tim hieu tich hop ban do so he thong gps tren dtdd va bai toan tim duong di ngan nhat

5/10/2018 Tim Hieu Tich Hop Ban Do So He Thong GPS Tren DTDD Va Bai Toan Tim Duong Di Ngan Nhat - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/tim-hieu-tich-hop-ban-do-so-he-thong-gps-tren-dtdd-va-bai-toan-tim-duong-di-ngan-nhat 1/91

Tìm hiều tích hợ p bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đườ ng đi ngắn nhất

http://www.ebook.edu.vn 1

4

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CH ƯƠ NG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬ N VĂ N ............................................................... 5 CH ƯƠ NG 2 TÌM HIỂU BẢ N ĐỒ SỐ ................................................................................ 6

2.1 Bản đồ số là gì? ......................................................................................................... 7 2.2 Tìm hiểu bản đồ số .................................................................................................... 7

2.2.1 Dữ liệu bản đồ số................................................................................................ 7 2.2.1.1 Khái niệm dữ liệu không gian ..................................................................... 7 2.2.1.2 Ví dụ về dữ liệu không gian ........................................................................ 7

2.2.2 Phân biệt tr ườ ng dữ liệu không gian tươ ng tự và dữ liệu không gian số ........... 8 2.3 Các định dạng dữ liệu ................................................................................................ 9 2.4 Dữ liệu vector trong bản đồ số ................................................................................ 10

2.4.1 Các điểm ........................................................................................................... 10 2.4.2 Các đườ ng ......................................................................................................... 11 2.4.3 Các miền ........................................................................................................... 12 2.4.4 Các thuộc tính của vector dữ liệu ..................................................................... 13 2.4.5 Kiến trúc tầng dữ liệu vector ............................................................................ 14

2.5 Pixel và độ phân giải ............................................................................................... 15 2.5.1 Pixel .................................................................................................................. 15 2.5.2 Độ phân giải...................................................................................................... 15

2.6 Ứ ng dụng của bản đồ số .......................................................................................... 16 CH ƯƠ NG 3 TÌM HIỂU VỀ MẠ NG THÔNG TIN DI ĐỘ NG ........................................ 17

3.1 Thông tin di động là gì? ........................................................................................... 18 3.2 Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular (Tế bào) ............................................ 18 3.3 Sơ lượ c quá trình phát triển của hệ thống di động .................................................. 20 3.4 Một số k ỹ thuật đa truy nhậ p ................................................................................... 23

3.4.1 TDMA - Time Domain Multiple Access (Dải băng hẹ p) ................................ 23 3.4.1.1 Tổng quan TDMA ..................................................................................... 23 3.4.1.2 Loại hệ thống TDMA Bắc Mỹ .................................................................. 23 3.4.1.3 GSM - Group Special Mobile ( Hệ thống truyền thông di động toàn cầu) 25

3.4.2 CDMA - Code Division Multiple Access (Dải băng r ộng hay quang phổ lớ n)................................................................................................................................... 26

3.4.2.1 Giớ i thiệu CDMA ...................................................................................... 26 3.4.2.2 Thủ tục phát/thu tín hiệu ............................................................................ 27 3.4.2.3 Một số đặc tính của CDMA ....................................................................... 27

CH ƯƠ NG 4 TÌM HIỂU HỆ THỐ NG GPS ...................................................................... 31 4.1 Sự ra đờ i của hệ thống GPS ..................................................................................... 32 4.2 Nghiên cứu các thành phần hệ thống GPS .............................................................. 33

4.2.1 Nghiên cứu việc thiết k ế hệ thống GPS............................................................ 33 4.2.2 Các thành phần hệ thống GPS .......................................................................... 35

4.2.2.1 Phần vũ tr ụ................................................................................................. 36 4.2.2.2 Phần điều khiển ......................................................................................... 40

4.2.2.3 Phần sử dụng ............................................................................................. 41 4.3 Hoạt động của hệ thống GPS ................................................................................... 42

Trang





4.3.1 Sóng của vệ tinh GPS ....................................................................................... 42 4.3.2 Vị trí trên mặt đất đượ c xác định như thế nào qua hệ thống GPS? .................. 44

4.4 Ứ ng dụng của hệ thống GPS ................................................................................... 47 CH ƯƠ NG 5 TÍCH HỢP BẢ N ĐỒ SỐ, HỆ THỐ NG GPS TRÊN ĐIỆ N THOẠI DIĐỘ NG VÀ BÀI TOÁN TÌM ĐƯỜ NG ĐI NGẮ N NHẤT ............................................... 49

5.1 Tích hợ p bản đồ số vớ i GPS trên điện thoại di động .............................................. 50 5.1.1 Giớ i thiệu chung ............................................................................................... 50 5.1.2 Một số dịch vụ dựa trên vị trí ........................................................................... 51

5.1.2.1 Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí ................................................................ 51 5.1.2.2 Tính cướ c theo vị trí địa lý ........................................................................ 52 5.1.2.3 Dịch vụ khẩn cấ p ....................................................................................... 52 5.1.2.4 Dịch vụ dò tìm ........................................................................................... 52

5.1.3 Các k ỹ thuật định vị thuê bao di động .............................................................. 53 5.1.3.1 K ỹ thuật Cell-ID ........................................................................................ 53 5.1.3.2 A-GPS (Assisted GPS - hỗ tr ợ GPS) ......................................................... 54 5.1.3.3 Phươ ng pháp k ết hợ p ................................................................................. 56

5.2 Bài toán tìm đườ ng đi ngắn nhất trên PocketPC. .................................................... 57 5.2.1 Giớ i thiệu bài toán ............................................................................................ 57 5.2.2 Thuật toán sử dụng trong bài toán .................................................................... 58 5.2.3 Dữ liệu bản đồ .................................................................................................. 61 5.2.4 Lậ p trình ........................................................................................................... 62 5.2.5 Một số hình ảnh của chươ ng trình .................................................................... 64 5.2.6 Đánh giá chươ ng trình ...................................................................................... 66

5.2.6.1 Các điểm đã đạt đượ c ................................................................................ 66

5.2.6.2 Các điểm chưa đạt đượ c, hướ ng phát triển ................................................ 66 CH ƯƠ NG 6 K ẾT LUẬ N .................................................................................................. 68 PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 70

1. Niên biểu phát triển của hệ thống GPS ..................................................................... 71 2. Một số vệ tinh GPS .................................................................................................... 80 3. Hệ thống điện thoại di động vùng Bắc Âu (NMT) .................................................... 82 4. Hệ thống viễn thông di động toàn cầu (UMTS) ........................................................ 83 5. K ỹ thuật E-OTD ........................................................................................................ 85 6. Một số khai báo lớ p và định ngh ĩ a hàm chươ ng trình bài toán tìm đườ ng đi ngắnnhất ................................................................................................................................ 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 91

THỐNG KÊ HÌNH ẢNH, CÁC BẢNG

Hình 2-1 Bản đồ số Hà Nội ................................................................................................. 8 Hình 2-2 So sánh giữa bản đồ số và bản đồ giấy .............................................................. 10 Hình 2-3 Biểu diễn các điểm trong hệ tạo độ .................................................................... 10

Hình 2-4 Biểu diến đườ ng nối các điểm ............................................................................ 11 Hình 2-5 Miền giớ i hạn ..................................................................................................... 12





Hình 2-6 Bản đồ số về đườ ng Hà Nội ............................................................................... 13 Hình 2-7 Bản đồ đượ c chia làm các Pixel ......................................................................... 15 Hình 2-8 Độ phân giải ....................................................................................................... 15 Hình 3-1 Hệ thống điện thoại di động ............................................................................... 18 Hình 3-2 Hệ thống điện thoại di động ............................................................................... 19 Hình 3-3 Sự phát triển của hệ thống di động ..................................................................... 20 Hình 3-4 PhổTDMA .......................................................................................................... 23 Hình 3-5 Cấu trúc khung ................................................................................................... 24 Hình 3-6 Dạng khe thờ i gian từ máy di động đến tr ạm gốc .............................................. 24 Hình 3-7 Dạng khe thờ i gian từ tr ạm gốc tớ i máy di động ............................................... 25 Hình 3-8 Đườ ng k ết nối trong khi chuyển vùng mềm ...................................................... 28 Hình 3-9 Giao thoa từ BS bên cạnh ................................................................................... 29 Hình 4-1 Các thành phần của hệ thống GPS ..................................................................... 36 Hình 4-2 Các vệ tinh GPS bay trên qu ĩ đạo ...................................................................... 36 Hình 4-3 Vệ tinh GPS thế hệ mớ i ...................................................................................... 37 Hình 4-4 Vệ tinh Block I ................................................................................................... 38 Hình 4-5 Vị trí các tr ạm điều khiển vệ tinh GPS .............................................................. 40 Hình 4-6 Thiết bị nhận GPS cài đặt sẵn trên xe Honda Accord ........................................ 42 Hình 4-7 Thu tín hiệu vệ tinh GPS .................................................................................... 45 Hình 4-8 Vệ tinh GPS truyền tín hiệu về trái đất .............................................................. 46 Hình 4-9 3 hình cầu giao nhau tai 2 điểm vị trí sẽ xác định đượ c chính xác .................... 46 Hình 5-1 Mô hình k ết hợ p Mobile, GPS, DigitalMap ....................................................... 50 Hình 5-2 Phần mềm tìm đườ ng Wayfinder trên mobile .................................................... 51 Hình 5-3 Xe ô tô đượ c gắn thiết bị thu GPS ..................................................................... 52

Hình 5-4 Cell-ID k ết hợ p vớ i Cell-sector hoặc TA ........................................................... 54 Hình 5-5 Nguyên lý hoạt động của A-GPS ...................................................................... 55 Hình 5-6 Bản đồ đượ c chia thành các ô - cell ................................................................... 61 Hình 5-7 Bản đồ số trên PocketPC .................................................................................... 64 Hình 5-8 K ết quả tìm đườ ng đi.......................................................................................... 65 Hình 5-9 Hình ảnh bản đồ số phóng to.............................................................................. 66 Hình 0-1 Vệ tinh Block IIA ............................................................................................... 80 Hình 0-2 Vệ tinh Block IIA ............................................................................................... 81 Hình 0-3 Vệ tinh Block IIF ............................................................................................... 81 Hình 0-4 Nguyên lý hoạt động của E-OTD....................................................................... 85

Bảng 2-1So sánh tr ườ ng dữ liệu không gian tươ ng tự và dữ liệu không gian số................ 8 Bảng 4-1 Thông số k ỹ thuật vệ tinh Block I ..................................................................... 38 Bảng 4-2 Thông số k ỹ thuật vệ tinh Block II .................................................................... 39 Bảng 4-3 Một số máy định vị GPS .................................................................................... 42 Bảng 5-1 Đặc tính k ỹ thuật A-GPS ................................................................................... 55 Bảng 5-2 Đặc tính phươ ng pháp k ết hợ p ........................................................................... 56 Bảng 0-1 Thông số k ỹ thuật vệ tinh Block IIF .................................................................. 82





Lờ i Nói Đầu

Những năm qua, sự phát triển mạnh mẽ của hai nghành công nghệ thông tin vàcông nghệ viễn thông đã cung cấ p ngày càng nhiều loại hình dịch vụ mớ i đa dạng, chất

lượ ng cao đáp ứng ngày càng tốt các yêu cầu của khách hàng.

Thế k ỷ 21 đã và đang chứng kiến sự bùng nổ của công nghệ thông tin trong đó

thông tin đóng vai trò r ất quan tr ọng. Thông tin vị trí đã đượ c phát triển từ những năm 70

của thế k ỷ tr ướ c. Từ khi bắt đầu phát triển cho đến nay, thông tin vị trí phát triển r ất

mạnh, khẳng định vai trò quan tr ọng trong các l ĩ nh vực đờ i sống con ngườ i. Ngày nay,

vớ i việc đưa vào hoạt động hệ thống định vị toàn cầu GPS thì thông tin vị trí đã đượ c xác

định đơ n giản và có độ chính xác cao. Song song vớ i việc phát triển của thông tin vị trí,

mạng thông tin di động cũng phát triển r ất mạnh mẽ tạo điều kiện cho các dịch vụ tích

hợ p thông tin vị trí vớ i mạng thông tin di động ra đờ i.

Để hiểu rõ hơ n về các dịch vụ tích hợ p thông tin vị trí vớ i mạng thông tin di động

em đã quyết định lựa chọn đề tài “Tìm hiểu tích hợ p bản đồ số, hệ thống GPS trên điện

thoại di động và bài toán tìm đườ ng đi ngắn nhất”. Bài toán tìm đườ ng đi ngắn nhất của

em trình bày mớ i chỉ dừng lại ở mức minh họa cho sự tích hợ p bản đồ số trên điện thoại

di động. Nội dung chính của luận văn gồm:

Chươ ng 1: Giớ i thiệu đề tài.

Chươ ng 2: Tìm hiểu bản đồ số.

Chươ ng 3: Tìm hiểu mạng thông tin di động.

Chươ ng 4: Tìm hiểu GPS hệ thống GPS.

Chươ ng 5: Tích hợ p bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán

tìm đườ ng đi ngắn nhất.

Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệ p, mặc dù em đã cố gắng nhiều nhưng dotrình độ có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, em r ất mong nhận đượ c sự phê

bình, hướ ng dẫn, và sự giúp đỡ của Thầy cô, bạn bè.

Em xin chân thành cảm ơ n sự giúp đỡ , chỉ bảo tận tình của Thầy Phạm Hồng

Nguyên cùng các thầy cô trong khoa Công nghệ Thông tin đã giúp em hoàn thành luận

văn tốt nghiệ p.





CH ƯƠ NG 1 GIỚ I THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

Ngày nay cùng vớ i sự phát triển không ngừng của khoa học, k ỹ thuật… nhu cầu

con ngườ i ngày vì thế ngày càng đượ c nâng cao cả về chất lượ ng và số lượ ng. Thiết bị di

động ngày càng khẳng định vị trí quan tr ọng của mình trong đờ i sống con ngườ i… Khi

mớ i ra đờ i thiết bị di động thật là một kì tích của khoa học, các nhà cung cấ p mạng di

động đã giúp con ngườ i “xích lại gần nhau hơ n”. Chúng ta có thể nghe thấy giọng nói củamột ngườ i cách mình nửa vòng trái đất mà chỉ cần một chiếc điện thoại di động... r ồi là

nhiều tiện ích khác nữa mà thiết bị di động đem đến cho con ngườ i: nhắn tin, chơ i games,

các dịch vụ WAP(Wireless Application Protocol – giao thức ứng dụng không dây) như

lướ t Web tr ực tuyến, kiểm tra thư Yahoo, nghe nhạc, xem truyền hình tr ực tuyến... và

một ứng dụng đặc biệt trên thiết bị di động mà ta sẽ trình bày trong bài luận văn này đó

là: “tích hợ p bản đồ số và GPS trên thi ế t b ị di động ” – tức là ta sẽ nghiên cứu sự tích

hợ p bản đồ số vào thiết bị di động sau đó dựa vào tín hiệu thu đượ c từ hệ thống GPS -

Global Positioning System (hệ thống định vị toàn cầu) để xử lí, đáp ứng yêu cầu củangườ i dùng (ví dụ như việc tìm đườ ng đi trên thiết bị di động).





CH ƯƠ NG 2 TÌM HIỂU BẢN ĐỒ SỐ

2.1 Bản đồ số là gì? 2.2 Tìm hiểu bản đồ số

2.2.1 Dữ liệu bản đồ số 2.2.1.1 Khái niệm dữ liệu không gian 2.2.1.2 Ví dụ về dữ liệu không gian

2.2.2 Phân biệt tr ườ ng dữ liệu không gian tươ ngtự và dữ liệu không gian số

2.3 Các định dạng dữ liệu 2.4 Dữ liệu vector trong bản đồ số

2.4.1 Các điểm 2.4.2 Các đườ ng 2.4.3 Các miền 2.4.4 Các thuộc tính của vector dữ liệu 2.4.5 Kiến trúc tầng dữ liệu vector

2.5 Pixel và độ phân giải

2.5.1 Pixel 2.5.2 Độ phân giải

2.6 Ứ ng dụng của bản đồ số

N ội dung





2.1 Bản đồ số là gì?

Bản đồ số là loại bản đồ đượ c thành lậ p dướ i dạng cơ sở dữ liệu máy tính trên cơ sở

xử lý số liệu nhận đượ c từ các thiết bị quét chuyên dụng, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh,

viễn thám hoặc số hóa các bản đồ đượ c chế tác theo phươ ng pháp cổ điển, trong đó toàn

bộ thông tin về các đối tượ ng đượ c mã hóa thành dữ liệu số và lưu giữ trên các băng, đĩ a

từ, đĩ a quang… Thông tin trong bản đồ số thườ ng đượ c tổ chức quản lý theo các lớ p, tậ p

hợ p các dữ liệu có cùng thuộc tính (vùng, đườ ng, điểm, chữ) về các đối tượ ng cùng loại,

thể hiện một nội dung của bản đồ tổng thể. Số lượ ng các lớ p tùy thuộc vào yêu cầu cụ

thể, nguồn cung cấ p dữ liệu (các cơ sở dữ liệu ảnh quét có thể cho hàng tr ăm lớ p) và khả

năng quản lý của phần mềm chuyên dùng. Tùy theo yêu cầu sử dụng, các lớ p thông tin cóthể đượ c hiển thị trên màn hình hoặc in trên giấy vớ i tỉ lệ tùy chọn, riêng biệt hoặc chồng

xế p vớ i nhau tạo thành các bản đồ theo tỉ lệ thích hợ p.

Bản đồ số là sự thể hiện những thông tin về không gian xung quanh chúng ta ở dạng

số trong sự liên k ết vớ i các thiết bị điện tử khác như máy tính điện tử, hệ thống định vị

toàn cầu GPS.

2.2 Tìm hiểu bản đồ số

2.2.1 Dữ liệu bản đồ số

Dữ liệu bản đồ số chỉ là một ví dụ của dữ liệu số và nó đượ c sử dụng trong việc

tạo ra các bản đồ. Dữ liệu bản đồ số có thể đượ c sử dụng k ết hợ p các loại khác của dữ

liệu không gian - nó không hoàn toàn là “dữ liệu bản đồ số”. Sau đây ta tìm hiểu một chút

về dữ liệu không gian.

2.2.1.1 Khái niệm dữ liệu không gian

Dữ liệu không gian là dữ liệu có một vài mẫu không gian hoặc địa lý_ chúng đượ cđặt vào trong không gian hai hay ba chiều.

2.2.1.2 Ví dụ về dữ liệu không gian

• Các bản đồ:

Có thể là các bản đồ giấy, hay số





Hình 2-1 Bản đồ số Hà Nội

• Các danh sách, các bản dữ liệu, dữ liệu tr ườ ng…

2.2.2 Phân biệt trườ ng dữ liệu không gian tươ ng tự và dữ liệu không gian số

Bảng 2-1So sánh tr ườ ng dữ liệu không gian tươ ng tự và dữ liệu không gian số

STT Tươ ng tự Số 1 Bản đồ giấy Bản đồ số

2 Cố định tỉ lệ Thay đổi đượ c tỉ lệu

3 Cần đượ c chuyển sang định dạng

số

Đã ở dạng số

Không tải và không copy đượ c Có thể tải vể hay copy





2.3 Các định dạng dữ liệu

Bản đồ số thườ ng đượ c lưu tr ữ dướ i một số định dạng dữ liệu, và có các chươ ng trình

phần mềm tươ ng ứng xử lí. Định dạng phổ biến nhất của bản đồ số dựa trên k ỹ thuật

Vector, vì thế các định dạng Vector là phổ biến nhất. Dướ i đây chúng ta sẽ tìm hiểu quavề các định dạng này:

• Arc Export: là một định dạng chuyển đổi, mã ASCII hay nén vào trong mã nhị phân

sử dụng các file truyền giữa các phiên bản khác nhau của ARC/INFO. Nó chỉ làm

việc vớ i các sản phẩm ESRI( Environmental Systems Research Institute - Viện nghiên

cứu các hệ thống môi tr ườ ng)

• AutoCAD" Drawing Files (DWG): thực chất là một định dạng riêng dành cho phần

mềm AutoCAD, các phần mềm dành cho thiết k ế, biên tậ p…

• Autodesk’s Data Interchange File (DXF) Format: DXF sử dụng định dạng chuyển đổivector dữ liệu. Nó có một số lợ i thế r ất lớ n, như nó chứa r ất nhiều thông tin mà nhiều

chươ ng trình đồ họa đọc đượ c.

• MapInfo Map Files: có định dạng nhị phân riêng cho nó, đượ c gọi là Map File. Đặc

biệt nó không sử dụng đượ c ngoài hệ thống của MapInfo.

• Digital Line Graphs (DLG): một định dạng chuyển đổi bở i USGS(US Geological

Survey), nó miêu tả các thông tin của vector trên các bản đồ máy in.

•

MapInfo" Data Transfer Files (MIF/MID): là một chuyển đổi chuẩn đượ c sử dụngtrong MapInfo, và hệ thống bản đồ màn hình. Nó chứa tất cả 3 loại của GIS1: không

gian, thuộc tính và hiển thị. Các thuộc tính liên k ết là ẩn trong định dạng file.

• MicroStation Design Files (DGN): đây là một định dạng đóng, đượ c sử dụng bở i một

chươ ng trình CAD do Bentley Systems Inc.’s MicroStation.

• Spatial Data Transfer System (SDTS): là một kiểu định dạng mớ i đượ c phát triển bở i

chính phủ M ĩ , nó đượ c tạo ra để xử lí tất cả dữ liệu không gian. SDTS có thể là mã

ASCII, nhưng thườ ng là mã nhị phân.

• Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing Files (TIGER): làmột định dạng đượ c sử dụng bở i US Census Bureau-cục điều tra dân số M ĩ để lưu tr ữ

bản đồ đườ ng đượ c vẽ trong cuộc điều tra năm 1990. Nó chứa tọa độ không gian, các

đườ ng thẳng, nhưng không chứa các đa giác.

Vector Product Format (VPF): VPF đây là một định dạng nhị phân đượ c sử dụng bở i

US Defense Mapping Agency. Nó mang thông tin không gian và thuộc tính nhưng không

hiển thị dữ liệu.1 Geographic Information Systems - Hệ thống thông tin địa lý





2.4 Dữ liệu vector trong bản đồ số

Chúng ta biết r ằng bản đồ số đượ c xây dựng dựa trên k ỹ thuật vector và theo k ỹ thuật

này có thể hiểu bản đồ số đượ c tạo từ các dữ liệu vector, đó là: các điểm, các đườ ng và

các vùng( hay còn gọi là các lớ p của bản đồ số).

Hình 2-2 So sánh giữa bản đồ số và bản đồ giấy

Hình bên trái là hình vẽ bằng tay,còn hình bên phải là hình sử dụng trong bản đồ số.

2.4.1 Các điểm

Mỗi một điểm riêng lẻ đượ c biểu diễn bở i 2 tọa độ x, y. Ví dụ điểm A(2,5),B(3,4).

Hình 2-3 Biểu diễn các điểm trong hệ tạo độ

Trong lậ p trình:

Point

{

Double X;

Double Y;





}

X,Y là tọa độ của điểm

Còn nhiều điểm MultiPoint thì khai báo như sau:

MultiPoint

{

Double[4] Box;

Integer NumPoints;

Point[NumPoints] Points;

}

Bounding Box đượ c lưu tr ữ dướ i Xmin, Ymin, Xmax, Ymax

NumPoints số các điểm

Points Số điểm trong thiết đặt

2.4.2 Các đườ ng

Tậ p các điểm có đặc điểm là gần thuộc đườ ng thẳng, các đườ ng thẳng có thể nối

lại vớ i nhau hoặc không

Hình 2-4 Biểu diến đườ ng nối các điểm

Trong lậ p trình:

PolyLine

{

Double[4] Box;

Integer NumParts;

Integer NumPoints;Integer[NumParts] Parts;






}

Box đượ c lưu trong trình tự Xmin, Ymin, Xmax, Ymax

NumParts số các phần

NumPoints tổng số các điểm

Parts chỉ số của điểm đầu tiên trong một phần

Points các điểm cho tất cả các phần.

2.4.3 Các miền

Là các vùng đượ c giớ i hạn bở i các đườ ng, như các vùng r ừng hay đườ ng biên giớ i

quốc gia.

Hình 2-5 Miền giớ i hạn

Trong lậ p trình các miền đượ c lậ p trình như dướ i đây:

Polygon

{

Double[4] Box;

Integer NumParts;

Integer NumPoints;

Integer[NumParts] Parts;


}

Box đượ c lưu trong trình tự Xmin, Ymin, Xmax, Ymax

NumParts là số vòng trong miền Polygon

NumPoints tổng số các điểm

Parts chỉ số của điểm đầu tiên trong một phần

Points các điểm cho tất cả các phần• Các ví dụ





Các điểm, đườ ng, vùng như:

- Các điểm:

Các bốt điện thoại, tr ạm làm việc…

- Các đườ ng:

Đườ ng bộ, đườ ng tàu…

- Các miền:

Đườ ng biên của tòa nhà, đồng ruộng…

2.4.4 Các thuộc tính của vector dữ liệu

Hình 2-6 Bản đồ số về đườ ng Hà Nội

Có thể hiểu thuộc tính của vector dữ liệu là các những thông tin về một điểm, một

đườ ng, hay một vùng nào đó…

Ví dụ, một căn nhà thì có số nhà, số điện thoại, ngõ, quận huyện, tỉnh thành mà căn

nhà đó ở …





Các thuộc tính dễ dàng sửa đổi và thêm, xóa... ví dụ chúng ta có thể thay đổi số điện

thoại, tên tuyến phố mà nó thuộc (ít xảy ra…)

2.4.5 Kiến trúc tầng dữ liệu vectorKiến trúc tầng là một thành phần quan tr ọng trong dữ liệu vector. Nó chỉ ra sự “thông

minh” của dữ liệu vector. Nó gồm có 3 thành phần:

• Liên k ết:

Các đặc tính trong dữ liệu có thể đượ c liên k ết lại vớ i nhau. Trong mô hình dữ liệu

vector, thông tin về các liên k ết có thể đượ c cất dữ và sử dụng trong việc phân tích

của các mạng.( ví dụ: hệ thống mạng lướ i đườ ng ống dẫn nướ c hay dòng sông).• Sự liền k ề:

Một dãy nhà liền k ề dùng chung một vách ngăn có thể là một ví dụ của sự liền k ề.

Cấu trúc của dữ liệu cho phép “vách ngăn” này đượ c lưu tr ữ trong cùng dữ liệu, vớ i

các thông tin chính là các thông tin thuộc về sự xây dựng ở cả 2 bên “vách ngăn”.

• Chính sách ngăn chặn:

Các hòn đảo và các hồ... cần đượ c mã hóa một cách đặc biệt để chắc chắn r ằng nó

đượ c hiển thị và phân tích một cách chính xác.





2.5 Pixel và độ phân giải

2.5.1 Pixel

Hình 2-7 Bản đồ đượ c chia làm các Pixel

Mỗi Pixel là đơ n vị nhỏ nhất của thông tin trong lướ i, hiện thị một thuộc tính duynhất. Một ảnh đượ c tạo nên từ nhiều Pixel.

2.5.2 Độ phân giải

Đây là một đặc tính quan tr ọng của dữ liệu khung, nó quyết định cái nhỏ nhất mà

mắt ngườ i có thể nhìn thấy trong ảnh.

Hình 2-8 Độ phân giải





Độ phân giải là đơ n vị bản ghi nhỏ nhất hay đặc điểm tối thiểu là có thể vẽ và đo

đạc đượ c. Như ở hình trên độ phân giải của dữ liệu là 10m điều này có ngh ĩ a là bất kì

một đối tượ ng nào trên mặt đất diện tích dướ i 10m2 sẽ không đượ c hiển thị trên bản đồ.

2.6 Ứ ng dụng của bản đồ số Bản đồ số có ứng dụng r ất lớ n trong quân sự, du lịch, phục vụ các nhu cầu của con

ngườ i r ất lớ n…

• Bản đồ số phục vụ đờ i sống con ngườ i

Chỉ vớ i chiếc máy có hỗ tr ợ hệ thống GPS(Global Positioning System) - hệ thống

định vị toàn cầu, k ết hợ p vớ i cái bản đồ số trong thiết bị bạn có thể biết đượ c vị trí nơ i

bạn cần đến đi theo đườ ng nào là thuận lợ i nhất( ví dụ đườ ng đi ngắn nhất), Hay sản

phẩm xác định vị trí qua vệ tinh bằng quần lót GPS sản phẩm của hãng Panchira (Nhật)sử dụng hệ thống định vị pantyMap, nhúng vào các sợ i vải một cách tinh vi khiến ngườ i

mặc không thể phát hiện. Những ông chồng hay ghen hoặc các ông bố khó tính có thể

mua cho vợ và con gái để bảo vệ “hàng nhà”, những chiếc xe ô tô đượ c lắ p đặt hệ thống

dẫn đườ ng có gắn hệ thống GPS giúp cho việc đi lại trong thành phố dễ hơ n nhiều, và

không sợ bị lạc... đươ ng nhiên là bản đồ số đượ c áp dụng tối đa trong tr ườ ng hợ p này.

Việt Nam có bản đồ số địa hình tỉ lệ 1:50.000, 573 mảnh bản đồ số. Ngoài ra còn có 98

mảnh bản đồ địa hình biên giớ i Việt - Lào, Việt Nam - Trung Quốc, và 69 mảnh bản đồ

địa hình đáy biển. Các mảnh bản đồ số này bao gồm 7 tậ p tin cho phép ngườ i sử dụng cóthể tìm hiểu thông tin về cơ sở toán học, thủy hệ, địa hình, giao thông, dân cư, ranh giớ i,

thực vật và có thể tạo mô hình không gian 3 chiều cho bề mặt địa hình.

Bản đồ, lướ i toạ độ quốc gia và các tr ạm GPS là những tài liệu điều tra cơ bản đượ c

xây dựng theo chuẩn thống nhất, đảm bảo cung cấ p thông tin nhanh, chính xác cho mọi

hoạt động quản lý nhà nướ c, phát triển kinh tế, xã hội, bảo vệ đất nướ c, nghiên cứu khoa

học...

• Bản đồ số phục vụ quân đội

Trong quân sự bản đồ là cực kì quan tr ọng, đặc biệt là bản đồ số. Bở i tính chính xác

r ất cao cũng như khả năng k ết hợ p vớ i hệ thống GPS… đã là một thứ vũ khí lợ i hại trong

quân sự. Các tr ận đánh tr ở nên hiệu quả hơ n, mục tiêu chính xác r ất cao…





CH ƯƠ NG 3 TÌM HIỂU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

3.1 Thông tin di động là gì? 3.2 Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular (Tế bào) 3.3 Sơ lượ c quá trình phát triển của hệ thống di động 3.4 Một số k ỹ thuật đa truy nhậ p

3.4.1 TDMA - Time Domain Multiple Access (Dải bănghẹ p)

3.4.1.1 Tổng quan TDMA 3.4.1.2 Loại hệ thống TDMA Bắc Mỹ

3.4.1.3 GSM- Group Special Mobile ( Hệ thống truyềnthông di động toàn cầu)

3.4.2 CDMA - Code Division Multiple Access (Dải băng r ộng hay quang phổ lớ n)

3.4.2.1 Giớ i thiệu CDMA 3.4.2.2 Thủ tục phát/thu tín hiệu 3.4.2.3 Một số đặc tính của CDMA

N ội dung





3.1 Thông tin di động là gì?

Tr ướ c hết chúng ta cần biết r ằng thuật ngữ “Thông tin di động” đã có từ lâu và đượ c

hiểu như là có thể cung cấ p một cách lưu động trong quá trình thông tin. Thông tin di

động có thể thực hiện đượ c nhiều dịch vụ di động như: truyền thoại, truyền số liệu, Fax,

nhắn tin... Tr ướ c đây mạng lướ i thông tin di động chủ yếu đượ c sử dụng trong l ĩ nh vực

quân sự và ngày nay đã đượ c thươ ng mại hóa và đượ c đưa vào sử dụng r ộng rãi.

3.2 Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular (Tế bào)

Toàn bộ vùng phục vụ của hệ thống điện thoại di động Cellular đượ c chia thành nhiều

vùng phục vụ nhỏ, có dạng một tổ ong hình lục giác. Trong mỗi cell2 có một tr ạm gốc

BTS (Base Transceiver Station). BTS liên lạc vô tuyến vớ i tất cả các máy thuê bao diđộng MS (Mobile Station) có mặt trong cell. MS có thể di động giữa các cell và nó phải

đượ c chuyển giao để làm việc vớ i một BTS liền k ề mà nó hiện đang trong vùng phủ song

mà không làm gián đoạn cuộc gọi.

Hình 3-1 đưa ra một mạng điện thoại di động tổ ong bao gồm các tr ạm gốc (BTS).

Vùng phục vụ của một BTS đượ c gọi là cell và nhiều cell đượ c k ết hợ p lại thành vùng

phục vụ của hệ thống.

Hình 3-1 Hệ thống điện thoại di động

2 Vùng phục vụ của một BTS





C ấ u trúc mạng thông tin số Cellular:

Hình 3-2 Hệ thống điện thoại di động

NSS: Network Switching Subsystem: Hệ thống chuyển mạch

MSC: Mobile Service Switching Centre: Trung tâm chuyển mạch các nghiệ p vụ di động.

HLR: Home Location Register: Bộ ghi định vị thườ ng trú.

VLR: Visitor Location Register: Bộ ghi định vị tạm trú.

ÃUC: Authentication Centre: Trung tâm nhận thực.

EIR: Equipment Indentification Register: Thanh ghi nhận dạng thiết bị.

BSS: Base Station System: Hệ thống tr ạm gốc.BSC: Base Station Controller: Đài điều khiển tr ạm gốc.

BTS: Base Transceiver Station: Tr ạm thu phát gốc.

OSS: Operation & Support Station: Hệ thống con khai thác và bảo dưỡ ng.

NMC: Network Management Centre: Trung tâm quản lý mạng.

PSTN: Public Swiched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng.

PLMN: Public Land Mobile Network: Mạng di động mặt đất.

ISDN: Integrated Switched Digital Network: Mạng số liên k ết đa dịch vụ.

MS: Mobile Station: Tr ạm di động.

Hệ thống khái thác và bảo dưỡ ng OSS mặc dù không thuộc thành phần của mạng

thông tin di động nhưng nó liên quan chặt chẽ vớ i mạng đó là tr ạm di động MS thuộc

ngườ i sử dụng.

Trong mỗi một BSS có một bộ điều khiển tr ạm gốc BSC điều khiển một nhóm

BTS về các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất.





Trong mỗi SS, một trung tâm chuyển mạch của PLMN, gọi tắt là tổng đài di động

MSC phục vụ nhiều BSC hình thành cấ p quản lý vùng lãnh thổ gọi là vùng phục vụ MSC

bao gồm nhiều vùng định vị.

Do yêu cầu quản lý về nhiều mặt đối vớ i MS của mạng di động Cellular (tế bào)

dẫn đến cơ sở dữ liệu lớ n. Bộ ghi định vị thườ ng trú HLR chứa các thông tin về thuê bao

như các dịch mà thuê bao lựa chọn và các thông tin số nhận thực. Vị trí hiện thờ i của MS

đượ c cậ p nhật qua bộ ghi định vị tạm trú VLR cũng đượ c chuyển đến HLR.

Trung tâm nhận thực AUC có chức năng cung cấ p cho HLR các thông số nhận

thực và các khoá mật mã. Mỗi MSC có một VLR.

Khi MS di động vào một vùng phục vụ MSC mớ i thì VLR yêu cầu HLR cung cấ p

các số liệu về MS này đồng thờ i VLR cũng thông báo cho HLR biết MS nói trên đang ở

vùng phục vụ nào. VLR có đầy đủ các thông tin để thiết lậ p cuộc gọi theo yêu cầu của

ngườ i sử dụng. Một MSC đặc biệt (gọi là MSC cổng) đươợ PLMN giao cho chức năng

k ết nối giữa PLMN vớ i các mạng cố định.

3.3 Sơ lượ c quá trình phát triển của hệ thống di động

K ể từ khi có sự ra đờ i của điện thoại di động, vị trí của nó trong thị tr ườ ng đã pháttriển một cách chóng mặt bắt đầu từ một thiết bị sơ khai, một vật chuyên biệt, r ồi tr ở

thành một vật dụng thực sự cần thiết đối vớ i việc giải trí và kinh doanh. Khoảng từ những

năm 80 tr ở lại đây, k ết hợ p vớ i sự giảm đáng k ể chi phí cho hoạt động và sự phát triển

của những ứng dụng và dịch vụ mớ i lạ, sự tiến triển trong công nghệ di động đã khẳng

định một thị tr ườ ng lớ n mạnh. Vào khoảng giữa năm 2000, ở châu Âu có trên 220 triệu

thuê bao di động, và trên toàn cầu, con số này là 580 triệu. Ở Vươ ng Quốc Anh, cứ 2

ngườ i thì có một ngườ i sở hữu máy điện thoại di động; trong khi đó ở Phần Lan, số lượ ng

máy điện thoại di động tính theo đầu ngườ i đã vượ t quá số hộ sử dụng điện thoại cố định.

Hình 3-3 Sự phát triển của hệ thống di động





Sự tiến triển của công cuộc truyền thông di động có thể phân ra làm hai thế hệ phát

triển. Hiện tại, chúng ta đang bướ c vào thế hệ thứ ba (3G) của những hệ thống di động.

- Thế hệ 1G

Có thể nói r ằng những hệ thống của thế hệ thứ nhất (1G) là mũi tên chỉ đườ ng cho các

thế hệ sau, và nhìn chung, những hệ thống này đượ c xế p vào loại những mạng quốc gia

dựa trên nền tảng công nghệ tươ ng tự. Vào những năm 1980, những mạng kiểu đó đã

đượ c chuyển biến thành loại hình dịch vụ. Những mạng đó đượ c thiết k ế để cung cấ p cho

các thuê bao di động những truyền thông chuyển tải giọng nói. 1G là công nghệ điện

thoại cầm tay ra đờ i sớ m nhất vớ i tín hiệu truyền là analog. Một máy điện thoại sẽ sử

dụng hai kênh trong suốt cuộc gọi một cho tín hiệu giọng nói và một cho tín hiệu điều

khiển.

- Thế hệ 2G

Những hệ thống của thế hệ thứ hai (2G) đượ c xế p vào loại công nghệ k ỹ thuật số.

Những hệ thống như thế này đượ c sự giúp đỡ ủng hộ của những Công ướ c Quốc tế

chung, tạo đà cho khả năng vận hành một chiếc máy điện thoại di động vượ t qua khỏi

biên giớ i của một quốc gia. Bên cạnh l ĩ nh vực viễn thông truyền giọng nói bằng k ỹ thuật

số, vớ i sự góp mặt của những hệ thống 2G, một loạt các dịch vụ số mớ i vớ i tốc độ truyền

dữ liệu thấ p đã tr ở nên phong phú và đa dạng, bao gồm “mobile fax” (chuyể n fax di

động), gửi thư giọng nói, và dịch vụ gửi tin nhanh (short message service – SMS). Cũng

tại khoảng thờ i gian trong giai đoạn phát triển này, những thể loại hệ thống mớ i bắt đầu

nổi dậy phục vụ cho những thị hiếu riêng biệt; không những đó là những mạng di động

mà còn có những giải pháp cho vô tuyến điện (cordless), radio di động cho công cộng, vệ

tinh, và mạng vô tuyến cục bộ (W-LAN). Những hệ thống của thế hệ thứ hai (2G) đồng

ngh ĩ a vớ i sự toàn cầu hoá các hệ thống di động, và trên quan điểm đó, tầm quan tr ọng của

chuẩn hoá là r ất rõ. Ví dụ, GMS, chuẩn hoá tại châu Âu bở i Tổ chức Tiêu chuẩn Viễnthông Châu Âu (ETSI), hiện đang đượ c coi là một tiêu chuẩn toàn cầu dướ i sự thừa nhận

của hầu hết các quốc gia trên thế giớ i. Trong việc nhận ra tầm quan tr ọng của Internet và

đồng thờ i là một bướ c tiến tiế p tớ i ngưỡ ng cửa của công nghệ thế hệ thứ ba (3G), giai

đoạn phát triển cuối của loại mạng 2G đã cho ra đờ i những dịch vụ đa phươ ng tiện di

động.

Trong một vài năm tớ i, ngườ i ta hi vọng r ằng những ngườ i sử dụng hệ thống di động sẽ

có xu hướ ng truy cậ p vào các dịch vụ đa phươ ng tiện băng r ộng, ví như những gì đã có ở





các mạng cố định. Yêu cầu về những dịch vụ có băng thông r ộng đượ c đưa ra do sự cần

thiết phải cung ứng những dịch vụ và ứng dụng tươ ng đươ ng vớ i những gì đã có cho máy

tính cá nhân. Sự tr ưở ng thành đầy kinh ngạc của Internet, vớ i hơ n 500 triệu ngườ i sử

dụng theo dự đoán đến tr ướ c năm 2005, mô tả hoàn hảo nhu cầu truy nhậ p vào các ứng

dụng và dịch vụ băng r ộng. Những loại dịch vụ này nằm ngoài khả năng của các hệ thống

thuộc thế hệ 2G đươ ng thờ i, là những dịch vụ mà chỉ cung cấ p các dịch vụ thoại có tốc độ

dữ liệu thấ p. Sự hội tụ của những công nghệ dựa trên các giao thức Internet và di động

ngày nay là động lực chính cho sự phát triển của các hệ thống thuộc 3G.

- Thế hệ 3G

Những hệ thống truyền thông di động 3G sẽ có khả năng phân phối các ứng dụng và

dịch vụ vớ i tốc độ dữ liệu lên tớ i và có thể vượ t quá 2Mb/s Việc tiêu chuẩn hoá các hệ thống 3G thực hiên bở i Liên đoàn Viễn thông Quốc tế. Trên phươ ng diện toàn cầu, ngườ i

ta sẽ nhìn nhận ra đây là hệ thống Viễn thông Di động Quốc tế 2000 (IMT-200), và vấn

đề này sẽ bao hàm những hệ thống trong hộ gia đình mà cung ứng các dịch vụ tế bào, vô

tuyến điện, W-LAN, và vệ tinh. Ở châu Âu, hệ thống 3G này sẽ đượ c coi là Hệ thống

Viễn thông Di động Toàn cầu (UMTS). Cho dù thoại vẫn có thể là ứng dụng chiếm ưu

thế trong mấy năm đầu của mạng hệ 3G, những cũng sẽ có khả năng mạng vận hành

những hệ thống vớ i những ứng dụng đa phươ ng tiện di động, chẳng hạn như điện thoại

truyền hình ảnh, truy nhậ p file bằng ftp, tra cứu trang Web… Khi công nghệ 3G mở ra,những ứng dụng mớ i vớ i băng thông r ộng sẽ thâm nhậ p thị tr ườ ng theo một khuynh

hướ ng mà việc chuyển phát dữ liệu sẽ cho ra thông lượ ng lớ n nhất.

-Thế hệ 4G???

Công cuộc nghiên cứu ngày này đang nhằm vào những đòi hỏi phải có sự ra đờ i của

mạng di động thế hệ thứ tư (4G). Tốc độ dữ liệu di động trên 2Mb/s, và có khả năng lên

tớ i 155Mb/s trong một số môi tr ườ ng nhất định, sẽ tiế p tục mở r ộng các dịch vụ và ứng

dụng trong khả năng phân phối. Sự cải thiện về chất lượ ng dịch vụ (QoS), hiệu dụng

băng thông, và sự tiến tớ i một môi tr ườ ng hướ ng gói tin và dựa hoàn toàn vào giao thức

mạng (IP) có thể đượ c xem xét dựa trên các chuẩn nổi tr ội của giao thức mạng di động

(Mobile IP), dướ i sự triển khai của Lực lượ ng Công tác K ỹ thuật Internet (IETF).

Nếu ta đứng về phươ ng diện các k ỹ thuật áp dụng trong hệ thống thông tin di động

thì quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động có thể đượ c xem xét qua các k ỹ

thuật chủ yếu sau:





3.4 Một số k ỹ thuật đa truy nhập

3.4.1 TDMA - Time Domain Multiple Access (Dải băng hẹp)

3.4.1.1 Tổng quan TDMA Trong thông tin TDMA thì nhiều ngườ i sử dụng một sóng mang và tr ục thờ i gian

đượ c chia thành nhiều khoảng thờ i gian nhỏ để giành cho nhiều ngườ i sử dụng sao cho

không có sự chồng chéo.

TDMA đượ c chia thành TDMA băng r ộng và TDMA băng hẹ p. Mỹ và Nhật sử

dụng TDMA băng hẹ p còn Châu Âu sử dụng TDMA băng r ộng nhưng cả 2 hệ thống này

đều có thể đượ c coi như là sự tổ hợ p của FDMA và TDMA vì ngườ i sử dụng thực tế

dùng các kênh đượ c ấn định cả về tần số và các khe thờ i gian trong băng tần.

Băng tần

Ngườ i sử dụng 1 Ngườ i sử dụng 2 Ngườ i sử dụng 3

Khe thờ i

gian 1

Khe thờ i

gian 2

Khe thờ i

gian 3

Khe thờ i

gian 4

Khe thờ i

gian 5

Khe thờ i

gian 6

Hình 3-4 PhổTDMA

3.4.1.2 Loại hệ thống TDMA Bắc Mỹ

Loại hệ thống TDMA Bắc Mỹ sử dụng băng tần (869 - 894) MHz và (824 - 849)

MHz giống như hệ thống AMPS. Khoảng cách sóng mang là 30 KHz và mỗi kênh tần số

đượ c chia thành 6 khe thờ i gian.

Hệ thống AMPS hiện tại có khả năng chuyển vùng vớ i cấu trúc khung và cấu trúc

khe thờ i gian đượ c chỉ ra trên hình 3-7 và hình 3-8.Hệ thống này mã hoá tín hiệu thoại theo mã VSELP (dự đoán tổng vectơ tuyến

tính tồn tại), điều chế /4 DQPSK và hoạt động theo kiểu cặ p đôi.

6 thuê bao vớ i một nửa tốc độ trên một kênh.

30 KHz

1 khung = 972 ký hiệu (1944 bit) = 40 ms





Ngườ i sử

dụng 1

Khe thờ i

gian 0

Ngườ i sử

dụng 2

Khe thờ i gian

1

Ngườ i sử

dụng 3

Khe thờ i gian

2

Ngườ i sử

dụng 1

Khe thờ i gian

3

Ngườ i sử

dụng 2

Khe thờ i gian

4

Ngườ i sử

dụng 3

Khe thờ i gian

5

Ngườ i sử

dụng 1

Khe thờ i

gian 0

Ngườ i sử

dụng 2

Khe thờ i gian

1

Ngườ i sử

dụng 3

Khe thờ i gian

2

Ngườ i sử

dụng 1

Khe thờ i gian

3

Ngườ i sử

dụng 2

Khe thờ i gian

4

Ngườ i sử

dụng 3

Khe thờ i gian

5

Hình 3-5 Cấu trúc khung

a) Dạng khe thờ i gian từ máy di động đến tr ạm gốc

b) Dạng khe thờ i gian từ tr ạm gốc tớ i máy di động

Vớ i : 324 bit = 162 ký hiệu = 40/6 ms = 6,67 ms

G - thờ i gian guardR - thờ i gian ramp

SACCH - kênh điều khiển liên k ết chậm

CDVCC - mã xác minh màu số đã mã

6G 6G 16DATA 28TRAINING 122DATA 12SACCH 12CDVCC 122DATA

Hình 3-6 Dạng khe thờ i gian từ máy di động đến tr ạm gốc

28

TRAINING

12

SACCH

130

DATA

12

CDVCC

130

DATA

12

REVERVED

000.00

3 thuê bao số vớ i tốc độ cao nhất trên một kênh

1 khung = 972 ký hiệu (1944 bit) = 40 ms

324 bit

324 bit





Hình 3-7 Dạng khe thờ i gian từ tr ạm gốc tớ i máy di động

vớ i 324 bit = 162 ký hiệu = 40/6 ms = 6,67 ms

G - thờ i gian guardR - thờ i gian ramp

SACCH – kênh điều khiển liên k ết chậm

CDVCC – mã xác minh mẫu số đã mã

3.4.1.3 GSM - Group Special Mobile ( Hệ thống truyền thông di động toàn cầu)

Theo một đề nghị của hãng Nordic Telecom (Viễn thông Bắc Âu) và của

Netherlands PTT( một công ty về truyền thông của Hà Lan), nhóm nghiên cứu Group

Special Mobil (GSM) đã đượ c hình thành vào năm 1982 bở i CEPT(European Conferenceof Posts and Telecommunications Administrations – Hội nghị châu Âu của các cơ quan

quản lý bưu điện). Mục tiêu của nhóm nghiên cứu này là tìm ra một hệ thống mobile trên

đất liền công cộng xuyên châu Âu.

Cho đến giữa những năm 1980, ngành mobile đã tậ p trung sự chú ý vào nhu cầu thiết

lậ p thêm các dịch vụ kiểu k ỹ thuật số thế hệ 2G có hiệu quả hơ n về mặt quang phổ, cung

cấ p một số các ưu điểm quan tr ọng bao gồm sức kháng nhiễu lớ n hơ n, an ninh gia tăng,

và khả năng cung cấ p một loạt r ộng rãi các dịch vụ. Không giống như sự tr ưở ng thành

của AMPS Bắc Mỹ, hệ thống mà sẽ đượ c bàn đến ngắn gọn sau, việc thiết lậ p GSM kéo

theo một quá độ cải cách tớ i vấn đề thiết k ế và thiết lậ p.

Vào năm 1987, 13 nhà khai thác và quản lý đã ký k ết hiệ p định giác thư thoả thuận sơ

bộ (MoU - Memorandum of Understanding) của GSM và tên gọi ban đầu theo tiếng Pháp

đã đượ c thay thành tên mớ i mô tả đầy đủ chức năng hơ n; đó là Hệ thống Toàn cầu

Truyền thông Di động (GSM), mặc dù vẫn là những chữ cái viết tắt như thế. Cho đếnnăm 1999, 296 nhà vận hành khai thác và quản lý từ 110 quốc gia đã ký k ết GSM MoU.

Đặc biệt, vào năm 1987, theo sự đánh giá của một số những nền công nghệ dự tuyển

thông qua thí nghiệm và thực nghiệm, hiệ p ướ c đã đượ c để ý tớ i về việc sử dụng một bộ

mã dự đoán đặc tuyến kích xung chính tắc (gọi là RPE - LPC) đối vớ i việc mã hoá âm

thoại và TDMA đã đượ c chọn làm phươ ng thức đa truy nhậ p.

Vào năm 1989, trách nhiệm đối vớ i tiêu chuẩn k ỹ thuật GSM đã đượ c chuyển nhượ ng

cho ETSI(European Telecommunications Standards Institute- Viện chuẩn viễn thông





châu Âu), và một năm sau đó, các tiêu chuẩn k ỹ thuật GSM giai đoạn 1 (Phase 1) đượ c

xuất bản. Hai năm sau đó, vào giữa năm 1991, các dịch vụ GSM chào hàng bắt đầu nẩy

nở ở châu Âu. Ngoài các dịch vụ thoại ra, SMS đã đượ c sinh ra làm một phần của chuẩn

hoá GSM giai đoạn 1. Việc này tạo ra những tiện lợ i cho việc gửi và nhận các bản tin chữ

viết tớ i và từ các máy điện thoại di động. Những bản tin có thể lên tớ i 160 ký tự độ dài và

có thể dùng để thông báo ngườ i sử dụng biết chẳng hạn như về một bản tin e-mail đang

đến. Đây là một dịch vụ lưu và chuyển vớ i tất cả các tin nhắn đi thông qua một trung tâm

SMS. SMS đã chứng tỏ là một dịch vụ r ất phổ cậ p ở châu Âu, vớ i dung lượ ng truyền

khoảng hơ n một tỉ tin nhắn trong mỗi tháng, điển hình như tháng 4 năm 1999.

Vào năm 1997, các chỉ tiêu k ỹ thuật giai đoạn 2 (Phase 2) đã xuất hiện tr ực tuyến, cho

phép việc truyền Fax và dữ liệu đượ c thực hiện dễ dàng.

Vào ngay cuối năm 1998, ETSI đã hoàn chỉnh việc chuẩn hoá của mình về các

dịch vụ giai đoạn 2 cộng vớ i các dịch vụ như dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ

cao (HSCSD - High Speed Circuit Switched Data) và dịch vụ truyền sóng radio gói

chung (GPRS - General Packet Radio Service). Hai dịch vụ mớ i này đượ c nhằm r ất nhiều

vào việc khai thác các thị tr ườ ng tiềm ẩn nằm trong l ĩ nh vực hoạt động dữ liệu mobile, đã

nhận thấy sự ảnh hưở ng của Internet vào các công nghệ mobile. HSCSD và GPRS sẽ

đượ c bàn đến một cách ngắn gọn về sau. Trách nhiệm duy trì và phát triển trong tươ ng laicủa các chuẩn GSM hiên đang dướ i sự điều khiển của dự án đối tác thế hệ 3G (3GPP).

GSM dụng hệ thống TDMA vớ i cấu trúc khe thờ i gian sao cho tạo nên đượ c sự

linh hoạt trong truyền thoại, số liệu và thông tin điều khiển. Hệ thống GSM sử dụng băng

tần (890 - 915) MHz để truyền dẫn tín hiệu từ máy di động đến BS và băng tần (935 -

960) MHz để truyền dẫn tín hiệu từ BS đến máy di động.

3.4.2 CDMA - Code Division Multiple Access (Dải băng rộng hay quang phổ lớ n)

3.4.2.1 Giớ i thiệu CDMA

Lý thuyết về CDMA đã đượ c xây dựng từ những năm 1950 và đượ c áp dụng trong

thông tin quân sự từ những năm 1960. Cùng vớ i sự phát triển của công nghệ bán dẫn và

lý thuyết thông tin trong những năm 1980, CDMA đã đượ c thươ ng mại hoá từ phươ ng

pháp thu GPS và Ommi - TRACS, phươ ng pháp này cũng đã đượ c đề xuất trong hệ thống

tổ ong của Qualcomm - Mỹ vào năm 1990.





Trong thông tin CDMA thì nhiều ngườ i sử dụng chung thờ i gian và tần số, mã PN

(tạ p âm giả ngẫu nhiên) vớ i sự tươ ng quan chéo thấ p đượ c ấn định cho mỗi ngườ i sử

dụng. Ngườ i sử dụng truyền tín hiệu nhờ tr ải phổ tín hiệu truyền có sử dụng mã PN đã ấn

định. Đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên như ở đầu phát và khôi phục lại tín hiệu dự

định nhờ việc tr ải phổ ngượ c các tín hiệu đồng bộ thu đượ c.

3.4.2.2 Thủ tục phát/thu tín hiệu

(1) Tín hiệu số liệu thoại (9,6 Kb/s) phía phát đượ c mã hoá, lặ p, chèn và đượ c nhân vớ i

sóng mang f o và mã PN ở tốc độ 1,2288 Mb/s (9,6 Kb/s x 128).

(2) Tín hiệu đã đượ c điều chế đi qua một bộ lọc băng thông có độ r ộng băng 1,25 MHZ

sau đó phát xạ qua anten.

(3) ở đầu thu, sóng mang và mã PN của tín hiệu thu đượ c từ anten đượ c đưa đến bộ tươ ng

quan qua bộ lọc băng thông độ r ộng băng 1,25 MHz và số liệu thoại mong muốn đượ c

tách ra để tái tạo lại số liệu thoại nhờ sử dụng bộ tách chèn và giải mã.

3.4.2.3 Một số đặc tính của CDMA

(1) Máy di động có chuyển vùng mềm

Như đã miêu tả trong hình 3-11, cả BS ban đầu và BS mớ i cùng tham gia vào việc

chuyển giao cuộc gọi đối vớ i chuyển vùng mềm.





Hình 3-8 Đườ ng k ết nối trong khi chuyển vùng mềm

Việc chuyển giao cuộc gọi thông qua trình tự: BS ban đầu, cả hai BS, BS mớ i.

Lượ c đồ đó làm tối thiểu hoá sự gián đoạn cuộc gọi và làm cho ngườ i sử dụng không

nhận ra tr ạng thái chuyển vùng mềm. Do đó, trong khi hệ thống analog và hệ thống

TDMA số chấ p nhận hình thức chuyển mạch "cắt - tr ướ c khi - nối" thì chuyển vùng mềm

của hệ thống CDMA chấ p nhận hình thức chuyển mạch "nối - tr ướ c khi - cắt".

Sau khi cuộc gọi đượ c thiết lậ p thì máy di động tiế p tục tìm tín hiệu cuả BS bên

cạnh để so sánh cườ ng độ tín hiệu của ô bên cạnh vớ i cườ ng độ tín hiệu cuả ô đang sử

dụng. Nếu cườ ng độ tín hiệu đạt đến một mức nhất định nào đó có ngh ĩ a là máy di động

đã di chuyển sang một vùng phục vụ cuả một BS mớ i và tr ạng thái chuyển vùng mềm cóthể bắt đầu. Máy di động chuyển một bản tin điều khiển tớ i MSC để thông báo về cườ ng

độ tín hiệu và số hiệu cuả BS mớ i. Sau đó, MSC thiết lậ p một đườ ng nối mớ i giữa máy di

động và BS mớ i và bắt đầu quá trình chuyển vùng mềm trong khi vẫn giữ đườ ng k ết nối

ban đầu. Trong tr ườ ng hợ p máy di động đang trong một vùng chuyển đổi giữa hai BS thì

cuộc gọi đượ c thực hiện bở i cả hai BS sao cho chuyển vùng mềm có thể thực hiện đượ c

mà không có hiện tượ ng ping - pong giữa chúng. BS ban đầu cắt đườ ng k ết nối cuộc gọi

khi việc đấu nối cuộc gọi vớ i BS mớ i đã thực hiện thành công.





(2) Tách tín hiệu thoại

Trong thông tin 2 chiều song công tổng quát thì tỷ số chiếm dụng tải của tín hiệu

thoại không lớ n hơ n khoảng 35%. Trong tr ườ ng hợ p không có tín hiệu thoại trong hệ

thống TDMA và FDMA3 thì khó áp dụng yếu tố tích cực thoại vì tr ễ thờ i gian định vị lại

kênh tiế p theo là quá dài. Nhưng do tốc độ truyền dẫn số liệu giảm nếu không có tín hiệu

thoại trong hệ thống CDMA nên giao thoa ở ngườ i sử dụng khác giảm một cách đáng k ể.

Dung lượ ng hệ thống CDMA tăng khoảng 2 lần và suy giảm truyền dẫn trung bình của

máy di động giảm khoảng 1/2 vì dung lượ ng đượ c xác định theo mức giao thoa ở những

ngườ i sử dụng khác.

(3) Tái sử dụng tần số và vùng phủ sóng

Tất cả các BS đều tái sử dụng kênh băng r ộng trong hệ thống CDMA. Giao thoa

tổng ở tín hiệu máy di động thu đượ c từ BS và giao thoa tạo ra trong các máy di động của

cùng một BS và giao thoa tạo ra trong các máy di động của BS bên cạnh. Nói cách khác,

tín hiệu của mỗi một máy di động giao thoa vớ i tín hiệu của tất cả các máy di động khác.

Giao thoa tổng từ tất cả các máy di động bên cạnh bằng một nửa của giao thoa tổng từ

các máy di động khác trong cùng một BS. Hiệu quả tái sử dụng tần số của các BS không

định hướ ng là khoảng 65%, đó là giao thoa tổng từ các máy di động khác trong cùng một

BS vớ i giao thoa từ tất cả các BS.

Hình 3-9 Giao thoa từ BS bên cạnh

Hình 3-12 trình bày giao thoa từ các BS bên cạnh theo %. Giao thoa từ mỗi BS trong

vòng biên thứ nhất tươ ng ứng vớ i 6% của giao thoa tổng.

3 Frequency Division Multiple Access (Đa truy cậ p phân theo tần số)





Do đó, giao thoa từ vòng biên thứ nhất là gấ p 6 lần 6%, tức là 36%, và giao thoa

tổng do vòng thứ 2 và vòng ngoài là nhỏ hơ n 4%. Trong tr ườ ng hợ p anten của BS là định

hướ ng (tức là búp sóng anten 120 o) thì giao thoa trung bình giảm xuống 1/3 vì mỗi anten

kiểm soát nhỏ hơ n 1/3 số lượ ng máy di động trong BS. Do đó, dung lượ ng cung cấ p bở i

toàn bộ hệ thống tăng lên xấ p xỉ 3 lần.

(4) Tr ải phổ

Trong k ỹ thuật CDMA, tín hiệu mang thông tin (Ví dụ như tiếng nói) đượ c biến

đổi thành tín hiệu số, sau đó đượ c tr ộn vớ i một mã giống như mã ngẫu nhiên. Tín hiệu

tổng cộng, tức tiếng nói cộng vớ i mã giải ngẫu nhiên, khi đó đượ c phát trong một dải tần

r ộng nhờ một k ỹ thuật gọi là tr ải phổ.

Thông tin tr ải phổ là một hệ thống thông tin để truyền các tín hiệu nhờ tr ải phổ của

các tín hiệu số liệu thông tin có sử dụng mã vớ i độ r ộng băng r ộng hơ n độ r ộng băng của

các tín hiệu số liệu thông tin. Các mã sử dụng là độc lậ p vớ i tín hiệu số liệu thông tin.

Tr ải phổ sóng mang phân loại theo tốc độ truyền lan số liệu, bao gồm: DS (tr ải tr ực tiế p),

dịch tần, dịch thờ i gian và loại hybrid.





CH ƯƠ NG 4 TÌM HIỂU HỆ THỐNG GPS

4.1 Sự ra đờ i của hệ thống GPS 4.2 Nghiên cứu các thành phần hệ thống GPS

4.2.1 Nghiên cứu việc thiết k ế hệ thống GPS

4.2.2 Các thành phần hệ thống GPS 4.2.2.1 Phần vũ tr ụ 4.2.2.2 Phần điều khiển 4.2.2.3 Phần sử dụng

4.3 Hoạt động của hệ thống GPS 4.3.1 Sóng của vệ tinh GPS 4.3.2 Vị trí trên mặt đất đượ c xác định như thế nào quahệ thống GPS?

4.4 Ứ ng dụng của hệ thống GPS

N ội dung





4.1 Sự ra đờ i của hệ thống GPS

GPS là hệ thống bao gồm các vệ tinh bay trên quỹ đạo, thu thậ p thông tin toàn cầu

và đượ c xử lý bở i các tr ạm điều khiển trên mặt đất. Ngày nay, khó hình dung r ằng có một

máy bay, một con tàu hay phươ ng tiện thám hiểm trên bộ nào lại không lắ p đặt thiết bị

nhận tín hiệu từ vệ tinh.

Năm 1978, nhằm mục đích thu thậ p các thông tin về tọa độ (v ĩ độ và kinh độ), độ

cao và tốc độ của các cuộc hành quân, hướ ng dẫn cho pháo binh và các hạm đội, Bộ

Quốc phòng Mỹ đã phóng lên quỹ đạo trái đất 24 vệ tinh. Những vệ tinh tr ị giá nhiều tỷ

USD này bay phía trên trái đất ở độ cao 19.200 km, vớ i tốc độ chừng 11.200 km/h, cónhiệm vụ truyền đi các tín hiệu radio tần số thấ p tớ i các thiết bị thu nhận. Từ những năm

đầu thậ p k ỷ 80, các nhà sản xuất lớ n chú ý nhiều hơ n đến đối tượ ng sử dụng tư nhân.

Trên các xe hơ i hạng sang, những thiết bị tr ợ giúp cá nhân k ỹ thuật số PDA (Personal

Digital Assistant) như Ipaq của hãng Compaq, đượ c coi là một trang bị tiêu chuẩn, thể

hiện giá tr ị của chủ sở hữu. Số lượ ng các vệ tinh ngày càng tăng lên, do đượ c phóng lên

thêm. Tính đến thờ i điểm hiện tại thì số lượ ng vệ tinh của hệ thống GPS là 28 vệ tinh.

Các đặ c đ iể m mà GPS thu hút nhiề u ng ườ i quan tâm và sử d ụng như :

- Mức độ chính xác của vị tr ị đưa ra là tươ ng đối cao, từ hàng 10m đến hàng mm…

- Có khả năng xác định đượ c vận tốc vật trên mặt đất vào thờ i điểm chính.

- Tín hiệu phát ra đến đượ c ngườ i dùng tại khắ p mọi nơ i trên thế giớ i: trên không, trên

mặt đất, hay trên biển…

- Là hệ thống định vị mà ngườ i dùng không phải tr ả tiền sử dụng. Ngoài ra các yêu cầu

về phần cứng có giá cũng không phải quá cao – nếu không muốn nói là tươ ng đối

thấ p.

- Nó hoạt động trong mọi thờ i điểm, và trong mọi thờ i tiết.

- Thông tin vị trí mà GPS cung cấ p là đượ c miêu tả trong không gian 3 chiều, các thông

tin vị trí cung cấ p như chiều dọc, chiều ngang, độ cao(hay còn gọi là kinh độ, v ĩ độ,

cao độ)





4.2 Nghiên cứ u các thành phần hệ thống GPS

4.2.1 Nghiên cứ u việc thiết k ế hệ thống GPS

Thực sự việc nghiên cứu phát triển hệ thống GPS của Bộ Quốc Phòng Mỹ đượ c tiến

hành trong năm 1973, mục đích chính lúc đó mà đến cả ngày nay là xây dựng một hệ

thống định vị hoạt động tốt trong tất cả các điều kiện thờ i tiết, khí hậu, hoạt động 24 giờ

trong ngày và phần quan tr ọng của hệ thống là cung cấ p các thông tin về vị trí các điểm

yêu cầu của lực lượ ng vũ trang Mỹ và các nướ c đồng minh của Mỹ. Vì thế hệ thống GPS

đượ c thiết k ế để thay thế các hệ thống điều hướ ng đang đượ c sử dụng và điểm mạnh của

GPS so vớ i các hệ thống có chức năng tươ ng tự khác là ở độ tin cậy và tính bền vững.

H ệ thố ng định vị GPS g ặ p phải một số khó khă n trong việc thiế t k ế như :

- Khả năng đáp ứng đượ c tất cả các lớ p nền: như phù hợ p bất kì một máy móc nào, tàu

thủy, đất liền, và ở không trung.

- Có thể sử dụng cho một số lượ ng lớ n các loại máy móc, động cơ khác nhau.

- Khả năng xác định rõ vị trí, vận tốc và thờ i điểm hiện tại, và chúng phải phù hợ p vớ i

nhau, tức là vị trí và vận tốc phải ở cùng một thờ i điểm, không để xảy ra tình tr ạng

vận tốc ở thờ i điểm này lại đượ c cho là vận tốc ở thờ i điểm khác gây ra nhầm lẫn.

- Độ chính xác cao nhất của hệ thống chắc chắn bị hạn chế vớ i một lớ p ngườ i nào đấy.- Có khả năng giải quyết các lỗi, sự cố xảy ra trong việc tính toán, vận hành hệ thống –

có thể do chủ quan hay khách quan đem lại.

- Hệ thống hoàn toàn bị động trong việc truyên dữ liệu từ ngườ i dùng đến vệ tinh, mà

chỉ có chiều ngượ c lại.

- Có thể cung cấ p dịch vụ đến số lượ ng ngườ i dùng không giớ i hạn.

Việc thiế t k ế xây d ự ng hệ thố ng GPS nói chung là d ự a trên các tiêu chí sau:

- Một hệ thống dải một chiều, trong đó các vệ tinh truyền tín hiệu đi mà không biết ai

sẽ là ngườ i nhận tín hiệu.

- Sử dụng các k ỹ thuật và công nghệ hiện đại như đồng hồ nguyên tử, truyền sóng radio

ngắn.

- Các tín hiệu vệ tinh sẽ không bị ảnh hưở ng của điều kiện thờ i tiết.

- Hệ thống GPS gồm các vệ tinh thay nhau làm việc nhưng phải luôn đảm bảo là vào

bất kì thờ i điểm nào cũng có đủ số vệ tinh cần thiết cùng hoạt động, để từ đó mớ i đảm bảo tính chính xác và liên tục của hệ thống.





- Sự thiếu chính xác về vị trí là trong khoảng chấ p nhận đượ c.

Đề cậ p đến tính chính xác của GPS, cũng phải nói thêm là ngày nay hệ thống GPS

ngày càng hoàn thiện hơ n, đặc biệt là về độ chính xác ngày càng cao đến hàng

milimet. Chính vì độ chính xác cao như vậy nên GPS ngày càng đượ c áp dụng vào

nhiều ứng dụng của con ngườ i, và thật khó có thể hình dung đượ c là cuộc sống của

chúng ta lại thiếu GPS.

Các công nghệ , k ỹ thuật đượ c áp d ụng trong việc xây d ụng hệ thố ng GPS như :

- Độ tin cậy của hệ thống không gian:

Năm 1973, chươ ng trình không gian của Mỹ đã cho thấy độ tin tưở ng của phần

cứng không gian. Trong thực tế các hệ thống truyền tín hiệu là r ất quan tr ọng. Các vệ tinh truyền tín hiệu ban đầu đượ c thiết k ế hoạt động đượ c 2 đến 3 năm trên qu ĩ đạo,

nhưng có một số vệ tinh đã vượ t ra cả dự đoán ban đầu, chúng có thể chạy trên 25

năm trên qu ĩ đạo.

- Công nghệ đồng hồ nguyên tử:

Vớ i việc ra đờ i và phát triển của đồng hồ nguyên tử, thì một k ỉ nguyên mớ i trong

việc đảm bảo tính chính xác của thờ i gian đã mở ra... Tuy nhiên, tr ướ c khi các chươ ng

trình của GPS đượ c đưa vào triển khai thì sự chính xác của các đồng hồ nguyên tử đã

đượ c kiểm tra trên vũ tr ụ.

Các đồng hồ nguyên tử hiện tại cũng cực k ỳ chính xác. Chúng chậm chưa tớ i một

giây sau khi chạy hơ n 15 triệu năm. Chúng đếm thờ i gian dựa trên cách thức các

nguyên tử xeri (caesium) nhảy lên xuống giữa các mức năng lượ ng khác nhau. Những

bướ c nhảy hay "những tiếng tích tắc" r ất đều này xảy ra ở những tần số sóng cực ngắn

và đượ c sử dụng để định giây - chính xác là 9.192.631.770 tiếng tích tắc/giây.

Tuy nhiên, vào năm ngoái, các nhà nghiên cứu thuộc Viện tiêu chuẩn và công

nghệ quốc gia (Nist) ở Washington DC Mỹ tiến thêm một bướ c bằng việc chế tạo một

loại đồng hồ dựa trên tần số quang học của một ion thuỷ ngân đơ n nhất đượ c làm mát

(1 nguyên tử thuỷ ngân có 1 electron bị loại bỏ). Trong thiết bị này, họ cần một thiết

bị laser siêu nhanh để đếm những bướ c nhảy nhanh hơ n nhiều của ion thuỷ ngân khi

nó di chuyển giữa các mức năng lượ ng - tạo ra khoảng 1.065.000.0004 tiếng tích

tắc/giây.





Scott Diddams, một nhà nghiên cứu tại Nist, phát biểu tại Hội nghị: ''Chúng tôi

biết loại đồng hồ thế hệ mớ i r ất ổn định. Vì vậy, nghiên cứu của chúng tôi hiện tậ p

trung vào việc kiểm tra nó hoạt động chính xác như thế nào. Các thí nghiệm cho thấy

chúng có thể chỉ chậm một khoảng giây trong 100 triệu năm".

- Máy tạo dao động tinh thể thạch anh:

Nhằm mục tiêu giảm giá tr ị của các thiết bị thì máy tạo dao động tinh thể thạch anh đã

đượ c đưa ra. Máy tạo dao động này hơ n là việc sử dụng đồng hồ nguyên tử trong các

vệ tinh GPS. Hơ n nữa giá của chúng lại thấ p hơ n và có sự ổn định r ất cao trong thờ i

gian ngắn.

- Theo rõi tính chính xác của các vệ tinh và xác định rõ qu ĩ đạo của chúng:

Trong quá trình hoạt động của mình, các vệ tinh không thể tránh khỏi các sai xót, baylệch qu ĩ đạo của mình( dù là r ất nhỏ)… chính vì thế chúng luôn phải đượ c quản lý,

theo dõi... khi thấy sai xót là phải sửa lại ngay - điều này đượ c thực hiện bở i tr ạm điều

hành ở dướ i mặt đất.

- Công nghệ mạch tích hợ p cao:

Một mức độ về sự tinh vi của công nghệ trong việc chế tạo các chip bán dẫn, có

khả năng tươ ng đươ ng hơ n 100. 000 - và có thể đến 1 triệu - transistor đượ c đặt trong

một chip. Nhờ vào công nghệ này mà giá sẽ thấ p và kích thướ c của các thiết ngườ idùng nhỏ hơ n... sự thành công các chươ ng trình GPS phụ thuộc r ất lớ n vào mạch tích

hợ p cao, và sức mạnh của hệ thống GPS cũng đượ c xây dụng từ chúng.

4.2.2 Các thành phần hệ thống GPS

Hệ thống GPS gồm có 3 thành phần chính:

- Phần vũ trụ

Gồm các vệ tinh và sự truyền phát tín hiệu.

- Phần điều khiển

Là các tr ạm trên mặt đất có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các vệ tinh, từ đố kiểm tra các

vệ tinh, tính toán qu ĩ đạo chuyển động, và đưa ra các điều chỉnh cần thiết để các vệ

tinh luôn hoạt động chính xác.

- Phần ngườ i dùng

Gồm ngườ i dùng và thiết bị thu GPS





Hình 4-1 Các thành phần của hệ thống GPS

Sau đây chúng ta sẽ lần lượ t tìm hiểu các thành phần này:

4.2.2.1 Phần vũ trụ

Hình 4-2 Các vệ tinh GPS bay trên qu ĩ đạo

Phần vũ tr ụ bao gồm các vệ tinh GPS bay trên qu ĩ đạo. Như ta đã biết ở phần trên

thì vào năm 1978, Mỹ đã phóng các vệ tinh GPS lên trên qu ĩ đạo cách trái đất khoảng

19.200 km, vớ i tốc độ chừng 11.200 km/h, có nhiệm vụ truyền đi các tín hiệu radio tần số

thấ p tớ i các thiết bị thu nhận.

Trong số 28 vệ tinh của Bộ quốc phòng Mỹ nói trên, chỉ có 24 thực sự hoạt động,

3 vệ tinh còn lại là hệ thống hỗ tr ợ , và 1 vệ tinh mớ i phóng thêm vào ngày 26 tháng 9năm 2005. Tín hiệu radio đượ c truyền đi thườ ng không đủ mạnh để thâm nhậ p vào các





tòa nhà kiên cố, các hầm ngầm và hay tớ i các địa điểm dướ i nướ c. Ngoài ra nó còn đòi

hỏi tối thiểu 4 vệ tinh để đưa ra đượ c 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 cấ p vị trí tại bất

k ỳ điểm nào trên trái đất.

Phần Vũ tr ụ gồm các vệ tinh trên, chúng hoạt động bằng năng lượ ng mặt tr ờ i, bay

trên quỹ đạo. Quãng thờ i gian tồn tại của chúng vào khoảng 10 năm và chi phí cho mỗi

lần thay thế lên đến hàng tỷ USD.

Theo tin tức của báo Vietnamnet thì Mỹ vừa phóng vệ tinh định vị hiện đại nhất,

thuộc một nhóm vệ tinh định vị toàn cầu mớ i (GPS) nhằm giúp ngườ i sử dụng thươ ng

mại và quân đội Mỹ xác định đượ c vị trí và mục tiêu chính xác hơ n.

Hình 4-3 Vệ tinh GPS thế hệ mớ i

Tr ị giá 75 triệu đôla, vệ tinh đượ c phóng bằng tên lửa Boeing Delta 2 vào ngày

26/9/2005. Trong thờ i gian tiế p theo, nó sẽ triển khai các tấm pin mặt tr ờ i, anten và khaihoả một tên lửa nhỏ trên boong để đạt tớ i quỹ đạo cuối cùng, chừng 18.00km bên trên

Trái đất. Vệ tinh này nhậ p vào một mạng lướ i gồm 28 vệ tinh GPS hiện nay. Hệ thống 28

vệ tinh GPS giúp ngườ i sử dụng xác định vị trí của họ. Tuy nhiên, vệ tinh mớ i - vệ tinh

đầu tiên trong 8 vệ tinh GPS IIR do Lookheed Martin chế tạo, có nhiệm vụ cải thiện độ

chính xác của toàn hệ thống GPS hiện có.

Vệ tinh mớ i mang theo một tấm anten, cung cấ p tín hiệu mạnh hơ n cho ngườ i sử

dụng mặt đất, cũng như ba tín hiệu hoàn toàn mớ i. Hai trong số đó sẽ giúp quân đội Mỹ





khắc phục tình tr ạng tắc nghẽn tín hiệu GPS trên các phươ ng tiện di chuyển mặt đất, máy

bay và tàu thuỷ. Ngoài ra, chúng còn cải thiện độ chính xác của các loại vũ khí thông

minh định hướ ng bằng GPS. Tín hiệu thứ ba sẽ là một tần số dành cho ngườ i sử dụng dân

sự, giảm thiểu lỗi định vị do lớ p hạt tích điện ở thượ ng tầng khí quyển gây ra.

Quân đội Mỹ dự định phóng tiế p ba vệ tinh GPS IIR vào năm 2006. Sau đó, vệ

tinh đầu tiên trong số 12 vệ tinh còn hiện đại hơ n sẽ đượ c phóng vào năm 2007. Những

vệ tinh này, GPS IIF, do Boeing chế tạo và cung cấ p tín hiệu dân sự thứ ba cho các máy

bay.

Có 5 loại vệ tinh đượ c sử dụng trong hệ thống GPS: Block I, Block II, Block-IIA,

Block IIR và Block IIF

- Block I

Vệ tinh Block I đầu tiên do tậ p đoàn Rockwell xây dựng và đưa vào hoạt động vào

ngày 22 tháng 2 năm 1978. Các vệ tinh Block I đã hoạt động từ 1978 đến 1985 vớ i tổng

số 11 vệ tinh. Các vệ tinh Block I đượ c dùng để kiểm tra và xác nhận độ khả thi của hệ

thống định vị. Block I bay trên cùng qu ĩ đạo vớ i “ Block II ” nhưng nghiêng một góc là

630, và đươ ng nhiên là sử dụng năng lượ ng mặt tr ờ i.

Hình 4-4 Vệ tinh Block I

Sau đây là các đặc tính k ỹ thuật của các vệ tinh trong “ Block I ”:

Bảng 4-1 Thông số k ỹ thuật vệ tinh Block I





Block I

Tần số 1572.42 MHz and 1227.6 MHz (L-Band)

2227.5 MHz (S-Band)

Nhà cung cấ p Tậ p đoàn Rockwell International

Khối lượ ng 759 kg

Tuổi thọ 5 năm

Điện năng tiêu thụ 0.410 kw

Pin 3 - 15 cell Ah NiCd

- Block II

Các vệ tinh Block II có tr ọng lượ ng khoảng 1660 kg nặng gần gấ p 2 lần Block I .Vệ tinh đầu tiên đượ c đưa vào hoạt động đầu tiên vào năm 1989, vớ i sải cánh dài 5.1m và

có thờ i gian phục vụ khoảng 7,5 năm. Có tổng số 9 vệ tinh Block II( từ 12 đến 21) , và 18

vệ tinh Block IIA hoạt động đến tháng 9 năm 1996.

Các vệ tinh Block II đượ c thiết k ế để cho phép 14 ngày hoạt động không cần sự

điều khiển của phần điều khiển.

Bảng 4-2 Thông số k ỹ thuật vệ tinh Block II

Tần số 1572.42 MHz and 1227.6 MHz (dải L)

2227.5 MHz (dải S)

Nhà cung cấ p Tậ p đoàn Rockwell International

Khối lượ ng 1660 kg

Tuổi thọ 7,5 năm

Điện năng tiêu thụ 0,710 kw

Pin 3 - 35 cell Ah NiCd

- Block III

Quá trình nghiên cứu cấu trúc của Block III gồm 3 giai đoạn, giai đoạn 1 k ết thúc

vào năm 2001. Boeing và Lockheed Martin để ra 16 triệu USD cho giai đoạn 1. Một nhà

thầu đã trúng thầu để xây dựng và phát triển các vệ tinh Block III , theo dự kiến thì vệ tinh

Block III sẽ đưa vào hoạt động vào năm 2009, và đưa toàn bộ các vệ tinh vào năm 2030.





Lực lượ ng không quân Mỹ( U.S. Air Force) muốn các vệ tinh Block III phải tăng

cườ ng tính bảo mật bằng cách cung cấ p 2 kênh cho tín hiệu military-code (M-code) đó là

L1 và L2 mà chúng phục vụ cho quân sự.

Ngoài ra còn có một số các vệ tinh loại khác như Block IIA, Block IIF... xin xem

thêm phần phụ lục.

4.2.2.2 Phần điều khiển

Hình 4-5 Vị trí các tr ạm điều khiển vệ tinh GPS

Phần điều khiển là các tr ạm điều khiển các vệ tinh đặt trên trái đất. Phần điều

khiển gồm:1 tr ạm đ iề u khiể n chính, 5 tr ạm thu số liệu,3 tr ạm truyề n số liệu .

- Tr ạm đ iề u khiể n chính

Đặt tại Colorade Springs (M ỹ ) có nhiệm vụ thu thậ p các dữ liệu theo dõi vệ tinh từ

các tr ạm thu số liệu để xử lý

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

phòng.

- 5 tr ạm thu số liệu

Đượ c đặt tại Hawai , Colorade Springs , Ascension (Nam Đại Tây

Dươ ng) , Diago Garia ( Ấ n Độ Dươ ng) , Kwayalein (Nam Thái Bình Dươ ng). Có nhiệm

vụ theo dõi các tín hiệu vệ tinh để kiểm soát và dự đoán quỹ đạo của chúng. Mỗi tr ạm





đượ c trang bị những máy thu P-code để thu các tín hiệu của vệ tinh, sau đó truyền về

tr ạm điều khiển chính.

- 3 tr ạm truyề n số liệu

Đặt tại Ascension , Diago Garia , Kwayalein có khả năng chuyển số liệu lên vệ

tinh gồm lịch thiên văn mớ i, hiệu chỉnh đồng hồ, các thông điệ p cần phát, các lệnh điều

khiển từ xa.

4.2.2.3 Phần sử dụng

Phần này gồm các thành phần:

- Những máy thu tín hiệu GPS có anten riêng ( máy định vị ).

- Các thiết bị tự ghi ( bộ ghi số liệu ).

- Máy tính ( phần mề m xử lý số liệu ).

- Máy định vị

Máy thu GPS tính tóan đơ n vị vớ i tần suất mỗi giây một vị trí và cho độ chính xác

từ dướ i 1m – 5m. Khi ta di chuyển hay dừng tại chỗ , máy thu GPS nhận tín hiệu từ vệ

tinh r ồi tính toán định vị. K ết quả tính đượ c là tọa độ hiển thị trên màn hình bộ ghi số

liệu.

- Bộ ghi số liệu

Bộ ghi số liệu là máy cầm tay, có phần mềm thu thậ p số liệu. Bộ ghi số liệu có thể

ghi vị trí hoặc gắn thông tin thuộc tính vớ i vị trí.

- Máy tính, phần mề m 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 thậ p 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 k ỹ thuật

phân sai).

Phần mềm xử lý số liệu GPS còn có chức năng biên tậ p hoặc vẽ. Phần mềm này

cũng hỗ tr ợ thu thậ p các yếu tố địa lý và thông tin thuộc tính cho GPS hoặc các cơ sở dữ

liệu khác.

Một số máy định vị đượ c sử dụng:





Bảng 4-3 Một số máy định vị GPS

4.3 Hoạt động của hệ thống GPS

4.3.1 Sóng của vệ tinh GPS

Một vệ tinh có thể truyền tín hiệu radio ở nhiều mức tần số thấ p khác nhau, đượ cgọi là L1, L2... Những thiết bị nhận tín hiệu GPS thông thườ ng bắt sóng L1, ở dải tần số

UHF 575,42 Mhz. Một đài phát thanh FM thườ ng cần có công suất chừng 100.000 watt

để phát sóng, nhưng một vệ tinh định vị toàn cầu chỉ đòi hỏi 20-50 watt để đưa tín hiệu đi

xa 19.200 km.

Hình 4-6 Thiết bị nhận GPS cài đặt sẵn trên xe Honda Accord

Tần số L1 chứa đựng 2 tín hiệu số mã hoá bằng k ỹ thuật số), đượ c gọi là P-code

và C/A-code. Mã P nhằm bảo vệ thông tin khỏi những sự truy nhậ p trái phép. Tuy nhiên,mục đích chính của các tín hiệu mã hóa là nhằm tính toán thờ i gian cần thiết để thông tin





truyền từ vệ tinh tớ i một thiết bị thu nhận trên mặt đất. Sau đó, khoảng cách giữa 2 bên

đượ c tính bằng cách nhân thờ i gian cần thiết để tín hiệu đến nơ i vớ i tốc độ của ánh sáng

là 300.000 km/giây (khoảng cách = vận tốc x thờ i gian).

Tuy nhiên, tín hiệu có thể bị sai đôi chút khi đi qua bầu khí quyển. Vì vậy, kèm

theo thông điệ p gửi tớ i các thiết bị nhận, các vệ tinh thườ ng gửi kèm luôn thông tin về

quỹ đạo và thờ i gian. Việc sử dụng đồng hồ nguyên tử sẽ đảm bảo chính xác về sự thống

nhất thờ i gian giữa các thiết bị thu và phát.

Để biết vị trí chính xác của các vệ tinh, thiết bị nhận GPS còn nhận thêm 2 loại tín

hiệu mã hóa.

- Loại thứ nhất (đượ c gọi là Almanac data) đượ c cậ p nhật định k ỳ và cho biết vị trí gần

đúng của các vệ tinh trên quỹ đạo. Nó truyền đi liên tục và đượ c lưu tr ữ trong bộ nhớ

của thiết bị thu nhận khi các vệ tinh di chuyển quanh quỹ đạo.

- Tuy nhiên, phần lớ n các vệ tinh có thể hơ i di chuyển ra khỏi quỹ đạo chính của chúng.

Sự thay đổi này đượ c ghi nhận bở i các tr ạm kiểm soát mặt đất. Việc sửa chữa những

sai số này là r ất quan tr ọng và đượ c đảm nhiệm bở i tr ạm chủ trên mặt đất, tr ướ c khithông báo lại cho các vệ tinh biết vị trí mớ i của chúng. Thông tin đượ c sửa chữa này

đượ c gọi là Ephemeris data. K ết hợ p Almanac data và Ephemeris data, các thiết bị

nhận GPS biết chính xác vị trí của mỗi vệ tinh.

Vớ i GPS, các tín hiệu từ các vệ tinh sẽ đi tớ i các vị trí chính xác của ngườ i dùng

và đượ c đo theo phép tam giác đạc. Để thực hiện phép tam giác đạc, GPS đo khoảng cách

thông qua thờ i gian hành trình của bản tin vô tuyến từ vệ tinh tớ i một máy thu mặt đất.

Để đo thờ i gian hành trình, GPS sử dụng các đồng hồ r ất chính xác trên các vệ tinh – sử

dụng đồng hồ nguyên tử. Một khi khoảng cách tớ i vệ tinh đã đượ c đo thì việc biết tr ướ c

về vị trí vệ tinh trong không gian sẽ đượ c sử dụng để hoàn thành tính toán. Các máy thu

GPS trên mặt đất có một “cuốn niên giám” đượ c lưu tr ữ trong bộ nhớ máy tính của chúng

để chỉ thị mỗi vệ tinh sẽ có mặt nơ i nào trên bầu tr ờ i vào bất k ỳ thờ i điểm nào.

Để bảo đảm chắc chắn vệ tinh và máy thu đồng bộ vớ i nhau, mỗi vệ tinh có bốn

đồng hồ nguyên tử chỉ thờ i gian chính xác tớ i 3 ns, tức ba phần tỷ giây. Nhằm tiết kiệmchi phí, các đồng hồ trong các máy thu dướ i đất đượ c làm ít chính xác hơ n đôi chút. Bù





lại, một phép đo tầm hoạt động vệ tinh đượ c trang bị thêm. Phép đo lượ ng giác chỉ ra

r ằng, nếu ba số đo chính xác định vị đượ c vị trí một điểm trong không gian ba chiều thì

một phép đo thứ tư có thể loại bỏ mọi độ chênh lệch thờ i gian nào đó. Phép đo thứ tư này

chỉnh lại sự đồng bộ hoá không hoàn hảo của máy thu.

GPS sử dụng một hệ tọa độ gọi là Hệ thống Tr ắc địa học Toàn cầu 1984 (WGS-84

- Worldwide Geodetic System 1984). Hệ thống này tươ ng tự như các đườ ng k ẻ kinh

tuyến và v ĩ tuyến quen thuộc thườ ng thấy trên các bản đồ treo tườ ng cỡ lớ n. Hệ thống

WGS - 84 cung cấ p một khung tham chiếu gắn sẵn tiêu chuẩn hoá, cho phép các máy thu

của bất k ỳ hãng sản xuất nào cũng cung cấ p đúng cùng một thông tin định vị.

Hiện nay, nhờ có bản đồ số, nhiều thiết bị nhận GPS sẽ hiển thị rõ ràng vị trí của bạn qua một màn hình, điều đó giúp cho việc định hướ ng tr ở nên cực k ỳ thuận lợ i. Nhưng

nếu tắt thiết bị nhận tín hiệu trong khoảng thờ i gian chừng 5 giờ đồng hồ, nó sẽ mất đi

các Almanac data (hay không còn nhận biết chính xác các vệ tinh trên quỹ đạo trái đất).

Khi hoạt động tr ở lại, thiết bị sẽ cần khoảng thờ i gian chừng 30 giây để nạ p lại thông tin

về vị trí của vệ tinh, tr ướ c khi cho biết hiện thờ i bạn đang ở đâu.

4.3.2 Vị trí trên mặt đất đượ c xác định như thế nào qua hệ thống GPS?

Chúng ta biết, phần sử dụng trong hệ thống GPS bao gồm các thiết bị thu tín hiệutừ vệ tinh. Để sau đó chúng qua quá trình xử lí k ỹ thuật sẽ đưa ra vị trí đúng của chúng.

Mỗi vệ tinh quay quanh trái đất 2 vòng một ngày đêm. Quỹ đạo của các vệ tinh đượ c tính

toán sao cho ở bất k ỳ nơ i nào trên trái đất, vào bất k ỳ thờ i điểm nào, cũng có thể “nhìn

thấy” tối thiểu 4 vệ tinh.Công việc của một máy thu GPS là xác định vị trí của 4 vệ tinh

hay hơ n nữa, tính toán khoảng cách từ các vệ tinh và sử dụng các thông tin đó để xác

định vị trí của chính nó. Vì phải dựa vào ít nhất là tín hiệu của 4 vệ tinh thì thông tin về vị

trí mớ i chính xác cao.





Hình 4-7 Thu tín hiệu vệ tinh GPS

Các thiết bị thu GPS xác định quãng đườ ng (S) từ vệ tinh đến nó, bằng cách: lấythờ i gian(T) nhân vớ i vận tốc của ánh sang (V = 3.108m/s).

Quá trình xác định vị trí dựa trên một nguyên lý toán học đơ n giản.

Giả sử bạn đang ở một nơ i nào đó ở Vietnam, và bạn hoàn toàn không biết minh ở đâu, vì

một lý do nào đó. Bạn gặ p một ngườ i dân địa phươ ng và hỏi một cách thân thiện: “làm

ơ n cho tôi biết tôi đang ở đâu ?” Anh ta tr ả lờ i: “bạn đang cách Vũng tàu 45 km”. Đây làmột sự thật thú vị, nhưng chưa thật sự có ích. bạn có thể ở bất k ỳ đâu trên vòng tròn có

tâm là Vũng tàu, bán kính 45 km.

Bạn hỏi một ngườ i khác và cô ta cho biết bạn đang cách Biên Hoà 40 km. Bây giờ

bạn đã khá hơ n. Nếu bạn tổng hợ p hai thông tin, bạn sẽ có hai vòng tròn giao nhau. Vị trí

của bạn là một trong hai giao điểm của hai đườ ng tròn.

Ngườ i thứ ba cho bạn biết vị trí của bạn cách Sài gòn 30 km. Bây giờ thì bạn đã biết

mình đang ở đâu.

Áp dụng nguyên lý nay vào không gian ba chiều, ta cũng có ba mặt cầu thay vì ba

đườ ng tròn, giao nhau tại một điểm. Về mặt nguyên lý thì không khác nhau nhiều lắm,

nhưng khó tưở ng tượ ng hoặc mô tả bằng hình vẽ hơ n. Thay vì các đườ ng tròn, bạn sẽ có

các mặt cầu.

S = V.T

Khí quyển





Hình 4-8 Vệ tinh GPS truyền tín hiệu về trái đất

Hình 4-9 3 hình cầu giao nhau tai 2 điểm vị trí sẽ xác định đượ c chính xác

Nếu bạn biết r ằng mình đang ở cách vệ tinh A 20 km, bạn có thể ở bất k ỳ nơ i nào

trên một mặt cầu khổng lồ có bán kính 20 km. Nếu bạn biết thêm r ằng bạn đang ở cách

vệ tinh B 30 km, giao tuyến của hai mặt cầu này là một đườ ng tròn V. Và nếu bạn biếtthêm một khoảng cách nữa đến vệ tinh C, bạn sẽ có thêm một mặt cầu, mặt cầu này giao

vớ i đườ ng tròn V tại hai điểm. Trái đất chính là mặt cầu thứ tư, một trong hai giao điểm

sẽ nằm trên mặt đất, điểm thứ hai nằm lơ lửng đâu đó trong không gian và dễ dàng bị

loại. Vớ i việc giả sử trái đất là một mặt cầu, ta đã bỏ qua cao độ của bạn r ồi. Do vậy để

có cả tung độ, hoành độ và cao độ, bạn cần thêm một vệ tinh thứ tư nữa.

2 vị trí có thể cần đượ c xácđịnh





Như vậy, vớ i việc thu tín hiệu của ít nhất của 4 vệ tinh cùng tại một thờ i điểm thì

ta thu đượ c vị trí( toạ độ) có độ chính xác cao. Vì vậy mà GPS ngày càng đượ c ứng dụng

r ộng dãi trong các l ĩ nh vực đờ i sống …

4.4 Ứ ng dụng của hệ thống GPSThực sự vớ i nhiệm vụ của mình là xác định chính xác toạ độ, vận tốc tại một thờ i

điểm bất kì của một vị trí nào đó, hệ thống định vị toàn cầu đã khẳng định cần thiết của

mình trong các l ĩ nh vực đờ i sống. Chúng ta liệt kê ra dướ i đây một vài ứng dụng của hệ

thống GPS.

• Quân sự

Vớ i mục tiêu ban đầu khi ra đờ i - hệ thống GPS để phục vụ cho Quân đội của Mỹ.Chính vì vậy, GPS đã tr ở thành công cụ không thể thiếu trong nền Quân sự của Mỹ nói

riêng, và các nướ c trên thế giớ i nói chung. Nhờ hệ thống GPS mà các mục tiêu quân sự

đượ c xác định có độ chính xác r ất cao( sai số có khỉ chỉ tính vài mét). Các hệ thống tên

lửa hành trình, các máy bay không ngườ i lái… đượ c dẫn đườ ng bở i hệ thống định vị toàn

cầu sẽ tr ở nên vô cùng lợ i hại. Trong các cuộc chiến tranh của Mỹ gây ra thì Mỹ đã áp

dụng triệt để lợ i thế có đượ c từ hệ thống định vị GPS, từ đó khả năng đánh chính xác mục

tiêu r ất lớ n.

• Khí t ượ ng, thờ i ti ế t

GPS đượ c các nhà khoa học áp dụng vào để cảnh báo tr ướ c các thảm họa thờ i tiết

sẽ xảy ra cho con ngườ i như: động đất, sóng thần… Các nhà khoa học đang đề nghị

NASA phóng một vệ tinh có trang bị InSAR và họ hy vọng trong vòng 20 năm tớ i sẽ có

thêm nhiều vệ tinh tươ ng tự như vậy trong quỹ đạo Trái đất. Mặc dù một vệ tinh đơ n

nhất, đượ c trang bị InSAR, sẽ r ất hữu ích song một hệ thống các vệ tinh như vậy sẽ cung

cấ p vô số dữ liệu cho các nhà khoa học dự báo động đất. Trong khi các nhà khoa học đợ i

chờ mạng vệ tinh InSAR tr ở thành hiện thực, hệ thống định vị toàn cầu GPS đang đượ c

sử dụng để giám sát vỏ Trái đất. Thông tin do GPS cung cấ p hiện giúp các nhà khoa học

tạo ra những mô hình biến dạng phức tạ p của vỏ Trái đất.

Các nhà khí tượ ng học Mỹ đưa ra một thiết bị dự báo sét. Nó có thể phân tích các

tín hiệu thu đượ c từ hệ thống định vị toàn cầu (GPS) để đoán biết nơ i gặ p gỡ của các đám

mây lớ n, thờ i điểm phóng sét và cườ ng độ của sét.

• Tìm đườ ng





Đây cũng là ứng dụng mà chúng ta sẽ tìm hiểu k ĩ ở phần sau. Vớ i sự tr ợ giúp của

GPS thì việc tìm đườ ng đi từ điểm này đến điểm kia hoàn toàn có thể, k ết hợ p vớ i một

cái bản đồ số và thiết bị hiện thị( như các máy thu GPS, điện thoại di động…) một đườ ng

đi tr ực quan sẽ đượ c vẽ ra…

• Các ứ ng d ụng khác…

GPS ngày càng len lỏi sâu và r ộng các ứng dụng đờ i sống con ngườ i. Khi đờ i sống

ngày càng hiện đại thì các nhu cầu dù có thể là nhỏ bé của con ngườ i cũng đượ c GPS

“chăm sóc”. Các con vật đáng yêu của bạn có thể không sợ mất khi bị lạc, các ông chồng

hay ghen sẽ yên tâm hơ n vớ i một chiếc quần lót của bà vợ có gắn thiết bị thu GPS...





CH ƯƠ NG 5 TÍCH HỢ P BẢN ĐỒ SỐ, HỆ THỐNG GPS TRÊN ĐIỆN

THOẠI DI ĐỘNG VÀ BÀI TOÁN TÌM ĐƯỜ NG ĐI NGẮN NHẤT

5.1 Tích hợ p bản đồ số vớ i GPS trên điện thoại di động 5.1.1 Giớ i thiệu chung 5.1.2 Một số dịch vụ dựa trên vị trí

5.1.2.1 Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí 5.1.2.2 Tính cướ c theo vị trí địa lý

5.1.2.3 Dịch vụ khẩn cấ p 5.1.2.4 Dịch vụ dò tìm

5.1.3 Các k ỹ thuật định vị thuê bao di động 5.1.3.1 K ỹ thuật Cell-ID 5.1.3.2 A-GPS (Assisted GPS - hỗ tr ợ GPS) 5.1.3.3 Phươ ng pháp k ết hợ p

5.2 Bài toán tìm đườ ng đi ngắn nhất trên PocketPC 5.2.1 Giớ i thiệu bài toán 5.2.2 Thuật toán sử dụng trong bài toán 5.2.3 Dữ liệu bản đồ

5.2.4 Lậ p trình 5.2.5 Một số hình ảnh của chươ ng trình 5.2.6 Đánh giá chươ ng trình

5.2.6.1 Các điểm đã đạt đượ c 5.2.6.2 Các điểm chưa đạt đượ c

N ội dung





5.1 Tích hợ p bản đồ số vớ i GPS trên điện thoại di động

5.1.1 Giớ i thiệu chung Ngày nay các ứng dụng trên chiếc điện thoại di động nhỏ bé ngày càng lớ n dần, và

phục vụ ngày càng nhiều nhu cầu phức tạ p của con ngườ i. Chỉ vớ i một chiếc Mobile đơ n

lẻ thì ta chỉ đơ n giản là gọi điện, gửi tin, lướ t web... nhưng khi chúng ta k ết hợ p nó vớ i

các ứng dụng khác đặc biệt vớ i hệ thống định vị toàn cầu GPS, vớ i công nghệ của bản đồ

số thì ứng dụng của nó có “sức mạnh” của nó tăng lên gấ p bội. Sự k ết hợ p của 3 thành

phần: Mobile, GPS, và Digital Map đã tạo ra các dịch vụ ứng dụng định vị LBS4

(Location Base Services) đầy tiềm năng.

Mô hình sự k ết hợ p của Mobile, GPS, Digital Map như sau:

Hình 5-1 Mô hình k ết hợ p Mobile, GPS, DigitalMap

Công nghệ GIS (Geographic Information Systems) nói chung và công nghệ bản đồ

số nói riêng cùng các k ỹ thuật định vị đang mở r ộng các ứng dụng truyền thống sang các

ứng dụng dựa trên vị trí. Thông qua việc tích hợ p các công nghệ này vào thiết bị di động

cho phép các nhà khai thác cung cấ p r ất nhiều các ứng dụng khác nhau cho khách hàng

khi đã xác định đượ c vị trí của họ. Hầu hết các dự báo về tiềm năng của LBS cho r ằng

dịch vụ này sẽ thu lại khoảng 7 đến 8 triệu USD trong vòng 4 năm tớ i. Do vậy một số

4 Dịch vụ dựa trên vị trí





Các nhà khai thác dịch vụ di động r ất quan tâm đến các vấn đề kinh tế, k ỹ thuật khi triển

khai dịch vụ này trên mạng của họ.

5.1.2 Một số dịch vụ dự a trên vị trí Chúng ta có thể điểm qua một số dịch vụ dựa trên vị trí LBS:

+ Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí (Location based information services)

+ Tính cướ c theo vị trí địa lý (Location sensitive billing)

+ Các dịch vụ khẩn cấ p (Emergency services)

+ Dịch vụ dò tìm (Tracking)

5.1.2.1 Dịch vụ thông tin dự a trên vị trí

Hình 5-2 Phần mềm tìm đườ ng Wayfinder trên mobile

Các ứng dụng có các thông tin đượ c lựa chọn, chuyển tải đến ngườ i sử dụng cuối

dựa vào vị trí của họ chính là các ứng dụng thuộc loại dịch vụ này. Các ứng dụng kiểu

này r ất thông dụng, ví dụ bạn đang đứng giữa đườ ng và đang gặ p nguy hiểm bạn có thể

tìm ra đườ ng đi đến vị trí tr ạm công an gần nhất để cần giúp đỡ khi đó nếu bạn có đầu

cuối hỗ tr ợ WAP (Wireless Access Protocol) cùng sự tr ợ giúp của ứng dụng LBS sẽ

tươ ng tác các thành phần khác trong mạng để tìm ra vị trí của bạn và đưa ra đườ ng đi

ngắn nhất cũng như vị trí của tr ạm công an gần nhất!





Độ chính xác của vị trí của loại dịch vụ này là khác nhau tùy vào loại thông tin

cung cần cung cấ p. Như ví dụ tìm đườ ng đi ngắn nhất thì yêu cầu độ chính xác cao, trong

khi ứng dụng cung cấ p thông tin về thờ i tiết khí hậu yêu cầu độ chính xác tươ ng đối.

5.1.2.2 Tính cướ c theo vị trí địa lýCác ứng dụng này cung cấ p khả năng có tính cướ c ưu đãi. Thông qua dịch vụ tính

cướ c theo vị trí địa lý, tức là cướ c của dịch vụ phụ thuộc vào vị trí địa lý. Ví dụ, khách

hàng có thể thiết lậ p các vùng dành riêng chẳng hạn “vùng làm việc” hoặc “vùng cư trú”.

Khách hàng sẽ thoả thuận vớ i nhà cung cấ p về giá cướ c để họ có thể đạt đượ c tốc độ dữ

liệu không thay đổi khi thuộc vùng cư trú và các tốc độ cao hơ n ở vùng làm việc. Loại

hình dịch vụ này có thể đặc biệt hữu ích khi sử dụng cùng vớ i các ứng dụng di động khác

như dịch vụ thuê bao tr ả tr ướ c.

5.1.2.3 Dịch vụ khẩn cấp

Như tên gọi của nó các dịch vụ này dành cho các tr ườ ng hợ p khẩn cấ p như khi bạn

gặ p nạn, hỏa hoạn,… thì bạn có thể dùng điện thoại di động gọi điện cho cảnh sát, xe cứu

thươ ng, lính cứu hỏa,… và từ tín hiệu điện thoại di động của bạn các nhân viên cứu tr ợ sẽ

xác định đượ c không chỉ vị trí hiện tại của bạn nơ i xảy ra tai nạn mà còn xác định đượ c

cả các thông tin về cá nhân của bạn (nếu bạn đăng kí) như nhóm máu, tình tr ạng sức

khỏe,... của bạn. Và đó là các thông tin cực kì quí giá để các nhân viên cứu tr ợ giúp bạnnhanh nhất.

5.1.2.4 Dịch vụ dò tìm

Hình 5-3 Xe ô tô đượ c gắn thiết bị thu GPS

Những dịch vụ dò tìm đòi hỏi độ chính xác về vị trí r ất cao. Có ba loại dịch vụ dò

tìm chủ yếu:





- Quản lý nhân lực/Quản lý các phươ ng tiện: ứng dụng cho các công ty taxi, vận tải…

Dịch vụ này giúp họ biết đượ c nhân viên họ/các máy móc thiết bị đang ở đâu để có thể

điều hành một cách hiệu quả nhất.

- Dò tìm hiện vật: dùng cho cả các tổ chức hay cá nhân muốn đảm bảo một vật gì giá tr ị có thể tìm đượ c nếu như bị đánh cắ p.

- Dịch vụ tìm ngườ i: Dịch vụ này cho phép bố mẹ biết đượ c con cái họ hiện đang ở đâu,

các ông chông hay ghen sẽ yên tâm khi biết vợ mình đang ở đâu! hoặc bạn bè tìm kiếm

nhau v.v...

5.1.3 Các k ỹ thuật định vị thuê bao di động

K ỹ thuật định vị thuê bao di động ở đây ta chỉ xét trong mạng GSM/GPRS. Cácnhà cung cấ p dịch vụ LBS đã sử dụng một số phươ ng pháp khác nhau nhằm định vị vị trí

thuê bao. Có thể chia phươ ng pháp định vị làm hai loại chính:

- Dựa trên cơ sở mạng như Cell-ID, TOA (Time Of Arrival), AOA (Angle of Arrival),

TDOA (Time Difference Of Arrival).

- Dựa trên máy di động như E-OTD, A-GPS.

Nhưng cũng có ngườ i phân chia phươ ng pháp định vị thành hai loại, thứ nhất là loại

phụ thuộc vào hệ thống GPS và loại còn lại là nó không phụ thuộc vào hệ thống định vị

GPS. Phần tiế p theo chúng ta sẽ tậ p trung tìm hiểu các k ỹ thuật Cell-ID và A-GPS.

5.1.3.1 K ỹ thuật Cell-ID

Đây là phươ ng pháp đơ n giản nhất để xác định vị trí thuê bao di động. Vớ i phươ ng

pháp này yêu cầu mạng xác định vị trí BTS5 trong đó MS6 nằm trong phạm vi BTS đó.

Và vị trí của MS cũng chính là vị trí của BTS đó. Nhưng MS có thể ở bất kì vị trí nàotrong BTS, nên vị trí MS còn phụ thuộc vào kích thướ c Cell. Độ chính xác sẽ phụ thuộc

tr ực tiế p vào kích thướ c của BTS. Nếu trong khu thành phố, đô thị thì mật độ BTS là r ất

mau nên kích thướ c của cell là nhỏ do đó độ chính xác vị trí của MS là r ất cao và ngượ c

lại nếu ở vùng BTS thưa như vùng ngoại ô, vùng quê thì kích thướ c của một cell là lớ n

nên độ chính xác vị trí của MS là không cao, sai số trong phép định vị lên đến chục km.

Để tăng độ chính xác k ỹ thuật Cell-ID sử dụng sector-ID k ết hợ p vớ i một hoặc các

hai k ỹ thuật là TA (Timing Advance) và dựa vào độ mạnh của tín hiệu.

5 Base Transceiver Station6 Mobile Station





- TA

K ỹ thuật TA sử dụng thông tin về sai lệch thờ i gian đượ c gửi từ BTS tớ i hiệu chỉnh

thờ i gian phát của MS sao cho tín hiệu từ MS tớ i BTS đúng vớ i khe thờ i gian dành cho

MS để tính ra khoảng cách từ MS tớ i BTS. Tuy nhiên, k ỹ thuật TA chỉ cho biết MS trong

vùng địa lý của BTS đang phục vụ nó vớ i bán kính xác định đượ c nhờ TA.

- Độ mạnh của tín hiệu

Ngoài ra, trong mạng thông tin di động MS thườ ng 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 đượ c vị trí MS vớ i độ chính xác cao hơ n TA. Tuy nhiên, có

r ất nhiều yếu tố làm hạn chế hiệu quả của phươ ng pháp này như địa hình, suy hao ở môi

tr ườ ng trong nhà (các vật liệu xây dựng, hình dạng, kích cỡ toà nhà)

Hình 5-4 Cell-ID k ết hợ p vớ i Cell-sector hoặc TA

Ư u điểm của phươ ng pháp Cell-ID là ít phải thay đổi phần cứng, vì vậy mà ít tốn kém.

Nhượ c điểm của phươ ng pháp là độ chính xác vị trí kém, và nó phụ thuộc vào mật độ

cell.

Sau đây chúng ta sẽ đến vớ i một k ỹ thuật định vị có độ chính xác cao hơ n nhiều so

vớ i k ỹ thuật Cell-ID, đó là k ỹ thuật A-GPS.

5.1.3.2 A-GPS (Assisted GPS - hỗ trợ GPS)A-GPS là một “biến thể” của GPS trong mạng điện thoại di động. A-GPS có thể

sử dụng trong các mạng GSM, GPRS và WCDMA. K ỹ thuật này là phươ ng pháp định vị

có độ chính xác cao hơ n trong phươ ng pháp Cell-ID bở i trong việc định vị thì A-GPS sử

dụng các vệ tinh làm các điểm tham chiếu để xác định vị trí. A-GPS sử dụng ít nhất 3 vệ

tinh trong việc định vị, máy thu GPS thu tín hiệu từ vệ tinh GPS và nhờ có các đồng hồ

có độ chính xác cao thì khoảng thờ i gian mà tín hiệu truyền từ vệ tinh GPS hoàn toàn xác

định. Sau đó lây khoảng thờ i gian đó nhân vớ i vận tốc ánh sáng (coi như gần bằng vận

tốc của tín hiệu vệ tinh), thế là ta xác định đượ c khoảng các từ vệ tinh GPS đến máy thu





GPS. Bạn đọc có thể tham khảo lại nguyên tắc xác định vị trí trên mặt đất của hệ thống

GPS [4.3.2].

Khoảng thờ i gian chính xác có thể nhận đượ c từ các tín hiệu vệ tinh tuy nhiên quá

trình để nhận đượ c thông tin này khá lâu và khó khăn khi tín hiệu từ vệ tinh quá yếu. Để

giải quyết vấn đề này ngườ i ta sử dụng một server (A-GPS Location server) cung cấ p các

thông tin liên quan đến vệ tinh cho các máy thu. Những thông tin hỗ tr ợ từ server này

giúp máy thu giảm đượ c thờ i gian xác định vị trí và cho phép các máy thu A – GPS hoạt

động trong các môi tr ườ ng khác nhau.

Hình 5-5 Nguyên lý hoạt động của A-GPS

Máy thu A-GPS hoạt động ở hai dạng chính:

- MS-Assisted (hỗ tr ợ t ừ MS)

Ở dạng này, 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 đượ c MS gửi lại server để server này

xác định vị trí của MS.

- MS-Based (d ự a trên MS)

Còn ở dạng dựa trên MS thì MS xác định luôn vị trí của nó nhờ các thông tin hỗ tr ợ từ

server.

Việc thực hiện A-GPS hầu như không ảnh hưở ng nhiều đến hạ tầng mạng và có

thể hỗ tr ợ tốt cho việc roaming7, tuy nhiên vớ i các MS yêu cầu phải có thêm phần mạch

A-GPS.

.Bảng 5-1 Đặc tính k ỹ thuật A-GPS

7 Chuyển vùng

A-GPS Locationserver





Chỉ tiêu Đánh giá Chú thích

Độ ổn định Tốt Độ chính xác cao ở mọi vị trí địa lý

Độ chính xác Tốt

Từ 5 đến 50 m khi sử dụng A-GPS và có thể

định vị ba chiều. Tuy nhiên cũng sẽ phụ thuộc

vào phươ ng án k ết hợ p

TTFF (Time to First Fix) Tốt Khoảng 5 đến 10s

Đầu cuốiTrung

bìnhYêu cầu thay đổi cả phần cứng, phần mềm

Roaming Tốt Yêu cầu phải có A-GPS LS ở mạng khách.

Hiệu suất TốtSử dụng ít băng thông và dung lượ ng của

mạngKhả năng mở r ộng Tốt R ất dễ dàng mở r ộng

Tính tươ ng thích TốtPhươ ng án này có thể sử dụng cho tất cả các

mạng GSM, GPRS và WCDMA

K ỹ thuật A-GPS đã tỏ rõ khả năng chính xác trong định vị của mình, nhưng khi ta

k ết hợ p các phươ ng pháp lại vớ i nhau ta sẽ đượ c một phươ ng pháp k ết hợ p r ất tốt, cụ thể

ở đây ta sẽ tìm hiểu phươ ng pháp k ết hợ p giữa A-GPS vớ i Cell-ID.

5.1.3.3 Phươ ng pháp k ết hợ p

Trong mạng GSM/GPRS, WCDMA thì phươ ng pháp k ết hợ p A-GPS vớ i Cell-ID

là phổ biến nhất. Phươ ng pháp k ết hợ p này sẽ nắm lấy ưu điểm của cả hai k ỹ thuật riêng

biệt A-GPS và Cell-ID, chúng bù tr ừ, hỗ tr ợ khuyết điểm của nhau. Cụ thể là vùng phục

vụ của A-GPS sẽ tăng lên, và cải thiện đáng k ể độ chính xác của A-GPS trong nhiều

tr ườ ng hợ p. Độ chính xác và vùng phủ của A-GPS r ất tốt ở mọi địa điểm mà thuê bao

tớ i, tuy vậy nó sẽ giảm mạnh đi khi thuê bao ở trong các toà nhà hoặc vùng mật độ đông

đúc. Những nơ i này thườ ng mật độ cell r ất cao do đó phươ ng pháp cell-ID lại có khả

năng xác định đượ c vị trí khá chính xác cho dù không bằng A-GPS. K ết hợ p hai phươ ng

pháp này làm tăng khả năng roaming cho thuê bao và có thể hỗ tr ợ cho r ất nhiều MS đã

có trong mạng. Ngoài phươ ng án k ết hợ p A-GPS vớ i cell-ID ngườ i ta cũng có k ết hợ p A-

GPS vớ i E-OTD8.

Bảng 5-2 Đặc tính phươ ng pháp k ết hợ p

8 Xem phần phụ lục





Chỉ tiêu Đánh

giá

Chú thích

Độ ổn định Tốt Độ chính xác cao ở mọi vị trí địa lý

Độ chính xác Tốt Từ 5 đến 50 m khi sử dụng A-GPS và có thể

định vị ba chiều. Tuy nhiên cũng sẽ phụ thuộc

vào phươ ng án k ết hợ p

TTFF (Time to First Fix) Tốt Khoảng 5 đến 10s

Đầu cuối Trung

bình

Yêu cầu thay đổi cả phần cứng, phần mềm

Roaming Tốt Yêu cầu phải có A-GPS LS ở mạng khách. Tuy

nhiên sẽ hạn chế khi k ết hợ p A-GPS vớ i E-OTD

Hiệu suất Tốt Sử dụng ít băng thông và dung lượ ng của mạngKhả năng mở r ộng Tốt R ất dễ dàng mở r ộng

Tính tươ ng thích Tốt Phươ ng án này có thể sử dụng cho tất cả các

mạng GSM, GPRS và WCDMA

Trong phần tiế p theo chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu bài toán tìm đườ ng đi ngắn

nhất trên PocketPC9 để hiểu rõ hơ n ứng dụng to lớ n của LBS – các dịch vụ dựa trên định

vị.

5.2 Bài toán tìm đườ ng đi ngắn nhất trên PocketPC.

5.2.1 Giớ i thiệu bài toán

Đây là bài toán tìm ra đườ ng đi ngắn nhất từ nơ i này đến nơ i khác trên bản đồ số

trên PocketPC do tác giả cùng nhóm của mình tại công ty IWICOM10 Ở đây chúng ta sử

dụng từ “nơ i này” “nơ i khác” mà tránh sử dụng kiểu như “điểm này” “điểm khác”, như

vậy sẽ tổng quát hơ n và tránh đượ c hiểu lầm.

Input:

Nhậ p nơ i bắt đầu, nơ i cần đến (Ví dụ nhậ p tên của đườ ng, số nhà,…)

Ouput:

- Bản đồ đườ ng đi ngắn nhất nếu tồn tại thoả mãn có nơ i bắt đầu và nơ i cần đến.

- Chỉ r ẫn cụ thể đườ ng đi từ nơ i bắt đầu đến nơ i cần đến

9 một loại máy giả lậ p thay cho Mobile Phone10 Công ty phần mềm IWICOM





- Đườ ng đi ngắn nhất là đườ ng đi có hướ ng - tức là có tính đến yếu tố đườ ng một

chiều.

5.2.2 Thuật toán sử dụng trong bài toán

Chúng tôi đã sử dụng thuật toán nổi tiếng là Dijkstra để tìm đườ ng đi ngắn nhấtgiữa hai điểm. Sau đây xin giớ i thiệu sơ qua về thuật toán này.

Tóm t ắ t thuật toán:

Thuật toán Dijkstra chỉ áp dụng đượ c cho đồ thị không có cạnh âm. Giả sử ta phải

tìm đườ ng đi ngắn nhất từ x đến y. Thuật toán sẽ bắt đầu từ đỉnh xuất phát x và k ết thúc

khi đỉnh y đã đượ c xét (tối ưu).

Mảng arrnCost sẽ lưu đườ ng đi tối ưu - ngắn nhất (hiện tại) từ đỉnh xuất phát đến

các đỉnh trong đồ thị. Một đỉnh i đã đượ c xét xong ( finalized ) sẽ có arrnCost[i] chính là

độ dài đườ ng ngắn nhất.

Nếu muốn in ra đườ ng đi ngắn nhất, ta sẽ phải sử dụng thêm một mảng phụ để lưu

lại đỉnh tr ướ c đó (đỉnh cha). Đườ ng đi sẽ đượ c duyệt từ đỉnh y, đến arrnPrevious[y], …

đến khi nào gặ p đỉnh x thì dừng.

Có thể hiểu ngắn gọn r ằng tậ p đã xét xong (V\T)11

sẽ đượ c mở r ộng dần, bắt đầu làđỉnh x, sau đó là đỉnh x1 có chi phí đi từ x đến x1 là bé nhất, r ồi đến đỉnh x2 có đườ ng đ i

tích lu ỹ 12đi từ x hoặc x1 là bé nhất, r ồi đến đỉnh x3… cứ như vậy cho đến khi đỉnh y cũng

thuộc về tậ p đã xét xong (y ∈V\T hay y ∉ T13).

Cũng giống như thuật toán tìm cây khung Prime, việc tìm lại một đườ ng ngắn nhất

từ tậ p đã xét xong V\T đến tậ p chưa xét xong T sẽ tốn r ất nhiều chi phí (cần 2 vòng for),

do đó ta có thể cải tiến bằng cách lưu lại độ dài nhỏ nhất đến đỉnh v ∈ T và chỉ cần 1

vòng for để tìm đỉnh có độ dài min. Dướ i đây là thuật toán Dijkstra:1. Khở i tạo:

o Thuật toán đượ c bắt đầu vớ i giả thiết là độ dài đườ ng đi từ đỉnh xuất phát

đến tất cả các đỉnh khác là ∞ (có thể sử dụng tr ị đặc biệt là -1), tr ừ chính

đỉnh xuất phát x, có độ dài đườ ng đi là 0 (dùng mảng int arrnCost[MAX]):

arrnCost[i] = ∞ , ∀ i ≠ x; arrnCost[k] = 0

11 tậ p các điểm đã xét12 tổng đườ ng đi13 tậ p các điểm chưa xét





o Ngoài ra, ban đầu, tất cả các đỉnh đều thuộc về tậ p chưa xét xong (not

finalized yet ) T (dùng mảng int T[MAX]):

T[i] = true (1), ∀ i

o Để có thể lưu lại đườ ng đi ngắn nhất, ta cần sử dụng thêm một mảng (int arrnPrevious[MAX])

2. Nếu đỉnh y ∉ T, ngh ĩ a là y đã xét xong ( finalized ), và arrnCost[y] chính là đườ ng

đi ngắn nhất, ta dừng thuật toán, in ra chi phí và đườ ng đi ngắn nhất.

3. Chọn một đỉnh v ∈ T (chưa xét xong) có chi phí nhỏ nhất (dùng một vòng for).

Nếu không tìm đượ c một v như vậy, ngh ĩ a là không thể tìm đượ c đườ ng đi từ x

đến y (không liên thông). Dừng thuật toán và thông báo không tìm đượ c đườ ng đi.

4. Đánh dấu v đã đượ c xét xong ( finalized ): T := T\{v}T[v] = false (0))

5. ∀k ∈ T, nếu có cạnh nối từ v đến k và đườ ng đi ngắn hơ n

arrnCost[k] == -1 (chư a xét)

hoặ c arrnCost[k] > arrnCost[v] + a[v, k] (t ố i ư u hơ n)

thì ta sẽ cậ p nhật lại đườ ng đi ngắn nhất

hoặ c arrnCost[k] > arrnCost[v] + a[v, k]

6. Quay lại bướ c 2

Dướ i đây là minh họa cho thuật toán Dijkstra vớ i đỉnh xuất phát là 1, đỉnh k ết thúc là 2.





Nhận xét r ằng, thuật toán trên chỉ đúng khi, độ dài đườ ng đi đến các đỉnh xi luôn ≤

đườ ng đi đến các đỉnh x j (vói j≤i). Nếu như trong đồ thị có cạnh âm, đườ ng đi tìm đượ c





có thể sẽ không là tối ưu. Xét ví dụ dướ i hình sau vớ i đỉnh xuất phát là 0, đỉnh k ết thúc là

2:

B1: T = {0, 1, 2}, arrnCost[] = {0, ∞, ∞},

B2: v = 0⇒ T = {1, 2}, arrnCost[] = {0, 3, 2}

B3: v = 2⇒ T = {1}, arrnCost[] = {0, 3, 2}

B4: 2 ∉ T, dừng thuật toán. Đườ ng đi ngắn nhất tìm đượ c là

2.

Rõ ràng là nếu ta đi theo 0 → 1 → 2 thì đườ ng đi là 1 (3-2),

đườ ng đi 2 tìm đượ c không phải là chi phí ngắn nhất.

5.2.3 Dữ liệu bản đồ

Dữ liệu bản đồ trong bài toán đượ c xây dựng dựa trên k ỹ thuật vector. Đây là một

k ỹ thuật mạnh và hiệu quả. Ngườ i đọc có thể tìm hiểu thêm về k ỹ thuật vector ở phần 2.4

của luận văn, chúng ta sẽ không trình bài lại ở đây. Nhưng cũng xin nhắc lại là đối vớ i

bản đồ số có 3 lớ p quan tr ọng nhất, đó là: các điểm, các đườ ng, các vùng.

Trong bài toán này, bản đồ đượ c chia thành các cell – hay các ô. Một một cell gồm

một chỉ số Index để phân biệt cell này vớ i cell khác.

Hình 5-6 Bản đồ đượ c chia thành các ô - cell

Bản đồ trên minh họa một bản đồ đượ c chia thành nhiều ô – cell, trong một cell có

nhiều đườ ng khác nhau chạy qua, và trong một cell cũng có nhiều các đa giá – polygon,

3

2

-2

1

0

2





các hình nhiều nét – polylines, các đườ ng giao nhau - cross. Trong thực tế mỗi một cross

có thể là ngã ba, ngã tư, ngã năm,… Trong bài toán mỗi link là đườ ng nối giữa hai cross

vớ i nhau. Một đườ ng thì gồm nhiều link. Một Polygon cũng như một đườ ng hay polyline

có thể nằm trên nhiều cell khác nhau.

5.2.4 Lập trình

Bài toán này chúng tôi đã sử dụng phần mềm eMbedded Visual C++ 3.0 để lậ p

trình, các lớ p của bản đồ đượ c xây dựng thành các thư viện lớ p riêng biệt. Ví dụ lớ p cell,

cross, polygon, polyline, line. Ví dụ lớ p link đượ c khai báo như sau:

Mỗi một link có một chỉ số riêng để phân biệt link này vớ i link kia. Ngoài ra vớ i

biến direct ta biết đượ c link này là link một chiều hay hai chiều…

Chúng ta khai báo một đườ ng như sau:

typedef class CLink { public:

WORD fromCross; // điểm giao bắt đầu một link WORD toCross; //điểm giao k ết thúc link BYTE direct; //chiều của link WORD numPoints; //số các điểmWORD streetIndex; //chỉ số link …

}*LINKPTR;

typedef class CStreet{

public:WORD numLinks; //số link mà đườ ng đi quaWORD* linkIndexs; //tậ p chỉ số link CString streetName; //tên đườ ng…

}* STREETPTR;





Còn bây giờ sau khi khai báo các lớ p chúng ta cần có một số hàm như:

void DrawLink(CDC*pDC,WORD linkIndex); //vẽ các link, CDC đặc tr ưng cho

thiết bị phần cứng.

void DrawStreet(CDC* pDC,CStreet*street); //vẽ đườ ngvoid DrawMap(CDC * pDC); //vẽ bản đồ

void DrawCell(CCell* cell,CDC *pDC, int left,int top,int right,int bottom,BOOL

all); //vẽ các ô – cell.

void DrawFullMap(CDC *pDC, int x,int y,int width,int height); //vẽ đầy bản đồ

BOOL ZoomOut(int x,int y); //phóng to bản đồ

BOOL ZoomIn(int x,int y); //thu nhỏ bản đồ

BOOL MoveLeft(); //dịch chuyển bản đồ sang trái

BOOL MoveRight(); //dịch chuyển bản đồ sang phảiBOOL MoveUp(); //dịch chuyển bản đồ lên trên

BOOL MoveDown(); //dịch chuyển bản đồ xuống dướ i

…

Trên đây là một số hàm chức năng quan tr ọng của chươ ng trình.

Ngườ i đọc có thể xem thêm một số khai báo lớ p, và định ngh ĩ a hàm ở phần phụ lục.





5.2.5 Một số hình ảnh của chươ ng trình

Trong phần này xin giớ i thiệu một số hình ảnh của chươ ng trình tìm đườ ng đi trên

PocketPC.

Hình 5-7 Bản đồ số trên PocketPC





Hình 5-8 K ết quả tìm đườ ng đi

Đườ ng đingắn nhấttìm đượ c





Hình 5-9 Hình ảnh bản đồ số phóng to

5.2.6 Đánh giá chươ ng trình

5.2.6.1 Các điểm đã đạt đượ c

• Chươ ng trình đã tìm ra đườ ng đi ngắn nhất giữa 2 “điểm”

• Có chỉ dẫn đườ ng đi rõ dàng

• Đườ ng đi tìm đượ c là có hướ ng

5.2.6.2 Các điểm chư a đạt đượ c, hướ ng phát triển

• Chươ ng trình chưa tính điến nhiều yếu tố khác của đườ ng đi như lưu lượ ng đườ ng

đi chẳng hạn

• Chươ ng trình sử dụng bản đồ số có sẵn và chưa k ết hợ p đượ c vớ i hệ thống GPS để

có thể định vị và tìm đườ ng đi trên toàn cầu!!! Đây cũng sẽ là hướ ng phát triển củachươ ng trình.





Chươ ng trình trong tươ ng lai là một chươ ng trình tìm đườ ng trên Mobile Phone sử

dụng k ỹ thuật A-GPS k ết hợ p vớ i một số k ỹ thuật khác như Cell-ID, hay E-OTD để định

vị trí và tìm đườ ng đi. Ngườ i đọc có thể tìm hiểu thêm về điều này trong [5.1.3.2]. Để

hiểu rõ tính năng của phươ ng pháp k ết hợ p giữa A-GPS vớ i E-OTD hay Cell-ID xin xem

Bảng 5-2 Đặc tính phươ ng pháp k ết hợ p

Vớ i những đặc tính của k ỹ thuật A-GPS như trên thì ta có thể thấy để giải quyết

bài toàn đặt ra: “tìm đườ ng đi ngắn nhất” của chúng ta r ất cần thiết sử dụng đến k ỹ thuật

này. Có thể nói mạnh dạn là k ỹ thuật A-GPS là lựa chọn số một trong tr ườ ng hợ p này.





CH ƯƠ NG 6 K ẾT LUẬN

Qua bài luận luận văn, tôi đã trình bày về bản đồ số, hệ thống GPS, và hệ thốngthông tin di động. Mục tiêu chính của luận văn đó là giúp cho ngườ i đọc hiểu về các ứng

dụng mạnh mẽ khi k ết hợ p công nghệ bản đồ số, hệ thống GPS và hệ thống di động

Mobile ví dụ các ứng dụng LBS. Đồng thờ i tác giả cũng trình bầy cách tích hợ p và giải

bài toán tìm đườ ng đi ngắn nhất.

• Bản đồ số

Bản đồ số sử dụng k ỹ thuật vector để xây dựng. Vớ i k ỹ thuật này thì bản đồ số đượ c

phân ra các lớ p khác nhau. Bao gồm: Điểm, Đườ ng, Vùng.Các điểm trên bản đồ số có thể là: ngôi nhà, tr ườ ng học…

Các đườ ng trên bản đồ số có thể là: đườ ng đi trên mặt đất

Các vùng trên bản đồ số có thể là: sông, hồ, biên giớ i quốc gia…

• Hệ thống GPS

Là hệ thống định vị toàn cầu lớ n nhất hiện nay do Mỹ xây dựng và duy trì. Hệ thống

GPS có thể định vị bất kì một điểm nào trên mặt đất, tại bất kì thờ i điểm nào vớ i độ chính

xác r ất cao. GPS gồm 28 vệ tinh, chúng liên tục truyền tín hiệu vệ tinh về trái đất và cáctr ạm điều khiển mặt đất thu tín hiệu, xử lí và truyền tín hiệu điều khiển lại cho các vệ

tinh. Không chỉ các tram điểu khiển mặt đất thu đượ c tín hiệu GPS mà bất kì một máy

thu GPS nào cũng có thể thu đượ c. Và đươ ng nhiên là vớ i một chiếc máy thu GPS trong

tay ta có thể đi lại thoải mái mà không sợ bị lạc, khi nó đã giúp ta tìm ra đườ ng đi hợ p lý!

• Hệ thống thông tin di động

Tr ải qua các thờ i kì phát triển của mình 1G, 2G, 3G và giờ đang hứa hẹn thờ i kì 4G,

thì hệ thống thông tin di động đã đóng một vai trò cực kì quan tr ọng trong việc thông tin

liên lạc trên thế giớ i.Từ các k ỹ thuật thông tin dựa trên tín hiệu analog - tươ ng tự đến k ỹ

thuật digital - số, k ỹ thuật đa truy nhậ p như TDMA, CDMA,… thì hệ thống thông tin di

động ngày càng hoàn thiện và phát triển lên một tầm cao mớ i! Và nó khiến cho cuộc sống

của chúng ta gắn bó ngày càng chặt chẽ hơ n vớ i chiếc điện thoại di động, bở i các dịch vụ

tiện ích cài đặt trên nó.

• Bài toái tìm đườ ng đi ngắn nhất





Đây là bài toán tìm đườ ng đi ngắn nhất trên PocketPC, bài toán đã áp dụng thuật toán

Dijkstra để tìm đườ ng đi ngắn nhất. Đườ ng đi ngắn nhất tìm thấy đượ c hiện thị trên bản

đồ số - xây dựng dựa trên k ĩ thuật vector. Bài toán này mở ra hướ ng phát triển bài toán

tìm đườ ng đi ngắn nhất trên điện thoại di động trong đó có sự k ết hợ p giữa bản đồ số vớ i

hệ thống định vị GPS.





PHỤ LỤC

1: Niên biểu phát triển của hệ thống GPS 2: Một số vệ tinh GPS 3: Hệ thống điện thoại di động vùng Bắc Âu (NMT) 4: Hệ thống viễn thông di động toàn cầu (UMTS) 5: K ỹ thuật E-OTD

N ội dung





1. Niên bi ể u phát tri ể n của hệ thố ng GPS

Niên biể u l ịch sử phát triể n hệ thố ng GPS

Thờ i gian S ự ki ệ n

Thậ p niên 1920s Rađờ i hệ thống dẫn đườ ng vô tuyến

Đầu Đại chiến thế giớ i 2

LORAN, hệ thống dẫn đườ ng áp dụng

phươ ng pháp đo độ lệch thờ i gian của tín

hiệu sóng vô tuyến, do Phòng thí nghiệm

Bức xạ Đại học MIT (MIT Radiation

Laboratory). LORAN cũng là hệ thống địnhvị trong mọi điều kiện thờ i tiết đầu tiên,

nhưng là hai chiều (v ĩ độ và kinh độ).

1957

Đại học MIT cho r ằng tín hiệu vô tuyến điện

của vệ tinh có thể tăng lên khi chúng tiế p cận

trái đất và giảm đi khi r ờ i khỏ trái đất và do

vậy có thể truy theo vị trí từ mặt đất

1959

TRANSIT, hệ thống dẫn đườ ng dựa trên vệ

tinh hoạt động đầu tiên, do Phòng thí nghiệmvật lý ứng dụng Johns Hopkins phát triển

dướ i sự chỉ đạo của TS Richard Kirschner.

Mặc dù khở i đầu Transit đượ c chế tạo để hỗ

tr ợ cho đội tàu ngầm của Mỹ nhưng những

công nghệ này đã đượ c phát triển có ích tr ở

thành Hệ thống định vị toàn cầu. Vệ tinh

Transit đầu tiên đượ c phóng lên vũ tr ụ vào

năm 1959.

1960

Hệ thống dẫn đườ ng đo hiệu thờ i gian ba

chiều (kinh độ, vị độ và độ cao longitude,

latitude and altitude) đầu tiên do Raytheon

Corporation đề xuất theo yêu cầu của Air

Force để làm hệ thống dẫn đườ ng sẽ đượ c sử

dụng vớ i (with a proposed ICBM) có thể đạt

tớ i độ lưu động bằng chạy trên một hệ thống





đườ ng ray. Hệ thống dẫn đườ ng đượ c trình

bày là MOSAIC (Mobile System for

Accurate ICBM Control). Ý tưở ng này bị đổ

vỡ khi chươ ng trình Mobile Minuteman bị

hủy bỏ vào năm 1961

1963

Tổng công ty Aerospace Corporation thực

hiện nghiên cứu về hệ thống không gian làm

cơ sở cho hệ thốn dẫn đườ ng cho phươ ng

tiện chuyển động nhanh theo ba chiều không

gian. Việc nghiên cứu này tr ực tiế p dẫn tớ i

khái niệm về hệ thống định vị toàn cầu. Khái

niệm liên quan đến việc đo thờ i gian tớ i củatín hiệu sóng vô tuyến đượ c phát đi từ vệ

tinh có vị trí chính xác đã biết. Đo thờ i gian

sẽ cho khoảng cách tớ i vị trí vệ tinh đã biết

và lần lượ t có thể xác định đượ c vị trí của

ngườ i sử dụng.

1963 Air Force bắt đầu hỗ tr ợ nghiên cứu

của Aerospace, chỉ định nghiên cứu này

bằng Dự án Hệ thống 621B. Khoảng năm1972, chươ ng trình này đã biểu diễn hoạt

động của một loại tín hiệu xác định khoảng

cách vệ tinh mớ i dựa trên tiếng ồn ngẫu

nhiên giả tạo (PRN, pseudo random noise).

1964

Timation, hệ thống vệ tinh hải quân, đượ c

phát triển dướ i sự chỉ đạo của Roger Easton

ở Phòng nghiên cứu Hải quan (NavalResearch Lab, NRL) để cải thiện đồng hồ có

tính ổn định cao, khả năng truyền thờ i gian,

và dẫn đườ ng 2 chiều. Hoạt động của

Timation theo tiêu chuẩn thờ i gian chuẩn vũ

tr ụ đã cung cấ p cơ sở quan tr ọng cho hệ

thống định vị toàn cầu. Vệ tinh Timation đầu

tiên đượ c phóng lên vũ tr ụ vào tháng 5 năm

1967.





1968

Bộ Quốc phòng Mỹ (DoD, Department of

Defence, USA) thành lậ p một ủy ban gọi là

Ủy ban Thự hiện Vệ tinh Dẫn đườ ng

(NAVSEC, Navigation Satellite Executive

Committee) để phối hợ p nỗ lực của các

nhóm dẫn đườ ng vệ tinh (Transit của Hải

quân, Chươ ng trình Timation, và SECOR

của Quân đội, hay còn gọi là Hệ thống đồng

tươ ng quan khoảng cách chuỗi (Sequential

Correlation of Range System). NAVSEC ký

hợ p đồng một số nghiên cứu để làm sáng tỏ

khái niệm dẫn đườ ng vệ tinh cơ bản. Nhữngnghiên cứu này về một số vấn đề chính xung

quanh khái niệm như lựa chọn tần số sóng

mang (dải L đối lậ p vớ i dải C), thiết k ế cấu

trúc tín hiệu, và lựa chọn định hình quỹ đạo

vệ tinh.

1969-1972

NAVSEC quản lý các thảo luận khái niệm

giữa các nhóm dẫn đườ ng vệ tinh khác nhau.

APL Hải quân ủng hộ nhóm Transit mở r ộng, trong khi NRL Hải quân ủng hộ cho

Timation mở r ộng, còn Air Force thì ủng hộ

cho “chòm sao đồng bộ mở r ộng”, tức dự án

‘Hệ thống 621B’.

Tháng 4 năm 1973

Thứ tr ưở ng Bộ Quốc phòng quyết định thiết

lậ p một chươ ng trình hợ p tác ba dịch vụ để

thống nhất những khái niệm khác nhau về định vị và dẫn đườ ng thành một hệ thống Bộ

quốc phòng hỗn hợ p gọi là Hệ thống vệ tinh

dẫn đườ ng quốc phòng (Defense Navigation

Satellite System). Air Force đượ c chỉ định

làm ngườ i quản lý (điều hành) chươ ng trình.

Hệ thống mớ i đượ c phát triển qua văn phòng

chươ ng trình k ết hợ p (joint program office),

vớ i sự tham gia của tất cả quan chủng quốc





phòng. Đại tá Brad Parkinson đượ c chỉ định

làm ngườ i chỉ đạo văn phòng chươ ng trình

k ết hợ p và đượ c đặt tr ọng trách phát triển k ết

hợ p khái niệm ban đầu về hệ thống dẫn

đườ ng dựa trên không gian (space-based

navigation system)

Tháng 8 năm 1973

Hệ thống đầu tiên đượ c trình bày tớ i Hội

đồng Thu nhận và Thẩm định Hệ thống

Quốc phòng (Defense System Acquisition

and Review Council, DSARC) bị từ chối

thông qua. Hệ thống đượ c trình lên DSARC

đượ c gói gọn trong Hệ thống 621B của Air Fore và không đại diện cho chươ ng trình k ết

hợ p. Mặc dù có ngườ i ủng hộ ý tưở ng của hệ

thống dẫn đườ ng dựa trên vệ tinh mớ i nhưng

Văn phòng Chươ ng trình K ết hợ p đã đượ c

thúc đẩy khẩn tr ươ ng tổng quát hóa khái

niệm bao gồm xem xét và yêu cầu tất cả các

binh chủng quốc phòng.

17/12/1973

Một khái niệm mớ i đượ c trình tớ i DSARCvà đượ c thông qua để thực hiện và cấ p kinh

phí là hệ thống NAVSTAR GPS, đánh dấu

khở i đầu công nhận khái niệm (ý tưở ng)

(Giai đoạn I của chươ ng trình GPS). Khái

niệm mớ i thực sự là một hệ thống dàn xế p

(thỏa hiệ p – compromise system) do Đại tá

Parkinson thươ ng lượ ng đã k ết hợ p tốt nhấtgiữa tất cả những khái niệm và công nghệ

dẫn đườ ng vệ tinh có sẵn. Cấu hình hệ thống

đượ c thông qua bao gồm 24 vệ tinh chuyển

động trong những quỹ đạo nghiêng chu k ỳ

12 giờ đồng hồ.

Tháng 6 năm 1974Hãng Rockwell International đượ c chọn làm

nhà cung cấ p vệ tinh cho chươ ng trình GPS.

Ngày 14 tháng 7 năm 1974 Vệ tinh NAVSTAR đầu tiên đượ c phóng lên





vũ tr ụ. Vệ tinh này đượ c chỉ định là Vệ tinh

Công nghệ Dẫn đườ ng (NTS) số 1, về cơ bản

đây là vệ tịnh Timation tân trang lại do NRL

đóng. Vệ tinh thứ hai (là vệ tinh cuối cùng)

của nhóm NTS đượ c phóng vào năm 1977.

Những vệ tinh này đượ c sử dụng cho việc đề

xuất đánh giá khái niệm (ý tưở ng) và thực

hiện những đồng hồ nguyên tử đầu tiên đã

đượ c phóng vào trong không gian (vũ tr ụ).

1977Thực hiện kiểm tra thiết bị ngườ i sử dụng ở

Yuma, Arizona.

22/2/1978

Vệ tinh Block I đầu tiên đượ c phóng. Toàn bộ 11 vệ tinh Block I đượ c phóng trong

khoảng thờ i gian 1978 và 1985 trên Atlas-

Centaur. Những vệ tinh Block I do Rockwell

International xây dựng đượ c coi là những vệ

tinh mẫu phát triển đượ c dùng để kiểm tra hệ

thống. Bị mất một vệ tinh do phóng tr ượ t.

26/4/1980

Phóng vệ tinh GPS đầu tiên thực hiện những

bộ cảm ứng Hệ thống phát hiện tiếng nổ hạt

nhân hoạt động tổng hợ p (Integrated

Operational Nucluear Detonation Detection

System (IONDS) sensors).

1982

Bộ Quốc phòng thông qua quyết định giảm

số vệ tinh của chòm vệ tinh GPS từ 24 xuống

18 tiế p theo sau tái cấu tạo lại chươ ng trình

chính do Quyết định 1979 của Văn phòngThư ký Bộ Quốc phòng gây ra để cắt giảm

kinh phí 500 triệu đô la (khoảng 30%) từ

ngân sách cho giai đoạn năm tài chính FY81-

FY86.

14/7/1983

Phóng vệ tinh GPS đầu tiên thực hiện hệ

thống dò tìm tiếng nổ hạt nhân (NDS) mớ i

hơ n

16/9/1983 Theo (the Soviet downing of Korean Air





flight 007), tổng thống Reagan hứa cho GPS

đượ c sử dụng cho các máy bay dân dụng

hoàn toàn miễn phí khi hệ thống đưa vào sử

dụng. Sự kiện này đánh dấu sự bắt đầu lan

tỏa công nghệ GPS từ quân sự sang dân sự.

Tháng tư 1985

Hợ p đồng thiết bị ngườ i sử dụng chính đầu

tiên đượ c giao cho JPO. Hợ p đồng bao gồm

việc nghiên cứu, phát triển cũng như lựa

chọn sản xuất các máy thu GPS dùng cho

máy bay, tàu thủy và máy thu xách tay (gọn

nhẹ).

1987

Bộ Quốc phòng chính thức yêu cầu Bộ Giaothông (Department of Transport, DoT) có

trách nhiệm thiết lậ p và cung cấ p một văn

phòng đáp ứng nhu cầu ngườ i sử dụng dân

sự về thông tin GPS, dữ liệu và hỗ tr ợ k ỹ

thuật. Tháng 2 năm 1989, Coast Guard có

trách nhiệm làm đại lý hướ ng dẫn Dịch vụ

GPS Dân sự (civil GPS service).

1984

Khảo sát tr ở thành một thị tr ườ ng GPS

thươ ng mại đầu bảng đượ c nâng cánh! Để bù

cho số vệ tinh giớ i hạn có sẵn trong quá trình

phát triển chòm vệ tinh, các nhà khảo sát đã

chuyển qua số k ỹ thuật nâng cao độ chính

xác bao gồm k ỹ thuật GPS Vi phân (DGPS)

và k ỹ thuật truy theo pha sóng mang (carrier

phase tracking)

3/1988

Thư ký Air Force thông báo về việc mở r ộng

chòm GPS tớ i 21 vệ tinh cộng thêm 3 vệ tinh

dự phòng

14/2/1989

Vệ tinh đầu tiên của các vệ tinh Block

II đã đượ c phóng từ Cape Canaveral AFT,

Florida, trên dàn phóng Delta II (Delta II

booster). Phi thuyền con thoi (Space Shuttle)

làm bệ phóng theo k ế hoạch cho các vệ tinh





Block II đượ c Rockwell Intenational đóng.

Tiế p theo tai nạn Challenger 1986, Văn

phòng Chươ ng trình K ết hợ p (JPO) xem xét

lại và đã sử dụng Delta II làm bệ phóng vệ

tinh GPS. SA (Selective Availabity) và AS

(Anti-spoofing.

21/6/1989

Hãng Martine Marietta (sau khi mua xong

General Electric Astro Space Division vào

năm 1992) đượ c thắng hợ p đồng xây dựng

20 vệ tinh bổ sung (Block IIR). Chiếc vệ tinh

Block IIR đầu tiên sẵng sàng để phóng vào

cuối năm 1996.

1990

Hãng Trimble Navigation, nhà sản xuất bán

máy thu GPS hàng đầu thế giớ i đượ c thành

lậ p năm 1978 hoàn thành loạt sản phẩm ban

đầu.

25/3/1990

DoD theo K ế hoạch Dẫn đườ ng Vô tuyến

Liên bang, lần đầu tiên khở i động (kích hoạt)

SA (Selective Availability) làm giảm độ

chính xác dẫn đườ ng GPS có chủ định.

8/1990

SA đượ c tắt đi trong chiến tranh vịnh Ba tư

(Persian Gulf War). Những yếu tố đóng góp

vào quyết định tắt SA bao gồm việc phủ

sóng ba chiều có giớ i hạn đượ c chòm

NAVSTAR cung cấ p trong quỹ đạo vào thờ i

gian đó và sớ máy thu mã số chính xác

(Precision (P)-code) trong bản kiểm kê củaDoD. DoD đã mua hàng nghìn máy thu GPS

dân dụng ngay sau đó không lâu đã dùng cho

lực lượ ng liên minh trong cuộc chiến tranh.

1990-1991

GPS đượ c các lực lượ ng liên minh dùng lần

đầu tiên trong điều kiện chiến tranh trong

Chiến tranh Vịnh Ba Tư. Sử dụng GPS cho

Bão Sa Mạc Hoạt Động (Operation Desert

Storm) chúng minh là cách sử dụng chiến





thuật thành công đầu tiên của công nghệ

không gian trong giớ i hạn thiết trí hoạt động.

29/8/1991SA đượ c kích hoạt lại sau Chiến tranh Vịnh

Ba Tư.

1/7/1991

Mỹ đã cho phép cộng đồng thế giớ i sử dụng

dịch vụ định vị tiêu chuẩn (SPS) GPS bắt

đầu từ năm 1993 trên cơ sở liên tục và miển

phí trong vòng ít nhất 10 năm. Lờ i đề nghị

này đượ c thông báo trong Hội nghị Dẫn

đườ ng Hàng không lần thứ 10 (the 10th Air

Navigation Conference) của Tổ chức Hàng

không Dân dụng Quốc tế (ICAO,International Civil Aviation Organization).

5/9/1991

Mỹ mở r ộng lờ i đề nghị 1991 vào Hội nghị

thườ ng niên ICAO bằng cách cho phép thế

giớ i sử dụng SPS trong tươ ng lai, việc này

phụ thuộc vào việc có đủ vốn, cung cấ p dịch

vụ này tối thiểu 6 năm có thông báo tr ướ c về

việc chấm dứt hoạt động GPS hoặc xóa bỏ

SPS.

8/12/1992

Bộ Tr ưở ng Bộ Quốc phòng chính thức thông

báo Khả năng hoạt động đầu tiên của GPS,

có ngh ĩ a là 24 vệ tinh trên quỹ đạo hệ thống

GPS không còn là hệ thống đang triển khai

nữa mà GPS đã có khả năng duy trì độ chính

xác ở mức độ sai số 100 mét và có sẵn trên

toàn cầu liên tục cho ngườ i sử dụng SPS như đã hứa.

17/2/1994

Ngườ i quản tr ị FAA David Hinson thông

báo GPS là một hệ thống dẫn đườ ng đầu tiên

đã đượ c thông qua để sử dựng làm phươ ng

tiện hỗ tr ợ dẫn đườ ng độc lậ p cho tất cả các

phươ ng tiện bay thông qua tiế p cận không

chính xác (nonprecision approach).

6/6/1994 Ngườ i quản tr ị FAA David Hinson thông





báo ngừng phát triển Hệ thống Hạ cánh Vi

sóng (MLS) cho việc hạ cánh Loại II và III.

11/1994

Hãng Orbital Sciences, một nhà sản xuất tên

lửa và vệ tinh hàng đầu thế giớ i đồng ý mua

hãng Magellen Corp., một nhà sản xuất máy

thu GPS cầm tay ở California bằng trao đổi

chứng khoán tr ị giá 60 triệu đô la Mỹ, mang

lại cho Orbital tiến gần tớ i mục tiêu tr ở thành

công ty viển thông hai chiều dựa vào vệ tinh.

8/6/1994

Ngườ i quản tr ị FAA David Hinson thông

báo thực hiện Hê thống Gia tăng Vùng r ộng

(WAAS, Wide Area Augmentation System)nhằm mục đích cải thiện tính hợ p nhất GPS

và tăng tính sẵn có cho ngườ i sử dụng dân sự

trên tất cả các phươ ng tiện bay. Giá chươ ng

trình theo dự tính mất 400-500 triệu đô la

Mỹ. Chươ ng trình này đượ c lậ p k ế hoạch

thực hiện vào khoảng năm 1997.

11/10/1994

Ủy ban hành động dẫn đườ ng định vị Bộ

Giao thông (the Department of

Transportation Positioning / Navigation

Executive Committee) đượ c thành lậ p để

cung cấ p diễn đàn qua đại lý nhằm thực hiện

chính sách GPS.

14/10/1994

Ngườ i quản tr ị FAA David Hinson nhắc lại

lờ i đề nghị (US’s offer) làm GPS-SPS có sẵn

trong tươ ng lai, dựa trên cơ sở liên tục vàtoàn cầu miễn phí cho ngườ i sử dụng tr ực

tiế p trong thư gửi cho ICAO.

16/3/1995

Tổng thống Bil Clinton tái khẳng định r ằng

Mỹ cung cấ p tín hiệu GPS cho cộng đồng

ngườ i sử dụng dân dụng thế giớ i trong thư

gửi cho ICAO

T ừ sau nă m 1995 hệ thố ng GPS vẫ n tiế p t ục đượ c duy trì và bảo d ưỡ ng cũng như thay

thế nhữ ng vệ tinh già tuổ i. Nhữ ng vệ tinh thế hệ GPS-IIR đ ã và đ ang đượ c phóng lên để





thay thế nhữ ng vệ tinh già tuổ i. V ệ tinh mớ i nhấ t đượ c phóng lên ngày 16/9/2005 mang

tên GPS-IIR-M1, là vệ tinh đầu tiên thuộc thế hệ 8 chiế c vệ tinh hiện đại nhấ t GPS-IIR-

M. Theo k ế hoạch, vệ tinh tiế p theo sẽ đượ c phóng lên không gian vào tháng giêng nă m

nay (2006).

2. M ột số vệ tinh GPS

- Block IIA

Hình 0-1 Vệ tinh Block IIA

Mặc dù các vệ tinh bay trên 6 qu ĩ đạo khác nhau nhưng chúng cùng nghiêng một

góc như nhau so vớ i qu ĩ đạo, các vệ tinh Block IIA có một chút sự khác nhau trong vũ tr ụ.

Vào năm 1990 vệ tinh Block IIA đượ c đưa vào hoạt động. Vệ tinh Block IIA đượ c xây

dựng từ số 22 đến 40, tức là có 18 vệ tinh Block IIA. Các vệ tinh Block II/IIA thiết k ế dựa

trên mô hình Block I nhưng có sự cải tiến về dung lượ ng lưu tr ữ, chống sai sót, cải thiện

độ chính xác và khả năng giảm bớ t lỗi.

Các vệ tinh Block IIA đượ c thiết k ế vớ i 180 ngày hoạt động mà không cần sự giám

sát của khối điều khiển trong hệ thống GPS. Và đươ ng nhiên trong thờ i gian này độ giảmcủa tính chính xác là rõ ràng. Còn về thông số k ỹ thuật thì Block IIA cũng tươ ng tự như

Block II.

- Block IIR





Hình 0-2 Vệ tinh Block IIA

Năm 1989 General Electric AstroSpace đã xây dựng 21 vệ tinh Block IIA( số vệ

tinh từ 41 đến 62). Các vệ tinh này có thể hoạt động không cần sự kiểm soát của khối

điều khiển trên mặt đất từ 14 đến 180 ngày.

- Block IIF

Hình 0-3 Vệ tinh Block IIF

Đây là loại vệ tinh thứ tư thuộc nhóm các vệ tinh sô II, Block IIF đưa vào hoạt

động để phục vụ cả quân sự và ngườ i dân thườ ng. Boeing có khả năng sẽ sản xuất 16 vệ

tinh loại này, trong đó 6 cái đã đượ c đặt hàng bở i lực lượ ng không quân của Mỹ và dự

kiến sẽ đưa chúng lên qu ĩ đạo vào giữa năm nay(2006).





Chúng ta có thể tham khảo một số tính năng k ỹ thuật của loại vệ tinh này:

Bảng 0-1 Thông số k ỹ thuật vệ tinh Block IIF

Block IIF Tần số 1572.42 MHz and 1227.6 MHz (dải L)

2227.5 MHz (dải S)

Nhà cung cấ p

Khối lượ ng ? kg

Tuổi thọ 15 năm

Điện năng tiêu thụ 2,440 kw

Pin 3 – 35 cell Ah NiCdCao x R ộng x Dài 244 x 197 x 197 cm

3. H ệ thố ng đ i ệ n thoại di động vùng Bắ c Âu (NMT)

Vào ngày 1/10/1981, Hệ thống Điện thoại Di động Bắc Âu NMT450 tr ở thành hệ

thống truyền thông di động mạng tế bào châu Âu đầu tiên đượ c mở dịch vụ (theo [MAC-

93]). Hệ thống này thủa đầu đượ c phát triển để cung cấ p các tiện ích truyền thông di động

tớ i các vùng nông thôn và thưa dân cư tại các nướ c thuộc xứ Scandinavi, như Đan Mạch, Na Uy, Phần Lan, và Thuỵ Điển. NM450 đượ c phát triển chú tr ọng đến các máy điện

thoại trên xe hơ i và xách tay. Nhờ việc áp dụng các chuẩn chung và những tần số hoạt

động, roaming giữa các quốc gia thuộc xứ Scandinavi này tr ở nên dễ dàng. Đặc biệt, sự

ra mắt của loại công nghệ mớ i này đã tạo cho các nhà vận hành và phân phối mạng sự đi

đầu về thị tr ườ ng; một trong số đó còn đượ c coi như vẫn còn đang phát triển mạch mẽ

đến ngày nay. Do gần tươ ng đươ ng vớ i những hệ thống thuộc thế hệ thứ nhất (1G),

NMT450 là một hệ thống k ỹ thuật analog. Hệ thống này hoạt động trên băng tần 450

MHz, cụ thể 453÷457,5 MHz từ mobile đến BS và 463÷467,5 MHz từ BS đến mobile.

FDMA/FM đượ c sử dụng làm phươ ng thức đa truy nhậ p và phươ ng thức điều chế cho tín

hiệu âm thanh vớ i khoảng dịch tần lớ n nhất là ±5 kHz. Khoá mã dịch tần (FSK) đượ c sử

dụng để điều chế tín hiệu điều khiển vớ i một khoảng dịch tần là ±3,5 kHz. NMT450 hoạt

động sử dụng một khoảng phân cách kênh là 25 kHz, cho phép hỗ tr ợ tớ i 180 kênh. K ể từ

khi có sự ra đờ i, hệ thống NMT450 đã liên tục tiến triển cùng vớ i sự phát triển của các hệ

thống NMT450i (chữ “i” có ngh ĩ a là cải tiến) và NMT900. NMT900 đượ c khai tr ươ ng

thành dịch vụ vào năm 1986, vào cùng khoảng thờ i gian các quốc gia Tây Âu khác đang bắt đầu cho ra mắt các giải pháp dựa vào mạng tế bào di động thành phố của chính mình.





NMT900 đượ c xây dựng để đáp ứng nhu cầu sử dụng trong thành phố, phục vụ cho các

thiết bị k ết cuối cầm tay và xách tay. Hệ thống này hoạt động trên băng tần 900MHz vớ i

khả năng phù hợ p vớ i tốc độ dữ liệu cao và nhiều kênh. Hệ thống NMT vẫn tiế p tục nắm

giữ một thị phần quan tr ọng trên toàn cầu và đặc biệt, hệ thống này tiế p tục tiến triển qua

một loạt các chươ ng trình nâng cấ p có hoặch định. Ở châu Âu, họ NMT có một thị phần

r ất lớ n trong các quốc gia Đông Âu, nơ i mà điện thoại di động ngày nay chỉ mớ i đang bắt

đầu tr ở nên thịnh hành. Giai đoạn tiế p theo trong sự phát triển của mạng NMT450 như

đượ c khở i xướ ng bở i NMT MoU là số hoá tiêu chuẩn. Điều này đượ c coi như một bướ c

tiến hoá quan tr ọng và cần thiết trên quan điểm cạnh tranh từ các mạng Mobile thế hệ 2G

đang tồn tại và các thế hệ trong tươ ng lai. Điều này sẽ đạt đượ c qua sự nhậ p cuộc của

mạng GSM, và sẽ đượ c gọi là GSM400. Khả năng để cung cấ p các mạng điện thoại GSM

băng ghép để hỗ tr ợ việc roaming toàn cầu đượ c xem như là khá hấ p dẫn. Tiến tớ i nhữngtháng cuối năm 1999, Nokia và Ericsson hội nhậ p để thử nghiệm cuộc gọi đầu tiên tạo ra

trên một máy điện thoại di động nguyên bản GSM400/1800 song mốt. K ể từ năm 1981,

các nướ c Bắc Âu đã liên tục dẫn đầu trên tổng số 60% dân số hiện nay ở Phần Lan và Na

Uy cùng có máy điện thoại di động. Hai công ty thuộc nhóm Scandinavi, Nokia và

Ericsson, là những ngườ i dẫn đầu thế giớ i về công nghệ điện thoại di động và cả hai đều

đang đẩy mạnh sự tiến triển của loại điện thoại này.

4. H ệ thố ng vi ễ n thông di động toàn cầu (UMTS)UMTS là hệ thống 3G của châu Âu và sẽ là một thành phần trong họ của các giao

diện sóng radio mà sẽ hình thành nên IMT-2000, hoạt động trên các băng tần phân cấ p

cho FPLMTS tại WARC 92 và cho IMT-2000 tại WRC 2000. Giống như IMT-2000,

UMTS sẽ bao gồm cả hai thành phần vệ tinh và mặt đất.

Ngay năm 1988, cuộc nghiên cứu về UMTS đã bắt đầu là một phần của cuộc

nghiên cứu của EU và chươ ng trình Phát triển về Truyền thông Tiên tiến ở Châu Âu

(RACE) (theo [DAS-95]). Thực tế cho thấy, EU đã tiế p tục đóng một vai trò nổi bật trong

việc hỗ tr ợ cuộc nghiên cứu và phát triển xuyên suốt những năm của thậ p k ỷ 1990, đáng

ghi nhận là thông qua chươ ng trình các công nghệ truyền thông tiên tiến và các dịch vụ

(ACTS) trong những năm 1994 đến 1998 và chươ ng trình các công nghệ xã hội thông tin

(IST) trong những năm 1998 đến 2002. Thông qua những bướ c đầu này, một nền văn hoá

của sự hợ p tác quốc tế giữa các nhà sản xuất, khai thác, các nhà cung cấ p dịch vụ, các

chuyên gia thành lậ p cuộc nghiên cứu và các tr ườ ng đại học đã đượ c tạo lậ p một cách

thành công. Chắc chắn, chươ ng trình ACTS trong 4 năm này đã đóng một vai trò nổi tr ội

trong việc phát triển và chuẩn hoá các công nghệ UMTS, cá biệt, trong những l ĩ nh vực





của giao diện sóng radio và các công nghệ mạng. K ẻ đi theo sau nó, chươ ng trình IST,

hứa hẹn tiế p tục vớ i sự thành công của các tiền lề nghiên cứu tr ướ c đó.

Một sự phát triển quan tr ọng trong việc thiết lậ p UMTS diễn ra năm 1996, khi một hội

gồm các nhà vận hành khai thác viễn thông, nhà sản xuất, và các nhà kiểm soát gộ p vào

nhau tạo nên Diễn đàn UMTS. Diễn đàn này đượ c thành lậ p nhằm để xúc tiến và đẩy

mạnh sự phát triển của UMTS thông qua sự xác nhận của các hoạt động chính sách cần

thiết và các chuẩn. Để đạt đượ c mục tiêu này, diễn đàn vạch ra bốn nhóm làm việc, đó là:

Nhóm có xu hướ ng về thị tr ườ ng; nhóm có xu hướ ng về kiểm soát; Nhóm có xu hướ ng

về phổ tần; và nhóm có xu hướ ng về thiết bị đầu cuối. K ết quả hoạt động của bốn nhóm

này cho thấy r ằng, một vài báo cáo đã đượ c đưa ra giải quyết vớ i những vấn đề bao gồm

những yêu cầu về quang phổ của UMTS, thị tr ườ ng tiềm ẩn, và các điều kiện cấ p phép

(theo [UMT-97, UMT-98a, UMT-99b, UMT-99c, UMT-00a, UMT-00b, UMT-00C,và UMT-01]). Thoạt đầu, ngườ i ta có ý định thực hiện thành lậ p UMTS cho đến cuối thế

k ỷ 20. Tuy nhiên, nó đã đượ c kiểm duyệt lại cho tớ i năm 2002. Giống như GSM, thờ i k ỳ

đầu, UMTS đượ c ngườ i ta ra ý định thiết k ế hoàn toàn từ vạch xuất phát. Phươ ng hướ ng

này làm việc vớ i GSM do tại thờ i điểm thiết k ế, có một nhu cầu cần có một hệ thống cải

cách mớ i, có ngh ĩ a r ằng, việc thực hiện một dịch vụ k ỹ thuật số xuyên lục địa. Tuy nhiên,

đến quãng thờ i gian mà UMTS đượ c đặt mục tiêu cho việc thực hiện các dịch vụ kiểu

GSM, chắc sẽ đã có mặt cho một khoảng thờ i gian đáng k ể và sẽ đạt đượ c mức độ chiếm

l ĩ nh thị tr ườ ng đáng k ể. Thực ra, ngườ i ta liệu tr ướ c r ằng, GSM sẽ tiế p tục nắm giữ phầnlớ n l ĩ nh vực truyền thoại và lưu lượ ng tốc độ dữ liệu thấ p trong ít năm đầu sau sự ra mắt

của UMTS. Thực tế thì thấy, UMTS sẽ cải tiến từ các mạng GSM và ISDN. Con đườ ng

di chuyển từ GSM sang UMTS, có thể coi là G-UMTS, là tiêu điểm trong giai đoạn đầu

của công cuộc thực hiện UMTS của 3GPP.

3GPP đượ c hình thành vào năm 1998 vớ i mục đích cung cấ p toàn cầu những chỉ tiêu k ỹ

thuật ứng dụng cho một hệ thống mobile 3G. Những chỉ tiêu k ỹ thuật này đượ c dựa trên

một CN của GSM cải tiến và UTRA (theo [HUB-00]).

Nhìn chung, UMTS phải làm theo hai chức năng sau:

1. Hỗ tr ợ tất các dịch vụ, phươ ng tiện và các ứng dụng đó hiện đang đượ c cung cấ p bở i

các hệ thống 2G đang tồn tại và, càng đi xa hơ n càng tốt, thuộc một QoS tươ ng đươ ng

vớ i của mạng cố định; và

2. Cung cấ p một loạt các dịch vụ kiểu đa phươ ng tiện băng r ộng. Những dịch vụ này sẽ

có mặt phổ biến vớ i tốc độ bit trong khoảng từ 64 đến 2048 kb/s, cung cấ p việc truyền

hình ảnh, truy nhậ p cơ sở dữ liệu từ xa, truyền fax độ nhậy cao, video phân giải thấ p, truynhậ p trang Web... Cả hai loại dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói sẽ đượ c hỗ





tr ợ bở i UMTS. Một số dịch vụ sẽ bắt buộc phải có nhu cầu về băng thông theo yêu cầu,

đó là phân cấ p băng thông động tớ i ngườ i sử dụng phía cuối khi cần thiết.

5. K ỹ thuật E-OTD

E-OTD (Enhanced Observed Time Difference) Ngườ i ta chỉ dùng E-OTD trong

mạng GSM/ GPRS. Trong mạng này MS giám sát các cụm truyền từ các BTS lân cận và

đo độ lệch thờ i gian các khung từ các BTS này làm cơ sở của phươ ng pháp xác định vị

trí. Độ chính xác của phươ ng pháp E-OTD phụ thuộc vào độ phân giải của phép đo độ

lệch thờ i gian, vị trí địa lý đặt các BTS lân cận và môi tr ườ ng truyền sóng. MS phải đo

thờ i gian chênh lệch từ ít nhất ba BTS để hỗ tr ợ xác định đượ c vị trí của MS.

Hình 0-4 Nguyên lý hoạt động của E-OTD

Vớ i phươ ng pháp E-OTD, thờ i gian chính xác là tham số hết sức quan tr ọng để

xác định vị trí của MS, vì vậy trong mạng GSM/GPRS yêu cầu có thêm các phần tử

LMU (Location Measurement Unit) vớ i tỷ lệ 1,5 BTS cần có 1 LMU. Như vậy, việc đưa

thêm phần tử mớ i LMU vào mạng làm cấu trúc mạng thay đổi đáng k ể. Để cung cấ p dịch

vụ này ở diện r ộng cần lắ p đặt r ất nhiều LMU cho các BTS của mạng, điều này yêu cầu

các k ỹ sư phải định cỡ mạng, đánh giá ảnh hưở ng tớ i phần vô tuyến khi lắ p thêm các

phần tử này. Ngoài ra, MS cũng cần nâng cấ p về phần mềm để hỗ tr ợ cho E-OTD và

khách hàng phải mang máy của mình đến các trung tâm để cậ p nhật phần mềm này. Hơ n

nữa, MS sẽ gặ p phải vấn đề khi họ roaming sang mạng của nhà khai thác khác mà mạng

này không cài đặt các phần tử LMU.





E-OTD là giải pháp cải thiện đượ c các chỉ tiêu so vớ i cell-ID, tuy nhiên lại yêu

cầu r ất nhiều LMU. Điều này có ngh ĩ a là làm tăng chi phí, khó thực hiện... Ngoài ra, E-

TOD yêu cầu có đượ c thông tin từ ít nhất 3BTS do đó phươ ng pháp này sẽ cho độ chính

xác kém ở những vùng mật độ BTS thưa, hoặc trong tr ườ ng hợ p các BTS thẳng hàng

(dọc các đườ ng quốc lộ,..).

6. Một số khai báo lớ p và định ngh ĩ a hàm chươ ng trình bài toán tìm đườ ng đi

ngắn nhất

• Khai báo lớ p

//Khai báo lớ p cell

typedef class CCell{

public:

WORD numIndexs;

BYTE numLayers;

WORD * indexs;

WORD * layers;

CCell** subCells;

CCell(CMapStream & stream,WORD numLayers,BYTE flag);virtual ~CCell();

} *CELLPTR;

//khai báo lớ p cross

typedef class CCross

{

public:

BYTE numLinks;

WORD* linkIndexs;

BYTE* atFroms;

WORD x;

WORD y;

CCross();

CCross(CMapStream &stream);virtual ~CCross();





} * CROSSPTR;

• Định ngh ĩ a hàm

//Định ngh ĩ a hàm vẽ đườ ng

void CMap::DrawStreet(CDC* pDC,CStreet *street)

{

for(int j = 0;j<street->numLinks;j++){

CLink* link = links[street->linkIndexs[j]];

CCross* fromCross = crosses[link->fromCross];

int fx = RealX2Screen(fromCross->x);

int fy = RealY2Screen(fromCross->y); pDC->MoveTo(fx,fy);

for(int k = 0;k<link->numPoints;k++){

MAPPOINT p = link->points[k];

fx = RealX2Screen(p.x);

fy = RealY2Screen(p.y);

pDC->LineTo(fx,fy);

}

CCross* toCross = crosses[link->toCross];fx = RealX2Screen(toCross->x);

fy = RealY2Screen(toCross->y);

pDC->LineTo(fx,fy);

}

}

//định ngh ĩ a hàm vẽ cellvoid CMap::DrawCell(CCell* cell,CDC *pDC,int l,int t,int r,int b,BOOL all){

if(cell != NULL){

if(cell->subCells != NULL){

BOOL draw = all;

if(!all){

if(l>=left && r<=right && t>= top && b<=bottom){

draw = true;

all = true;} else {





draw = !((l < left && r < left)||

(l > right && r > right)||

(t < top && b < top)||

(t > bottom && b > bottom));

}

}

if(draw){

int mx = (l+r)>>1;

int my = (t+b)>>1;

DrawCell(cell->subCells[0],pDC,l,t,mx,my,all);

DrawCell(cell->subCells[1],pDC,mx,t,r,my,all);

DrawCell(cell->subCells[2],pDC,l,my,mx,b,all);DrawCell(cell->subCells[3],pDC,mx,my,r,b,all);

}

} else {

boolean draw = all;

if(!all){

if(l>=left && r<=right && t>= top && b<=bottom){

draw = true;

} else {draw = !((l < left && r < left)||

(l > right && r > right)||

(t < top && b < top)||

(t > bottom && b > bottom));

}

}

if(draw){

for(int i = cell->layers[0];i<cell->layers[1];i++){

int index = cell->indexs[i];

if(mask[index]&POLYGON_MASK) continue;

mask[index]|=POLYGON_MASK;

CPoly * poly = polygons[index];

POINT* points = Poly2PointPtr(poly,-left,-top,shift);

if(points!= NULL){CBrush brush(poly->color&0xF0F0F0);





CPen pen(BS_SOLID,1,poly->color);

CBrush * oldBrush = pDC-

>SelectObject(&brush);

CPen *oldPen = pDC->SelectObject(&pen);

pDC->Polygon(points,poly->numPoints);

pDC->SelectObject(oldBrush);

pDC->SelectObject(oldPen);

delete[] points;

}

}

for(i = cell->layers[1];i<cell->layers[2];i++){int index = cell->indexs[i];

if(mask[index]&POLYLINE_MASK) continue;

mask[index]|=POLYLINE_MASK;

CPoly * poly = polylines[index];

POINT* points = Poly2PointPtr(poly,-left,-top,shift);

if(points != NULL){

CPen pen(BS_SOLID,1,poly->color);

CPen *oldPen = pDC->SelectObject(&pen); pDC->Polyline(points,poly->numPoints);


delete[] points;

}

}

CPen p(BS_SOLID,nStreetWidth,STREET_COLOR);

CPen *oldPen = pDC->SelectObject(&p);

int n = (int)cell->layers[0]* nPaintedScale/nSqrMaxShift;

for(i = 0;i<n;i++){

int streetIndex = cell->indexs[i];

if(mask[streetIndex]&STREET_MASK) continue;

mask[streetIndex]|=STREET_MASK;

CStreet* street = streets[streetIndex];

for(int j = 0;j<street->numLinks;j++){CLink* link = links[street->linkIndexs[j]];





CCross* fromCross = crosses[link-

>fromCross];

int fx = RealX2Screen(fromCross->x);

int fy = RealY2Screen(fromCross->y);

pDC->MoveTo(fx,fy);

draw = fx>=0&&fx<width && fy>=0&&

fy<height;

for(int k = 0;k<link->numPoints;k++){

MAPPOINT p = link->points[k];

fx = RealX2Screen(p.x);

fy = RealY2Screen(p.y);

BOOL dr = fx>=0&&fx<width &&fy>=0&& fy<height;

if(dr || draw){

pDC->LineTo(fx,fy);

}

draw = dr;

}

CCross* toCross = crosses[link->toCross];fx = RealX2Screen(toCross->x);

fy = RealY2Screen(toCross->y);

BOOL dr = fx>=0&&fx<width && fy>=0&&

fy<=height;

if(draw||dr){

pDC->LineTo(fx,fy);

}

}

}


}

}

}

}





TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Introduction to Digital Map Data, EDINA Digimap Training Session

2. ESRI Shapefile Technical Description, ESRI White Paper Environmental Systems

Research Institute, Inc.

3. Introduction to GPS, Chris Rizos, University of New South Wales, 1999©

4. Global positioning SYSTEM - Hệ thống định vị toàn cầu, Nguyễn Thanh Việt

5. Lịch sử hệ thống định vị toàn cầu Vietsciences- Nguyễn Đức Hùng

6. Công nghệ CDMA. SupportVietnam

7. Dịch vụ dựa trên vị trí thuê bao cho mạng GSM/GPRS, KS. Tr ần Anh Tú, TS. Chu Ng ọc

Anh, KS. Lươ ng Lý, KS.Bùi V ă n Phú

tim hieu tich hop ban do so he thong gps tren dtdd va bai toan tim duong di ngan nhat

Documents