CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ GIÁM SÁT HÀNH TRÌNH 1. Khái quát chung về hệ thống GPS. Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) của NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing and Ranging) là một hệ thống định vị dựa trên cơ sở các vệ tinh được triển khai bởi Bộ quốc phòng Mỹ.
Công việc của hệ thống được bắt đầu vào năm 1973 do sự phối hợp giữa chương trình TIMATION của Hải quân Mỹ và đề án 621B của lực lượng Không quân Mỹ. Cả hai chương trình này đã được xây dựng trong khoảng giữa những năm 1960 để triển khai hệ thống dẫn hướng hàng hải bằng phép đo các cự ly.1 Cấu trúc hệ thống định vị vệ tinh GPS Hệ GPS bao gồm ba phần đó là phần không gian, phần người sử dụng và phần điều khiển. Phần không gian hiện nay gồm có 24 vệ tinh đang làm việc và một số vệ tinh dự phòng. Các vệ tinh được phóng gần đây là loại Block II, là loại cải tiến của thế hệ Block I.
Các vệ tinh này được sắp xếp trên sáu mặt phẳng quỹ đạo 1 nghiêng góc 550 so với mặt phẳng xích đạo. Mỗi vệ tinh bay trên một quĩ đạo riêng ở độ cao danh nghĩa là 20183km. Khoảng thời gian cần thiết để một vệ tinh bay quanh quĩ đạo một vòng là 12 giờ hằng tinh, tương đương với một nửa thời gian quay của trái đất. Các vệ tinh được trang bị hệ đồng hồ chính xác để vệ tinh có thể phát các tín hiệu mang thông điệp về thời gian.
Mỗi vệ tinh phát ra hai tần số vô tuyến phục vụ mục đích định vị: tín hiệu L1 trên tần số 1575,42 MHz và L2 trên tần số 1227,6MHz. Các tần số sóng mang được điều biên bởi hai mã giả-ngẫu nhiên (pseudo-random). Phần điều khiển bao gồm bốn trạm giám sát được phân bố quanh bề mặt trái đất ở Diego Garcia (Ấn độ dương), đảo Ascension, Kwajalein và Hawaii và một trạm điều khiển chính được bố trí tại trung tâm điều hành không gian tập trung tại Colorado Springs, tiểu bang Colorado, Mỹ. Mục đích của phần điều khiển là hiển thị sự hoạt động của các vệ tinh, xác định quỹ đạo của chúng, xử trí các đồng hồ nguyên tử và truyền các thông điệp cần phổ biến lên các vệ tinh.
Cả năm trạm đều là các trạm giám sát theo dõi các tín hiệu GPS để dùng vào việc kiểm soát các vệ tinh và dự đoán quĩ đạo của chúng. Công việc theo dõi được thực hiện bởi những máy thu hai tần số có trang bị dao động ký Cesium. Các thông số khí tượng được thu thập để có thể đánh giá một cách chính xác nhất thời gian trễ trong tầng đối lưu. Vị trí quan sát của các trạm này được xác định với độ chính xác cực kỳ cao.
Ba trong số các trạm này (Diego Garcia (Ấn độ dương), đảo Ascension, Kwajalein) có khả năng chuyển các số liệu lên vệ tinh, bao gồm các lịch thiên văn mới, số liệu hiệu chỉnh đồng hồ và các số liệu thông điệp cần phát đồng thời ra các lệnh điều khiển từ xa. Chỉ có một trạm ở Colorado Springs là trạm điều khiển chính. Ngày nay chúng ta rất dễ dàng nhận thấy sự hiện diện của công nghệ định vị vệ tinh GPS trong mọi mặt của đời sống xã hội. Nghiên cứu về ứng dụng GPS trong lĩnh vực giao thông vận tải cho thấy ở giao thông hàng không, 100% các máy bay thương mại và quân sự sử dụng hệ thông dẫn đường tự động bằng GPS.
2 Trong giao thông đường biển, hệ thống GPS được trang bị trên tất cả các tàu biển viễn dương, tàu quân sự hiện đại. Trong giao thông đường bộ, hệ thống giám sát dẫn đường và điều khiển giao thông cũng đã khai thác tuyệt đối thế mạnh của công nghệ GPS. GPS trở thành một hợp phần không thể thiếu trong công nghiệp ô tô, chúng ta đã thấy sự có mặt của hệ thống định vị dẫn đường GPS trong các thương hiệu xe hơi nổi tiếng như MERCEDES, BMW, PORSCHE, MAY BACH, CADILAC, AUDI, ROLL ROYCE…. Có thể nói, sự kết hợp giữa công nghệ thông tin, hệ thống bản đồ số và thiết bị định vị vệ tinh GPS đã tạo thành một hệ thống dẫn đường lý tưởng cho các phương tiện giao thông vận tải.
Nhận rõ tầm quan trọng, tính tiện ích trong việc khai thác, sử dụng hệ thống định vị GPS, Bộ Giao thông Vận tải đã ban hành Nghị định 91/2009/NĐ-CP và Thông tư 14/2010/TT-BGTVT quy định về trang bị, lắp đặt thiết bị giám sát hành trình xe bằng thiết bị định vị vệ tinh GPS. Hệ thống giám sát hành trình quản lý xe đặc chủng của lực lượng Công an Nhân dân. Trong quá trình đổi mới đất nước, bước đầu đã đạt được những thành tựu quan trọng. Cùng với quá trình đổi mới, mở cửa, hội nhập với thế giới, nước ta đang đứng trước những vận hội lớn nhưng cũng có những thách thức mới, đó là: các thế lực thù địch lợi dụng việc đổi mới, mở cửa để xâm nhập phá hoại an ninh chính trị, an ninh kinh tế; trên mặt trận bảo vệ trật tự an toàn xã hội cũng xuất hiện nhiều loại tội phạm mới, với quy mô, tính chất ngày càng phức tạp.
Vì vậy, lực lượng Công an Nhân dân phải đồng thời giải quyết 2 vấn đề lớn: vừa đảm bảo an ninh trật tự, vừa đảm bảo an toàn cho mội trường đầu tư, tạo thuận lợi cho việc hợp tác, đầu tư phát triển kinh tế, xã hội. Để đáp ứng được yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay, lực lượng Công an Nhân dân ngoài việc phải nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ, cần phải được trang bị thêm kiến thức khoa học kỹ thuật, công nghệ với những trang thiết bị phương tiện hiện đại, công nghệ cao thì mới có thể đáp ứng yêu cầu bảo vệ an ninh trật tự trong tình hình mới. 3 Việc ứng dụng công nghệ định vị qua vệ tinh (GPS) kết hợp với công nghệ GSM/GPRS và GIS giúp giám sát xe từ xa theo thời gian thực sẽ mang lại những hiệu quả cao và những lợi ích thiết thực đối với công tác quản lý, giám sát và điều hành các xe đặc chủng của lực lượng Công an Nhân dân, đảm bảo phục vụ nhanh chóng kịp thời các yêu cầu của công tác đấu tranh giữ gìn an ninh chính trị và đảm bảo trật tự an toàn xã hội. Mỗi xe đặc chủng của lực lượng Công an Nhân dân cần giám sát, quản lý được trang bị thiết bị thiết bị đầu cuối (GPS Trancking Unit).
Modunle GPS trong thiết bị đầu cuối bắt tín hiệu GPS từ vệ tinh để định vị vị trí xe. Vị trí xe đặc chủng cùng với các thông số khác được gửi về trung tâm chỉ huy (đặt tại Công an tỉnh, thành phố hoặc các đơn vị nghiệp vụ của lực lượng Công an) qua đường truyền GSM/GPRS tự động sau một khoảng thời gian định trước, nhỏ nhất là 15 giây hoặc theo yêu cầu. Với công nghệ GIS, máy tính kết nối vào trung tâm chỉ huy qua internet có thể giám sát, điều hành và quản lý các xe theo thời gian thực trên nền bản đồ số chi tiết 65 tỉnh thành Việt Nam. Sử dụng công nghệ GPS, ngay tại các trung tâm chỉ huy, lực lượng CAND sẽ quản lý, giám sát và điều hành hoạt động các xe đặc chủng với các chức năng chính sau: - Quản lý, điều hành một hay nhiều xe cùng một lúc tại một thời điểm - Kiểm tra lại lộ trình xe chạy theo khoảng thời gian và tốc độ tùy chọn - Kiểm soát việc các xe đặc chủng ra vào các địa điểm trọng yếu (doanh trại, kho tàng, khu vực cấm, trại giam giữ, mục tiêu trọng điểm về an ninh.) - Kiểm tra, điều hành tốc độ, quãng đường di chuyển của các xe - Kiểm soát các thao tác vận hành xe: dừng, khởi động, tắt máy.
- Theo dõi quản lý, phân tích tốc độ - Theo dõi quản lý sử dụng xe 4 1.3 Các yêu cầu kỹ thuật chung của hệ thống giám sát hành trình. Kết cấu thiết bị giám sát hành trình: Thiết bị giám sát hành trình bao gồm phần cứng (bộ vi xử lý, bộ phận ghi, lưu giữ, truyền phát dữ liệu, đồng hồ đo thời gian thực, bộ phận nhận tín hiệu định vị toàn cầu GPS, bộ phận thu nhận thông tin lái xe, cổng kết nối, bộ phận thông báo trạng thái hoạt động thiết bị, …) và phần mềm phân tích dữ liệu. Yêu cầu về các thông tin tối thiểu cần ghi, xử lý, lưu giữ và truyền phát của thiết bị giám sát hành trình: Thiết bị giám sát hành trình phải có tính năng liên tục ghi, lưu giữ và truyền phát qua mạng Internet về máy tính quản lý để lưu trữ theo quy định các thông tin tối thiểu về quá trình khai thác, vận hành của xe sau đây: - Thông tin về xe và lái xe; - Hành trình của xe; - Tốc độ vận hành của xe; - Số lần và thời gian dừng, đỗ xe; - Số lần và thời gian đóng, mở cửa xe; 1. Điều kiện làm việc Thiết bị giám sát hành trình phải nhỏ gọn, có vỏ bọc cứng, đảm bảo trong môi trường làm việc của xe phải hoạt động bình thường, không làm mất hay thay đổi những dữ liệu đã được ghi, lưu trữ trong thiết bị giám sát hành trình.
Chức năng tự động xác nhận trạng thái hoạt động của thiết bị Khi bắt đầu hoạt động, thiết bị giám sát hành trình phải tiến hành tự kiểm tra và có các tín hiệu thông báo trạng thái hoạt động thiết bị. Dung lượng bộ nhớ: Dung lượng bộ nhớ của thiết bị giám sát hành trình phải đảm bảo ghi và lưu giữ các dữ liệu tối thiểu liên quan của xe trong thời gian tối thiểu 30 ngày. Đồng bộ thời gian GPS: Khi vận hành, tất cả các số liệu liên quan đến thời gian lưu trữ phải được đồng bộ với thời gian GPS và được hiệu chỉnh theo giờ Việt Nam. Khi mất tín hiệu GPS, phải tự động chuyển sang sử dụng đồng hồ thời gian của thiết bị đã được đồng bộ với đồng hồ GPS trước đó; 1.
Phần mềm phân tích dữ liệu Phần mềm phân tích dữ liệu của thiết bị giám sát hành trình phải đáp ứng các yêu cầu tối thiểu sau đây: - Phải có khả năng tìm, truy cập, lưu trữ, thống kê, lập bảng, biểu đồ dữ liệu, … đối với các thông tin tối thiểu liên quan trong quá trình khai thác.