CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Ở chương này ta trình bày sơ đồ khối của hệ thống, giải thích các khối, quy trình hoạt động và tính toán các thông số cần thiết của hệ thống. Trình bày và giải thích sơ dồ nguyên lí. Chương 4: Thi Công Hệ Thống Ở chương này ta tiến hành thi công hệ thống, lưu đồ giải thuật, viết chương trình và thiết kế giao diện cho web.
Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Ở chương này ta trình bày kết quả đã đạt được, nhận xét đánh giá về hệ thống, hình ảnh thực tế và hoạt động của thiết bị. Trình bày kết quả của giao diện web và giải thích. Chương 6: Kêt Luận và Hướng Phát Triển Ở chương cuối này ta trình bày những kết luận rút ra được sau quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài, kêt luận về khả năng hoạt động của thiết bị trên thực tế. Qua đó đưa ra những kiến nghị và đề xuất hướng phát triển của đề tài.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 GIỚI THIỆU Tổng quan về GPS. Tổng quan về GSM. Giới thiệu phần cứng.2 TỔNG QUAN VỀ GPS 2.1 Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống GPS Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) được Chính phủ Mỹ thiết lập năm 1995, là hệ thống định vị, dẫn hướng và định thời trên không trung được sử dụng rộng rãi hiện nay.
Hệ thống vệ tinh này cung cấp miễn phí các dịch vụ có liên quan, bao gồm các hoạt động dân sự và quân sự cho người sử dụng trên toàn thế giới. Việc áp dụng công nghệ GPS không chỉ phổ biến cho việc sử dụng dân sự, từ ôtô, máy bay đến điện thoại di động, mà cũng là một bộ phận không thể thiếu của hệ thống an ninh và bảo vệ quốc phòng. Hệ thống định vị toàn cầu là một mạng gồm 24 vệ tinh Navstar quay xung quanh Trái đất tại độ cao 11. Được Bộ Quốc Phòng Mỹ ấn định chi phí ban đầu vào khoảng 13 tỷ USD, tuy nhiên việc truy nhập tới GPS là miễn phí đối với mọi người dùng, kể cả những người ở các nước khác.
Các số liệu định vị và định thời được sử dụng cho vô số những ứng dụng khác nhau bao gồm hàng không, đất liền và hàng hải, theo dõi các phương tiện giao thông trên bộ và tàu biển, điều tra khảo sát và vẽ bản đồ, quản lý tài sản và tài nguyên thiên nhiên. Với việc khắc phục được những giới hạn về độ chính xác quân sự vào tháng 3/1996, ngày nay GPS có thể chỉ ra chính xác vị trí của các mục tiêu chỉ nhỏ bằng đồng 10 xu ở bất kỳ nơi nào trên bề mặt trái đất. Vệ tinh GPS đầu tiên đã được phóng vào năm 1978. Mười vệ tinh đầu tiên là các vệ tinh “mở mang”, gọi là Block 1 (Lô 1).
Từ năm 1989 đến năm 1993 có 23 vệ tinh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT khai thác, gọi là Block 2 (Lô 2) đã được phóng lên quỹ đạo. Vệ tinh thứ 24 được phóng nốt vào năm 1994 đã hoàn thành hệ thống. Từ sau năm 1995 hệ thống GPS vẫn tiếp tục được duy trì và bảo dưỡng cũng như thay thế những vệ tinh già tuổi.
Năm 2000, số vệ tinh trong chòm GPS đã tăng lên 28 vệ tinh. Từ 28/08/2009, đã có 35 vệ tinh trong chòm GPS, với 30 vệ tinh “khỏe mạnh” cho người sử dụng. Trong số 35 vệ tinh này, 24 vệ tinh đang hoạt động chính, các vệ tinh còn lại đóng vai trò dự phòng trong trường hợp 1 trong số 24 vệ tinh chính bị hư hỏng.2 Các thành phần của GPS Hệ thống vệ tinh GPS được chia làm 3 phần: - Phần không gian (space segment): các vệ tinh. - Phần điều khiển (control segment): trạm mặt đất.
- Phần người sử dụng (user segment): bộ thu tín hiệu. 1 Các thành phần của hệ thống GPS. Phần không gian – Space segment Gồm 28 quả vệ tinh (24 vệ tinh hoạt động và 4 vệ tinh dự trữ khi có một chiếc nào bị hỏng, tính đến năm 2000) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 20.200 km, bán kính quỹ đạo 26.600 km và chuyển động ổn định, hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ.
Các vệ tinh này chuyển động với vận tốc 7 nghìn BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT dặm một giờ. Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào. Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời.
Chúng có các nguồn pin dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng Mặt Trời. Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định. 2 Chuyển động của các vệ tinh nhân tạo xung quanh Trái đất. Phần điều khiển – Control segment Hình 2.
3 Các trạm kiểm soát và ăng-ten. Là một mạng lưới các phương tiện kiểm soát theo dõi các vệ tinh, theo dõi đường truyền, nhận tín hiệu và phân tích xử lý. Mục đích trong phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông tin thời gian chính xác. Có 5 trạm kiểm soát đặt rải rác trên trái đất.
Bốn trạm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT kiểm soát hoạt động một cách tự động, và một trạm kiểm soát là trung tâm. Bốn trạm này nhận tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi các thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm. Tại trạm kiểm soát trung tâm, nó sẽ sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với hai ăng-ten khác để gửi lại thông tin cho các vệ tinh.
Ngoài ra, còn một trạm kiểm soát trung tâm dự phòng và sáu trạm quan sát chuyên biệt. Phần người sử dụng – User segment Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này. Các bộ thu GPS của người sử dụng bao gồm ăng-ten, bộ xử lý và một đồng hồ có độ ổn định cao được đặt ở tần số truyền dẫn của các vệ tinh. Chúng cũng có thể bao gồm các bộ phận hiển thị để cung cấp các thông tin vị trí, tốc độ, hay bản đồ chỉ đường.
Một bộ thu GPS được mô tả với số kênh. Nó cho biết số lượng vệ tinh tối đa mà bộ thu có thể xử lý đồng thời. Hiện nay, số kênh của bộ thu GPS thường đạt tới 12 đến 20 kênh. Đa số các bộ thu GPS có thể truyền tải dữ liệu tính toán được tới máy tính hay các thiết bị khác sử dụng giao thức NMEA 0183 hay chuẩn mới hơn và ít sử dụng hơn là NMEA 2000.
Ngoài ra cũng có các giao thức khác như SiRF hay MTK. Bộ thu GPS có thể truyền dữ liệu tới các thiết bị khác thông qua giao tiếp nối tiếp, USB hay Bluetooth.3 Nguyên tắc hoạt động của GPS Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người dùng. Về bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng.
Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều quãng cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy. Máy thu phải nhận được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động. Khi nhận được tín hiệu của ít nhất BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 vệ tinh thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian Mặt Trời mọc, lặn và nhiều thứ khác nữa.3 TỔNG QUAN VỀ GSM 2.1 Tổng quan Hệ thống thông tin di động toàn cầu – GSM (Global System for Mobile Communication) là tiêu chuẩn phổ biến nhất trong thông tin di động trên thế giới hiện nay. Theo tổ chức sáng lập là hiệp hội GSM ước đoán rằng 80% thị trường di động toàn cầu đang sử dụng công nghệ này, với hơn 3 tỷ người trên hơn 212 quốc gia. Sự phổ biến này giúp cho việc chuyển vùng quốc tế giữa các nhà cung cấp dịch vụ di động trở nên dễ dàng, các thuê bao có thể sử dụng dịch vụ di động ở nhiều nơi trên thế giới.
Ngoài cung cấp dịch vụ cuộc gọi thoại, GSM cũng mở rộng các dịch vụ tiện lợi khác cho người sử dụng như tin nhắn ngắn SMS, được hỗ trợ tốt bởi hầu hết các chuẩn di động khác. Các tiêu chuẩn mới sau này ra đời, như General Packet Radio Service – GPRS (năm 1997) và Enhanced Data Rates for GSM Evolution – EDGE (năm 1999), mang lại các dịch vụ giá trị gia tăng phong phú và các mức cước phí hấp dẫn.2 Lịch sử mạng GSM Vào đầu những năm 1980 tại Châu Âu, người ta phát triển một mạng điện thoại di động chỉ sử dụng cho vài khu vực, sau đó vào năm 1982 nó được chuẩn hóa bởi CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) và tạo ra GSM (Groupe Spécial Mobile) với mục đích sử dụng chung cho toàn Châu Âu. Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên bởi nhà khai thác Radiolinja ở Finland. Vào năm 1989, công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM được chuyển giao cho Viện viễn thông Châu Âu – ETSI (European Telecommunications Standards Institute), các tiêu chuẩn đặc tính phase 1 của công nghệ GSM được công bố năm 1990.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đến cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia.