TIỂU LUẬN hệ thống định vị toàn cầu GPS

LỜI GIỚI THIỆU Ở thời điểm nay, công nghệ định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) công nghệ ứng dụng rộng rãi giới Việt Nam Công nghệ Việt Nam sử dụng từ năm 1990 chủ yếu để phục vụ cho việc thu thập liệu xác tọa độ điểm trắc địa gốc để làm sở phát triển lưới trắc địa cấp thấp hơn.Gần đây, với việc xuất thiết bị đo GPS cầm tay đơn giản giá rẻ, công nghệ GPS áp dụng vào cơng tác thu thập thơng tin vị trí trở nên phổ biến Đặc biệt kết hợp với công nghệ khác công nghệ GIS hệ thống viễn thơng thực làm sống dễ dàng nhiều Và ứng dụng công nghệ GPS, GIS công nghệ viễn thông để tạo nên hệ thống giám sát thiết bị di động có gắn thiết bị đo GPS quản lý ô tô, taxi, xe bt hay điện thoại thơng minh… điều hành giám sát cơng việc cách hiệu Theo dự báo, thời gian tới thiết bị GPS ngày nhỏ gọn, xác tạo điều kiện cho bùng nổ việc ứng dụng công nghệ vào sống hàng ngày Và để mục đích nghiên cứu làm chủ cơng nghệ, tiểu luận nhỏ này, em tập trung vào tìm hiểu cơng nghệ GPS Đây hội giúp em tìm hiểu rõ chi tiết cơng nghệ mà lâu em thường xuyên sử dụng Mục lục LỜI GIỚI THIỆU Chương .4 TÓM TẮT .4 1.1 Đặt vấn đề .4 1.2 Mục tiêu 1.3 Giới hạn 1.4 Bố cục Chương 1: Tóm tắt Chương 2: Tổng quan hệ thống GPS Lời kết luận .4 Chương .5 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GPS 2.1 Hệ thống GPS 2.2 Các thành phần hệ thống GPS 2.2.1 Mảng người dùng 2.2.2 Mảng không gian 2.2.3 Mảng điều khiển .8 2.3 Thành phần tín hiệu GPS .8 2.3.1 Tín hiệu GPS .10 2.4 Hệ thống GPS hoạt động nào? 14 2.4.1 Hoạt động GPS 14 2.4.2 Ý tưởng hệ thống định vị GPS 15 2.4.3 Độ xác hệ thống GPS .16 2.4.4 Những lỗi ảnh hưởng đến tín hiệu GPS 17 2.5 Chuẩn NMEA 18 2.5.1 Giới thiệu chuẩn NMEA .18 2.5.2 Ghép nối phần Cứng theo chuẩn NMEA 20 2.5.3 Các đoạn mã theo chuẩn NMEA .22 2.5.4 Một số đoạn mã theo chuẩn NMEA để xác định vị trí 26 2.6 Các ứng dụng GPS thiết bị di động 30 Kết luận 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 [5] http://giamsatgps.vn/ GPS gì, tìm hiểu nguyên lý hoạt động GPS 31 Chương TÓM TẮT 1.1 Đặt vấn đề Hiện sống thời đại số ai sử dụng smartphone, laptop, máy tính bảng,… để làm việc thiết bị hầu hết trang bị công nghệ GPS GPS công nghệ định vị phổ biến giúp nhiều sống hàng ngày Vì để tìm hiểu rõ hờn GPS em chọn thực đề tài: “ Hệ thống định vị toàn cầu/ GPS” 1.2 1.3 Mục tiêu - Tìm hiểu khái niệm GPS, cách thức hoạt động, tạo GPS,… - Cịn có cơng nghệ đại hay không ? - Ứng dụng GPS Giới hạn - 1.4 Đây viết sinh viên năm tham khảo tài liệu internet Bố cục Chương 1: Tóm tắt Trình bày vấn đề, lý chọn đề tài, mục tiêu, giới hạn nghiên cứu tiểu luận Chương 2: Tổng quan hệ thống GPS Tìm hiểu hệ thống GPS sở lý thuyết, hiểu cách GPS hoạt động, biết thêm loại chuẩn hệ thống Lời kết luận Những kết đạt sau nghiên cứu tiểu luận nhỏ Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GPS 2.1 Hệ thống GPS Hệ thống GPS hệ thống định vị toàn cầu xác định vị trí dựa vị trí vệ tinh, thời điểm, vị trí trái đất xác định khoảng cách đến tối thiểu ba vệ tinh ta tính tốn tọa độ vị trí GPS thiết kế quản lý Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, may mắn phủ Hoa Kỳ cho phép người quốc gia sử dụng miễn phí 2.2 Các thành phần hệ thống GPS Hệ thống GPS gồm mảng chính: mảng người dùng, mảng khơng gian mảng điều khiển Hình 2.1: Sơ đồ liên quan mật thiết mảng hệ thống 2.2.1 Mảng người dùng Bộ phận thiết bị thu tin hiệu GPS người sử dụng thiết bị Thiết bị thu tin hiệu GPS máy thu tín hiệu sóng vơ tuyến đặc biệt Nó thiết kế để thu tín hiệu sóng vơ tuyến truyền từ vệ tinh tính tốn vị trí dựa thơng tin Thiết bị thu tin hiệu GPS có nhiều kích cỡ khác nhau, hình dáng giá khác Tính chất giá Thiết bị thu tin hiệu GPS nói chung lệ thuộc vào chức mà phận thu nhận có ý định Bộ phận thu nhận dùng cho ngành hàng hải hàng không thường sử dụng cho tính giao diện với thẻ nhớ chứa đồ biển Bộ phận thu nhận dùng cho đồ khả xác cao có giao diện người sử dụng cho phép ghi nhận liệu nhanh chóng 2.2.2 Mảng khơng gian Mảng gồm vệ tinh GPS mà truyền tin hiệu thời gian vị trí tới phận người dùng Tập hợp vệ tinh gọi “chòm sao” Chúng ta xem qua phận khơng gian hệ thống GPS: Hệ thống NAVSTAR Mỹ gồm 24 vệ tinh với quỹ đạo bay Các vệ tinh hoạt động quỹ đạo có độ cao 20.200 km (10,900 nm) góc nghiêng 55 độ với thời gian 12 giờ/quỹ đạo Quỹ đạo bay không gian vệ tinh xếp để tối thiểu vệ tinh phận người dùng nhìn thấy lúc bao phủ tồn cầu, vị trí xác hồn tồn (position dilution of precision PDOP) vệ tinh Hình 2.2: Chuyển động vệ tinh nhân tạo xung quanh trái đất Mỗi vệ tinh truyền dải tần L tần số L1 có tần số 1575.42 MHz L2 có tần số 1227.6 MHz Mỗi vệ tinh truyền tần số xác định nhiên, tín hiệu vệ tinh thay đổi theo thời gian đến người sử dụng L1 mang mã P (precise code) mã C/A (coarse/acquisition (C/A) code) L2 mang mã P (P code) Thông tin liệu hàng hải thêm vào mã Thông tin liệu hàng hải giống mang dải tần Mã P mã hố nên mã C/A có sẵn đến người sử dụng nhiên, vài thơng tin nhận từ mã P Khi mã hoá, mã P hiểu mã Y Mỗi vệ tinh có số nhận dạng Đầu tiên số NAVSTAR với nhận dạng thiết bị vệ tinh đặc biệt Thứ hai số sv (the space vehicle (sv) number) Số ấn định để lệch phóng vệ tinh Thứ ba số mã ồn giả ngẫu nhiên (the pseudorandom noise-PRN) Đây số ngun mà sử dụng để mã tín hiệu từ vệ tinh Một vài máy ghi nhận nhận biết vệ tinh mà chúng ghi nhận từ mã SV mã khác từ mã PRN 2.2.3 Mảng điều khiển Mảng điều khiển dùng để giám sát điều khiển vệ tinh Mảng thường người sử dụng khơng thể nhìn thấy, phận quan trọng toàn hệ thống Bộ phận điều khiển NAVSTAR, gọi hệ thống điều khiển hoạt động (operational control system (OCS)) gồm nhiều trạm giám sát, trạm điều khiển (master control station (MCS)) anten quay Các trạm giám thụ động không nhiều GPS nhận mà đường bay vệ tinh nhìn thấy phạm vi tích luỹ liệu từ tín hiệu vệ tinh Có trạm giám không chủ động, nằm Colorado Springs, Hawaii, đảo Ascencion, Diego Garcia Kwajalein Các trạm giám sát gởi liệu thô trạm MSC để xử lý Trạm MCS toạ lạc Falcon Air Force Base, cách 12 dặm phía đơng Colorado Springs, Colorado Mỹ quản lý Trạm MCS nhận liệu từ trạm giám sát thời gian 24 giờ/ngày sử dụng thông tin để xác định vệ tinh khoá lịch thiên văn thay đổi để phát thiết bi trục trặc Thông tin tàu thuỷ di chuyển lịch thiên văn tính tốn từ tín hiệu giám sát chuyển đến vệ tinh lần hai lần/ngày.Thơng tin tính tốn trạm MCS, với mệnh lệnh trì thường xuyên truyền anten xoay mặt đất Anten toạ lạc đảo Ascencion, Diego Garcia Kwajalein Anten có đủ phương tiện để truyền đến vệ tinh theo đường liên kết sóng vơ tuyến dải tần S Thêm vào chức trạm MCS để trì 24 hệ thống tin điện tử với tình trạng tin tức hệ thống sau 2.3 Thành phần tín hiệu GPS Mỗi vệ tinh GPS phát tín hiệu radio với tần số cao, bao gồm tần số sóng mang điều chế loại mã (mã C/A mã P-code) thơng tin định vị Hai sóng mang phát với tần số 1,575.42MHz (sóng mang băng tần L1) 1,227.60MHz( song mang băng tần L2) Tức bước sóng gần 19cm 24.4cm.Việc sử dụng loại sóng mang cho phép sửa lỗi hệ thống GPS trễ tầng khí quyền, giải thích rõ ràng phần sửa lỗi hệ thống Tất vệ tinh GPS phát chung tần số sóng mang L1 L2, Mỗi vệ tinh có mã điều chế riêng Hai loại mã dùng mã C/A (Coarse/Acquisition) mã P code (precision code) Mỗi mã bao gồm nhóm số nhị phân gọi bit Các mã thông thường biết đến mã PRN Pseudo Random Noise( mã ồn ngẫu nhiên) gọi chúng tao cách ngẫu nhiên tín hiệu giống tín hiệu ồn, thực tế chúng phát từ giải thuật toán học Hiện mã C/A điều chế băng tần L1 mã P code được điều chế dải băng tần L1 L2 Việc điều chế gọi điều chế lưỡng pha pha chúng dịch 180 độ giá trị mã thay đổi từ sang hay ngược lại Mã C/A luồng bít nhị phân 1023 số nhị phân lặp lại thân chúng giây Điều có nghĩa tốc độ chip mã C/A 1.023Mbps Hay theo cách khác,chu kỳ bit xấp xỉ 1ms hay tương đương với 300m Việc đo đạc sử dụng mã C/A xác so với mã P code phức tạp cung cấp cho tất người sử dụng Mã P code chuỗi dài số nhị phân, lặp lại thân sau 266 ngày Nó nhanh 10 lần so với mã C/A( tốc độ 10.23MBps) Nhân với thời gian lặp lại thân sau 266 ngày tốc độ 10.23Mbps suy mã P code luồng gồm 2.35x1014chip mã dài 266 ngày chia 38 đoạn; 32 đoạn phân chia tới vệ tinh khác Mỗi vệ tinh phát đoạn tuần mã P code,chúng khởi tạo vào nửa đêm nằm thứ chủ nhật hàng tuần đoạn cịn lại để dành riêng cho mục đích sử dụng khác Mã P code thiết kế chủ yếu sử dụng cho mục đích qn Nó cho người quân sử dụng vào ngày 31/1/1994 Ở thời điểm mã P code mã hóa việc thêm vào loại mã W CODE Và kết việc thêm vào loại mã code mã Y CODE có tốc độ chíp giống với mã P code Do phản xạ từ vật cản làm cho tin hiệu GPS giao thoa với làm cho thiết bị thu GPS thu tín hiệu lỗi Hình 2.10 Lỗi giao thoa c Lỗi di chuyển thiết bị GPS Do qua trình thu tín hiệu GPS thiết bị GPS di chuyển xảy sai số cỡ khoảng đến 15m có độ trễ xảy qua trình truyền vệ tinh thiết bị GPS theo tốc độ di chuyển máy thu GPS mà sai số vị trí nhận vị trí thực tế máy thu GPS cỡ khoảng đến 15 m 2.5 Chuẩn NMEA 2.5.1 Giới thiệu chuẩn NMEA Hiệp hội điện tử biển quốc gia Mỹ (NMEA – The National Marine Electronics Association) xây dựng lên chuẩn để định nghĩa chuẩn giao tiếp phận khác thiết bị điện tử biển Chuẩn cho phép thiết bị điện tử biển gửi thông tin máy vi tinh, tới thiết bị biển khác Thiết bị truyền thông thu GPS định nghĩa theo chuẩn Hầu hết chương trình máy vi tính cung cấp để hiểu thơng tin vị trí nhận liệu dạng chuẩn NMEA Dữ liệu bao gồm tồn PTV (vị trí, tốc độ thời gian) thiết bị thu GPS tính tốn Ý tưởng NMEA gửi gói liệu gọi đoạn mã Đoạn mã hoàn toàn độc lập riêng rẽ so với đoạn mã khác Có đoạn mã chuẩn cho thiết bị có khả định nghĩa đoạn mã cho người dùng công ty riêng lẻ Tất đoạn mã chuẩn phải có hai chữ thêm vào đầu để định nghĩa kiểu đoạn mã sử dụng, ví dụ thiết bị thu GPS thêm vào đâu GP Tiếp theo ba chữ nối tiếp để định nghĩa nội dung đoạn mã Thêm vào chuẩn NMEA cho phép nhà sản xuất tự định nghĩa đoạn mã sở hữu riêng cho nhằm mục đích mà thấy chúng thích hợp Tất đoạn mã sở hữu bắt đầu với chữ P ba chữ để nhận biết nhà sản xuất tạo đoạn mã Ví dụ đoạn mã Garmin bắt đầu với PGRM Magellan bắt đầu với PMGN Mỗi đoạn mã bắt đầu với ký tự ‘$’ kết thúc với ký tự ‘$’ hàng nối tiếp lớn 80 ký tự Dữ liệu chứa đựng bên hàng với kiểu khác phân biệt dấu phẩy Dữ liệu dạng mã ASCII mở rộng qua nhiều đoạn mã khác thể riêng bình thường hồn tồn chứa độ dài đoạn mã Dữ liệu thay đổi số lượng thơng báo xác chứa đựng bên trong, ví dụ: thời gian tăng lên đến phần 10 giây vị trí với số sau số thập phân Những chương trình đọc liệu sử dụng dấu phẩy để xác định ranh giới lĩnh vực khơng phụ thuộc vào vị trí cột Có chuẩn bị để kiểm tra tổng thể vào lúc cuối đoạn lệnh, mà khơng kiểm tra tùy vào cách đọc liệu Tổng kiểm tra bao gồm ký tự ‘*’ hai số hex đại diện phép OR bit tất ký tự giữa, không bao gồm, ký tự ‘$’ ‘*’ Kiểm tra yêu cầu vài đoạn mã So với chuẩn cũ, chuẩn có nhiều thay đổi Nhưng với GPS mức thay đổi 1,5 2.0 2,3 Những thay đổi chỉ vài mơ hình đoạn mã khác khớp với thiết bị mà tương tác Một số GPS cung cấp khả định dạng cấu hình Nhiều thiết bị thu GPS đơn giản xuất chuỗi đoạn mã cố định Người sử dụng thay đổi mẫu đoạn mã Phiên tiêu chuẩn 3.0.1 2.5.2 Ghép nối phần Cứng theo chuẩn NMEA Giao diện phần cứng (hardware interface) GPS thiết kế nhằm đáp ứng yêu cầu theo chuẩn NMEA Chúng tương thích với hầu hết cổng nối tiếp máy tính, sử dụng giao thức RS232, nhiên nghiêm túc mà nói, tiêu chuẩn NMEA khơng phải RS232 Chúng giống EIA-422 Tốc độ kết nối điều chỉnh theo số mẫu theo tiêu chuẩn NMEA 4800 bit/giây với bít liệu, khơng bít chẵn lẻ có bít dừng (bit stop) Tất đơn vị hỗ trợ NMEA hỗ trợ tộc độ kết nối Nên nhớ rằng, với tốc độ 4800 bit/giây, bạn dễ dàng gửi đủ liệu trước hết giây Chính lý này, số đơn vị gửi thông tin cập nhập giây lần chuyển liệu giây lần bảo đảm liệu khác gửi thời gian Thêm vào đó, số đơn vị gửi liệu vài giây đơn vị khác gửi liệu thu thập giây phút gửi Nói chung thời gian truyền trường vài giây, dễ dàng để GPS hoạt động Một số đoạn mã gửi khoảng thời gian đặc biệt thiết bị thu đường truyền mà thiết bị gửi khác gửi đoạn mã vô hiệu hóa ngồi giá trị Sự khác ý phần miêu tả kiểu liệu riêng biệt định nghĩa phần sau bạn gửi 480 ký tự giây, với tốc độ 4800bit/ s Khi đoạn mã NMEA bao gồm 82 ký tự, chia nhỏ thành đoạn mã khác Trong thực tế hạn chế tuỳ thuộc vào đoạn mã cụ thể Tuy nhiên từ ta thấy dễ dàng vượt số bạn muốn đoạn mã trả lời nhanh NMEA thiết kế để hoạt động q trình vai trị tạo đoạn mã lối ra, giữ đoạn mã lại cần code chương trình Một số chương trình khơng thể làm vậy, nhiên chúng lấy dòng liệu để làm mẫu, sau sử dụng liệu hiển thị hình lại lấy mẫu liệu sau Tiêu chuẩn NMEA ứng dụng nhiều năm, từ năm 1983 qua nhiều lần chỉnh sửa Giao thức thay đổi, số lượng đoạn mã khác tuỳ thuộc vào phiên chỉnh sửa hầu hết thiết bị thu GPS theo tiêu chuẩn 0138 phiên với tốc độ truyền tải 4800 bit/ s Một số thiết bị thu khác làm theo thông số phiên cũ Phiên lâu đời 0180, tiếp 0182 với tốc độ truyền tải 1200 bit/ s Tiếp 0183 gọi phiên 1.5 Một số đơn vị Garmin loại khác cài đặt lên tới 9600 chí cao cho thiết bị đầu NMEA Nhưng tham khảo bạn chắn hoạt động tốt, bạn thử cài với tốc độ nhanh Việc cài đặt để đạt tốc độ nhanh mong muốn phải đòi hỏi nâng cấp khả đáp ứng chương trình Tuỳ vào lượng thời gian cụ thể, giây để chuyển liệu Đối với số ứng dụng, điều chấp nhận được, với nhiều ứng dụng khác lại khơng Chậm vài giây khiến cho tồn hệ thống không hoạt động ổn định Để sử dụng giao diện phần cứng, bạn cần dây cáp Thông thường dây cáp khác so với mơ hình phần cứng bạn cần dây cáp riêng biệt cho sản phẩm khối mơ hình bạn sử dụng Một số máy tính không sản xuất kèm theo cổng tiếp nối ngoại trừ cổng USB Hầu hết thiết bị thu GPS làm việc với cổng nối tiếp từ chuyển đổi USB cổng nối tiếp gắn thơng qua cổng chuyển đổi Ví dụ NMEA thơng thường sử dụng với thiết bị thu nhận GPS bạn cần dây cáp truyền, liệu từ GPS liệu đất Dây thứ lại, phải dùng đến muốn thiết bị thu cho phép liệu vào dây cáp để tải điểm gửi liệu DGPS tới thiết bị thu Thiết bị thu GPS sử dụng để giao tiêp với thiết bị theo chuẩn NMEA khác máy tự động thết bị thu GPS khác Chúng nhận diện thiết bị nhận tín hiệu khác, thiết bị có khả gửi liệu sử dụng tiêu chuẩn RTCM SC-104 Dữ liệu phù hợp với phần cứng theo yêu cầu liệu lối vào theo chuẩn NMEA 2.5.3 Các đoạn mã theo chuẩn NMEA NMEA bao gồm nhiều đoạn mã, từ đoạn mã gọi loại liệu, định hướng cách hiểu cho toàn đoạn mã Mỗi loại kiểu liệu có cách hiểu riêng quy định tiêu chuẩn NMEA Đoạn mã GGA ví dụ chứng minh liệu cố định cần thiết Những đoạn mã khác lặp lại vài thông tin mẫu giống cung cấp liệu Bất kể thiết bị hay chương trình đọc liệu tìm kiếm đoạn mã liệu mà cần bỏ qua đoạn mã khác mà khơng quan tâm Theo chuẩn NMEA, khơng có lệnh quy định GPS nên thực chức khác Thay vào thiết bị thu gửi toàn liệu dự kiến nhiều liệu số bị bỏ qua Một số thiết bị thu đặt lệnh bên đơn vị, quy định khối chọn lựa lượng nhỏ số tất đoạn mã hoặc, số trường hợp, chí đoạn mã độc lập để gửi Khơng có cách xác định điều ngược lại với để xác định liệu đoạn mã có đọc hay khơng hay để u cầu gửi lại số liệu bạn khơng có Thay nhận, đơn vị kiểm tra tổng liệu gửi bỏ qua liệu kiểm tra tổng thể đưa số sai lệch, liệu gửi lại lần sau Có nhiều đoạn mã theo tiêu chuẩn NMEA áp dụng cho tất loại thiết sử dụng mơi trường hải qn Một vài số dùng cho thiết bị thu tín hiệu GPS theo bảng kê đây:  Almanac data: liệu niên lịch: ALM  Waypoint Arrival Alarm: cảnh báo điểm mốc AAM  Auto Pilot A sentence: Tự động thí điểm đoạn A APA  Auto Pilot B sentence: Đoạn mã B thí điểm tự động APB  Bearing Origin to Destination BOD  Bearing using Great Circle route BWC  Datum being used DTM  Fix information GGA  Lat/Lon data GLL  GPS Range Residuals GRS dãy số dư GPS  Overall Satellite data GSA liệu vệ tinh tổng quát  GPS Pseudorange Noise Statistics GST thống kê tiếng ồn  Detailed Satellite data GSV liệu vệ tinh chi tiết  Send control for a beacon receiver MSK  Beacon receiver status information MSS  Recommended Loran data RMA  Recommended navigation data for GPS RMB  Recommended minimum data for GPS RMC  Route message RTE  Transit Fix Data TRF  Multiple Data ID STN  XTC cross track error  XTE measured cross track error  ZTG Zulu time and time to go  ZDA Data and Time o Một vài thiết vị nhận GPS với chức đặc biệt đưa thông báo biệt sau đây:  HCHDG Compass output  PSLIB Remote Control for a DGPS receiver Thêm vào đó, số thiết bị nhận GPS bắt chước thiết bị nhận Loran-C cách đưa tiền tố LC số thông điệp chúng, chúng sử dụng để tích hợp với thiết bị chấp nhận tiền tố thay chấp nhận tiền tố GP.Phiên 2.3 theo tiêu chuẩn NMEA có bổ sung thêm indicator cho vài đoạn mã định loại fix mà thiết bị nhận có Indication phần thơng tin tổng hợp tín hiệu FAA Giá trị A= tự trị, D= vi phân, E= dự tính N= khơng hiệu quả, S= simulator Đơi có giá trị null Chỉ giá trị A D phù hợp với đoạn mã reliable (chuẩn xác) Active.Có thể bổ sung thêm ký tự mode vào RMC, RMB, VTG GLL, va cac cau BWC, XTE bạn ghép nối GPS với thiết bị khác, chương trình máy tính, bạn phải chắn thiết bị nhận đc tất đoạn mã mà cần thiết bị cần đoạn mã mà GPS bạn không gửi tới phần ghép nối với thiết bị không thực đc Những đoạn mã thiết bị thu đặc biệt gửi tới, bao gồm: Chuẩn NMEA 1.5 Một số đơn vị không hỗ trợ phiên 1.5 Unit Lowrance cung cấp khả tuỳ chỉnh (customize) đầu NMEA đoạn mã, bạn tự xây dựng cấu trúc đoạn mã riêng Name Garmin Magellan Notes: GPAPA N Y Automatic Pilot A GPBOD Y N bearing origin to destination - earlier G-12's not send this GPBWC Y Y bearing to waypoint using great circle route GPGLL Y Y lat/lon - earlier G-12's not send this GPRMC Y N minimum recommend data GPRMB Y N minimum recommended data when following a route GPVTG Y Y vector track and speed over ground GPWPL Y N waypoint data (only when active goto) GPXTE Y Y cross track error Chuẩn NMEA 2.0 Name Garmin Magellan Lowrance SiRF Notes: GPAPB N Y Y N Auto Pilot B GPBOD Y N N N bearing, origin to destination - earlier G-12's not transmit this GPGGA Y Y Y Y fix data GPGLL Y Y Y Y Lat/Lon data - earlier G-12's not transmit this GPGSA Y Y Y Y overall satellite reception data, missing on some Garmin models GPGSV Y Y Y Y detailed satellite data, missing on some Garmin models GPRMB Y Y Y N minimum recommended data when following a route GPRMC Y Y Y Y minimum recommended data GPRTE Y U U N route data, only when there is an active route (this is sometimes bidirectional) GPWPL Y Y U N waypoint data, only when there is an active route (this is sometimes bidirectional) Chuẩn NMEA 2.3 Đầu NMEA 2.3 từ Garmin Legend, Vista, có thêm số đầu khác có đoạn mã BWC, VTG, XTE Đầu Encore Motorola GGA, GLL, GSV, RMC, VTG, ZDA đoạn mã thuộc sở hữu PMOTG Những đơn vị dựa chipset làm đầu ra: GGA, GLL, GSA, GSV, RMC, VTG Đầu thực đầu đc chuơng trình ứng dụng người dùng chọn Một số phiên nâng cấp khả SiRF với nhiều đoạn mã khác hình thức thay đổi firmware Ví dụ, thiết bị nhận u-blox bổ sung thêm ZDA số đoạn mã thuộc sở hữu lập thành danh sách đoạn mã Thiết bị thu Garmin gửi đoạn mã thuộc sở hũu sau:  PGRME (estimated error) - not sent if set to 0183 1.5  PGRMM (map datum)  PGRMZ (altitude)  PSLIB (beacon receiver control) Garmin chuyển đổi LAT/LON phối hợp với liệu chọn lựa gửi liệu Điều thể đoạn mã thuộc sở hữu PGRMM Nó giúp chương trình sử dụng đồ thị với liệu khác chuẩn NMEA 2.5.4 Một số đoạn mã theo chuẩn NMEA để xác định vị trí Một số thiết bị hỗ trợ chuẩn đầu vào NMEA Mặc dù khơng có nhiều chương trình hỗ trợ theo chuẩn cung cấp cách thức chuẩn để cập nhật bổ sung điểm mốc lộ trình liệu Lưu ý rằng, khơng có móc nối hay lệnh chuẩn NMEA bạn cần gửi liệu vào đoạn mã xác đơn vị chấp nhận liệu bổ sung ghi đè thông tin nhớ liệu không định dạng đúng, liệu dễ bị bỏ qua Trình tự trả dịng nối tiếp bắt buộc phải có Ví dụ, đoạn mã liệu giống nhau, bạn ghi chồng lên liệu có mà khơng cảnh báo trước Cấu trúc đoạn mã cần phải giống với cấu trúc mà thiết bị tải xuống tải xuống Vì bạn lưu giữ đoạn mã WPL từ thiết bị sau gửi đoạn mã mẫu tới thiết bị khác, cần phải cẩn thận hai thiết bị phải hỗ trợ nhiều đoạn mã khác với độ dài khác thiết bị nhận cắt xén đoạn mã viết chồng lên đoạn mã khác Nếu bạn muốn tạo đoạn mã từ nhiều đoạn mã khác nhau, bạn nên tạo mã kiểm tra xác Phải chắn bạn biết đặt thiết bị vào liệu cách xác Nhiều thiết bị hỗ trợ đầu vào cho đoạn mã kiểu WPL vài thiết bị hỗ trợ RTE Trong đầu vào NMEA, thiết bị thu lưu trữ thông tin dựa sau hiểu thân đoạn mã Tuy nhiên có số thiết bị thu nhận đầu vào theo chuẩn NMEA, đầu vào cập nhật điểm đầu thực chức tương tự không gửi lệnh cho thiết bị Các đoạn mã thuộc đầu vào sở hữu dùng để gửi lệnh Vì giao thức Magellan Upload Download dựa cấu trúc đoạn mã chuẩn NMEA, hỗ trợ thơng báo WPL để sửa đổi, thơng báo thêm lời dẫn giải, độ cao liệu theo dạng biểu tượng Một số thiết bị hàng hải chấp nhận thông số độ sâu hay nông nước dựa vào đoạn mã DPT MTW để tính nhiệt độ nước Ví dụ, Bản đồ Garmin 76 hỗ trợ đoạn mã đầu vào VHW ( để đọc tốc độ) DPT, MTW (để đọc nhiệt độ) Những thiết bị khác sử dụng đoạn mã đầu vào theo chuẩn NMEA để cung cấp liệu khởi tạo qua đoạn mã thuộc sở hữu chọn lựa đoạn mã NMEA chuẩn làm đầu 2.5.4.1 Giải mã số đoạn mã xác định vị trí Những đoạn mã NMEA quan trọng bao gồm GGA, RMC, GSA  GGA cung cấp liệu thời  RMC cung cấp đoạn mã thông tin thiết bị thu GPS cách tối thiểu  GSA cung cấp liệu tình trạng vệ tinh a) GGA – liệu thiết yếu cung cấp dạng chiều xác cao $GPGGA,123519,4807.038,N,01131.000,E,1,08,0.9,545.4,M,46.9,M,,*47 Where: GGA Global Positioning System Fix Data 123519 Fix taken at 12:35:19 UTC 4807.038,N Latitude 48 deg 07.038' N 01131.000,E Longitude 11 deg 31.000' E Fix quality: = invalid = GPS fix (SPS) = DGPS fix = PPS fix = Real Time Kinematic = Float RTK = estimated (dead reckoning) (2.3 feature) = Manual input mode = Simulation mode Number of satellites being tracked 0.9Horizontal dilution of position 545.4,M 46.9,M Altitude, Meters, above mean sea level Height of geoid (mean sea level) above WGS84 ellipsoid (empty field) time in seconds since last DGPS update (empty field) DGPS station ID number *47 the checksum data, always begins with * b) GSA Đoạn mã cung cấp thông tin chi tiết thông tin thiên nhiên $GPGSA,A,3,04,05,,09,12,,,24,,,,,2.5,1.3,2.1*39 Where: GSA Satellite status A Auto selection of 2D or 3D fix (M = manual) 33D fix - values include: = no fix = 2D fix = 3D fix 04,05 PRNs of satellites used for fix (space for 12) 2.5 PDOP (dilution of precision) 1.3 Horizontal dilution of precision (HDOP) 2.1 Vertical dilution of precision (VDOP) *39 the checksum data, always begins with * c) RMC Cung cấp liệu vị trí, vận tốc, thời gian GPS- GPS PVT (position, velocity,time) $GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022.4,084.4,230394,003.1,W*6 A Where: RMC Recommended Minimum sentence C 123519 Fix taken at 12:35:19 UTC Status A=active or V=Void 4807.038,N Latitude 48 deg 07.038' N 01131.000,E Longitude 11 deg 31.000' E 022.4 Speed over the ground in knots 084.4Track angle in degrees True 230394 Date - 23rd of March 1994 003.1,W Magnetic Variation *6A The checksum data, always begins with * d) GLL Cung cấp thơng tin vị trí thiết bị thu GPS S$GPGLL,4916.45,N,12311.12,W,225444,A,*31 Where: GLL Geographic position, Latitude and Longitude 4916.46,N vĩ độ 49 deg 16.45 bắc 12311.12,W kinh độ 123 deg 11.12 tây 225 lấy 22:54:44 444 UTC DataActive A *31 or V(void) checksum data 2.6 Các ứng dụng GPS thiết bị di động Tìm kiếm quản lý vị trí, qng đường vận tốc di chuyển thiết bị có gắn thiết vị GPS chức mà GPS mang lại cho thiết bị, nhiên cần sử dụng ứng dụng từ bên thứ ba để sử dụng tính cách tốt Ví dụ Google maps: Định vị, đồ,chỉ đường, hay ứng dụng đo khoảng cách chạy bộ: Đo quãng đường chạy được, đo vận tốc, đo pace,…Tìm kiếm thiết bị thất lạc ý muốn Kết luận Sau khoảng thời gian nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết thực hành em thu số thành sau tiểu luận mình:  Hiểu lý thuyết hệ thống GPS  Hiểu khái niệm giao thức cơ truyền thông Tuy nhiên yếu tố thời gian tài liệu nước kiến thức cá nhân chưa đủ, tiểu luận em cịn nhiều thiếu sót khuyết điểm, ứng dụng hẹp, mang tính chất nghiên cứu Những thiếu sót kể như:  Chưa thành thạo lập trình nên chưa tự thiết kế mơ chuẩn kể  Chưa tìm hiều cách khơi phục tín hiệu máy thu GPS  Chỉ tham khảo viết lý thuyết TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mạc Đăng Huy, Báo cáo tốt nghiệp cơng nghệ định vị tồn cầu, Đại học Công nghệ-DHQGHN [2] John Wily- Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Integration [3] https://123doc.net/trang-chu.htm Các tài liệu tham khảo hệ thống GPS [4]https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_th%E1%BB%91ng_ %C4%90%E1%BB%8Bnh_v%E1%BB%8B_To%C3%A0n_c%E1%BA%A7u [5] http://giamsatgps.vn/ GPS gì, tìm hiểu nguyên lý hoạt động GPS ... luận nhỏ Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GPS 2.1 Hệ thống GPS Hệ thống GPS hệ thống định vị tồn cầu xác định vị trí dựa vị trí vệ tinh, thời điểm, vị trí trái đất xác định khoảng cách đến tối thiểu... nghiên cứu tiểu luận Chương 2: Tổng quan hệ thống GPS Tìm hiểu hệ thống GPS sở lý thuyết, hiểu cách GPS hoạt động, biết thêm loại chuẩn hệ thống Lời kết luận Những kết đạt sau nghiên cứu tiểu luận. .. quan hệ thống GPS Lời kết luận .4 Chương .5 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GPS 2.1 Hệ thống GPS 2.2 Các thành phần hệ thống GPS