Xây dựng hệ thống quản lý đối tượng di động dựa trên công nghệ GPS và GIS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐỐI TƯỢNG DI ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ GPS VÀ GIS NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÃ SỐ: LẠI MẠNH DŨNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN THANH THỦY HÀ NỘI 2007 Mục Lục MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH LỜI NÓI ĐẦU Chương I HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS Lịch sử kỹ thuật định hướng Nguyên lý định vị vệ tinh GPS Giới thiệu hệ thống định vị toàn cầu GPS 14 Các khái niệm hệ GPS 16 4.1 Các vệ tinh không gian 16 4.2 Cấu trúc gói liệu GPS 19 4.3 Phương pháp xác định khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu 20 4.3.1 Phương pháp đo giả cự ly (pseudo-range) 21 4.3.2 Phương pháp đo số chu kỳ sóng mang (carrier beat phase) 23 4.4 Cấu trúc máy thu GPS 24 4.4.1 Ăng ten tiền khuyếch đại: 25 4.4.2 Phần nhận tần số vô tuyến RF: 25 4.4.3 Bộ điều khiển: 26 4.4.4 Bộ nhớ: 26 4.4.5 Nguồn nuôi: 26 4.5 Giao thức dành cho máy thu GPS 26 4.6 Các phép định vị thực máy thu GPS 29 4.6.1 Phép định vị tương đối: 30 4.6.2 Phép định vị động tương đối: 32 Các nguyên nhân gây sai số GPS cách giải 33 5.1 Sai lệch đồng hồ đo thời gian 34 5.2 Sai lệch quĩ đạo vệ tinh 35 5.3 Sai số trị nhập nhằng pha sóng mang 38 5.4 Ảnh hưởng cấu hình vệ tinh đến sai số 39 Một số lĩnh vực ứng dụng chủ yếu GPS 41 6.1 Các ứng dụng trắc địa đồ mặt đất 41 6.2 Các ứng dụng trắc địa đồ biển 42 6.3 Các ứng dụng trắc địa đồ hàng không 42 Lại Mạnh Dũng Mục Lục 6.4 Các ứng dụng phương tiện giao thông đường 42 Chương II HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) 44 Các thành phần GIS 44 1.1 Phần cứng 44 1.2 Phần mềm 44 1.3 Dữ liệu 45 1.4 Con người 45 1.5 Thủ tục 45 GIS Làm việc nào? 45 2.1 Tham khảo địa lý 46 2.2 Mơ hình Vector Raster 46 Các nhiệm vụ GIS 47 3.1 Nhập liệu 47 3.2 Thao tác liệu 48 3.3 Quản lý liệu 48 3.4 Hỏi đáp phân tích 49 3.4.1 Phân tích liền kề 49 3.4.2 Phân tích chồng xếp 50 3.5 Hiển thị 50 Tổ chức liệu GIS 50 Các công nghệ liên quan 51 5.1 Desktop Mapping (thành lập đồ) 51 5.2 CAD (trợ giúp thiết kế nhờ mày tính) 51 5.3 Viễn thám GPS (hệ thống định vị toàn cầu) 52 5.4 DBMS (Hệ quản trị sở liệu) 52 Giới thiệu công cụ phát triển hệ thống GIS MapInfo 52 6.1 Giới thiệu MapX: 53 6.1.1 Điều khiển mở rộng 53 6.1.2 Sử dụng công cụ 54 6.1.3 Quản lý đồ theo mơ hình lớp 58 6.1.4 Tạo mới, thay đổi hay xoá bỏ đối tượng đồ hoạ 59 6.1.5 Hiển thị liệu người sử dụng lên đồ 61 6.1.6 Quản lý lựa chọn đối tượng hiển thị đồ 62 6.2 Giới thiệu MapXtreme 66 Lại Mạnh Dũng Mục Lục 6.2.1 Xây dựng Servlet 67 6.2.2 MapJ API 74 Chương III THIẾT KẾ HỆ THỐNG 83 Kiến trúc tổng thể 83 1.1 Các thiết bị gắn xe 83 1.2 Trung tâm quản lý vị trí xe 84 1.3 Sử dụng dịch vụ qua Internet 85 Thiết kế thiết bị gắn xe 86 2.1 Nhiệm vụ thiết bị: 86 2.2 Sơ đồ khối thiết bị: 87 2.3 Giải pháp cho khối điều khiển: 89 2.4 Giải pháp cho khối nhớ: 90 2.5 Giải pháp cho khối kết nối trao đổi thông tin với trung tâm: 90 2.6 Giải pháp cho khối kết nối thu nhận thông tin từ GPS: 91 2.7 Giải pháp cho khối nguồn nuôi: 91 2.8 Các thiết bị chính: 92 Truyền thông 92 Thiết kế sở liệu 95 Chương IV HỆ THỐNG QUẢN LÝ XE 98 Ghép nối với modem GSM/GPRS 99 1.1 Modem  Máy tính 99 1.2 Máy tính  Modem 100 Quản lý vị trí xe 101 2.1 Hiển thị đồ theo chuẩn MapInfo 102 2.2 Hiển thị vị trí thời xe 102 2.3 Xem lại lộ trình xe 104 2.4 Các tiện ích khác bao gồm: 105 Cung cấp dịch vụ xác định vị trí xe web 105 Đánh giá 108 4.1 Cài đặt mô đun chương trình 108 4.2 Yêu cầu 109 KẾT LUẬN 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 Lại Mạnh Dũng Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin DANH MỤC HÌNH Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 10 Hình 11 Hình 12 Hình 13 Hình 14 Hình 15 Hình 16 Hình 17 Hình 18 Hình 19 Hình 20 Hình 21 Hình 22 Hình 23 Hình 24 Hình 25 Hình 26 Hình 27 Hình 28 Hình 29 Hình 30 Hình 31 Hình 32 Hình 33 Hình 34 Hình 35 Hình 36 Hình 37 Hệ GPS hệ tọa độ địa tâm 10 Phép định vị GPS với vệ tinh 11 Cách định vị GPS không gian 13 Cấu trúc hệ thống định vị vệ tinh GPS 14 Vệ tinh GPS block II 17 Phân bố vệ tinh GPS quĩ đạo 18 Nội dung gói liệu GPS 19 Xác định tg truyền phương pháp dò tương quan 22 Sơ đồ khối máy thu GPS 25 Phép định vị tương hai máy thu GPS 30 Phép định vị nhiều máy thu 31 Phép định vị động tương đối 32 Cấu hình vệ tinh tốt 40 Cấu hình vệ tính tồi 41 Mơ hình phân lớp GIS 45 Mơ hình Vector – Rasstor 47 Phân tích xếp chồng mơ hình phân lớp 50 Cấu trúc phân lớp 58 Kiến trúc thin client/thick server 69 Kiến trúc thick client/thin server 71 Kiến trúc Medium client/medium server 73 Mơ hình truy nhập CSDL 79 Sử dụng LocalDataProviderRef 81 Sử dụng MapXtremeDataProviderRef 81 Sơ đồ khối thiết bị gắn xe 83 Kiến trúc tổng thể hệ thống 86 Sơ đồ khối thiết bị gắn xe 87 Kiến trúc hệ thống sử dụng GPRS 94 Cấu trúc bảng CSDL 95 Sơ đồ khối phần mềm trung tâm 98 Ghép nối máy tính modem 99 Ghép nối modem trung tâm 100 Hiển thị vị trí thời xe 103 Giao diện hiển thị vị trí thời xe 103 Hiển thị lại lộ trình xe 104 Giao diện hiển thị lại lộ trình xe 104 Kiến trúc thin client/thick server áp dụng 106 Lại Mạnh Dũng Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin LỜI NĨI ĐẦU Hệ thống định vị tồn cầu GPS quốc phòng Mỹ triển khai vào hoạt động từ năm 1973 Ban đầu, hệ thống triển khai nhằm mục đích quân Cho đến nay, hệ thống mở rộng cho phép khai thác tất lĩnh vực đời sống xã hội toàn giới Cùng với phát triển công nghệ thông tin truyền thông, ngày có nhiều ứng dụng khai thác sử dụng hệ thống GPS tất lĩnh vực Các hãng sản xuất phần mềm toàn giới nghiên cứu phát triển cơng cụ theo mơ hình hệ thống thơng tin địa lý GIS mà điển hình nhắc tới MapInfo, Google Thơng qua giúp người sử dụng khai thác triệt để hệ thống GPS Điều thể hệ thống định vị tồn cầu ngày hoạt động hiệu cung cấp lợi ích khơng thể thiếu tồn giới Ở Việt Nam số năm gần đây, việc áp dụng cơng nghệ GIS khai thác hệ thống định vị tồn cầu GPS ngày phổ biến, ngày xuất sản phẩm phần mềm phát triển máy tính thiết bị cầm tay có gắn kèm GPS cung cấp chức định vị cho người sử dụng Người sử dụng dễ dàng biết vị trí thơng qua đồ số Tuy nhiên, phải nhập ngoại hoàn toàn nên thiết bị loại có giá thành đắt, mặt khác thiết bị lẫn phần mềm kèm dừng lại mức người sử dụng cá nhân Cho nên sản phẩm chưa ứng dụng rộng rãi diện rộng Chẳng hạn doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ taxi, họ cần trung tâm điều hành nằm vị trí xe Khi có khách gọi, trung tâm điều hành gọi xe gần đến phục vụ điều hành xe trách khỏi tắc nghẽn giao thông, tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp Hoặc, xí nghiệp cung cấp dịch vụ xe bus cần quản lý xe theo tuyến điểm dừng đỗ, cần có phối hợp giúp đỡ xe hoạt động Lại Mạnh Dũng Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin khắp địa bàn thành phố… Những nhu cầu đòi hỏi phải có giải pháp tổng thể phần cứng lẫn phần mềm với chi phí chấp nhận Hiện nay, hệ thống GPS nhận quan tâm ngày nhiều nhà khoa học nước Nhiều ứng dụng hệ thống triển khai góp phần hỗ trợ cho phát triển sống Một số trường đại học Đại học thành phố Hồ Chí Minh, Đại học Bách khoa Hà nội đưa kỹ thuật định vị GPS vào chương trình đào tạo cho sinh viên năm cuối Một số nhóm nghiên cứu chuyên sâu để khai thác ứng dụng hệ thống GPS thành lập trường Đại học Giao thông Vận tải, Học viện Phịng khơng Khơng qn… Một số chương trình nghiên cứu ứng dụng hệ thống định vị GPS vào phục vụ dân sinh quản lý xã hội nhà nước tài trợ bước đầu có kết đáng khích lệ như: chương trình quản lý tài nguyên rừng biển, chương trình quản lý tài ngun khống sản, chương trình quản lý xe bt nội thành Một số chương trình nghiên cứu triển khai Việt nam sau: Chương trình quản lý tài nguyên thiên nhiên: Bộ Khoa học công nghệ môi trường tiến hành kết hợp với công nghệ GIS để xác định vùng quản lý đồ số vùng tài nguyên khoáng sản, giúp cho việc hoạch định kế hoạch khai thác bảo vệ hữu hiệu Chương trình quản lý quy hoạch môi trường: Cũng kết hợp công nghệ định vị GPS GIS thu thập, phân tích tinh lọc liệu phục vụ cơng việc quan trắc, đánh giá đối tượng môi trường nghiên cứu tính khả thi Chương trình quản lý phân tích cố mơi trường: nghiên cứu tình hình biến động đất, dự báo động đất, xác định khu vực có nguy bị cố môi trường… Lại Mạnh Dũng Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Cơng Nghệ Thơng Tin Chương trình nghiên cứu định vị cứu hộ, cứu nạn biển đất liền: thiết bị định vị GPS công cụ vô hữu hiệu giúp cho tầu thuyền định vị vị trí Ngồi ra, định vị hàng không định vị đường bay tổng công ty hàng không việt nam học viện phịng khơng khơng qn thử nghiệm Chương trình định vị cho xe ơtơ lưu thơng nội thành: chương trình tiến hành bước hoàn thiện Các xe bt kiểm sốt hành trình hướng dẫn đường Ngoài ra, ứng dụng định vị GPS áp dụng kiểm sốt hành trình chuyến tàu hoả, giúp tránh cố va chạm Ngoài ra, hệ thống GPS giúp cho trình định vị lỗ khoan biển thi cơng đường hầm xác Nói chung, với khả ứng dụng rộng lớn mà phần nhỏ trình bày trên, hệ thống GPS hoàn toàn xứng đáng nhận quan tâm nhà khoa học quan quản lý nhà nước Chính vậy, em mạnh dạn đề xuất thực đề tài với mong muốn xây dựng hệ thống phần mềm đưa giải pháp cho phép người sử dụng quản lý vị trí đối tượng di động địa bàn dựa tảng công nghệ GPS công nghệ GIS phổ biến Lại Mạnh Dũng Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Chương I Ngành Công Nghệ Thông Tin HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS Lịch sử kỹ thuật định hướng Kỹ thuật định hướng nhắc đến từ lâu Thời xa xưa, người cố gắng tìm cách tin cậy để xác định vị trí Bắt đầu đơn giản đánh dấu đường đá, dọc theo bờ biển… Sau bắt đầu có chuyến biển người học cách xác định phương hướng theo chịm Ví dụ thần thoại Hy lạp có câu chuyện nữ thần Atêna hướng dẫn Ơđixê bám theo chịm Gấu lớn đến nhà… Tiếp sau này, khoa học phát triển hơn, người biết sử dụng la bàn kính lục phân để xác định vị trí La bàn dẫn cho ta biết phương hướng, kính lục phân dẫn cho ta biết vĩ độ, cịn kinh độ bí ẩn lớn Mãi đến sau người ta xác định tọa độ xuất có mặt đồng hồ bấm Vào đầu kỷ 20, vài hệ thống định vị dựa sóng radio phát triển sử dụng rộng rãi chiến tranh giới lần thứ hai Các bên tham chiến sử dụng kỹ thuật định vị sóng radio phát theo phương ngang với bề mặt trái đất Đây coi kỹ thuật tiên tiến lúc Một vài hệ thống định vị sóng radio theo mặt đất dùng ngày Điểm hạn chế việc định vị sóng radio phát từ mặt đất lên khả định vị với độ xác cao dùng cho khoảng không gian hẹp, muốn hệ thống bao trùm khơng gian rộng độ xác định vị giảm nhiều Sóng radio tần số cao (giống sóng tivi UHF) cho phép xác định vị trí xác truyền Lại Mạnh Dũng Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin khoảng cách ngắn, cịn sóng radio tần số thấp (như sóng AM) bao phủ diện tích rộng khó cho biết vị trí xác Do nhà khoa học định cách tốt để phủ sóng bao trùm khắp giới đặt máy phát sóng khơng gian Một máy phát sóng cao nhiều so với bề mặt trái đất phát sóng radio tần số cao với tín hiệu mã hố đặc biệt bao phủ khu vực rộng cho phép thực phép xác định vị trí xác Đó ngun lý hệ thống định vị toàn cầu GPS, viết tắt Global Positioning System Nguyên lý định vị vệ tinh GPS Các kỹ thuật định vị trước chủ yếu dựa phép đo định vị tương đối Một điểm đo xác định toạ độ theo mối quan hệ khoảng cách với điểm mốc xác định trước Với khoảng cách ngắn, phép định vị tương đối tỏ hiệu quả, đặc biệt hai điểm ngắm thơng Hiện có nhiều kiểu định vị tương đối khác nhau, dựa khái niệm vật lý hình học khác Phép định vị tương đối dạng định vị thường dùng thực tế trắc địa Tuy nhiên với khoảng cách lớn việc tiến hành phép định vị tương đối gặp nhiều khó khăn Sự phát triển hệ thống GPS coi cách mạng lĩnh vực định vị trái đất cách cung cấp số đo vị trí tuyệt đối xác Nguyên tắc phép đo sau: từ vệ tinh A, người ta phát sóng điện từ có tần số nằm vùng tần số rađiô Ở nơi máy thu GPS có thiết bị đo khoảng thời gian sóng điện từ truyền qua khơng gian để đến máy thu Với giá trị thời gian đo với bước sóng biết trước, người ta dễ dàng tính cách xác khoảng cách từ vệ tinh phát đến vị trí máy thu GPS Lại Mạnh Dũng Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin Thông điệp gửi vào máy tính thơng qua cổng COM Để lấy thơng điệp ta sử dụng ActiveX có tên MSCOM Microsoft Sau máy tính nhận thông điệp qua cổng nối tiếp, thông điệp phân tích lấy thơng tin cần thiết lưu vào sở liệu 1.2 Máy tính  Modem Khn dạng thơng điệp gửi từ máy tính để điều khiển thiết bị lắp xe chuỗi ký tự có dạng: ‘SMSXX’ XX tham số cấu hình True OnSendMessage Event OnSendMessage Handle GetMessage SmsCtrl.Send OnComm Event OnComm Handle GetLastMessage SaveDataInDB Hình 32 Ghép nối modem trung tâm - Nếu ‘XX’ ‘00’ có nghĩa yêu cầu thiết bị xe gửi tin nhắn chứa vị trí thời Lại Mạnh Dũng 100 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Cơng Nghệ Thơng Tin - Nếu ‘XX’ ‘30’ có nghĩa yêu cầu thiết bị xe 30s gửi tin nhắn thơng báo vị trí thời - Các lệnh tham số lập trình sẵn firmware thiết bị lắp xe - Để gửi thông điệp ta dùng ActiveX Sms Control cho phép yêu cầu modem ghép nối với máy tính thơng qua cổng COM gửi tin nhắn có nội dung đến số thuê bao khác Quản lý vị trí xe Sử dụng ActiveX MapInfo xây dựng ứng dụng GIS cài đặt trung tâm có chức sau - Hiển thị đồ số theo chuẩn MapInfo Bản đồ cập nhật tuỳ theo người sử dụng - Đọc vị trí thời xe sở liệu hiển thị lên đồ - Các tiện ích khác đồ Lại Mạnh Dũng 101 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin 2.1 Hiển thị đồ theo chuẩn MapInfo MapInfo cung cấp công cụ cho phép xây dựng đồ số theo chuẩn MapInfo từ định dạng khác Người sử dụng sử dụng định dạng vẽ khác AutoCad, sử dụng toạ độ đối tượng thu thập lưu sở liệu Access SQLServer để xây dựng nên đồ số riêng Bản đồ số tạo nên từ nguồn liệu trình bày hình thành từ tập hợp lớp Mỗi lớp chứa loại đối tượng đặc trưng riêng đồ Dữ liệu lớp lấy từ file liệu bảng (định dạng tab MapInfo) lấy từ sở liệu Ngồi tính hiển thị, đồ số xuất định dạng khác để in ấn, đáp ứng tốt cho nhu cầu người sử dụng 2.2 Hiển thị vị trí thời xe Để hiển thị vị trí thời xe ta cần toạ độ cụ thể kinh độ, vĩ độ xe Toạ độ lấy thông qua phân tích thơng điệp gửi trung tâm Thơng điệp nhận vào máy tính thơng qua cổng truyền thông nối tiếp COM Mỗi thông điệp gửi máy tính, kiện phát sinh cổng COM thơng điệp nhận vào phân tích kinh độ, vĩ độ thời gian Có thơng tin vị trí thời xe hiển thị lên đồ số Lại Mạnh Dũng 102 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin True OnComm Handle OnComm GetLassMessage UpdateVehiclePos Hình 33 Hiển thị vị trí thời xe Hình 34 Giao diện hiển thị vị trí thời xe Lại Mạnh Dũng 103 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thơng Tin 2.3 Xem lại lộ trình xe Hình 35 Hiển thị lại lộ trình xe Hình 36 Giao diện hiển thị lại lộ trình xe Lại Mạnh Dũng 104 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin Sau liệu toạ độ xe hoạt động đường gửi trung tâm, trung tâm ghi nhận vào sở liệu, chức giúp người sử dụng xem lại vết xe chạy khoảng thời gian dựa vào liệu ghi nhận sở liệu 2.4 Các tiện ích khác bao gồm: - Một số cơng cụ tiện ích đồ: Nhìn cận cảnh, nhìn xa, di chuyển, lựa chọn đối tượng tiện ích, đánh dấu điểm đặc biệt đồ - Quản lý lớp: Cho phép hiển thị lớp đồ, thay đổi thuộc tính lớp - Theo vết xe: Cơng cụ cho phép người sử dụng dẽ dàng đưa khung nhìn theo dõi vị trí thời xe - Tính khoảng cánh vị trí đồ Cung cấp dịch vụ xác định vị trí xe web Ứng dụng web thiết kế theo kiến trúc Servlet Java chạy Java Tomcat Người sử dụng internet dùng trình duyệt Browser truy nhập vào địa máy chủ cài đặt Servlet cung cấp dịch vụ GIS để gửi yêu cầu như: Hiển thị đồ số, di chuyển khung nhìn, thay đổi tỉ lệ, hiển thị vị trí đối tượng Các yêu cầu Servlet phân tích dựa vào thơng tin đồ có sẵn đồ số cài đặt máy chủ thông tin toạ độ đối tượng sở liệu dùng chung SQL Server mà yêu cầu đáp ứng cách tạo ảnh đồ với vị trí đối tượng gửi trả cho trình duyệt kèm theo mã HTML Với kiến trúc người sử dụng đâu miễn có đường truyền internet sử dụng dịch vụ GIS Mỗi tương tác người sử dụng đồ số phát sinh yêu cầu lên máy chủ chạy Servlet yêu cầu đáp ứng việc trả ảnh đồ có hiển thị vị trí xe Lại Mạnh Dũng 105 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin Server Container HTML Browser Servlet phát triển HTML Form hiển thị đồ MapXtreme Java Map Definition Manager MapJ Object Map Image MapXtreme Servlet MDF file TAB file Map Image Data Table Hình 37 Kiến trúc thin client/thick server áp dụng Cấu trúc chức phía Client Server Phía client Truyền thơng Phía server HTML browser Giao thức HTTP MapXtreme Java Servlet Servlet người dùng định nghĩa Các bước sau tương ứng với số đánh sơ đồ Tạo MDF file server việc truy nhập tài nguyên liệu sử dụng trình điều khiển truy nhập liệu cục (local data provider) Đối tượng MapJ tạo cho kết nối từ client khởi tạo sử dụng MDF file Servlet người dùng định nghĩa sử dụng MapXtremeServlet để xây dựng ảnh đồ Ảnh đồ trả lại cho servlet người dùng định nghĩa Servlet người dùng định nghĩa nhúng hình ảnh đồ với mã HTML trả cho trình khách Lại Mạnh Dũng 106 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin Trên sơ đồ ta thấy, trình duyệt hoạt động trình khách, Servlet phát triển sở sử dụng đối tượng MapJ MapXtremeServlet tầng giữa, sở liệu Khi trình khách phát sinh u cầu thơng qua trình duyệt browser, web server gửi yêu cầu tới servlet phát triên MapXtreme servlet MapInfo Trạng thái đối tượng MapJ thay đổi Sau đó, đối tượng MapJ sử dụng để trao đổi yêu cầu liên quan đến đồ với MapXtremeServlet Nếu yêu cầu từ trình khách triệu gọi hình ảnh MapXtremeServlet trả lại ảnh quét đồ để servlet ta xây dựng nhúng ảnh với mã trang HTML trả trang cho trình duyệt Lại Mạnh Dũng 107 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin Kiến trúc ba tầng có đặc điểm sau: - Đối tượng MapJ phát triển tầng giữa, servlet người sử dụng định nghĩa - MapXtreme phát triển tầng - Java không cần thiết trình khách Trình khách gửi u cầu HTTP nhận trang HTML - Thông lượng mạng nhỏ nhất: Các applets không cần thiết trình khách, nên khơng cần phải download applet Đánh giá Hệ thống quản lý vị trí xe phát triển dựa công cụ phát triển GIS MapInfo bao gồm hai mơ đun chính: Quản lý vị trí xe: Cài đặt trung tâm điều hành, cho phép người sử dụng xác định vị trí xe gắn thiết bị định vị đồ số thời điểm Cung cấp dịch vụ định vị web: Cài đặt Host Server, cho phép người sử dụng dịch vụ qua internet xác định vị trí thời xe 4.1 Cài đặt mơ đun chương trình Về mơ đun Quản lý vị trí xe cài đặt trung tâm bao gồm chức  Ghép nối với modem GSM/GPRS để thu nhận liệu gửi từ thiết bị lắp xe  Hiển thị đồ số cho phép cập nhật đồ số  Hiển thị vị trí xe đồ thời điểm  Hiển thị vết xe hoạt động  Các tiện ích khác đồ: Theo vết xe, Đánh dấu toạ độ, Đo khoảng cách, Zoom, Pan… Lại Mạnh Dũng 108 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin Mô đun cài đặt chạy thử nghiệm máy tính để bàn có cấu hình sau: Vi xử lý Pentium IV 3GHz, nhớ 512 MB Máy tính có cài đặt SQL Server Kết cho thấy vị trí xe hiển thị đồ số phù hợp với vị trí thật xe chạy đoạn đường khác Sai số đồ số so với thực tế nhiều 20m với điều kiện ăng ten GPS phải nhìn thấy hết bầu trời (khơng bị che chắn nhà cao, mái tôn,…) Mô đun Cung cấp dịch vụ định vị web cài đặt chạy thử nghiệm Local Host kết nối vào chung CSDL SQL Server với mô đun trung tâm điều hành Máy Local Host phải cài đặt Java TomCat cấu hình theo dẫn MapInfo Các chức chính:  Hiển thị vị trí xe theo yêu cầu người sử dụng thơng qua trình duyệt web  Các tiện ích đồ: Zoom, Pan, Quản lý lớp, Hiển thị toạ độ… Vị trí xe hiển thị đồ số biên tập thành dạng ảnh gửi trả lại trình duyệt người sử dụng phù hợp vị trí thực tế phù hợp với vị trí xe hiển thị đồ số trung tâm điều hành Với kiến trúc hai mơ đun này, Hệ thống quản lý vị trí nhiều xe hoạt động địa bàn Bản đồ số hệ thống cập nhật địa bàn có đồ số quản lý vị trí đối tượng hoạt động Người sử dụng cá nhân dẽ dàng sử dụng hệ thông thông qua việc sử dụng dịch vụ định vị cung cấp qua internet Người sử dụng cần kết nối internet dùng trình duyệt web biết vị trí đối tượng quản lý nằm đâu 4.2 Yêu cầu Trong điều kiện bình thường để hệ thống hoạt động ổn định, sai số, cần xác định số yêu cầu sau Lại Mạnh Dũng 109 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Cơng Nghệ Thơng Tin  Cấu hình máy tính kiến nghị tối thiểu là: vi xử lý 1.5 GHz, nhớ 256 MB, ổ đĩa cứng 40 GB đủ để lưu trữ CSDL  Nguồn nuôi cho thiết bị lắp xe phải ổn định Nếu nguồn không thu thập liệu GPS  Ăng ten GPS phải lắp đặt vị trí hợp lý để nhìn thấy bầu trời, khơng bị che chắn vật  Xe hoạt động cách tường nhà cao 5m Lại Mạnh Dũng 110 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin KẾT LUẬN Qua thời gian làm luận văn tốt nghiệp với hướng dẫn tận tình PGS.TS.Nguyễn Thanh Thuỷ, em hồn thành luận văn với nội dung sau: Nghiên cứu hệ thống định vị toàn cầu GPS - Nguyên lý định vị vệ tinh GPS - Các kỹ thuật áp dụng triển khai hệ thống định vị toàn cầu - Các nguyên nhân gây sai số giải pháp khắc phục Nghiên cứu hệ thống thông tin địa lý GIS - Các vấn đề hệ GIS - Thành phần cách ứng dụng hệ thống GIS - Tìm hiểu sử dụng công cụ phát triển GIS MapInfo Thông qua em phát triển hệ thống phần mềm GIS cho giải pháp quản lý vị trí đối tượng di động dựa công cụ phát triển MapInfo ứng dụng GPS chuyên dụng sản xuất môn Điều Khiển Học, Đại Học GTVT Hệ thống phần mềm bao gồm hai mơ đun là: - Phần mềm GIS cài đặt máy tính đặt trung tâm điều hành Phần mềm có chức năng: Ghép nối với modem GSM/GPRS để nhận thông điệp có liệu GPS từ thiết bị lắp đối tượng, Kết nối với CSDL SQL Server, Hiển thị đồ số vị trí đối tượng chức khác - Ứng dụng web phát triển theo kiến trúc Servlet Java chạy TomCat Server dùng chung CSDL với mô đun Ứng dụng web cho phép người dùng cá nhân dùng trình duyệt web thấy vị trí đối tượng cần quản lý Mặc dù số chức hai mơ đun phần mềm em hoàn thành nhiên hệ thống điểm hạn chế sau: Lại Mạnh Dũng 111 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin - Việc triển khai ứng dụng web cần phải có hỗ trợ từ phía người quản trị máy chủ như: máy chủ cần phải cài đặt chương trình ghép nối với modem GSM/GPRS, Cần phải cài đặt thành phần hỗ trợ phát triển MapInfo… Do em chưa có đủ điều kiện thực tế để cài đặt ứng dụng web cho chạy online - Hạn chế thứ hai liên quan đến vấn đề truyền thông thiết bị GPS gắn đối tượng trung tâm Hiện việc truyền thông thực sở sử dụng dịch vụ gửi tin nhắn SMS nên tốn chi phí Nhược điểm giải ta sử dụng dịch vụ GPRS cung cấp phổ biến nhà cung cấp dịch vụ di động để truyền thông tin thiết bị gắn đối tượng trung tâm Đây hướng mở đề tài Muốn tiếp tục hoàn thiện theo hướng cần phải xây dựng wap server để thiết bị gắn đối tượng di động kết nối đến gửi liệu thông qua dịch vụ GPRS Wab server nhận liệu lưu trữ vào CSDL phục vụ cho ứng dụng GIS trung tâm ứng dụng web Với giải pháp vừa tiết kiệm chi phí phải trả cho nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng giá cước sử dụng dịch vụ GPRS rẻ nhiều so với giá cước sử dụng tin nhắn SMS lại vừa đơn giản hoá hệ thống ta khơng cần ghép nối máy tính trung tâm với modem GSM/GPRS để nhận liệu từ thiết bị gắn đối tượng di động Với đánh giá trên, em mong muốn tiếp tục nghiên cứu làm việc để phát huy ưu điểm tính khả dụng hệ thống hoàn thiện mặt hạn chế hệ thống với mục tiêu đưa hệ thống vào ứng dụng thực tế Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Lê Hùng Lân người tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn này, cảm ơn TS Nguyễn Thanh Hải, ThS Đặng Quang Thạch tập thể giảng viên Lại Mạnh Dũng 112 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin môn Điều Khiển Học, Khoa Điện - Điện Tử, Đại Học GTVT tận tình hướng dẫn bảo lý thuyết kinh nghiệm trình xây dựng hệ thống dựa hai tảng cơng nghệ GPS GIS có ứng dụng phổ biến Lại Mạnh Dũng 113 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Lê Hùng Lân (2005), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Tự động hố quản lý điều hành giao thơng thị, Đề tài nghiên cứu cấp nhà nước, Bộ môn Điều Khiển Học - Khoa Điện Điện Tử Đại Học GTVT Tiếng Anh [2] Mohinder S Grewal, Lawrence R Weill, Angus P Andrews, Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Inegration, Electronic ISBN 0-471-20071-9 [3] HEIDI STANDTROM (2001), GPS Raim and Measurement Signal Analysis in Personal Positioning, Master of science thesis, Tampere University of Technology, Finland [4] MapInfo Coporation (2001), MapX Online Help System, One Global View Troy, New York [5] MapInfo Coporation (2003), MapInfo MapXtreme Java Edition Developer Guide, One Global View Troy, New York [6] George M Brilis (2003), Global Positioning Systems Technical Imprlementation Guidance, US.Environmental Protection Agency, Las Vegas, Nevada, US Lại Mạnh Dũng 114 ... dụng quản lý vị trí đối tượng di động địa bàn dựa tảng công nghệ GPS công nghệ GIS phổ biến Lại Mạnh Dũng Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Chương I Ngành Công Nghệ Thơng Tin HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TỒN CẦU GPS. .. Học Chương II Ngành Công Nghệ Thông Tin HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) Hệ Thơng tin địa lý (GIS) công cụ máy tính để lập đồ phân tích vật, tượng thực trái đất Công nghệ GIS kết hợp thao tác... Dũng 47 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Ngành Công Nghệ Thông Tin Công nghệ GIS đại thực tự động hồn tồn q trình với cơng nghệ qt ảnh cho đối tượng lớn; đối tượng nhỏ địi hỏi số q trình số hố thủ cơng