đầu vào năm 1973 do sự phối hợp giữa chương trình TIMATION của Hảiquân Mỹ và đề án 621B của lực lượng Không quân Mỹ Cả hai chương trình này

đã được xây dựng trong khoảng giữa những năm 1960 để triển khai hệ thống dẫnhướng hàng hải bằng phép đo các cự ly

Hệ GPS bao gồm ba phần đó là phần không gian, phần người sử dụng vàphần điều khiển Phần không gian hiện nay gồm có 24 vệ tinh đang làm việc vàmột số vệ tinh dự phòng Các vệ tinh được phóng gần đây là loại Block II, là loạicải tiến của thế hệ Block I Các vệ tinh này được sắp xếp trên sáu mặt phẳng quỹđạo nghiêng góc 550 so với mặt phẳng xích đạo Mỗi vệ tinh bay trên một quĩ đạoriêng ở độ cao danh nghĩa là 20183km Khoảng thời gian cần thiết để một vệ tinhbay quanh quĩ đạo một vòng là 12 giờ hằng tinh, tương đương với một nửa thờigian quay của trái đất Các vệ tinh được trang bị hệ đồng hồ chính xác để vệ tinh

có thể phát các tín hiệu mang thông điệp về thời gian Mỗi vệ tinh phát ra hai tần

số vô tuyến phục vụ mục đích định vị: tín hiệu L1 trên tần số 1575,42 MHz và L2trên tần số 1227,6MHz Các tần số sóng mang được điều biên bởi hai mã giả-ngẫunhiên (pseudo-random) Phần điều khiển bao gồm bốn trạm giám sát được phân

bố quanh bề mặt trái đất ở Diego Garcia (Ấn độ dương), đảo Ascension, Kwajalein

và Hawaii và một trạm điều khiển chính được bố trí tại trung tâm điều hành khônggian tập trung tại Colorado Springs, tiểu bang Colorado, Mỹ Mục đích của phầnđiều khiển là hiển thị sự hoạt động của các vệ tinh, xác định quỹ đạo của chúng, xửtrí các đồng hồ nguyên tử và truyền các thông điệp cần phổ biến lên các vệ tinh Cảnăm trạm đều là các trạm giám sát theo dõi các tín hiệu GPS để dùng vào việcKiểm soát các vệ tinh và dự đoán quĩ đạo của chúng Công việc theo dõi đượcthực hiện bởi những máy thu hai tần số có trang bị dao động ký Cesium Các thông

số khí tượng được thu thập để có thể đánh giá một cách chính xác nhất thời gian trễtrong tầng đối lưu Vị trí quan sát của các trạm này được xác định với độ chính xáccực kỳ cao

Ba trong số các trạm này (Diego Garcia (Ấn độ dương), đảo Ascension,Kwajalein) có khả năng chuyển các số liệu lên vệ tinh, bao gồm các lịch thiên vănmới, số liệu hiệu chỉnh đồng hồ và các số liệu thông điệp cần phát đồng thời ra các

lệnh điều khiển từ xa Chỉ có một trạm ở Colorado Springs là trạm điều khiểnchính.

Từ các trạm giám sát, các số liệu theo dõi vệ tinh được truyền về trạm điềukhiển chính để xử lý Công việc xử lý bao gồm việc tính lịch thiên văn của các vệtinh và tính các trị hiệu chỉnh đồng hồ của các vệ tinh Ngoài ra, trạm điều khiểnchính còn đảm trách việc điều khiển các số hiệu chỉnh quỹ đạo khi một vệ tinh nào

đó đi lạc quá xa vị trí đã được chỉ định, trạm điều khiển chính này còn khởi độngcác thao diễn cần thiết để thay các vệ tinh đã ngừng hoạt động bằng các vệ tinh dựphòng Bộ phận người sử dụng bao gồm tất cả mọi người sử dụng quân sự và dân

sự Các máy thu riêng biệt theo dõi các mã hoặc pha của sóng mang hoặc đồng thời

cả hai và trong hầu hết các trường hợp đều tiếp nhận các thông điệp Các máy thudưới mặt đất sẽ nhận được các tín hiệu phát ra từ vệ tinh Với tốc độ truyền củathông điệp được biết trước, máy thu có thể xác định được khoảng cách từ máy thutới vệ tinh phát bằng cách nhân tốc độ truyền tín hiệu với khoảng thời gian chênhlệch giữa lúc phát và lúc nhận Nếu các cự ly tới 4 vệ tinh được liên kết với cácthông số về quĩ đạo của vệ tinh tương ứng thì máy thu có thể xác định vị toạ độ củamáy

2.2 Nguyên lý định vị vệ tinh GPS

Các kỹ thuật định vị trước đây chủ yếu là dựa trên phép đo định vị tươngđối Một điểm đo được xác định toạ độ theo mối quan hệ về khoảng cách với cácđiểm mốc đã được xác định trước Với những khoảng cách ngắn, phép định vịtương đối tỏ ra khá hiệu quả, đặc biệt là khi hai điểm có thể ngắm thông nhau

thường được dùng trong thực tế trắc địa Tuy nhiên với những khoảng cách lớn thìviệc tiến hành phép định vị tương đối sẽ gặp rất nhiều khó khăn.

Sự phát triển của hệ thống GPS được coi là một cuộc cách mạng trong lĩnhvực định vị trên trái đất bằng cách cung cấp các số đo vị trí tuyệt đối rất chính xác.Nguyên tắc của phép đo như sau: từ vệ tinh A, người ta phát ra một sóng điện từ cótần số nằm trong vùng tần số rađiô Ở nơi máy thu GPS sẽ có thiết bị đo khoảngthời gian sóng điện từ này truyền qua không gian để đến máy thu Với giá trị thờigian đo được và với bước sóng biết trước, người ta có thể dễ dàng tính được mộtcách chính xác khoảng cách từ vệ tinh phát đến vị trí của máy thu GPS Để thuậntiện cho việc định vị vị trí cho bất kỳ điểm nào trên trái đất, người ta sử dụng hệtọa độ địa tâm, tức là hệ tọa độ có gốc C trùng với trọng tâm của trái đất, như trìnhbày ở hình 8

Hình 5 - Hệ GPS trong hệ tọa độ địa tâm

Tâm của hệ toạ độ được qui ước là tâm của trái đất Với hệ trục tọa độ Đề các, một điểm được xác định nếu biết ba giá trị toạ độ: X, Y, Z Người ta qui ước mặt phẳng Z = 0 sẽ tương ứng với mặt phẳng xích đạo Còn mặt phẳng Y = 0 sẽ đi qua kinh tuyến Greenwich

Để xác định chính xác vị trí của một điểm trong hệ thống GPS, cần sử dụng

ít nhất 4 vệ tinh Điều đó có nghĩa là một máy thu GPS khi liên lạc được với nhiềuhơn 4 vệ tinh thì có thể cho biết vị trí chính xác của máy thu đó Điều đó được giảithích như sau: với vệ tinh thứ nhất S1, ta biết được khoảng cách từ vệ tinh này đếnmáy thu là r1 Với vị trí của các vệ tinh được xác định trước thì điều đó chứng tỏmáy thu sẽ nằm trên bề mặt hình cầu có tâm là vệ tinh S1 và bán kính là khoảngcách r1 Tiếp theo, với vệ tinh thứ hai S2, ta có được máy thu nằm trên mặt cầu cótâm là vệ tinh S2 và bán kính là khoảng cách r2 Giao của hai bề mặt cầu này sẽ làmột đường tròn và rõ ràng máy thu phải nằm trên đường tròn này Hoàn toàn tương

tự với vệ tinh thứ hai S2 và thứ ba S3, ta sẽ thu được một đường tròn thứ hai màmáy thu cũng phải nằm trên đường tròn này Giao của hai đường tròn sẽ cho ta haiđiểm, một điểm là vị trí thực của máy thu và điểm thứ hai là một vị trí nào đóngoài không gian Như vậy là chỉ cần đo khoảng cách từ máy thu đến ba vệ tinhcũng đủ để xác định được vị trí của máy thu theo toạ độ X,Y,Z hoặc kinh độ, vĩ

độ và cao độ Ngoài ra, ta cần phải ước đoán được sai số do độ lệnh về thời giangiữa vệ tinh và máy thu Vệ tinh thứ tư S4 sẽ đóng vai trò hiệu chỉnh sai số phép

đo do sai số đồng hồ của thiết bị định vị GPS này Sở dĩ có sự lệnh thời gian giữathiết bị thu và phát tín hiệu là do hầu hết các thiết bị định vị GPS có giá thànhtương đối rẻ, cỡ xấp xỉ 100 USD, vì thế nên đồng hồ thời gian không thể là loại có

thiết bị nhận là như nhau đối với tất cả các vệ tinh, do đó nên ta có thể căn cứ vào

độ lệch khoảng cách đo với khoảng cách thực của vệ tinh S4 để hiệu chỉnh sai số

do đồng hồ của thiết bị nhận Như thế vệ tinh S4 sẽ đóng vai trò hiệu chỉnh sai sốđồng hồ của thiết bị nhận GPS Bằng cách ước lượng sai số này mà sai số của phépđịnh vị GPS có thể giảm xuống dưới 10 mét Phương pháp định vị máy thu GPSnhờ theo dõi đồng thời 4 vệ tinh được mô tả ở hình 9

Hình 6 - Cách định vị GPS trong không gianMột ưu điểm nữa của hệ thống GPS là do các vệ tinh ở các độ cao rất lớn(khoảng từ 20000 km đến 25000 km) so với bề mặt trái đất nên hệ thống GPS cóthể ứng dụng không chỉ cho các thiết bị trên mặt đất mà còn có thể ứng dụng cho

cả các máy bay ở độ cao trên dưới 10000 km

2.3 Giao thức dành cho máy thu GPS

2.3.1 Giới thiệu về chuẩn NMEA

Hiệp hội điện tử biển quốc gia Mỹ (NMEA – The National MarineElectronics Association) đã xây dựng lên một chuẩn để định nghĩa chuẩn giao tiếpgiữa các bộ phận khác nhau của thiết bị điện tử biển Chuẩn này cho phép các thiết

bị điện tử biển gửi thông tin về máy vi tinh, và tới một thiết bị biển khác

Thiết bị truyền thông thu GPS cũng được định nghĩa theo chuẩn này Hầuhết các chương trình máy vi tính được cung cấp để hiểu được thông tin vị trí hiệntại và nhận dữ liệu dưới dạng chuẩn NMEA Dữ liệu này bao gồm toàn bộ PTV (vịtrí, tốc độ và thời gian) bởi thiết bị thu GPS tính toán được Ý tưởng của NMEA là

sẽ gửi một gói dữ liệu gọi là một đoạn mã Đoạn mã này hoàn toàn độc lập và riêng

rẽ so với các đoạn mã khác Có những đoạn mã chuẩn cho mỗi một thiết bị và cũng

có khả năng định nghĩa những đoạn mã cho người dùng bởi các công ty riêng lẻ.Tất cả những đoạn mã chuẩn này phải có hai chữ cái thêm vào đầu để định nghĩakiểu đoạn mã sử dụng, ví dụ thiết bị thu GPS thêm vào đâu là GP Tiếp theo là bachữ cái nối tiếp để định nghĩa nội dung đoạn mã Thêm vào đó chuẩn NMEA chophép những nhà sản xuất tự định nghĩa những đoạn mã sở hữu riêng cho mìnhnhằm bất kỳ mục đích nào mà thấy chúng thích hợp Tất cả các đoạn mã được sởhữu đều bắt đầu với chữ cái P và tiếp theo là ba chữ cái để nhận biết nhà sản xuấttạo ra đoạn mã đó Ví dụ một đoạn mã của Garmin sẽ bắt đầu với PGRM vàMagellan sẽ bắt đầu với PMGN Mỗi đoạn mã bắt đầu với một ký tự ‘$’ và kếtthúc với một ký tự ‘$’ trên một hàng nối tiếp và không thể lớn hơn 80 ký tự Dữliệu được chứa đựng bên trên một hàng với những kiểu khác nhau được phân biệtbởi dấu phẩy Dữ liệu của nó chỉ là dạng mã ASCII và có thể mở rộng qua nhiềuđoạn mã khác nhau trong những thể hiện riêng nhưng bình thường thì hoàn toànđược chứa trong độ dài đoạn mã Dữ liệu có thể thay đổi trong số lượng của thông

báo chính xác chứa đựng bên trong, ví dụ: thời gian có thể tăng lên đến nhưngphần 10 của 1 giây hoặc vị trí có thể chỉ ra với 3 hoặc 4 số sau số thập phân.Những chương trình đọc dữ liệu sẽ sử dụng những dấu phẩy để xác định nhữngranh giới các lĩnh vực và không phụ thuộc vào vị trí cột Có một sự chuẩn bị đểkiểm tra tổng thể vào lúc cuối ở mỗi đoạn lệnh, mà cũng có thể hoặc có thể khôngđược kiểm tra bởi tùy vào cách đọc dữ liệu Tổng kiểm tra bao gồm một ký tự ‘*’

và hai số hex đại diện 1 phép OR 8 bit của tất cả những ký tự giữa, nhưng khôngbao gồm, ký tự ‘$’ và ‘*’ Kiểm tra được yêu cầu trên một vài đoạn mã

So với những chuẩn cũ, chuẩn hiện nay đã có nhiều thay đổi Nhưng vớiGPS mức thay đổi chỉ là 1,5 và 2.0 hoặc 2,3 Những thay đổi này chỉ chỉ ra một vài

mô hình đoạn mã khác nhau nhưng vẫn khớp với những thiết bị mà nó đang tươngtác Một số GPS có thể cung cấp khả năng định dạng cấu hình một Nhiều thiết bịthu GPS đơn giản chỉ xuất một chuỗi đoạn mã cố định Người sử dụng không thểthay đổi những mẫu đoạn mã này Phiên bản hiện nay là tiêu chuẩn 3.0.1

2.3.2 Ghép nối phần Cứng theo chuẩn NMEA

Giao diện phần cứng (hardware interface) của các GPS được thiết kế nhằmđáp ứng yêu cầu theo chuẩn NMEA Chúng cũng tương thích với hầu hết cổng nốitiếp của máy tính Tốc độ kết nối có thể điều chỉnh theo một số mẫu nhưng theotiêu chuẩn NMEA là 4800 bit/giây với 8 bít dữ liệu, không bít chẵn lẻ và có 1 bítdừng (bit stop) Tất cả các đơn vị hỗ trợ NMEA thì cũng sẽ hỗ trợ tộc độ kết nốinày Với tốc độ 4800 bit/giây, thiết bị có thể dễ dàng gửi đủ dữ liệu trước khi hết 2giây Chính vì lý do này, một số đơn vị chỉ gửi thông tin cập nhập trong 2 giây mộtlần hoặc chuyển dữ liệu mỗi giây một lần trong khi vẫn bảo đảm dữ liệu khác cũng

Tiêu chuẩn NMEA đã được ứng dụng trong nhiều năm, từ năm 1983 và đã qua nhiều lần chỉnh sửa Giao thức đã thay đổi và số lượng cũng như các loại đoạn mã có thể khác nhau tuỳ thuộc vào từng phiên bản chỉnh sửa Hầu hết thiết bị thu GPS đều theo tiêu chuẩn 0138 phiên bản 2 với tốc độ truyền tải là 4800 bit/ giây Một số thiết bị thu khác cũng theo những thông số của các phiên bản cũ hơn Phiên bản lâu đời nhất là 0180, tiếp

đó là 0182 với tốc độ truyền tải là 1200 bit/giây Tiếp đó là 0183 gọi là phiên bản 1.5 Một số đơn vị Garmin và các loại khác có thể cài đặt lên tới 9600 hoặc thậm chí cao hơn cho thiết bị đầu ra của NMEA Nhưng đó chỉ là tham khảo nếu bạn chắc chắn 4800 hoạt động tốt, bạn có thể thử cài với tốc độ nhanh hơn Việc cài đặt để đạt tốc độ nhanh như mong muốn, đòi hỏi phải nâng cấp khả năng đáp ứng của chương trình

2.3.3 Các đoạn mã theo chuẩn NMEA

NMEA bao gồm nhiều đoạn mã, từ đầu tiên trong đoạn mã gọi là loại dữliệu, định hướng cách hiểu cho toàn bộ đoạn mã Mỗi loại kiểu dữ liệu có một cáchhiểu riêng và đã được quy định trong tiêu chuẩn NMEA Đoạn mã GGA là ví dụchứng minh dữ liệu cố định cần thiết Những đoạn mã khác có thể lặp lại một vàithông tin mẫu giống nhau nhưng đều cung cấp cả dữ liệu mới Bất kể thiết bị haychương trình nào đọc dữ liệu đều có thể tìm kiếm đoạn mã dữ liệu mà nó cần và bỏqua những đoạn mã khác mà nó không quan tâm Theo chuẩn NMEA, không cólệnh nào chỉ quy định GPS nên thực hiện chức năng nào khác Thay vào đó cácthiết bị thu chỉ gửi toàn bộ dữ liệu và dự kiến nhiều dữ liệu trong số đó sẽ bị bỏqua Một số thiết bị thu đặt lệnh bên trong một đơn vị, quy định 1 khối có thể chọnlựa một lượng nhỏ trong số tất cả các đoạn mã hoặc, trong một số trường hợp,thậm chí các đoạn mã độc lập để gửi đi Không có cách nào xác định điều ngượclại với nó như để xác định liệu đoạn mã có được đọc đúng hay không hay để yêucầu gửi lại một số dữ liệu bạn không có Thay vì nhận, đơn vị chỉ kiểm tra tổng dữliệu được gửi đi và bỏ qua dữ liệu nếu kiểm tra tổng thể đưa ra con số sai lệch, dữliệu sẽ được gửi lại lần sau

Có nhiều đoạn mã theo tiêu chuẩn NMEA có thể áp dụng cho tất cả mọi loạithiết sử dụng được trong môi trường hải quân Một vài trong số đó có thể dùng chothiết bị thu tín hiệu GPS theo như bảng kê dưới đây:

 AAM - Waypoint Arrival Alarm – cảnh báo những điểm mốc

 ALM - Almanac data: dữ liệu niên lịch

 APA - Auto Pilot A sentence: Tự động thí điểm đoạn mã A

 APB - Auto Pilot B sentence : Đoạn mã B thí điểm tự động

 GGA - Fix information: thông tin cố định

 GLL - Lat/Lon data : dữ liệu Lat/ Lon

 GRS - GPS Range Residuals: dãy số dư GPS

 GSA - Overall Satellite data: dữ liệu vệ tinh tổng quát

 GST - GPS Pseudorange Noise Statistics: thông kê tiếng ồn GPSPseudorage

 GSV - Detailed Satellite data : Dữ liệu vệ tinh chi tiết

 MSK - send control for a beacon receiver

 MSS - Beacon receiver status information

 RMA - recommended Loran data

 RMB - recommended navigation data for gps

 RMC - recommended minimum data for gps

2.3.4 Giải mã một số đoạn mã xác định vị trí

Những đoạn mã NMEA quan trọng nhất bao gồm GGA, RMC, GSA.

Thông điệp GPGGA – dữ liệu thiết yếu được cung cấp dưới dạng 3 chiều và chính

xác cao Nội dung nhận được từ máy thu GPS:

$GPGGA,123519,4807.038,N,01131.000,E,1,08, ,545.4,M, , , ,*47

Trong đó:

 GPGGA: Loại thông điệp = Global Positioning System Fix Data

 123519: Thời gian gửi thông điệp = 12:35:19 UTC

 08: Số vệ tinh quan sát được = 8

 545.4,M: Độ cao so với mặt biển = 545,4 mét

 *47: Mã kiểm soát lỗi bằng phương pháp bit chẵn lẻ = 0x47

Thông điệp GPRMC – Cung cấp thông tin về vị trí, tốc độ chuyển động và thời gian Nội dung nhận được từ máy thu GPS:

$GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022.4, ,230394, ,*6A

Trong đó:

 GPRMC: Loại thông điệp = Recommended Minimum kiểu C

 123519: Thời gian gửi = 12:35:19 UTC

 A: Trạng thái thông diệp: A=active hoặc V=Void

 4807.038,N: Vĩ độ = 48 deg 07.038' N

 01131.000,E: Kinh độ = 11 deg 31.000' E

 022.4: Tốc độ chuyển động, tính bằng đơn vị knots

 250815: Ngày gửi = 25 – 08 – 2015

 *6A: Mã kiểm soát lỗi bằng phương pháp bit chẵn lẻ = 0x6A

bỏ cuộc Thay vì xây dựng một hệ điều hành làm nhiều việc một lúc, họ quyết địnhphát triển một hệ điều hành đơn giản chỉ làm tốt một việc là chạy chương trình (runprogram) Hệ điều hành sẽ có rất nhiều các công cụ (tool) nhỏ, đơn giản, gọn nhẹ(compact) và chỉ làm tốt một công việc Bằng cách kết hợp nhiều công cụ lại vớinhau, họ sẽ có một chương trình thực hiện một công việc phức tạp Đó cũng làcách thức người lập trình viết ra chương trình Peter Neumann đặt tên Unix cho hệđiều hành đơn giản này tiếp tục phát triển theo mô hình ban đầu và đặt ra một hệthống tập tin mà sau này được phát triển thành hệ thống tập tin của UNIX Vàonăm 1973, sử dụng ngôn ngữ C của Ritchie, Thompson đã viết lại toàn bộ hệ điềuhành Unix và đây là một thay đổi quan trọng của Unix, vì nhờ đó Unix từ chỗ là hệđiều hành cho một máy PDP-xx trở thành HĐH của các máy khác với một cố gắngtối thiểu để chuyển đổi Khoảng 1977 bản quyền của UNIX được giải phóng và hệđiều hành UNIX trở thành một thương phẩm.”

3.1.2.Hai dòng UNIX: System V của AT&T, Novell và Berkeley Software

Distribution (BSD) của Đại học Berkeley

a System V

Các”phiên bản UNIX cuối cùng do AT&T xuất bản là System III vàmột vài phát hành (releases) của System V Hai bản phát hành gần đây củaSystem V là Release 3 (SVR3.2) và Release 4.2 (SVR4.2) Phiên bản SYR4.2 là phổ biến nhất cho từ máy PC cho tới máy tính lớn.”

b BSD

Từ”1970 Computer Science Research Group của University ofCalifornia tại Berkeley (UCB) xuất bản nhiều phiên bản UNIX, được biếtđến dưới tên Berkeley Software Distribution, hay BSD Cải biến của PDP-

11 được gọi là 1BSD và 2BSD Trợ giúp cho các máy tính của DigitalEquipment Corporation VAX được đưa vào trong 3BSD Phát triển củaVAX được tiếp tục với 4.0BSD, 4.1BSD, 4.2BSD, và 4.3BSD.”

Trước 1992,“UNIX là tên thuộc sở hữu của AT&T Từ 1992, khiAT&T bán bộ phận Unix cho Novell, tên Unix thuộc sở hữu của X/Openfoundation Tất cả các hệ điều hành thỏa mãn một số yêu cầu đều có thể gọi

là Unix Ngoài ra, Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) đãthiết lập chuẩn "An Industry-Recognized Operating Systems InterfaceStandard based on the UNIX Operating System." Kết quả cho ra đờiPOSIX.1 (cho giao diện C ) và POSIX.2 (cho hệ thống lệnh trên Unix).”

Hình 7 - Các phiên bản của Unix

Linux”được viết lại toàn bộ từ con số không, tức là không sử dụng một dònglệnh nào của Unix, để tránh vấn đề bản quyền của Unix, tuy nhiên hoạt động củaLinux hoàn toàn dựa trên nguyên tắc của hệ điều hành Unix Vì vậy nếu một người

nắm được Linux, thì sẽ nắm được UNIX Nên chú ý rằng giữa các Unix sự khácnhau cũng không kém gì giữa Unix và Linux.”

Năm 1991 Linus Torvalds, sinh viên của đại học tổng hợp Helsinki, Phầnlan, bắt đầu xem xét Minix, một phiên bản của Unix, làm ra với mục đích nghiêncứu cách tạo ra một hệ điều hành Unix chạy trên máy PC với bộ vi xử lý Intel80386

 Ngày 25/8/1991, Linus cho ra version 0.01 và thông báo trêncomp.os.minix của Internet về chương trình của mình

 1/1992, Linus cho ra version 0.12 với shell và C compiler Linuskhông cần Minix nữa để recompile HDH của mình Linus đặt tênHDH của mình là Linux

 Năm 1994, phiên bản chính thức 1.0 được phát hành

Quá trình phát triển của Linux được tăng tốc bởi sự giúp đỡ của chươngtrình GNU (GNU’s Not Unix), đó là chương trình phát triển các Unix có khả năngchạy trên nhiều platform Đến hôm nay, cuối 2001, phiên bản mới nhất của Linuxkernel là 2.4.2-2, có khả năng điều khiển các máy đa bộ vi xử lý và rất nhiều cáctính năng khác

Linux tuân theo GNU Copyleft or GPL (General Public License) có một sốđặc điểm như sau:

 Tác giả vẫn là sở hữu của chương trình của mình

 Ai cũng được quyền bán copy của chương trình với giá bất kỳ mà

3.2.2.Lợi ích khi sử dụng Linux

 Linux là hệ điều hành miễn phí.”Đây là một đặc điểm quan trọng vàkhông thể bỏ qua của Linux Ngoài ra hệ điều hành này còn rất nhiều ưuđiểm khác mà không một hệ điều hành nào có Chính những đặc điểmnày mới là nguyên nhân khiến cho Linux ngày càng trở nên phổ biếnkhông chỉ ở Việt Nam mà cả ở trên thế giới.”

 Linux chạy rất ổn định.”Trái ngược hoàn toàn với suy nghĩ truyền thống

về các sản phẩm miễn phí hay giá thành thấp thường có chất lượng khôngnhư mong muốn, Linux từ những phiên bản đầu tiên đã chạy rất ổn định

Từ các hệ thống máy cá nhân cho đến các hệ thống máy chủ phục vụnhững mạng lớn (hàng trăm máy trạm) cũng hoạt động rất ổn định.”

 Độ an toàn cao ”Hệ điều hành Linux có một cơ cấu phân quyền hết sức

rõ ràng Chỉ có "root" (người dùng tối cao) mới có đủ quyền cài đặt các

và thay đổi các thông số của toàn hệ thống Bên cạnh đó Linux cũng chophép một người dùng bình thường có thể tạm thời chuyển sang quyền

"root" để thực hiện một số thao tác nhất định nào đó Điều này giúp cho

hệ thống có thể chạy ổn định và tránh phải những sai sót dẫn đến đổ vỡ

hệ thống

 Linux đầy đủ.”Tất cả những gì chúng ta thấy ở IBM, Sun … đều có ởLinux C compiler, perl interpeter, shell, TCP/IP, proxy, firewall, tài liệuhướng dẫn đều rất đầy đủ, trực quan và có chất lượng cao Hệ thốngcác chương trình tiện ích cũng rất đầy đủ.”

 Linux rất mềm dẻo trong cấu hình.”Linux cho người sử dụng cấu hìnhrất linh động, ví dụ như chạy ở chế độ dòng lệnh hay chạy ở chế độ giaodiện đồ họa… Linux là một hệ điều hành mã nguồn mở nên chúng ta cóthể tùy ý sửa chữa theo như những gì mình thích (tất nhiên là trong khảnăng kiến thức của mỗi người) Chúng ta có thể chỉnh sửa Linux và các

ứng dụng trên đó sao cho phù hợp với mình nhất Mặt khác do Linuxđược một cộng đồng rất lớn những người làm phần mềm cùng phát triểntrên các môi trường, hoàn cảnh khác nhau nên tìm một phiên bản phù hợpvới yêu cầu của mỗi người sẽ không phải là một vấn đề quá khó khăn.Tính linh hoạt của Linux còn được thể hiện ở chỗ nó tương thích đượcvới rất nhiều môi trường Hiện tại, ngoài Linux dành cho server, PC…nhân Linux còn được nhúng vào các thiết bị điều khiển như máy tínhpalm, robot…Phạm vi ứng dụng của Linux được xem là rất rộng rãi.”

 Linux được hỗ trợ tối đa.”Ngày nay, với các server Linux sử dụng dữliệu quan trọng, người sử dụng hoàn toàn có thể tìm được sự trợ giúp choLinux từ các công ty lớn Tài liệu giới thiệu Linux ngày càng nhiều,không thua kém bất cứ một hệ điều hành nào khác Với nguồn tài liệuphong phú, chương trình từ kernel cho đến các tiện ích miễn phí và bộ

mã nguồn mở Linux ngày càng phát triển mạnh mẽ và được ứng dụngtrong nhiều lĩnh vực: các hệ thống máy chủ, môi trường cho người dungthông thường hay cả trong các hệ thống nhúng của ngành Công nghệthông tin.”

 Chạy thống nhất trên các hệ thống phần cứng ”Dù cho có rất nhiềuphiên bản Linux được các nhà phân phối khác nhau ban hành nhưng nhìnchung đều chạy khá ổn định trên mọi thiết bị phần cứng, từ Intel 486 đếnnhững máy Core 2 Duo, từ những máy có dung lượng RAM chỉ 4MBđến những máy có cấu hình cực mạnh (tất nhiên là tốc độ sẽ khác nhaunhưng về nguyên tắc vẫn có thể chạy được).”

3.2.3.Một số hạn chế còn tồn tại của Linux

Dù cho hiện nay Linux đang có tốc độ phát triển nhanh hơn hẳn Windowsnhưng khách quan mà nói so với Windows, Linux vẫn chưa thể đến với người sửdụng cuối Đó là do Linux vẫn còn có những nhược điểm cố hữu:

 Đòi hỏi người dùng phải thành thạo.”Trước kia việc sử dụng và cấu hìnhLinux được xem là một công việc chỉ dành cho những người có kiến thứcnhất định Hầu như mọi công việc đều thực hiện trên các dòng lệnh và phảicấu hình nhờ sửa trực tiếp các file Mặc dù trong những phiên bản gần đây,các hệ điều hành Linux đã có những cải tiến đáng kể, nhưng so vớiWindows tính thân thiện của Linux vẫn còn là một vấn đề lớn

 Tính tiêu chuẩn hóa. ”Linux được phát hành miễn phí nên bất cứ ai cũng cóthể tự mình đóng gói, phân phối theo những cách riêng Hiện tại có khánhiều bản Linux phát triển từ một nhân ban đầu cùng tồn tại như: RedHat,SuSE, Knoppix… Người dùng phải tự so sánh xem bản nào là phù hợp vớimình Điều này có thể gây khó khăn cho người dùng, nhất là những ngườicòn có kiến thức về tin học hạn chế.”

 Phần mềm ứng dụng:”Số lượng các phần mềm chất lượng cao (đặc biệt làcác phần mềm phục vụ riêng cho một lĩnh vực nào đó) trên Linux còn hạnchế.”

 Phần cứng.”Một số nhà sản xuất phần cứng không có driver hỗ trợ Linux:

Do hiện nay Linux chưa phổ biến bằng Windows nên nhiều nhà sản xuấtkhông hỗ trợ các driver chạy trên Linux Tuy nhiên chúng ta vẫn có thể tìmthấy các driver này trên internet do cộng đồng mã nguồn mở viết.”

Trên cơ sở nhìn nhận một cách khách quan các ưu, nhược điểm của hệ điềuhành Linux ta có thể thấy: Đối với người dùng thông thường việc chuyển từWindows sang Linux trong tương lai gần là chưa thể Tuy nhiên đối với những

người làm công nghệ thông tin, đặc biệt là đối nghiên cứu sinh, học viên caohọc hay sinh viên, việc tìm hiểu và nghiên cứu Linux và phần mềm mã nguồn

mở là một điều kiện rất tốt để nâng cao hiểu biết của mình Linux dẫu sao vẫn

là một hệ điều hành rất có giá trị: chi phí thấp, linh hoạt, ổn đinh, và bảo mậtcao

3.2.4.Các phiên bản của Linux

Các phiên bản của hệ điều hành Linux được xác định bởi hệ thống số dạngX.YY.ZZ Nếu YY là số chẵn thể hiện đây là phiên bản ổn định YY là số lẻ thểhiện đây là phiên bản thử nghiệm Hiện nay linux có nhiều bản phân phối khácnhau, một phần là bởi vì tính chất nguồn mở của nó Sau đây là một số bản phânphối thông dụng:

Bản phân phối tương tự

Kubuntu,Xubuntu,Edubuntu,UbuntuStudio,Lubuntu,Macbuntu,

6 Chrome Linux http://getchrome.eu/

OpenSUSEMono

3.2.5.Hệ thống tiến trình (process) của Linux

Linux là một hệ điều hành đa người sử dụng, đa tiến trình Linux thực hiệntất cả các công việc của người sử dụng cũng như của hệ thống bằng các tiến trình(process) Do đó, hiểu được cách điều khiển các tiến trình đang hoạt động trên hệđiều hành Linux rất quan trọng, nhiều khi có tính chất quyết định, cho việc pháttriển cũng như quản trị hệ thống

Ví dụ: ps aux | grep python – Kiểm tra xem có tiến trình nào hoạt động vớitên chứa chuỗi “python”

Trong Linux có 3 loại tiến trình chính:

 Tiến trình với đối thoại (Interactive processes): là tiến trình khởi

động và quản lý bởi shell, kể cả tiến trình forthground hoặcbackground

 Tiến trình batch (Batch processes): Tiến trình không gắn liền đến

bàn điều khiển (terminal) và được nằm trong hàng đợi để lần lượt thựchiện

 Tiến trình ẩn trên bộ nhớ (Daemon processes): Là các tiến trình

chạy dưới nền (background) Các tiến trình này thường được khởiđộng từ đầu Đa số các chương trình server cho các dịch vụ chạy theophương thức này Đây là các chương trình sau khi được gọi lên bộnhớ, đợi thụ động các yêu cầu chương trình khách (client) để trả lờisau các cổng xác định (cổng là khái niệm gắn liền với giao thứcTCP/IP BSD socket) Hầu hết các dịch vụ trên Internet như mail,