I. Giới thiệu đề tài
Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc nghiên cứu và xây dựng giải pháp định vị đối tượng sử dụng công nghệ ARM và GPS. Đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tế trong việc quản lý các đối tượng di động, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận tải. Khoa học máy tính đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các hệ thống nhúng, giúp tối ưu hóa quá trình định vị và giám sát. Mục tiêu chính của đề tài là tạo ra một giải pháp có giá thành thấp, tốc độ phát triển nhanh và khả năng mở rộng cao.
1.1 Tổng quan và lý do thực hiện đề tài
Bài toán định vị đối tượng là một vấn đề quan trọng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là giao thông vận tải. GPS là công nghệ được sử dụng rộng rãi để xác định vị trí chính xác của các đối tượng. Tuy nhiên, việc ứng dụng GPS tại Việt Nam còn gặp nhiều khó khăn do giá thành cao và thiếu sự làm chủ công nghệ. Đề tài này nhằm khắc phục những hạn chế đó bằng cách sử dụng công nghệ nhúng ARM, giúp tạo ra các thiết bị định vị hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu và phát triển một giải pháp định vị dựa trên công nghệ ARM và GPS. Giải pháp này không chỉ giúp xác định vị trí đối tượng mà còn hỗ trợ quản lý trạng thái của đối tượng trong quá trình hoạt động. Đề tài cũng tập trung vào việc xây dựng một hệ thống quản lý trực tuyến thông qua web server, giúp tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống.
II. Các công trình liên quan
Chương này trình bày các giải pháp định vị hiện có trên thế giới và tại Việt Nam. Các thiết bị sử dụng GPS đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, từ các thiết bị hộp đen trên xe đến các điện thoại di động tích hợp GPS. Các hệ thống này được chia thành hai loại chính: hệ thống offline và hệ thống online. Hệ thống offline lưu trữ dữ liệu trên thiết bị, trong khi hệ thống online có khả năng giao tiếp trực tiếp với máy chủ trung tâm.
2.1 Các giải pháp định vị đối tượng
Các thiết bị sử dụng GPS như hộp đen và điện thoại di động đã được ứng dụng rộng rãi trong việc quản lý phương tiện giao thông. Các thiết bị này giúp ghi lại thông tin về vị trí, tốc độ, và hướng di chuyển của đối tượng. Tuy nhiên, hệ thống offline có nhược điểm là không thể cung cấp thông tin trực tuyến, trong khi hệ thống online lại đòi hỏi kết nối liên tục với máy chủ.
2.2 Phương pháp xác định vị trí đối tượng
Để xác định vị trí chính xác của đối tượng, các phương pháp như Map-Matching đã được nghiên cứu và ứng dụng. Phương pháp này giúp cải thiện độ chính xác của dữ liệu GPS bằng cách ánh xạ tọa độ thực lên bản đồ số. Các kỹ thuật này dựa trên thông tin địa lý và hình học của bản đồ, giúp nâng cao hiệu quả của hệ thống định vị.
III. Bộ xử lý ARM
Chương này giới thiệu về bộ xử lý ARM, một công nghệ nhúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị di động và hệ thống nhúng. ARM có ưu điểm về sức mạnh xử lý, tiêu thụ điện năng thấp và khả năng tích hợp các hệ điều hành nhúng. Đề tài sử dụng bộ xử lý ARM để xây dựng thiết bị định vị, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.
3.1 Giới thiệu bộ xử lý ARM
Bộ xử lý ARM là một trong những công nghệ nhúng phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng trong nhiều thiết bị như điện thoại di động, PDA, và các hệ thống nhúng khác. ARM có khả năng xử lý mạnh mẽ và tiêu thụ điện năng thấp, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao và ổn định.
3.2 Các đặc điểm cơ bản
Bộ xử lý ARM có các đặc điểm nổi bật như tập lệnh ARM và Thumb, giúp tối ưu hóa hiệu suất xử lý. Ngoài ra, vi xử lý LPC2378 được sử dụng trong đề tài này có khả năng tích hợp các module ngoại vi, giúp tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống.
IV. Tổng quan hệ thống GPS
Chương này trình bày tổng quan về hệ thống GPS, bao gồm cấu trúc, phương pháp xác định tọa độ và các kỹ thuật cải thiện tín hiệu GPS. Hệ thống GPS bao gồm ba phần chính: phần không gian, trạm mặt đất và phần người sử dụng. Độ chính xác của hệ thống GPS phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm số lượng vệ tinh, điều kiện môi trường và chất lượng thiết bị thu tín hiệu.
4.1 Giới thiệu GPS
Hệ thống GPS là một công nghệ định vị toàn cầu, sử dụng các vệ tinh để xác định vị trí của đối tượng. Hệ thống này bao gồm ba phần chính: phần không gian (các vệ tinh), trạm mặt đất (các trạm điều khiển) và phần người sử dụng (các thiết bị thu tín hiệu GPS).
4.2 Phương pháp xác định tọa độ GPS
Phương pháp xác định tọa độ GPS dựa trên nguyên lý đo khoảng cách giữa thiết bị thu và các vệ tinh. Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như sai số của vệ tinh, điều kiện môi trường và chất lượng thiết bị thu. Các kỹ thuật như GPS vi phân được sử dụng để cải thiện độ chính xác của tín hiệu GPS.
V. Hiện thực hệ thống định vị và giám sát đối tượng
Chương này trình bày chi tiết về việc hiện thực hệ thống định vị và giám sát đối tượng dựa trên công nghệ ARM và GPS. Hệ thống bao gồm hai phần chính: thiết bị định vị và web server quản lý. Thiết bị định vị được tích hợp module thu tín hiệu GPS và hỗ trợ kết nối GPRS để giao tiếp với máy chủ. Web server được xây dựng để quản lý đối tượng và hiển thị thông tin trên bản đồ số.
5.1 Thiết bị định vị giám sát đối tượng
Thiết bị định vị được xây dựng dựa trên bộ xử lý ARM, tích hợp module thu tín hiệu GPS và hỗ trợ kết nối GPRS. Thiết bị này có khả năng phân tích dữ liệu GPS, nhận biết trạng thái của đối tượng và gửi thông tin về máy chủ khi cần. Phần mềm nhúng được phát triển để điều khiển thiết bị và xử lý dữ liệu.
5.2 Hiện thực website
Web server được xây dựng để quản lý đối tượng và hiển thị thông tin trên bản đồ số. Website được tích hợp với Google Maps để hiển thị vị trí và lộ trình của đối tượng. Các phương pháp cải tiến độ chính xác trong ánh xạ bản đồ cũng được nghiên cứu và ứng dụng để nâng cao hiệu quả của hệ thống.
