Đề tài Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS - Global Positioning System) trên ô tô (Phần 1)

Nội dung text: Đề tài Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS - Global Positioning System) trên ô tô (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN TÌM HIỂU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TỒN CẦU ( GPS _ Global Positioning System ) TRÊN Ơ TƠ MÃ ĐỀ TÀI: SV 2010 - 59 GVHD: Th.s NGUYỄN VĂN TRẠNG CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: LÊ TRUNG NGUYÊN 06205028 PHẠM VĂN HỊA 06205012 S K C 0 0 2 8 5 0 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHTHÁNG 08, 2010
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜ NG ĐAỊ HOC̣ SƢ PHAṂ KỸ THUÂṬ TP. HCM TÌM HIỂU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TỒN CẦU ( GPS_Global Positioning System ) TRÊN Ơ TƠ Mã đề tài: SV 2010 - 59 GVHD : ThS. NGUYỄN VĂN TRẠNG CHỦ NHIỆM ĐỂ TÀI : LÊ TRUNG NGUYÊN 06205028 PHẠM VĂN HÕA 06205012 Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 08-2010
3. ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM Đề tài nghiên cứu khoa học PHẦN A GIỚI THIỆU Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị tồn cầu GPS trên ơ tơ 1
4. ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM Đề tài nghiên cứu khoa học LỜI NĨI ĐẦU Cĩ thể nĩi hầu hết ơ tơ tại các nƣớc trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay đều ứng dụng những cơng nghệ mới để tăng tính tiện nghi cho ơ tơ. Cùng với sự tiến bộ của khoa học và cơng nghệ, các thiết bị điện tử đang và sẽ tiếp tục đƣợc ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng nhƣ đời sống xã hội. Cơng nghệ định vị tồn cầu GPS (Global Positioning Systems) là một ví dụ điển hình. Trƣớc đây, GPS chỉ đƣợc sử dụng trong lĩnh vực quân sự do Bộ quốc phịng Mỹ phát triển và đƣợc Khơng lực Mỹ quản lý. Từ năm 1993 trở lại đây GPS đƣợc sử dụng cho mục đích cơng cộng nhƣ lập bản đồ, khảo sát vùng đất và nghiên cứu khoa học. Khả năng tham chiếu chính xác thời gian của GPS cũng đƣợc sử dụng để nghiên cứu các vụ động đất. Ngày nay, GPS cịn kết hợp với nhiều mạng di động tại nhiều quốc gia để phục vụ vào đời sống của con ngƣời. Một ứng dụng phổ biến, quan trọng nhất là dùng trong lĩnh vực giao thơng, với hệ thống GPS nĩ sẽ cho biết chính xác vị trí xe của bạn ở đâu, chỗ nào cĩ tắc nghẽn giao thơng để bạn tránh khơng đi qua. Vì những lý do trên mà cơng nghệ GPS ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới nĩi chung trong đĩ cĩ Việt Nam nĩi riêng. Đề tài “Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị tồn cầu ( GPS_Global Positioning System ) trên ơ tơ”phân tích những nội dung cơ bản về cơng nghệ định vị tồn cầu GPS, khả năng ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực bằng cách hiển thị thơng tin thu thập đƣợc từ GPS lên bản đồ số Google Map. Nội dung đề tài bao gồm 2 phần chính: Phần A: Giới thiệu Phần B: Nội dung (Gồm 3 Chƣơng) Chƣơng I: Cơng nghệ định vị tồn cầu GPS Chƣơng II: Cấu trúc và nguyên tắc định vị của GPS Chƣơng III: Ứng dụng cơng nghệ GPS trong quản lí và giám sát ơtơ Mặc dù nhĩm thực hiện đề tài đã cĩ rất nhiều cố gắng, nhƣng do hạn chế về kiến thức và thời gian nên chắc chắn khơng tránh khỏi sự sai sĩt. Rất mong nhận đƣợc những ý kiến đĩng gĩp của quý thầy cơ cùng các bạn sinh viên. Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị tồn cầu GPS trên ơ tơ 2
5. ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM Đề tài nghiên cứu khoa học LỜI CẢM ƠN!  Nhĩm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Trạng đã tận tình hƣớng dẫn cũng nhƣ hỗ trợ phƣơng tiện trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu đề tài. Đồng thời cũng xin cảm ơn các thầy cơ trong khoa Cơ Khí Động Lực đã tạo điều kiện, cung cấp những kiến thức cơ bản, cần thiết trƣớc khi cĩ đủ khả năng tìm hiểu những kiến thức sâu hơn trong lĩnh vực nghiên cứu của mình. Nhĩm thực hiện đề tài cũng xin cám ơn các thành viên trong lớp 062050 đã cĩ những ý kiến đĩng gĩp, bổ sung, giúp nội dung đề tài thêm hồn thiện. Cám ơn tất cả các ý kiến và những ngƣời thân đã động viên, cỗ vũ tinh thần trong quá trình nghiên cứu. Ngồi ra, nhĩm cũng nhận đƣợc sự chỉ bảo của các anh (chị) đi trƣớc. Những ngƣời đã hƣớng dẫn và giới thiệu tài liệu tham khảo trong việc nghiên cứu về hệ thống định vị tồn cầu GPS (global positioning system) trên ơ tơ. Trân trọng ! Nhĩm thực hiện đồ án Lê Trung Nguyên Phạm Văn Hồ Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị tồn cầu GPS trên ơ tơ 3
6. ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM Đề tài nghiên cứu khoa học MỤC LỤC Trang PHẦN A GIỚI THIỆU 1 LỜI NĨI ĐẦU 2 LỜI CẢM ƠN! 3 PHẦN B NỘI DUNG 7 CHƢƠNG I CƠNG NGHỆ ĐỊNH VỊ TỒN CẦU GPS (Global Postioning System) 8 1.1. GIỚ I THIÊỤ VỀ GPS 9 1.1.1. Tởng quan về GPS (Global Postioning System) 9 1.1.2. Nhƣ̃ng phân đoaṇ GPS 9 1.1.3. Nhƣ̃ng thế hê ̣vê ̣tinh GPS 11 1.1.4. Chịm sao GPS hiện hành 12 1.1.5. Nhƣ̃ng vi ̣trí điều khiển (control sites) 13 1.1.6. GPS - một vài khái niêṃ cơ bản 15 1.1.7. Dịch vu ̣điṇ h vi ̣GPS 16 1.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA GPS 17 1.2.1. Hoạt động cơ bản 17 1.2.2. Hoạt động của GPS cĩ thể bị ảnh hƣởng bởi các yếu tố sau 17 1.3. ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA GPS 17 1.4. TÍN HIỆU GPS 18 1.5. CHI TIẾT VỀ GPS 18 1.5.1. Cấu trúc tín hiệu GPS 19 1.5.2. Hiện đại hĩa GPS 22 1.5.3. Những dạng bộ thu GPS 23 1.5.4. Những hệ thống thời gian 24 1.5.5. Đo đạc tầm giả 25 1.5.7. Trƣợt chu kỳ (cycle slip) 27 1.5.8. Kết hợp tuyến tính những sự quan sát GPS 28 1.5.9. Những dạng lỗi của GPS 30 Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị tồn cầu GPS trên ơ tơ 4
7. ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM Đề tài nghiên cứu khoa học CHƢƠNG II CẤU TRƯC VÀ NGUYÊN TẮC ĐỊNH VỊ CỦA GPS (Global Postioning System) 38 2.1 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG 39 2.1.1. Bộ phận khơng gian 39 2.1.2. Bộ phận điều khiển 41 2.1.3 Bộ phận sử dụng 43 2.2. NGUYÊN TẮC ĐỊNH VỊ 44 2.3. DỮ LIỆU DO THIẾT BỊ THU GPS KẾT XUẤT 46 2.3.1 Các thiết bị thu tín hiệu GPS 46 2.3.2. Tín hiệu thu do GPS kết xuất 47 2.4. TÍN HIỆU ĐO GPS VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐO TÍN HIỆU GPS 49 2.4.1. Tín hiệu GPS 49 2.4.2. Các phƣơng pháp đo tín hiệu GPS 50 2.4.3. Các phƣơng pháp đo GPS : 51 2.4.3. Các phƣơng pháp định vị 52 CHƢƠNG III ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ GPS TRONG QUẢN LÍ VÀ GIÁM SÁT ƠTƠ 56 3.1. CƠNG DỤNG THỰC TẾ TRÊN XE ƠTƠ 57 3.1.1. Cơng dụng và những lợi ích của thiết bị mang lại cho ngƣời dùng 57 3.1.2. Cơng nghệ kỹ thuật ứng dụng trên hệ thống 57 3.1.3. Các tính năng tiện ích khác của hệ thống định vị Vietmap tại Việt Nam58 3.1.4. Quy trình vận hành của hệ thống 60 3.1.5. Mơ phỏng lộ trình đƣờng đi 62 3.2. THƠNG TIN THỊ TRƢỜNG THIẾT BỊ GPS TẠI VIỆT NAM 62 3.3. NHỮNG TRƢỜNG HỢP BỊ LỖI DO VỆ TINH & DO THIẾT BỊ THU, ĐỊA HÌNH GÂY RA – NGUYÊN NHÂN & CÁCH KHẮC PHỤC 63 3.3.1. Lỗi của thiết bị thu nhận tín hiệu 63 3.3.2. Lỗi tín hiệu phát ra từ vệ tinh 65 3.4. ỨNG DỤNG CỦA GPS TRÊN Ơ TƠ TẠI VIỆT NAM 69 3.4.1. Ứng dụng cơng nghệ GPS trong quản lí xe bƣu chính 69 Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị tồn cầu GPS trên ơ tơ 5
8. ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM Đề tài nghiên cứu khoa học 3.4.2. Xây dựng phƣơng án ứng dụng GPS trong bài tốn quản lí xe bƣu chính 70 3.5. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ GPS TRÊN Ơ TƠ Ở MỘT SỐ NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 74 3.6. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TỒN CẦU GPS CƠ BẢN XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ 78 3.6.1. Tổng quan về hệ thống 78 3.6.2. Phần cứng 78 3.6.3. Phần mềm: hệ thống sử dụng phần mềm C# 80 3.6.5. Nguyên lý làm việc của hệ thống 81 3.7. MỘT SỐ HẠN CHẾ CỦA CƠNG NGHỆ GPS 83 3.7.1. Hiểm họa từ thiết bị gây nhiễu GPS 83 3.7.2. GPS dẫn đƣờng sai gây tai nạn 84 3.7.3. GPS gây mất tập trung cho ngƣời lái xe 85 Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị tồn cầu GPS trên ơ tơ 6
9. ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM Đề tài nghiên cứu khoa học PHẦN B NỘI DUNG Tìm hiểu ứng dụng hệ thống định vị tồn cầu GPS trên ơ tơ 7