Luận Văn Xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe Bus tại trung tâm vận hành

LỜI CẢM ƠN Em khơng hồn thành khóa ḷn không có hướng dẫn bảo thầy PGS TS Lê Huy Thập Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn thầy Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên tất bạn trình thực khóa luận Là sinh viên lần đầu nghiên cứu khoa học chắn khóa luận em không tránh khỏi thiếu sót, vậy em mong đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn để khóa luận em hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn công lao dạy dỗ bảo thầy giáo, giáo Kính chúc quý thầy cô giáo mạnh khỏe, tiếp tục đạt nhiều thắng lợi nghiên cứu khoa học nghiệp trồng người Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Minh Hịa LỜI CAM ĐOAN Tên tơi là: Nguyễn Minh Hòa Sinh viên lớp: K34 - CNTT - Trường ĐHSP Hà Nội Tôi xin cam đoan: Luận văn tốt nghiệp : “Xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus tại trung tâm vận hành ” là công trình nghiên c ứu của bản thân dưới dẫn của thầy PGS TS Lê Huy Thập và tham khảo một số tài liệu khác Luận văn không chép từ tài liệu có sẵn nào Kết quả nghiên cứu của không trùng với các tác giả khác Tôi xin chị u trách nhiệm về lời cam đoan này Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Người cam đoan Nguyễn Minh Hòa MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC MỞ ĐẦU DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 11 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 1.1 Tìm hiểu về GPS 12 1.1.1 Các phương pháp định vị 12 1.1.2 Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System 16 1.1.3 Hệ thớng định vị dựa vị trí 21 1.2 Các công nghệ định vị 24 1.2.1 Các hệ thớng phát tín hiệu 24 1.2.1.1 Các vệ tinh 24 1.2.1.2 Các trạm thu phát (Base station) 26 1.2.2 Các thiết bị có tính định vị 27 1.2.3 Các cách thức định vị khác ngoài GPS 28 1.2.3.1 Cell ID 29 1.2.3.2 Phương pháp định vị từ nhiều phía (Multilateration) 31 1.2.3.2.1 Time difference of arrival (TDOA) 31 1.2.3.2.2 Time of Arrival (TOA) 31 1.2.3.2.3 Angle of arrival (AOA) 32 1.2.3.2.4 Enhanced Observed Time Difference (EOTD) 32 1.2.4 Assisted GPS (A-GPS) 33 1.3 Giới thiệu về MapInfo 34 1.4 Giới thiệu về Visual C# 35 1.5 Giới thiệu về Visual Stadio SDK MapXtreme 2008 36 1.5.1 Visual Stadio 36 1.5.2 SDK MapXtreme 2008 36 Chƣơng 2: PHÂN TÍ CH HỆ THỐNG 38 2.1 Khảo sát hệ thống 38 2.1.1 Khảo sát trạng 38 2.1.2 Hướng giải yêu cầu đặt của bài toán 38 2.1.3 Yêu cầu hệ thống mới 39 2.2 Phân tí ch hệ thống 40 2.2.1 Sơ đồ chức 40 2.2.1.1 Chức hiển thị 40 2.2.1.2 Chức theo dõi 41 2.2.1.3 Chức xem lại lộ trình 41 2.2.2 Biểu đồ luồng dữ liệu 42 2.2.2.1 Biểu đồ luồng dữ liệu mức khung cảnh 42 2.2.2.2 Phân tích các yêu cầu chức 43 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 45 3.1 Thiết kế sở liệu 45 3.2 Thiết kế chức 46 3.2.1 Chức hiển thị 46 3.2.2 Chức theo dõi 47 3.2.3 Thiết kế cài đặt chức quản lý 48 3.2.4 Chức xem lại lộ trình 49 3.2.5.Chức thống kê vi phạm 50 3.3 Thiết kế giao diện 50 3.3.1 Hiển thị vị trí xe 51 3.3.2 Theo dõi vi phạm 52 3.3.3 xem lại lộ trình 54 3.4 Thử nghiệm kị ch bản 55 3.4.1 Hiển thị vị trí xe 55 3.4.2 Theo dõi lộ trình xe 57 3.4.3 Xem lại lộ trình xe 57 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 MỞ ĐẦU Mục đích, lý chọn đề tài Hệ thớng dịch vụ dựa vị trí và các tiềm của nó đề cập và quan tâm đến một khoảng thời gian dài trước Ngày nay, với tập trung phát triển ngày càng tăng của các ứng dụng di động và xâm nhập của GPS các thiết bị di động làm cho quan tâm đến các dịch vụ dựa vị trí ngày càng trở nên nóng hổi Thơng qua việc tích hợp các cơng nghệ định vị vào thiết bị di động cho phép các nhà khai thác cung cấp nhiều các ứng dụng khác cho khách hàng xác định vị trí của họ, chúng gọi là các dịch vụ dựa định vị (Location Based Service) Loại dịch vụ này đời sau hỗ trợ kèm theo hầu hết các thiết bị di động ngày nay; đó phổ biến là các dịch vụ về bản đồ số, định vị và dẫn đường Cho đến nay, có nhiều công nghệ định vị phát triển với mục đích tăng cường xác càng nhiều càng tớt, giảm chi phí trùn liệu Chính vì , em đã chọn đề tài “ Xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus tại trung tâm vận hành” làm khóa luận tốt nghiệp của mình Nhiệm vụ, yêu cầu - Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của khóa luận là xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus trung tâm vận hành Đây là một hệ thống một hệ thống lớn giám sát và quản lý xe bus - Yêu cầu: Do nhiệm vụ nêu trên, luận văn phải thực yêu cầu sau: - Tìm hiểu về LBS và các ứng dụng của nó - Xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus với các chức hiển thị, theo dõi và xem lại lộ trình - Xây dựng ứng dụng nhận dạng biên với các kỹ thuật khác dựa ngôn ngữ Visual C# Phƣơng pháp nghiên cứu a Phương pháp nghiên cứu lý luận Nghiên cứu qua việc đọc sách, báo và các tài liệu liên quan nhằm xây dựng sở lý thuyết của đề tài và các biện pháp cần thiết để giải các vấn đề của đề tài b Phương pháp chuyên gia Tham khảo ý kiến của các chuyên gia để có thể thiết kế chương trình phù hợp với yêu cầu thực tiễn, nội dung xử lý nhanh đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của người sử dụng c Phương pháp thực nghiệm Thông qua quan sát thực tế, yêu cầu của sở, lý luận nghiên cứu và kết quả đạt qua phương pháp Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu Hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus với các chức hiển thị, theo dõi và xem lại lộ trình b Phạm vi nghiên cứu Phạm vi luận văn của em dừng lại việc nghiên cứu và phát triển một phần nhỏ ứng dụng việc xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus với các chức hiển thị, theo dõi và xem lại lộ trình Ý nghĩa thực tiễn đề tài Nếu đề tài “Xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus tại trung tâm vận hành” được đưa vào sử dụng thực tế thì nó sẽ góp phần đáng kể việc giảm b ớt về sức người và chi phí cho việc giám sát xe bus các phương tiện giao thông khác hiện cũng Cấu trúc luận văn Ngoài mở đầu và kết luận, khóa luận bao gồm chương: - Chương 1: Cơ sở lý thuyết - Chương 2: Phân tích hệ thớng - Chương3: Thiết kế hệ thớng DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Thành phần khơng gian hệ thống GPS 12 Hình 1.2: Vị trí trạm thành phần điều khiển hệ thống GPS 13 Hình 1.3: Nguyên lý định vị không gian điểm 15 Hình 1.4: Biểu thị kết đồ dạng raster 18 Hình 1.5: Số liệu vector biểu thị dạng điểm 19 Hình 1.6: Số liệu vector biểu thị dạng đường 20 Hình 1.7: Số liệu vector biểu thị dạng vùng 20 Hình 1.8: Dữ liệu vectơ kết hợp với liệu khơng thưa khác 21 Hình 1.9: Nền tảng LBS GNSS GIS 22 Hình 1.10: LBS có ứng dụng rộng rãi giao thông 23 Hình 1.11: Cell ID 30 Hình 1.12: TDOA 31 Hình 1.13: TOA 32 Hình 1.14: AOA 32 Hình 1.15: Biểu tượng MapInfo 34 Hình 2.1: Sơ đồ chức hệ thống giám sát xe bus 40 Hình 2.2: Biểu đồ mức khung cảnh 43 Hình 3.1: Sơ đồ liên kết bảng sở liệu 45 Hình 3.2: Sơ đồ tḥt tốn hiển thị vị trí xe 46 Hình 3.3: Sơ đồ tḥt tốn hàm SavePosition() 47 Hình 3.4: Sơ đồ tḥt tốn chức theo dõi lộ trình xe 48 Hình 3.5: Sơ đồ thuật tốn chức xem lại lộ trình xe 49 Hình 3.6: From giao diện ban đầu hệ thống hỗ trợ theo dõi lộ trình xe bus 50 Hình 3.7: Form kết hiển thị vị trí xe hoạt động 51 Hình 3.8: Kết lưu thơng tin lộ trình bảng LOTRINH 51 Hình 3.9: Form kết giám sát lộ trình xe (Chiều đi) 52 Hình 3.10: Thông báo lưu xong vi phạm 53 Hình 3.11: Kết lưu vi phạm bảng VIPHAM 53 Hình 3.12: Lựa chọn thơng tin xe cần xem lại lộ trình 54 Hình 3.13: Lộ trình xe xem lại (Chiều đi, có vi phạm) 54 Hình 3.14: Lộ trình xe xem lại (Chiều về, khơng vi phạm) 54 Bảng xếp kịch lộ trình xe 56 10 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế sở liệu Cơ sở liệu cho hệ thống bao gồm các bảng sau: TUYEN(TENTUYEN, BENDAU, BENCUOI): chứa thông về các tuyến xe BUS(MAXE, TENTUYEN, TENNGUOILAI, SOHIEUXE): chứa thông tin về các hệ thống xe bus BEN(MABEN, TOADOX, TOADOY): chứa thông tin tọa độ của các bến cả hệ thống xe bus BENTUYEN(TENTUYEN, MABEN): quy chiếu tuyến xe và bến LOTRINH(TIME, MAXE, TOADOX, TOADOY, LUOT, CHIEU, STATE): chứa thông tin về lộ trình của các xe chức giám sát lưu trữ VIPHAM(MAXE, TENTUYEN, TOADOX, TOADOY, CHIEU, STATE): chứa thông tin vi phạm của các xe chức giám sát lưu trữ Hình 3.1: Sơ đồ liên kết bảng sở liệu 45 3.2 Thiết kế chức 3.2.1 Chức hiển thị Tạo phiên làm việc với bản đồ khu vực Xóa các bảng của xe bus có tạo từ phiên làm việc trước Catalog Cat = MapInfo.Engine.Session.Current.Catalog; for (int i = 1; i < 10; i++) Cat.CloseTable(i.ToString()); Chức này sử dụng hàm ViewBusPosition(string s, int[] a) để hiển thị tất cả vị trí các xe hoạt đợng lên bản đồ Hình 3.2: Sơ đồ tḥt tốn hiển thị vị trí xe Hệ thống thông tin gửi thông tin của các xe hoạt động file XML Hệ thống đọc thông tin xe và dùng nó để hiển thị lên bản đồ - DrawPoint() với đầu vào là mã xe, vị trí xe và trạng thái dừng hay của xe vẽ vị trí của xe lên bản đồ, với trạng thái dừng hay có một màu hiển thị khác 46 - SavePosition() với đầu vào là mã xe, vị trí xe, chiều đi, trạng thái hay dừng của xe lưu các thông tin của xe vào bảng LOTRINH của sở liệu Hàm SavePosition()sử dụng hàm CountL() để xác định số lượng lượt của xe ngày hôm đó Hàm SavePosition() phải xác định xem xe có phải là bắt đầu một chuyến mới ngày không Nếu phải thì sử dụng lưu vào sở liệu với số thứ tự lượt tăng thêm mợt, nêu khơng phải thì giữ ngun Hình 3.3: Sơ đồ tḥt tốn hàm SavePosition() Ći là update danh sách các xe hoạt động để thống kê về số lượng, chiều đi, chiều về các truy vấn SQL đến sở liệu 3.2.2 Chức theo dõi Khi người giám sát đưa yêu cầu giám sát một xe định, hệ thống gửi yêu cầu thông tin của xe đó lên hệ thống thông tin 47 Khi nhận đươc thông tin về xe theo dõi, chức theo dõi vẽ một điểm bản đồ tương ứng với vị trí của xe Và cập nhật biểu diễn lộ trình của xe bản đồ Nếu có vi phạm, người giám sát cảnh bảo, và chức lưu lại thông tin về thời gian, mã xe, tuyến xe, vị trí, chiều đi, trạng thái dừng đỗ của xe vào bảng VIPHAM sở liệu sử dụng truy vấn SQL Hàm Draw_Point() dùng để vẽ vị trí của xe thời điểm Hàm Draw_Line() dùng để update đường của xe bus lên bản đồ Thông tin xe bus theo dõi Draw_Line() Draw_Point() Yes Cảnh báo Lưu vi phạm No Hình 3.4: Sơ đồ tḥt tốn chức theo dõi lộ trình xe 3.2.3 Thiết kế cài đặt chức quản lý Chức quản lý lấy thông tin từ sở liệu có sẵn về xe, tuyến, các bến và chức giám sát lưu trữ Chức quản lý hỗ trợ người 48 quản lý xem lại lộ trình theo ngày của xe tuyến theo các lượt cả chiều và chiều về 3.2.4 Chức xem lại lộ trình Khi người quản lý có yêu cầu xem lại lộ trình của xe Người quản lý lựa chọn ngày và xe muốn xem lại Hệ thống tự động thống kê danh sách các lượt và lượt về của xe chọn ngày đó có Nếu không có thì có thông báo cho người quản lý biết Người quản lý lựa chọn chiều hay chiều về của các lượt cần xem Hệ thống vẽ lại lộ trình của xe lượt đó lên bản đồ Chức xem lại lộ trình sử dụng các truy vấn SQL để lấy thông tin về lộ trình của xe từ bảng LOTRINH Sau đó dùng hàm ReviewBusLine() để vẽ lại toàn bợ lợ trình của xe tuyến đó Hình 3.5: Sơ đồ tḥt tốn chức xem lại lộ trình xe 49 3.2.5.Chức thống kê vi phạm Khi muốn thố ng kê các vi phạm của xe theo ngày, người quản lý lựa chọn ngày cần thống kê Hệ thống tìm kiếm bảng VIPHAM, có thông tin vi phạm thì một bảng thống kê các vi phạm ngày đó, không có thông tin vi phạm thì thông báo cho người quản lý biết Chức thông kê vi phạm sử dụng các truy vấn SQL để thống kê các vi phạm ngày chọn của các tuyến và các xe 3.3 Thiết kế giao diện Hình 3.6: From giao diện ban đầu hệ thống hỗ trợ theo dõi lộ trình xe bus 50 3.3.1 Hiển thị vị trí xe Hệ thớng hiển thị các vị trí của các xe hoạt đợng Với các xe đỗ thì điểm hiển thị có màu xanh, các xe di chuyển thì có màu đỏ Hình 3.7: Form kết hiển thị vị trí xe hoạt động Hệ thống lưu thông tin lợ trình của xe vào bảng LOTRINH Hình 3.8: Kết lưu thơng tin lộ trình bảng LOTRINH 51 3.3.2 Theo dõi vi phạm Qua thử nghiệm, thấy hệ thống có thể cho thấy rõ lộ trình của xe có lộ trình hay không, có mắc vi phạm thời điểm theo dõi hay khơng Hình 3.9: Form kết giám sát lộ trình xe (Chiều đi) Khi phát có vi phạm, có thể thực chức cảnh báo để lưu thơng tin xe vào bảng VIPHAM 52 Hình 3.10: Thơng báo lưu xong vi phạm Hình 3.11: Kết lưu vi phạm bảng VIPHAM 53 3.3.3 xem lại lộ trình Khi bật chức xem lại lộ trình, hệ thống bật các lựa chọn để xem lại Hình 3.12: Lựa chọn thơng tin xe cần xem lại lộ trình Nếu có thơng tin về lộ trình của xe thì có thể xem lại cả chiều và chiều về của xe lựa chọn, qua lộ trình xem lại có thể xem vi phạm về sai lộ trình của xe Hình 3.13: Lộ trình xe xem lại (Chiều đi, có vi phạm) 54 Hình 3.14: Lộ trình xe xem lại (Chiều về, không vi phạm) Chức thống kê vi phạm liệt kê số lượng vi phạm, và có thể lựa chon xem vi phạm theo tuyến và theo xe 3.4 Thƣ̉ nghiệm kị ch bản Vì hệ thống chưa kết nối đến với hệ thống thông tin nên việc thử nghiệm chạy file liệu có sẵn 3.4.1 Hiển thị vị trí xe Với chức hiển thị vị trí xe, hệ thớng đọc vị trí các xe 21 file text, vị trí các xe nằm 15 điểm có tọa độ cố định tuyến đường có sẵn Khi đọc hết 21 file text, các xe đều hoàn thành một vịng đầy đủ của các lượt Hệ thớng đọc lại từ đầu hết 21 file Trong file có các thông tin của các xe hoạt động theo khuôn mẫu sau: ID, CHIEU, TOADOX, TOADOY, TRANGTHAI 55 Sau là bảng thứ tự, vị trí của các xe xuất kịch bản giám sát vị trí các xe: Mã xe File File 15 File 14 File 13 15 File 12 14 File 11 13 File 10 12 File 11 File 8 10 File 9 File 10 File 11 File 12 File 13 10 File 14 11 10 File 15 12 11 File 16 13 12 File 17 14 File 18 15 13 14 File 19 15 File 20 File 21 Bảng xếp kịch lộ trình xe 56 Mỗi đọc thông tin của một xem hệ thống lưu thông tin của xe đó vào bảng LOTRINH Kết quả mong đợi: Hiển thị vị trí các xe hoạt động liên tục, thể trang thái của xe dừng hay đi, lưu thông tin về lộ trình của xe vào bảng LOTRINH sở liệu 3.4.2 Theo dõi lộ trình xe Chức theo dõi lộ trình, thực việc theo dõi xe tuyến BK03 có mã xe là và Hệ thống đọc dịng của file text chứa thơng tin vị trí của mợt xe Trong quá trình theo dõi lợ trình của xe, có vị trí xe mắc vi phạm, các vi phạm là bỏ bến, sai lộ trình đó người giám sát thực việc cảnh báo và lưu vi phạm của xe vào bảng VIPHAM của sở liệu Kết quả mong đợi: Vẽ lộ trình của xe lựa chọn xác, thể rõ chiều đi, trạng thái xe dừng hay đi, dễ dàng thấy vi phạm và lưu vi phạm vào bảng VIPHAM của sở liệu 3.4.3 Xem lại lộ trình xe Chức xem lại lộ trình thực việc xem lại lộ trình ngày và ngày trước đó, lấy thông tin từ chức hiển thị ghi nhận Chức thống kê vi phạm thống kê các vi phạm của các xe ngày và các ngày trước đó có Chức này lấy thông tin vi phạm từ liệu chức theo dõi xe lưu lại Kết quả mong đợi: Có thể cho người quản lý xem lại lộ trình của xe ngày lựa chọn, hiển thị về chiều đi, lộ trình của xe, thống kê số lượng vi phạm ngày của tất cả các tuyến, danh sách các tuyến, các xe có vi phạm và số lượng cụ thể của tuyến, xe 57 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus tại trung tâm vận hành” đã xây dựng được hệ thống của một hệ thống lớn giám sát và quản lý xe bus Trong thời gian nghiên cứu, tìm hiểu và xây dựng ứng dụng của đề tài hoàn thành các nhiệm vụ đặt ra, cụ thể là: Về mặt lý thuyết: Khóa luận đưa khái niệm, đặc điểm, thành phần của dịch vụ dựa vị trí, khái quát các cơng nghệ và kỹ thuật sử dụng để cung cấp dịch vụ dựa vị trí Về mặt thực hành: Khóa luận thiết kế xây dựng và thử nghiệm hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus trung tâm vận hành với các chức năng: - Hiển thị vị trí các xe hoạt động - Theo dõi lộ trình của một xe - Xem lại lộ trình của xe ngày Tuy có nhiều hạn chế cần khắc phục về hiệu năng, quy mô và chức có thể nói ứng dụng đáp ứng các mục tiêu đặt ban đầu của đề tài Hướng phát triển của đề tài: - Tiếp tục hoàn thiện các chức của hệ thống - Cập nhật thêm nguồn liệu về bản đồ, tuyến xe để phát triển khóa luận thành hệ thống đầy đủ - Cải thiện mô hình triển khai, tổ chức lại các chức để tạo thành hệ thống thống - Tối ưu thiết kế sở liệu và các truy vấn để nâng cao hiệu của hệ thống 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] United States Coast Guard Navigation Center "NAVSTAR GPS user equipment introduction", 1996 [2] Tor Bernhardsen,Geographic Information System, 1992 [3] Isaac K.Adusei, K.Kyamakya, Klaus Jobmann, “Mobile Positioning Technologies in Cellular Networks: An Evaluation of their Performance Metrics”, 2002 [4]Strom, Steven R “Charting a Course Toward Global Navigation”, 2002 http://www.aero.org/publications/crosslink/summer2002/01.html [5] http://en.wikipedia.org/wiki/Location-based_service, 2011 [6] ThS Đặng Quang Thạch, “Các hệ thống cung cấp dịch vụ dựa vị trí”, 2004 [7] Dương Quang Thiện, “C# bản”, nhà xuất bản tổng hợp TP.HCM, 2005 [8] Dương Quang Thiện,”Sổ tay kỹ thuật Visual C#”, nhà xuất bản tổng hợp TP.HCM, 2005 [9]http://www.pbinsight.com/products/location-intelligence/developertools/desktop-mobile-and-internet-offering/mapxtreme-2008, 2011 [10] Bài thực hành tốt nghiệp: Nguyễn Võ Thanh Phú, Lâm Thị Ngọc Nhàn, “Tìm hiểu về Location services cho di động và ứng dụng minh họa”, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc Gia TP.HCM 2009 59 ... cho trung tâm giám sát vận hành xe bus, hỗ trợ người vận hành (Operator) trung tâm vận hành để giám sát lộ trình của xe bus Hệ thống nhận thông tin về xe bus từ hệ thố ng thông... xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe bus trung tâm vận hành Đây là một hệ thống một hệ thống lớn giám sát và quản lý xe bus - Yêu cầu: Do nhiệm vụ nêu trên, luận văn phải thực yêu... các xe hoạt đợng - Theo dõi lộ trình một xe - Xem lại lộ trình của xe ngày 39 2.2 Phân tí ch hệ thớng 2.2.1 Sơ đờ chƣ́c Hình 2.1: Sơ đồ chức hệ thống giám sát xe bus Mỗi chức của hệ