Phát triển ứng dụng LBS với công nghệ thực tại tăng cường trên nền tảng điện toán đám mây

Công nghệ thực tại tăng cường Augmented Reality - AR được hiểu là công nghệ cho phép con người quan sát, nhận biết các đối tượng trong thế giới thực thông qua một thiết bị thông minh nào

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VŨ TRỌNG SINH

PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG LBS VỚI CÔNG NGHỆ THỰC TẠI TĂNG CƯỜNG TRÊN NỀN TẢNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Ngành: Công nghệ thông tin

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội - 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VŨ TRỌNG SINH

PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG LBS VỚI CÔNG NGHỆTHỰC TẠI TĂNG CƯỜNG

TRÊN NỀN TẢNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Ngành: Công nghệ thông tin

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRƯƠNG NINH THUẬN

Hà Nội – 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng luận văn của tôi hoàn toàn là công trình nghiên cứu của bản thân Luận văn hoàn toàn không phải là bản sao chép công trình nghiên cứu của một người khác, nó mang tính độc lập nhất định với tất cả các công trình nghiên cứu trước đây Nếu có vi phạm, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Học viên

VŨ TRỌNG SINH

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo, cán bộ hướng dẫn khoa học PGS.TS Trương Ninh Thuận, người thầy đã tận tình hướng dẫn cho tôi từ những buổi đầu tiên khi tiếp cận với đề tài tốt nghiệp Thầy đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi về phương pháp nghiên cứu khoa học, cách làm việc khoa học trong suốt thời gian qua

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo ở trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, các cán bộ phòng Hệ thông tin địa lý – Viện Công nghệ thông tin – Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam đã tận tình giảng dạy và tạo mọi điều kiện cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn học viên K17 – Hệ thống thông tin đã giúp

đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, đồng nghiệp và bạn

bè tôi, những người đã động viên, tạo mọi điều kiện cho tôi lao động và học tập trong suốt thời gian qua

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Học viên

VŨ TRỌNG SINH

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 3

LỜI CẢM ƠN 4

Danh mục các từ viết tắt 7

Danh mục bảng biểu trong luận văn 8

Danh mục hình vẽ trong luận văn 8

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ DỰA TRÊN VỊ TRÍ 11

1.1 Giới thiệu về dịch vụ LBS 11

1.2 Các thành phần cơ bản của LBS 13

1.3 Hoạt động của hệ thống LBS 14

1.4 Đặc điểm của LBS 17

1.5 Kết luận 17

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ THỰC TẠI TĂNG CƯỜNG 18

2.1 Công nghệ thực tại tăng cường là gì 18

2.2 Các thành phần của một hệ thống thực tại tăng cường 18

2.2.1 Bộ mô phỏng 19

2.2.2 Hệ thống lưu vết 19

2.2.3 Thiết bị hiển thị 20

2.3 Những ứng dụng của công nghệ AR trong thực tế 20

2.4 Khả năng ứng dụng của AR trong dịch vụ LBS 23

CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY GOOGLE APP ENGINE 25

3.1 Định nghĩa điện toán đám mây 25

3.2 Những tính chất cơ bản của điện toán đám mây 26

3.2.1 Tự phục vụ theo nhu cầu (On-demand self-service) 27

3.2.2 Truy xuất diện rộng (Broad network access) 27

3.2.3 Dùng chung tài nguyên (Resource pooling) 27

3.2.4 Khả năng co giãn (Rapid elasticity) 28

3.2.5 Điều tiết dịch vụ (Measured service) 28

3.3 Ưu và nhược điểm của điện toán đám mây 28

3.3.1 Ưu điểm 28

3.3.2 Nhược điểm 29

3.4 Dịch vụ điện toán đám mây Google App Engine 30

3.4.1 Môi trường ứng dụng: 31

3.4.2 RunTimes và Frameworks: 31

3.4.3 Hỗ trợ và độ tin cậy 32

3.4.4 Google Cloud SQL 32

3.4.5 Giới hạn sử dụng 32

3.4.6 Free Quota 32

3.5 Kết luận 33

CHƯƠNG IV: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG LBS VỚI CÔNG NGHỆ THỰC TẠI TĂNG CƯỜNG TRÊN NỀN TẢNG GOOGLE APP ENGINE 34

4.1 Đặt vấn đề 34

4.2 Phân tích thiết kế hệ thống 34

4.3 Cài đặt thử nghiệm ứng dụng 36

4.3.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu 36

4.3.2 Công cụ sử dụng 37

4.3.3 Thiết kế chương trình 37

4.4 Đánh giá quá trình phát triển ứng dụng 41

KẾT LUẬN 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

Phụ lục 44

Phụ lục 1: Khởi tạo môi trường phát triển ứng dụng Google App Engine trên Eclipse 44

1 Cài đặt Eclipse 44

2 Cài đặt Google Plugin cho Eclipse 44

3 Khởi tạo một Project sử dụng Google App Engine 44

4 Chạy ứng dụng 44

5 Đưa ứng dụng lên Google App Engine 44

Phụ lục 2: Cài đặt Android với Eclipse 45

1 Download Android SDK 45

2 Tích hợp Android SDK vào Eclipse 45

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1 Cloud

Computing Cloud Computing Điện toán đám mây

2 GAE Google App Engine Dịch vụ điện toán đám mây của

Computing Grid Computing Tính toán lưới

6 Hybrid Cloud Hybrid Cloud Dịch vụ đám mây lai

10 Private Cloud Private Cloud Dịch vụ đám mây nội bộ

11 Public Cloud Public Cloud Dịch vụ đám mây mở

13 AR Augmented Reality Thực tại tăng cường

DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN

Bảng3.1 Bảng mô tả giới hạn sử dụng của một ứng dụng GAE miễn phí 32

Bảng3.2 Bảng mô tả free quota của một ứng dụng GAE miễn phí 33

DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN Hình 1.1 Các hệ thống thông tin tích hợp 11

Hình 1.2 Công nghệ định vị và hệ thống LBS 12

Hình 1.3.Các thành phần cơ bản của LBS 13

Hình 1.4 Trao đổi thông tin giữa các thành phần trong hệ thống LBS 14

Hình 1.5 Các thiết bị di động 15

Hình 1.6 Vai trò của GeoMobility Server 16

Hình 2.1 Công nghệ thực tại tăng cường 17

Hình 2.2 Hệ thống thực tại tăng cường Head-Mounted-Display 18

Hình 2.3 Mô hình hệ thống thực tại tăng cường Head-Mounted-Display 13

Hình 2.4 Ứng dụng của AR trong quân sự 20

Hình 2.5 Ứng dụng của AR trong giải trí 21

Hình 2.6 Ứng dụng của AR trong truyền thông 22

Hình 2.7 Ứng dụng Nokia City Lens 23

Hình 3.1.Điện toán đám mây 25

Hình 3.2 Đặc điểm của điện toán đám mây và các nhóm mô hình phân loại 26

Hình 3.3 Bảng khảo sát chất lượng dịch vụ 28

Hình 3.4 Hiện tượng thắt cổ chai trong ứng dụng Google App Engine khi có nhiều truy cập đến tại cùng thời điểm 30

Hình 4.1 Mô hình hệ thống ứng dụng thực tại tăng cường trên nền tảng điện toán đám mây 33

Hình 4.2 Cơ sở dữ liệu địa điểm 36

Hình 4.3 Bảng Category trên GAE 36

Hình 4.4 Bảng Place trên GAE 37

Hình 4.5 Giao diện quản lý nhóm tiện ích 38

Hình 4.6 Giao diện quản lý điểm tiện ích 38

Hình 4.7 Giao diện thêm mới/sửa điểm tiện ích 39

Hình 4.8 Giao diện bản đồ hiển thị các điểm tiện ích 40

Hình 4.9 Màn hình ứng dụng trên modul Client 41

MỞ ĐẦU

Ngày nay, trên thế giới cũng như tại Việt Nam, thị trường thiết bị di động thông minh đang phát triển rất mạnh Người tiêu dùng có xu hướng chuyển sang sử dụng smartphone thay vì điện thoại di động cổ điển, hay sử dụng máy tính bảng thay vì sử dụng máy tính để bàn hay máy tính xách tay vì những tính năng mà nó mang lại cũng như giá thành ngày một giảm Theo thống kê của Google, cho đến giữa năm 2013 số người dùng smartphone tại Việt Nam đã chiếm tới gần 20% dân số Các nhà sản xuất thiết bị viễn thông càng ngày càng cho ra mắt những sản phẩm vượt trội hơn với những tính năng độc đáo Thêm vào đó, với việc các dịch vụ mạng không dây như wifi, wimax, 3G đã được phủ sóng rộng khắp với chất lượng tương đối đảm bảo, thì các ứng dụng trên thiết bị di động thông minh cũng trở nên vô cùng phong phú Một trong những loại ứng dụng được sử dụng nhiều nhất trên các thiết bị này là loại ứng dụng dựa trên vị trí (LBS-Location Based Service)hoạt động nhờ vào dữ liệu bản đồ

và tính năng định vị toàn cầu được tích hợp sẵn trên hầu hết các thiết bị.Loại ứng dụng này giúp người dùng có thể tìm đường, tìm các điểm tiện ích như cây xăng, bệnh viện, trường học, … xung quanh vị trí mình đang đứng Ở Việt Nam, một số nhà phát triển cũng đã tiếp cận với loại ứng dụng này Tuy nhiên mức độ thân thiện với người dùng

là chưa cao, chưa cung cấp được đầy đủ, trực quan những nội dung mà người dùng mong muốn

Vậy với tốc độ phát triển hết sức nhanh chóng của các thiết bị di động thông minh này, câu hỏi đặt ra là làm sao để thiết kế những ứng dụng LBS sinh động hơn, giúp người dùng dễ dàng tìm được những địa điểm phù hợp với nhu cầu của họ Công nghệ thực tại tăng cường chính là một trong những giải pháp tối ưu nhất

Công nghệ thực tại tăng cường (Augmented Reality - AR) được hiểu là công nghệ cho phép con người quan sát, nhận biết các đối tượng trong thế giới thực thông qua một thiết bị thông minh nào đó với những thông tin chi tiết hơn Thực tại tăng cườngtrên thiết bị di động sử dụng các thông tin từ hình ảnh thực tế được cung cấp thông qua camera và các cảm biến như GPS,la bàn số, gia tốc kế… sau khi đã qua xử

lý, sẽ chuyển đến người dùng, đồng thời bổ sung những thông tin cụ thể liên quan đến hình ảnh đó.Thông tin bổ sung này phải được thể hiện một cách chân thực nhằm thuyết phục người dùng rằng đó cũng là một phần của thế giới thực Ứng dụng công nghệ thực tại tăng cường trong phát triển các dịch vụ LBS sẽ giúp cho việc cung cấp các dịch vụ này trở nên thân thiện hơn với người dùng qua tương tác, đồng thời nâng cao chất lượng cung cấp dịch vụ

Trong luận văn này, tác giả sẽ trình bày các kết quả nghiên cứu về công nghệ thực tại tăng cường và áp dụng cho dịch vụ LBS hỗ trợ người dùng khi tìm hiểu các vị trí xung quanh một cách trực quan bằng hình ảnh trên camera, đã bổ sung thêm lớp thông tin AR.Ứng dụng LBS được cài đặt thử nghiệm trên smartphone sử dụng hệ điều

hành Android phiên bản 2.3 trở lên, với bộ dữ liệu địa điểm tự xây dựng và quản lý trên nền tảng điện toán đám mây Google App Engine Đây cũng là một phần trong đề tài của Viện Công Nghệ Thông Tin – Viện Hàn Lâm Khoa Học Việt Nam nghiên cứu

về dịch vụ LBS mà tác giả được tham gia

Luận văn có bố cục như sau:

- Chương I:Tổng quan về dịch vụ dựa trên vị trí

Chương này cung cấp những kiến thức cơ bản về dịch vụ dựa LBS

- ChươngII: Công nghệ thực tại tăng cường

Chương này giới thiệu tổng quan về công nghệ thực tại tăng cường, đặc điểm của một hệ thống thực tại tăng cường và khả năng ứng dụng của công nghệ này với dịch

vụ LBS

- Chương III: Công nghệ điện toán đám mây Google App Engine

Chương này giới thiệu giải pháp công nghệ điện toán đám mây, đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống LBS nếu triển khai trên nền tảng điện toán đám mây Google App Engine

- ChươngIV: Phát triển ứng dụng LBS với công nghệ thực tại tăng cường trên

nền tảng Google App Engine

Chương này sẽ giới thiệu một phương pháp xây dựng ứng dụng LBS với công nghệ thực tại tăng cường đã trình bày, với dữ liệu địa điểm tự xây dựng được quản lý trên Google App Engine cùng với những hướng phát triển thêm trong tương lai

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ DỰA TRÊN VỊ TRÍ

1.1 Giới thiệu về dịch vụ LBS

Dịch vụ LBS là dịch vụ thông tin sử dụng với thiết bị di động qua mạng không dây

và vị trí địa lý của thiết bị di động [3]

Dịch vụ LBS là phần giao của ba công nghệ chính được thể hiện như trong hình

1.1, bao gồm: GIS – cơ sở dữ liệu không gian, Internet và thiết bị di động – định vị

toàn cầu[2]

Hình 1.1 Các hệ thống thông tin tích hợp

Hình 1.1 cho thấy các loại hệ thống thông tin tích hợp được hình thành như sau:

 Hệ thống WebGIS được hình thành từ việc tích hợp Internet và GIS/CSDL không gian

 Hệ thống GIS di động (Mobile GIS) được hình thành từ việc tích hợp GIS/CSDL không gian và các thiết bị di động như điện thoại di động và GPS

 Hệ thống Internet di động (Mobile Internet) được hình thành trên cơ sở tích hợp các thiết bị di động như điện thoại di động và Internet

Dịch vụ LBS được hình thành từ việc tích hợp ba loại công nghệ GIS/CSDL không gian, mạng Internet và các thiết bị di động

Dịch vụ LBS có khả năng cung cấp 2 nhóm hoạt động chính là liên lạc thông tin

và tương tác qua lại giữa khác hàng và dịch vụ Vì thế, người sử dụng có thể cho nhà

GIS/CSDL không gian

Các thiết bị

di động Internet

cung cấp dịch vụ biết trong bối cảnh hiện tại thì các loại thông tin họ cần và phù hợp với họ, với vị trí của họ Hệ thống sẽ cung cấp các thông tin hoàn toàn phù hợp với người sử dụng hoặc các thông tin do người sử dụng yêu cầu

Các ứng dụng dịch vụ LBS được chia thành 4 nhóm chính [4]:

 Dịch vụ thông tin và dẫn đường (Information and navigation services): LBS cung cấp dữ liệu trực tiếp cho người dùng cuối (end-users) các thông tin về vị trí hiện tại, vị trí đích và các gợi ý nâng cao…

 Hỗ trợ khẩn cấp (Emergency assistance): LBS cung cấp vị trí người dùng di động trong trường hợp đối tượng gặp tai nạn cần hỗ trợ

 Dịch vụ lưu vết (Tracking services): một trong những chức năng cơ bản của dịch vụ LBS là lưu vị trí người dùng theo thời gian Tuy nhiên, với các yêu cầu an ninh và bảo mật, các thông tin này thường không được công khai sử dụng

 Dịch vụ mạng liên quan (Network related services): vị trí người dùng có thể nhận được thông qua bộ tiếp nhận GNSS được tích hợp trong các thiết bị di động hoặc thông qua chính mạng truyền thông của thiết bị

Hình 1 2 Công nghệ định vị và hệ thống LBS

Các ứng dụng phổ biến của dịch vụ LBS hiện nay là:

 Thông tin về hiện trạng giao thông: người sử dụng muốn biết tình trạng hiện tại của các con đường (tắc/không tắc, ngập/không ngập…), đường đi tối ưu (gần nhất, nhanh nhất…) từ vị trí của họ tới một địa điểm nào đó…

 Tìm kiếm địa điểm: người sử dụng có thể truy vấn các điểm tiện ích xung quanh vị trí hiện tại của mình theo một tiêu chí nào đó Ví dụ: người dùng muốn biết

có các điểm ATM của ngân hàng mình sử dụng cách vị trí của họ một khoảng cách nào đó, hay điểm ATM nào gần vị trí của họ nhất…

 Quảng cáo, thương mại: nhà cung cấp gửi thông tin quảng cáo tới khách hàng…

1.2 Các thành phần cơ bản của LBS

Một hệ thống dịch vụ LBS bao gồm có 5 thành phần cơ bản, đó là: các thiết bị di động (Mobile Devices), thiết bị định vị (Positioning), mạng truyền tin (Communication Network), nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ (Service and Content Provider), nhà cung cấp dữ liệu và nội dung/CSDL không gian (Geodatabase)

Các thành phần của hệ thống dịch vụ LBS được mô tả như trong hình 1.3, bao gồm:

Hình 1.3.Các thành phần cơ bản của LBS

Các thiết bị di động (Mobile Devices)

Là công cụ để người sử dụng đưa ra các yêu cầu về thông tin mong muốn Kết quả trả về có thể là tiếng nói, hình ảnh, văn bản… Các thiết bị di động có thể là PDA, điện thoại di động (Cell Phones), máy tính cá nhân (Laptop), các thiết bị dẫn đường trên ô tô…

Thiết bị định vị (Positioning)

Một thành phần cơ bản của hệ thống LBS là các thiết bị định vị Để các dịch vụ LBS hoạt động, vị trí của người sử dụng cần được xác định Ví trí người sử dụng có thể thu nhận thông tin thôn gqua mạng truyền tin di động, GPS ở ngoài trời (Outdoor), mạng sóng radio ở trong nhà (Indoor) Nếu vị trí của người sử dụng không được định

vị tự động thì người sử dụng có thể cho biết vị trí của mình một cách thủ công (manual)

Mạng truyền tin (Communication Network)

Có nhiệm vụ truyền tải dữ liệu và các yêu cầu dịch vụ từ thiết bị di động đến các nhà cung cấp dịch vụ, đồng thời truyền tải thông tin kết quả trở lại cho người sử dụng

Nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ (Service and Content Provider)

Nhà cung cấp dịch vụ có trách nhiệm cung cấp các dịch vụ khác nhau tới người

sử dụng, có trách nhiệm xử lý các yêu cầu dịch vụ do người sử dụng gửi lên thông qua mạng truyền tin Các dịch vụ được cung cấp phải có các chức năng cơ bản như xác định vị trí, tìm đường đi (ngắn nhất, nhanh nhất), tìm kiếm các thông tin liên quan đến

vị trí theo yêu cầu của người sử dụng

Nhà cung cấp dữ liệu và nội dung/CSDL không gian (Geodatabase)

Thông thường, các nhà cung cấp dịch vụ không lưu trữ và quản lý thông tin do người sử dụng yêu cầu Các dữ liệu và nội dung liên quan như trang vàng, bản đồ, giao thông đều được lưu trữ tại các cơ quan, công ty có thẩm quyền cung cấp và chịu trách nhiệm về nội dung cung cấp như Công ty đo đạc bản đồ, Công ty giao thông…

1.3 Hoạt động của hệ thống LBS

Một hệ thống dịch vụ LBS khi hoạt động cần có sự phối hợp nhịp nhàng của tất cả các thành phần hệ thống Sơ đồ biểu diễn luồng thông tin trao đổi giữa các thành phần trong hệ thống được mô tả như hình 1.4:

Hình 1.4 Trao đổi thông tin giữa các thành phần trong hệ thống LBS

Dịch vụ yêu cầu LBS

Ví dụ: yêu cầu tìm kiếm cây ATM của ngân hàng X Thông tin người dùng mong muốn là đường đi từ vị trí yêu cầu hiện tại tới điểm đặt cây ATM gần nhất của ngân hàng X Vì vậy, người dùng sẽ mô tả yêu cầu bằng cách lựa chọn tính năng tích hợp trên thiết bị di động của mình: ví dụ: Tìm kiếm => Điểm đặt ATM => ngân hàng

X => kiểu tìm kiếm: đường đi ngắn nhất

Thiết bị di động

 Thiết bị: Đối tượng sử dụng LBS có thể là người hoặc máy móc Phụ thuộc vào

kỹ năng của người sử dụng thiết bị di động, khả năng lưu trữ của thiết bị, và mục đích

sử dụng, có thể chia các thiết bị LBS thành 2 loại chính là: đơn mục đích và đa mục đích

- Thiết bị đơn mục đích: thực hiện nhiệm vụ cơ bản của dịch vụ LBS Ví dụ: hộp dẫn đường cho ô tô, hộp công cụ hoặc thiết bị khẩn cấp cho người tàn tật…

- Thiết bị đa mục đích: thực hiện nhiều dịch vụ tiện ích dựa trên dịch vụ LBS Thiết bị này có thể là điện thoại di động, máy hỗ trợ cá nhân dùng kỹ thuật số PDA, máy tính xách tay, máy tính để bàn…

 Giới hạn: Hầu hết các thiết bị đa mục đích đều có chức năng tính toán và bộ

nhớ nguồn giới hạn, có giới hạn không gian tính toán, các điều khiển Vì vậy, các tính toán được chủ yếu thực hiện trên dịch vụ máy chủ (Server) rồi gửi kết quả cho người dùng Bên cạnh đó, còn có các giới hạn về nguồn pin của thiết bị, màn hình hiển thị nhỏ, ảnh hưởng của môi trường…

Hình 1.5 Các thiết bị di động

Mạng di động không dây

Mạng di động không dây có nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu người dùng và thông điệp yêu cầu dịch vụ từ thiết bị di động đầu cuối đến nhà cung cấp dịch vụ, đồng thời gửi các thông tin kết quả đã được xử lý đến người dùng Mạng không dây thường được

sử dụng là WWAN – Wireless Wide Area Network ví dụ GMS và UMTS, WLAN – Wireless Local Area Network ví dụ IEEE 802.11 chuẩn b/g/n và WPAN – Wireless

Personal Area Network ví dụ Bluetooth Trong đó:

 WWAN: phạm vi hoạt động của mạng từ 100m – 35km Thế hệ mạng đầu tiên

(tương tự G1) được đưa ra ứng dụng cho dịch vụ radio, có tốc độ truyền dữ liệu khá thấp (4.8kbps) Hệ thống di động toàn cầu (GSM) và dịch vụ sóng vô tuyến (GPRS) là mạng thế hệ 2 (ký hiệu G2) có tốc dộ truyền dữ liệu cao hơn (GSM: 9.6 – 14kpbs; GPRS: 20 – 115kbps)

 WLAN: có vùng phủ sóng từ 10m – 150m (300m trong điều kiện ngoài trời)

Các phổ tần số được sử dụng miễn phí, không phải đăng ký, có tốc độ truyền dữ liệu lên đến 100Mbps

19101 đem lại sự phân loại các dịch vụ địa lý, còn OGC định nghĩa cho các dịch vụ định vị mở (OpenLS)

OpenLS định nghĩa các dịch vụ cơ bản nhất (core), chúng truy cập và trừu tượng hóa các kiểu dữ liệu, tạo thành một khung mẫu cho dịch vụ mở, được gọi là GeoMobility Server Trong đó, Server hành động như một ứng dụng máy chủ để trả lời các yêu cầ dịch vụ Vai trò của Server được mô tả như hình 1.6

Hình 1.6 Vai trò của GeoMobility Server

Người cung cấp nội dung và dữ liệu

Các kiểu dữ liệu có thể là rất khác nhau và phụ thuộc vào các kiểu dịch vụ được

đề nghị Dựa vào mục đích sử dụng, chia thành 2 loại ứng dụng LBS với các loại dữ liệu khác nhau:

 Các ứng dụng LBS với mục đích chuyên biệt: thể hiện qua các dịch vụ chuyên biệt như trợ giúp người tàn tật, các dịch vụ được cung cấp ở công viên quốc gia…

 Các ứng dụng LBS phổ biến được xây dựng và đưa ra sử dụng đại trà bởi các nhà cung cấp truyền thông như AT&T, Vodaphone… hay các công ty cung cấp dịch

vụ bản đồ số Google, Diadiem.com …

1.4 Đặc điểm của LBS

Các dịch vụ LBS sẽ khác nhau dựa vào các mốc nhận thức như biển chỉ đường, danh bạ, bản đồ… bởi vì chúng được nhận thức riêng biệt trong từng ngữ cảnh của người sử dụng và phù hợp với nội dung trong từng ngữ cảnh đó Có nhiều loại ngữ cảnh khác nhau, thường được thể hiện thông qua các câu hỏi về vị trí, thời gian, công việc như:

 Người dùng đang ở đâu?

để người dùng so sánh và lựa chọn theo sở thích hoặc mục đích hiện tại

1.5 Kết luận

Cùng với sự phát triển của công nghệ mạng và sự phổ biến của các thiết bị cầm tay thông minh, ngày nay các ứng dụng dịch vụ LBS được nghiên cứu phát triển và phổ biến không chỉ trong các lĩnh vực quân sự mà còn cả dân sự Với tiềm lực của mình, các công ty ngày nay hoàn toàn có thể xây dựng cho một một hệ thống cung cấp dịch

vụ LBS cho riêng mình Có thể lấy ví dụ như các ngân hàng có dịch vụ truy vấn cây ATM, phòng giao dịch của ngân hàng đó, các hãng taxi có hệ thống định vị, chỉ dẫn đường đi cho lái xe Với điều kiện trang thiết bị ngày càng được nâng cao như vậy, vấn đề đặt ra là làm sao để nâng cao chất lượng dịch vụ LBS, đồng thời tiết kiệm chi phí đầu tư hơn nữa Chương II và chương III của luận văn này sẽ giới thiệu giải pháp cho vấn đề nêu trên

CHƯƠNG II:CÔNG NGHỆ THỰC TẠI TĂNG CƯỜNG

2.1 Công nghệ thực tại tăng cườnglà gì

Công nghệ thực tại tăng cường - Augmented Reality (AR) được hiểu là công nghệ cho phép con người quan sát, nhận biết các đối tượng trong thế giới thực thông qua một thiết bị thông minh nào đó với những thông tin chi tiết hơn

Augmented Reality sử dụng các thông tin từ hình ảnh thực tế được cung cấp từ các thiết bị GPS, camera, micro… sau khi đã qua xử lý, sẽ cung cấp cho người dùng những thông tin cụ thể liên quan đến đối tượng người dùng quan tâm Augmented Reality hỗ trợ việc số hóa dữ liệu các đối tượng 2D, 3D trong thế giới thực, đồng thời cung cấp các thông tin liên quan đến các đối tượng đó cho người dùng

Hình 2.1 Công nghệ thực tại tăng cường

Công nghệ thực tại ảo có thể được coi là tiền nhiệm của thực tại tăng cường, với nhiều điểm tương đồng Khác biệt lớn nhất chính là thực tại ảo không dùng dữ liệu trực tiếp từ camera mà tất cả hình ảnh hiển thị ngay trong thực tại ảo hoặc là ảnh hoạt họa, hoặc là được ghi hình từ trước đó

2.2 Các thành phần của một hệ thống thực tại tăng cường

Một hệ thống thực tại tăng cường thông thường gồm có ba thành phần chính: bộ

mô phỏng, hệ thống lưu vết và thiết bị hiển thị Các thành phần này được mô tả như trong hình dưới đây:

Hình 2.2 Hệ thống thực tại tăng cường Head-Mounted-Display

Hình 2.3 Mô hình hệ thống thực tại tăng cường Head-Mounted-Display

2.2.1 Bộ mô phỏng

Bộ mô phỏng (scene generator) là thiết bị hay phần mềm có nhiệm vụ mô phỏng hoàn cảnh thực tại Hiện nay, việc mô phỏng (rendering) hoàn cảnh thực đã không còn

là một khó khăn của công nghệ thực tại tăng cường bởi vì khi mô phỏng các đối tượng

ảo thường không cần phải mô phỏng với thời gian thực để có thể được xử lý trong ứng dụng

2.2.2 Hệ thống lưu vết

Hệ thống lưu vết (Tracking system) là một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống thực tại tăng cường Hệ thống lưu vết thường phát sinh vấn đề khi cần được chấp nhận (registration) vào hệ thống [3] Đối tượng trong thế giới thực và ảo cần được mô phỏng với đầy đủ các đặc tính và mối liên hệ chặt chẽ với nhau Ví dụ như trong các ngành công nghiệp, rất nhiều ứng dụng phụ thuộc vào sự tương quan

chặt chẽ giữa các đối tượng thực và ảo, đặc biệt là trong ngành công nghiệp dược phẩm

2.2.3 Thiết bị hiển thị

Hầu hết tất cả các thiết bị hiển thị sử dụng công nghệ thực tại tăng cường là các thiết bị được thiết kế dạng HDM (Head Mounted Display – thiết bị hiển thị được đeo vào đầu), tuy nhiên, vẫn có một số dạng thiết kế khác được đưa ra (màn hình thiết bị di động, thiết bị mô phỏn) Khi kết hợp thế giới thực và ảo để hiển thị, có hai lựa chọn cơ bản là hiển thị bằng quang học (optical) hoặc công nghệ hình ảnh (video technology) Mỗi một công nghệ đều có những ưu điểm và nhược điểm nhất định, và tùy thuộc vào các nhân tố như công nghệ, mục tiêu sản phẩm…, để lựa chọn công nghệ hiển thị thích hợp

Cho đến nay, công nghệ hiển thị vẫn là thành phần có nhiều hạn chế khi phát triển

hệ thống ứng dụng cho thực tại tăng cường Việc mô phỏng thế giới thực vào thế giới

ảo vẫn là thách thức cho các nhà phát triển Hơn nữa, việc chú trọng vào mục tiêu mô phỏng thế giới thực sẽ làm giảm đi sự quan tâm tới các nhân tố khác như sự tiện dụng, nhẹ nhàng và giá thành rẻ, khiến cho ứng dụng của công nghệ thực tại tăng cường khó được ứng dụng vào thực tế cuộc sống

2.3 Những ứng dụng của công nghệ AR trong thực tế

Công nghệ AR được ứng dụng rất phổ biến trong đời sống hằng ngày Ta có thể điểm qua các ứng dụng nổi bật của công nghệ này trong một số lĩnh vực và thử đánh giá khả năng ứng dụng trên điện thoại di động thông minh ở các lĩnh vực này:

 Quân sự:

AR trong quân sự có thể dùng trong việc mô phỏng luyện tập Chẳng hạn cung cấp những hình ảnh, những địa hình, kịch bản dựng trước hiển thị trên một màn hình lớn trong căn phòng, hoặc trong một chiếc xe, người điều khiển quan sát qua màn hình này, và phải quyết định nhanh sách lược đối phó

Hình 2.4 Ứng dụng của AR trong quân sự

AR cũng có thể dùng để cung cấp thông tin cần thiết về địa hình, điều kiện thời tiết, ánh sáng, thông tin về đối thủ và hiển thị cho binh sĩ khi lâm trận

Trong lĩnh vực quân sự, những ứng dụng này của AR khó có thể cài đặt trên nền Android do 2 nguyên nhân chính: thời lượng pin quá ngắn và thiếu các thiết bị đầu vào chuyên dụng

 Giải trí, truyền thông:

Các ứng dụng thường gặp của công nghệ thực tại tăng cường là ứng dụng trong ngành công nghiệp giải trí, trò chơi điện tử…

Công nghệ thực tại tăng cường cho phép người chơi trải nghiệm trò chơi với cốt truyện được xây dựng trên nền tảng thế giới thực Người chơi có thể tương tác với mọi vật thể tìm thấy trong trò chơi Trong những năm gần đây, với việc ra đời của máy chơi game Wii ứng dụng công nghệ thực tại tăng cường, cách chơi và trải nghiệm trò chơi đã thay đổi rất nhiều khi người chơi có thể vận động, di chuyển trong quá trình chơi

Hình 2.5 Ứng dụng củaAR trong giải trí

Trong lĩnh vực truyền thông, công nghệ thực tại tăng cường cũng được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trên truyền hình và điện ảnh Ví dụ trong các bản tin thời tiết, vị trí thời tiết các vùng sẽ thay đổi theo vị trí tay của dẫn chương trình, đồng thời các biểu tượng thời tiết, nhiệt độ cũng sẽ thay đổi theo mỗi vùng

Trong lĩnh vực quảng cáo, người xem có thể thấy những bảng quảng cáo hiện ra ngay trên sân thi đấu, khi trận đấu đang diễn ra, hoặc khi vào giờ giải lao Việc ứng dụng công nghệ thực tại tăng cường làm tăng hiệu quả các quảng cáo, gây ấn tượng với người xem so với việc sử dụng các hình thức quảng cáo thông thường

Hình 2.6 Ứng dụng của AR trong truyền thông

 Du lịch

Đã có một số thiết bị sử dụng công nghệ AR ứng dụng trong du lịch Chẳng hạn khi đến một điểm du lịch nào đó, bạn sẽ được phát một thiết bị gắn trên đầu cung cấp thông tin về địa điểm đang đứng hay thông tin về danh lam thắng cảnh bạn đang hướng mắt đến Một số thiết bị khác có thể hỗ trợ việc tìm đường, tìm nhà hàng, quán

sá, điểm vui chơi Những đặc tính của ứng dụng dạng này đã được cài đặt trong các trình duyệt AR, tuy nhiên thông tin back end còn rất hạn chế, thường chỉ gói gọn trong phạm vi một khu du lịch, một công trình mà thôi

 Giáo dục:

AR được ứng dụng khá rộng rãi trong giáo dục, với nhiều sản phẩm như sách điện

tử 3D, sách giáo khoa ảo, thiết bị mô phỏng giống như thiết bị trong du lịch, giúp học viên trải nghiệm những kiến thức thực tế mà không cần rời khỏi lớp học Ứng dụng dạng này có thể cài đặt trên Android, cần lưu ý đến vấn đề kiến thức mà thôi

2.4 Khả năng ứng dụng của AR trong dịch vụ LBS

Như đã biết, thị trường điện thoại di động thông minh đang phát triển rất mạnh Người tiêu dùng có xu hướng chuyển sang sử dụng smartphone thay vì điện thoại di động cổ điển vì những tính năng mà nó mang lại cũng như giá thành ngày một giảm Hầu hết các thiết bị này đều được tích hợp công nghệ GPS, dữ liệu di động 3G, 4G hay kết nối wifi Như vậy, việc ứng dụng công nghệ thực tại tăng cường cho dịch vụ LBS trên smartphone là hoàn toàn khả thi do ta có thể kiểm soát tốt dữ liệu đầu vào cũng như dữ liệu các điểm tiện ích xung quanh một vị trí nhất định Đồng thời việc hiển thị

và mô phỏng các điểm tiện ích cũng có thể được thực hiện thông qua màn hình cảm ứng trên smartphone

Nắm bắt được xu thế này, các nhà cung cấp phần mềm di động trên thế giới đã sớm khai thác công nghệ thực tại tăng cường vào mảng dịch vụ LBS Thay vì trước đây muốn tìm điểm tiện ích xung quanh một vị trí, người dùng phải sử dụng các ứng dụng bản đồ thuần túy như Google Maps, Nokia Here, hay ở Việt Nam là diadiem.com … thì ngày nay, người dùng chỉ cần giơ camera về một hướng nhất định và tìm thấy được điểm mình muốn đến thông qua các thông tin trực quan về điểm đó được hiển thị chi tiết trên màn hình smartphone Ta có thể kể ra một vài ứng dụng nổi tiếng trong lĩnh vực này như Junaio chạy trên nền Android, Nokia City Lens chạy trên Windows Phone

Hình 2.7 Ứng dụng Nokia City Lens

Rõ ràng việc áp dụng công nghệ thực tại tăng cường vào ứng dụng LBS trên smartphone đem lại sự tiện lợi rất lớn cho người sử dụng So với ứng dụng LBS thuần túy trên nền web, việc tận dụng camera của smartphone đem cho người sử dụng cảm giác gần gũi với đời sống thực Những hình ảnh xung quanh được hiển thị ngay trên camera, kèm theo đó là những điểm tiện ích cần tìm được ảo hóa và hiển thị phù hợp với những thông tin chi tiết