Dịch vụ trên nền công nghệ định vị location based services và ứng dụng

Một ứng dụng công nghệ mới được triển khai cho những chú “dế yêu” là tích hợp của công nghệ định vị toàn cầu GPS, hệ thống thông tin bản đồ GIS và bản đồ số vào di động để đưa ra ứng dụn

Mục lục

Mục lục 1

Lời mở đầu 5

Danh mục các hình vẽ 9

Danh mục các bảng 11

Danh mục các từ viết tắt 11

Phần I Lý thuyết chung 14

Chương 1 Tổng quan về LBS 14

1.1 Giới thiệu về lịch sử LBS 14

1.2 Định nghĩa LBS 14

1.3 Nguyên tắc phân loại ứng dụng dịch vụ LBS 15

1.4 Thành phần của LBS và kiến trúc của LBS 15

1.4.1 Thành phần của LBS 15

1.4.2 Một số phương pháp định vị 17

1.4.3 Kiến trúc của LBS 23

1.5 Ứng dụng của dịch vụ LBS 24

Chương 2 Những thành phần quan trọng trong dịch vụ LBS 27

2.1 Hệ thống thông tin địa lý GIS 27

2.1.1 Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý GIS 27

2.1.2 Các thành phần của hệ thống thông tin GIS 27

2.1.3 Hoạt động của hệ thống thông tin GIS 28

2.1.4 Dữ liệu cho hệ thống thông tin GIS 28

2.1.5 Những ứng dụng của GIS 28

2.1.6 GIS Mobile 29

2.2 Hệ thống định vị toàn cầu GPS 30

2.2.1 Giới thiệu và định nghĩa hệ thống GPS 30

2.2.2 Phân loại và khái quát hệ thống định vị GPS 31

2.2.2.1 Phân loại 31

2.2.2.2 Hệ thống định vị toàn cầu GPS 31

2.2.3 Quy trình làm việc của hệ thống 34

2.2.4 Tín hiệu và độ chính xác của LBS 34

2.2.5 Nguồn lỗi tín hiệu GPS 35

2.2.6 Ứng dụng của GPS 36

2.3 Mạng điện thoại di động 38

2.3.1 Mạng GSM 38

2.3.1.1 Giới thiệu mạng GSM 38

2.3.1.2 Cấu trúc mạng GSM 39

2.3.1.3 Ứng dụng 40

2.3.2 Mạng CDMA 40

2.3.2.1 Giới thiệu về mạng CDMA 40

2.3.2.2 Cấu trúc và một số chuẩn của mạng CDMA 41

2.3.2.3 Ưu và nhược điểm của mạng CDMA 41

2.3.3 Mạng 3G 42

2.3.3.1 Giới thiệu về mạng 3G 42

2.3.3.2 Một số chuẩn của mạng 3G 43

2.4 Mạng không dây 44

2.4.1 Mạng không dây Wireless( WLAN) 44

2.4.1.1 Giới thiệu về mạng không dây 44

2.4.1.2 Một số mạng Wireless hiện nay 45

2.4.2 Những tiêu chuẩn mạng không dây 46

2.4.2.1 Chuẩn IEEE 802.11 46

2.4.2.2 Chuẩn Bluetooth 47

2.4.3 Kênh trong mạng không dây 48

2.4.3.1 Kênh trong mạng không dây 48

2.4.3.2 Mô hình thiết lập kênh trong mạng không dây 49

2.4.4 Các mô hình mạng 50

2.4.4.1 Mô hình mạng độc lập Independent BSS/ Ad]hoc 50

2.4.4.2 Mô hình mạng cơ sở BSS/Infracstructure BSS 51

2.4.4.3 Mô hình mạng mở rộng ESS/Extend Service Set 52

Chương 3 Nền tảng phát triển dịch vụ LBS 53

3.1 Nền tảng phát triển ứng dụng MiddleWare 53

3.1.1 Giới thiệu chung 53

3.1.2 Định nghĩa MiddleWare 53

3.1.3 Nền tảng MiddleWare trong LBS 54

3.1.3.1 Những mô tả, khía cạnh và kiến trúc của MiddleWare LBS 54

3.1.3.2 Kiến trúc của MiddleWare LBS 55

3.1.3.3 Tìm hiểu về middleware Open GIS Consortium (OGC) 56

3.1.3.4 Các tính năng quản lý của MiddleWare trên nền định vị 60

3.1.4 Một số mô hình MiddleWare LBS 61

3.1.4.1 Mô hình Publish/Subscribe 61

3.1.4.2 Mô hình không gian bộ dữ liệu (Tuple Spaces) 63

3.1.4.3 Mô hình DBMS – based 64

3.2 Sự thu thập và trao đổi dữ liệu trong LBS 64

3.2.1 Thu thập dữ liệu trong LBS 64

3.2.2 Sự trao đổi dữ liệu trong di động 65

Phần II Ứng dụng 66

Chương 4 Giới thiệu về công cụ lập trình và phần mềm MIDP 66

4.1 Tổng quan về lập trình J2ME và MIDP 66

4.1.1 Lịch sử phát triển 66

4.1.2 Khái quát các lớp (tầng) của J2ME 66

4.1.3 Kiến trúc của J2ME 68

4.1.3.1 Máy ảo Java(hay KVM) 68

4.1.3.2 Tầng Configuration Level 69

4.1.3.3 Tầng Profile Level 70

4.1.4 Giới thiệu về MIDP 70

4.2 Môi trường phát triển J2ME 72

4.3 Một số phần mềm và công nghệ sử dụng trong ứng dụng 73

Chương 5 Phát triển ứng dụng 74

5.1 Sơ đồ giải pháp chung cho Ứng dụng Location Based Services 74

5.2 Đặt vấn đề cho ứng dụng 74

5.3 Xây dựng giải pháp cho Ứng dụng 77

5.3.1 Xây dựng hệ thống quản trị Web phân theo modun chức năng 77

5.3.1.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS 77

5.3.1.2 Phương thức sử dụng Ứng dụng 81

5.3.2 Xây dựng chương trình phần mềm cho Mobile 82

5.4 Mô hình hoạt động 83

5.5 Thiết kế Ứng dụng 86

5.5.1 Thiết kế phần Web (Hệ quản trị) 89

5.5.2 Thiết kế phần Mobile (dành cho người dùng) 90

5.6 Cài đặt và kiểm thử 99

5.7 Hướng phát triển cho ứng dụng 101

Kết luận 103

Phụ lục 105

Tài liệu tham khảo 120

Lời mở đầu

Với sự ra đời của nhiều công nghệ mới, hiện đại đó là nền tảng, cơ sở tốt cho quá trình phát triển kinh tế xã hội của mỗi quốc gia trên toàn thế giới Sự bùng nổ công nghệ trong đó Công nghệ thông tin liên lạc được đánh giá rất cao về sự đóng góp của mình, chỉ vài thập niên trước đây Công nghệ thông tin (CNTT), Mạng điện thoại (điện thoại di động) được con người biết đến rất sơ sài và không biết nhiều về những ứng dụng, tiện ích

mà nó đem lại

Ngày nay, Công nghệ thông tin đã trở nên rất phổ biến với đông đảo người dân trên toàn thế giới, những Ứng dụng mà nó đem lại rất to lớn Đi đâu hay làm bất cứ 1 công việc gì chúng ta đều sử dụng đến công nghệ thông tin và những tiện ích của nó, CNTT không chỉ giúp ích trong phát triển kinh tế xã hội của mỗi quốc gia mà còn đem lại nhiều tiện ích cho người dùng Như thông qua mạng Internet chúng ta có thể ngồi ở nhà, trước màn hình máy tính có thể biết tất cả tình hình kinh tế, văn hóa ] xã hội, an ninh – quốc phòng, vui chơi giải trí, các điểm du lịch, kỳ quan thiên nhiên…… của cả thế giới Một tiện ích vô cùng hấp dẫn trong ngành CNTT đó là thông qua mạng Internet và một

số phần mềm phụ trợ như Yahoo, Skype,… Mọi người trên toàn thế giới có thể trò chuyện cùng nhau, trao đổi thông tin về công việc, tán gẫu … hàng ngày, hàng giờ Đây

là nơi lý tưởng để mọi người giảm Stress sau những giờ làm việc mệt mỏi, điều đặc biệt ở đây là chi phí (giá cước) phù hợp với người sử dụng

Song song với sự phát triển lớn mạnh của Công nghệ thông tin, Mạng điện thoại (hay điện thoại di động) được coi là hiện tượng mới về những công nghệ ưu việt hàng đầu mà các nhà cung cấp dịch vụ cũng như nhà sản xuất di động đem lại cho những chú

“dế yêu” của mình

Cách đây vài thập niên cũng giống như CNTT, các nhà cung cấp dịch vụ và sản xuất đi động đưa ra những ứng dụng của mình đơn thuần chỉ là nghe gọi thông thường ở mọi lúc mọi nơi bằng những chiếc di động cầm tay(không dây) thay cho những chiếc

điện thoại cố định (có dây) không thể mang theo người Không dừng lại ở đó với sự phát triển vượt bậc về các công nghệ mới trong thời gian qua Các nhà cung cấp dịch vụ và sản xuất di động tranh thủ tận dụng cơ hội để cho ra những sản phẩm tối ưu nhất nhằm chiếm hữu thị trường và thu được lợi nhuận cao

Trên thị trường hiện nay những chiếc điện thoại ngoài công việc liên lạc, trao đổi thông tin trong công việc, với bạn bè, người thân, kiểu dáng mẫu mã luôn có sự thay đổi gây ấn tượng với người dùng Những tiện ích đi kèm thật sự hấp dẫn, lôi cuốn người sử dụng như: quay phim, chụp ảnh, nghe nhạc, bộ nhớ, cấu hình, truy nhập Internet, game

… Các công nghệ mới đã và đang được triển khai công nghệ di động 2G, 3G …

Một ứng dụng công nghệ mới được triển khai cho những chú “dế yêu” là tích hợp của công nghệ định vị toàn cầu GPS, hệ thống thông tin bản đồ (GIS) và bản đồ số vào di động để đưa ra ứng dụng của LBS(định vị trên nền dich vụ), một số nước tiên tiến trên thế giới đã đưa những ứng dụng này vào sử dụng rộng rãi trong cộng đồng Những dịch

vụ bao gồm như: Hệ thống chỉ dẫn đường trên ôtô, dịch vụ khẩn cấp E – 911, dịch vụ tìm kiếm bạn bè, dịch vụ cung cấp và chỉ dẫn trong giải trí, ẩm thực, nhà ga, bệnh viện, …

Tại Việt Nam việc cung cấp các tiện ích di động cho người dùng sử dụng hệ thống định vị GPS và bản đồ số để đưa ra những ứng dụng LBS hiện còn mới mẻ Hiện nay mới

có VietMap triển khai một vài ứng dụng tích hợp GPS và bản đồ số

Dịch vụ trên nền công nghệ định vị [ Location Based Services và Ứng dụng là

đề tài em thực hiện trong bài đồ án tốt nghiệp Bài báo cáo tốt nghiệp gồm 5 chương được chia thành 2 phần

Phần 1 – Lý thuyết chung

Trong phần này em tập chung vào tìm hiểu công nghệ định vị Location Based Services, những thành phần quan trọng để xây dựng lên một Ứng dụng dịch vụ LBS như : Hệ thống định vị toàn cầu GPS, hệ thống thông tin địa lý GIS, Công nghệ định vị, bản

đồ số, kiến trúc Middleware cho một loại Ứng dụng LBS đây là một nội dung quan trọng nhất trong việc thực hiện Ứng dụng liên quan đến LBS

Phần 2 [ Ứng dụng

Em xây dựng hệ thống tra cứu thông tin dịch vụ, thông tin khuyến mãi,…của dịch

vụ nào đó từ các nhà cung cấp Việc thực hiện Ứng dụng được chia làm 2 nội dung

+ Nội dung 1 : Xây dựng một hệ quản trị trên web(Server) bao gồm, Kho chứa toàn bộ cơ sở dữ liệu Thông tin nhà cung cấp dịch vụ, thông tin sản phẩm, quản trị hệ thống, …

+ Nội dung 2 : Xây dựng chương trình Client trên thiết bị di động, chương trình thiết kế để sử dụng các dịch vụ

Nội dung tóm tắt cho từng chương

Chương 1 [ Tổng quan về LBS

Chương này khái quát chung về dịch vụ trên nền định vị ] Location Based Services, giới thiệu về lịch sử phát triển, các thành phần cấu tạo nên một ứng dụng LBS, kiến trúc của LBS và một số phương pháp định vị phổ biến

Chương 2 [ Những thành phần quan trọng trong dịch vụ LBS

Trong chương này em tập chung vào nghiên cứu tìm hiểu về các thành phần quan trọng cho Ứng dụng LBS bao gồm Hệ thống định vị toàn cầu GPS, Hệ thống thông tin địa lý GIS, và mạng điện thoại di động Mỗi thành phần được tập chung vào những nội dung cơ bản : Giới thiệu về lịch sử ra đời và phát triển của các công nghệ, các thành phần, cách thức hoạt động, và những Ứng dụng mà mỗi thành phần có thể cung cấp

Chương 3 [ Nền tảng phát triển dịch vụ LBS

Chương này đóng vai trò trọng tâm nó cung cấp một nền tảng công nghệ cho sự phát triển Ứng dụng, nền tảng mà em muốn đề cập ở đây đó là một middleware cho LBS, trong mục này em đi sâu vào tìm hiểu nền tảng, khía cạnh và kiến trúc của 1 middleware LBS Tiếp đó em tìm hiểu cụ thể về một middleware đó là middleware OpenLS đây là một chuẩn mở do tập đoàn mở GIS xây dựng Phần em đi sâu nghiên cứu các thành phần của middleware, cách thức trao đổi thông tin và mô hình thực hiện của nền tảng

Chương 4 [ Giới thiệu về công cụ lập trình và phần mềm MIDP

Chương này đề cập đến những thành phần hỗ trợ để xây dựng lên một Ứng dụng LBS, em trình bày tổng quan về nền tảng phát triển Ứng dụng trên điện thoại di động là nền tảng J2ME, ngoài ra em tìm hiểu về bộ công cụ mô phỏng cho những ứng dụng lập trình cho di động đó là bộ mô phỏng MIDlet

Chương 5 [ Phát triển Ứng dụng

Chương cuối này em dành cho phần phát triển một Ứng dụng cụ thể, Ứng dụng

mà em trình bày dó là Ứng dụng tra cứu thông tin dịch vụ có ưu đãi

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1 Các công nghệ tạo nên LBS 15

Hình 1.2 Các thành phần của LBS 16

Hình 1.3 Sơ đồ quá trình làm việc của ứng dụng LBS 17

Hình 1.4 Phương pháp AOA 17

Hình 1.5 Phương pháp E]OTD 18

Hình 1.6 E]OTD Hyperbol 18

Hình 1.7 Mô hình cấu trúc của U]TDOA: 19

Hình 1.8 Cell]ID kết hợp với Cell]sector hoặc TA 21

Hình 1.9 Nguyên lý hoạt động của A]GPS 22

Hình 1.10 Kiến trúc của LBS 23

Hình 1.11 Sơ đồ thể hiện ứng dụng của LBS 24

Hình 1.12 Ứng dụng dịch vụ khẩn cấp 25

Hình 1.13 Ứng dụng chỉ dẫn trên ôtô 25

Hình 1.14 Ứng dụng dịch vụ thông tin chi tiết 26

Hình 1.15 Hệ thống đầy đủ của ứng dụng LBS 26

Hình 2.1 Các thành phần cơ bản cho công nghệ GIS 27

Hình 2.2 Sơ đồ mối quan hệ giữa các thành phần GPS 32

Hình 2.3 Mô hình hệ thống quản lý xe Bưu Chính 37

Hình 2.4 Cấu trúc mạng GSM 40

Hình 2.5 Cấu trúc mạng CDMA 41

Hình 2.6 Mô hình mạng không dây cho gia đình 45

Hình 2.7 Mô hình mạng không dây dùng Modem Wi]Fi 45

Hình 2.8 Mô hình mạng sử dụng Bluetooth thay thế cho cáp thông thường 48

Hình 2.9 Mô tả lắp đặt các kênh 50

Hình 2.10 Mô hình mạng độc lập 51

Hình 2.11 Mô hình mạng cơ sở 52

Hình 2.12 Mô hình mạng mở rộng 52

Hình 3.1 Sơ đồ MiddleWare LBS 55

Hình 3.2 Sơ đồ của GeoMobility server 56

Hình 3.3 Sơ đồ kiến trúc OpenLS 57

Hình 3.4 Sơ đồ gửi nhận thông tin trong OpenLS 58

Hình 3.5 Mô hình thông tin OpenLS 60

Hình 3.6 Mô hình hệ thống Pblish/subscribe 62

Hình 5.1 Mô hình chung cho ứng dụng LBS 74

Hình 5.2 Mô tả mức độ chi tiết và sự liên kết của MRDB 79

Hình 5.3 Sơ đồ tương tác của hệ thống 84

Hình 5.4 Mô hình hoạt động của ứng dụng 84

Hình 5.5 Sơ đồ chức năng của Ứng dụng 85

Hình 5.6 Sơ đồ thể hiện quá trình gửi nhận dữ liệu 88

Hình 5.7 Mô hình hoạt động của Web quản trị 89

Hình 5.8 Giao diện Web quản trị hệ thống 90

Hình 5.9 Sơ đồ Use case đăng ký nhận thông tin dịch vụ 91

Hình 5.10 Sơ đồ Use case đăng ký cung cấp thông tin dịch vụ 91

Hình 5.11 Sơ đồ Use case Người dùng và hệ thống 92

Hình 5.12 Sơ đồ UML của DemoMIDlet 93

Hình 5.13 Sơ đồ UML của Roundtrip 93

Hình 5.14 Sơ đồ UML của AboutForm 94

Hình 5.15 Sơ đồ UML UpdateForm 95

Hình 5.16 Sơ đồ UML LocalesForm 96

Hình 5.17 Sơ đồ UML của ServicesForm 97

Hình 5.18 Sơ đồ UML của ProducerDetail 97

Hình 5.19 Giao diện MIDlet sử dụng dịch vụ 99

Danh mục các bảng

Bảng 1.1 Tổng kết các đặc tính, chỉ tiêu của E]OTD 19

Bảng 1.2 Tổng kết các đặc tính và chỉ tiêu của phương pháp cell]ID 21

Bảng 1.3 Các đặc tính của A – GPS 23

Bảng 2.1 So sánh một số mạng Wireless 46

Bảng 2.2 Mô tả băng tần và tốc độ của chuẩn 47

Bảng 2.3 Kênh trong mạng không dây 49

Danh mục các từ viết tắt

18 AP Access Point

47 LMU Location Measurement Unit

Phần I Lý thuyết chung Chương 1 Tổng quan về LBS

1.1 Giới thiệu về lịch sử LBS

Ngày nay, sự bùng nổ công nghệ liên lạc và ứng dụng trên thiết bị di động, sự đa dạng kết nối giữa các thiết bị với nhau đang ngày càng trở nên phổ biến Chúng có thể sử dụng mạng không dây (WiFi), mạng di động GSM, GPRS, hay đặc biệt là hệ thống định

vị toàn cầu GPS, hệ thống thông tin địa lý (GIS) và bản đồ số Những công nghệ này cho

ta phát triển và xây dựng lên rất nhiều ứng dụng mới phục vụ cho người sử dụng

Thuật ngữ Location based services (LBS) là một định nghĩa chỉ sự kết hợp giữa ứng dụng định vị địa lý ( tọa độ không gian) với khái niệm chung của dịch vụ Ví dụ một vài ứng dụng như: dịch vụ khẩn cấp, tìm kiếm, hệ thống dẫn đường trên ôtô, lập kế hoạch cho khách du lịch, …

Với sự phát triển truyền thông di động, những ứng dụng này đại diện cho thách thức mới về mặt kỹ thuật và khái niệm Những ứng dụng như vậy được chạy trên máy tính, máy trợ lý số cá nhân PDA, điện thoại …

LBS là nhóm dịch vụ mà người dùng có thể tiếp cận bằng các thiết bị di động thông qua các mạng di động, đem đến khả năng sử dụng thông tin vị trí địa lý (của chính người dùng) theo từng yêu cầu cụ thể

Location Based Services là dịch vụ có thể được sử dụng trong những bối cảnh khác nhau, chẳng hạn như y tế, công việc, cuộc sống cá nhân,… Dịch vụ LBS này bao gồm dịch vụ xác định địa điểm của một người hoặc đối tượng, một ví dụ đơn giản như người dùng muốn xác định cây xăng gần nhất

1.2 Định nghĩa LBS

Dịch vụ LBS là những dịch vụ thông tin có thể kết hợp với thiết bị di động thông qua mạng di động và sử dụng khả năng định vị để xây dựng các tiện ích và ứng dụng cho thiết bị di động

Dịch vụ định vị có thể được định nghĩa là sự hợp nhất của thông tin định vị với những thông tin khác nhằm cung cấp giá trị giá tăng cho dịch vụ

Dịch vụ LBS là sự kết hợp của 3 công nghệ : Công nghệ thông tin liên lạc mới (NICTS) như thiết bị di động, Mạng Internet, Hệ thống thông tin địa lý(GIS)

Hình 1.1 Các công nghệ tạo nên LBS

1.3 Nguyên tắc phân loại ứng dụng dịch vụ LBS

Những nhà phân tích và nghiên cứu đưa ra vài cách tiếp cận đến sự phân loại ứng dụng LBS Một trong những nguyên tắc phân biệt chính là liệu dịch vụ hướng đến cho người sử dụng hay hướng đến thiết bị

1.4 Thành phần của LBS và kiến trúc của LBS

1.4.1 Thành phần của LBS

Thiết bị di động :

Là công cụ cho người sử dụng gửi yêu cầu thông tin Một số thiết bị là PDA, điện thoại di động, laptops

Nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng

Nhà cung cấp dịch vụ đề xuất thêm một số dịch vụ khác nhau cho người sử dụng

và chịu trách nhiệm xử lý yêu cầu dịch vụ

Nhà cung cấp dữ liệu và nội dung

Hình 1.2 Các thành phần của LBS Quy trình làm việc của ứng dụng LBS

Hình 1.3 Sơ đồ quá trình làm việc của ứng dụng LBS 1.4.2 Một số phương pháp định vị

Angle of Arrival (AOA):

Phương pháp AoA vị trí của MS được xác định thông qua góc của tín hiệu đến Thủ tục tính góc của tín hiệu đến được thực hiện ở MS thông qua các cơ chế tính toán của anten truyền sóng

Hình 1.4 Phương pháp AOA

E[OTD (Enhanced Observed Time Difference)

Sai khác thời gian quan sát được (E]OTD: Enhanced Observed Time Difference)

là một trong nhiều phương pháp định vị trong mạng di động Phương pháp này dựa trên việc quan sát sự sai khác của tín hiệu đường xuống từ các trạm gốc đến thuê bao

Về mặt hình học, như đã biết, tập hợp các điểm có hiệu khoảng cách tới hai điểm

cố định là hằng số, là một đường hyperbol (một hyperbol có hai đường tương ứng với hiệu số dương và âm) và giao điểm của ít nhất 3 đường hyperbol khác nhau sẽ xác định được duy nhất được một điểm Tương tự như vậy, tập hợp tất cả các điểm trong mặt phẳng có khoảng cách tời một điểm cố định sẽ là một đường tròn Với 3 đường tròn cắt nhau ta cũng sẽ xác định được một vị trí duy nhất Dựa trên hai phương pháp hình học nói trên E]OTD đưa ra hai cách thực hiện, các cách này là khác nhau Với phương pháp hyperbol thời gian khác biệt được quan sát ở trạm gốc và một thiết bị tính toán vị trí LMU trong khi đó phương pháp đường tròn được thực thi trong E]OTD thông qua việc ghi lại thời gian đến của tín hiệu

Hình 1.5 Phương pháp E]OTD

Hình 1.6 E]OTD Hyperbol

khách

lượng của LMU

dụng cho mạng WCDMA

Bảng 1.1 Tổng kết các đặc tính, chỉ tiêu của E]OTD U[TDOA (Uplink – Time Difference Of Arrival)U]TDOA sử dụng phương pháp xác định vị trí qua hyperbol bằng cách xác định thời gian khác biệt của tín hiện đường lên Khác với E]OTD, U]TDOA không yêu cầu cài đặt hay tích hợp thêm bộ phận để xác định vị trí của nó

Phương pháp U]TDOA tính toán vị trí dựa vào các BTS từ nhiều phía, ở các cell khác nhau, nên nó phủ hợp với môi trường trong nhà, ngoại ô và thành thị, không phù hợp với môi trường nông thôn (nơi các BTS đặt xa nhau, mật độ các BTS không lớn)

Hình 1.7 Mô hình cấu trúc của U]TDOA:

Đầu tiên yêu cầu định vị được gửi tới SMLC, SMLC quản lý các LMU và liên kết với hệ thống GSM SMLC nhận được yêu cầu và gửi thông tin từ các LMU để lắng nghe tín hiệu tới

Thiết bị được nhận yêu cầu gửi tín hiệu trong khi các LMU lắng nghe và ghi lại thời gian đến LMU sau đó gửi thời gian ghi lại được đến SMLC SMLC kết hợp sự khác biệt của thời gian đến và vị trí của LMU để đưa ra vị trí của thiết bị

Vì U]TDOA tính toán vị trí dựa vào việc lắng nghe thời gian tín hiệu tới từ các

MS thông thường nên không cần cài đặt phần mềm tại các đầu cuối di động

Có thể kết hợp phương pháp U]TDOA với AOA (dựa vào góc đến của tín hiệu từ

MS tới ít nhât 2 BTS) để tăng độ chính xác

Phương pháp Cell [ ID (Cell site Identification) Cell]ID được sử dụng trong mạng GSM, GPRS và WCDMA, đây là cách xác định

vị trí thuê bao đơn giản nhất Phương pháp này yêu cầu mạng xác định vị trí của BTS mà

MS đang trực thuộc, nếu có được thông tin này thì vị trí của MS cũng chính là vị trí của BTS đó Tuy nhiên, do MS có thể ở mọi vị trí bất kỳ trong cell nên độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào kích cỡ cell Nếu MS thuộc vùng đô thị, mật độ đông thì kích cỡ cỡ cell bé nên độ chính xác cao hơn, vùng ngoại ô kích cỡ cell lớn hơn nhiều nên sai lệch về vị trí có thể lên tới chục km

Để tăng độ chính xác người ta dùng sector]ID hoặc có thể kết hợp với một hay cả hai kỹ thuật TA (Timing Advance) và dựa vào độ mạnh của tín hiệu Cả hai kỹ thuật này ban đầu được dành cho các mục đích khác do đó khi dùng để xác định vị trí thì có thể sử dụng các thiết bị đã tồn tại trong mạng GSM/GPRS Kỹ thuật TA sử dụng thông tin về sai lệch thời gian được gửi từ BTS tới hiệu chỉnh thời gian phát của MS sao cho tín hiệu

từ MS tới BTS đúng với khe thời gian dành cho MS để tính ra khoảng cách từ MS tới BTS Tuy nhiên, kỹ thuật TA chỉ cho biết MS trong vùng địa lý của BTS đang phục vụ

nó với bán kính xác định được nhờ TA Ngoài ra, trong mạng thông tin di động MS thường đo độ mạnh của tín hiệu từ một số BTS và gửi thông tin này đến BTS đang phục

vụ nó, vì vậy có thể dựa vào thông tin độ mạnh tín hiệu này để tính ra được vị trí MS với

độ chính xác cao hơn TA Tuy nhiên, có rất nhiều yếu tố làm hạn chế hiệu quả của

phương pháp này như địa hình, suy hao ở môi trường trong nhà (các vật liệu xây dựng, hình dạng, kích cỡ toà nhà)

Hình 1.8 Cell]ID kết hợp với Cell]sector hoặc TA Như vậy, cell]ID và các kỹ thuật tăng cường hỗ trợ nó mặc dù có một số ưu điểm như ít phải thay đổi phần cứng của mạng, ít tốn kém thì độ kém chính xác, tính phụ thuộc vào mật độ cell … làm cho phương pháp xác định này chỉ có khả năng hỗ trợ cho một số

Bảng 1.2 Tổng kết các đặc tính và chỉ tiêu của phương pháp cell]ID

A[GPS (Assisted GPS)A]GPS có thể sử dụng trong các mạng GSM, GPRS và WCDMA A]GPS sử dụng các vệ tinh làm các điểm tham chiếu để xác định vị trí Bằng cách đo chính xác khoảng cách tới 3 vệ tinh từ đó máy thu xác định được vị trí của nó ở mọi nơi trên quả đất Máy thu đo khoảng cách bằng cách đo thời gian mà tín hiệu đi từ vệ tinh tới máy thu, vì vậy yêu cầu chính xác thông tin về thời gian Thời gian chính xác có thể nhận được từ các tín hiệu vệ tinh tuy nhiên quá trình để nhận được thông tin này khá lâu và khó khăn khi tín hiệu từ vệ tinh quá yếu Để giải quyết vấn đề này người ta sử dụng một server (A]GPS Location server) cung cấp các thông tin liên quan đến vệ tinh cho các máy thu Những thông tin hỗ trợ từ server này giúp máy thu giảm được thời gian xác định vị trí và cho phép các máy thu A]GPS hoạt động trong các môi trường khác nhau

Hình 1.9 Nguyên lý hoạt động của A]GPS Máy thu A]GPS hoạt động ở hai dạng chính: Dựa trên MS (MS]Based) và hỗ trợ

từ MS (MS]assisted), ở dạng hỗ trợ từ MS, máy thu A]GPS trong MS nhận một ít thông tin từ server A]GPS LS và tính khoảng cách đến các vệ tinh, các thông tin này được MS gửi lại server để server này xác định vị trí của MS ở dạng dựa trên MS, MS xác định luôn vị trí của nó nhờ các thông tin hỗ trợ từ server

A]GPS cho độ chính xác cao hơn so với cell ]ID, E]OTD và có thể hoạt động ở mạng đồng bộ hoặc không đồng bộ mà không cần lắp thêm các LMU Việc thực hiện A]GPS hầu như không ảnh hưởng nhiều đến hạ tầng mạng và có thể hỗ trợ tốt cho việc roaming, tuy nhiên với các MS yêu cầu phải có thêm phần mạch A]GPS Bảng 1.3 dưới đây tổng kết các đặc tính của A]GPS

Chỉ tiêu Đánh giá Chú thích

Bảng 1.3 Các đặc tính của A – GPS 1.4.3 Kiến trúc của LBS

Hình 1.10 Kiến trúc của LBS Location Position Provider(Nhà cung cấp vị trí định vị): Thành phần chịu trách nhiệm về sự phát sinh thông tin về vị trí định vị

LBS Services : Một Middleware của LBS

Application Server : Một nhà cung cấp ứng dụng, cung cấp ở bất kỳ đâu

mà ứng dụng phục vụ và sử dụng dịch vụ Middleware

Application : Ứng dụng khách hàng chạy trong thiết bị người sử dụng Network infra[structure : Tất cả các thành phần mạng hỗ trợ truyền thông mức thấp giữa những phần tử môi trường

Subscriber database : Một cơ sở dữ liệu bảo trì thông tin người sử dụng giống như thông tin cá nhân

Common services : Một Middleware chịu trách nhiệm về dịch vụ chung giống như sự chứng thực

1.5 Ứng dụng của dịch vụ LBS

Hình 1.10 Sơ đồ thể hiện ứng dụng của LBS Ngày nay, trên thế giới các ứng dụng dịch vụ sử dụng Location Based Services dần dần trở nên phổ biến cho người dân Những tiện ích mà nó mang lại vô cùng to lớn

và phục vụ trong chính cuộc sống đời thường Việc sử dụng các ứng dụng này rất đơn giản, được tích hợp trên điện thoại, các loại phương tiện, trên người, động vật, …

Một vài ứng dụng tiêu biểu

Dịch vụ khẩn cấp

Hình 1.11 Ứng dụng dịch vụ khẩn cấp Một trong những ứng dụng điển hình nhất của dịch vụ LBS là khả năng định vị một cá nhân khi họ không biết vị trí chính xác (đó là một dịch vụ khẩn cấp)

Chẳng hạn, những người lái xe ô tô thường không biết vị trí chính xác của họ khi phương tiện định vị của họ hỏng Với sự định vị chính xác tự động được chuyển tới dịch

vụ giúp đỡ khẩn cấp có thể là cung cấp nhanh và hiệu quả Phạm trù này bao gồm quần chúng và sự khẩn cấp riêng tư những dịch vụ cho cả những người đi bộ lẫn những người điều khiển

Dịch vụ chỉ dẫn đường trên ôtô

Hình 1.12 Ứng dụng chỉ dẫn trên ôtô

Dịch vụ thông tin chi tiết

Hình 1.13 Ứng dụng dịch vụ thông tin chi tiết Dịch vụ về tìm kiếm bạn

Chương 2 Những thành phần quan trọng trong dịch vụ LBS

2.1 Hệ thống thông tin địa lý GIS

2.1.1 Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý GIS

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở

dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa

lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ

phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược)

2.1.2 Các thành phần của hệ thống thông tin GIS

Công nghệ GIS bao gồm bởi 5 thành phần cơ bản :

Thiết bị (Hardware)

Phần mềm (Software)

Số liệu, dữ liệu địa lý (Geographic data)

Chuyên viên (Expertise)

Chính sách và cách thức quản lý (Policy and management)

Hình 2.1 Các thành phần cơ bản cho công nghệ GIS

2.1.3 Hoạt động của hệ thống thông tin GIS

GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên đề có thể liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý Điều này đơn giản nhưng vô cùng quan trọng

và là một công cụ đa năng đã được chứng minh là rất có giá trị trong việc giải quyết nhiều vấn đề thực tế, từ thiết lập tuyến đường phân phối của các chuyến xe, đến lập báo cáo chi tiết cho các ứng dụng quy hoạch, hay mô phỏng sự lưu thông khí quyển toàn cầu 2.1.4 Dữ liệu cho hệ thống thông tin GIS

Những dữ liệu bản đồ nào là cần thiết? Nhìn chung có một số loại dữ liệu bản đồ phổ biến sau:

Bản đồ nền:

Bao gồm các bản đồ đường phố, đường quốc lộ, đường ranh giới hành chính, ranh giới vùng dân cư, sông, hồ, mốc biên giới, tên địa danh và bản đồ raster

Bản đồ và dữ liệu thương mại:

Bao gồm dữ liệu liên quan đến dân số/nhân khẩu, người tiêu thụ, dịch vụ thương mại, bảo hiểm sức khoẻ, bất động sản, truyền thông, quảng cáo, cơ sở kinh doanh, vận tải, tình trạng tội phạm

Bản đồ và dữ liệu môi trường:

Bao gồm các dữ liệu liên quan đến môi trường, thời tiết, sự cố môi trường, ảnh vệ tinh, địa hình và các nguồn tài nguyên thiên nhiên

Bản đồ tham khảo chung:

Bản đồ thế giới và quốc gia các dữ liệu làm nền cho các cơ sở dữ liệu riêng 2.1.5 Những ứng dụng của GIS

Vì GIS (Hệ thống thông tin địa lý) được thiết kế như một hệ thống chung để quản

lý dữ liệu không gian, nó có rất nhiều ứng dụng trong việc phát triển đô thị và môi trường

tự nhiên như là: quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, giao thông, chính quyền địa phương, điều hành hệ thống công ích, lộ trình, nhân khẩu, bản đồ, giám sát vùng biển, cứu hoả và bệnh tật … Trong phần lớn lĩnh vực này, GIS đóng vai trò như là một công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động

GIS di động – GIS không dây

Thuật ngữ "GIS di động" (Mobile GIS) có thể được định nghĩa như là một framework phần mềm/phần cứng, đáp ứng nhu cầu truy xuất dữ liệu không gian và các dịch vụ bằng các thiết bị di động thông qua hệ thống mạng không dây

Thuật ngữ "GIS không dây" (Wireless GIS) là một phần của công nghệ GIS di động nhắm vào khả năng kết nối mạng không dây của các dịch vụ GIS di động Mobile GIS bao gồm 2 lĩnh vực ứng dụng chính:

GIS chuyên ngành: Tập trung vào việc thu thập dữ liệu GIS, kiểm duyệt và cập nhật (dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính)

Các dịch vụ dựa vào vị trí (Location]based services ] LBS): Hướng vào các chức năng quản lý địa điểm như định vị, định hướng đường đi, tìm kiếm một địa điểm xác định hoặc theo dõi phương tiện giao thông

Kiến trúc của Mobile GIS

Kiến trúc của một ứng dụng GIS trên thiết bị di động cũng tương tự như ứng dụng GIS trên Internet, đó là sử dụng mô hình máy khách/máy chủ Những ứng dụng máy khách/máy chủ thường sử dụng kiến trúc ba tầng Với kiến trúc này, chương trình sẽ được chia thành 3 tầng: tầng trình diễn, tầng logic nghiệp vụ, và tầng quản lý dữ liệu

Mỗi tầng có thể được thay đổi hoặc cập nhật mà không làm ảnh hưởng đến các tầng còn lại

Tầng trình diễn bao gồm các thành phần ở phía máy khách được sử dụng để gửi yêu cầu lên máy chủ và hiển thị kết quả trả về (bản đồ và dữ liệu)

Tầng nghiệp vụ là phần cốt lõi của tất cả các tiến trình xử lý và bao gồm các thành phần ở phía máy chủ bao gồm máy chủ web và máy chủ ứng dụng

Tầng quản lý dữ liệu có nhiệm vụ quản lý cả dữ liệu không gian cũng như dữ liệu thuộc tính trong ứng dụng

Trong nhiều trường hợp, một máy chủ được sử dụng để chạy cả tầng nghiệp vụ và tầng quản lý dữ liệu Nhưng một số trường hợp khác, mỗi tầng có thể được chạy trên một máy chủ độc lập

3 mà chính phủ Mỹ cho phép trong dân sự)

Trong số 24 vệ tinh của Bộ quốc phòng Mỹ nói trên, chỉ có 21 thực sự hoạt động,

3 vệ tinh còn lại là hệ thống hỗ trợ Tín hiệu radio được truyền đi thường không đủ mạnh

để thâm nhập vào các tòa nhà kiên cố, các hầm ngầm và hay tới các địa điểm dưới nước Ngoài ra nó còn đòi hỏi tối thiểu 4 vệ tinh để đưa ra được thông tin chính xác về vị trí (bao gồm cả độ cao) và tốc độ của một vật Vì hoạt động trên quỹ đạo, các vệ tinh đảm bảo cung cấp vị trí tại bất kỳ điểm nào trên trái đất

Định nghĩa hệ thống định vị toàn cầu GPS

GPS, hệ thống định vị toàn cầu, được cấu thành như một chòm sao (có nghĩa cấu tạo của một nhóm hay một hệ thống) của quỹ đạo vệ tinh, kết hợp với thiết bị ở mặt đất, cho phép người sử dụng quyết định vị trí chính xác của họ bất kỳ lúc nào trên bề mặt trái đất ở bất kỳ thời gian nào

Ở bất kỳ thời gian nào, mà không có bất kỳ chướng ngại quan sát nào của bầu trời,

ở vị trí quan sát đó nên có ít nhất 4 – 6 vệ tinh “nhìn thấy” Không nạp điện cho việc sử dụng hệ thống vệ tinh, mặc dù mỗi người sử dụng phải cung cấp thiết bị chính họ, nói chung trong hình thức của bộ phận ghi nhận tín hiệu

2.2.2 Phân loại và khái quát hệ thống định vị GPS

2.2.2.1 Phân loại

Hiện nay trên thế giới có 3 hệ thống định vị toàn cầu GPS:

Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ (Global Posioning System] GPS) Mục đích chính của hệ thống được dùng trong quân đội,

Hệ thống định vị của Nga (GLonass)

Hệ thống định vị của Liên minh Châu Âu (GaLileo)

Cả GPS và GLONAS đều được phát triển trước hết cho mục đích quân sự Nên mặc dù được sử dụng trong dân sự nhưng không hệ nào đưa ra sự đảm bảo tồn tại liên tục

và độ chính xác Vì thế chúng không thỏa mãn được những yêu cầu an toàn cho dẫn đường dân sự hàng không và hàng hải, đặc biệt là tại những vùng và tại những thời điểm

có hoạt động quân sự của những quốc gia sở hữu các hệ thống đó Chỉ có hệ thống dẫn đường vệ tinh châu Âu Galileo (đang được xây dựng) ngay từ đầu đã đặt mục tiêu đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của dẫn đường và định vị dân sự

2.2.2.2 Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Hệ thống GPS gồm 3 thành phần chính :

Phần vũ trụ (Space Segment) Phần điều khiển(Control Segment) Phần sử dụng (Use Segment)

Hình 2.2 Sơ đồ mối quan hệ giữa các thành phần GPS Phần vũ trụ

Gồm 24 vệ tinh quay xung quanh trái đất 2 lần trong ngày trong quỹ đạo rất chính xác Độ cao của vệ tinh so với mặt đất là 20.183 Km, chu kỳ quay quanh trái đất là 1 giờ 57’58’’

Phần vũ trụ sẽ đảm bảo cho bất kỳ vị trí nào trên quả đất đều có thể quan sát được

4 vệ tinh ở góc trên 15 độ (Nếu góc ở ngưỡng 10 độ thì có thể quan sát được 10 vệ tinh

và ở góc ngưỡng 5 độ thì có thể quan sát thấy 12 vệ tinh )

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 không có ánh sáng Mặt Trời Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định

Nhiệm vụ chủ yếu của các vệ tinh

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

Chuyển tiếp thông tin đến người sử dụng

Thay đổi quỹ đạo bay của vệ tinh theo sự điều khiển từ mặt đất

Phần điều khiển

Gồm 1 trạm điều khiển chính, 5 trạm thu dữ liệu và 3 trạm truyền dữ liệu

Trạm điều khiển chính : Đặt tại Colorado Springs (Mỹ) có nhiệm vụ thu thập các dữ liệu theo dõi vệ tinh từ các trạm thu dữ liệu để xử lý

Công nghệ xử lý gồm : Tính lịch thiên văn, tính và hiệu chỉnh đồng hồ, hiệu chỉnh quỹ đạo điều chỉnh, thay thế các vệ tinh ngừng hoạt động bằng các vệ tinh dự phòng

Năm trạm thu dữ liệu : Được đặt tại Hawai, Colorado 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 đạo của chúng Mỗi trạm được trang bị những máy thu P] code để thu 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 anten khác để gửi lại thông tin cho các vệ tinh

Ba trạm truyền số liệu : Đặt tại Ascension, Diago Garia, Kwayalein làm nhiệm vụ chuyển dữ liệu lên vệ tinh gồm lịch thiên văn mới, hiệu chỉnh đồng hồ, các thông điệp cần phát, các lệnh điều khiển từ xa

Phần sử dụng

Phần sử dụng bao gồm :

Những máy thu tín hiệu GPS có ăngten riêng (Máy định vị)

Máy thu GPS tính toán đơn vị với tần suất mỗi giây 1 vị trí và cho độ chính xác từ dưới 1m – 5m Khi ta di chuyển hay dừng tại chỗ, máy thu GPS nhận tín hiệu từ vệ tinh rồi tính toán định vị Kết quả tính được là toạ độ hiển thị trên màn hình bộ ghi số liệu

Các thiết bị tự ghi (bộ ghi số liệu)

Bộ ghi số liệu là máy cầm tay, có phần mềm thu thập số liệu Bộ ghi số liệu có thể ghi vị trí hoặc gắn thông tin thuộc tính với vị trí

Máy tính (phần mềm xử lý số liệu)

Máy tính, phần mềm xử lý số liệu : Hệ thống GPS có kèm theo phần mềm xử

lý số liệu Sau khi thu thập số liệu ở thực địa, phần mềm chuyển số liệu vị trí và thông tin

thuộc tính sang máy tính (PC) sau đó phần mềm sẽ nâng cao độ chính xác (bằng kỹ thuật sai phân)

Phần mềm xử lý số liệu GPS còn có chức năng biên tập hoặc vẽ, phần mềm này cũng hỗ trợ thu thập các yếu tố địa lý và thông tin thuộc tính cho GPS hoặc các cơ sở

dữ liệu khác

2.2.3 Quy trình làm việc của hệ thống

Mỗi vệ tinh truyền liên tục dữ liệu quỹ đạo cho tất cả các chòm sao vệ tinh cộng thêm dữ liệu đến kịp thời và thông tin khác Do đó, mỗi thiết bị thu tín hiệu (GPS receiver) liên tục truy cập dữ liệu quỹ đạo chính xác của tất cả các vệ tinh mà nó có thể bắt sóng để tính toán bằng các bộ xử lý có trên GPS reciever Từ đó tín hiệu hoặc sóng

vô tuyến di chuyển ở vận tốc hằng số, GPS receiver có thể tính toán khoảng cách tương đối từ thiết bị đến các vệ tinh được bắt sóng bằng cách so sánh khoảng thời gian truyền tín hiệu

Một thiết bị định vị GPS phải thu được tín hiệu đến từ ít nhất ba vệ tinh Một tọa

độ 2 chiều (gồm vĩ độ và kinh độ) và vệt chuyển động sẽ được xác định Với bốn vệ tinh hoặc nhiều hơn, thiết bị có thể xác định tọa độ 3 chiều (vĩ độ, kinh độ và độ cao)

2.2.4 Tín hiệu và độ chính xác của LBS

Các thiết bị định vị GPS ngày nay vô cùng chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh

vô tuyến cùng hoạt động song song Thiết bị của hãng Garmin gồm có 12 bộ thu song song sẽ nhanh chóng bắt sóng vệ tinh ngay khi được bật lên và duy trì các kênh tín hiệu khá tốt, thậm chí trong tán lá cây dày đặc hay trong những tòa nhà cao tầng Yếu tố khí quyển và những điều kiện khác có thể gây ra lỗi nhất định ảnh hưởng đến sự chính xác của thiết bị GPS

S/A Dithering (Nhiễu)

Độ chính xác bị giới hạn bởi quá trình Selective Availability (S/A) và gọi chung là nhiễu ("dithering") Điều này xảy ra bởi dữ liệu thời gian truyền bởi vệ tinh có sai số ở mức độ nhỏ Vì vậy kết quả tính toán vị trí dao động xung quanh sai số nhỏ này

Cao độ (Elevation)

Thông tin chính xác về cao độ cung cấp bởi GPS là thông tin vị trí trên bề mặt (toạ

độ kinh vĩ độ) Điều này tuỳ thuộc vào địa hình tới vệ tinh, khi các vệ tinh thường ít hoặc

nhiều hơn trên bầu trời, góc thu nhận dốc đứng

Vận tốc (Speed)

Ở vận tốc dưới 2 dặm/giờ, ảnh hưởng nhiễu là ảnh hưởng đo vận tốc cung cấp bở GPS tuy nhiên, ở vận tốc nhanh hơn, ảnh hưởng của nhiễu thì không đáng kể khi nhiễu dần dần rời rạc

2.2.5 Nguồn lỗi tín hiệu GPS

Những điều có thể làm giảm tín hiệu GPS và vì thế ảnh hưởng tới chính xác bao gồm:

Giữ chậm của tầng đối lưu và tầng ion : Tín hiệu vệ tinh bị chậm đi khi xuyên qua tầng khí quyển GPS hệ thống sử dụng một xen kẽ mô hình mà tính toán một

số lượng trung bình của sự trì hoãn để từng phần sửa chữa cho kiểu này của lỗi

Tín hiệu đi nhiều đường : Điều này xảy ra khi tín hiệu phản xạ từ nhà hay các đối tượng khác trước khi tới máy thu Điều này tăng thời gian di chuyển của tín hiệu,

do đó gây ra những lỗi

Lỗi đồng hồ máy thu : Đồng hồ có trong máy thu không chính xác như đồng

hồ nguyên tử trên các vệ tinh GPS

Lỗi quỹ đạo : Cũng được biết như lỗi thiên văn, do vệ tinh thông báo vị trí không chính xác

Số lượng vệ tinh nhìn thấy : Càng nhiều vệ tinh được máy thu GPS nhìn thấy thì càng chính xác Nhà cao tầng, địa hình, nhiễu loạn điện tử hoặc đôi khi thậm chí tán lá dầy có thể chặn thu nhận tín hiệu, gây lỗi định vị hoặc không định vị được Nói chung máy thu GPS không làm việc trong nhà, dưới nước hoặc dưới đất

Che khuất về hình học : Điều này liên quan tới vị trí tương đối của các vệ tinh ở thời điểm bất kì Phân bố vệ tinh lí tưởng là khi các quả vệ tinh ở vị trí tạo các góc rộng với nhau Phân bố xấu xảy ra khi các quả vệ tinh ở trên một đường thẳng hoặc cụm thành nhóm

Sự giảm có chủ tâm tín hiệu vệ tinh : Làm giảm tín hiệu cố ý do sự áp đặt của Bộ Quốc phòng Mỹ, nhằm chống lại việc đối thủ quân sự dùng tín hiệu GPS chính xác cao Chính phủ Mỹ đã ngừng việc này từ tháng 5 năm 2000, làm tăng đáng kể độ chính xác của máy thu GPS dân sự (Tuy nhiên biện pháp này hoàn toàn có thể được sử

dụng lại trong những điều kiện cụ thể để đảm bảo gậy ông không đập lưng ông Chính điều này là tiềm ẩn hạn chế an toàn cho dẫn đường và định vị dân sự.)

Hình học/ đánh bóng Vệ tinh : Điều này tham chiếu tới vị trí tương đối của những Vệ tinh vào bất kỳ thời gian đã cho nào Hình học vệ tinh Lý tưởng tồn tại khi những vệ tinh được định vị tại những góc rộng tương đối nhau

Ngoài mục đích ứng dụng trong quân sự GPS dần được triển khai phát triển trong dân sự và đặc biệt được triển khai trên các thiết bị di động Chức năng định vị toàn cầu (GPS – Global Position System) giờ đây không còn xa lạ trên những chiếc điện thoại cao cấp… Các sản phẩm có chức năng GPS hầu như được tích hợp trên các dòng điện thoại đời cao của các hãng nổi tiếng như Nokia, BlackBerry, PDA… Đáp ứng xu hướng phát triển của công nghệ, mức giá của những chiếc điện thoại này cũng hợp lý hơn, tiện dụng hơn cho người sử dụng

A Tại Việt Nam các ứng dụng khai thác từ hệ thống định vị toàn cầu GPS còn mới mẻ Đã có một số ứng dụng triển khai từ những tiện ích của GPS :

Ứng dụng công nghệ định vị toàn cầu GPS trong bài toán quản lý xe của ngành Bưu Chính Viễn Thông

Hình 2.3 Mô hình hệ thống quản lý xe Bưu Chính Tại Thành phố Hồ Chí Minh Sở giao thông công chính đã công bố dự án thí điểm ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS trong quản lý hoạt động xe buýt

Bước đầu các tuyến lắp thử nghiệm gồm tuyến số 27, tuyến số 1, tuyến số 6 Quản lý xe buýt bằng hệ thống GPS sẽ cho phép trung tâm quản lý được tài xế, tốc độ xe,

lộ trình xe chạy trên đường, chất lượng dịch vụ hành khách, thời gian chạy, số chuyến của xe

Tại Hà nội Sở giao thông cũng ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS trong quản lý xe buýt, bước đầu lắp thử tuyến xe 02 cho phép trung tâm quản lý được tài

xế, tốc độ xe, lộ trình xe chạy trên đường, chất lượng dịch vụ hành khách, thời gian chạy,

số chuyến của xe

Ngoài những chiếc Nokia được các nhà phân phối chính hãng ra, các sản phẩm của BlackBerry nhiều tính năng hỗ trợ cho doanh nhân, dân văn phòng, rất được ưa chuộng hiện nay cũng có khả năng sử dụng GPS khá tốt như BB8800 hay BB8300 sử dụng bàn phím Qwerty

Đã có 1 trang web phát triển các ứng dụng sử dụng công nghệ định vị toàn cầu GPS

Công Ty TNHH Ứng Dụng Bản Đồ Việt ( VietMap Co., Ltd) được thành lập năm

2006 trên cơ sở hợp tác giữa các thành viên là chuyên gia nhiều năm kinh nghiệm và thành công trong lĩnh vực ứng dụng GIS và Công Nghệ Thông Tin

+ VietMap Co., Ltd là Công ty chuyên về:

Xây dựng bản đồ số và nội dung bản đồ cho các ứng dụng GPS/GIS

Tư vấn và cung cấp các giải pháp ứng dụng bản đồ số vào cho các Doanh Nghiệp, Cơ quan Nhà Nước và cá nhân

Cung cấp thiết bị/hệ thống/dịch vụ ứng dụng GPS cho bản đồ Việt Nam

VietMap Co., Ltd là Công ty hàng đầu trong lĩnh vực bản đồ số và giải pháp ứng dụng tại Việt Nam

Thiết bị GPS dẫn đường với bản đồ chi tiết 63 tỉnh thành Việt Nam

Hệ thống GPS quản lý xe trực tuyến ứng dụng cho giám sát xe Cá nhân, Quản lý đội xe và Điều phối xe

Navigation Engine (Phần mềm dẫn đường có Dữ liệu bản đồ Việt Nam) cho thiết bị GPS dẫn đường

Phần mềm dẫn đường cho Pocket PC và điện thoại chạy Hệ Điều Hành Symbian

Bản đồ số chi tiết và cập nhật thường xuyên toàn bộ Việt Nam

Các giải pháp ứng dụng bản đồ số vào công tác quản lý

(CEPT : European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) và tạo ra Groupe Spécial Mobile (GSM) với mục đích sử dụng chung cho toàn Châu Âu

Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên bởi nhà khai thác Radiolinja ở Finland

Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM được chuyển cho viện viễn thông châu Âu (European Telecommunications Standards Institute (ETSI)), các tiêu chuẩn, đặc tính phase 1 của công nghệ GSM được công bố vào năm

1990 Đến cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia

Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tin nhắn SMS

Đây là một trong những công nghệ về mạng điện thoại di động phổ biến nhất trên thế giới Cho đến nay công nghệ này có gần 2 tỷ thuê bao sử dụng trên phạm vi 212 quốc gia và vùng lãnh thổ Do hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu

2.3.1.2 Cấu trúc mạng GSM

Cấu trúc của mạng GSM có thể được chia thành ba phần

Trạm di động (Mobile Station) được người thuê bao mang theo

Hệ thống trạm gốc ( Base Station Subsystem) điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động

Hệ thống mạng (Network Subsystem), với bộ phận chính là Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC), thực hiện việc chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động và giữa các thuê bao di động với thuê bao của mạng cố định MSC cũng thực hiện các chức năng quản lý di động

Ở đây không vẽ trung tâm vận hành bảo dưỡng (OMC) với chức năng đảm bảo vận hành và thiết lập mạng Trạm di động và hệ thống trạm gốc giao tiếp thông qua giao diện Um, còn được gọi là giao diện không gian hoặc kết nối vô tuyến Hệ thống trạm gốc giao tiếp với MSC qua giao diện A

Hình 2.4 Cấu trúc mạng GSM 2.3.1.3 Ứng dụng

Hiện nay, ở Việt Nam các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM : Mobifone, Vinaphone, Vietel

2.3.2 Mạng CDMA

2.3.2.1 Giới thiệu về mạng CDMA

Công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access) đã ra đời như một lựa chọn thay thế cho kiến trúc tế bào GSM và góp phần vào sự tăng trưởng bùng nổ trên thị trường không dây trong thập kỷ qua CDMA, như GSM, đã đưa ra những cải tiến không ngừng trong suốt thời kỳ này Hiện cả hai mạng đang trong quá trình chuyển giao sang các hệ thống thế hệ 3G trên toàn cầu, cho phép nhiều dung lượng và các dịch vụ dữ liệu hơn

Mạng di động CDMA chia sẻ cùng một dải tần chung Mọi khách hàng có thể nói đồng thời và tín hiệu được phát đi trên cùng 1 dải tần Các kênh thuê bao được tách biệt bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên Các tín hiệu của nhiều thuê bao khác nhau cũng sẽ được mã hoá bằng các mã ngẫu nhiên khác nhau, sau đó được trộn lẫn và phát đi trên cùng một dải tần chung và chỉ được phục hồi duy nhất ở thiết bị thuê bao (máy điện thoại