3.3.1. Trung tâm điều khiển
Hình 3.14 Mô hình trung tâm điều khiển
Trung tâm điều khiển có chức năng quản lý và theo dõi toàn bộ hoạt động của hệ thống, dựa trên kiến trúc client/server. Trung tâm điều khiển bao gồm một GIS Server và các trạm làm việc kết nối với GIS Server qua Internet/Intranet.
Các trạm làm việc là các máy tính cá nhân của người quản lý, sử dụng trình duyệt web (Web Browser) để tương tác với GIS Server qua giao diện web. Trạm làm việc có các chức năng: duyệt bản đồ, hiển thị thông tin các phương tiện một các trực quan theo thời gian thực, tìm kiếm và theo dõi đường đi (tracking) của các phương tiện,..
GIS Server có nhiệm vụ xử lý các yêu cầu từ trạm làm việc và trả về các thông tin bản đồ tương ứng thông qua các dịch vụ trên server. Dữ liệu bản đồ được gửi về trạm làm việc dưới nhiều định dạng nhưng chủ yếu là dạng ảnh, các dữ liệu về thuộc tính của các đối tượng địa lý được gửi về chủ yếu dưới định dạng GML.
Sau mỗi khoảng thời gian qui định, các phương tiện giao thông trong hệ thống tự động cập nhật thông tin (tọa độ, tốc độ, trạng thái,..) tới GIS Server dưới dạng tin nhắn SMS hoặc qua giao thức HTTP nhờ dịch vụ GPRS trên mạng GSM.
Đối với phương pháp gửi thông tin qua tin nhắn SMS, Trên GIS Server có lắp đặt thiết bị gửi/nhận tin nhắn (GSM/GPRS Modem) và cài đặt chương trình để xử lý tin nhắn từ các phương tiện mà hệ thống đang quản lý gửi về và cho hiển thị tại trạm làm việc như là một layer của bản đồ.
Đối với phương pháp gửi thông tin qua giao thức HTTP nhờ GPRS, trên GIS Server được cài đặt các trang Java Server Page dạng Web services để nhận và xử lý thông tin từ phương tiện gửi về.
Các thông tin gửi về sau khi được xử lý và hiển thị lên bản đồ là cơ sở trợ giúp cho người điều hành trong việc ra các quyết định điều hành hoạt động của hệ thống.
3.3.2. Giao tiếp giữa phƣơng tiện với trung tâm điều khiển
Dựa trên thực trạng về công nghệ hiện nay và các yêu cầu của hệ thống, các phương tiện có thể cập nhật thông tin tới GIS Server qua tin nhắn SMS hoặc qua giao thức HTTP dựa trên dịch vụ GPRS.
3.3.2.1. Giao tiếp qua SMS
- Giới thiệu về GSM (hệ thống thông tin di động toàn cầu): GSM là một công nghệ dùng cho mạng thông tin di động. GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động trên thế giới. Khả năng phủ sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó phổ biến trên thế giới. GSM khác với chuẩn tiền thân của nó cả về tốc độ và tín hiệu, chất lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống điệ thoại di động thế hệ thứ 2 (2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại đang được phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Về phía người sử dụng, lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. GSM cho phép nhà điều hành mạng có thể sẵn sàng dịch vụ ở khắp nơi, vì thế người sử dụng có thể sử dụng điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.
- Giới thiệu Dịch vụ tin nhắn ngắn (SMS - Short Message Services): SMS là một giao thức viễn thông cho phép gửi các thông điệp dạng text ngắn (không quá 160
SMS SMS SMS SMS Mạng GSM/CDMA GPRS Modem GIS SERVER
chữ cái). Giao thức này có trên hầu hết các điện thoại di động và một số PDA với khả năng truyền thông không dây.
- Nguyên lý của hệ thống
Hình 3.15 Hệ thống với kết nối qua SMS
Module SMS: Được cài đặt trên thiết bị di động. Có 2 chức năng chính: Thu thập các thông tin đo lường cần thiết theo yêu cầu quản lý như
vị trí, trạng thái,…
Gửi các thông tin thu được về trung tâm qua dịch vụ SMS của mạng GSM.
Module nhận và xử lý tin nhắn: Tại trung tâm, module này sử dụng một Modem GSM/GPRS kết nối với máy chủ qua chuẩn USB hay RS232 có nhiệm vụ nhận tin nhắn gửi về. Chương trình xử lý tin nhắn gửi tín hiệu ra cổng USB hay RS232 tùy thuộc loại kết nối để điều khiển Modem đọc nội dung tin nhắn bằng các lệnh AT commands. Thông tin chứa trong nội dung tin nhắn được phân tích, tách và lưu vào vị trí cần thiết trên máy chủ để GIS Server có thể quản lý.
3.3.2.2. Mô hình hệ thống sử dụng GPRS:
Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp (General Packet Radio Service - GPRS) là một dịch vụ dữ liệu di động dạng gói dành cho những người dùng Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM) và điện thoại cầm tay. Nó cung cấp dữ liệu ở tốc độ từ 56 đến 114 kbps.
GPRS có thể được dùng cho những dịch vụ như truy cập Giao thức Ứng dụng Không dây (WAP), Dịch vụ tin nhắn ngắn (SMS), Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện (MMS), và với các dịch vụ liên lạc Internet như email và truy cập World Wide Web. Dữ liệu được truyền trên GPRS thường được tính theo từng megabyte đi qua, trong khi dữ liệu liên lạc thông qua chuyển mạch truyền thống được tính theo từng phút kết nối, bất kể người dùng có thực sự đang sử dụng dung lượng hay đang trong tình trạng chờ. GPRS là một dịch vụ chuyển mạch gói nỗ lực tối đa, trái với chuyển mạch, trong đó một mức Chất lượng dịch vụ (QoS) được bảo đảm trong suốt quá trình kết nối đối với người dùng cố định.
Các hệ thống di động 2G kết hợp với GPRS thường được gọi là "2.5G", có nghĩa là, một công nghệ trung gian giữa thế hệ điện thoại di động thứ hai (2G) và thứ ba (3G). Nó cung cấp tốc độ truyền tải dữ liệu vừa phải, bằng cách sử dụng các kênh Đa truy cập theo phân chia thời gian (TDMA) đang còn trống, ví dụ, hệ thống GSM. Trước đây đã có suy nghĩ sẽ mở rộng GPRS để bao trùm những tiêu chuẩn khác, nhưng thay vào đó những mạng đó hiện đang được chuyển đổi để sử dụng chuẩn GSM, do đó GSM là hình thức mạng duy nhất sử dụng GPRS. GPRS được tích hợp vào GSM Release 97 và những phiên bản phát hành mới hơn. Ban đầu nó được Viện tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI) đặt tiêu chuẩn, nhưng nay là Dự án Đối tác Thế hệ thứ ba (3GPP).
- Nguyên lý của hệ thống (mô hình minh họa bên dưới):
Trên các phương tiện, được trang bị thiết bị và phần mềm có khả năng kết nối dịch vụ GPRS, thiết bị định vị GPS,… Sau mỗi khoảng thời gian nhất định phần mềm sẽ gửi thông tin tới trang xử lý (dạng Web Services) trên máy chủ GIS Server qua giao thức HTTP.
Trên GIS Server, được cài đặt dịch vụ Web Services với các trang .JSP (Java Server Page) được lập trình để thu thập và xử lý thông tin từ phương tiện gửi về. Sau
GPRS (Internet) WEB-GIS SERVER GPRS WiFi
đó cập nhật thông tin về tọa độ, tốc độ, trạng thái… của phương tiện về trạm làm việc.
3.3.3. Thiết kế Cơ sở dữ liệu
Hình 3.17 Các bảng dữ liệu và mối quan hệ
3.4. Phát triển dịch vụ thông tin trên thiết bị di động.
Do hạn chế về thời gian và phương tiện (phần cứng) thể hiện nên tác giả lựa chọn cài đặt một nhánh nhỏ theo mô hình kết hợp sử dụng công nghệ web thông qua mạng Internet với dịch vụ tin nhắn SMS.
Phần mềm phía máy khách được cài đặt trên thiết bị di động người sử dụng mang theo và dùng để khai thác dịch vụ. Theo thiết kế thử nghiệm này, yêu cầu máy khách phải sử dụng hệ điều hành Windows Mobile phiên bản 5.0 trở lên (hiện được thiết kế trên hệ điều hành, chưa thử nghiệm trên các phiên bản thấp hơn).
Phần mềm phía máy khách có chức năng xác định toạ độ hiện thời của người dùng, qua đó xác định vị trí xuất phát. Người dùng cung cấp vị trí đến, phương tiện giao thông sử dụng, đặc biệt là tình trạng giao thông ở vị trí hiện tại. Cuối cùng là gửi yêu cầu đến hệ thống cung cấp dịch vụ theo điều khiển của người sử dụng.
3.4.1 Một số giao diện của hệ thống
a. Phần giao diện phía người sử dụng
Hình 3.18 Giao diện phía người sử dụng
b. Các chức năng phía người sử dụng:
Xem bản đồ: Sau khi đăng nhập người sử dụng sẽ nhìn thấy bản đồ như trong hình trên. Bản đồ với các layer chính như: layer đường phố, layer sông hồ, layer phương tiện.
Phóng to thu nhỏ bản đồ, cách hiển thị bản đồ khác nhau với mỗi mức zoom: người sử dụng có thể phóng to, thu nhỏ, di chuyển, bật tắt các layer bản đồ tùy ý bằng các cộng cụ điều hướng 2 bên phía trên bản đồ.
Layer quản lý vị trí phương tiện: Layer quản lý phương tiện với các biểu tượng hình ô tô, vị trí các phương tiện trên bản đồ thay đổi tương ứng khi có dữ liệu tọa độ của các phương tiện gửi về trung tâm. Có thể bật tắt layer này trên điều khiển layer switcher hình dấu cộng phía trên bên phải màn hình.
Thự chiện tìm kiếm và hiển thị các đối tượng đường phố trên cơ sở dữ liệu shape file thông qua dịch vụ WFS: Khi muốn tìm các đối tượng đường phố, chọn tab tìm đường, sau đó nhập tên đường. Tên đường có thể là tên chính xác hay một phần của tên. Tên có thể là chữ hoa chữ thường tùy ý. Kết quả như hình dưới:
Hình 3.19 Giao diện tra cứu
Tìm kiếm thông tin và hiển thị thông tin về các phương tiện: Khi muốn tìm kiếm thông tin về các phương tiện, nhấn tab “Tìm phương tiện”. Có 2 lựa chọn: tìm theo tên lái xe hoặc tìm theo số xe. Kết quả khi tìm thông tin theo tên lái xe:
c. Kết quả tìm theo số xe
Hình 3.21 Giao diện kết quả tìm theo số xe
d. Chức năng cảnh báo: Đưa ra danh sách các xe chạy vượt quá giới hạn tốc độ cho phép
e. Chức năng xem vết: Cho biết vị trí xe đã đi qua trong một khoảng thời gian nào đó. Biểu diễn trên màn hình là đường màu nâu thể hiện những vị trí xe đã đi qua.
Hình 3.23 Giao diện chức năng xem vết
f. Chức năng hiển thị: Hiện thị các phương tiện theo trạng thái “có khách, chưa có khách” hoặc hiển thị tất cả các phương tiện.
3.4.2 Phần quản trị website:
a. Giao diện phần quản trị
Hình 3.25 Giao diện phần quản trị
b. Quản lý người sử dụng:
Trang hiển thị toàn bộ tài khoản người sử dụng có trong cơ sở dữ liệu
Hình 3.26 Quản lý người sử dụng
c. Chức năng thêm user:
d. Chức năng sửa thông tin user:
Hình 3.28 Chức năng sửa thông tin user
e. Chức năng quản lý danh sách phương tiện:
Hình 3.30 Chức năng quản lý danh sách phương tiện
f. Chức năng sửa thông tin phương tiện:
KẾT LUẬN
Sự kết hợp công nghệ định vị vệ tinh (GPS), công nghệ truyền thông không dây (GSM/GPRS, WiFi, WiMax…), công nghệ Internet và công nghệ GIS đã tạo ra một môi trường mới trong đó tất cả các đối tượng chuyển động có thể được quản lý thông qua vị trí địa lý của chúng. Các công nghệ này là cơ sở cho việc xây dựng các dịch vụ dựa trên vị trí (Location-Based Service - LBS). LBS là những dịch vụ hỗ trợ việc dẫn đường, quản lý và giám sát sự di chuyển của các đối tượng như xe cộ, máy bay, tầu thủy, máy tính xách tay, điện thoại di động, vật nuôi và cả con người. Các dịch vụ LBS là công cụ tin học hữu hiệu trong việc hỗ trợ giải quyết các vấn đề bức thiết của cuộc sống hàng ngày, cũng như trong an ninh, quốc phòng.
Hạ tầng truyền tin (mạng di động), các phương pháp định vị, các thiết bị vào/ra di động và hệ thống thông tin địa lý là tiền đề để phát triển các ứng dụng mà trong đó vị trí địa lý của người sử dụng được xem như một tham số quan trọng của hệ thống. Một hệ thống phần cứng/phần mềm tin học và truyền thông như vậy được gọi là dịch vụ trên cơ sở vị trí địa lý (LBS).
Luận văn đã nghiên cứu và trình bày một số vấn đề sau:
Nghiên cứu lý thuyết về LBS: Giới thiệu tổng quan về LBS, trình bày các định nghĩa về LBS, các lĩnh vực liên quan, khả năng nghiên cứu, ứng dụng hiện nay của LBS.
Cơ sở hạ tầng của hệ thống LBS: Mô hình kiến trúc tổng thể LBS; các mô hình thiết kế; các thành phần cơ bản của LBS: Các thiết bị di động, hệ thống định vị toàn cầu, truyền tin không dây, tích hợp Web-GIS…
Đề xuất mô hình ứng dụng LBS hỗ trợ quản lý theo xe cơ giới.
Một số vấn đề tiếp tục nghiên cứu và đề xuất
Tiếp tục hoàn thiện ứng dụng nhất là khâu lập trình để có thể đưa ứng dụng vào thực tế.
Mở rộng nghiên cứu về các vấn đề tìm đường đi ngắn nhất và bảo vệ tính riêng tư của hệ thống dịch vụ dựa trên vị trí LBS.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1]. Đặng Văn Đức (2001), Hệ thống thông tin địa lý, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
[2]. Nguyễn Tiến Phương, Đặng Văn Đức, Trần Mạnh Trường (2006), “Một phương pháp xây dựng ứng dụng bản đồ số trên thiết bị trợ giúp các nhân (PDA)”, Kỷ yếu hội thảo Quốc gia về Công nghệ thông tin, Đà lạt.
[3]. Đặng Văn Đức, Nguyễn Tiến Phương và người khác (2008), “Một số kỹ thuật áp dụng trong việc phát triển mô hình dịch vụ trên cơ sở vị trí địa lý”, Kỷ yếu Hội nghị khoa học ICT.rda08, Hà Nội.
Tiếng Anh
[4]. Kathie Kingsley-Hughes (2005), Hacking GPS, Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana.
[5]. Tumasch Reichenbacher, Liqiu Meng, Alexander Zipf, (2005), Map- based Mobile Services, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
[6]. Stefan Steiniger, Moritz Neun and Alistair Edwardes, Foundations of Location Based Services, CartouCHe - Lecture Notes on LBS, V. 1.0.
[7]. Shu Wang, Jungwon Min, Byung K (2008), Location Based Services for Mobiles, LG Electronics MobileComm, U.S.A.,Inc.
Website
[8]. http://www.developershome.com/sms/
[9]. http://www.developershome.com/sms/atCommandsIntro.asp [10].http://www.gisdevelopment.net/magazine/middleeast/2006/july- aug/22_1.htm