THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MODULE ĐỊNH VỊ MỘT TUYẾN XE BUÝT



 !
"! #$"

%&
'()*+,)')'*- )/0#.1)/*,)'
Đ ti:



 !"#$%&'()*+#*,
' - ./ 0&
1( *, ''&23114245
6(78 9: ''&23114262
;<= > ?4@621A;
2)3/'* 4 56)'7
 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
*86 )  )0Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
9,) )0#.1)*,)'
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 201
#%&
:;))* <=>)(?@ABC@D)'=(8/56)')*E/CF6CG3)2H)I
Họ tên sinh viên 1:
Lớp: MSSV:
Họ tên sinh viên 2:
Lớp: MSSV:
1. Tên đề tài:

2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

3. Ngày giao nhiệm vụ ĐATN:
4. Ngày bảo vệ 50% ĐATN:
5. Ngày hoàn thành và nộp về khoa:
6. Giáo viên hướng dẫn: Phần hướng dẫn:
1
2
3
9.JG)'=(?KGCLG@M/*,)'NG6*86=(9<,)
Ngày tháng năm 2013
TRƯỞNG KHOA GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên) (Ký và ghi rõ họ và tên)
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
(Ký và ghi rõ họ tên)
 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
MỤC LỤC
2)3/'* 4 56)'O
*86 )  )0Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
9,) )0#.1)*,)'
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013
PQRS%&
Họ tên sinh viên 1:
Lớp: MSSV:
Họ tên sinh viên 2:

Lớp: MSSV:
Tên đề tài:

*8@#BC D$*#
/ E

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)
MỤC LỤC
2)3/'* 4 56)'T
P
MỤC LỤC
2)3/'* 4 56)'U
PVR
LIỆT KÊ HÌNH
2)3/'* 4 56)'W
PVX
LIỆT KÊ BẢNG
2)3/'* 4 56)'Y
Z[\
[[]))*^4
Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí
củacác vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và
quản lý. Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ được xác
định nếu xác định được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh. Tuy được
quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người trên
thế giới sử dụng một số chức năng của GPS miễn phí, bất kể quốc tịch nào.
Vì vậy, việc khai thác công nghệ định vị toàn cầu GPS và những ứng dụng
về GPS ngày càng được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống. Sự phát triển của công
nghệ này đã tạo nên một ngành dịch vụ mới có thể gọi là dịch vụ khai thác thông tin

vị trí (Location- Based Services), ngành dịch vụ khai thác thông tin vị trí tạo thêm
tiện ích cho người dùng.
Các giải pháp ứng dụng cộng nghệ định vị GPS được áp dụng trong nhiều
lĩnh vực như địa chất, bản đồ, thủy vân, viễn thông,…đã góp phần đem lại hiệu quả
hơn trong việc quản lý, giám sát đối tượng, cũng đồng thời tiết kiệm được thời gian,
kinh phí, công sức cho con người, cũng như cho doanh nghiệp và nhà nước.
Các ứng dụng của GPS có thể kể đến là quản lý và điều hành xe; khảo sát
trắc địa, môi trường…. Đối với việc quản lý và điều hành xe, ứng dụng sẽ giúp
quản lý theo dõi một hay nhiều xe, giám sát lộ trình đường đi của phương tiện, cảnh
báo khi vượt quá tốc độ, khi vượt ra khỏi vùng giới hạn…Hay sử dụng ứng dụng
trong khai thác dầu mỏ, giúp quản lý tài nguyên dầu mỏ hợp lí và tiết kiệm, có thể
định vị vị trí chính xác để khai thác dầu mỏ. Công nghệ định vị GPS còn được tích
hợp trên điện thoại di động giúp người sử dụng có thể biết được mình đang ở đâu
trên mặt đất nhờ phần mềm hỗ trợ trên điện thoại….
Với những lợi ích thiết thực nêu trên, công nghệ định vị GPS dần trở nên phổ
biến và trở thành người bạn đồng hành với cá nhân và nhiều doanh nghiệp trong
tương lai. Tuy nhiên, dịch vụ về GPS hiện nay vẫn chưa phục vụ chuyên sâu. Mặc
dù tiềm năng của thị trường về ứng dụng GPS trong tương lai là khá cao nhưng vẫn
còn một số hoang mang và lúng túng của các doanh nghiệp phát triển ứng dụng này
vì đầu tư chưa mạnh mẽ, mới chỉ phát triển những ứng dụng cơ bản đối với GPS.
Chương 1: Giới thiệu
2)3/'* 4 56)'_
Bằng việc tìm hiểu tổng quát các ứng dụng GPS, cùng với nhu cầu thị yếu
của con người về việc xác định mình đang ở đâu trên trái đất hay đang đi về hướng
nào trên một đất nước hay đang ở vị trí nào trong một thành phố chằng chịch đường
giao thông… Nắm bắt được điều ấy, nhóm thực hiện đã tìm hiểu và nghiên cứu một
nhánh phát triển mới của công nghệ GPS trong lĩnh vực giám sát và quản lý phương
tiện giao thông với đề tài F 9-G9B- /H#I$*JKLM MID--*C9NKO*P-Q(
[7`/Aa)'@b/(.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, nhất là trong thời kỳ mở rộng về hoạt động của

các hệ thống vấn tải, yêu cầu quản lý chuyên nghiệp, hiệu quả, bài toán quản lý và
giám sát phương tiện giao thông công cộng trở nên rất bức thiết.
Bài toán này đặt ra cho hệ thống một số yêu cầu sau:
+ Giám sát các phương tiện công cộng: xác định vị trí, theo dõi, cập
nhật các trạng thái của phương tiện công cộng bao gồm cả các yếu tố bên
trong phương tiện như nhiệt độ và độ ẩm.
+ Hiển thị kinh độ, vĩ độ và giá trị nhiệt độ, độ ẩm của thiết bị lên
màn hình LCD trên thiết bị. Đồng thời gửi những thông tin trên về máy chủ
có thể giám sát và theo dõi các phương tiện trực tuyến trên Internet từ
Google Map.
+Hệ thống có thể tự động bật/ tất các thiết bị dành cho nhiệt độ và độ
ẩm của phương tiện.
+ Thiết bị là mô hình di động có thể di chuyển dễ dàng.
Giải pháp thực hiện bài toán:
+ Nhóm thực hiện sử dụng một module sim 908 tích hợp chức năng
GPS và GSM kết hợp với vi điều khiển PC16F887 để thực hiện việc giám
sát vị trí của phương tiện.
+ Nhóm thực hiện sử dụng các cảm biến nhiệt độ LM35 và cảm biến
độ ẩm HS1101 để thực hiện kiểm tra các trạng thái bên trong của phương
tiện.
[O>C/.KG@b/(.
Xuất phát từ thực tiễn đã nêu, đồ án thực hiện với những mục đích chính sau:
+ Đối với nhóm sinh viên, đồ án là bước đầu tìm hiểu, thi công sản
phẩm ứng dụng GPS trong thực tế, đồng thời cũng là bước triển khai những
Chương 1: Giới thiệu
2)3/'* 4 56)'c
kiến thức đã được học. Thông qua việc nghiên cứu và làm việc nghiêm túc
để rèn luyện tác phong, tinh thần khoa học, cũng như hoàn thiện phương
pháp, tư duy nghiên cứu, giải quyết một vấn đề thực tiễn. Quan trọng hơn, đồ
án còn là bước “tổng kết và hoàn thiện” những kỹ năng còn thiếu sót trước

khi thực sự trở thành người kỹ sư.
+ Về mặt ứng dụng thực tiễn, hệ thống góp phần giúp quản lý các
tuyến xe buýt một cách thông minh có hệ thống và thuận lợi, kịp thời đưa ra
các thông báo khi có sự cố trên các tuyến đường: kẹt xe, xe hư…Người đi xe
buýt dễ dàng trong việc đón xe, tránh được tình trạng lên nhầm hay xuống
nhầm trạm do đã có sự thông báo trước
Ngoài ra, đồ án còn có ý nghĩa như những bước đầu chập chững tiếp cận
công nghệ GPS đang ngày càng phát triển như vũ bão, góp phần làm “điểm tựa”
cho các thế hệ sau của trường ta đạt được những nấc thang cao hơn của công nghệ
GPS nói riêng, của công nghệ và kỹ thuật nói chung.
[T.d.*e)@b/(.
Đối với trường ta, công nghệ GPS là một vấn đề mới, chưa được đưa vào
giảng dạy, cũng như có rất ít ứng dụng cụ thể được triển khai. Nguyên nhân có thể
do đây là ngành khoa học còn nhiều mới mẻ, và khó khăn, giá thành cho thiết bị
nghiên cứu khá đắt.
Đối với nước ta, ứng dụng GPS chưa nhiều do tính phức tạp, do trình độ
công nghệ chưa đủ và do giá thành linh kiện liên quan GPS còn khá đắt. Và quan
trọng hơn là vẫn còn thiếu các mô hình hỗ trợ cho việc dạy và học
Do đó yêu cầu thực hiện đề tài được bộ môn, giáo viên hướng dẫn đặt ra cho
nhóm sinh viên là:
+ Ứng dụng công nghệ GPS/GPRS định vị và truyền thông tin nhiệt
độ và độ của tuyến xe buýt lên máy chủ để thực hiện việc giám sát và theo
dõi.
+ Hệ thống có thể điều khiển tự động các thiết bị dành cho nhiệt độ và
độ ẩm.
[U3)C>C@2H)
Đồ án thực hiện bao gồm các vấn đề sau:
*Af)'[+.d./* G
Chương 1: Giới thiệu
2)3/'* 4 56)'

[g
Giới thiệu về đề tài, ý tưởng chọn đề tài, mục tiêu đề tài và giới hạn
của đề tài. Là các bước đầu để nhóm thức hiện đồ án xây dựng nên hệ thống
của đề tài.
*Af)'7+Ph/*G?i/*-/*3)'
Trình bày các lý thuyết trọng tâm về hệ thống GPS và mạng GSM
(đặc biệt là dịch vụ GPS), lý thuyết về module sim 908, lý thuyết về vi điều
khiển PIC,và một số lý thuyết khác liên quan .
*Af)'O+*.i/ji*-/*3)'
Trình bày chi tiết việc thiết kế máy thu GPS bằng module sim 908,
thiết bị kế mạch đo nhiệt độ bằng cảm biến LM35, thiết kế mạch đo độ ẩm
bằng cảm biến HS1101, thiết kế mạch vi điều khiển PIC 16F887.
*Af)'T+,4*k)'*-/*3)'
Trình bài mô phỏng hệ thống bằng Proteus 8.0 cho các khối trong
phần thiết kế.
*Af)'U+*.C,)'=l<eC*.)
Trình bài thực hiện vẽ mạch in cho các khối bằng phần mềm Altium
13 và thi công các khối theo phần thiết kế.
*Af)'W+.m<ji/NG;/*nC* )+
Trình bài các phương pháp kiểm tra cho các khối mạch, và nhận xét
kết quả thực hiện
*Af)'Y+i/oG^)=(*Ad)'4*H//5.m)
Nêu lên kết luận về để tài, các mặt tích cực và các mặt hạn chế, ứng
dụng vào thực tiễn. Nêu hướng khắc phục và phát triển của đề tài.
Chương 1: Giới thiệu
2)3/'* 4 56)'
[[
Z7+ZpP`qr
7[s)'NG6)=b*-/*3)'@t)*=t/8()CLG
7[[HC*-/*3)'=-/.)*@t)*=t/8()CLG

Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu là hệ thống xác định vị trí của người sử
dụng ở bất kì nơi nào trên bề mặt trái đất. Hiện nay có hai hệ thống định vị công
cộng đã được đưa vào sử dụng và một hệ thống đang trong quá trình xây dựng.
+ -/*3)':o8u6o8v./.8).)'?v/w<I+ Là một hệ thống do Mỹ sở
hữu và được Bộ Quốc Phòng Mỹ giám sát. Vệ tinh đầu tiên được đưa vào quỹ đạo
quanh trái đất vào năm 1978. Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994. Đến
năm 2000, hệ thống này có 28 vệ tinh.
x)*7[+ Vệ tinh của hệ thống GPS
y-/*3)'P:o8u6o5u./.)'6=.'6/.8)6/woo./w?v/w<I+
Là hệ thống thuộc quyền sở hữu của Nga, gồm có 30 vệ tinh chuyển động trong ba
mặt phẳng quỹ đạo xung quanh trái đất.
x)*77+ Vệ tinh của hệ thống GLONASS
y-/*3)'6o.ow8+ Các nước trong Liên minh châu Âu đang xây dựng hệ
thống định vị Galileo, có tính năng giống như hệ thống định vị của Hoa Kỳ nhưng
chỉ được dùng riêng cho dân sự, dự tính sẽ bắt đầu hoạt động năm 2014.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
[7
x)*7O+ Vệ tinh của hệ thống GALILEO
;)'7[: So sánh một số thông số kĩ thuật của ba hệ thống:
e)'<>C  P PPz
Số vệ tinh 28 (đến năm
2000)
30 30
Số mặt phẳng quỹ
đạo
6 3 3
Độ nghiêng mặt
phẳng quỹ đạo
550 64.8 560

Bán kình quỹ đạo 26.560 km 25.510 km 29.980 km
Chu kì 11 giờ 58 phút 2
giây
11 giờ 15 phút 40
giây
14 giờ 21 phút
36 giây
Tần số sóng mang L1:1575.42
MHz
L2:1227.60
MHz
L5:1176.45
MHz
G1 :1602+
K×0.5625 Mhz
G2: 1246+
K×0.5625 Mhz
K = -7~24
G2=G1×7/9
E1:1589.742MHz
E2:1561.098MHz
E5:1202.025MHz
E6: 1278.75 MHz
C1:5019.86MHz
Thời gian chuẩn UTC (USNO) UTC (Nga) UTC
Sai số chủ định SA (đã bỏ năm
2000)
Không có Không có
7[7HC/*()*4*L)CF6
Hệ thống vệ tinh GPS chia làm 3 phần:

+ Phần không gian (space segment): Các vệ tinh.
+ Phần điều khiển (control segment ): Trạm mặt đất.
+ Phần người sử dụng (user segment): Bộ thu tín hiệu.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
[O
x)*7T: Sơ đồ liên quan giữa ba phần của hệ thống định vị toàn cầu
7[7[*L)={/5>
6I.d./* G
Phần này bao gồm các vệ tinh quay quanh trái đất theo một chu kì và quỹ
đạo được xác định trước, cách trái đất khoảng 19.200 km, với tốc độ 11.200 km/h,
chu kỳ quay quanh trái đất là 11 giờ 57‟58”. Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối
đa là 10 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) và có công suất phát bằng
hoặc dưới 50 watts. Hiện nay có 5 loại vệ tinh được sử dụng trong hệ thống GPS:
Block I, Block II, Block-IIA, Block IIR và Block IIF.
uI*|C)})'
Phần không gian có chức năng đảm bảo cho việc một điểm bất kì trên trái đất
có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh và chuyển tiếp thông tin đến người sử dụng. Ghi
nhận và lưu trữ các thông tin được truyền đi từ phần điều khiển, xử lý dữ liệu có
chọn lọc trên vệ tinh, duy trì độ chính xác cao về thời gian bằng các đồng hồ
nguyên tử.
CI~C@.m</•)* G
Mỗi vệ tinh GPS phát một tín hiệu radio cao tần gồm hai tần số sóng mang
được điều chế bởi hai mã số và một bản tin dẫn đường. Hai tần số sóng mang này
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
[T
được phát ở tần số 1575.42 MHz (gọi là sóng mang L1) và 1227.60 MHz (gọi là
sóng mang L2).

Mỗi vệ tinh phát đi hai loại mã chứa các bit 0 và bit 1 là mã C/A và mã P.
Mã C/A có tốc độ 1,023MHz và chu kì 1ms. Mã P có tốc độ 10,23MHz, chu kì 7
ngày và đây là mã giả khoảng cách dùng cho dịch vụ định vị chính xác.
Bản tin dẫn đường GPS là một luồng dữ liệu được thêm vào sóng mang L1
và L2. Tốc độ của luồng dữ liệu là 50 Kbps. Nó chứa 25 khung, mỗi khung 1500
bit, tổng số có 37500 bit. Nghĩa là để truyền dẫn bản tin dẫn đường hoàn chỉnh phải
mất 750 giây, hay 12.5 phút. Bản tin dẫn đường cùng với các thông tin khác chứa
tọa độ của vệ tinh GPS theo thời gian, tình trạng vệ tinh, tín hiệu hiệu chỉnh đồng
hồ, niên lịch vệ tinh và dữ liệu khí quyển. Mỗi vệ tinh truyền một bản tin dẫn đường
của riêng nó với các vệ tinh khác, như vị trí gần đúng và tình trạng hoạt động.
7[77*L)@.bGj*.m)
Gồm 1 trạm điều khiển chính, 5 trạm thu số liệu, 3 trạm phát số liệu nằm trên
mặt đất.
x)*7U+ Vị trí các trạm điều khiển hệ thống GPS
5e<@.bGj*.m)C*•)*+ Đặt tại Colorade Springs (Mỹ) có nhiệm vụ thu
thập các dữ liệu theo dõi vệ tinh từ các trạm thu số liệu để xử lý. Công việc xử lý
gồm: Tính lịch thiên văn, tính và hiệu chỉnh đồng hồ, hiệu chỉnh quỹ đạo điều
khiển, thay thế các vệ tinh ngừng hoạt động bằng các vệ tinh dự phòng.
HC/5e</*Gv3o G+ Đặt tại Hawai, Colorade Springs, Ascension (Nam
Đại Tây Dương), Diago Garia (Ấn Độ Dương), Kwayalein (Nam Thái Bình
Dương). Có nhiệm vụ theo dõi các tín hiệu vệ tinh để kiểm soát và dự đoán quỹ
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
[U
đạo của chúng. Mỗi trạm được trang bị những máy thu P-code để thu các tín hiệu
của vệ tinh, sau đó truyền về trạm điều khiển chính.
HC/5e</5G?b)v3o G+ Đặt tại Ascension, Diago Garia, Kwayalein có khả
năng chuyển số liệu lên vệ tinh gồm lịch thiên văn mới, hiệu chỉnh đồng hồ, các
thông điệp cần phát, các lệnh điều khiển từ xa.
7[7O*L)v0J>)'

6I.d./* G
Phần sử dụng bao gồm tất cả các máy thu GPS trên mặt đất cho phép người
dùng nhận tín hiệu phát quảng bá từ vệ tinh và tính toán thời gian, vận tốc, tọa độ
của họ một cách chính xác. Máy thu của người dùng đo thời gian trễ để tín hiệu đi
tới máy thu. Đây là cách đo trực tiếp khoảng cách biểu kiến tới vệ tinh. Các kết quả
đo thu thập đồng thời từ bốn vệ tinh được xử lý để tính toán tọa độ, vận tốc và thời
gian.
Những bộ phận chính của một máy thu GPS
+Ăngten và bộ tiền khuếch đại.
+Phần tần số vô tuyến (RF).
+Bộ vi xử lí.
yĐầu thu hoặc bộ điều khiển và hiển thị.
+Thiết bị ghi chép.
+Nguồn năng lượng.
uIfva@t)*=tCF6<H?/*G
Trong không gian ba chiều
+Nếu biết khoảng cách của máy thu đến vệ tinh thứ nhất là a thì máy thu sẽ
nằm tại bất kì đâu trên hình cầu có bán kính là a và tâm là vệ tinh thứ nhất.
+Tương tự như vậy, khi khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ hai một
khoảng là b thì máy thu sẽ nằm bất kì đâu trên hình cầu bán kính b, tâm là vệ tinh
thứ 2. Và hợp hai điều kiện trên, máy thu sẽ nằm trên đường tròn giao giữa hai hình
cầu trên.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
[W
x)*7W+ Xác định vị trí bằng hai vệ tinh
+Nếu biết được khoảng cách máy thu đến vệ tinh thứ ba là c thì máy thu sẽ
nằm bất kì đâu trên hình cầu bán kính là c, tâm hình cầu thứ ba. Lúc này giao 3 mặt
cầu lại thì máy thu sẽ nằm tại một trong 2 điểm giao nhau của hình cầu này.
x)*7Y: Xác định vị trí bằng ba vòng tròn

+Trong hai giao điểm trên thì một điểm nằm trên bề mặt trái đất, và một
điểm nằm rất xa không trên trái đất. Như vậy sẽ loại trừ được điểm không nằm trên
mặt đất dựa vào hình cầu thứ 4 chính là trái đất.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
[Y
x)*7_+ Xác định vị trí bằng ba vệ tinh với trái đất
+Việc dùng trái đất làm mặt cầu thứ 4 thì đã bỏ qua độ cao của vật thể, vì
vậy muốn biết cả chiều cao của vật thể cần định vị thì cần có thêm vệ tinh thứ 4
tham gia vào.
x)*7c+ Xác định vị trí kèm theo cao độ bằng bốn vệ tinh
7[O.68/*|C/5G?b))*^)J€o Gz
NMEA (hay NMEA 0183) là sự một chuẩn giao thức cho truyền thông giữa
các thiết bị điện tử dùng cho tàu thủy cũng như các thiết bị đo tốc độ gió, la bàn,
máy lái tự động, thiết bị thu GPS và rất nhiều các thiết bị khác được định nghĩa và
phát triển bởi Hiệp hội điện tử tàu thủy quốc gia Hoa Kỳ (National Marine
Electronics Association).
Chuẩn NMEA 0183 sử dụng các ký tự ASCII, giao thức truyền thông nối
tiếp quy định cách một “thiết bị gửi” truyền một câu dữ liệu tới “thiết bị nhận” tại
một thời điểm.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
[_
Ở tầng ứng dụng, chuẩn NMEA quy định nội dung các kiểu câu dữ liệu cho
phép thiết bị nhận có khả năng phân tích dữ liệu một cách chính xác. Các câu dữ
liệu đều bắt đầu bằng ký tự “$” và kết thúc bằng <CR><LF>.
Đối với các các thiết bị GPS, tất cả các câu dữ liệu đều bắt đầu bằng
“$GPxxx” trong đó xxx là loại bản tin. Một số loại câu dữ liệu thường sử dụng:
+ GGA: Global positioning system fixed data
+ GLL: Geographic position-latitude/longitude

+ GSA: GNSS DOP and active satellites
+ GSV: GNSS satellites in view
+ RMC: Recommended minimum specific GNSS data
+ VTG: Course over ground and ground speed
 EG*x)*/5G?b)/*,)')3./.i4:/L)'o.K)ji/J€o GI
+ Tốc độ bit: 4800 bps
+ Số bit dữ liệu: 8
+ Bít chẵn lẻ: None
+ Bit dừng: 1 hoặc nhiều hơn
+ Cơ chế bắt tay thiết bị: không
Hầu hết các máy GPS hiện nay đều giao tiếp dựa trên chuẩn NMEA 0183,
một số thì vẫn có thể dùng được với chuẩn NMEA 0180 và NMEA 0182 với tốc độ
truyền dữ liệu chỉ có 1200bps.
Mỗi câu bắt đầu bằng ký tự “$” 5 ký tự tiếp theo cho phép nhận dạng loại
câu dữ liệu. Tất cả các trường dữ liệu theo sau được phân cách bởi dấu “,”. Ký tự
đầu tiên tiếp theo sau các trường dữ liệu là dấu “*”
Theo sau dấu “*” là hai số checksum biểu diễn dưới dạng hex. Checksum
được tính bằng cách XOR tất cả các mã ASCII của tất cả các trường giữa 2 dấu “$”
và “*” kể cả mã ASCII của dấu “*”.
Các ký tự enter và xuống dòng kết thúc câu dữ liệu. Nếu dữ liệu cho một
trường nào đó không có thì trường đó trống và dấu “,” ngăn cách giữa các trường
vẫn được truyền đi.
Ví dụ: với cấu dữ liệu GPRMC
$GPRMC,225446,A,4916.45,N,12311.12,W,000.5,054.7,191194,020.3,E*68
Bản tin kiểu RMC- (Recommended Minimum Specific GNSS Data)
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
[c
Ví dụ ta nhận được chuỗi bản tin
$GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598,,*10

Sau đây là diễn giải của bản tin
;)'77+ Diễn giải của bản tin GPRMC
K) #•J> f)=t ,/;
Message ID $GPRMC Giao thức header RMC(RMC
protocol header)
Thời gian (UTC
Time)
161229.487 Giờ phút giây (% giây) hhmmss.sss
Tình trạng A A: dữ liệu hợp lệ; V: dữ liệu không
hợp lệ.
Ví độ (Latitude) 3723.2475 ddmm.mmmm
Chỉ dẫn Nam Bắc
(N/S Indicator)
N N = Bắc hoặc S=Nam
N=north or S=south
Kinh độ
(Longitude)
12158.3416 dddmm.mmmm
Chỉ dẫn Đông Tây
(E/W Indicator)
W E=Đông hoặc W=Tây
E=east or W=west
Tốc độ trên mặt
đất
0.13 Knots
Hướng bám trên
mặt đất
309.62 Độ Đúng (True)
Ngày tháng 120598 ddmmyy
Kiểm tra

(Checksum)
*10 Kiểm tra mã truyền tin
77s)'NG6)=b*-/*3)'
77[.d./* G
GSM (Global Services Mobile Communications): Hệ thống thông tin di động
toàn cầu xuất hiện ở châu Âu năm 1991. Giao tiếp vô tuyến của GSM dựa trên công
nghệ TDMA kết hợp với FDMA.
Chuẩn GSM có các ưu điểm sau:
+Nâng cao hiệu quả việc sử dụng phổ.
+Mở rộng vùng hoạt động mang tính quốc tế.
+Chất lượng tốt, giá thành giảm.
+Tương thích với mạng ISDN và các mạng khác.
+Cung cấp thêm nhiều dịch vụ mới.
777~C@.m<CF6<e)'
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
7g
;)'7O+ Đặc điểm của mạng GSM
~C@.m< *,)'v3
Dải tần thu 935 - 960MHz
Dải tần phát 890 - 915MHz
Độ rộng phổ của kênh 200KHz
Số lượng kênh 124
Số khe thời gian 8
Phương pháp truy cập TDMA/FDM
Phương pháp ghép kênh FDD
Phương thức điều chế GMSK
Bộ lọc sử dụng Bộ lọc Gaussian, hệ số 0.3
Mã hóa thoại 13 Kbit/s dùng bộ mã hóa RPE-LTP
Tốc độ bit 270.833 kbit/s

x)*7[g: Băng tần lên và băng tần xuống trong mạng GSM.
77O*|C)})'CF6*-/*3)'
Có thể phục vụ được một số lượng lớn các dịch vụ và tiện ích cho thuê bao
cả trong thông tin thoại và truyền số liệu.
Đối với dịch vụ thoại:
+Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện.
+Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận.
+Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
7[
+Giữ cuộc gọi.
+Thông báo cước phí.
+Nhận dạng số chủ gọi.
Đối với dịch vụ số liệu:
+Truyền số liệu.
+Dịch vụ nhắn tin: Gói thông tin có kích cỡ 160 ký tự có thể lưu giữ.
Các dịch vụ trong GSM còn tương thích với các dịch vụ của mạng sẵn có
như: PSTN – Publich Switched Telephone Network (mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng) và ISDN – Integrated Service Digital Network (mạng số tích hợp dịch
vụ) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung.
77TtC*=>v3o G•w)w56o6Cjw/6J.8w5=.Cw
77T[foABC
GPRS là dịch vụ dữ liệu di động, sử dụng phương thức chuyển mạch gói
được phát triển trên nền hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM, cho phép các
thiết bị di động gửi và nhận dữ liệu trong mạng. GPRS là một bước để phát triển
lên hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G).
Tốc độ: GPRS sử dụng phương thức chuyển mạch gói. Tốc độ kết nối cao
hơn, có thể đạt tới khoảng 56-118kbps, so với mạng GSM truyền thống chỉ là
9,6kbps. Bằng việc kết hợp các khe thời gian chuẩn GSM, tốc độ theo lý thuyết có

thể đạt tới 171,2kbps. Tuy nhiên, tốc độ 20-50kbps là khả thi hơn trong thực tế.
Kết nối liên tục: GPRS là dịch vụ kết nối liên tục, mà không cần phải quay
số. Đây không phải là một tính năng duy nhất có ở GPRS, nhưng sẽ không có trở
ngại nào để nó trở thành tính năng then chốt khi chuyển tiếp lên 3G. Nó giúp cho
các thiết bị tiếp nhận các dịch vụ một cách tức thời.
Các ứng dụng giá trị gia tăng mới và tốt hơn: Kết nối truyền dữ liệu tốc độ
cao và liên tục cho phép các ứng dụng internet và các dịch vụ như hội thoại hình có
thể được thực hiện trên các thiết bị di động hay chuyển tới máy PC.
Chi phí đầu tư và vận hành: Các nhà cung cấp dịch vụ mạng di động không
cần phải bắt đầu từ vạch xuất phát để có thể triển khai GPRS. GPRS được nâng cấp
từ mạng GSM đã có.
Cước phí dịch vụ truyền tải dữ liệu bằng GPRS thường được tính trên lưu
lượng truyền tải, trong khi đó phương pháp truyền thống sử dụng chuyển mạch
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
77
kênh được tính dựa trên thời gian kết nối, không phụ thuộc vào việc người sử dụng
đang truyền tải dữ liệu hay ở trạng thái nghỉ.
77T7.i)/5‚C*-/*3)'C*G)'
x)*7[[: Kiến trúc chung của hệ thống GPRS
GPRS không phải là một mạng hoàn toàn tách biệt với GSM. Nhiều thiết bị
như trạm thu phát gốc (BTS), bộ điều khiển trạm thu phát gốc (BSC) vẫn được sử
dụng. Việc triển khai dịch vụ GPRS thường là nâng cấp về phần mềm, phần cứng
hoặc cả hai. Việc nâng cấp phần mềm hầu như có thể được thực hiện từ xa.
Có hay bộ phận chức năng quan trong trong hoạt động của GPRS: Serving
GPRS Support Node – SGSN và Gateway GPRS Support Node – GGSN. Hai thành
phần này là những thay đổi lớn nhất và hoàn toàn mới so với mạng GSM.
Dịch vụ dữ liệu GPRS hoạt động song song với dịch vụ thoại trên GSM.
Trong mạng GSM thường có nhiều trạm điều khiển trạm thu phát gốc (BSC). Khi
triển khai dịch vụ GPRS, tại các trạm BSC được bổ sung các bộ đơn vị điều khiển

gói tin PCU – Packet Control Unit. Bộ phận này sẽ phân biệt dữ liệu của mạng
GSM chuẩn (hay chuyển mạch kênh) và dữ liệu của dịch vụ GPRS ( hay chuyển
mạch gói). Trong vài trường hợp, PCU có thể là các bộ phận riêng biệt.
+ Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) đảm nhận các tác nhiệm quan
trọng, bao gồm định tuyến (routing), chuyển giao và cấp phát địa chỉ IP. SGSN có
một kết nối logic tới các thiết bị GPRS. Khi thiết bị đang sử dụng dịch vụ GPRS di
chuyển, từ ô tế bào này sang ô tế bào khác, SGSN có nhiệm vụ đảm bảo kết nối của
thiết bị di động tới mạng không bị ngắt. Khi thiết bị di chuyển vào một vùng mạng
được điều khiển bởi một SGSN khác, nó sẽ thực hiện chuyển giao cho SGSN mới.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
7O
Quá trình này được thực hiện rất nhanh. Bất kỳ gói dữ liệu nào bị mất trong quá
trình chuyển giao này cũng sẽ được truyền lại. SGSN chuyển đổi dữ liệu di động
thành IP và được kết nối với GGSN qua giao thức đường hầm( tunneling protocol).
+ Nút hỗ trợ cổng vào GPRS (GGSN) là cổng cuối cùng trong mạng
GPRS trước khi kết nối với một ISP hay bộ định tuyến của mạng doanh nghiệp.
GGSN về cơ bản là một cổng vào (gateway), bộ định tuyến (router) và tường lửa
(firewall) kết hợp làm một. GGSN cũng làm nhiệm vụ xác nhân chi tiết người dùng
với máy chủ RADIUS cho quá trình bảo mật, thường xảy ra trong mạng IP, hay bên
ngoài mạng GPRS.
i/)3.'.€6=(+Kết nối giữa hai nút hỗ trợ GPRS sử dụng giao
thức gọi là GPRS Tunneling Protocol (GTP). GTP nằm trên TCP/IP và có trách
nhiệm thu thập các thông tin tính cước và dàn xếp. Trong thực tế hai khối GSN có
thể nằm cùng trong một khối đơn.
P•8<wP8C6/.8)w'.v/w5+ Bộ đăng ký vị trí trung tâm (HLR) là một cơ
sở dữ liệu chứa các thông tin thuê bao, khi một thiết bị di động kết nối tới mạng sử
dụng số nhận dạng MSISDN, trạng thái của thuê bao, hay đôi khi là địa chỉ IP.
77TOt6C*ƒ
6IE44*H/@t6C*ƒ

Có 3 cách khác nhau để cấp phát địa chỉ IP cho các thiết bị di động.
yE44*H//„)*+ Địa chỉ IP tĩnh cho thiết bị di động không được
sử dụng do sự hạn chế của địa chỉ IPV.4. Thông tin này được lưu giữ trong
HLR
x)*7[[+ Cấp phát địa chỉ IP tĩnh trong GPRS
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
7T
+ E44*H/@9)'+ Thiết bị di động được cấp phát địa chỉ IP động.
Địa chỉ IP này không được lưu giữ tại HLR, mà được chuyển cho GGSN.
x)*7[O+ Cấp phát địa chỉ IP động trong GPRS
y*Af)'4*H4CE44*H//*|O: cũng là một dạng cấp phát động,
trong đó địa chỉ IP được cấp phát bởi máy chủ RADIUS, thường được đặt
ngoài mạng thông tin di động, trong mạng IP.
uIP.K)oeC'.€6=(
Một thiết bị di động được lập trình với một hay nhiều tên điểm truy cập –
Access Point Name (APN). Một APN có chứa một tên máy chủ tên miền DNS. Khi
thiết bị di động muốn truy cập một địa chỉ web, SGSN tìm kiếm máy chủ tên miền
DNS và phân giải tên tới đúng GGSN tương ứng.
77TTHCod4/*.i/ut
Có 3 lớp khác nhau của thiết bị GPRS:
yPd4+ Các thiết bị đầu cuối lớp A có hai bộ thu phát, cho phép
gửi/nhận dữ liệu thoại và dữ liệu GPRS đồng thời.
yPd4+ Các thiết bị đầu cuối lớp B có thể gửi/nhận dữ liệu thoại
hoăc dữ liệu GPRS nhưng không đồng thời cả hai.
yPd4+ Các thiết bị này chỉ cho phép thực hiện 1 trong 2 kết nối
thoại hoặc dữ liệu
77TU*,)'v3C*E/oAB)'JtC*=>:…8I
6I.i)/5‚C<e)'+
Các mạng lưới cần được nâng cấp trong GPRS, trong đó có các nút hỗ trợ

GSN. GPRS đã đáp ứng sự trông đợi của người sử dụng về hiệu suất mạng.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2)3/'* 4 56)'
7U
uI.68J )=,/G?i)
ETSI đã cho ra đời 3 sơ đồ mã hóa mới cho giao diện vô tuyến. Khi thiết bị
GPRS liên lạc với trạm thu phát gốc, chúng có thể sử dụng 1 trong 4 sơ đồ. Các sơ
đồ CS-1 tới CS-3 trong đó CS-1 giống như chuẩn GSM. Một cách đơn giản, CS-1
có độ dư thừa lớn, trong khi CS-2 và CS-3 có ít dư thừa hơn. Trong khi CS-4 có ít
dư thừa nhất, gỡ bỏ tất các điều khiển lỗi, trong khi đạt khả năng truyền tải lớn nhất.
Nếu chất lượng sóng vô tuyến thấp, CS-1 được sử dụng, với các điều khiển lỗi giúp
tăng chất lượng dịch vụ.
CIHCod4JtC*=>
Các thiết bị di động có thể yêu cầu các loại truyền tải khác nhau được ưu
tiên, trong nỗ lực mang đến cho người sử dụng mức độ kết nối mong muốn. Có 4
lớp truyền tải khác nhau:
yPd4AG/.K): Một ứng dụng có thể được gán cho một lớp ưu tiên 1,
2 hay 3. Nếu một ứng dụng có độ ưu tiên cao hơn (1) các ứng dụng khác (3)
thì quá trình truyền tải của nó sẽ có thứ tự ưu tiên cao hơn.
yPd4/51+ Các ứng dụng có thể yêu cầu các lớp trễ, đảm bảo độ trễ
trung bình 95%. Có 4 lớp, lớp 1 là nhanh nhất.
yPd4/.)C^?+ Các ứng dụng có thể yêu cầu các mức khác nhau của
độ tin cậy cho dữ liệu của nó, phụ thuộc vào mức độ mất mát dữ liệu.
yPd4JG)'oAB)'+ Các ứng dụng có thể chọn các cấu hình khác
nhau cho lưu lượng. Có hai lớp: đỉnh và trung bình. Lớp lưu lượng đỉnh được
sử dụng chủ yếu cho các truyền dẫn tức thời với số lượng octet biến đổi
trong một giây. Lớp trung bình là tốc độ truyền dẫn trung bình trong một
khoảng thời gian, tính bằng sô octet trong một giờ.
Ngoài ra, các nhân tố khác cũng có thể ảnh hưởng tới QoS, như chất lượng
sóng vô tuyến, nghẽn mạng internet, LAN/WAN, lỗi trong mạng GSM/GPRS, …

77TWHCJtC*=>*†/5B
Dịch vụ GPRS trên nền GSM cung cấp các dịch vụ mới:
+ Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện (MMS – Multimedia messaging
service).
+ Dịch vụ đàm thoại Push to Talk (PTT).
Chương 2: Cơ sở lý thuyết