THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHÓA ĐIỆN TỬ THÔNG MINH GIÁM SÁT HÀNH TRÌNH XE TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHÓA ĐIỆN TỬ THÔNG MINH GIÁM
SÁT HÀNH TRÌNH XE TẢI

Họ và tên sinh viên : Phạm Ngọc Nam
Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ
Niên Khóa: 2013 - 2017

Tháng 6 năm 2017


THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHÓA ĐIỆN TỬ THÔNG MINH GIÁM SÁT
HÀNH TRÌNH XE TẢI

Tác giả

PHẠM NGỌC NAM

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
CƠ ĐIỆN TỬ

Giảng viên hướng dẫn :
Th.S NGUYỄN ĐĂNG KHOA

Tháng 6 năm 2017
2

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Nông Lâm Thành
Phố Hồ Chí Minh, bản thân em đã học được rất nhiều điều không chỉ kiến thức, kỹ
năng chuyên môn mà cả kinh nghiệm của cuộc sống, luôn nhận được sự quan tâm
chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của các thầy các cô. Qua khóa luận này, em xin được
bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:
•
•
•
•
•

Ban Giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM.
Ban Chủ nhiệm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ.
Bộ môn Cơ Điện Tử Trưởng Đại Học Nông Lâm Tp.HCM.
Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy chúng em trong thời gian học tập tại trường.
Thầy Th.S Nguyễn Đăng Khoa– người trực tiếp theo dõi, tận tình hướng dẫn
và giúp đỡ em thực hiện đề tài này.
Em cũng xin được cảm ơn quý thầy, quý cô, các anh, các bạn ở lớp DH13CD đã

giúp đỡ chúng em trong thời gian thực hiện đề tài.
Em muốn nói lời cảm ơn đến ba mẹ và mọi người trong gia đình đã quan tâm,
lo lắng, động viên chúng em trong thời gian học tập và trong cuộc sống.
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Phạm Ngọc Nam

3


TÓM TẮT
Đề tài “Thiết Kế Chế Tạo Khóa Điện Tử Thông Minh Giám Sát Hành Trình
Xe Tải”. Được tiến hành tại xưởng thực tập CK01 thuộc khoa Cơ Khí - Công Nghệ
Trường Đại Học Nông Lâm TP. HCM, thời gian thực hiện đề tài từ 14/02/2017 đến
tháng 04/06/2017.
Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Thiết kế, chế tạo thân khóa với cơ cấu đóng/mở dùng thẻ RFID
- Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển.
- Xây dựng thuật toán điều khiển cho khóa với các chức năng:
+ Xác định vị trí hiển thị trên Google Map.
+ Xác định thời gian di chuyển.
+ Xác định vận tốc
+ Giám sát từ xa qua tin nhắn SMS.
Kết quả
- Chế tạo thân khóa với cơ cấu đóng/mở dùng thẻ RFID
- Xác định vị trí hiển thị trên Google Map.
- Xác định thời gian di chuyển.
- Xác định vận tốc
- Giám sát từ xa qua tin nhắn SMS

4


MỤC LỤC
TRANG TỰA.............................................................................................................i

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AT......................................Attention command
GPRS.................................General Packet Radio Service
GPS................................... Global Positioning System
GSM.................................. Global System for Mobile Communications
SIM...................................Subcriber Identity Module
UART................................Universal Asynchronous Receiver –Transmitte
PIN.................................... Personal Identity Number

5


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Ứng dụng của GPS......................................................................................1

6


DANH MỤC CÁC BẢNG

7


Chương 1:
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, thế giới thông tin ngày càng phát triển một cách đa dạng và phong
phú. Nhu cầu về thông tin liên lạc trong cuộc sống càng tăng cả về số lượng và chất
lượng, đòi hỏi các dịch vụ của ngành viễn thông cần mở rộng. Trong những năm gần
đây thông tin vệ tinh trên thế giới đã có những bước tiến vượt bậc đáp ứng nhu cầu đòi
sống, đưa con người nhanh chóng tiếp cận với các tiến bộ khoa học kĩ thuật. Sự ra đời

của nhiều loại phương tiện tiên tiến như máy bay, tàu vũ trụ đòi hỏi một kĩ thuật mà
các hệ thống cũ không thể đáp ứng được đó là định vị trong không gian 3 chiều, và
như vậy hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) ra đời
Việc ứng dụng công nghệ GPS trong các bài toán quản lý phương tiện giao
thông đang trở nên phổ biến trên thế giới. Với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, GPS
ngày càng được ứng dụng rộng rãi và hiệu quả, mang lại giá trị gia tăng cao dựa trên
nền tảng của các dịch vụ viễn thông.

Hình 1.1 Ứng dụng của GPS
a) Ứng dụng của GPS trong tìm người và thiết bị
b) Ứng dụng của GPS trong dẫn đường
c) Ứng dụng của GPS trong định vị
8


Ở Việt Nam, các ứng dụng của GPS đã bắt đầu được thử nghiệm trong các lĩnh
vực lâm nghiệp, thủy lợi, giao thông…tuy nhiên các ứng dụng của GPS mang tính tích
hợp hệ thống, phục vụ các nhu cầu đặc thù xã hội vẫn chưa được phổ biến. Đặc biệt,
việc áp dụng công nghệ GPS trong việc quản lí và hành trình của các tàu đánh bắt cá
xa bờ đang trở thành nhu cầu câp thiết, phục vụ yêu cầu quản lý của các cơ quan nhà
nước, hỗ trợ công tác tìm kiếm cứu nạn và cảnh báo thiên tai trên biển.
Hiện nay ngành vận tải phát triển mạnh, nhu cầu để an toàn cho lái xe và ít rủi
ro trong hành trình thì hệ thống định vị toàn cầu GPS giúp ta cảnh báo hiệu quả giữ an
toàn cho lái xe mỗi khi nhân viên chạy quá tốc độ, chạy liên tục nhiều giờ, chạy quá
thời gian chạy mỗi ngày, tốc độ chạy ổn định hay không và để giải quyết nhu cầu trên
em đã chọn đề tài “ Thiết kế chế tạo khóa điện tử thông minh giám sát hành trình xe
tải”.
1.2. Mục đích của đề tài
Qua khảo sát một vài sản phẩm trên thị trường như khóa Container thông minh
của ICDREC thì sản phẩm của để tài được ứng dụng trong việc giám sát hành trình xe

cụ thể như sau:
+ Xác định vị trí hiển thị trên Google Map.
+ Xác định thời gian di chuyển.
+ Xác định vận tốc
+ Giám sát từ xa qua tin nhắn SMS.

9


Chương 2:
TỔNG QUAN
2.1. Sơ lược về công nghệ GPS
2.1.1 Hệ thống định vị toàn cầu
Hệ thống định vị toàn cầu GPS do bộ quốc phòng Mỹ phát triển và điều hành.
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 đếm ít nhất ba vệ tinh. GPS là các chữ cái đầu:
Global Positioning System.

Hình 2.1 Hệ thống định vị toàn cầu là gì?
Hệ thống định vị GPS gồm một chòm sao với 24 vệ tinh, được đặt trên quỹ đạo
không gian. Hệ thống hoàn thành vào năm 1994. Để đảm bảo tính toàn cầu thì các vệ
tinh này bao phủ toàn bộ trái đất một cách liên tục, các vệ tinh sẽ được sắp xếp trên 6
mặt phẳng quỹ đạo có từ 4 vệ tinh trở lên. Với sự bố trí này sẽ có khoảng từ 4 đến 10
vệ tinh luôn hiện hữu bất cứ nơi nào trên Trái Đất. Ta chỉ cần 3 vệ tinh để định vị hoặc
4 vệ tinh để cung cấp sự định vị bao gồm cả độ cao.
10


Hình 2.2 Chòm sao 24 vệ tinh GPS
–

Vệ tinh bay xung quanh Trái Đất có 3 dạng quỹ đạo và có 2 quy luật chi phối

quyết định vệ tinh dang bay ở dạng nào là:
– Mặt phẳng quỹ đạo bay của vệ tinh phải cắt ngang tâm trái đất.
– Trái Đất phải là trung tâm của bất kì quỹ đạo nào của vệ tinh.

Hình 2.3 Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh
Từ một vị trí trong không gian một vệ tinh có thể quan sát, phủ sóng khoảng
42% bề mặt quả đất, vùng này là gọi là vùng phủ sóng vô tuyến điện có thể truyền lan
tính hiệu điện từ từ vệ tinh xuống mặt đất gọi là “ dấu in” toàn cầu của vệ tinh. Với
một vệ tinh có thể phủ sóng được 42% bề mặt quả đất, để thông tin toàn cầu phải có ít
nhất ba vệ tinh đặt ở ba vị trí thích hợp trên quỹ đạo địa tĩnh. Như vậy, chúng ta sống ở
bất kỳ vị trí nào trên trái đất đều có thể kết nối thông tin với nhau thông qua ít nhất 03
vệ tinh thông tin địa tĩnh.
11


Hình 2.4 Hình phủ sóng toàn cầu của 3 vệ tinh
2.1.2 Các thế hệ vệ tinh GPS
Ban đầu GPS gồm 11 vệ tinh gọi là những Khối I. Ngày 22/02/1978, vệ tinh
đầu tiên trong chuỗi này bắt đầu hoạt động. Vệ ttinh cuôi cùng hoạt động ngày
09/10/1985. Góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo của những vệ tinh này so với đường xích
đạo là 630 , và được sửa đổi trong những thế hệ vệ tinh theo sau. Vệ tinh khối I cuối
cùng được rút ra khỏi hệ thống dịch vụ vào ngày 18/11/1995.
Thế hệ thứ 2 gọi là những vệ tinh Khối II/IIA. Khối IIA là phiên bản của Khối
II nhưng ở mức cao hơn, bởi khả năng lưu trữ dữ liệu thông điệp từ 14 ngày (Khối II)
đế 180 ngày (Khối IIA). Do đó, Khối II và Khối IIA có thể thực hiện chức năng một
cách liên tục mà không cần sự hỗ trợ từ mặt đất, từ 14 đến 180 ngày, tương ứng lần
lượt với hai hệ thống. Tổng cộng có 28 vệ tinh Khối II/IIA. Mặt phẳng quỹ đạo của

những vệ tinh này có góc nghiêng là 55 0 so với mặt phẳng xích đạo. Một vài tính năng
được bảo mật vì bảo đảm an ninh quốc gia gồm: khả năng có thể lựa chọn (SAselective availability) và chống lừa đảo và được thêm vào cấu trúc tín hiệu của những
vệ tinh khối II/IIA
Ngoài ra, Khối IIR được biết là thế hệ mới của những vệ tinh GPS và đang
được thi hành. Khối IIR có khả năng tương thích với Khối II/IIA. Do đó, người sử
dụng có thể nắm bắt được những thay đổi trong Khối IIR. Khối IIR có 21 vệ tinh.
Chúng có khả năng hoạt động độc lập trong ít nhất 180 ngày mà không cầu sự điều
12


chỉnh từ mặt đất hoặc thoái hóa độ chính xác,có khả năng sắp xếp lẫn nhau. Hơn nữa,
để hỗ trợ định vị tự vị của các vệ tinh, dữ liệu thời gian và lịch thiên văn được cập nhật
định kỳ trong 210 ngày bởi phân đoạn điều khiển mặt đất. Những tính năng này chỉ có
ở 12 vệ tinh cuối cùng của Khối IIR.
Theo sau Khối IIR là Khối IIF (flow-on) gồm 33 vệ tinh. Chúng có khả năng
mới nhờ vào chương trình hiện đại nhoa1GPS, cải thiện thật ấn tượng tính chính xác
trong chế độ định vị GPS tự trị.

Hình 2.5 Các thế hệ vệ tinh GPS
2.1.3 Hoạt động của GPS
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần một ngày theo một quỹ đạo
rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Máy thu nhận thông tin và
dùng phép tính lượng giác để tính chính xác vị trí người dùng. Thực chất, máy thu
GPS đo sai lệch về thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh và thời gian nhận được nó
để tính khoảng cách đến vệ tinh. Với cách làm như vậy đối với các vệ tinh khác nhau
máy thu tìm được vị trí của người dùng. Máy thu phải nhận tín hiệu của ít nhất ba vệ
tinh để tính ra kinh độ, vĩ độ và theo dõi sự chuyển động. Nếu máy thu nhận được tín
hiệu của bốn vệ tinh thì tính được kinh độ, vĩ độ và cao độ.
Một khi vị trí của người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các
thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình,

khoảng cách tới điểm đến, thời gian mặt trời lặn mọc.
13


Hình 2.6 Định vị từ GPS
2.1.4 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 12 kênh song song nhanh chóng khóa vào các
quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì kết nối bền vững, thậm chí trong tán lá
rậm rạp hoặc thành phố với các tòa nhà cao tầng. Trạng thái của khí quyền và các
nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu GPS. Các máy
thu GPS có độ chính xác trung bình trong vòng 15 mét.
Các máy thu mới hơn có khả năng WAAS (Wide Area Augmentation System)
có thể tăng độ chính xác trung bình dưới 3 mét nhờ vào GPS vi sai (Differential GPSDGPS). Hệ thống vi sai bao gồm một mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát các tín
hiệu, muốn thu được tín hiệu chính xác phải có máy thu tín hiệu vi sai và anten GPS.
2.1.5 Tín hiệu định vị
Mỗi vệ tinh GPS liên tục truyền các bản tin định vị với vận tốc 50bit/s bao gồm
các thông tin: thời gian trong tuần, số tuần và các trạng thái hoạt động của vệ tinh (tất
cả chứa trong phần đầu của bản tin), lịch thiên văn (chứa phần thứ hai của bản tin) và
lịch vạn niên (phần cuối của bản tin). Dữ liệu lịch thiên văn cho biết vệ tinh đang ở vị
trí nào trên mỗi quĩ đạo ở mỗi thời điểm trong ngày. Dữ liệu lịch vạn niên được phát
định kì chứa thông tin về trạng thai của vệ tinh và ngày giờ hiện tại. Các bản tin được
14


truyền trong các khung, với thời gian truyền là 30s cho 1500 bit, 30s truyền của khung
bản tin được bắt đầu chính xác tại thời điểm tròn phút hoặc nửa phút theo đồng hồ
nguyên tử của vệ tinh. Mỗi khung có chứa 5 khung con với độ dài 6s và chứa 300bit,
mỗi khung con chứa 10 từ, mỗi từ 0,6s và 30 bit.
2.1.6 Tín hiệu GPS.

Các vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dài L1 và L2 (dài L là
phần sóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55 GHz). GPS dân sự dùng
tần số L1 1575,42 MHz trong dải UHF. Tín hiệu truyền trực thị, có nghĩa là chúng sẽ
xuyên qua mây, thủy tinh và nhựa nhưng phần lớn không qua phần lớn các đối tượng
cứng như núi và nhà.
L1 chứa hai mã “giả ngẫu nhiên” (pseudo random), đó là mã protected (P) và
mã Coarse/Acquisition (C/A). Mỗi một vệ tinh có một mã truyền dẫn nhất định, cho
phép máy thu GPS nhận dạng được tín hiệu. Mục đích của các mã tín hiệu này là để
tính toán khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS.
Tín hiệu GPS chứa ba mẫu thông tin khác nhau – mã giả ngẫu nhiên, dữ liệu
thiên văn và dữ liệu lịch. Mã giả ngẫu nhiên chỉ đơn giản là mã định danh để xác định
được quả vệ tinh nào là phát thông tin. Có thể nhìn số hiệu các quả vệ tinh trên trang
vệ tinh của máy thu Garmin để biết nó nhận được tín hiệu của quả nào.
Dữ liệu thiên văn cho máy thu GPS biết quả vệ tinh ở đâu trên quĩ đạo ở mỗi
thời điểm trong ngày. Mỗi quả vệ tinh phát dữ liệu thiên văn chỉ ra thông tin quỹ đạo
cho vệ tinh đó và mỗi vệ tinh khác trong hệ thống.
Dữ liệu lịch được phát đều đặn bởi mỗi quả vệ tinh chứa thông tin quan trọng
về trạng thái của vệ tinh, ngày giờ hiện tại. Phần này của tín hiệu là cốt lõi để phát hiện
ra vị trí.
2.1.7 Các thành phần cơ bản của GPS.
GPS hiện tại gồm 3 phần chính: phần không gian, kiểm soát và sử dụng. Không
quân Hoa Kỳ phát triển, bảo trì và vận hành các phần không gian và kiểm soát. Các vệ
tinh GPS truyền tín hiệu từ không gian, và các máy thu GPS sử dụng các tín hiệu này
15


để tính toán các vị trí trong không gian 3 chiều (kinh độ, vĩ độ, cao độ) và thời gian
hiện tại.
2.1.7.1 Phần không gian:
Gồm 24 vệ tinh (21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng) nằm trên các quỹ

đạo xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 20.200km, bán kính quỹ đạo 26.600
km(Hình 1.1).Chúng chuyển động ổn định và quay hai vòng quỹ đạo trong khoảng
thời gian gần 24 giờ với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ. Các vệ tinh trên quỹ đạo được
bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất
kỳ thời điểm nào. Các vệ tinh hoạt động bằng năng lượng mặt trời và có trang bị đồng
hồ nguyên tử có độ chính xác đến nano giây.
Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời. Chúng có các nguồn pin
dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng khi không có ánh sáng Mặt
Trời. Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định.
2.7.1.2 Phần kiểm soát:
Mục đích là kiệm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông tin thời
gian chính xác. Có 5 trạm kiểm soát trên Trái Đất. Bốn trạm kiểm soát hoạt động một
cách tự động, và một trạm kiểm soát là trung tâm. Bốn trạm kiểm soát này nhận tín
hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi các thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm.
Tại trạm kiểm soát trung tâm, nó sẽ sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với hai
antenna khác để gửi lại thông tin cho các vệ tinh. Ngoài ra, còn một trạm kiểm soát
trung tâm dự phòng và sáu trạm quan sát chuyên biệt. Phần kiểm soát có 5 trạm quan
sát và nhiệm vụ:
–
–
–
–

Gám sát điều khiển hệ thống vệ tinh liên tục.
Quy định thời gian hệ thống GPS.
Dự đoán dữ liệu lịch thiên văn và hoạt động của đổng hồ trên vệ tinh.
Cập nhật định kỳ thông tin dẫn đường cho từng vệ tinh cụ thể.

16

Hình 2.7 Các trạm điều khiển GPS trên thế giới
2.1.7.3 Phần sử dụng:
Phần người sử dụng là khu vực có phủ sóng để người dùng anten và máy thu tín
hiệu từ vệ tinh và có được thông tin vị trí, thời gian và vận tốc di chuyển.
Bộ GPS gổm anten, bộ xử lí và một đồng hồ có độ ổn định cao được đặt ở tần
số truyền dẫn của các vệ tinh. Chúng cũng có thể bao gồm các bộ phận hiển thị để
cung cấp các thông tin vị trí, tốc độ, hay bản đồ chỉ đường.
Một bộ thu GPS được mô tả với số kênh, nó cho biết số lượng vệ tinh tối da mà
bộ thu có thể xử lí đồng thời. Hiện nay, số kênh của bộ thu GPS thường đạt tới 12 đến
20 kênh.
2.1.8 Các nguồn sai số trong định vị vệ tinh GPS:
Trong định vị vệ tinh, các nguồn sai số được chia thành 3 nhóm: sai số do vệ
tinh, sai số do sự lan truyền tín hiệu và sai số liên quan đến máy thu. Ngoài 3 nhóm
nguồn sai số này còn có các sai số do người đo ảnh hưởng đến kết quả đo GPS như:
cân bằng máy, đo cao anten, đặt nhầm điểm… Các nguồn sai số trên đều có thể được
khắc phục để đảm bảo độ chính xác cho kết quả đo GPS. Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu
chi tiết hơn về các nguồn sai số trong định vị vệ tinh và cách khắc phục các nguồn sai
số gây ra.

17


Hình 2.8 Các nguồn sai số trong định vị vệ tinh
2.1.8.1 Sai số do vệ tinh
Sai số đồng hồ vệ tinh: Sai số đồng hồ vệ tinh trực tiếp gây ra sai số trong xác
định thời gian. Trong đo khoảng cách bằng sóng ánh sáng hay sóng điện từ, sai số thời
gian ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác khoảng cách đo.
Cách khắc phục:
Đối với định vị tuyệt đối khoảng cách giả, sai số đồng hồ vệ tinh được hiệu

chỉnh vào khoảng cách giả trước khi sử dụng chúng để giải bài toán định vị. Sai số
đồng hồ vệ tinh được xác định nhờ vào đa thức đồng hồ vệ tinh được cung cấp theo
lịch vệ tinh, do đó tính được số hiệu chỉnh của đồng hồ vệ tinh.
Trong định vị tương đối, để loại bỏ ảnh hưởng do sai số đồng hồ vệ tinh gây ra,
người ta sử dụng phương trình sai phân bậc nhất của các trị đo pha từ hai trạm quan sát
đến cùng một vệ tinh.
Sai số do quỹ đạo vệ tinh: Sai số do quỹ đạo vệ tinh gây ra được hiểu là khi ta
tính được tọa độ của vệ tinh nhưng lại không đúng với tọa độ thật của nó (chứa sai số
khoảng 2,5m) đó chính là sai số quỹ đạo vệ tinh hay sai số lịch vệ tinh.
18


Cách khắc phục:
Trong định vị tuyệt đối, sai số này gần như ảnh hưởng trọn vẹn đến kết quả
định vị vệ tinh tuyệt đối. Trong định vị tương đối sai số này được giảm thiểu đáng kể
do ảnh hưởng của sai số do quỹ đạo vệ tinh gây ra là như nhau nên có thể loại trừ.
Ảnh hưởng của nhiễu cố ý SA: Nhiễu cố ý SA được tạo ra nhằm giảm độ chính
xác định vị tuyệt đối bằng cách làm sai lệch đồng hồ vệ tinh và tác động vào việc lập
lịch vệ tinh. Song từ ngày 20/5/2000, Mỹ đã chính thức bỏ chế độ nhiễu cố ý SA.
2.1.8.2 Sai số phục thuộc vào môi trường lan truyền tín hiệu:
Tín hiệu vệ tinh truyền đến máy thu trên mặt đất phải xuyên qua khí quyển gồm
nhiều tầng, trong đó có tầng điện ly và tầng đối lưu là hai tầng ảnh hưởng nhiều nhất
tới sự lan truyền tín hiệu từ vệ tinh, đó được gọi là hiệu ứng khí quyển ảnh hưởng đến
tín hiệu vệ tinh. Ngoài ra do hiện tượng phản xạ, tín hiệu vệ tinh GPS đến máy thu có
thể bị ảnh hưởng của đa đường dẫn.
Ảnh hưởng của tầng điện ly: Ảnh hưởng của tầng điện ly đến khoảng cách đo
có giá trị trung bình trong khoảng 5-10m, lớn nhất có thể đến 50m.
Cách khắc phục:
Trong định vị tương đối khoảng cách ngắn (nhỏ hơn 10km), ảnh hưởng do tầng điện ly
và tầng đối lưu cơ bản được loại bỏ vì ảnh hưởng này được coi là như nhau đối với hai

máy thu đặt gần nhau. Ở khoảng cách trên 10km, để làm giảm ảnh hưởng của tầng
điện ly đến kết quả đo, người ta sử dụng máy thu hai tần số.
Ảnh hưởng của tầng đối lưu
Tầng đối lưu là tầng khí quyển tính từ mặt đất độ cao khoảng 50km. Trong tầng đối
lưu chứa nhiều hơi nước và bụi khí quyển. Ảnh hưởng của tầng đối lưu đến tín hiệu
điện từ không phụ thuộc vào tần số sóng tải, được chia thành ảnh hưởng của phần khô
(trên cao) và ảnh hưởng của phần ướt (dưới thấp).
Cách khắc phục:

19


Để khắc phục ảnh hưởng của tầng đối lưu, người ta nghiên cứu xây dựng mô
hình khí quyển để dựa vào đó tính toán hiệu chỉnh trị đo nhằm loại bỏ hoặc giảm thiểu
nguồn sai số.
Ảnh hưởng của tầng đối lưu đến tín hiệu còn phụ thuộc vào góc cao E của vệ
tinh. Góc E cao càng nhỏ thì đường truyền tín hiệu trong tầng điện ly và tầng đối lưu
càng lớn. Chính vì vậy, trong quá trình đo đạc, để giảm bớt sai số này người ta loại bỏ
tín hiệu của vệ tinh có góc cao E < 15º (gọi là góc cao giới hạn hay góc ngưỡng).
Ảnh hưởng đa đường dẫn
Hiện tượng đa đường dẫn là do tín hiệu vệ tinh đến máy thu qua nhiều đường
khác nhau do phản xạ tín hiệu. Nếu tín hiệu phản xạ đủ mạnh, máy thu ghi nhận cả tín
hiệu truyền thẳng từ vệ tinh đến máy thu và cả tín hiệu phản xạ khi va đập vào các vật
(nhà cửa, hàng rào, cột điện…) trên đường đi.
Cách khắc phục:
Cách tốt nhất loại bỏ sai số này là sử dụng anten máy thu có khả năng giảm
thiểu tín hiệu đa đường dẫn như loại anten gồm các vòng xoáy tròn. Một cách khác là
bố trí trạm đo GPS phải xa các vật dễ phản xạ tín hiệu như vật liệu kim loại, bê tông…
2.1.8.3 Sai số liên quan tới máy thu
Sai số đồng hồ máy thu.

Tinh thể thạch anh được dùng để chế tạo ra bộ tạo dao động của đồng hồ máy thu
GPS. Sai số đồng hồ máy thu gây ra sẽ gây ra sai số trong các kết quả đo GPS.
Cách khắc phục:
Trong định vị tuyệt đối khoảng cách giả, ta coi sai số đồng hồ máy thu là ẩn số thứ tư
trong bài toán định vị, tính được sai số đồng hồ máy thu và hiệu chỉnh.
Trong định vị tương đối theo pha sóng tải, sử dụng phương trình sai phân bậc hai để
loại bỏ ảnh hưởng của sai số đồng hồ máy thu.
Sai số do lệch tâm pha anten
20


Khi chế tạo máy thu GPS, người ta chế tạo sao cho tâm điện tử của anten trùng với
tâm hình học của nó, nhưng trên thực tế hai tâm này không trùng nhau và gây ra sai số
lệch tâm anten.
Cách khắc phục:
Trong khi thao tác đo GPS, đặt máy tại điểm đo luôn quay logo máy thu về hướng Bắc
với sai số trong khoảng 5º sẽ giảm bớt sai số lệch tâm pha anten.
Sai số do nhiễu tín hiệu
Máy thu GPS là một thiết bị bao gồm phần cứng và phần mềm, do vậy trong quá trình
làm việc có thể gặp tình trạng máy thu làm việc không ổn định. Trong môi trường lan
truyền tín hiệu luôn có các nguồn sóng điện từ phát ra sẽ gây nhiễu tín hiệu.
Cách khắc phục:
Người sử dụng cần nắm bắt được tình trạng của máy thu thông qua số liệu đo được xử
lý đánh giá để có biện pháp khắc phục, sửa chữa máy thu GPS.
2.2 Những ứng dụng nổi trội của hệ thống định vị toàn cầu GPS
2.2.1 Ứng dụng trong quân sự
Dùng để dẫn đường cho tên lửa, và các cuộc hành quân. Các ứng dụng trong
thám hiểm không gian: Định vị và định hướng bay của các phương tiện không gian
khác có mang theo những máy thu phát.

Hình 2.9 Ứng dụng nổi trội của định vị GPS

21


2.2.2 Ứng dụng trong đo đạc khảo sát và thi công công trình
Trắc địa: Đo vẽ bản đồ địa hình và địa chính; lập lưới khống chế tọa độ quốc
gia; bố trí và kiểm tra bố trí các loại công trình; quan trắc biến dạng công trình….
Thủy đạc: Đo vẽ bản đồ đường sông, biển; nghiên cứu thủy văn; thi công các
công trình thủy, dầu khí, hàng hải….
2.2.3 Ứng dụng trong giao thông
Các ứng dụng giao thông đường bộ: Sử dụng định vị vệ tinh cho các phương
tiện giao thông như ô tô, xe gắn máy cho biết vị trí chính xác của các phương tiện này;
ngoài ra còn cho biết lộ trình, kiểm soát được tốc độ, cảnh báo khi bạn vượt quá tốc độ
hoặc đi vào vùng giới hạn.... Ứng dụng này vô cùng hữu ích trong việc giám sát quản
lý vận tải, theo dõi vị trí, tốc độ, hướng di chuyển, theo dõi định vị cho các ứng dụng
giao hàng GPS...

Hình 2.10 Ứng dụng trong giao thông
2.2.4 Các ứng dụng giao thông đường biển
Hệ thống định vị vệ tinh đã trở thành một công cụ dẫn đường hàng hải lý tưởng
trên biển. Định vị vị trí cho tàu thuyền, công trình biển… Ứng dụng quan trọng cho
công tác cứu hộ cứu nạn và an ninh trên biển…
Các ứng dụng giao thông hàng không là tạo ra hệ thống dẫn đường bay. ICAO –
Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế đã quy định sử dụng hệ thống GPS trong dẫn
đường cất và hạ cánh.
22


2.2.5 Ứng dụng cho cá nhân

Ngày nay thì các phần mềm ứng dụng sử dụng hệ thống định vị vệ tinh được
tích hợp trên điện thoại thông minh, máy tính bảng, laptop đã không còn xa lạ với mọi
người. Những ứng dụng này cung cấp cho người dùng các thông tin hữu ích về định vị
vị trí, chỉ dẫn đường đi… Những phần mềm ứng dụng tiêu biểu như là Google Maps,
Locale, Places Directory….
2.3 Khảo sát khóa container thông minh của ICDREC
2.3.1 Giới thiệu về khóa container thông minh
Ngày 1-8-2014, nhóm nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo Thiết
kế vi mạch (ICDREC) và Trung tâm Nghiên cứu triển khai Khu Công nghệ cao
TPHCM (SHTPLABS) đã công bố nghiên cứu chế tạo thành công hệ thống giám sát
container CTS-01 (khóa điện tử thông minh) nhằm giám sát quá trình vận chuyển hàng
hóa cho tất cả các loại xe container.

Hình 2.11 Công bố sản phẩm của ICDREC
Hệ thống CTS-01 được thiết kế trên nền tảng sử dụng Chip vi xử lý thương mại
SG8V1 và "chìa khóa" là thẻ HF RFID của ICDREC. Sản phẩm được gia công, sản
xuất theo một quy trình hợp tác nghiên cứu khép kín giữa ICDREC và SHTPLABS.
CTS-01 là một hệ thống giám sát và quản lý container từ xa với server và cơ sở
dữ liệu tập trung. Người chủ lô hàng trong container hoặc chủ các phương tiện vận
chuyển container ngồi ở nhà có thể biết thông tin về vị trí xe đang ở đâu, thời gian, vận
23


tốc khi thùng container di chuyển; điều khiển và giám sát quá trình đóng mở khóa mà
người lái xe container không thể can thiệp được như những khóa thông thường hiện
nay...Để mở khóa phải dùng 1 thẻ RFID đã được khai báo trước, thiết bị gửi dữ liệu về
trung tâm qua mạng GSM.

Hình 2.12 Xác định vị trí của xe len google của ICDREC
Các tính năng của hệ thống này đặc biệt hữu dụng cho công tác quản lý và giám

sát container hàng hóa, điển hình là hàng hóa tạm nhập tái xuất. Bên cạnh đó là các
tính năng phục vụ cho nhu cầu điều hành, quản lý của các doanh nghiệp vận tải.

Hình 2.13 Khóa container thông minh của ICDREC

24


2.3.2 Lưu đồ thuật toán tổng quát của khóa container thông minh

2.3.3 Ưu điểm

25