Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Bị Giám Sát Hành Trình Chống Giả Mạo Tín Hiệu GNSS

• Tác giả: Phạm Tùng Lâm
• Người hướng dẫn: PGS. Lã Thế Vinh
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính
• Đề tài: Thiết Bị Giám Sát Hành Trình Chống Giả Mạo Tín Hiệu GNSS
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM KẾT
• TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu và phạm vi đề tài
• 1.3. Định hướng giải pháp
• 1.4. Bố cục đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU
• 2.1. Khảo sát, tìm hiểu
• 2.1.1. Hạn chế của các hệ thống hiện tại
• 2.1.2. Tìm hiểu về vấn đề giả mạo tín hiệu GNSS
• 2.1.3. Tìm hiểu giả mạo GNSS thông qua bản tin định vị (Navigation Message)
• 2.2. Phân tích hướng giải quyết
• 2.2.1. Phân tích phương pháp
• 3. CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN (PCB) CHO THIẾT BỊ GIÁM SÁT
• 4.1. Thiết kế sơ đồ mạch nguyên lý
• 4.1.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý Nguồn cấp điện
• 4.1.2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý các cảm biến
• 4.1.3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý vi điều khiển Atmega8L
• 4.1.4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mô-đun Quectel SC20
• 4.1.5. Thiết kế sơ đồ nguyên lý Nano Sim
• 4.1.6. Thiết kế sơ đồ nguyên lý cổng kết nối USB của mô-đun Quectel SC20
• 4.1.7. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mô-đun ublox NEO-M9
• 4.1.8. Thiết kế sơ đồ nguyên lý kết nối UART của mô-đun ublox và mô-đun Quectel SC20
• 4.1.9. Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống Anten
• 4.2. Thiết kế mạch in PCB
• 4.2.1. Lưu ý khi sắp xếp linh kiện và đi dây cho bản thiết kế mạch in (PCB)
• 4.2.2. Lưu ý khi thiết kế sơ đồ mạch in (PCB) dây dao động thạch anh của Atmega8L
• 4.2.3. Lưu ý khi thiết kế sơ đồ mạch in (PCB) dây USB của Quectel SC20
• 4.3. Kiểm tra, gỡ lỗi
• 4.3.1. Kiểm tra, gỡ lỗi trước khi gửi mạch đi in
• 4.3.2. Kiểm tra, gỡ lỗi trong quá trình hàn mạch
• 4.3.3. Kiểm tra, gỡ lỗi sau khi hàn mạch
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CHO THIẾT BỊ GIÁM SÁT
• 5.1. Tổng quan về thiết kế phần mềm trong đồ án
• 5.2. Phần mềm nhúng trên vi điều khiển Atmega8L
• 5.2.1. Cấu hình GPIO của vi điều khiển Atmega8L
• 5.2.2. Cấu hình ngắt của vi điều khiển Atmega8L
• 5.2.3. Cấu hình chế độ tiết kiệm năng lượng (sleep mode) của vi điều khiển Atmega8L
• 5.2.4. Cơ chế hoạt động
• 5.3. Phần mềm ứng dụng Android
• 5.3.1. Các bản tin sử dụng trong ứng dụng từ mô-đun GNSS ublox NEO-M9
• 5.3.2. Cấu hình UART cho mô-đun Quectel SC20 để nhận dữ liệu từ mô-đun GNSS
• 5.3.3. Tổng quan thiết kế
• 5.3.4. Cấu trúc phần mềm
• 5.3.5. Các luồng hoạt động
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Kết quả đạt được
• 6.1.1. Kết quả thực tế PCB
• 6.1.2. Kết quả thử nghiệm phần mềm
• 6.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Thiết Bị Giám Sát Hành Trình Chống Giả Mạo Tín Hiệu GNSS

Thiết bị giám sát hành trình tích hợp khả năng chống giả mạo tín hiệu GNSS đang trở thành một giải pháp quan trọng trong bối cảnh công nghệ IoT phát triển mạnh mẽ. Những thiết bị này không chỉ cung cấp thông tin về vị trí mà còn đảm bảo tính chính xác và an toàn cho các ứng dụng trong giao thông, logistics và an ninh quốc phòng. Việc phát triển thiết bị này nhằm khắc phục những hạn chế của các thiết bị hiện có trên thị trường, đặc biệt là khả năng chống lại các cuộc tấn công giả mạo tín hiệu GNSS.

1.1. Định Nghĩa Thiết Bị Giám Sát Hành Trình GNSS

Thiết bị giám sát hành trình GNSS là một hệ thống sử dụng công nghệ định vị toàn cầu để theo dõi vị trí và hành trình của phương tiện. Thiết bị này thường được sử dụng trong quản lý vận tải và an ninh, giúp cung cấp thông tin chính xác về vị trí và trạng thái của phương tiện.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Chống Giả Mạo Tín Hiệu GNSS

Chống giả mạo tín hiệu GNSS là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo tính chính xác của dữ liệu định vị. Việc giả mạo tín hiệu có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng, từ việc mất mát dữ liệu đến đe dọa an toàn giao thông. Do đó, thiết bị giám sát hành trình cần tích hợp các giải pháp bảo mật hiệu quả.

II. Vấn Đề Giả Mạo Tín Hiệu GNSS Trong Thiết Bị Giám Sát

Giả mạo tín hiệu GNSS là một trong những thách thức lớn nhất mà các thiết bị giám sát hành trình phải đối mặt. Tín hiệu GNSS thường yếu và dễ bị tấn công, dẫn đến nguy cơ làm sai lệch dữ liệu định vị. Các phương pháp hiện tại để phát hiện và ngăn chặn tín hiệu giả mạo thường yêu cầu hiệu năng xử lý cao và tiêu thụ nhiều năng lượng, gây khó khăn cho các thiết bị IoT.

2.1. Các Hạn Chế Của Hệ Thống GNSS Hiện Tại

Hệ thống GNSS hiện tại thường phụ thuộc vào một nguồn tín hiệu duy nhất, như GPS. Khi tín hiệu này bị can thiệp hoặc giả mạo, thiết bị không có cơ chế đối chiếu tín hiệu, dẫn đến nguy cơ sai lệch thông tin giám sát.

2.2. Tác Động Của Giả Mạo Tín Hiệu GNSS

Giả mạo tín hiệu GNSS có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng, từ việc làm sai lệch thông tin định vị đến đe dọa an toàn giao thông. Điều này đặc biệt nguy hiểm trong các ứng dụng quân sự và an ninh, nơi mà độ chính xác của dữ liệu là rất quan trọng.

III. Phương Pháp Chống Giả Mạo Tín Hiệu GNSS Hiệu Quả

Để giải quyết vấn đề giả mạo tín hiệu GNSS, cần áp dụng các phương pháp phát hiện và ngăn chặn hiệu quả. Các giải pháp này không chỉ giúp bảo vệ dữ liệu định vị mà còn tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng cho thiết bị IoT.

3.1. Phát Hiện Giả Mạo Tín Hiệu Qua Phân Tích Dữ Liệu

Phương pháp phát hiện giả mạo tín hiệu GNSS có thể được thực hiện thông qua việc phân tích dữ liệu định vị và so sánh với các nguồn tin cậy. Điều này giúp phát hiện các dấu hiệu bất thường trong tín hiệu nhận được.

3.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới Vào Thiết Bị

Việc tích hợp các công nghệ mới như mô-đun GNSS ublox NEO-M9 và cảm biến gia tốc vào thiết bị giám sát hành trình sẽ giúp nâng cao khả năng phát hiện và ngăn chặn tín hiệu giả mạo, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Thiết Bị Giám Sát Hành Trình

Thiết bị giám sát hành trình tích hợp chống giả mạo tín hiệu GNSS có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như quản lý phương tiện giao thông, logistics và an ninh. Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả quản lý mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

4.1. Quản Lý Phương Tiện Giao Thông

Thiết bị giám sát hành trình giúp theo dõi vị trí và trạng thái của phương tiện trong thời gian thực, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý và giảm thiểu rủi ro trong vận tải.

4.2. Ứng Dụng Trong An Ninh Quốc Phòng

Trong lĩnh vực an ninh quốc phòng, thiết bị giám sát hành trình giúp đảm bảo an toàn cho các hoạt động quân sự, cung cấp thông tin chính xác về vị trí và tình trạng của các phương tiện.

V. Kết Luận Về Thiết Bị Giám Sát Hành Trình Chống Giả Mạo Tín Hiệu GNSS

Thiết bị giám sát hành trình tích hợp chống giả mạo tín hiệu GNSS không chỉ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật mà còn đóng góp một giải pháp khả thi cho các vấn đề hiện tại trong quản lý vận tải và an ninh. Tương lai của thiết bị này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị hơn nữa cho các ứng dụng thực tiễn.

5.1. Tương Lai Của Công Nghệ GNSS

Công nghệ GNSS sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều cải tiến trong khả năng chống giả mạo và bảo mật. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong tương lai.

5.2. Định Hướng Phát Triển Thiết Bị

Định hướng phát triển thiết bị giám sát hành trình sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất và tính năng, nhằm đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau.