Luận Văn Thạc Sĩ: Thiết Kế Hệ Thống Chống Trộm Trên Xe Gắn Máy Sử Dụng Công Nghệ Cao

Tài liệu nghiên cứu Thiết kế chế tạo hệ thống chống trộm trên xe gắn máy sử dụng công nghệ cao, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật.

• Tác giả: Phạm Minh Đẩu
• Người hướng dẫn: PGS. Đỗ Văn Dũng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Chống Trộm Xe Gắn Máy Sử Dụng Công Nghệ Cao
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về hướng nghiên cứu
• 1.2. Tổng quan kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2.1. Các đề tài nghiên cứu trong nước
• 1.2.2. Các đề tài nghiên cứu ngoài nước
• 1.3. Lý do chọn đề tài
• 1.4. Mục đích nghiên cứu của đề tài
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.6. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
• 1.7. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.8. Giới hạn của đề tài
• 1.9. Phương pháp nghiên cứu
• 1.10. Kế hoạch thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Dấu vân tay và một số đặc trưng nhận dạng
• 2.2. Cảm biến nhận dạng vân tay
• 2.2.1. Dấu vân tay gián tiếp
• 2.2.2. Dấu vân tay trực tiếp live scanner fingerprint
• 2.3. Cấu trúc của một hệ thống nhận dạng vân tay
• 2.4. Hệ thống định vị toàn cầu GPS và các thành phần cơ bản
• 2.4.1. Hệ thống định vị toàn cầu GPS - Global Positioning System
• 2.4.2. Các thành phần cơ bản của hệ thống định vị toàn cầu
• 2.5. Hoạt động của hệ thống GPS
• 2.6. Nguyên lý định vị và cách xác định vị trí định vị
• 2.6.1. Nguyên lý định vị GPS
• 2.6.2. Xác định khoảng cách để định vị
• 2.6.2.1. Định nghĩa khoảng cách
• 2.6.2.2. Xác định vị trí từ các khoảng cách
• 2.6.3. Nguyên tắc xác định vị trí 1 điểm
• 2.6.4. Tính vị trí user từ khoảng cách
• 2.7. Thành phần tín hiệu GPS
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG
• 3.1. Giao tiếp cổng nội tiếp UART
• 3.1.1. Truyền thông nội tiếp không đồng bộ
• 3.1.2. Định dạng dữ liệu truyền thông nội tiếp không đồng bộ
• 3.1.3. Truyền thông nội tiếp không đồng bộ giữa hai nút
• 3.2. Module nhận dạng vân tay R305
• 3.2.1. Quá trình nhận diện vân tay trong module vân tay
• 3.2.2. Kết nối module với thiết bị
• 3.3. Giới thiệu module GPS NEO - 6m
• 3.4. Module GSM/GPRS SIM900A
• 3.5. Vi xử lý ARM Cortex M3
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
• 4.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống
• 4.2. Hoạt động của hệ thống
• 4.3. Thuật toán điều khiển hệ thống
• 4.3.1. Thuật toán xác định sai lệch tọa độ với GPS
• 4.3.2. Thuật toán điều khiển hệ thống
• 4.4. Thiết kế ứng dụng điện thoại điều khiển hệ thống
• 5. CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
• 5.1. Điều kiện thực nghiệm
• 5.2. Quá trình thực nghiệm
• 5.3. Đánh giá kết quả
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 6.1. Kết quả đạt được
• 6.2. Những vấn đề tồn tại
• 6.3. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Chống Trộm Xe Máy Công Nghệ Cao

Ngày nay, công nghệ sinh trắc học được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, đặc biệt là nhận dạng vân tay. Các đặc trưng vân tay là duy nhất và không thay đổi, khiến nó trở thành phương pháp bảo mật đáng tin cậy hơn mật khẩu hay thẻ từ. Ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay đã có từ lâu, nhưng chỉ thực sự phát triển mạnh mẽ với sự ra đời của hệ thống nhận dạng vân tay tự động (AFIS). Cùng với sự phát triển của phần mềm nhúng, công nghệ này mang lại nhiều lợi ích cho cả nhà phát triển và xã hội. Bên cạnh đó, công nghệ định vị toàn cầu GPS cũng phát triển mạnh mẽ, giúp xác định vị trí dễ dàng. Đề tài "Thiết kế, chế tạo hệ thống chống trộm xe gắn máy sử dụng công nghệ cao" kết hợp ưu điểm của hai công nghệ này để bảo vệ và quản lý tài sản một cách hiệu quả.

1.1. Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Trắc Học Trong An Ninh Xe Máy

Công nghệ sinh trắc học, đặc biệt là chống trộm xe máy bằng vân tay, đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Ưu điểm của công nghệ này là tính bảo mật cao, do vân tay là duy nhất và khó làm giả. Hệ thống chống trộm xe máy thông minh sử dụng vân tay giúp xác thực chủ sở hữu và ngăn chặn hành vi trộm cắp. Theo tài liệu, xác suất trùng lặp dấu vân tay giữa người này với người kia gần như là 0% (1/1,9 x 10^15), chứng minh tính bảo mật cao của phương pháp này.

1.2. Vai Trò Của GPS Trong Hệ Thống Định Vị Xe Máy

Hệ thống định vị toàn cầu GPS đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí của xe máy. Công nghệ này cho phép người dùng theo dõi vị trí xe, tìm kiếm xe trong bãi đỗ, và hỗ trợ trong việc tìm lại xe bị mất cắp. Việc tích hợp công nghệ chống trộm xe máy GPS giúp tăng cường khả năng bảo vệ xe và mang lại sự an tâm cho người sử dụng.

II. Thực Trạng Giải Pháp Chống Trộm Xe Máy Hiện Nay

Tình hình trộm cắp xe máy diễn biến phức tạp, gây thiệt hại lớn cho người dân. Các phương pháp chống trộm truyền thống như khóa cơ, còi báo động tỏ ra kém hiệu quả trước sự tinh vi của kẻ gian. Do đó, nhu cầu về các giải pháp chống trộm xe máy hiệu quả ngày càng tăng. Các giải pháp hiện đại như chống trộm xe máy GSM, chống trộm xe máy IoT, và ứng dụng chống trộm xe máy trên điện thoại đang được ưa chuộng. Tuy nhiên, mỗi giải pháp đều có ưu nhược điểm riêng, cần được đánh giá kỹ lưỡng trước khi lựa chọn.

2.1. Các Phương Pháp Chống Trộm Xe Máy Truyền Thống Hạn Chế

Các phương pháp chống trộm xe máy truyền thống như khóa cổ, khóa càng, còi báo động đã trở nên quen thuộc. Tuy nhiên, những phương pháp này dễ bị phá khóa hoặc vô hiệu hóa bởi kẻ gian. Do đó, cần có những giải pháp bảo mật xe máy hiện đại và hiệu quả hơn để đối phó với tình hình trộm cắp ngày càng tinh vi.

2.2. Xu Hướng Sử Dụng Công Nghệ Cao Trong Chống Trộm Xe Máy

Xu hướng hiện nay là sử dụng công nghệ cao trong thiết kế mạch chống trộm xe máy. Các công nghệ như chống trộm xe máy bằng vân tay, chống trộm xe máy bằng thẻ từ, chống trộm xe máy bằng remote, chống trộm xe máy GSM, và chống trộm xe máy IoT đang được ứng dụng rộng rãi. Những công nghệ này mang lại khả năng bảo mật cao hơn và nhiều tiện ích cho người sử dụng.

2.3. Đánh Giá Ưu Nhược Điểm Của Các Hệ Thống Chống Trộm Xe Máy

Mỗi hệ thống chống trộm xe máy đều có ưu nhược điểm riêng. Cần so sánh các hệ thống chống trộm xe máy để lựa chọn giải pháp phù hợp với nhu cầu và điều kiện kinh tế. Các yếu tố cần xem xét bao gồm tính năng, độ bảo mật, độ ổn định, chi phí lắp đặt, và khả năng tương thích với xe máy.

III. Thiết Kế Hệ Thống Chống Trộm Xe Máy Bằng Vân Tay GPS

Hệ thống chống trộm xe máy bằng vân tay và GPS là giải pháp bảo mật hiệu quả, kết hợp khả năng xác thực chủ sở hữu và định vị xe. Hệ thống bao gồm các thành phần chính: cảm biến vân tay, bộ vi xử lý, module GPS, module GSM, và các thiết bị chấp hành. Nguyên lý hoạt động của hệ thống là xác thực vân tay trước khi cho phép khởi động xe, và gửi thông tin vị trí xe về điện thoại của chủ sở hữu khi xe bị di chuyển trái phép. Hệ thống cũng có thể được điều khiển từ xa thông qua ứng dụng chống trộm xe máy trên điện thoại.

3.1. Cấu Trúc Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống Chống Trộm

Hệ thống chống trộm xe máy thông minh bao gồm các thành phần chính: cảm biến vân tay, bộ vi xử lý, module GPS, module GSM, và các thiết bị chấp hành (khóa điện, còi báo động). Nguyên lý hoạt động hệ thống chống trộm xe máy là xác thực vân tay trước khi cho phép khởi động xe, và gửi thông tin vị trí xe về điện thoại của chủ sở hữu khi xe bị di chuyển trái phép.

3.2. Lựa Chọn Linh Kiện Thiết Bị Cho Hệ Thống Chống Trộm

Việc lựa chọn linh kiện và thiết bị phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và độ ổn định của hệ thống. Cần lựa chọn cảm biến vân tay có độ nhạy cao, bộ vi xử lý có khả năng xử lý nhanh, module GPS có độ chính xác cao, và module GSM có khả năng kết nối ổn định. Các linh kiện cần đảm bảo chất lượng và tương thích với nhau.

3.3. Thiết Kế Mạch Điện Lập Trình Cho Hệ Thống Chống Trộm

Thiết kế mạch chống trộm xe máy cần đảm bảo tính ổn định, an toàn, và tiết kiệm điện năng. Việc lập trình cho hệ thống cần đảm bảo tính chính xác, linh hoạt, và dễ sử dụng. Cần có các thuật toán xử lý vân tay, định vị GPS, và giao tiếp GSM hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Hệ Thống Chống Trộm Xe Máy

Hệ thống chống trộm xe máy sử dụng công nghệ cao đã được thử nghiệm và đánh giá trên thực tế. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, chính xác, và hiệu quả. Hệ thống có khả năng ngăn chặn hành vi trộm cắp, giúp người dùng bảo vệ tài sản. Ngoài ra, hệ thống còn có nhiều tiện ích như theo dõi vị trí xe, điều khiển xe từ xa, và nhận cảnh báo khi xe bị xâm phạm. Ứng dụng chống trộm xe máy trên điện thoại giúp người dùng dễ dàng quản lý và điều khiển hệ thống.

4.1. Thử Nghiệm Đánh Giá Hiệu Quả Hệ Thống Chống Trộm

Hệ thống chống trộm xe máy thông minh cần được thử nghiệm và đánh giá kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả và độ ổn định. Các thử nghiệm cần tập trung vào khả năng nhận diện vân tay, khả năng định vị GPS, khả năng giao tiếp GSM, và khả năng chống chịu các tác động từ môi trường.

4.2. Các Tính Năng Nổi Bật Của Hệ Thống Chống Trộm Xe Máy

Các tính năng nổi bật của hệ thống bao gồm: xác thực vân tay, định vị GPS, cảnh báo chống trộm, điều khiển xe từ xa, theo dõi lịch sử di chuyển, và quản lý thông tin xe. Các tính năng này giúp người dùng bảo vệ xe máy một cách toàn diện.

4.3. Phân Tích Chi Phí Lợi Ích Của Hệ Thống Chống Trộm

Cần phân tích chi phí lắp đặt hệ thống chống trộm xe máy và so sánh với lợi ích mà hệ thống mang lại. Lợi ích bao gồm giảm thiểu rủi ro mất cắp, tiết kiệm chi phí bảo hiểm, và tăng cường sự an tâm cho người sử dụng.

V. Kết Luận Hướng Phát Triển Hệ Thống Chống Trộm Xe Máy

Đề tài đã thiết kế và chế tạo thành công hệ thống chống trộm xe máy sử dụng công nghệ cao. Hệ thống có nhiều ưu điểm như tính bảo mật cao, khả năng định vị chính xác, và nhiều tiện ích cho người sử dụng. Tuy nhiên, hệ thống vẫn còn một số hạn chế cần khắc phục. Hướng phát triển của đề tài là nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet of Things (IoT) để nâng cao hiệu quả và tính năng của hệ thống. Xu hướng công nghệ chống trộm xe máy trong tương lai sẽ là sự kết hợp giữa các công nghệ hiện đại và các giải pháp bảo mật truyền thống.

5.1. Tổng Kết Các Kết Quả Đạt Được Trong Nghiên Cứu

Đề tài đã đạt được các kết quả sau: thiết kế và chế tạo thành công hệ thống chống trộm xe máy bằng vân tay và GPS, xây dựng ứng dụng chống trộm xe máy trên điện thoại, thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của hệ thống.

5.2. Các Vấn Đề Tồn Tại Hạn Chế Của Hệ Thống Chống Trộm

Hệ thống vẫn còn một số hạn chế như: độ nhạy của cảm biến vân tay chưa cao, khả năng chống nhiễu của module GPS chưa tốt, và giao diện người dùng chưa thân thiện.

5.3. Hướng Phát Triển Nâng Cấp Hệ Thống Chống Trộm Xe Máy

Hướng phát triển của đề tài là nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet of Things (IoT) để nâng cao hiệu quả và tính năng của hệ thống. Cần cải thiện độ nhạy của cảm biến vân tay, tăng cường khả năng chống nhiễu của module GPS, và thiết kế giao diện người dùng thân thiện hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh hiện nay, xe gắn máy là phương tiện giao thông phổ biến nhất tại Việt Nam, đồng thời cũng là tài sản có giá trị lớn đối với mỗi gia đình. Theo ước tính, tỷ lệ mất trộm xe máy tại một số địa phương đang gia tăng, gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và an ninh xã hội. Do đó, việc phát triển các hệ thống chống trộm hiệu quả, hiện đại là nhu cầu cấp thiết. Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu và thiết kế hệ thống chống trộm trên xe gắn máy sử dụng công nghệ cao, kết hợp công nghệ sinh trắc học nhận dạng vân tay, định vị toàn cầu GPS và truyền thông GSM nhằm nâng cao tính bảo mật và tiện lợi cho người sử dụng.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là xây dựng một mô hình hệ thống chống trộm có khả năng nhận dạng chủ xe qua dấu vân tay, xác định vị trí xe qua GPS và điều khiển từ xa qua tin nhắn SMS. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên xe máy Dream, thực hiện trong giai đoạn 2013-2015 tại thành phố Hồ Chí Minh. Ý nghĩa của đề tài không chỉ góp phần nâng cao an toàn tài sản cá nhân mà còn hỗ trợ quản lý phương tiện thông minh, giảm thiểu rủi ro mất cắp và tăng cường ứng dụng công nghệ cao trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí động lực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai nền tảng lý thuyết chính: công nghệ sinh trắc học nhận dạng vân tay và hệ thống định vị toàn cầu GPS. Công nghệ sinh trắc học được ứng dụng rộng rãi nhờ tính duy nhất và ổn định của dấu vân tay, với xác suất trùng lặp gần như bằng 0 (1/1,9 x 10^15). Hệ thống nhận dạng vân tay tự động (AFIS) bao gồm các thành phần: cảm biến quang học hoặc điện dung, thuật toán trích xuất đặc trưng minutiae (điểm kết thúc, điểm phân nhánh), cơ sở dữ liệu mẫu vân tay và thuật toán so sánh.

Hệ thống GPS cung cấp thông tin vị trí, vận tốc và thời gian chính xác dựa trên tín hiệu từ 24-32 vệ tinh quay quanh trái đất. Việc xác định vị trí dựa trên nguyên lý đo khoảng cách giả từ ít nhất 4 vệ tinh, sử dụng mô hình trắc địa toàn cầu WGS-84. Ngoài ra, truyền thông UART được sử dụng để kết nối các module nhận dạng vân tay, GPS và GSM với bộ điều khiển trung tâm, đảm bảo truyền dữ liệu không đồng bộ hiệu quả.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: minutiae (đặc trưng vân tay), khoảng cách giả (pseudo-range) trong GPS, UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), và các thuật toán xử lý tín hiệu số DSP.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ quá trình thiết kế, chế tạo và thử nghiệm mô hình hệ thống trên xe máy Dream. Cỡ mẫu thử nghiệm bao gồm nhiều lần quét vân tay và kiểm tra vị trí GPS trong các điều kiện thực tế khác nhau. Phương pháp chọn mẫu là chọn xe máy phổ biến và người dùng đại diện nhằm đánh giá tính ứng dụng rộng rãi.

Phân tích dữ liệu sử dụng phương pháp thống kê mô tả và so sánh tỷ lệ nhận dạng thành công, độ chính xác vị trí GPS, cũng như độ ổn định của hệ thống qua các lần thử nghiệm. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 9/2013 đến tháng 10/2015, bao gồm các giai đoạn: thu thập tài liệu, thiết kế thuật toán, xây dựng mô hình, lập trình vi điều khiển ARM Cortex M3, thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả nhận dạng vân tay: Hệ thống sử dụng module nhận dạng vân tay R305 cho kết quả nhận dạng chính xác với tỷ lệ sai số rất nhỏ, dưới 2% trong các thử nghiệm thực tế. Tính năng khởi động và tắt động cơ qua vân tay hoạt động ổn định, đảm bảo chỉ người dùng đã đăng ký mới có thể vận hành xe.

2. Định vị GPS chính xác: Module GPS NEO-6M cung cấp tọa độ vị trí xe với sai số trung bình khoảng 5-10 mét, phù hợp để xác định vị trí xe trong phạm vi thành phố. Hệ thống có khả năng gửi tọa độ qua tin nhắn SMS đến chủ xe, hỗ trợ tìm kiếm xe khi bị mất cắp.

3. Truyền thông GSM ổn định: Module SIM900A cho phép nhận và gửi lệnh điều khiển từ xa qua tin nhắn SMS với thời gian phản hồi trung bình dưới 3 giây. Các chức năng như bật/tắt khóa cổ xe, kiểm tra trạng thái hệ thống qua tin nhắn được thực hiện hiệu quả.

4. Độ ổn định hệ thống: Qua các thử nghiệm trên xe máy Dream, hệ thống hoạt động liên tục trong nhiều giờ với sai số nhận dạng vân tay và định vị GPS duy trì ở mức thấp, đảm bảo tính tin cậy và an toàn cho người sử dụng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của hiệu quả cao trong nhận dạng vân tay là do việc áp dụng thuật toán trích xuất đặc trưng minutiae kết hợp với module R305 có độ nhạy cao và khả năng xử lý tín hiệu DSP. So với các nghiên cứu trước đây về hệ thống chống trộm xe máy chỉ sử dụng khóa cơ hoặc điều khiển từ xa, hệ thống này nâng cao tính bảo mật nhờ công nghệ sinh trắc học và định vị GPS.

Việc tích hợp GPS và GSM giúp chủ xe có thể giám sát vị trí xe mọi lúc mọi nơi, khác biệt với các sản phẩm chỉ có chức năng báo động hoặc khóa cơ truyền thống. Kết quả thử nghiệm cũng cho thấy hệ thống có thể ứng dụng rộng rãi cho các dòng xe máy phổ biến tại Việt Nam, góp phần giảm thiểu tỷ lệ mất cắp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tỷ lệ nhận dạng vân tay thành công theo số lần thử, bảng so sánh sai số vị trí GPS giữa các module, và biểu đồ thời gian phản hồi của hệ thống qua tin nhắn SMS.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai sản xuất đại trà: Đẩy mạnh sản xuất và lắp đặt hệ thống chống trộm trên các dòng xe máy phổ biến nhằm nâng cao an toàn tài sản cá nhân, mục tiêu giảm tỷ lệ mất cắp xe máy xuống dưới 10% trong vòng 2 năm tới. Chủ thể thực hiện: các doanh nghiệp công nghệ và nhà sản xuất xe máy.

2. Nâng cấp phần mềm điều khiển: Phát triển ứng dụng điều khiển hệ thống trên điện thoại thông minh với giao diện thân thiện, hỗ trợ đa nền tảng iOS và Android, hoàn thành trong 12 tháng. Chủ thể thực hiện: nhóm phát triển phần mềm của trường đại học và đối tác công nghệ.

3. Tăng cường đào tạo kỹ thuật: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật cho nhân viên kỹ thuật và thợ sửa chữa xe máy về lắp đặt, bảo trì hệ thống chống trộm, nhằm đảm bảo dịch vụ hậu mãi chất lượng trong vòng 6 tháng. Chủ thể thực hiện: các trung tâm đào tạo nghề và nhà phân phối thiết bị.

4. Mở rộng tích hợp công nghệ: Nghiên cứu tích hợp thêm các công nghệ mới như nhận dạng khuôn mặt, cảm biến chuyển động để nâng cao tính năng bảo mật và cảnh báo sớm, dự kiến nghiên cứu trong 18 tháng tiếp theo. Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành kỹ thuật cơ khí động lực.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà sản xuất xe máy và thiết bị an ninh: Có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu để phát triển sản phẩm chống trộm tích hợp công nghệ cao, nâng cao giá trị cạnh tranh trên thị trường.

2. Các trung tâm đào tạo kỹ thuật và nghề: Sử dụng luận văn làm tài liệu giảng dạy về công nghệ sinh trắc học, hệ thống nhúng và ứng dụng GPS trong kỹ thuật cơ khí động lực.

3. Cơ quan quản lý giao thông và an ninh: Tham khảo để xây dựng các chính sách hỗ trợ người dân trong việc bảo vệ tài sản, đồng thời áp dụng công nghệ trong quản lý phương tiện giao thông.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí, điện tử: Tài liệu tham khảo quý giá cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo về hệ thống nhúng, xử lý tín hiệu và ứng dụng công nghệ cao trong bảo mật.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống chống trộm này có thể áp dụng cho các loại xe máy khác không?
   Hệ thống được thiết kế và thử nghiệm trên xe máy Dream, tuy nhiên với các điều chỉnh về phần cứng và phần mềm, có thể áp dụng cho nhiều dòng xe máy phổ biến khác, giúp mở rộng phạm vi sử dụng.

2. Tỷ lệ nhận dạng vân tay chính xác của hệ thống là bao nhiêu?
   Theo kết quả thử nghiệm, tỷ lệ nhận dạng chính xác đạt trên 98%, với sai số rất nhỏ do ảnh hưởng của điều kiện môi trường và chất lượng vân tay người dùng.

3. Hệ thống có thể hoạt động khi mất tín hiệu GPS hoặc GSM không?
   Khi mất tín hiệu GPS, hệ thống vẫn có thể nhận dạng vân tay và khóa xe, tuy nhiên chức năng định vị và điều khiển từ xa qua GSM sẽ bị gián đoạn cho đến khi tín hiệu được khôi phục.

4. Thời gian phản hồi khi gửi lệnh điều khiển từ xa là bao lâu?
   Thời gian phản hồi trung bình dưới 3 giây, đảm bảo người dùng có thể điều khiển và nhận thông tin trạng thái xe nhanh chóng qua tin nhắn SMS.

5. Hệ thống có hỗ trợ thêm người dùng khác ngoài chủ xe không?
   Có, hệ thống cho phép đăng ký nhiều dấu vân tay người dùng khác nhau, chủ xe có thể thêm hoặc xóa người dùng qua ứng dụng hoặc tin nhắn điều khiển, tăng tính linh hoạt trong sử dụng.

Kết luận

• Đã thiết kế và chế tạo thành công hệ thống chống trộm xe máy tích hợp công nghệ nhận dạng vân tay, GPS và GSM với độ ổn định cao.
• Hệ thống đảm bảo tính bảo mật, chỉ cho phép người dùng đã đăng ký vận hành xe, đồng thời cung cấp chức năng định vị và điều khiển từ xa tiện lợi.
• Kết quả thử nghiệm trên xe máy Dream cho thấy tỷ lệ nhận dạng vân tay chính xác trên 98%, sai số vị trí GPS trong khoảng 5-10 mét.
• Đề tài góp phần nâng cao ứng dụng công nghệ cao trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí động lực và an ninh phương tiện cá nhân.
• Các bước tiếp theo bao gồm phát triển phần mềm điều khiển trên điện thoại, mở rộng tích hợp công nghệ mới và triển khai sản xuất đại trà nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ tài sản.

Quý độc giả và các nhà nghiên cứu được khuyến khích tiếp tục phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ cao trong bảo vệ phương tiện giao thông, góp phần xây dựng xã hội an toàn và hiện đại hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM MINH ĐẨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM TRÊN XE GẮN MÁY SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CAO NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 S K C0 0 4 6 4 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM MINH ĐẨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM TRÊN XE GẮN MÁY SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CAO NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học : PGS. Hồ Chí Minh, tháng 10 – 2015 Luận văn thạc sĩ LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ & tên: Phạm Minh Đẩu Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 07/01/1989 Nơi sinh: Long An Quê quán: Long Khê, Cần Đước, Long An Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 132 Ấp 2, Long Khê, Cần Đước Long An Điện thoại cơ quan: 08.62771734 Điện thoại nhà riêng: 0934156112 Fax: E-mail: dauckd07@gmail.

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 01/ 2012 Nơi học trường, thành ph : Trường đại học Sư Phạm K Thuật TP.HCM Ngành học: Cơ Khí Động L c Tên đồ án, luận án hoặc môn thi t t nghiệp: Thi công mô hình động cơ commonrail Toyota Hiace. Ngày & nơi o vệ đồ án, luận án hoặc thi t t nghiệp: 12 tháng 1 năm 2012, trường đại học Sư Phạm K Thuật TP.HCM Người hướng dẫn: ThS. Phan Nguyễn Quí Tâm III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đ m nhiệm 08/20012 đến Trường trung cấp nghề s Giáo viên thỉnh gi ng khoa Sửa 7/2013 7 Chữa Ôtô Từ 08/2013 đến Trường Trung Cấp nghề Giáo viên khoa Sửa Chữa Ôtô 07/2014 s 7 Từ 08/2014 đến Trường Trung Cấp nghề Phó trưởng khoa Xe Máy 10/2014 s 7 Trường Cao đẳng nghề s Từ 11/2014 đến nay Trưởng khoa Công Nghệ Ôtô 7 i Luận văn thạc sĩ LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.

Các s liệu, kết qu nêu trong luận văn là trung th c và chưa từng được ai công trong ất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 10 năm 2015 Ký tên và ghi rõ họ tên Phạm Minh Đẩu ii Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Trong 2 năm học cao học tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh, tôi đã được tiếp thu được nhiều kiến thức mới đặc biệt là kiến thức chuyên môn từ quý Thầy, Cô. Đây là nền tảng trong việc nghiên cứu và phát triển chuyên môn và đồng thời nâng cao được hiệu quả làm việc cũng như trong công tác giảng dạy sau này của tôi. Trong quá trình thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, tôi chân thành cám ơn đến các cá nhân, tập thể đã hết lòng giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài luận văn: Về phía Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM, Tôi xin chân thành cám ơn:  Xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi theo học lớp cao học chuyên ngành kỹ thuật cơ khí đ ng lực.

 Xin cảm ơn đến quý Thầy Cô tham gia giảng dạy lớp cao học niên khoá 2013-2015 đã trang bị cho tôi nhiều kiến thức nền tảng giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.  Xin cảm ơn thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng đã hướng dẫn chỉ bảo tận tình giúp tôi hoàn thành tập luận văn này.  Xin cảm ơn các Thầy phản biện đã đóng góp nhiều ý kiến quý báo giúp tôi hoàn thiện n i dung tập luận văn.  Xin cảm ơn các Thầy Cô khoa Cơ khí Đ ng lực Trường ĐHSPKT TP.HCM đã tận tình giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn.

Về phía nơi công tác trường Cao đẳng nghề số 7, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa Công nghệ ô tô đã tạo điều kiện và giúp đỡ tận tình để tôi tham gia khóa học và hoàn thành tốt luận văn này. TP Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 10 năm 2015 Học viên Phạm Minh Đẩu iii Luận văn thạc sĩ T M TẮT Đề tài “Thiết kế chế tạo hệ th ng ch ng trộm trên xe gắn máy sử dụng thiết bị công nghệ cao” sử dụng công nghệ sinh trắc học trong việc b o mật thiết bị. Đề tài sử dụng các công nghệ cao như: Nhận dạng vân tay, định vị toàn cầu (GPS), GSM…để đ m b o tính b o mật và linh hoạt của hệ th ng. Các tính năng cơ n của hệ th ng: + Kích hoạt hoặc tắt nguồn xe (bật/tắt ch ng trộm), khởi động và tắt động cơ qua vân tay.

+ Kích hoạt hoặc tắt khóa cổ xe từ xa qua tin nhắn, tắt chế độ áo động xe. + Kiểm tra tình trạng hệ th ng trên xe hiện tại qua tin nhắn. + Cài đặt vân tay người sửa dụng, đổi mật khẩu, đổi s thuê bao chủ qu n, truy xuất mật khẩu xe, kiểm tra tài kho n sim hoạt động trên xe, áo động xe khi sai vân tay. + Kích hoạt hoặc tắt chế độ ch ng dắt trên xe.

+ Tìm xe qua tọa độ của xe trên b n đồ, tìm xe trong c ly ngắn. Đề tài sử dụng module nhận dạng vân tay để xác định chủ qu n của xe, định vị toàn cầu GPS để xác định vị trí của xe, module SIM để nhận lệnh điều khiển hệ th ng từ chủ xe. Bộ điều khiển nhận dữ liệu từ các module thông qua cổng UART, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển đến các bộ chấp hành, đồng thời nó cũng gửi tín hiệu ph n hồi về chủ qu n xe dưới dạng tin nhắn qua GSM. Kết qu đã hoàn thành mô hình và th c nghiệm trên xe với các tính năng cơ b n, thử nghiệm độ ổn định của hệ th ng với sai s khá nhỏ.

iv Luận văn thạc sĩ ABSTRACT The project entitled “The Design and Development of Motorcycle Anti-theft Alarm System Using High-tech Devices” aims at designing and developing a security system for motorcycles usingbiometric technology for securing devices. The present system integrates Fingerprint Biometric Identification System (FBIS) with Global Positioning System (GPS) and Global System for Mobile Communications (GSM) to ensure the security and operation of the system. The system consists of the main functions as follows:  Turn on/off the ignition (activate/ deactivate the system), start/ stop the motorcycle engine with the fingerprint scanned on the system  Lock/ unlock the start motorcycle engineby remote SMS, turn off the alarm mode  Check the status of the system via remote SMS  Set fingerprints to allow or disallow people to ride the motorcycle, change PIN and mobile subscriber number, disarm using PIN override, check the account of the SIM card built in the system, alert the owner if the fingerprint does not matchwith those stored in the memory of the system  Switch on/off the anti-theft mode on vehicle.  Track motorcycle real-time location using motorcycle map, find the motorcycle in a short distance.

The system uses Fingerprint Biometric Identification Module to recognize/identify the authorized owner of the motorcycle, GPS module to determine the position of the motorcycle, SIM module to receive commands from the owner. The control unit receives data from the modules through the Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) device, handles and converts them to parallel data to communicate back to the owner under the form of messages via GSM. The system has finished building the model and experimenting on the motorcycle with some major functions, which results in a rather high level of stability of the system. v Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC Trang t a TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân.

i Lời cam đoan. iv Mục lục. vi Danh sách các chữ viết tắt. ix Danh sách các hình.

xi Danh sách các ng. xiv Chƣơng 1 TỔNG QUAN.1Tổng quan về hướng nghiên cứu.2 Tổng quan kết qu nghiên cứu trong và ngoài nước .1 Các đề tài nghiên cứu trong nước .2 Các đề tài nghiên cứu ngoài nước .2 Lý do chọn đề tài .3 Mục đích nghiên cứu của đề tài .4 nghĩa khoa học và th c tiễn của đề tài .5 Khách thể và đ i tượng nghiên cứu .6 Nhiệm vụ nghiên cứu .7 Giới hạn của đề tài .8 Phương pháp nghiên cứu .9 Kế hoạch th c hiện .11 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT.1 Dấu vân tay và một s đặc trưng nhận dạng .2 C m iến nhận dạng vân tay .1 Dấu vân tay gián tiếp. 16 vi Luận văn thạc sĩ 2.2 Dấu vân tay tr c tiếp live scanner fingerprint .3 Cấu trúc của một hệ th ng nhận dạng vân tay .4 Hệ th ng định vị toàn cầu GPS và các thành phần cơ n .1 Hệ th ng định vị toàn cầu GPS - Global Positioning System) .2 Các thành phần cơ n của hệ th ng định vị toàn cầu .5 Hoạt động của hệ th ng GPS .6 Nguyên lý định vị và cách xác định vị trí định vị .1 Nguyên lý định vị GPS .2 Xác định kho ng cách gi để định vị .1 Định nghĩa kho ng cách gi .2 Xác định vị trí từ các kho ng cách gi .3 Nguyên tắc xác định vị trí 1 điểm .4 Tính vị trí user từ kho ng cách .7 Thành phần tín hiệu GPS .29 Chƣơng 3 GIỚI THIỆU CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG .1 Giao tiếp cổng n i tiếp UART .1 Truyền thông n i tiếp không đồng ộ .2 Định dạng dữ liệu truyền thông n i tiếp không đồng ộ .3 Truyền thông n i tiếp không đồng ộ giữa hai nút .2 Module nhận dạng vân tay R305 .1 Quá trình nhận diện vân tay trong module vân tay .2 Kết n i module với thiết ị .3 Giới thiệu module GPS NEO - 6m .4 Module GSM/GPRS SIM900A .5 Vi xử lý ARM Cortex M3 .37 Chƣơng 4 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH .1 Sơ đồ tổng quát hệ th ng .2 Hoạt động của hệ th ng .50 vii Luận văn thạc sĩ 4.3 Thuật toán điều khiển hệ th ng .1 Thuật toán xác định sai lệch tọa độ với GPS .2 Thuật toán điều khiển hệ th ng .4 Thiết kế ứng điện thoại điều khiển hệ th ng .61 Chƣơng 5 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .1 Điều kiện th c nghiệm .2 Quá trình th c nghiệm.2 Đánh giá kết qu .75 Chƣơng 6 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.1 Kết qu đạt được .2 Những vấn đề tồn tại .2 Hướng phát triển của đề tài .78 TÀI LIỆU THAM KHẢO.