Nghiên cứu công nghệ GNSS ứng dụng cho hệ thống thu phí giao thông điện tử (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

NGUYỄN HUY THẮNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GNSS ỨNG DỤNG CHO HỆ
THỐNG THU PHÍ GIAO THÔNG ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ:

0

60.52.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2017


Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đặng Hoài Bắc

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ
tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: ... giờ .... ngày ..... tháng .... năm 2017

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông


1
MỞ ĐẦU
Theo thống kê, hiện nay nước ta có khoảng 70 trạm thu phí
giao thông đường bộ với nhiều loại hình thuộc quyền quản lý của
nhiều cơ quan khác nhau như: Tổng cục Đường bộ, Sở giao thông
vận tải các tỉnh, UBND, các doanh nghiệp BOT,… Các trạm thu phí
này hoạt động chủ yếu theo hình thức thu phí một dừng mã vạch kết
hợp với thủ công hoặc triển khai 100% thu phí một dừng mã vạch.
Với các hình thức thu phí trên, tình trạng ùn ứ các phương tiện tại các
trạm thu phí thường xảy ra, gây mất trật tự, an toàn giao thông… Bên
cạnh đó, các đơn vị quản lý cũng phải đầu tư nhân sự, chi phí quản lý
khá lớn cho việc kiểm soát và thu phí. Để cải thiện tình trạng đó hàng
loạt các giải pháp được đưa ra trong đó việc thu phí giao thông điện
tử đang được nghiên cứu và triển khai ngày càng rộng rãi thay thế
các phương thức thu phí cũ.
Sự ra đời của các công nghệ thu phí điện tử giúp giảm tắc
nghẽn giao thông gần các trạm thu phí, hỗ trợ cho lái xe bằng việc
loại bỏ sử dụng tiền mặt, và giảm chi phí quản lý và tiêu cực.
Hiện tại, ở Việt Nam các trạm thu phí này sử dụng phương
pháp thu phí bán tự động công nghệ bán tự động được sử dụng ở các
thiết bị nhận dạng biển số xe, nhận dạng trọng tải xe, thiết bị soát vé
từ/ giấy in/ thẻ Smart Card, thiết bị mạng máy tính, camera giám sát,
barrie tự động, đèn tín hiệu. Còn lại là chạm thu phí thủ công với quy
trình hai dừng (dừng mua vé, dừng soát vé). Do đó nghiên cứu công

nghệ thu phí điện tử không dừng là một chủ đề nghiên cứu sao cho
tối ưu nhất đưa vào áp dụng đại trà trong thời gian tới.
Nghiên cứu công nghệ GNSS, các mô hình ứng dụng cho thu
phí điện tử và ứng dụng công nghệ GNSS cho hệ thống thu phí giao
thông điện tử.


2
Do đó, tôi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu công nghệ
GNSS ứng dụng cho hệ thống thu phí giao thông điện tử ” cho
luận văn tốt nghiệp.
Luận văn được chia thành ba chương:
 Chương 1: Tổng quan về công nghệ GNSS.
 Chương 2: Các công nghệ trong hệ thống thu phí điện tử
trong giao thông.
 Chương 3: Ứng dụng công nghệ GNSS trong thu phí
điện tử giao thông.


3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GNSS
1.1. Khái quát về công nghệ GNSS
Trong khoảng những năm 60 thế kỷ trước, các nhà khoa học
của Liên Xô đã phóng thành công các vệ tinh nhân tạo, là tiền đề mở
ra dự án thành lập hệ thống định vị toàn cầu mang tên Glonass
(Global Navigation Satellite System). Cùng với thời gian này, bộ
quốc phòng Mỹ cũng xây dựng được một hệ thống đạo hàng vô tuyến
vệ tinh mang tên NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Providing
Timing and Ranging Global Positioning System) trên cơ sở các kết
quả của chương trình TRANSIT và đề án Timation. Trong suốt thời

gian dài hoạt động, hệ thống định vị gọi tắt là GPS chỉ có ngành quân
sự Mỹ độc quyền khai thác sử dụng. Từ những năm 1980 trở lại đây,
chính phủ Mỹ cho phép khai thác sử dụng hệ thống GPS vào mục
đích dân sự. Từ đó trở đi, công nghệ GPS đã được nghiên cứu, ứng
dụng vào nhiều ngành, lĩnh vực khác nhau, trong đó có ngành khoa
học trái đất.
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, hiệu
quả ứng dụng trong các ngành khoa học. Các nước đã phát triển riêng
cho mình một hệ thống định vị vệ tinh riêng nhằm phục vụ những
mục đích khác nhau trong mọi lĩnh vực. Có thể kể đến những hệ
thống định vị lớn bao gồm hệ thống định vị GPS (Mỹ), hệ thống
GLONASS (Nga), hệ thống GALILEO (EU), hệ thống Beidou hay
còn gọi là COMPASS (Trung Quốc). Cùng với sự phát triển đó hệ
thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS (Global Navigation Satellite
System) ra đời nhằm đem lại hiệu quả cũng như đạt độ chính xác cao


4
hơn. Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS là hệ thống kết hợp
bao gồm các hệ thống định vị vệ tinh GPS (Mỹ), GLONASS (Nga),
GALILEO (EU), BEIDOU– COMPASS (Trung Quốc).

Hình 1.1: Mô hình vệ tinh nhân tạo
1.2. Nguyên lý cấu tạo của công nghệ GNSS
GNSS được cấu thành như một chòm sao của quỹ đạo vệ tinh
kết hợp với thiết bị ở mặt đất. Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí
trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến 4 vệ tinh (tối thiểu)
thì sẽ xác định được tọa độ của vị trí đó. Hệ thống GNSS được cấu
tạo từ 3 thành phần: Đoạn không gian (space segment), Đoạn điều
khiển (control segment), Đoạn sử dụng (user segment).

1.2.1. Đoạn không gian (space segment)
Đoạn không gian bao gồm các vệ tinh bay trên bầu trời (vệ
tinh GPS, GLONASS, GALILEO, COMPASS) các vệ tinh bố trí di
chuyển liên tục theo quỹ đạo trên bầu trời. Có độ cao và góc nghiêng
hợp lý bảo đảm mỗi điểm trên mặt đất đều thu được ít nhất tín hiệu
của 4 vệ tinh cùng lúc.
1.2.2. Đoạn điều khiển (control segment)
Đoạn điều khiển được thiết lập với mục đích để duy trì hoạt động
của toàn bộ hê thống định vị. Trạm điều khiển trung tâm có nhiệm vụ
chủ yếu là hiệu chỉnh các tín hiệu, cập nhật thông tin đạo hàng truyền


5
đi từ vệ tinh để chính xác hóa các thông tin đạo hàng, bảo đảm độ
chính xác cần thiết cho công tác định vị. Đoạn điều khiển có 4 trạm
quan sát có nhiệm vụ như sau:
 Giám sát và điều khiển hệ thống vệ tinh liên tục;
 Hiệu chỉnh liên tục các tham số quỹ đạo vệ tinh;
 Dự đoán dữ liệu lịch thiên văn và hoạt động của đồng hồ trên
vệ tinh;
 Cập nhật định kỳ thông tin dẫn đường cho từng vệ tinh cụ thể
1.2.3. Đoạn sử dụng (User segment)
Đoạn người sử dụng bao gồm dụng cụ thu tín hiệu vệ tinh,
phần mềm xử lí tính toán số liệu, máy tính thu tín hiệu GNSS, có thể
đặt cố định trên mặt đất hay gắn trên các phương tiện chuyển động
như ô tô, máy bay, tàu biển, tên lửa.
1.3. Mã trải phổ và sóng mang
Mỗi vệ tinh đều truyền hai tần số dùng cho công việc định vị
là tần số 1575,42 MHz và tần số 1227,60 NHz. Hai sóng mang này
gọi là L1 và L2, rất mạch lạc và được điều chế bởi những tín hiệu

khác nhau.
Mã nhiễu giải ngẫu nhiên (PRN) thứ nhất được biết dưới cái
tên là mã C/A (Coarse/Acquisite-code), bao gồm một chuỗi các số
cộng một và trừ một, được phát đi ở tần số fo/10= 1.023 MHz. Chuỗi
này được lặp lại sau mỗi mili giây đồng hồ. Mã nhiễu giải ngẫu nhiên
(PRN) thứ hai, được biết dưới cái tên là mã P (Precise - code), bao
gồm một chuỗi các số cộng một và trừ một khác, được phát đi ở tần
số fo = 10,23 MHz. Chuỗi này chỉ lặp lại sau 267 ngày. Thời gian
267 ngày này được cắt ra làm 38 đoạn 7 ngày. Trong 38 đoạn này có
một đoạn không dùng đến, 5 đoạn dùng cho các trạm mặt đất , theo
dõi các tàu thuyền sử dụng, gọi là trạm giả vệ tinh (Pseudolite), còn
lại 32 đoạn 7 ngày dành cho những vệ tinh khác nhau. Mã Y (Ycode) là mã PRN tương tự như mã P, có thể dùng thay cho mã P. Tuy
nhiên phương trình tạo ra mã P thì được công bố rộng rãi và không
giữ bí mật, trong khi phương trình tạo ra mã Y thì giữ bí mật. Vì vậy,
nếu mã Y được sử dụng thì những người sử dụng GPS không có giấy
phép (nói chung là những người không thuộc quân đội Mỹ và đồng
minh của họ) sẽ không thu được mã P (hoặc mã Y).


6
Sóng mang L1 được điều chế bằng cả 2 mã ( Mã-C/A và
Mã`-P hoặc mã Y), trong khi sóng mang L2 chỉ bao gồm một Mã-P
hoặc mã Y.
Các mã được điều chế trên sóng mang bằng cách giản đơn có
ý thức. Nếu mã có trị số -1 thì phase sóng mang đổi 1800, còn nếu mã
số có trị số +1 thì phase sóng mang giữ nguyên không thay đổi.
Cả hai sóng mang đều mang thông báo vệ tinh (Satellite
message) cần phát
dưới dạng một dòng dữ liệu được thiết kế ở tần số thấp (50Hz) để
thông báo tới người sử dụng tình trạng và vị trí của vệ tinh. Các dữ

liệu này sẽ được các máy thu giải mã và dùng vào việc xác định vị trí
của máy theo thời gian thực
1.4. Các nguồn gây ra sai số
1.4.1. Sai số do đồng hồ
Đây là sai số của đồng hồ trên vệ tinh, đồng hồ trên máy thu
và sự không đồng bộ của chúng.
Đồng hồ trên vệ tinh được trạm điều khiển trên mặt đất theo dõi và
do đó nếu phát hiện có sai lệch trạm này sẽ phát tín hiệu chỉ thị thông
báo số cải chính cho máy thu GPS biết để sử lý. Để làm giảm ảnh
hưởng sai số đồng hồ cả của vệ tinh và máy thu, người ta sử dụng
hiệu các trị đo giữa các vệ tinh cũng như giữa các trạm quan sát.
1.4.2. Sai số do quỹ đạo vệ tinh
Chuyển động của vệ tinh trên quĩ đạo không tuân thủ nghiêm
ngặt định luật Kepler do có nhiều tác động nhiễu như: Tính không
đồng nhất của trọng trường trái đất, ảnh hưởng của sức hút của mặt
trăng, mặt trời và của các thiên thể khác, sức cản của khí quyển, áp
lực của bức xạ mặt trời,... Vị trí tức thời của vệ tinh chỉ có thể xác
định theo mô hình chuyển động được xây dựng trên cơ sở các số
liệu quan sát từ các trạm có độ chính xác cao trên mặt đất thuộc phần
điều khiển của hệ thống GPS và đương nhiên có chứa sai số.


7
1.4.3. Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu
Ảnh hưởng tầng điện ly và tầng đối lưu đến tín hiệu vệ tinh
cho đến nay vẫn là thách thức chủ yếu. Tầng đối lưu được tính từ mặt
đất đến độ cao 50km và tầng điện ly ở độ cao từ 50km đến 1000km.
Khi tín hiệu truyền từ vệ tinhvới độ cao khoảng 20.200km đi qua
tầng điện ly, tầng đối lưu đến máy thu đặt trên trái đất, nó bị khúc xạ
và thay đổi tốc độ truyền tín hiệu. Ảnh hưởng của tầng điện ly và

tầng đối lưu gây nên gọi là độ trễ. Cả hai đều gây nên sai số hệ thống.
Các điện tử tự do trong tầng ion gây nên độ trễ nhóm phụ
thuộc vào tần số tín hiệu vệ tinh, độ trễ này là nguồn sai số tiềm năng
trong trị đo thời gian. Ngoài ra như đã rõ, tốc độ lan truyền tín hiệu
tăng tỷ lệ thuận với mật độ điện tử trong tầng điện ly, và tỷ lệ nghịch
với bình phương tần số của tín hiệu
1.4.4. Sai số do nhiễu tin hiệu
Ăng ten của máy thu không chỉ thu tín hiệu đi thẳng từ vệ
tinh tới mà còn nhận cả các tín hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường
xung quanh. Sai số do hiện tượng này gây ra được gọi là sai số do
nhiễu xạ của tín hiệu vệ tinh. Để làm giảm sai số này, các nhà chế tạo
máy thu không ngừng hoàn thiện cấu tạo của cả máy thu và ăng ten.
1.5. Các hệ thống GNSS tiên tiến
1.5.1. Hệ thống GPS
GPS (Global Positioning System) 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 (1973). 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. GPS hoạt
động dựa trên 3 phần chính: Đoạn không gian, điều khiển và sử dụng
Đoạn 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 26.600 km. Chúng chuyển
động ổn định vá quay hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần
24 giờ với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ


8
1.5.2. Hệ thống GLONASS
Hệ thống GLONASS (Global Navigation Satellite System) là

hệ thống vệ tinh dẫn đường quỹ đạo toàn cầu do Liên Xô (cũ) thiết kế
và điều hành. Ngày nay, hệ thống vẫn được Cộng hòa Liên bang Nga
tiếp tục duy trì hoạt động.
Hệ thống bao gồm 24 vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo gần
tròn. Trên mỗi quỹ đạo có 8 vệ tinh. Góc nghiêng so với mặt phẳng
xích đạo là 64,8 . Các mặt phẳng quỹ đạo được phân bố cách đều
nhau 120 trên xích đạo. Độ cao các vệ tinh là 19.100 km, do đó chu
kỳ của vệ tinh là 11 giờ 15 phút.
1.5.3. Hệ thống GALILEO
Hệ thống Galileo được đặt theo tên nhà thiên văn học
GALILEO (1564-1642) được Liên minh Châu Âu (EU) thiết kế và
thành lập với mục đích sử dụng trong lĩnh vực dân sự.
Hệ thống bao gồm 30 vệ tinh phân bố trên 3 mặt phẳng quỹ
đạo, trong đó có 27 vệ tinh hoạt động còn 3 vệ tinh sẽ được dự trữ
cho vệ tinh nào bị hỏng. Như vậy trên mỗi quỹ đạo có 1 vệ tinh dự
trữ và 9 vệ tinh hoạt động phân bố cách đều nhau trên quỹ đạo (cách
40 )
1.5.4. Hệ thống BEIDOU(hay còn gọi là COMPASS)
Hệ thống định vị Bắc Đẩu (COMPASS) là dự án của Trung
Quốc phát triển một hệ thống vệ tinh định vị độc lập. Hệ thống Bắc
Đẩu đầu tiên, chính thức được gọi là “Hệ thống thử nghiệm định vị
vệ tinh Bắc Đẩu”
Đoạn không gian của hệ thống bao gồm 27 vệ tinh ở quỹ đạo
trung bình (MEO), 3 vệ tinh ở quỹ đạo nghiêng đồng bộ trái đất
(IGSO) và 5 vệ tinh địa tĩnh (GEO). Đoạn mặt đất bao gồm một trạm
chủ (MCS), hai trạm điều khiển cập nhật (Upload Station) và 30 trạm
theo dõi (MS)


9

1.6. Ứng dụng công nghệ GNSS
1.6.1. Ứng dụng trong lĩnh vực định vị
1.6.2. Ứng dụng trong lĩnh vực dẫn đường
1.6.3. Ứng dụng cho phương tiện không người lái
1.6.4. Ứng dụng trong nghiên cứu bão
1.6.5. Ứng dụng trong lĩnh vực tìm người và thiết bị
1.6.6. Ứng dụng trong quản lý giao thông
1.6.7. Ứng dụng trong quân sự, quốc phòng, an ninh
1.6.8. Ứng dụng trong khảo sát, trắc địa
1.6.9. Ứng dụng trong trắc địa trên không
1.6.10. Ứng dụng GPS trên điện thoại thông minh
1.7. Kết luận chƣơng
Qua việc giới thiệu chi tiết về công nghệ GNSS ta có thể thấy
rõ được tầm quan trọng và ứng dụng của công nghệ GNSS trong
cuộc sống chúng ta hiện nay.
Tại Việt Nam, GNSS từ lâu đã được ứng dụng cho các công
việc quản lý hệ thống xe bus, hỗ trợ quản lý bãi gửi xe, hạ tầng giao
thông, kiểm lâm, cứu nạn. Tuy nhiên các hệ thống mới chỉ dừng ở
mức độ thu nhận thông tin về kinh độ, vĩ độ và cao độ, chưa triển
khai ứng dụng trong lĩnh vực thiết bị dẫn đường vì chưa được tích
hợp bản đồ số Việt Nam. Thời gian gần đây, việc tạo lập bản đồ số đã
có kết quả và trên thị trường xuất hiện một số thiết bị dẫn đường
dành cho ôtô trong giai đoạn vừa thăm dò vừa hoàn thiện sản phẩm.


10
CHƢƠNG 2: CÁC CÔNG NGHỆ DÙNG TRONG HỆ THỐNG
THU PHÍ ĐIỆN TỬ GIAO THÔNG
2.1. Công nghệ RFID
2.1.1. Giới thiệu về công nghệ RFID

RFID là công nghệ xác nhận dữ liệu đối tượng bằng sóng vô
tuyến để nhận dạng, theo dõi và lưu thông tin trong một thẻ. Kĩ thuật
RFID có liên quan đến hệ thống không dây cho phép một thiết bị đọc
thông tin được chứa trong chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng
cách xa, mà không thực hện bất kì giao tiếp vật lý nào hoặc yêu cầu
một sự nhìn thấy giữa hai thiết bị.
Các thành phần chính trong hệ thống RFID là thẻ, reader,
phần dẻo và cơ sở dữ liệu.
2.1.2. Mô hình thu phí giao thông điện tử sử dụng công nghệ
RFID
Hệ thống trạm thu phí tự động không dừng áp dụng công nghệ
RFID sẽ tương tự như một hệ thống RFID active và gồm ba thành
phần cơ bản như sau:
 Khối phát hành thẻ RFID
 Box RFID trên mỗi xe - Box trạm
 Hệ thống máy chủ và cơ sở dữ liệu

Hình 2.1: Mô hình hệ thống thu phí giao thông không dừng
2.1.3. Ưu điểm, nhược điểm của công nghệ RFID


11
2.2. Công nghệ ANPR
2.2.1. Giới thiệu về công nghệ ANPR
Hệ thống tự động nhận dạng biển số xe, Automatic Number
Plate Recognition (ANPR), là hệ thống sử dụng camera để thực hiện
việc kiểm tra, xác định biển số của phương tiện một cách tự động, từ
đó có khả năng hỗ trợ truy vấn các thông tin chi tiết cấp cao hơn như
tên chủ phương tiện, thông tin đăng kí, ... Hệ thống này được ứng
dụng nhằm giải quyết các vấn đề liên quan tới an ninh, thống kê khảo

sát, giám sát và theo vết…
2.2.2. Mô hình thu phí giao thông điện tử sử dụng công nghệ
ANPR
Công nghệ xử lý ảnh và nhận dạng biển số giúp cho quá trình
kiểm soát vé, thu phí, đóng mở barrier tự động trở nên nhanh chóng
giảm ách tắc giao thông trong giờ cao điểm cũng như tiết kiệm chi
phí thuê công nhân.
 Tự động chụp ảnh biển số xe ôtô lưu thông qua trạm, gửi ảnh
về trung tâm giám sát.
 Quản lý bán vé thông qua mã barcode trên vé với biển số xe.
 Lưu trữ hình ảnh biển số xe đã lưu thông qua trạm phục vụ
giám sát và tra cứu.
 Điều khiển tự động hệ thống Barrier.
2.3. Công nghệ DSRC
2.3.1. Giải pháp thu phí sử dụng công nghệ sóng tầm ngắn DSRC–
5,8 GHz
Giải pháp này sử dụng sóng vô tuyến dải tần 5.8 GHz để thu
phát tín hiệu với thiết bị gắn trên xe (OBU), dữ liệu lấy từ OBU dùng
để tính toán thu phí. Hệ thống được áp dụng tại một số nước như
Singapore, Nhật Bản, Pháp… và được VietinBank đưa vào ứng dụng
tại một số trạm thu phí ở Việt Nam.
 Đặc điểm của hệ thống


Loại trạm: đa làn không dừng, không barrier


12


Khấu trừ từ thẻ tiền mặt gắn vào OBU.



Phân loại phương tiện dựa trên thông tin được lưu trữ trên
OBU.

2.3.2. Mô hình thu phí giao thông điện tử sử dụng công nghệ
DSRC
Các thành phần chính của hệ thống thu phí sử dụng công
nghệ DSRC bao gồm trạm thu phí, thiết bị OBU bên trong xe, và hệ
thống máy tính trung tâm:

Hình 2.2: Mô hình thu phí giao thông điện tử sử dụng công nghệ
DSRC
2.4. Công nghệ GNSS
Ở Việt Nam tại thời điểm này nếu đề cập đến hệ thống định
vị vệ tinh, danh từ chúng ta thường sử dụng là GPS chứ chưa nói đến
GNSS và những thị trường ứng dụng kỹ thuật định vị vệ tinh chiếm
ưu thế tại Việt Nam phải kể đến đo đạc bản đồ, giao thông đường bộ,
dịnh vụ định vị các phương tiện cá nhân sử dụng trong viễn thông…
Dịch vụ thu phí tự động đang được áp dụng và phát triển rất
nhiều ở các nước tiên tiến như Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ và các quốc
gia châu Âu,… Đây là dịch vụ có ý nghĩa rất lớn đối với việc cải tạo
chất lượng dịch vụ giao thông ở các nước này. Do cơ chế thu phí tự
động giảm được thời gian chờ để tiến hành thủ tục thu phí nên giảm
được rất nhiều thời gian cho người tham gia giao thông và góp phần
đảm bảo giao thông luôn được thông suốt tốt nhất. Ngoài giảm bớt
được thời gian không cần thiết cho các dịch vụ thu phí cũng như giúp

13
hạn chế các sự cố giao thông, dịch vụ thu phí tự động còn giải quyết
được vấn đề rất lớn về nhân lực cũng như sai xót trong quá trình thu
phí. Với số lượng trạm thu phí lớn nếu áp dụng phương thức thu phí
thủ công sẽ gây rất tốn nhân lực cũng như nhiều sai xót do khả năng
tập trung làm việc liên tục của con người là có hạn. Và những nhược
điểm này đang tồn tại ở dịch vụ thu phí ở nước ta.
Hiện nay cụm từ “Thu phí không dừng” đang là cụm từ được
nhắc đến nhiều trong lĩnh vực giao thông để hướng tới hệ thống giao
thông thông minh và tiết kiệm nhân lực vật lực trong các hệ thống
thu phí. Có các phương án thu phí không dừng đang là xu hướng
được triển khai thử nghiệm và áp dụng đó là thông qua: DSRC,
RFID,... Tuy nhiên, các hệ thống này đòi hỏi rất cao về tính chính
xác cũng nhưng chi phí xây dựng các điểm thu phí bởi các thiết bị
này đều hoạt động ở tần suất cao, khoảng cách hoạt động với phương
tiện lớn ngoài ra tốc độ di chuyển của phương tiện cũng không nhỏ…
Ngoài các xu hướng trên đề tài xin nhắc đến một phương án thử
nghiệm áp dụng công nghệ GNSS vào thu phí không dừng. Về tính
năng này yêu cầu hệ thống phương tiện giao thông đều được trang bị
hệ thống GNSS và có kết nối tới hệ thống chủ. Các phương tiện sẽ
liên tục cập nhật vị trí của mình lên máy chủ
2.5. Kết luận chƣơng
Qua việc nghiên cứu các công nghệ thu phí điện tử phổ biến ta
có thể nhận thấy được ưu điểm cũng như nhược điểm của mỗi
phương thức thu phí. Hiện tại các nước trên thế giới đã đang và đều
áp dụng các công nghệ thu phí điện tử hiện đại. Qua phân tích về
cách thức thu phí sử dụng công nghệ GNSS ta có thể thấy được rất
nhiều lợi ích của công nghệ này mang lại cả về mặt kinh tế cũng như
xã hội như tiết kiệm nguồn nhân lực, tính linh động cao, ít sử dụng

nguồn hạ tầng viễn thông, có thể áp dụng phổ biến và rộng rãi phục
vụ cho việc quản lý hệ thống giao thông thông minh ITS đang được
nghiên cứu và triển khai thực tế.


14

CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS TRONG THU PHÍ
ĐIỆN TỬ GIAO THÔNG
3.1. Mô hình và phân tích nguyên lý hoạt động hệ thống GNSS
trong thu phí giao thông điện tử
3.1.1. Mô hình hệ thống GNSS trong thu phí giao thông điện tử

Trong đó:

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống
1: Thiết bị cho phương tiện và người dung
2: Trung tâm dữ liệu tổng hợp
3: Hệ thống các trạm khai thác dịch vụ

3.1.2 Ưu điểm, nhược điểm của mô hình thu phí sử dụng công
nghệ GNSS
 Hƣớng thu phí này có một số ƣu điểm sau:
 Hạ thấp chi phí cơ sở vật chất mà vẫn đảm bảo
khả năng thu phí không dừng tốt và liên tục.
 Hạn chế khả năng gian lận của các chủ phương
tiện
 Thay đổi về thông tin cũng như cập nhật hệ
thống nhanh mà vẫn đảm bảo hạn chế can thiệp
đến kết cấu vật lý.

 Nhƣợc điểm và các giải pháp đƣa ra
 Tính chính xác của dữ liệu GNSS mà thiết bị nhận
được và truyền cho hệ thống dữ liệu


15





Tính ổn định của đường truyền để hạn chế sự thất lạc
gói tin truyền lên: Độ ổn định và tin cậy của đường
truyền của phương tiện lên hệ thống dữ liệu trung
tâm cũng là một vấn đề quan trọng đối với việc triển
khai hệ thống thu phí không dừng sử dụng công nghệ
GNSS
Khả năng phân tích với số lượng dữ liệu lớn cùng
một thời điểm.
Tính đồng bộ cao về thiết bị trên phương tiện

3.2. Tính năng và cách thức hoạt động phần mềm
3.2.1. Phân tích về những tính năng có trong phần mềm
3.2.2. Cách thức hoạt động của phần mềm thu phí
Phần mềm thu phí được thực hiện đồng bộ giữa trung tâm xử
lý và thiết bị tại phương tiện. Hiện tại sử dụng phương pháp đặt trạm
thu phí ảo tại một số điểm xác định. Khi phương tiện di chuyển qua
khu vực đó trung tâm dữ liệu sẽ tự động nhận diện phương tiện đi
qua và thực hiện bản tin thu phí đối với phương tiện đó. Ở mức độ đề
tài chúng ta đang để mức thu phí cố định là 10.000VND cho mỗi lần

đi qua điểm thu phí.
Dưới đây là hình ảnh về vị trí của phương tiện và điểm thu
phí trên màn hình thiết bị:


16

Hình 3.3: Hiển thị vị trí thu phí ảo.
Trên đây, dấu chấm màu xanh thể hiện cho vị trí phương tiện
còn vị trí đánh dấu màu đỏ là điểm thu phí ảo mà nhóm đề tài đang
đặt. Do có sai số là GPS nên ta đang khoanh vùng 100m so với vị trí
đánh đấu để tiến hành thu phí tự động.
Khi phương tiện di chuyển qua khu vực xác định sẽ có thông
tin thu phí truyền từ hệ thống về thiết bị ngoài ra sẽ có tin nhắn thông
báo để thông báo đã tiến hành thu phí thành công cho lượt đi qua của
phương tiện. Hai bản tin này sẽ có độ trễ nhất định do tín hiệu đường
truyền và hạ tầng mạng.
Dưới đây là hình ảnh về bản tin thu phí hiển thị trên phương
tiện và tin nhắn trả về của hệ thống.


17

Hình 3.4: Hình ảnh thông báo thu phí trên phƣơng tiện.

Hình 3.5: Thông tin tin nhắn thu phí chuyển về phía ngƣời dùng.


18
3.3. Khả năng ứng dụng trong thực tế của công nghệ GNSS

Giao thông thông minh đang trở thành xu thế của giao thông
trong tương lai. ITS cần áp sử dụng rất nhiều công nghệ hiện đại để
hệ thống ITS ngày càng trở nên thông minh và thuận tiện hơn đối vời
người sử dụng cũng nhưng đơn vị quản lý. GNSS là một trong những
công nghệ được đưa sớm vào sử dụng trong nền tảng ITS nhưng cho
đến bây giờ vẫn luôn có những giá trị lớn đối với hoạt động của hệ
thống này. Điển hình nhất là các tính năng cơ bản như: Dẫn đường,
giám sát hành trình, quản lý phương tiện, thu phí điện tử… Các tính
năng kể trên là các tính năng cơ bản nhất được sử dụng của GNSS
tham gia trong hệ thống ITS. Với khả năng cung cấp nhiều thông tin
về vị trí, vận tốc, lộ trình di chuyển của phương tiện từ các thông tin
này có thể khai thác rất nhiều thêm các ứng dụng hữu ích để phục vụ
phong quản lý giao thông đô thị nói riêng và quản lý giao thông nói
chung[6].
Dưới đây đề tài xin trình bày khái quát lại và đề xuất thêm
một số tính năng có thể sử dụng với GNSS để áp dụng trong quản lý
giao thông đô thị:
 Thu phí phƣơng tiện thông qua công nghệ GNSS
 Hƣớng dẫn chỉ đƣờng phƣơng tiện
 Quản lý và giám sát hành trình
 Quản lý và giám sát sai phạm
 Quản lý mật độ phƣơng tiện
 Thông báo tình trạng sự cố, khu vực có sự cố giao
thông:
3.4. Kết luận chƣơng
Qua việc phân tích mô hình sử dụng công nghệ GNSS và
ứng dụng của nó trong thu phí giao thông không dừng ta có thể nhận
thấy được lợi ích của công nghệ này trong hệ thống giao thông thông
minh. Từ đó có thể giảm chi phí nhân công cũng như thiết bị sử dụng
trong việc thu phí đường bộ cũng như kiểm soát được các vấn đề

nhức nhối trong giao thông như tắc đường, kẹt xe hay tai nạn giao
thông.
Tuy nhiên để hệ thống thu phí được thực hiện một cách hiệu quả thì
cần cải thiện về tính năng phần mềm, hạ tầng công nghệ viễn thông
cũng như hệ thống lưu trữ dữ liệu và thái độ của người tham gia giao
thông.


19
KẾT LUẬN
Hiện nay tại Việt Nam, lượng xe cộ và các phương tiện giao
thông cá nhân đang tăng nhanh với tốc độ lớn. Trong khi đó, hệ
thống hạ tầng giao thông không phát triển kịp theo với nhu cầu đi lại
của mọi người. Đặc biệt là vấn đề thu phí tham gia giao thông gặp rất
nhiều khó khăn cả về nhân lực lẫn hạ tầng thiết bị. Trong khí đó ở
nước ngoài, đặc biệt là các nước phát triển, các hệ thống GNSS được
ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là trong các hệ thống giao thông. Các hệ
thống GNSS cung cấp lượng thông tin lớn về vị trí của phương tiện
và lưu lượng giao thông. Hệ thống GNSS kết hợp với các hệ thống
viễn thông có thể tạo nên một mạng lưới kết nối giữa các phương tiện
và các hệ thống mạng lưới thu thập dữ liệu, quản lý giao thông. Nhờ
đó, có thể quản lý giao thông dựa trên các thông tin thu thập từ các hệ
thống này.
Luận văn đã nghiên cứu về công nghệ GNSS nhằm đáp ứng
xu hướng phát triển công nghệ thu phí không dừng trong giao thông
hiện nay ở nước ta. Để thực hiện mục tiêu này, luận văn đã tập trung
vào nghiên cứu các nội dung sau:
- Tổng quan về công nghệ GNSS.
- Nghiên cứu đánh giá về các công nghệ thu phí điện tử.
- Đánh giá nhu cầu về sử dụng công nghệ thu phí điện tử

trong giao thông của nước ta
- Nghiên cứu xu hướng sử dụng công nghệ GNSS trong
tương lai.
- Tiến hành xây dựng và kiểm nghiệm khả năng sử dụng
phần mềm thu phí trong thực tế qua sử dụng công nghệ GNSS
Vì thế việc nghiên cứu và thiết kế phần mềm, thiết bị cũng sử
dụng công nghệ GNSS trong quản lý giao thông đô thị là cần thiết và
có ý nghĩa thực tiễn.