đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chƣơng 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Tìm hiểu và phân tích: Các khái niệm, cơ sở lý thuyết ban đầu về các vấn đề liên quan đến công nghệ GPS, phân tích cấu trúc module SIM900, board Arduino Atmega 2560, ngôn ngữ lập trình web ASP.NET và phần mềm visual studio. Chƣơng 3: Thiết Kế và Tính Toán Thiết kế và thi công hệ thống: Trình bày về sơ đồ khối hệ thống, thiết kế khối nguồn cung cấp cho mạch hoạt động, thiết kế module thu nhận dữ liệu GPS từ vệ tinh, thiết kế khối vi điều khiển gửi dữ liệu qua GPRS,cảm biến.
Đồng thời tính toán, phân tích những khó khăn và cách khắc phục chi tiết cho từng khối thiết kế. Chƣơng 4: Thi công hệ thống Tiến hành lắp ráp thi công hệ thống hoàn chỉnh. Chƣơng 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Kết quả nghiên cứu thực hiện: Trình bày những kết quả của đồ án đã thực hiện được, đánh giá và so sánh kết quả với thực nghiệm. Chƣơng 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Kết luận và hướng phát triển đề tài: nêu bật những ưu, khuyết điểm của đề tài, những kiến thức và kinh nghiệm đã thu được trong quá trình thực hiện đề tài.7 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.
Do ảnh hưởng của thời tiết nên có thể bị mất định vị GPS. Thời gian nhận dữ liệu trên Server có thể kéo dài hơn do quá trình gửi thất bại Có sai số giữa các thông số tọa độ,tốc độ so với thông số thực tế. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3 do an CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN Do nguồn thời gian hạn chế nên nhóm thực hiện đề tài chỉ thực hiện việc cập nhật dữ liệu lên website, và hiện vị trí hiện tại của phương tiện trên bản đồ của Google, xây dựng một website với đầy các tính năng quản lý thông thường.
Trong đề tài này chúng tôi ứng dụng và tạo ra một hệ thống bao gồm: Module GPS Ublox Neo-6M để thu tín hiệu GPS và truyền đến vi điều khiển. Vi điều khiển ATMEGA2560 làm nhiệm vụ xử lý chính việc truyền nhận giữa các module. Dữ liệu được gửi đến web server qua mạng GPRS tích hợp trong module Sim900 của hãng SIMCOM. Việc còn lại là xây dựng webserver bằng code ASP.NET kết hợp với các hàm API được viết bằng Java Script do Google cung cấp để hiện vị trí của phương tiện trên bản đồ số Google map.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 do an CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng 2.1 TỔNG QUAN VỀ GPS.1 Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống GPS. Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là một hệ thống định vị thông qua vệ tinh được hình thành từ những năm 1970. Sau đó, nó được phát triển hoàn thiện và được quản lý bởi Bộ quốc phòng Mỹ(DoD).
Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng vào tháng 2/1978 và từ đầu những năm 1990, GPS được bắt đầu sử dụng trong dân sự. Chính phủ Mỹ dành riêng mức định vị chính xác cao nhất cho quân đội, tuy nhiên họ cũng đã phát triển mã thu thô C/A cho mục đích dân dụng.2 CÁC THÀNH PHẦN CỦA GPS. GPS hiện tại gồm 3 phần chính: phần không gian, kiểm soát và sử dụng. Không quân Hoa Kỳ phát triển, bảo trì và vận hành các phần không gian và kiểm soát.
Các vệ tinh GPS truyền tín hiệu từ không gian, và các máy thu GPS sử dụng các tín hiệu này để tính toán vị trí trong không gian 3 chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao) và thời gian hiện tại Hình 2. Các thành phần của hệ thống GPS. a) PHẦN KHÔNG GIAN – SPACE SEGMENT. Phần không gian gồm 27 vệ tinh (24 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất.
Chúng cách mặt đất 20.200 km, bán kính quỹ đạo 26. Chúng chuyển động ổn định vá quay hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 do an CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT gần 24 giờ với vận tốc 7 nghìn 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 quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định. Trạm vệ tinh không gian b) Phần kiểm soát – Control segment.
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 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 an-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. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 do an CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.
Phần kiểm soát trên mặt đất. c) Phần sử dụng – User Segment. Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này. Thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS.
Dưới đây là một số thông tin đáng chú ý về các vệ tinh GPS (còn gọi là NAVSTAR, tên gọi chính thức của Bộ Quốc phòng Mỹ cho GPS): - ;Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978. - Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994. - Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 15 năm. - Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 17 feet (5 m) với các tấm năng lượng Mặt Trời mở (có độ rộng 7 m²).
- Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts.3 Hoạt động của hệ thống 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 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 do an CHƢƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT 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 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.4 Độ chính xác của thiết bị 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 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.5 Nguồn lỗi của bộ thu GPS. Những yếu tố có thể làm giảm tín hiệu GPS và vì thế ảnh hưởng tới chính xác bao gồm: - Giữ chậm của tầng đối lưu và tầng ion – Tín hiệu vệ tinh bị chậm đi khi xuyên qua tầng khí quyển. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 do an CHƢƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Tín hiệu đi nhiều đường – Điều này xảy ra khi tín hiệu phản xạ từ nhà hay các đối tượng khác trước khi tới máy thu. - Lỗi đồng hồ máy thu – Đồng hồ có trong máy thu không chính xác như đồng hồ nguyên tử trên các vệ tinh GPS. - Lỗi quỹ đạo – Cũng được biết như lỗi thiên văn, do vệ tinh thông báo vị trí không chính xác. - Số lượng vệ tinh nhìn thấy – Càng nhiều quả vệ tinh được máy thu GPS nhìn thấy thì càng chính xác.
Nhà cao tầng, địa hình, nhiễu loạn điện tử hoặc đôi khi thậm chí tán lá dày có thể chặn thu nhận tín hiệu, gây lỗi định vị hoặc không định vị được. Nói chung máy thu GPS không làm việc trong nhà, dưới nước hoặc dưới đất. - Che khuất về hình học – Điều này liên quan tới vị trí tương đối của các vệ tinh ở thời điểm bất kì. Phân bố vệ tinh lí tưởng là khi các quả vệ tinh ở vị trí tạo các góc rộng với nhau.
Phân bố xấu xảy ra khi các quả vệ tinh ở trên một đường thẳng hoặc cụm thành nhóm.2 DỊCH VỤ SỐ CẢI TIẾN GPRS.1 Sơ lƣợc về GPRS. GPRS là một bước để phát triển lên hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G).