Quản lý và định vị thiết bị iot dựa vào nền tảng của điện toán đám mây

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.6 MB, 81 trang )

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TRẦN QUANG HUY
NGUYỄN MINH SƠN

QUẢN LÝ VÀ ĐỊNH VỊ THIẾT BỊ IoT
TRÊN NỀN TẢNG ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY

Ngành: Cơng Nghệ Thông Tin

Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Thị Minh Khoa

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 7 NĂM 2020

INDUSTRIAL UNIVERSITY OF HO CHI MINH CITY
FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY

Tran Quang Huy
Nguyen Minh Son

MANAGE AND LOCATE IoT DEVICES ON
CLOUD COMPUTING PLATFORMS
Major: Information technology

Instructor: PhD. Tran Thi Minh Khoa

HO CHI MINH CITY, JULY 2020

Manage and locate IoT devices on cloud computing platforms
ABSTRACT
Reason for choosing the topic:
Nowadays, the population is increasing, the problem of daily transportation is
increasing, the movement by means of transportation is increasingly used widely
as motorcycles, cars, airplanes ... Since then, the issue of tracking the travel routes
of vehicles is really necessary to avoid unfortunate circumstances in our lives. To
track as well as share the location information of the vehicle we need a IoT device
and a storage program to handle it. Those are the reason for our team to build this
system.
Problems:
- In black box inside vehicle, Rasbperry is connected to GPS Neo-M8N.
- The coordinate data from the IoT device is updated continuously every second to
the Cloud IoT core, then redirects to the Topic Pub/Sub.
- Google Cloud Function is activated whenever Pub/Sub receives new data.
- The data is fed into Firebase real-time database.
- The mobile application accesses Firebase via request and displays the coordinates
data continuously for the user.
Methods:
Using technology such as: Android Studio, Visual Studio code, Cloud IoT Core,
Google Map API, Firebase, … and read more related documents to understand
some problems of the topic.

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, đất nước ngày càng phát triển về kinh tế, các cơ sở hạ tầng, đường sá
được xây dựng ngày càng nhiều, các tên đường xa lạ, các khu đô thị mới mọc lên,
xe cộ được sử dụng rộng rãi giúp chúng ta đi lại dễ dàng từ nơi này đến nơi khác
thuận tiện. Việc di chuyển từ nơi này đến nơi khác khơng cịn q khó khăn, dân

số ngày càng đông nhu cầu đi lại di chuyển là ngày càng gia tăng.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và sự bùng nổ internet,
lĩnh vực IoT (Internet Of Thing) cũng đã phát triển một cách không ngừng, giúp
cho cuộc sống con người ngày càng hoàn thiện, chất lượng cuộc sống ngày một
cao hơn. Từ đó việc theo dõi lộ trình xe được người dùng quan tâm, để theo dõi
được lộ trình xe thì cần phải có thiết bị định vị và quản lý.
Cùng với mục đính nhằm giảm thiểu chi phí, khơng tốn kém về đầu tư cơ sở hạ
tầng dựa trên nền tảng điện toán đám mây một cách tiện lợi và nhanh chóng, dữ
liệu được an tồn được đồng bộ hóa trên đám mây, đảm bảo được độ an tồn, triển
khai nhanh chóng và ở bất kỳ đâu.
Nhận thấy được điều đó, cùng với sự phát triễn mạnh mẽ của internet trong thời
đại ngày nay, nhóm đã quyết định thực hiện khóa luận với ý tưởng quản lý và định
vị thiết bị IoT dựa vào nền tảng của điện toán đám mây. Nghiên cứu và đưa ra ứng
dụng giúp chia sẽ vị trí của phương tiện lên ứng dụng android nhằm theo dõi định
vị của thiết bị. Thiết bị GPS thay thế cho hộp đen của xe để chia sẽ vị trí thơng qua
một ứng dụng được chúng em xây dựng.
Chương trình đã được thử nghiệm trên thực tế và đã mang lại một kết quả rất tốt,
đạt được thành công và đáp ứng phần lớn yêu cầu và mục đích mà nhóm đã đặt ra.

LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy cô trong khoa
Công Nghệ Thông Tin, cũng như tất cả các thầy cô trong trường Đại Học Công
Nghệp TP.HCM đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu của mình trong suốt
quá trình chúng em học tập và nghiên cứu tại trường.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến cô TS. Trần Thị Minh Khoa, người đã
truyền cảm hứng, niềm đam mê nghiên cứu, sáng tạo cho chúng em. Cô là người
đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ và tạo điều kiện tốt nhất để chúng em hồn thành
khóa luận này.
Xin gửi lời cảm ơn đến các anh, chị và bạn bè trong khoa Công Nghệ Thông Tin

đã giúp đỡ, trao đổi kiến thức trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận
này.
Chúng con xin dành lời cảm ơn to lớn nhất đến ba, mẹ và gia đình. Ba, mẹ và gia
đình đã ln ở bên chúng con, là nguồn động lực không mệt mỏi và là chỗ dựa tinh
thần vững chắc giúp chúng con vượt qua những khó khăn để hồn thành tốt khóa
luận này.
Mặc dù đã nỗ lực cố gắng song khóa luận này chắc chắn khơng thể tránh khỏi sai
sót, khuyết điểm. Chúng tơi kính mong nhận được sự thơng cảm và tận tình chỉ
bảo, góp ý của quý Thầy Cô và các bạn.
Cuối cùng chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe và thành đạt tới tất cả q Thầy Cơ
cùng tồn thể gia đình và bạn bè.
Xin chân thành cảm ơn!

Nhận xét
(Của giảng viên hướng dẫn)
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

Nhận xét
(Của giảng viên phản biện)
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

Tên đề tài .................................................................................................. 9

1.2

Động cơ thực hiện .................................................................................... 9

1.3

Mục tiêu đề tài .......................................................................................... 9

1.4

Ý nghĩa đề tài .......................................................................................... 10

1.5

Phạm vi nghiên cứu của đề tài ................................................................ 10

1.6

Cấu trúc khóa luận .................................................................................. 10

CHƯƠNG 2
2.1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT BỊ .............................................. 11

Giới thiệu về Raspberry Pi 3 .................................................................. 11

2.3.1

Tổng quan về Raspberry pi 3 ........................................................... 11

2.3.2

Cấu hình Raspberry pi 3 .................................................................. 12

2.2

Tổng quan về kĩ thuật định vị ................................................................. 13

2.2.1

Giới thiệu GPS ................................................................................. 13

2.2.2

Các thành phần của GPS.................................................................. 14

2.2.3

Sự hoạt động của GPS ..................................................................... 14

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

1

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện tốn đám mây

2.2.4

Độ chính xác của GPS ..................................................................... 15

2.2.5

GPS Sử dụng .................................................................................... 15

2.3

Ngôn ngữ sử dụng .................................................................................. 17

2.3.1

React native ...................................................................................... 17

2.3.2

JavaScript ......................................................................................... 19

2.3.3

Python .............................................................................................. 20

2.4

Phần mềm sử dụng ................................................................................. 21

2.4.1

Visual studio code ............................................................................ 21

2.4.2

Android Studio ................................................................................. 22

CHƯƠNG 3
3.1

KIẾN THỨC NỀN TẢNG........................................................ 24

Tổng quan về IoT ................................................................................... 24

3.1.1

Định nghĩa ........................................................................................ 24

3.1.2

Khái niệm IoT .................................................................................. 24

3.1.3

Đặc điểm cơ bản .............................................................................. 24

3.1.4

Mơ hình của một hệ thống IoT ........................................................ 26

3.2

Các giao thức truyền nhận dữ liệu .......................................................... 27

3.2.1

Các giao thức dùng trong IOT ......................................................... 27

3.2.2

Các giao thức truyền qua mạng ....................................................... 28

3.2.3

Giao thức sử dụng ............................................................................ 28

3.3

Tổng quan về Google Cloud IoT ............................................................ 34

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

2

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

3.3.1

Cloud IoT Core ................................................................................ 34

3.3.2

Google Cloud Pub/Sub .................................................................... 38

3.3.3

Cloud Function ................................................................................ 40

3.4

Google Map API ..................................................................................... 41

3.4.1

Giới thiệu ......................................................................................... 41

3.4.2

Google Direction API ...................................................................... 41

3.4.3

Google Places API ........................................................................... 46

3.5

Google Cloud Platform ........................................................................... 47

3.6

Firebase ................................................................................................... 47

3.7

Database realtime ................................................................................... 48

3.7.1

Database Realtime là gì?.................................................................. 49

3.7.2

Mơ hình của Firebase Realtime Database. ...................................... 49

CHƯƠNG 4

XÂY DỰNG VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG ......................... 51

4.1

Mơ hình triển khai hệ thống ................................................................... 51

4.2

Triển khai hệ thống ................................................................................. 52

4.2.1

Cài đặt các thư viện cần thiết ........................................................... 52

4.2.2

Xây dựng ứng dụng React Native android cho hệ thống ................. 53

4.2.3 Triển khai Cơ sở dữ liệu thời gian thực FireBase cho hệ thống ......... 54
4.2.4

Cấu hình IoT Cloud cho thiết bị Raspberry pi ................................. 55

4.2.5

Chạy chương trình để lấy tọa độ từ GPS và gửi đến Firebase ......... 57

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

3

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

4.2.6
CHƯƠNG 5

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

Chạy chương trình trên ứng dụng Android...................................... 59
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................ 69

5.1

Kết quả đạt được ..................................................................................... 69

5.2

Hướng phát triển ..................................................................................... 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 70
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN ..................................................................... 71
NHẬT KÝ LÀM VIỆC ........................................................................................ 72

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

4

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT

trên nền tảng điện toán đám mây

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1 Raspberry pi 3 ...................................................................................... 11
Hình 2. 2 Giao diện raspberry pi 3 ....................................................................... 13
Hình 2. 3 Các vệ tinh trong hệ thống GPS ........................................................... 13
Hình 2. 4 Module định vị GPS U-Blox NEO-M8N-0-10 .................................... 15
Hình 2. 5 Sơ đồ cấu hình trên mạch ..................................................................... 17
Hình 2. 6 Hoạt động của React native ................................................................. 18
Hình 2. 7 JavaScript ............................................................................................. 19
Hình 2. 8 Logo Python ......................................................................................... 20
Hình 2. 9 Visual Studio Code .............................................................................. 22
Hình 2. 10 Android Studio ................................................................................... 23
Hình 3. 1 Mơ hình hệ thống IoT .......................................................................... 26
Hình 3. 2 MQTT Broker ...................................................................................... 29
Hình 3. 3 Qos ....................................................................................................... 30
Hình 3. 4 MQTT Bridge....................................................................................... 31
Hình 3. 5 Hình mơ hình xây dựng và huấn luyện ML moudels trên Cloud ........ 35
Hình 3. 6 Thành phần và luồng dữ liệu IoT core ................................................. 37
Hình 3. 7 Mối quan hệ giữa publisher và subcriber ............................................. 39
Hình 3. 8 Luồng xử lý trong cloud pub/sub ......................................................... 39
Hình 3. 9 Google Places API lấy thông tin địa chỉ. ............................................. 46

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

5

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện tốn đám mây

Hình 3. 10 Biểu tượng firebase ............................................................................ 47
Hình 3. 11 Biểu tượng Firebase Realtime Database ............................................ 48
Hình 3. 12 Mơ hình Firebase Realtime Database ................................................ 50
Hình 4. 1 Mơ hình triển khai hệ thống ................................................................. 51
Hình 4. 2 Cấu trúc thư mục .................................................................................. 53
Hình 4. 3 Cơ sở dữ liệu Firebase.......................................................................... 54
Hình 4. 4 Cấu trúc thư mục trên Raspberry pi 3 .................................................. 57
Hình 4. 5 Kết quả chạy chương trình tracklocation.py ........................................ 58
Hình 4. 6 Kết quả dữ liêu ở Cloud Funtion .......................................................... 58
Hình 4. 7 Kết quả tọa độ Firebase ........................................................................ 59
Hình 4. 8 Form đăng nhập.................................................................................... 59
Hình 4. 9 Giao diện ứng dụng thiết bị có thể xem ............................................... 60
Hình 4. 10 Tọa độ và địa chỉ Device2.................................................................. 60
Hình 4. 11 Tọa độ thay đổi trên bản đồ ............................................................... 61
Hình 4. 12 Tọa độ thay đổi trên bản đồ 2 ............................................................ 62
Hình 4. 13 Form đăng ký ..................................................................................... 63
Hình 4. 14 Giao diện hệ thống ............................................................................. 64
Hình 4. 15 Giao diện hệ thống cấp quyền ............................................................ 65
Hình 4. 16 Giao diện đăng nhập và cấp quyền .................................................... 65
Hình 4. 17 Giao diện đăng nhập và cấp quyền 2 ................................................. 66

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

6

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện tốn đám mây

Hình 4. 18 Giao diện người dùng ......................................................................... 66
Hình 4. 19 Giao diện thơng tin chi tiết Device8 .................................................. 67
Hình 4. 20 Giao diện thông tin chi tiết Device2 và Device 1 .............................. 68

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

7

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3. 1 So sánh MQTT và HTTP .................................................................... 33
Bảng 3. 2 Các tham số sử dụng trong Google Directions API ........................... 42
Bảng 3. 3 Các dữ liệu trả về trong Google Directions API ................................ 43

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

8

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

CHƯƠNG 1

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Tên đề tài
Quản Lý Và Định Vị Thiết Bị IOT Trên Nền Tảng Điện Toán Đám Mây.
1.2 Động cơ thực hiện
Ngày nay, dân số ngày càng đông vấn đề di chuyển hàng ngày được tăng cao, việc
di chuyển bằng các phương tiên di chuyển ngày càng được sử dụng rộng rãi như
xe máy, ô tô, máy bay…
Từ đó vấn đề theo dõi lộ trình di chuyển của các phương tiện được mọi người quan
tâm và thật sự cần thiết nhằm tránh trường hợp không may xảy ra trong cuộc sống
của chúng ta. Biết được quãng đường nào nhanh nhất để di chuyển đến cũng như
để theo dõi cũng như chia sẽ được thơng tin vi trí của phương tiện chúng ta cần
phải có thiết bị định vị và một chương trình lưu trữ xử lý nó.
Với lý do đó là động cơ để nhóm xây dựng khóa luận này.
1.3 Mục tiêu đề tài
Xây dựng hệ thống quản lý và xác định vị trí của thiết bị bao gồm thiết bị di động
của người dùng và thiết bị IoT có gắn cảm biến định vị GPS, dữ liệu tọa độ được
lưu trữ và xử lí trên mơi trường điện toán đám mây.
Ứng dụng Android lấy dữ liệu để hiển thị các thông tin của các thiết bị như tọa độ
và khoảng cách giữa chúng theo thời gian thực.
Hệ thống trên là cơ sở để xây dựng một nền tảng quản lý vị trí xe khách, với hộp

đen trong các xe khách chứa thiết bị IoT và vị trí xe khách được cập nhật liên tục
đến hành khách hoặc quản lý.

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

9

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

1.4 Ý nghĩa đề tài
Với những mục tiêu cụ thể, nhóm hy vọng sẽ xây dựng thành công một hệ thống
quản lý và định vị thiết bị IoT thuần việt cho người dùng thiết bị di động trên nền
tảng Android kết hợp với cơng nghệ, mang lại một cái nhìn trực quan hơn, trải
nghiệm một hệ thống chia sẽ tiên tiến mà khơng cịn gặp phải những khó khăn
cũng như sử dụng các sản phẩm của cơng ty nước ngồi.
1.5 Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Phân tích yêu cầu và chọn thiết bị IoT dùng thay thế cho hộp đen của xe. Đề tài
chủ yếu chỉ quan tâm đến việc quản lí theo dõi định vị thiết bị IoT, xây dựng ứng
dụng Android để quản lý thông tin với sự hỗ trợ của goog map api và phải sử dụng
trong môi trường có kết nối Internet (3G, Wifi…) để trao đổi dữ liệu, đưa dữ liệu
lên cloud lưu trữ và xử lý dữ liệu khi cần thiết.
1.6 Cấu trúc khóa luận
Cấu trúc bài báo cáo được chia làm 5 chương trong đó
Chương 1: Trình bày lý do nhóm tác giả chọn đề tài, mục tiêu ý nghĩa của
đề tài, phạm vi nghiên cứu.

Chương 2: Trình bày những cơ sở lý thuyết và tổng quan về thiết bị thực
hiện đề tài
Chương 3: Những kiến thức nền tảng phục vụ cho việc xây dựng triển khai
đề tài.
Chương 4: Triển khai ứng dụng.
Chương 5: Tổng kết các kết quả đạt được, nêu ra những khó khăn, hạn chế
trong việc thực hiện đề tài, các hướng phát triển trong gian đoạn tiếp theo.

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

10

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

CHƯƠNG 2

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT BỊ

2.1 Giới thiệu về Raspberry Pi 3
2.3.1 Tổng quan về Raspberry pi 3

Hình 2. 1 Raspberry pi 3
Máy tính Raspberry Pi 3 Model B (Made in UK) được nhập khẩu chính hãng từ
RS Component, máy có chất lượng tốt, độ bền cao với chi phí thấp, là sự lựa chọn
phù hợp cho người mới bắt đầu tìm hiểu về máy tính nhúng hoặc các bạn sinh viên

làm đồ án, các ứng dụng cần tối ưu chi phí phần cứng: IoT, Robot, Smart Home,
Media Center....
Ưu điểm của Raspberry Pi 3 so với các phiên bản cũ:
CPU phiên bản mới BCM2837 từ Boardcom với tốc độ 1.2Ghz 4 nhân với
kiến trúc ARM Cortex-A53 64-bit.
Tích hợp Wifi chuẩn 802.11n và Bluetooth 4.1.
Tương thích ngược với thiết kế phần cứng và phần mềm trên các phiên bản
cũ là Raspberry Pi 1 và 2.
Thông số kỹ thuật chi tiết:
Sản xuất tại: nhà máy Sony tại Anh (Made in UK), chính hãng RS
Components

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

11

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

1.2GHz 64-bit quad-core ARM Cortex-A53 CPU (BCM2837)
On-board Wireless LAN - 2.4 GHz 802.11 b/g/n (BCM43438)
On-board Bluetooth 4.1 + HS Low-energy (BLE) (BCM43438)
4 x USB 2.0 ports, Combined 3.5mm analog audio and composite video
jack, MicroSD slot
10/100 Ethernet, Camera interface (CSI), Display interface (DSI)
40 GPIO pins, Full size HDMI 1.3a port

VideoCore IV multimedia/3D graphics core @ 400MHz/300MHz
2.3.2 Cấu hình Raspberry pi 3
Sử dụng SSH (Secure Socket Shell) và VNC.
Để máy tính có thể được kết nối trực tiếp với Raspberry Pi 3 bằng SSH và VNC
qua kết nối Ethernet trực tiếp. Cách tiếp cận này khơng u cầu bộ định tuyến hoặc
WiFi vì kết nối duy nhất nằm giữa Pi và thiết bị máy tính của bạn. Đối với dự án
này, sẽ cần một Raspberry Pi 3 có Ethernet. Hệ điều hành Raspbian mới nhất đã
flash vào thẻ micro SD, Cáp Ethernet, bộ nguồn cho Raspberry pi 3 và máy tính.
Trên máy tính xách tay tải xuống các công cụ mà chúng ta sẽ sử dụng SSH ta sẽ
sử dụng Putty, một ứng dụng SSH cho máy tính.
Cài đặt Putty để cấu hình SSH.
Cài đặt VNC Viewer để sử dụng như remote desktop kết nối với Raspberry pi3.
Thẻ nhớ SD Raspberry Pi lấy thẻ nhớ SD ra khỏi Pi và sử dụng bộ chuyển đổi thẻ
SD (đọc thẻ nhớ) cắm thẻ vào máy tính. Ổ đĩa sẽ mở, nó được gọi là BOOT và nó
chứa tệp cần thiết để khởi động Raspberry Pi. Có một tệp đây là cmdline.txt (có
thể trơng giống cmdline trên Windows).
Mở tệp cmdline.txt bằng notepad thêm một bước cấu hình sẽ đặt địa chỉ IP của Pi
thành giá trị được mã hóa cứng. Chúng tơi cần mã cứng địa chỉ IP để có thể đảm

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

12

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

bảo rằng có thể kết nối vì vậy ta thêm vào dịng cuối của cmdline.txt là ip 10.0.0.1
sau đó tạo một tệp mới trong BOOT được gọi ssh và sau đó lấy thẻ ra khỏi thiết bị
và để vào Raspbery.
Sử dụng VNC Viewer để sử dụng Raspberry.

Hình 2. 2 Giao diện raspberry pi 3
2.2 Tổng quan về kĩ thuật định vị
2.2.1 Giới thiệu GPS

Hình 2. 3 Các vệ tinh trong hệ thống GPS
Hệ thống Định vị Toàn cầu (tiếng Anh: Global Positioning System - GPS44) là hệ
thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng
Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý. Hệ thống định vị toàn cầu của

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

13

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

Mỹ là hệ dẫn đường dựa trên một mạng lưới 24 quả vệ tinh được Bộ Quốc phòng
Hoa Kỳ đặt trên quỹ đạo không gian.
GPS ban đầu chỉ dành cho các mục đích quân sự, nhưng từ năm 1980 chính phủ
Mỹ cho phép sử dụng trong dân sự. GPS hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết,
mọi nơi trên Trái Đất, 24 giờ một ngày.

2.2.2 Các thành phần của GPS
GPS hiện tại có 3 thành phần chính:
Phần khơng gian:
Gồm 24 vệ tinh (21 hoạt động, 3 dự phòng) nằm trên quỹ đạo xoay Trái đất cách
mặt đất 20.200 km, quay 2 vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian 24h và được bố
trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào
bất kì thời điểm nào.
Phần kiểm soát:
Để kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông tin thời gian chính xác.
Có 5 trạm kiểm sốt đặt rải rác trên mặt đất (4 hoạt động tự động, 1 trạm kiểm sốt
là trung tâm). Bốn trạm tự động sẽ nhận thơng tin từ vệ tinh và gởi các thông tin
này đến trạm kiểm sốt trung tâm. Ngồi ra cịn có 1 trạm trung tâm dự phòng và
6 trạm quan sát chuyên biệt.
Phần sử dụng:
Là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này.
2.2.3 Sự hoạt động của 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 thơng 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

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

14

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT

trên nền tảng điện toán đám mây

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).
2.2.4 Độ chính xác của GPS
Các máy thu GPS ngày nay cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh hoạt
động song song của chúng. Các máy thu GPS có độ chính xác trung bình trong
vịng 15 mét.
Máy thu mới hơn với khả năng WAAS (Wide Area Augmentation System) có thể
tăng độ chính xác trung bình tới dưới 3 mét. Người dùng cũng có thể có độ chính
xác tốt hơn với GPS vi sai (Differential GPS, DGPS) sửa lỗi các tín hiệu GPS để
có độ chính xác trong khoảng 3 đến 5 mét.
2.2.5 GPS Sử dụng
Module định vị GPS U-Blox NEO-M8N-0-10

Hình 2. 4 Module định vị GPS U-Blox NEO-M8N-0-10

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

15

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

2.2.5.1 Giới thiệu
Module định vị GPS U-Blox NEO-M8N-0-10 tích hợp Anten sử dụng giao tiếp
truyền thơng UART có thể kết nối với bất kỳ vi điều khiển nào và nó cũng có bộ
chuyển đổi USB để kết nối trực tiếp với máy tính. Mạch có thiết kế nhỏ gọn, có độ
nhạy cao cho các ứng dụng trong nhà.
2.2.5.2 Thông số kỹ thuật
Chi tiết thông số kỹ thuật của Module định vị GPS U-Blox NEO-M8N-0-10
Điện áp cung cấp: 3,3V – 5V DC, Ăng ten GPS riêng biệt 18 x 18 mm
Dòng điện hoạt động: 45mA
Tốc độ truyền: 9600 (cấu hình từ 4800 đến 115200)
Tốc độ cập nhật điều hướng: tối đa 5Hz (1HZ theo mặc định)
Thời gian khởi động: 27 giây (nhanh nhất) bắt đầu khởi động nóng: 1 giây
Phạm vi nhiệt độ hoạt động: -40 đến + 85 ° C
Kích thước: 22 x 30 x 13 mm, Cân nặng: 19g
2.2.5.3 Chức năng các chân
Các chân có các chức năng như sau:
VCC: Cấp điện (3.3-5V)
GND: nối Mass
TXD: chân truyền cổng nối tiếp mô-đun (mức TTL, không thể kết nối trực
tiếp với mức RS232), có thể được kết nối với RXD của vi điều khiển
RXD: cổng nối tiếp của cổng nhận chân (mức TTL, khơng thể kết nối trực
tiếp với mức RS232)
PPX: góc đầu ra xung

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

16

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

2.2.5.4

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

Sơ đồ cấu hình trên mạch

Hình 2. 5 Sơ đồ cấu hình trên mạch
2.3 Ngôn ngữ sử dụng
2.3.1 React native
2.3.1. Khái niệm
React Native là một framework do Facebook phát triển hướng đến tối ưu hóa hiệu
năng Hybrid và tối giản số lượng ngôn ngữ Native di động. React Native cho phép
build ứng dụng Native đa nền tảng một cách dễ dàng.
2.3.2 Cách hoạt động của react native
Bằng cách tích hợp 2 thread là Main Thread và JS Thread cho ứng dụng mobile.
Với Main Thread sẽ đảm nhận vai trò cập nhật giao diện người dùng (UI). Sau đó
sẽ xử lý tương tác người dùng. Trong khi đó, JS Thread sẽ thực thi và xử lý code
Javascript. Hai luồng này hoạt động độc lập với nhau.
Để tương tác được với nhau hai Thread sẽ sử dụng một Bridge (cầu nối). Cho phép
chúng giao tiếp mà không phụ thuộc lẫn nhau, chuyển đổi dữ liệu từ thread này

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

17

Khóa luận tốt nghiệp ngành CNTT

Quản lý và định vị thiết bị IoT
trên nền tảng điện toán đám mây

sang thread khác. Dữ liệu từ hai Thread được vận hành khi tiếp nối dữ liệu cho
nhau.

Hình 2. 6 Hoạt động của React native
2.3.1.2 Ưu và nhược điểm của react native
Ưu điểm của React Native:
Tối ưu thời gian.
Hiệu năng ổn định.
Tiết kiệm chi phí.
Đội ngũ phát triển ứng dụng khơng q lớn.
Ứng dụng tin cậy, ổn định.
Nhược điểm của React Native:
Yêu cầu Native code.
Hiệu năng kém hơn so với Native App.
Bảo mật chưa thật sự tốt do dùng JS.

Trần Quang Huy – 16081381
Nguyễn Minh Sơn – 16077101

18

Quản lý và định vị thiết bị iot dựa vào nền tảng của điện toán đám mây

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về