Báo cáo tốt nghiệp 2012

Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

…………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………….…

Hà Nội, ngày….tháng…..năm 2012

Đề tài : Quản Lý Xe Khách - Nhóm SV Lớp CĐT2-K3 1


LỜI MỞ ĐẦU

Thế giới của con người ngày nay có được là nhờ một phần của sự phát triển với

tốc độ nhanh chóng của khoa học công nghệ. Những chiếc máy tính thô sơ đã được cải

tiến nhờ công nghệ bán dẫn và mạch tích hợp, những hệ điều hành ngày càng thông

minh và gần gũi với người sử dụng, những phát minh trong lĩnh vực vũ trụ và phát

triển mạng lưới thông tin…rất nhiều thành tựu trong từng lĩnh vực đã làm thay đổi

cuộc sống của chúng ta. Từ những cách thức quản lý công việc, điều hành cuộc sống,

tìm kiếm thông tin v..v.. đều chuyển biến và có những tiến bộ vượt bậc đem lại những

hiệu quả to lớn.

Lĩnh vực giao thông cũng nằm trong xu thế đó. Ngày nay các mạng lưới giao

thông phát triển rộng khắp, các phương tiện hoạt động thường xuyên và phương thức

quản lý cũng đòi hỏi chuyên nghiệp và hiệu quả hơn. Trên thế giới, cùng với sự ra đời

của ứng dụng dân sự của hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS, bài toán quản lý giao

thông, trong đó có quản lý các phương tiện giao thông đã được nghiên cứu và phát

triển thành các giải pháp khá hoàn chỉnh. Ở Việt Nam, đã có một số đề tài và nghiên

cứu về hệ thống định vị để quản lý xe khách sử dụng GPS .

Tại Việt Nam hiện nay mạng lưới thông tin di động toàn cầu (GSM) đã và đang

phát triển và hứa hẹn với nhiều công nghệ mới, đem lại nhiều giá trị cao. Đặc biệt với

phạm vi phủ sóng và tính ứng dụng rộng rãi, mạng di động trở thành một mạng lưới

thông tin rất hữu ích.

Với những lý do trên nhóm chúng em đã quyết tâm tìm hiểu và thực hiện một hệ

thống định vị để quản lý xe khách sử dụng hệ thống định vị GPS và công nghệ GPRS

mà cụ thể là đề tài “ Nghiên cứu và sử dụng hệ thống định vị dùng để quản lý xe

khách ”

Hà Nội, ngày….tháng…..năm 2012



LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện, đến nay đồ án tốt nghiệp với đề tài

“Nghiên cứu và sử dụng hệ thống định vị dùng để quản lý xe khách ” do thầy Bùi

Thanh Lâm hướng dẫn đã được hoàn thiện. Trong suốt thời gian nghiên cứu và thi

công đề tài, chúng em đã gặp không ít những khó khăn nhất định và đã nhận được

nhiều sự giúp đỡ nhiệt thành và quý báu.

Trước tiên, chúng em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Bùi Thanh Lâm đã tin

tưởng giao đồ án, chỉ đạo và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa Cơ

Khí – Bộ Môn Cơ Điện Tử , các bạn trên các diễn đàn điện tử, cùng toàn thể các bạn

sinh viên lớp Cơ Điện Tử 2 –K3 đã động viên, góp ý, tạo điều kiện thuận lợi nhất giúp

cho chúng em được hoàn thành đề tài đúng tiến độ được giao.

Do năng lực và thời gian còn hạn chế nên việc tìm thêm nhiều tài liệu làm giàu

cho đồ án còn thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được nhiều hơn nữa ý kiến đóng góp

của các thầy cô giáo, sự chia sẻ tài liệu của các bạn sinh viên để chúng em có thể hoàn

thiện hơn kiến thức của mình.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU



MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung

1.2 Phương hướng xây dựng đề tài

1.2 Các vấn đề đặt ra

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ DÙNG ĐỂN QUÁN LÝ XE

KHÁCH

2.1 Tổng quan về GPS

2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống GPS

2.1.2. Các thành phần của GPS

2.1.3. Hoạt động của hệ thống GPS

2.1.4. Bộ thu GPS

2.1.5. Phương trình xác định tọa độ

2.1.6. Hiệu chỉnh đồng hộ của bộ thu

2.1.7. Tín hiệu định vị

2.1.8. Nguồn lỗi của tín hiệu

2.1.9. Chuẩn NMEA0183

2.2. Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM và công nghệ GPRS

2.2.1. Các thế hệ phát triển của hệ thống thông tin di động.

2.2.2. Tổng quan về mạng thông tin di động số tế bào.

2.2.3. Giao diện vô tuyến

2.2.4. Kiến trúc mạng GSM

2.2.5. Các chức năng của mạng GSM

2.3 Dịch vụ số liệu cải tiến GPRS – General Packet Radio Service

2.3.1. Sơ lược

2.3.2. Kiến trúc hệ thống GPRS chung

2.3.3. Địa chỉ IP

2.3.4 Các lớp thiết bị GPRS

2.3.5 Thông số chất lượng dịch vụ (QoS) GPRS

2.3.6 Các dịch vụ hỗ trợ

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA HÓA HỆ THỐNG



3.1. Thiết kế mạch điều khiển

3.1.1 Modun sim 548C

3.1.1.1. Phần cứng ứng dụng GSM của SIM48C

3.1.1.2. Phần cứng ứng dụng GPS của SIM548C

3.1.1.3. Ứng dụng GSM trong SIM548C

3.1.1.4. Ứng dụng GPS trong SIM548C

3.1.2 ………………………………….......

3.2. Thiết kế giao diện điều khiển

3.2.1. ……………………………………..

3.2.2. ……………………………………..

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung



Xuất phát từ nhu cầu thực tế, nhất là trong thời kỳ mở rộng về hoạt động của các

hệ thống vận tải, giao thông yêu cầu quản lý chuyên nghiệp, hiệu quả, bài toán quản lý

và giám sát phương tiện giao thông trở nên rất bức thiết.

Bài toán này đã đặt ra cho hệ thống một số yêu cầu sau:

- Giám sát các phương tiện: xác định vị trí, theo dõi, cập nhật các trạng thái của

phương tiện: bao gồm cả các yếu tố bên trong phương tiện.

- Quản lý các phương tiện: tìm kiếm, kiểm tra…

- Tương tác 2 chiều, điều khiển phương tiện từ xa.

- Độ mở rộng và khả năng phục vụ lớn…

Một số giải pháp hiện nay :

- Cắt cử nhân viên theo dõi, ghi nhận các báo cáo bằng văn bản, hoặc đường điện

thoại.

- Sử dụng các module GPS – Galileo: các module này có chức năng thu tín hiệu

từ các hệ thống vệ tinh định vị, qua đó tính toán xác định được vị trí của thiết bị đó

theo hệ tọa độ địa lý: bao gồm kinh độ, vĩ độ và độ cao.

- GIS: là hệ thống phần mềm địa lý có chức năng tiếp nhận thông tin về vị trí địa

lý, sau đó xử lý và hiển thị trên hệ thống bản đồ số. Ví dụ như hệ thống quản lý tàu

đánh cá thông qua bộ đàm, quản lý taxi…

Tuy nhiên trong thực tế vẫn tồn tại các vấn đề :

- Đối với việc quản lý bằng các nhân viên cử theo các chuyến xe: tốn kém về

nhân lực và chưa hiệu quả. Khả năng giám sát và điều khiển chưa chuyên nghiệp.

- Việc sử dụng các module xác định vị trí bằng GPS còn đơn giản, các thiết bị

hầu hết được nhập khẩu nguyên chiếc, ứng dụng đơn thuần xác định vị trí. Bên cạnh

đó giá thành còn cao và không chủ động được về mặt kỹ thuật.

- Với một số hệ thống quản lý thông tin về bản đồ số như GIS: tuy đã xây dựng

theo mô hình hệ thống mức độ phổ biến chưa cao. Ứng dụng mang tính chuyên biệt,

đặc biệt là mức chi phí đầu tư lớn, chủ động về mặt kỹ thuật bị hạn chế.

1.2 Phương hướng xây dựng đề tài



Để khắc phục các thực trạng trên và tìm ra một giải pháp tối ưu hơn nhóm đã kết

hợp giữa công nghệ GPS và mạng di động GSM (cụ thể là công nghệ GPRS) để đưa ra

một hệ thống tối ưu hơn:

- Chi phí đầu tư, chi phí bảo trì và sử dụng thấp.

- Có khả năng quản lý hệ thống rộng lớn.

- Phạm vi quản lý không có giới hạn (khu vực nào có sóng di động là có thể triển

khai được.)

- Sản phẩm gọn nhẹ , dễ sử dụng…

Hệ thống bao gồm các module hoàn chỉnh đáp ứng tốt giải pháp quản lý các tuyến xe

buýt: Module phần cứng GPS , GPRS có nhiều chức năng, có khả năng định vị vị trí,

kết nối với trung tâm, phần mềm giám sát hiệu quả . . .

Hình 1.1. Sơ đồ thiết kế hệ thống

1.3 Các vấn đề đặt ra

Từ khi nhận được đề tài “ Nghiên cứu và sử dụng hệ thống định vị dùng để quản lý xe

khách ” , nhóm nhận thấy đây là một đề tài có nhiều module lắp ráp và khi tiến hành

triển khai sẽ gặp nhiều khó khăn:



Thứ nhất, về tài liệu đề tài do không phổ biến nên gây ra nhiều khó khăn trong việc

tìm hiểu đề tài

Thứ hai, truyền thông qua internet trên nền tảng GPRS là vấn đề mới đòi hỏi các

thành viên nhóm phải nỗ lực hết mình và năng động trong quá trình tìm hiểu

Thứ ba , ……………………………………………………………………………….

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ DÙNG ĐỂ QUẢN

LÝ XE KHÁCH

2.1. Tổng quan về GPS.

2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống GPS.



Sự ra đời của những phương tiện vận chuyển như máy bay, và những con tàu vũ trụ

đòi hỏi điều khiển những thiết bị đó trong không gian ba chiều. Những phương pháp

dẫn đường và những hệ thống dẫn đường vô tuyến điện chỉ xác định được vị trí theo 2

chiều không gian dùng cho việc dẫn dắt các tàu thủy đã trở thành lỗi thời và không còn

phù hợp. Trước những đòi hỏi về kỹ thuật đó nhiều nhà khoa học đã được chính phủ

Mỹ tài trợ để thực hiện nghiên cứu hệ thống dẫn đường dựa trên vũ trụ. Bộ Quốc

phòng Mỹ là cơ quan thiết kế và điều khiển hệ thống định vị toàn cầu. Trong nhóm

những người tham gia điều hành dự án GPS của Bộ Quốc Phòng Mỹ cần kể tới sự

đóng góp to lớn của TS Ivan Getting, người sáng lập The Aerospace Corporation, và

TS Bradford Parkinson, chủ tịch hội đồng quản trị của The Aerospace Corporation.

Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) được Chính phủ Mỹ

thiết lập năm 1995, là hệ thống định vị, dẫn hướng và định thời trên không trung được

sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Hệ thống vệ tinh này cung cấp miễn phí các dịch vụ có

liên quan, bao gồm các hoạt động dân sự và quân sự cho người sử dụng trên toàn thế

giới. Việc áp dụng công nghệ GPS không chỉ phổ biến cho việc sử dụng dân sự, từ ôtô,

máy bay đến điện thoại di động, mà cũng là một bộ phận không thể thiếu của hệ thống

an ninh và bảo vệ quốc phòng.

Hệ thống định vị toàn cầu (GPS-Global Positioning System) là một mạng gồm 24

vệ tinh Navstar quay xung quanh Trái đất tại độ cao 11.000 dặm (17.600 km). Được

Bộ Quốc Phòng Mỹ ấn định chi phí ban đầu vào khoảng 13 tỷ USD, song việc truy

nhập tới GPS là miễn phí đối với mọi người dùng, kể cả những người ở các nước khác.

Các số liệu định vị và định thời được sử dụng cho vô số những ứng dụng khác nhau

bao gồm hàng không, đất liền và hàng hải, theo dõi các phương tiện giao thông trên bộ

và tầu biển, điều tra khảo sát và vẽ bản đồ, quản lý tài sản và tài nguyên thiên nhiên.

Với việc khắc phục được những giới hạn về độ chính xác quân sự vào tháng

3/1996, ngày nay GPS có thể chỉ ra chính xác vị trí của các mục tiêu chỉ nhỏ bằng

đồng 10 xu ở bất kỳ nơi nào trên bề mặt trái đất.

Vệ tinh GPS đầu tiên đã được phóng vào năm 1978. Mười vệ tinh đầu tiên là các

vệ tinh ‘mở mang’, gọi là Block 1 (Lô 1). Từ năm 1989 đến năm 1993 có 23 vệ tinh

khai thác, gọi là Block 2 (Lô 2) đã được phóng lên quỹ đạo. Vệ tinh thứ 24 được

phóng nốt vào năm 1994 đã hoàn thành hệ thống.



Vệ tinh bay với vận tốc cao cứ 12 tiếng đồng hồ thì đủ một vòng quỹ đạo. Cho đến

nay đã có tổng số 28 vệ tinh, trong đó 24 chiếc đang hoạt động và 4 chiếc kia dùng để

dự phòng khi có một chiếc nào bị hỏng.

Quỹ đạo bay của hệ thống vệ tinh này cũng được sắp xếp để bất cứ chỗ nào trên

trái đất đều nhận thấy ít nhất là 4 vệ tinh đang bay ngang trên trời. Nhiệm vụ của thiết

bị GPS là làm sao nhận được tín hiệu phát ra từ các vệ tinh bay ngang trên trời … tối

thiểu là từ ba vệ tinh. Một khi máy đã nhận được tín hiệu phát ra từ các vệ tinh thì các

mạch điện tử trong máy sẽ đo và biết được khoảng cách từ các vệ tinh cũng như tọa độ

của nó.

Trong vài giây đồng hồ máy sẽ làm bài toán và cho giải đáp ngay đó là tọa độ của

máy, phương pháp này trong toán học gọi là TRILATERATION (phép đo 3 cạnh tam

giác). Tọa độ này cho bạn biết từ vĩ tuyến cho đến kinh tuyến chính xác đến mức độ

tới từng giây.

Một số hệ thống toàn cầu và khu vực khác như hệ thống Galileo do liên minh

Châu Âu và Cơ quan vũ trụ Châu Âu thiết lập. Hệ thống dẫn hướng trong không trung

GLONASS của Nga, Hệ thống QZSS của Nhật Bản và Hệ thống BEIDOU của Trung

Quốc hiện đang được xây dựng. Sau nghiên cứu đánh giá kỹ lưỡng. Chương trình dẫn

hướng vệ tinh Galileo, một sáng kiến hợp tác giữa liên minh Châu Âu và Cơ quan Vũ

trụ Châu Âu, cuối cùng đã nhận được sự khẳng định để sử dụng và chương trình này

rất giống với trọng tâm chính sách của Mỹ. Các thực thể quản lý và cơ quan an ninh

cũng được yêu cầu phát hiện và bảo vệ chống lại việc sử dụng các hệ thống này một

cách phi pháp và cho các mục đích chống đối. Nỗ lực duy trì Chương trình GLONASS

cho thấy dự định của Nga ủng hộ GNSS riêng của mình. Hệ thống do Chính phủ liên

bang Nga quản lý bao gồm 21 vệ tinh, có quỹ đạo quay quanh 3 hành tinh khác nhau.

Từ sau năm 1995 hệ thống GPS vẫn tiếp tục được duy trì và bảo dưỡng cũng như thay

thế những vệ tinh già tuổi. Năm 2000, số vệ tinh trong chòm GPS đã tăng lên 28 vệ

tinh. Những vệ tinh thế hệ GPS-IIR đã và đang được phóng lên để thay thế những vệ

tinh già tuổi. Vệ tinh được phóng lên ngày 16/9/2005 mang tên GPS-IIR-M1, là vệ

tinh đầu tiên thuộc thế hệ 8 chiếc vệ tinh hiện đại nhất GPS-IIR-M. Theo website

Space-Based Postioning, Navigation and Timing của chính phủ Mỹ “Chính phủ Mỹ

cam kết cung cấp tối thiểu 24 vệ tinh GPS hoạt động trên quĩ đạo với 95% thời gian.

Không lực Mỹ (USA Air Force) phóng các vệ tinh bổ sung có chức năng dự trữ để



phòng cho thời gian bảo dưỡng định kỳ các vệ tinh và bảo đảm tính sẳn có của ít nhất

24 vệ tinh hoạt động. Từ 28/08/2009, đã có 35 vệ tinh trong chòm GPS, với 30 vệ tinh

‘khỏe mạnh’ cho người sử dụng”. Do đó, chòm 30 vệ tinh đang thực sự bay như một

chòm 24 vệ tinh.

Lịch sử phát triển GPS

Bảng 2.1. Lịch sử phát triển GPS

Thời gian Sự kiện

22/2/1978

Vệ tinh Block I đầu tiên được phóng. Toàn bộ 11 vệ tinh Block I

được phóng trong khoảng thời gian 1978 và 1985 trên Atlas-

Centaur. Những vệ tinh Block I do Rockwell International xây dựng

được coi là những vệ tinh mẫu phát triển được dùng để kiểm tra hệ

thống. Bị mất một vệ tinh do phóng trượt.

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 hợp (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 tiếp theo sau tái cấu tạo lại chương trình

chính do Quyết định 1979 của Văn phòng Thư 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.

14/7/1983Phóng vệ tinh GPS đầu tiên thực hiện hệ thống dò tìm tiếng nổ

hạt nhân (NDS) mới hơn

16/9/1983 Theo the Soviet downing of Korean Air flight 007, tổng thống

Reagan hứa cho GPS được 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.

4/1985

Hợp đồng thiết bị người sử dụng chính đầu tiên được giao cho

JPO. Hợp 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 Giao thông (Department

of Transport, DOT có trách nhiệm thiết lập và cung cấp một văn

phòng đáp ứng nhu cầu người sử dụng dân sự về thông tin GPS, dữ

liệu và hỗ trợ kỹ thuật. Tháng 2 năm 1989, Coast Guard có trách

nhiệm làm đại lý hướng dẫn Dịch vụ GPS Dân sự (civil GPS

service).

1988

Khảo sát trở thành một thị trường GPS thương mại đầu bảng

được “nâng cánh” Để bù cho số vệ tinh giới hạn có sẵn trong quá

trình phát triển chòm vệ tinh, các nhà khảo sát đã chuyển qua số kỹ

thuật nâng cao độ chính xác bao gồm kĩ thuật GPS Vi phân (DGPS)

và kỹ thuật truy theo pha sóng mang (carrier phase tracking)

3/1988Thư ký Air Force thông báo về việc mở rộng chòm GPS tới 21

vệ tinh cộng thêm 3 vệ tinh dự phòng

14/2/1989

Vệ tinh đầu tiên của các vệ tinh Block II đã được phóng từ Cape

Canaveral AFT, Florida, trên dàn phóng Delta II (Delta II booster).

Phi thuyền con thoi (Space Shuttle) làm bệ phóng theo kế hoạch cho

các vệ tinh Block II được Rockwell Intenational đóng. Tiếp theo tai

nạn Challenger 1986, Văn phòng Chương trình Kết hợp (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) được thắng hợp 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 giới được thành lập năm 1978 hoàn thành loạt sản phẩm ban

đầu.

25/3/1990

DOD theo Kế hoạch Dẫn đường Vô tuyến Liên bang, lần đầu

tiên khởi động (kích hoạt) SA (Selective Availability) làm giảm độ

chính xác dẫn đường GPS có chủ định.

8/1990

SA được 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 giới hạn được chòm NAVSTAR cung cấp trong

quỹ đạo vào thời gian đó và số máy thu mã số chính xác (Precision

(P)-code) trong bản kiểm kê của DOD. DOD đã mua hàng nghìn

máy thu GPS dân dụng ngay sau đó không lâu đã dùng cho lực

lượng liên minh trong cuộc chiến tranh.

1990-1991GPS được các lực lượng liên minh dùng lần đầu tiên trong điều

kiện chiến tranh trong Chiến tranh Vịnh Ba Tư.

29/8/1991 SA được kích hoạt lại sau Chiến tranh Vịnh Ba Tư.

1/7/1991

Mỹ đã cho phép cộng đồng thế giới sử dụng dịch vụ định vị tiêu

chuẩn (SPS).GPS bắt đầu từ năm 1993 trên cơ sở liên tục và miễn

phí trong vòng ít nhất 10 năm. Lời đề nghị này được thông báo trong

Hội nghị Dẫn đường 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 rộng lời đề nghị 1991 vào Hội nghị thường niên ICAO

bằng cách cho phép thế giới sử dụng SPS trong tương lai, việc này

phụ thuộc vào việc có đủ vốn, cung cấp dịch vụ này tối thiểu 6 năm



có thông báo trước về việc chấm dứt hoạt động GPS hoặc xóa bỏ

SPS.

8/12/1992

Bộ Trưởng Bộ Quốc phòng chính thức thông báo Khả năng hoạt

động đầu tiên của GPS, có nghĩa 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 người sử dụng SPS như đã hứa.

17/2/1994

Người quản trị FAA David Hinson thông báo GPS là một hệ

thống dẫn đường đầu tiên đã được thông qua để sử dựng làm phương

tiện hỗ trợ dẫn đường độc lập cho tất cả các phương tiện bay thông

qua tiếp cận không chính xác (nonprecision approach).

6/6/1994Người quản trị 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 giới đồng ý mua hãng Magellen Corp., một nhà sản xuất

máy thu GPS cầm tay ở California bằng trao đổi chứng khoán trị giá

60 triệu đô la Mỹ, mang lại cho Orbital tiến gần tới mục tiêu trở

thành công ty viển thông hai chiều dựa vào vệ tinh.

8/6/1994

Người quản trị FAA David Hinson thông báo thực hiện Hê

thống gia tăng vùng rộng (WAAS, Wide Area Augmentation

System) nhằm mục đích cải thiện tính hợp nhất GPS và tăng tính sẵn

có cho người sử dụng dân sự trên tất cả các phương tiện bay. Giá

chương trình theo dự tính mất 400-500 triệu đô la Mỹ. Chương trình

này được lập kế hoạch thực hiện vào khoảng năm 1997.

11/10/1994 Ủy ban hành động dẫn đường định vị Bộ Giao thông (the

Department of Transportation Positioning / Navigation Executive



Committee) được thành lập để cung cấp diễn đàn qua đại lý nhằm

thực hiện chính sách GPS.

14/10/1994

Người quản trị FAA David Hinson nhắc lại lời đề nghị (US’s

offer) làm GPS-SPS có sẵn trong tương lai, dựa trên cơ sở liên tục

và toàn cầu miễn phí cho người sử dụng trực tiếp trong thư gửi cho

ICAO.

16/3/1995

Tổng thống Bil Clinton tái khẳng định rằng Mỹ cung cấp tín

hiệu GPS cho cộng đồng người sử dụng dân dụng thế giới trong thư

gửi cho ICAO

28/08/2009 Có 35 vệ tinh trong chòm GPS

2.1.2 Các thành phần của GPS

Hệ thống vệ tinh GPS chia làm 3 phần:

• Phần không gian (space segment): Các vệ tinh.

• Phần điều khiển (control segment ): Trạm mặt đất.



• Phần người sử dụng (user segment): Bộ thu tín hiệu.



Hình 2.1. Sơ đồ liên quan giữa ba phần của hệ thống định vị toàn cầu.

2.1.2.1 Phần không gian

Gồm 28 quả vệ tinh (24 vệ tinh hoạt động và 4 vệ tinh dự trữ khi có một chiếc nào

bị hỏng) (tính đến năm 2000) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất. Chúng chuyển

động ổn định, hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ. Các vệ tinh này

chuyển động với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ. Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí

sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ

thời điểm nào.

Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời. Chúng có các nguồn pin dự

phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng Mặt Trời. Các

tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định.


http://vi.wikipedia.org/wiki/T%C3%AAn_l%E1%BB%ADa

http://vi.wikipedia.org/wiki/M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di

http://vi.wikipedia.org/wiki/Pin

http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di


Hình 2.2. Chuyển động vệ tinh nhân tạo xung quanh trái đất

2.1.2.2 Phần điều khiển

Mục đích trong phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông

tin thời gian chính xác. Có tất cả 5 trạm kiểm soát được đặt rải rác trên trái đất. Bốn

trạm kiểm soát hoạt động một cách tự động, và một trạm kiểm soát là trung tâm ở

Colorado Springs bang Colarado của Mỹ. Bốn trạm này nhận tín hiệu liên tục từ

những vệ tinh và gửi các thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm. Tại trạm kiểm

soát trung tâm, nó sẽ sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với hai anten khác để gửi lại

thông tin cho các vệ tinh.

Phần điều khiển có 5 trạm quan sát có nhiệm vụ như sau:

• Giám sát và điều khiển hệ thống vệ tinh liên tục

• Quy định thời gian hệ thống GPS

• Dự đoán dữ liệu lịch thiên văn và hoạt động của đồng hồ trên vệ tinh

• Cập nhật định kỳ thông tin dẫn đường cho từng vệ tinh cụ thể.



Hình 2.3. Phần điều khiển của GPS

2.1.2.3. Phần người sử dụng

Phần người sử dụng là khu vực có phủ sóng mà người sử dụng dùng anten và máy

thu tín hiệu từ vệ tinh và có được thông tin vị trí, thời gian và vận tốc di chuyển.

Các bộ thu GPS của người sử dụng bao gồm anten, bộ xử lý và một đồng hồ có độ

ổn định cao được đặt ở tần số truyền dẫn của các vệ tinh. Chúng cũng có thể bao gồm

các bộ phận hiển thị để cung cấp các thông tin vị trí, tốc độ, hay bản đồ chỉ đường.

Một bộ thu GPS được mô tả với số kênh. Nó cho biết số lượng vệ tinh tối đa mà bộ

thu có thể xử lý đồng thời. Hiện nay, số kênh của bộ thu GPS thường đạt tới 12 đến 20

kênh.

Đa số các bộ thu GPS có thể truyền tải dữ liệu tính toán được tới máy tính hay các

thiết bị khác sử dụng giao thức NMEA 0183 hay chuẩn mới hơn và ít sử dụng hơn là

NMEA 2000. Ngoài ra cũng có các giao thức khác như SiRF hay MTK. Bộ thu GPS

có thể truyền dữ liệu tới các thiết bị khác thông qua giao tiếp nối tiếp, USB hay

BlueTooth.

2.1.3 Hoạt động của hệ thống

Với GPS, các tín hiệu từ các vệ tinh sẽ đi tới các vị trí chính xác của người dùng và

được đo theo phép tam giác đạc. Để thực hiện phép tam giác đạc, GPS đo khoảng cách

thông qua thời gian hành trình của bản tin vô tuyến từ vệ tinh tới một máy thu mặt đất.

Để đo thời gian hành trình, GPS sử dụng các đồng hồ rất chính xác trên các vệ tinh,

một khi khoảng cách tới vệ tinh đã được đo thì việc biết trước về vị trí vệ tinh trong



không gian sẽ được sử dụng để hoàn thành tính toán. Các máy thu GPS trên mặt đất có

một “cuốn niên giám” được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính của chúng để chỉ thị mỗi vệ

tinh sẽ có mặt nơi nào trên bầu trời vào bất kỳ thời điểm nào. Các máy thu GPS sẽ tính

toán các thời gian trễ qua tầng đối lưu và khí quyển để tiếp tục làm chính xác hơn phép

đo vị trí.

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

đồng hồ nguyên tử chỉ thời gian chính xác tới 3 ns, tức ba phần tỷ giây. Nhằm tiết

kiệm chi phí, các đồng hồ trong các máy thu dưới đất được làm ít chính xác hơn đôi

chút. Bù lại, một phép đo tầm hoạt động vệ tinh được trang bị thêm. Phép đo lượng

giác chỉ ra rằng, nếu ba số đo chính xác định vị được vị trí một điểm trong không gian

ba chiều thì một phép đo thứ tư có thể loại bỏ mọi độ chênh lệch thời gian nào đó.

Phép đo thứ tư này chỉnh lại sự đồng bộ hoá không hoàn hảo của máy thu.

Khối mặt đất thu nhận tín hiệu vệ tinh đi tới với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng, với

tốc độ như vậy tín hiệu cũng phải mất một lượng thời gian đáng kể để tới được máy

thu. Sự chênh lệch giữa thời điểm tín hiệu được gửi đi và thời điểm tín hiệu được thu

nhận với tốc độ ánh sáng cho phép máy thu tính được khoảng cách tới vệ tinh. Để đo

lường chính xác độ cao, kinh độ và vĩ độ, máy thu đo thời gian các tín hiệu từ một số

vệ tinh truyền tới máy thu

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

Worldwide Geodetic System 1984). Hệ thống này tương tự như các đường kẻ kinh

tuyến và vĩ tuyến quen thuộc thường thấy trên các bản đồ treo tường cỡ lớn. Hệ thống

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

thu của bất kỳ hãng sản xuất nào cũng cung cấp đúng cùng một thông tin định vị.

2.1.4 Bộ thu GPS.

Bộ thu GPS tính toán vị trí của nó bằng việc tính toán và so sánh thời gian truyền

tín hiệu từ lúc nó được gửi từ vệ tinh đến khi nhận được tại bộ thu trên mặt đất. Mỗi vệ

tinh truyền liên tục các bản tin có chứa thời gian bản tin được gửi đi, thông tin quỹ đạo

chính xác, tình trạng hệ thống chung. Bộ thu GPS đo thời gian truyền của mỗi bản tin

gửi từ vệ tinh và tính toán khoảng cách tới vệ tinh đó. Phép đo hình học ba cạnh tam

giác được sử dụng để kết hợp các khoảng cách này cùng vị trí của các vệ tinh để xác

định vị trí của bộ thu. Tuy nhiên trên thực tế, một sai số nhỏ của thời gian nhân với



vận tốc rất lớn của ánh sáng (cũng là vận tốc lan truyền của sóng điện từ) sẽ gây ra sai

số về khoảng cách đáng kể. Do vậy các bộ thu sử dụng thêm một vệ tinh để hiệu chỉnh

đồng hồ của chúng. Trong một số trường hợp nếu biết một trong các thông số tọa độ

không gian, ví dụ như độ cao, chúng ta chỉ cần 3 vệ tinh để xác định được vị trí chính

xác.

Tính toán được khoảng cách từ bộ thu tới vệ tinh, cho phép xác định vị trí của bộ

thu nằm trên hình cầu có tâm là vệ tinh đó. Do vậy, với 4 vệ tinh ta có thể xác định

được vị trí của bộ thu ở tại hai miền giao của 4 hình cầu có tâm là vị trí các vệ tinh,

bán kính là khoảng cách từ bộ thu tới các vệ tinh đó.

Trường hợp không có lỗi, bộ thu GPS sẽ có vị trí tại một điểm giao của 4 bề mặt

hình cầu. Nếu bề mặt của hai mặt cầu giao nhau tại nhiều hơn một điểm, giao tuyến

của chúng sẽ là một hình tròn. Giao tuyến này và mặt cầu thứ 3 trong hầu hết các

trường hợp sẽ giao nhau tại hai điểm (mặc dù chúng có thể chỉ giao nhau tại một điểm

hoặc không giao nhau). Vị trí chính xác của bộ thu GPS là 1 trong hai giao điểm mà

gần với bề mặt trái đất nhất đối với các bộ thu của các phương tiện di chuyển trên hay

gần bề mặt trái đất. Giao điểm còn lại có thể là vị trí chính xác của một thiết bị khác

trong không gian.

Hình 2.4. Tính toán vị trí của bộ thu GPS trên bề mặt trái đất



2.1.5 Phương trình xác định tọa độ

Hình 2.5. Hệ trục tọa độ máy thu - vệ tinh

Để xác định được tọa độ thì tại vị trí đó cần “nhìn” thấy ít nhất 4 vệ tinh (hình vẽ).

Ta có khoảng cách giữa vị trí cần đo và vệ tinh là ρ = c * t, trong đó c là vận tốc ánh

sáng và t là khoảng thời gian sóng truyền từ vệ tinh tới vật.

Gọi tọa độ vị trí là (X, Y, Z), tại một thời điểm ta có 4 phương trình như sau:

Hình 2.6. Phương trình xác định tọa độ của máy thu GPS

Trong đó Δt là thông số để đồng bộ thời gian giữa phía phát và phía thu. Giải 4

phương trình 4 ẩn ta thu được tọa độ cần xác định.



2.1.6 Hiệu chỉnh đồng hồ của bộ thu.

Phương pháp tính toán vị trí trong trường hợp không có lỗi đã được giải thích ở

trên. Trong thực tế, nguồn gây lỗi đáng kể nhất là đồng hồ của bộ thu GPS. Bởi vì tốc

độ lan truyền ánh sáng là rất lớn, do vậy chỉ một sai số nhỏ của thời gian sẽ gây ra sai

lệch lớn trong tính toán khoảng cách từ bộ thu tới vệ tinh. Muốn vậy bộ thu GPS phải

được trang bị một đồng hồ đặc biết chính xác, với giá thành cao. Tuy nhiên, các nhà

sản xuất mong muốn đưa ra thị trường những thiết bị thu GPS ở mức giá chấp nhận

được cho thị trường đa số người dùng, do vậy cách giải quyết sự xung đột này dựa trên

cách mà các mặt cầu giao nhau.

Hầu hết các khả năng bề mặt của 3 mặt cầu sẽ giao nhau khi đường tròn giao tuyến

của hai mặt cầu đầu tiên thường sẽ đủ lớn và sẽ giao với mặt cầu thứ 3 tại hai điểm.

Tuy vậy, mặt cầu thứ 4 hầu như sẽ không có khả năng giao với hai điểm của ba mặt

cầu đầu tiên, do bất kỳ một sự sai số về thời gian khi thực hiện các phép tính trên bộ

thu. Tuy nhiên, khoảng cách từ vị trí ước lượng của bộ thu GPS tới bề mặt hình cầu

ứng với vệ tinh thứ 4 có thể được sử dụng để hiệu chỉnh sai số đồng hồ. Chúng ta đặt

khoảng cách từ vị trí ước lượng của bộ thu GPS tới vệ tinh thứ 4 là R4, P4 là giả

khoảng cách của vệ tinh thứ 4. Khi đó, khoảng cách Da từ vị trí ước lượng của bộ thu

tới bề mặt hình cầu ứng với vệ tinh thứ 4: Da = R4 – P4. Thời gian ước lượng cho sự

sai số đồng hồ được tính là B= Da / c (với c là vận tốc ánh sáng). Chúng ta dễ nhận

thấy đồng hồ trên bộ thu GPS trễ khi giá trị B là âm và nhanh khi giá trị B là dương.

2.1.7 Tín hiệu định vị

Mỗi vệ tinh GPS liên tục truyền các bản tin định vị với tốc độ 50bit/s bao gồm các

thông tin: thời gian trong tuần, số tuần và thông tin trạng thái hoạt động của vệ tinh (tất

cả chứa trong phần đầu của bản tin), lịch thiên văn (chứa trong phần thứ 2 của bản tin)

và một niên lịch (phần cuối của bản tin). Dữ liệu lịch thiên văn cho biết vệ tinh đang ở

vị trí nào trên quỹ đạo ở mỗi thời điểm trong ngày. Dữ liệu niên lịch được phát định kỳ

chứa thông tin về trạng thái của vệ tinh và ngày giờ hiện tại.

Các bản tin được truyền trong các khung, với thời gian truyền là 30 giây cho 1500

bit, 30 giây truyền của khung bản tin được bắt đầu chính xác tại thời điểm tròn phút

hoặc nửa phút theo đồng hồ nguyên tử của vệ tinh. Mỗi khung có chứa 5 khung con



với độ dài 6 giây và chứa 300 bit, mỗi khung con có chứa 10 từ, mỗi từ 0,6 giây và 30

bit.

Tất cả các vệ tinh phát bản tin định vị tại cùng hai tần số 1.57542 GHz (tần số L1)

và 1.2276 GHz (tần số L2). Bộ thu có thể phân biệt được tín hiệu từ các vệ tinh khác

nhau do GPS áp dụng kỹ thuật trải phổ đa truy cập phân chia theo mã (CDMA), tại đó

các dữ liệu bản tin có tốc độ bit thấp được mã hóa với số giả ngẫu nhiên (PRN) tốc độ

cao, khác nhau với từng vệ tinh.

2.1.8 Nguồn lỗi của tín hiệu GPS

Có khá nhiều nguồn có thể gây nhiễu hoặc suy giảm tín hiệu siêu cao tần phát từ vệ

tinh tới các bộ thu. Khi đó bộ thu có thể không thực hiện được các phép tính toán vị trí

hay cho kết quả sai lệch:

Sự giữ chậm của tầng đối lưu (do độ ẩm) và tầng điện ly. Tín hiệu bị chậm đi khi đi

xuyên qua tầng khí quyển, nhất là tầng điện ly. Hệ thống GPS sử dụng các mô hình

tích hợp sẵn để tính toán độ trễ tín hiệu trung bình và hiệu chỉnh một phần lỗi do

nguyên nhân này gây ra.

Hiệu ứng nhiều đường: xảy ra khi tín hiệu GPS bị phản xạ từ các tòa nhà, các bề

mặt lớn trước khi tới được bộ thu. Nguyên nhân này sẽ làm tăng thời gian truyền dẫn

tín hiệu GPS.

Sai lệch đồng hồ máy thu: Đồng hồ trên máy thu có thể sai lệch so với các đồng hồ

nguyên tử trên vệ tinh, gây ra các phép tính sai về khoảng cách. Tuy nhiên trên thực tế

các sai lệch về đồng hồ rất nhỏ.

Lỗi quỹ đạo: Cũng được biết đến là các lỗi thiên văn, do các vệ tinh thông báo vị trí

không chính xác.

Số lượng vệ tinh nhìn thấy tại vị trí bộ thu: Càng nhiều số lượng vệ tinh nhìn thấy

được thì các phép tính của bộ thu càng chính xác. Bất kỳ một vật cản nào cũng có thể

làm che khuất các vệ tinh khỏi tầm nhìn của bộ thu GPS. Các bộ thu GPS thường

không làm việc trong nhà, dưới nước hay dưới lòng đất.

Che khuất về hình học: Phụ thuộc vào vị trí tương đối của các vệ tinh ở thời điểm

bất kỳ. Khi các vệ tinh nằm trên một đường thẳng hoặc tạo thành nhóm sẽ gây ra sự

che khuất đối với bộ thu GPS.



Sự suy giảm của tín hiệu vệ tinh có chủ ý: Là hành động có mục đích của Bộ Quốc

phòng Hoa Kỳ nhằm ngăn chặn các đối thủ quân sự thu được chính xác tín hiệu định

vị. Tuy việc này đã được ngừng từ năm 2000, tuy nhiên không có một sự đảm bảo

chắc chắn về tính ổn định và chính xác của các bộ thu GPS.

2.1.9. Chuẩn NMEA0183

2.1.9.1 Sơ lược về chuẩn NMEA và chuẩn NMEA0183

NMEA (hay NMEA 0183) là sự một chuẩn giao thức cho truyền thông giữa các

thiết bị điện tử dùng cho tàu thủy cũng như các thiết bị đo tốc độ gió, la bàn, máy lái

tự động, thiết bị thu GPS và rất nhiều các thiết bị khác được định nghĩa và phát triển

bởi Hiệp hội điện tử tàu thủy quốc gia Hoa Kỳ (National Marine Electronics

Association).

Chuẩn NMEA 0183 sử dụng các ký tự ASCII, giao thức truyền thông nối tiếp quy

định cách một “thiết bị gửi” truyền một câu dữ liệu tới “thiết bị nhận” tại một thời

điểm.

Ở tầng ứng dụng, chuẩn NMEA quy định nội dung các kiểu câu dữ liệu cho phép

thiết bị nhận có khả năng phân tích dữ liệu một cách chính xác. Các câu dữ liệu đều

bắt đầu bằng ký tự “$” và kết thúc bằng <CR><LF>.

Đối với các các thiết bị GPS, tất cả các câu dữ liệu đều bắt đầu bằng “$GPxxx”

trong đó xxx là loại bản tin. Một số loại câu dữ liệu thường sử dụng:

GGA: Global positioning system fixed data

GLL: Geographic position-latitude/longitude

GSA: GNSS DOP and active satellites

GSV: GNSS satellites in view

RMC: Recommended minimum specific GNSS data

VTG: Course over ground and ground speed

Cấu hình truyền thông nối tiếp (tầng liên kết dữ liệu)

Tốc độ bit: 4800 bps

Số bit dữ liệu: 8



Bít chẵn lẻ: None

Bit dừng: 1 hoặc nhiều hơn

Cơ chế bắt tay thiết bị: không

Hầu hết các máy GPS hiện nay đều giao tiếp dựa trên chuẩn NMEA 0183, một số

thì vẫn có thể dùng được với chuẩn NMEA 0180 và NMEA 0182 với tốc độ truyền dữ

liệu chỉ có 1200bps.

2.1.9.2 Cấu trúc chuỗi NMEA

Mỗi câu bắt đầu bằng ký tự “$”

5 ký tự tiếp theo cho phép nhận dạng loại câu dữ liệu

Tất cả các trường dữ liệu theo sau được phân cách bởi dấu “,”

Ký tự đầu tiên tiếp theo sau các trường dữ liệu là dấu “*”

Theo sau dấu “*” là hai số checksum biểu diễn dưới dạng hex. Checksum được tính

bằng cách XOR tất cả các mã ASCII của tất cả các trường giữa 2 dấu “$” và “*” kể cả

mã ASCII của dấu “*”.

Các ký tự enter và xuống dòng kết thúc câu dữ liệu.

Nếu dữ liệu cho một trường nào đó không có thì trường đó trống và dấu “,” ngăn cách

giữa các trường vẫn được truyền đi.

Ví dụ với câu dữ liệu GPRMC

$GPRMC,225446,A,4916.45,N,12311.12,W,000.5,054.7,191194,020.3,E*68

2.1.9.3 Một số kiểu bản tin NMEA thu được của GPS

a/ Bản tin kiểu GGA-Global Positioning System Fixed Data - Dữ liệu cố định GPS

Ví dụ ta nhận được chuỗi bản tin

$GPGGA,161229.487,3723.2475,N,12158.3416,W,1,07,1.0,9.0,M,,,,0000*18

Sau đây là diễn giải của bản tin:



Bảng 2.2. Diễn giải của bản tin GPGGA

Tên Ví dụ Đơn vị Mô tả

Message ID $GPGGA Giao thức header

(GGA protocol header)

Thời gian (UTC Time)

161229.487 Giờ phút giây (% giây)

hhmmss.sss

Ví độ (Latitude) 3723.2475 ddmm.mmmm

Chỉ dẫn Nam Bắc

(N/S Indicator)

N N = Bắc hoặc S=Nam

N=north or S=south

Kinh độ (Longitude)

12158.3416 dddmm.mmmm

Chỉ dẫn Đông Tây

(E/W Indicator)

W E=Đông hoặc W=Tây

E=east or W=west

Chỉ thị vị trí cố định

(Position Fix Indicator)

1 Xem bảng dưới

Số vệ tinh được dùng

(Satellites Used)

07 Range 0 to 12

HDOP (Horizontal Dilution of Precision)

1.0 Hiệu chỉnh độ chính xác

MSL Altitude 9.0 meters Độ cao so với mặt nước biển

Đơn vị (Units) M meters

Geoid Separation

meters Độ chia địa cầu



Age of Diff. Corr.

second Không có hiệu lực khi DGPS không được

dùng

Diff. Ref. Station ID

0000 ID trạm hiệu chỉnh GPS

Kiểm tra (Checksum)

*18 Kiểm tra mã truyền tin

<CR><LF> Kết thúc bản tin

Giá trị chỉ thị vị trí cố định

(Position Fix Indicator)

Mô tả

0 Cho biết giá trị cố định không thể thực hiện

1 Định vị GPS, SPS Mode cố định

2 Định vị Differential GPS, SPS Mode cô định

3 Định vị GPS PPS Mode cố định

b/ Bản tin kiểu GLL-Geographic Position-Latitude/Longitude - Bản tin địa lý theo

kinh độ vĩ độ


$GPGLL,3723.2475,N,12158.3416,W,161229.487,A*2C

Sau đây là diễn giải của bản tin

Bảng 2.3. Diễn giải của bản tin GPGLL


Message ID $GPGLL Giao thức header GLL

(GLL protocol header)


Chỉ dẫn Nam N N = Bắc hoặc S=Nam



Bắc

(N/S Indicator)

N=north or S=south




(E/W Indicator)


E=east or W=west



hhmmss.sss

Tình trạng A A: dữ liệu hợp lệ; V: dữ liệu không hợp lệ.


*2C Kiểm tra mã truyền tin


c/ Bản tin kiểu RMC- (Recommended Minimum Specific GNSS Data)


$GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598,,*10

Sau đây là diễn giải của bản tin

Bảng 2.4. Diễn giải của bản tin GPRMC


Message ID $GPRMC Giao thức header RMC

(RMC protocol header)



hhmmss.sss

Tình trạng A A: dữ liệu hợp lệ; V: dữ liệu không hợp lệ.




Chỉ dẫn Nam Bắc

(N/S Indicator)

N N = Bắc hoặc S=Nam

N=north or S=south




(E/W Indicator)


E=east or W=west

Tốc độ trên mặt đất

0.13 Knots

Hướng bám trên mặt đất

309.62 Độ Đúng (True)

Ngày tháng 120598 ddmmyy


*10 Kiểm tra mã truyền tin


2.2. Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM và công nghệ GPRS.

Hệ thống thông tin di động toàn cầu – GSM là tiêu chuẩn phổ biến nhất trong thông

tin di động trên thế giới hiện nay. Theo tổ chức sáng lập là hiệp hội GSM ước đoán

rằng, 80% thị trường di động toàn cầu đang sử dụng công nghệ này, với hơn 3 tỷ

người trên hơn 212 quốc gia. Sự phổ biến này giúp cho việc chuyển vùng quốc tế giữa

các nhà cung cấp dịch vụ di động trở nên dễ dàng, các thuê bao có thể sử dụng dịch vụ

di động ở nhiều nơi trên thế giới.

Ngoài cung cấp dịch vụ cuộc gọi thoại, GSM cũng mở rộng các dịch vụ tiện lợi

khác cho người sử dụng như tin nhắn ngắn SMS, được hỗ trợ tốt bởi hầu hết các chuẩn

di động khác. Các tiêu chuẩn mới sau này ra đời, như General Packet Radio Service –

GPRS (năm 1997) và Enhanced Data Rates for GSM Evolution – EDGE (năm 1999),

mang lại các dịch vụ giá trị gia tăng phong phú và các mức cước phí hấp dẫn.



2.2.1. Các thế hệ phát triển của hệ thống thông tin di động.

a) Thế hệ thứ nhất – 1G

Sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA và điều chế tần số FM

Các đặc điểm chính:

• Hỗ trợ dịch vụ thoại đơn thuần

• Chất lượng thoại thấp

• Tính bảo mật kém

• Một số hệ thống điển hình:

• NMT: Nordic Mobile Telephone sử dụng băng tần 450MHz, triển khai tại các

nước Bắc Âu vào năm 1981

• TACS: Total Access Communication System triển khai tại Anh năm 1985

• AMPS: Advanced Mobile Phone System triển khai tại Bắc Mỹ vào năm 1978,

sử dụng băng tần 800MHz.

b) Thế hệ thứ 2 – 2G: Là các hệ thống thông tin di động số tế bào

Các đặc điểm:

• Dung lượng truyền tải tăng.

• Chất lượng thoại tốt hơn.

• Hỗ trợ một số dịch vụ số liệu đơn giản.

• Phương thức truy cập: TDMA, CDMA.

• Phương thức chuyển mạch: chuyển mạch kênh.

• Một số hệ thống điển hình:

• GSM: Global System for Mobile Communications, triển khai tại châu Âu năm

1991

• D-AMPS: Digital Advanced Mobile Phone System, được triển khai tại Mỹ

• IS-95 (CDMA One): triển khai tại Mỹ và Hàn Quốc



c) Thế hệ thứ 2 cải tiến – 2,5G

Cho ra đời các dịch vụ số liệu cải tiến, phát triển từ nền GSM.


• Tốc độ bit cao hơn.

• Hỗ trợ kết nối internet.

• Phương thức chuyển mạch: chuyển mạch gói.

• Các dịch vụ điển hình:

• GPRS – General Packet Radio Services: nâng cấp từ mạng GSM nhằm hỗ trợ

chuyển mạch gói, với tốc độ truyền dẫn đạt 172kbps

• EDGE – Enhanced Data Rate for GSM Evolution: hỗ trợ tốc độ bit cao hơn

GPRS trên nền mạng GSM, tốc độ truyền dẫn đạt tới 384kbps

d) Thế hệ thứ 3 – 3G

• Hỗ trợ các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao và dịch vụ truy cập internet:

• Di chuyển trên các phương tiện: 144kbps (ô tế bào marco)

• Đi bộ, di chuyển chậm: 384kbps (ô tế bào mico)

• Văn phòng: 2Mbps (ô tế bào pico)

• Hai hướng triển khai cho mạng 3G:

• W-CDMA (UTMS): phát triển từ nền GSM/GPRS

• CDMA 2000 1xEVDO: phát triển từ nền CDMA One (IS-95)

e) Thế hệ thứ 4 – 4G

4G, hay 4-G, viết tắt của fourth-generation, là công nghệ truyền thông không dây

thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1

cho đến 1,5 Gb/giây.


http://vi.wikipedia.org/wiki/Gi%C3%A2y

http://vi.wikipedia.org/wiki/Gigabyte

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90i%E1%BB%81u_ki%E1%BB%87n_l%C3%BD_t%C6%B0%E1%BB%9Fng&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BB%AF_li%E1%BB%87u



• Tốc độ cao các nghiên cứu đầu tiên của NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G

có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 mbps khi di chuyển và tới 1 Gbps khi đứng yên, cho

phép người sử dụng có thể tải và truyền lên hình ảnh động chất lượng cao.

• Tăng cường khả năng tích hợp theo các phương diện: Thiết bị đầu cuối, ứng

dụng, và hạ tầng mạng trên nền giao thức IP

• Xu hướng kết hợp mạng lõi IP và mạng truy nhập di động 3G, truy nhập vô

tuyến Wimax & Wi-fi.

2.2.2 Tổng quan về mạng thông tin di động số tế bào.

Năm 1982, Hội nghị các nhà lãnh đạo châu Âu về bưu chính và viễn thông

(CEPT), đã thành lập nhóm mang tên Groupe Spécial Mobile (GSM) để phát triển một

tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động có thể sử dụng trên toàn châu Âu. Năm

1987, một hiệp ước ghi nhớ đã được ký bởi 13 quốc gia để phát triển một hệ thống

thông tin di động chung ở Châu Âu. Cuối cùng, hệ thống được thiết kế bởi SINTEF –

một tổ chức nghiên cứu độc lập hàng đầu tại Na-uy, do Torleiv Maseng điều hành đã

được lựa chọn

Năm 1989, GSM được chuyển giao cho Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

(European Telecommunications Standards Institute – ETSI), và giai đoạn 1 của các chỉ

tiêu kỹ thuật GSM được công bố năm 1990. Một năm sau đó, mạng thông tin di động

GSM đầu tiên trên thế giới được triển khai tại Phần Lan bởi nhà cung cấp dịch vụ di

động Radiolinja, với sự liên kết về kỹ thuật hạ tầng với tập đoàn Ericsson. Đến cuối

năm 1993, trên một triệu thuê bao sử dụng mạng điện thoại di động GSM, với khoảng

70 nhà cung cấp dịch vụ của 48 quốc gia trên toàn thế giới. Hiện nay GSM đang được

quản lý và phát triển bởi Dự án đối tác thế hệ thứ 3 - 3rd Generation Partnership

Project (3GPP)

Hệ thống thông tin di động toàn cầu – GSM là một mạng tế bào, điều đó có nghĩa

là các trạm di động (Mobile Station – MS) kết nối tới mạng bằng cách tìm kiếm các

trạm thu phát gốc (Base Tranceiver Station – BTS) tương ứng trong ô tế bào (cell) gần

nhất.


http://en.wikipedia.org/wiki/Radiolinja

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=H%C3%ACnh_%E1%BA%A3nh_%C4%91%E1%BB%99ng&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ng%C6%B0%E1%BB%9Di_s%E1%BB%AD_d%E1%BB%A5ng&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Gigabyte

http://vi.wikipedia.org/wiki/NTT_DoCoMo


Có 5 kích thước ô tế bào khác nhau trong mạng GSM: Macro, micro, pico, femto,

và umbrella. Phạm vi bao phủ của mỗi loại ô khác nhau, tùy theo môi trường triển khai

ứng dụng. Các ô macro là các ô tế bào nơi anten của trạm thu phát gốc được đặt trên

các cột hay nóc tòa nhà cao tầng, cao hơn độ cao trung bình của mái nhà. Các ô micro

là các ô tế bào tại nơi anten được đặt thấp hơn độ cao trung bình của mái nhà, thường

được sử dụng trong đô thị. Các ô Pico là các ô tế bào có đường kính bao phủ khoảng

vài chục mét, thường được sử dụng trong nhà. Các ô Femto là các ô tế bào được thiết

kế sử dụng cho nhà riêng hay phạm vi kinh doanh nhỏ, kết nối với mạng di động của

nhà cung cấp qua kết nối internet băng thông rộng. Các ô umbrella là các ô tế bào sử

dụng để bao phủ các vùng bóng, che khuất của các ô tế bào nhỏ hơn và lấp đầy các lỗ

trống của các ô này.

Bán kính ngang của các ô tế bào phụ thuộc vào chiều cao anten, độ khuếch đại của

anten và điều kiện lan truyền sóng, từ 1 vài trăm mét cho tới vài chục kilomet. Khoảng

cách tối đa mà chuẩn GSM hỗ trợ là 35km.

2.2.3 Giao diện vô tuyến

Mạng lưới GSM hoạt động trên một số các dải tần số khác nhau. Hầu hết các

mạng GSM thế hệ thứ 2 (2G) hoạt động trên dải tần 900MHz và 1800MHz. Một số

nước ở châu Mỹ bao gồm Canada và Hoa Kỳ sử dụng bằng tần 850MHz và 1900MHz

vì cả hai bằng tần 900MHz và 1800MHz đã được sử dụng. Hầu hết các mạng GSM thế

hệ thứ 3 (3G) triển khai tại châu Âu hoạt động trên băng tần 2100MHz. Ngoài ra, một

số quốc gia sử dụng một số băng tần hiếm 400MHz và 450MHz khi mà các băng tần

trên đã được cấp cho các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 1G.

Bảng 2.5. Bảng phân loại 14 băng tần định nghĩa trong 3GPP TS 45.005

Hệ thống Băng

tần

Uplink (MHz)

Downlink (MHz)

Số kênh

T-GSM-380 380 380.2–389.8 390.2–399.8 Động

T-GSM-410 410 410.2–419.8 420.2–429.8 Động

GSM-450 450 450.4–457.6 460.4–467.6 259–293

GSM-480 480 478.8–486.0 488.8–496.0 306–340

GSM-710 710 698.0–716.0 728.0–746.0 Động



GSM-750 750 747.0–762.0 777.0–792.0 438–511

T-GSM-810 810 806.0–821.0 851.0–866.0 Động

GSM-850 850 824.0–849.0 869.0–894.0 128–251

P-GSM-900 900 890.0–915.0 935.0–960.0 1–124

E-GSM-900 900 880.0–915.0 925.0–960.0 975–1023,

0-124

R-GSM-900 900 876.0–915.0 921.0–960.0 955–1023, 0-124

T-GSM-900

900 870.4–876.0 915.4–921.0 Động

DCS-1800 1800 1710.0–1785.0 1805.0–1880.0 512–885

PCS-1900 1900 1850.0–1910.0 1930.0–1990.0 512–810

• P-GSM, GSM-900 chuẩn

• E-GSM, GSM-900 mở rộng, bao gồm GSM-900

• R-GSM, Railways GSM-bao gồm GSM-900 chuẩn và GSM-900 mở rộng

• T-GSM, TETRA-GSM

Băng tần GSM-900 sử dụng dải tần số từ 890MHz – 915MHz để truyền thông tin từ

MS tới BTS (uplink) và 935MHz – 960MHz cho hướng truyền từ BTS tới MS

(downlink), chia thành 124 kênh tần số (đánh số từ 1-124), mỗi kênh cách nhau một

khoảng 200KHz. Ở một số nơi, GSM-900 được mở rộng để có thể sử dụng băng tần số

lớn hơn. Gọi là E-GSM, sử dụng dải tần số 880 – 915MHz (uplink) và 925 – 960MHz

(downlink), cho phép tăng thêm 50 kênh (từ kênh số 975 – 1023 và 0) so với GSM-

900.

Băng tần GSM-1800 sử dụng dải tần 1710MHz – 1785MHz để truyền thông tin từ

MS tới BTS (uplink) và 1805MHz – 1880MHz để truyền thông tin từ BTS tới MS

(downlink), chia thành 374 kênh (đánh số từ 512 tới tới 885)

Băng tần GSM-850 và GSM-1900 được sử dụng tại Mỹ, Canada, Úc, và các nước

châu Mỹ khác. GSM-850 sử dụng dải tần từ 824MHz – 849MHz để truyền thông tin từ



MS tới BTS (uplink) và 869MHz – 894MHz cho chiều ngược lại (uplink). Có tổng

cộng 124 kênh đánh số từ 128 tới 251

GSM-1900 sử dụng dải tần 1850MHz – 1910MHz cho hướng uplink và 1930MHz

– 1990MHz cho hướng downlink, chia thành 299 kênh, đánh số từ 512 tới 810

Công suất phát lớn nhất của trạm di động MS ở băng tần GSM-900/GSM-1800 là

1W và GSM-850/GSM-1900 là 2W.

2.2.4 Kiến trúc mạng GSM

Hình 2.7. Kiến trúc mạng GSM

Mạng GSM khá lớn và phức tạp để đáp ứng đầy đủ các dịch vụ cho khách hàng, và

được chia thành các phần như sau:

- Phân hệ chuyển mạch NSS: Network Switching SubSystem

- Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS: Radio SubSystemPhân hệ vận hành và bảo

dưỡng OMS: Operation and Maintenance SubSystem.

2.2.4.1 Trạm di động MS - Mobile Station



Hình 2.8. Trạm di động MS

Trạm di động MS = ME + SIM

• ME: Mobile Equipment

Thiết bị di động. Bao gồm phần cứng và phần mềm. Mỗi thiết bị di động được gắn

liền với một số nhận dạng thiết bị di động (IMEI - International Mobile Equipment

Identity) duy nhất do nhà sản xuất đăng ký

• SIM: Subcriber Indentity Module

Module nhận dạng thuê bao. Lưu giữ các thông tin nhận thực thuê bao, mật mã hóa

và giải mật mã hóa. Các thông tin lưu trong SIM gồm có:

Các số nhận dạng IMSI, TMSI

Khóa nhận thực Ki

Khóa mật mã Kc

Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area ID)

Danh sách các tần số lân cận

Số nhận dạng IMSI: International Mobile Subscriber Identity – Số nhận dạng MS

bởi hệ thống, phục vụ báo hiệu và điều khiển

Số nhận dạng TMSI: Temporary Mobile Subscriber Identity – Số nhận dạng thuê

bao tạm thời, có cấu trúc tối đa là 32 bit. TMSI được bộ ghi định vị VLR cấp phát cho

MS, cho phép nhận dạng duy nhất 1 MS trong vùng điều khiển của một VLR



2.2.4.2 Các phân hệ của mạng GSM

Hình 2.9. Các phân hệ của mạng GSM

Hình 2.10. Phân hệ trạm gốc BSS

a) Phân hệ trạm gốc

BSS = TRAU + BSC + BTS

BTS kết nối với NSS thông qua luồng cơ sở PCM 2Mbps

- BSC: Bộ điều khiển trạm gốc

- Điều khiển một số trạm BTS, xử lý các tin báo hiệu, vận hành và bảo dưỡng

đi/đến BTS

- Khởi tạo kết nối

- Điều khiển chuyển giao

Kết nối đến MSC, BTS và OMC

TRAU: Bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ



BTS: Trạm thu phát gốc

- Thu phát vô tuyến

- Ánh xạ kênh logic vào kênh vật lý

- Mã hóa / Giải mã hóa

- Mật mã hóa / Giải mật mã hóa

- Điều chế / Giải điều chế

Hình 2.11. Bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ

b) Phân hệ chuyển mạch NSS

Hình 2.12. Phân hệ chuyển mạch NSS

Tổng đài di động (MSC)

- Xử lý cuộc gọi

- Điều khiển chuyển giao

- Quản lý di động

- Xử lý tính cước



- Tương tác mạng

Bộ định vị thường trú (HLR): là cơ sở dữ liệu tham chiếu, lưu giữ thông tin các thuê

bao lâu dài.

- Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN

- Các thông tin về thuê bao

- Danh sách dịch vụ MS được/không được phép sử dụng

- Số hiệu VLR đang phục vụ MS

Bộ định vị tạm trú (VLR): là cơ sở dữ liệu trung gian, lưu trữ tạm thời thông tin về

thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR

HLR:

- Các số nhận dạng IMSI, MSISDN, TMSI.

- Số hiệu nhận dạng vùng định vị đang phục vụ MS

- Danh sách dịch vụ MS được/không được phép sử dụng

- Trạng thái của MS (bận/rỗi)

Trung tâm nhận thực (AuC): là cơ sở dữ liệu lưu giữ mã khóa cá nhân Ki của các

thuê bao và tạo ra bộ ba tham số nhận thực: RAND, Kc, SRES khi HLR yêu cầu để

tiến hành nhận thực thuê bao.

Khối nhận dạng thiết bị (EIR): là cơ sở dữ liệu thông tin về tính hợp lệ của thiết bị

di động ME qua số IMEI. Có 3 phân loại thiết bị dựa trên số IMEI:

- Danh sách trắng: ME đủ điều kiện

- Danh sách đen: ME bị đánh cắp

- Danh sách xám: ME lỗi hoặc không đáp ứng các tiêu chuẩn GSM hiện tại.

c) Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS



Các thành phần của phân hệ NSS và BSS (BSC, BTS, TRAU) được điều hành, theo

dõi và bảo dưỡng tập trung thông qua phân hệ OMS. OMS có thể bao gồm 1 hoặc

nhiều trung tâm bảo dưỡng OMC – Operation & Maintenance Center

Trung tâm bảo dưỡng OMC có các thiết bị đầu cuối vận hành và bảo dưỡng OMT

(Operation and Maintenance Terminal) cho phép thao tác các lệnh can thiệp tới hệ

thống và các OMT này kết nối thông qua mạng cục bộ LAN.

Chức năng OMC:

- Quản lý cảnh báo

- Quản lý lỗi

- Quản lý chất lượng

- Quản lý cấu hình

- Quản lý bảo mật

Phân loại OMC:

- OMC-S (Switching): quản lý phân hệ NSS

- OMC-R (radio): quản lý phân hệ BSS

2.2.5 Các chức năng của mạng GSM

Một mạng thông tin di động GSM thực hiện 5 chức năng:

- Truyền dẫn (dữ liệu và báo hiệu, MS, BTS, BSC)

- Quản lý truyền thông / kết nối (CM)

- Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến (RRM)

- Quản lý sự lưu động (MM)

- Bảo trì, quản trị và vận hành (OAM)

2.3 Dịch vụ số liệu cải tiến GPRS – General Packet Radio Service

2.3.1 Sơ lược

GPRS là dịch vụ dữ liệu di động, sử dụng phương thức chuyển mạch gói được phát

triển trên nền hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM, cho phép các thiết bị di động



gửi và nhận dữ liệu trong mạng. GPRS là một bước để phát triển lên hệ thống thông

tin di động thế hệ thứ 3 (3G).

Tốc độ: GPRS sử dụng phương thức chuyển mạch gói. Tốc độ kết nối cao hơn, có

thể đạt tới khoảng 56-118kbps, so với mạng GSM truyền thống chỉ là 9,6kbps. Bằng

việc kết hợp các khe thời gian chuẩn GSM, tốc độ theo lý thuyết có thể đạt tới

171,2kbps. Tuy nhiên, tốc độ 20-50kbps là khả thi hơn trong thực tế.

Kết nối liên tục: GPRS là dịch vụ kết nối liên tục, mà không cần phải quay số. Đây

không phải là một tính năng duy nhất có ở GPRS, nhưng sẽ không có trở ngại nào để

nó trở thành tính năng then chốt khi chuyển tiếp lên 3G. Nó giúp cho các thiết bị tiếp

nhận các dịch vụ một cách tức thời.

Các ứng dụng giá trị gia tăng mới và tốt hơn: Kết nối truyền dữ liệu tốc độ cao và

liên tục cho phép các ứng dụng internet và các dịch vụ như hội thoại hình có thể được

thực hiện trên các thiết bị di động hay chuyển tới máy PC.

Chi phí đầu tư và vận hành: Các nhà cung cấp dịch vụ mạng di động không cần phải

bắt đầu từ vạch xuất phát để có thể triển khai GPRS. GPRS được nâng cấp từ mạng

GSM đã có.

Cước phí dịch vụ truyền tải dữ liệu bằng GPRS thường được tính trên lưu lượng

truyền tải, trong khi đó phương pháp truyền thống sử dụng chuyển mạch kênh được

tính dựa trên thời gian kết nối, không phụ thuộc vào việc người sử dụng đang truyền

tải dữ liệu hay ở trạng thái nghỉ.

2.3.2. Kiến trúc hệ thống GPRS chung.

Hình 2.13. Kiến trúc chung của hệ thống GPRS



GPRS không phải là một mạng hoàn toàn tách biệt với GSM. Nhiều thiết bị như

trạm thu phát gốc (BTS), bộ điều khiển trạm thu phát gốc (BSC) vẫn được sử dụng.

Việc triển khai dịch vụ GPRS thường là nâng cấp về phần mềm, phần cứng hoặc cả

hai. Việc nâng cấp phần mềm hầu như có thể được thực hiện từ xa.

Có hay bộ phận chức năng quan trong trong hoạt động của GPRS: Serving GPRS

Support Node – SGSN và Gateway GPRS Support Node – GGSN. Hai thành phần này

là những thay đổi lớn nhất và hoàn toàn mới so với mạng GSM.

Dịch vụ dữ liệu GPRS hoạt động song song với dịch vụ thoại trên GSM. Trong

mạng GSM thường có nhiều trạm điều khiển trạm thu phát gốc (BSC). Khi triển khai

dịch vụ GPRS, tại các trạm BSC được bổ sung các bộ đơn vị điều khiển gói tin PCU –

Packet Control Unit. Bộ phận này sẽ phân biệt dữ liệu của mạng GSM chuẩn (hay

chuyển mạch kênh) và dữ liệu của dịch vụ GPRS ( hay chuyển mạch gói). Trong vài

trường hợp, PCU có thể là các bộ phận riêng biệt.

SGSN

Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) đảm nhận các tác nhiệm quan trọng, bao gồm

định tuyến (routing), chuyển giao và cấp phát địa chỉ IP.

SGSN có một kết nối logic tới các thiết bị GPRS. Khi thiết bị đang sử dụng dịch vụ

GPRS di chuyển, từ ô tế bào này sang ô tế bào khác, SGSN có nhiệm vụ đảm bảo kết

nối của thiết bị di động tới mạng không bị ngắt. Khi thiết bị di chuyển vào một vùng

mạng được điều khiển bởi một SGSN khác, nó sẽ thực hiện chuyển giao cho SGSN

mới. Quá trình này được thực hiện rất nhanh. Bất kỳ gói dữ liệu nào bị mất trong quá

trình chuyển giao này cũng sẽ được truyền lại.

SGSN chuyển đổi dữ liệu di động thành IP và được kết nối với GGSN qua giao

thức đường hầm( tunneling protocol).

GGSN

Nút hỗ trợ cổng vào GPRS (GGSN) là cổng cuối cùng trong mạng GPRS trước khi

kết nối với một ISP hay bộ định tuyến của mạng doanh nghiệp. GGSN về cơ bản là

một cổng vào (gateway), bộ định tuyến (router) và tường lửa (firewall) kết hợp làm

một. GGSN cũng làm nhiệm vụ xác nhân chi tiết người dùng với máy chủ RADIUS

cho quá trình bảo mật, thường xảy ra trong mạng IP, hay bên ngoài mạng GPRS.



Kết nối giữa SGSN và GGSN

Kết nối giữa hai nút hỗ trợ GPRS sử dụng giao thức gọi là GPRS Tunneling

Protocol (GTP). GTP nằm trên TCP/IP và có trách nhiệm thu thập các thông tin tính

cước và dàn xếp. Trong thực tế hai khối GSN có thể nằm cùng trong một khối đơn.

HLR – Home Location Register

Bộ đăng ký vị trí trung tâm (HLR) là một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin thuê bao,

khi một thiết bị di động kết nối tới mạng sử dụng số nhận dạng MSISDN, trạng thái

của thuê bao, hay đôi khi là địa chỉ IP.

2.3.3 Địa chỉ IP

a) Cấp phát địa chỉ IP

Có 3 cách khác nhau để cấp phát địa chỉ IP cho các thiết bị di động.

• Cấp phát IP tĩnh:

Địa chỉ IP tĩnh cho thiết bị di động không được sử dụng do sự hạn chế của địa chỉ

IPv.4. Thông tin này được lưu giữ trong HLR

Hình 2.14. Cấp phát địa chỉ IP tĩnh trong GPRS

• Cấp phát IP động:

Thiết bị di động được cấp phát địa chỉ IP động. Địa chỉ IP này không được lưu giữ

tại HLR, mà được chuyển cho GGSN.



Hình 2.15. Cấp phát địa chỉ IP động trong GPRS

Phương pháp cấp phát IP thứ 3, cũng là một dạng cấp phát động, trong đó địa chỉ IP

được cấp phát bởi máy chủ RADIUS, thường được đặt ngoài mạng thông tin di động,

trong mạng IP.

b) Liên lạc giữa SGSN và GGSN

Một thiết bị di động được lập trình với một hay nhiều tên điểm truy cập – Access

Point Name (APN). Một APN có chứa một tên máy chủ tên miền DNS. Khi thiết bị di

động muốn truy cập một địa chỉ web, SGSN tìm kiếm máy chủ tên miền DNS và phân

giải tên tới đúng GGSN tương ứng.

2.3.4 Các lớp thiết bị GPRS.

Có 3 lớp khác nhau của thiết bị GPRS:

• Lớp A: Các thiết bị đầu cuối lớp A có hai bộ thu phát, cho phép gửi/nhận dữ liệu

thoại và dữ liệu GPRS đồng thời.

• Lớp B: Các thiết bị đầu cuối lớp B có thể gửi/nhận dữ liệu thoại hoăc dữ liệu

GPRS nhưng không đồng thời cả hai.

• Lớp C: Các thiết bị này chỉ cho phép thực hiện 1 trong 2 kết nối thoại hoặc dữ

liệu

2.3.5 Thông số chất lượng dịch vụ (QoS) GPRS

a) Kiến trúc mạng:



Các mạng lưới cần được nâng cấp trong GPRS, trong đó có các nút hỗ trợ GSN.

GPRS đã đáp ứng sự trông đợi của người sử dụng về hiệu suất mạng.

b) Giao diện vô tuyến

ETSI đã cho ra đời 3 sơ đồ mã hóa mới cho giao diện vô tuyến. Khi thiết bị GPRS

liên lạc với trạm thu phát gốc, chúng có thể sử dụng 1 trong 4 sơ đồ. Các sơ đồ CS-1

tới CS-3 trong đó CS-1 giống như chuẩn GSM. Một cách đơn giản, CS-1 có độ dư

thừa lớn, trong khi CS-2 và CS-3 có ít dư thừa hơn. Trong khi CS-4 có ít dư thừa nhất,

gỡ bỏ tất các điều khiển lỗi, trong khi đạt khả năng truyền tải lớn nhất. Nếu chất lượng

sóng vô tuyến thấp, CS-1 được sử dụng, với các điều khiển lỗi giúp tăng chất lượng

dịch vụ.

Bảng 2.7. Các mô hình mã hóa và tốc độ dữ liệu của GPRS

Kiểu

mã hóa

Tiền

mã hóa

(USF)

Bit

thông

tin

Bit

chẵn lẻ

Bit

đuôi

Ngõ ra

mã

chập

Bit

punctured

Tỷ lệ

mã

Tốc độ

dữ liệu

(kbps)

CS-1 3 181 40 4 456 0 1/2 9.05

CS-2 6 268 16 4 588 132 2/3 13.4

CS-3 6 312 16 4 676 220 3/4 15.6

CS-4 12 428 16 - 456 - 1 21.4

c) Các lớp dịch vụ GPRS

Các thiết bị di động có thể yêu cầu các loại truyền tải khác nhau được ưu tiên, trong

nỗ lực mang đến cho người sử dụng mức độ kết nối mong muốn. Có 4 lớp truyền tải

khác nhau:

• Lớp ưu tiên: Một ứng dụng có thể được gán cho một lớp ưu tiên 1, 2 hay 3. Nếu

một ứng dụng có độ ưu tiên cao hơn (1) các ứng dụng khác (3) thì quá trình

truyền tải của nó sẽ có thứ tự ưu tiên cao hơn.



• Lớp trễ: Các ứng dụng có thể yêu cầu các lớp trễ, đảm bảo độ trễ trung bình 95%.

Có 4 lớp, lớp 1 là nhanh nhất.

• Lớp tin cậy: Các ứng dụng có thể yêu cầu các mức khác nhau của độ tin cậy cho

dữ liệu của nó, phụ thuộc vào mức độ mất mát dữ liệu.

• Lớp dung lượng: Các ứng dụng có thể chọn các cấu hình khác nhau cho lưu

lượng. Có hai lớp: đỉnh và trung bình. Lớp lưu lượng đỉnh được sử dụng chủ yếu

cho các truyền dẫn tức thời với số lượng octet biến đổi trong một giây. Lớp trung

bình là tốc độ truyền dẫn trung bình trong một khoảng thời gian, tính bằng sô

octet trong một giờ.

Ngoài ra, các nhân tố khác cũng có thể ảnh hưởng tới QoS, như chất lượng sóng vô

tuyến, nghẽn mạng internet, LAN/WAN, lỗi trong mạng GSM/GPRS, vv…

2.3.6 Các dịch vụ hỗ trợ

Dịch vụ GPRS trên nền GSM cung cấp các dịch vụ mới:

- Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện (MMS – Multimedia messaging service).

- Dịch vụ đàm thoại Push to Talk (PTT).

- Các ứng dụng internet trên thiết bị thông minh, qua giao thức ứng dụng không

giây (WAP – Wireless Application Protocol).

- Dịch vụ Point to Point (PTP): liên mạng với mạng internet (giao thức IP)

GPRS cho phép tăng hiệu quả sử dụng đường truyền và tốc độ truyền dữ liệu. Khi sử

dụng dịch vụ nhắn tin ngắn SMS bằng GPRS có thể đạt được tốc độ truyền tin 30 bản

tin / phút, trong khi với dịch vụ SMS truyền thống trên GSM, tốc độ chỉ đạt được từ

6-10 bản tin / phút.



CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA HÓA HỆ THỐNG

3.1. Thiết kế mạch điều khiển

3.1.1 Modun sim 548C

Hình 3.1: Module SIM548C

Module SIM548C có thể hoạt động ở 4 băng tần GSM 850/900/1800/1900MHz và

cũng hỗ trợ kỹ thuật GPS định vị vị trí bằng vệ tinh.

Với kích thước nhỏ 50 x 33 x 8.8mm ,module này có thể sử dụng cho các ứng dụng

như Smart phone,PDA phone,thiết bị định vị GPS cầm tay hay điện thoại.

Chúng ta có thể giao tiếp với module thông qua chuẩn đế 60 chân dành riêng cho

module SIM548C. Thông qua đế chuẩn 60 chân này,chúng ta có thể sử dụng module

với các mục đích :

Bàn phím,bảng nút nhấn hay SPI LCD.

Một port giao tiếp nối tiếp dành cho GSM và hai port nối tiếp dành cho GPS

giúp cho việc thiết kế và phát triển ứng dụng một cách dễ dàng hơn thông qua

việc giao tiếp bằng tập lệnh AT.

Bộ sạc cho pin.

Các ngõ vào ra dành cho chức năng nghe,gọi và xử lý âm thanh.

Các ngõ vào của bộ chuyển đổi AD.



Để sử dụng được module SIM548,cần phải có các thiết bị đi kèm :

Hình 3.2: Các thiết bị đi kèm module SIM548

A: Nguồn cung cấp.B: Anten GSM.C: Anten GPS.D: Cáp kết nối anten với module.E: Tai nghe.F: Cáp giao tiếp nối tiếp.

Modun SIM548C có hai phần mạch cơ bản là GSM và GPS được đặt trên một PCB

và chỉ có một đầu nối. Hình dưới đây cho thấy sơ đồ chức năng của SIM 548C

Hình 3.3: Sơ đồ chức năng



3.1.1.1 Phần cứng ứng dụng GSM của SIM548CĐể sử dụng và giao tiếp với GSM của SIM548C phải thông qua một chuẩn đế cắm

60 chân . Bao gồm các ứng dụng giành cho GSM :

Nguồn cung cấp và nguồn sạc pin

Hai ngõ vào giao tiếp theo chuẩn nối tiếp

Hai ngõ vào analog

Ngõ vào ra dành cho Simcard

Bảng mô tả 60 chân của module SIM548C

Tên I/O Mô tả Đặc tính điện

VBAT Có năm chân VBAT dùng để

cung cấp nguồn hoạt động cho

module

Vmax= 4.5V

Vmin=3.4V

Vnorm=4.0V

BACKUP I/O Ngõ vào nguồn cho bộ thời gian

thực của module khi không có

nguồn chính. Và cung cấp một

dòng ra dành cho nguồn dự trữ

khi có nguồn chính,để tiết kiểm

năng lượng của nguồn dự trữ.

Vmax=2.0V

Vmin=1.2V

Vnorm=1.8V

Inorm= 20uA

CHG_IN I Nguồn cung cấp cho bộ sạc pin

của module. Đồng thời giúp cho

module nhận ra bộ sạc.

Vmax=5.25V

Vmin=1.1 *VBAT

Vnorm=5.1V

GND Chân nối đất dành cho các ứng

dụng số.

PWRKEY I Ngõ vào dùng để mở và tắt

nguồn chính của module. Chân

này được nối với một nút nhấn.

Để mở và tắt nguồn của

module,phải nhấn nút nhấn để

giữ chân này ở mức thấp trong

một khoảng thời gian ngắn.

VILmax=0.3*VBAT

VIHmin=0.7*VBAT

VImax=VBAT

MIC1P

MIC1N

I Ngõ vào của microphone 1.

MIC2P

MIC2N

I Ngõ vào của microphone 2.



SPK1P

SPK1N

O Ngõ ra của loa 1.

SPK2P

SPK2N

O Ngõ ra của loa 2.

BUZZER O Ngõ ra dành cho còi báo.

AGND Chân nối đất dành cho các ứng

dụng tương tự.

DISP_D0 I/O Ngõ vào ra để kiểm tra đường

truyền dữ liệu.

VILmin=0V

VILmax=0.9

VIHmin=2.0

VIHmax= 3.2

VOLmin=GND

VOLmax=0.2V

VOHmin=2.7

VOHmax=2.9

DISP_CLK O Ngõ ra kiểm tra xung Clock.

DISP_A0 O Ngõ ra kiểm tra dữ liệu và địa

chỉ (có thể được lựa chọn bằng

phần mềm).

DISP_EN O Ngõ ra cho phép hiện thị.

KCOL0~KCOL4

KROW0~KROW4

I/O Các ngõ vào ra dành cho phím

bấm,bảng nút nhấn.

VILmin=0V

VILmax=0.9

VIHmin=2.0

VIHmax= 3.2

VOLmin=GND

VOLmax=0.2V

VOHmin=2.7

VOHmax=2.9

Các ngõ vào ra với mục đích chung.

NETLIGHT O Ngõ ra cho biết trạng thái hoạt

động của module GSM.

VILmin=0V

VILmax=0.9

VIHmin=2.0

VIHmax= 3.2

VOLmin=GND

VOLmax=0.2V

VOHmin=2.7

VOHmax=2.9

STATUS O Ngõ ra cho biết các trạng thái

hoạt động của các ứng dụng khác

có trong module.

GPIO5

GPIO32

I/O Ngõ vào ra dùng chung cho các

mục đích khác.

Port nối tiếp 1

DTR I Ngõ vào cho biết giao tiếp đã sẵn

sàng.

VILmin=0V

VILmax=0.9

VIHmin=2.0 RXD I Ngõ vào nhận dữ liệu,



VIHmax= 3.2

VOLmin=GND

VOLmax=0.2V

VOHmin=2.7

VOHmax=2.9

TXD O Ngõ ra truyền dữ liệu.

RTS I Ngõ vào yêu cầu gửi dữ liệu.

CTS O Sẵn sàng để gửi dữ liệu.

RI O Ngõ ra cho biết trạng thái hoạt

động.

DCD O Ngõ ra cho biết dữ liệu đã được

gửi đi.

Port nối tiếp 2

DEBUG_TX O Port dùng để sửa lỗi và giao tiếp

bằng tập lệnh AT.DEBUG_RX I

Các chân dành cho Sim card

VSIM O Nguồn cung cấp cho Sim card Có 2 loại nguồn

cung cấp 1.8V và

2.85V.Được lựa

chọn bởi phần mềm.

SIM_DATA I/O Chân truyền nhận dữ liệu với

SIM.

VILmin=0V

VILmax=0.3*

VSIM

VIHmin=0.7* VSIM

VIHmax= VSIM

+0.3

VOLmin=GND

VOLmax=0.2V

VOHmin= VSIM -

0.2

VOHmax= VSIM

SIM_CLOCK O Xung nhịp cho SIM.

SIM_PRESENCE I Chân để nhận biết có Sim card.

SIM_RESET O Chân để reset SIM.

Ứng dụng ADC

AUXADC1 I Ngõ và dành cho mục đích

chuyển đổi từ dạng tương tự

sang dạng số.

Điện áp ngõ vào từ

0-24V.

TEMP_BAT I Ngõ vào cho biết nhiệt độ của

pin.

Bảng 3.1: Chi tiết 80 chân của module SIM508

3.1.1.1.1 Bật ứng dụng GSM của module SIM548C

Có ba cách để cho phép ứng dụng GSM hoạt động.



Sử dụng chân PWMRKEY. Sử dụng chân VCHG Sử dụng ngắt của một thời gian thực.

Sử dụng chân PWMRKEY để bật ứng dụng GSM

Để cho phép ứng GSM hoạt động,yêu cầu phải giữ chân PWMRKEY ở mức thấp

trong một khoảng thời gian ngắn

Hình 3.4: Dùng chân PWMRKEY để bật ứng dụng GSM

Khi việc bật ứng dụng GSM hoàn tất. Module sẽ gửi trả lại thông báo ứng dụng đã

sẵn sàng hoạt động “RDY”. Và chân STATUS sẽ được kéo lên mức cao và giữ ở mức

này khi ứng dụng GSM hoạt động

Sử dụng chân VCHG để bật ứng dụng GSM.

Đây là chân dành cho bộ sạc pin của module SIM548C . Nếu bộ sạc được nối với

chân VCHG của module khi đang trong chế độ POWER DOWM, thì nó sẽ chuyển

sang chế độ GHOST (chỉ sạc pin). Trong chế độ này module không kết nối mạng và

chỉ cho phép một vài lệnh AT làm việc. Khi sử dụng chân VCHG để bật ứng dụng

GSM, module sẽ gửi thông báo:

RDY

GHOST MODE

+CFUN: 0



Trong chế độ GHOST, việc kéo chân PWRKEY xuống mức thấp trong một khoảng

thời gian ngắn ứng dụng GSM sẽ được mở và chuyển sang chế độ sạc điện,tất cả chức

năng của ứng dụng GSM được mở và cho phép thực hiện được tất cả các lệnh AT.

Lúc này module sẽ gửi trả thông báo:

From GHOST MODE to NORMAL MODE

Sử dụng bộ thời gian thực RTC để bật ứng dụng GSM (chế độ báo động).

Ở chế độ báo động, cho phép ứng dụng GSM hoạt động bằng việc sử dụng bộ thời

gian thực RTC. Bộ thời gian thực sẽ đánh thức GSM của module SIM548 khi ứng

dụng này ngừng hoạt động. Trong chế độ này module sẽ không kết nối mạng GSM và

các tập lệnh dành cho SIM card sẽ không thực hiện được.

Có thể sử dụng lệnh AT+CALARM để cài đặt thời gian báo động. Bộ thời gian thực

sẽ giữ module trong thời gian báo động nếu ứng dụng GSM được tắt bằng lệnh

“AT+CPOWD=1” hay chân PWRKEY. Module sẽ chuyển sang chế độ báo động. Lúc

này module sẽ gừi thông báo:

RDY

ALARM MODE

Chế độ báo động sẽ hoạt động trong một thời gian tối đa 90s,lúc này module sẽ tự

đông ngưng hoạt động. Tuy nhiên,trong suốt thời gian báo động,nếu lệnh

AT+CFUN=1 được gửi đến,việc module tự động tắt sẽ không xảy ra. Cũng trong chế

độ này,việc kéo chân PWRKEY xuống mức thấp trong một khoảng thời gian ngắn sẽ

làm ứng dụng GSM ngưng hoạt động ngay lập tức.

Lệnh AT Tác dụng

AT+CALARM Đặt báo động thời gianAT+CCLK Bộ dữ liệu và thời

gian của RTC

AT+CPOWD Tắt điện

AT+CFUN Bắt đầu hoặc đóng các ngăn

xếp giao thức

Bảng 3.2: Lệnh AT được sử dụng trong chế độ báo thứ



3.1.1.1.2 Tắt ứng dụng GSM của module SIM548

Các cách được sử dụng để tắt ứng dụng GSM của module SIM508:

Sử dụng chân PWRKEY.

Sử dụng lệnh AT.

Module phát hiện nguồn cung cấp yếu.

Quá nhiệt.

Sử dụng chân PWRKEY để tắt ứng dụng GSM.

Có thể tắt ứng dụng GSM bằng việc kéo chân PWRKEY xuống mức thấp trong một

khoảng thời gian ngắn. Module sẽ gửi thông báo:

NORMAL POWER DOWN

Lúc này,tất cả lệnh AT sẽ không có hiệu lực. Module chuyển sang chế đô POWER

DOWN, và chỉ còn bộ thời gian thực RTC hoạt động. Quá trình này cũng có thể được

nhận biết thông qua chân STATUS,chân này sẽ bị tự động xuống mức thấp trong chế

độ này.

Hình 3.4: Dùng chân PWRKEY để tắt ứng dụng GSM.

Sử dụng lệnh AT để tắt ứng dụng GSM.

Có thể sử dụng lệnh “AT+CPOWD=1” để tắt ứng dụng GSM. Module gửi trả thông

báo:

NORMAL POWER DOWN



Lúc này,tất cả lệnh AT sẽ không có hiệu lực. Module chuyển sang chế đô POWER

DOWN, và chỉ còn bộ thời gian thực RTC hoạt động. Quá trình này cũng có thể được

nhận biết thông qua chân STATUS,chân này sẽ bị tự động xuống mức thấp trong chế

độ này.

Ứng dụng sẽ tự động tắt khi nguồn cung cấp yếu.

Phần mềm sẽ thường xuyên kiểm tra điện áp nguồn cung cấp trên chân VBAT,nếu

mức điện áp nhỏ hơn 3.5V,module sẽ gửi thông báo:

POWER LOW WARNNING

Nếu mức điện xuống dưới 3.4V,module sẽ gửi thông báo:

POWER LOW DOWN

Lúc này module sẽ tự động về chế độ POWER DOWN,chỉ còn bộ thời gian thực hoạt

động. Chân STATUS cũng sẽ về mức thấp.

Ứng dụng GSM sẽ tự động tắt nếu quá nhiệt.

Phần mềm sẽ luôn kiểm tra nhiệt độ của module. Nếu nhiệt độ hiện tại của module lớn

bằng hoặc lớn hớn 80℃,module sẽ gửi thông báo:

+CMTE:1

Nếu nhiệt độ thấp hơn -30℃,module sẽ gửi thông báo:

+CMTE:-1

Nếu nhiệt độ trên 85℃,module sẽ gửi thông báo:

+CMTE:2

Nếu dưới -35℃:

+CMTE:-2

Nếu nhiệt độ nằm ngoài khoảng -35℃ đến 85℃,module sẽ tự động tắt.

Lúc này module sẽ tự động về chế độ POWER DOWN,chỉ còn bộ thời gian thực hoạt

động. Chân STATUS cũng sẽ về mức thấp.

Có thể kiểm tra nhiệt độ hiện tại của module bằng cách sử dụng lệnh “AT+CMTE” khi

module đang hoạt động.



3.1.1.1.3 Truyền thông nối tiếp

Để giao tiếp và sử dụng ứng dụng GSM,module SIM548C cung cấp chuẩn giao tiếp

nối tiếp.

- Bảy đường liên kết trên một port giao tiếp.

- Bao gồm đường truyền dữ liệu /RXD và /TXD,đường truyền trạng thái /RTS và

/CTS,đường truyền điều khiển /DTR,/DCD và /RING.

- Với chuẩn giao tiếp này có thể sử dụng cho CSD FAX,dịch vụ GPRS và gửi

lệnh AT.

Hình 3.5 : Chuẩn giao tiếp nối tiếp của SIM548C

- Tốc độ baud của giao tiếp nối tiếp: 300,1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400,

57600, 115200.

- Module có thể tự động lựa chọn tốc độ baud để giao tiếp: 4800, 9600, 19200,

38400, 57600, 115200.

Thuộc tính chân /RING của module:

Trạng thái module SIM508 Trạng thái của chân RIBình thường Mức cao

Đang thực hiện cuộc gọi Mức thấp,sau đó:(1) Chuyển về mức cao khi cuộc

gọi được thiết lập.(2) Vẫn giữ ở mức thấp khi sử

dụng lênh ATH.(3) vlka

SMS Chuyển xuống và giữ ở mức thấp khoảng 100mS khi nhận được tin nhắn,sau đó chuyển về lại mức cao.

Bảng 3.3 : Trạng thái chân RI



3.1.1.1.4 Kết nối với SIM card

Có thể sử dụng lệnh AT để lấy thông tin từ SIM card

Module hỗ trở cả 2 loại SIM card 1.8V và 3.0V

Hình 3.6 : Kết nối SIM card 8 chân

Nếu bạn không sử dụng chức năng phát hiện thẻ SIM, bạn có thể cho phép chân

SIM_PRESENCE, kết nối với GND.

Hình 3.7 : Kết nối SIM card 6 chân

Chân Tên Mô tảC1 VSIM Nguồn do module cung cấp. Module SIM508 sẽ tự

động xác định loại SIM để cung cấp nguồn 33.0V±10% hay 1.8V±10%. Dòng cung cấp là 10mA.

C2 SIM_RESET Chân reset SIM card.C3 SIM_CLOCK Chân xung clock SIM card.C5 GND Chân nối đất.C6 VPP Không cần kết nối.C7 SIM_DATA Chân truyền nhận dữ liệu.

Bảng 3.4 : Thứ tự chân SIM card 6 chân



3.1.1.1.5 Trạng thái của chân STATUS

Ta có thể biết được tình trạng của mạng GSM thông qua chân STATUS.

Tráng thái Mạng GSMOff Ứng dụng GSM của SIM508 không hoạt động.64ms On/ 800ms Off Ứng dụng GSM không tìm thấy mạng.64ms On/ 3000ms Off Ứng dụng GSM đang kết nối mạng.64ms On/ 300ms Đang giao tiếp GPRS.

Bảng 3.4 : Trạng thái chân STATUS

Ta sử dụng đèn led để kết nối với chân STATUS.

Hình 3.8 : Kết nối với chân NETLIGHT



3.1.1.2 Phần cứng ứng dụng GPS của module SIM548C

Phần cứng GPS của SIM548C được thiết kế để hoạt động trên tần số L1 ( mã

C / A ), phần này thu và xử lý toàn bộ tín hiệu , từ đầu vào ăng-ten đến dữ liệu

đầu ra nối tiếp

Các bước xử lý là:

Hình 3.9: Lý thuyết hoạt động

Phần RF : Trong phần RF tín hiệu GPS được phát hiện bởi ăng-ten khuếch

đại, lọc và chuyển đổi sang một tần số trung gian (IF). Thực hiện chuyển

đổi A / D để chuyển đổi tần số trung gian tương tự thành một tín hiệu số IF.

GPS Channel: Các tín hiệu số IF được truyền đến phần baseband và được

đưa vào correlators. Correlators có tác dụng thu nhận và theo dõi các tín hiệu vệ

của vệ tinh . Có 12 kênh được sử dụng song song, đồng thời tìm kiếm

chuỗi mã PRN

GPS CORE : Bộ xử lý điều hướng tính toán xác định vị trí, vận tốc và thời gian.

DATA OUT : Các dữ liệu của GPS CORE được giao tiếp nối tiếp qua chuẩn

RS232

Chi tiết các chân dùng cho ứng dụng GPS.

Tên I/O Mô tả Đặc tính điệnGPS_VCC I Có chân dùng để cung cấp nguồn cho ứng

dụng GPS.Vmax= 5.0V Vmin=3V Vnorm=3.3V



GPS_VRTC I Nguỗn dự trữ cho bộ thời gian thực và SRAM. Không kết nối nếu không sử dụng.

Vmax= 3.3V Vmin=2.7V Vnorm=3.0V

GPS_VANT I Nguồn ngoài dùng cho anten GPS. Ngõ vào này dùng đê lựa chọn nguồn hoạt động cho anten GPS loại 5V hay 3V. Chân này có thể kết nối trực tiếp với GPS_VCC_RF.

Imax=25mA Vmax=5V Vmin=2.85V

GPS_VCC_RF O Nguồn cung cấp cho anten GPS loại 3V. Vmax=2.9V Vmin=2.8V Vnorm=2.85V Imax=25mA

Giao tiếp nối tiếpGPS_TXA O Chân truyền dữ liệu của portA.GPS_RXA I Chân nhận dữ liệu của portA.GPS_TXB O Chân truyền dữ liệu của portB.GPS_RXB I Chân nhận dữ liệu của portB.GPS_M-RST I Chân reset ứng dụng GPS.

Bảng 3.5 : Các chân dành cho ứng dụng GPS

3.1.1.2.1 Bật ứng dụng GPS

Để cho ứng dụng GPS hoạt động, nguồn cung cấp tại chân GPS_VCC phải lớn hơn

2.3V,và giữ ở mức này trong khoảng ít nhất 220ms.

Hình 3.10 : Bất ứng dụng GPS

3.1.1.2.2 Mạch kết nối cho chân VRTC

Bộ thời gian thực RTC là rất quan trọng cho ứng dụng GPS và nguồn SRAM cũng

lấy từ chân VRTC.



Hình 3.11 : Kết nối với chân VRTC

3.1.1.2.3 Mạch kết nối cho chân RESET

Có một IC trong module SIM548C dùng cho việc reset ứng dụng GPS. Nếu điện áp

ngõ vào của IC nhỏ hớn 2.3V,thì chân reset sẽ giữ ở mức thấp,sau đó nếu ngõ vào ở

mức lớn hơn 2.3V thì IC sẽ tạo ra một tín hiệu reset trong khoảng 220ms. Sau đó chân

reset sẽ lên mức cao. Muốn reset ứng dụng GPS,thì chân GPS_M-RST nên giữ ở mức

thấp ít nhất 10ms.

Hình 3.12 : Kết nối với chân RESET

3.1.1.2.4 Chuẩn giao tiếp nối tiếp của ứng dụng GPS.

Module SIM508 hỗ trợ hai port giao tiếp cho ứng dụng GPS (portA và portB).PortA:

- Hai chân để truyền nhận dữ liệu : GPS_RXA và GPS_TXA.- Hỗ trợ tốc độ baud từ 1200 đến 115200 bps.- Giao thức giao tiếp: Mặc định là SiRF,57600 bps.

PortB:



- Hai chân truyền nhận dữ liệu : GPS_RXB và GPS_TXB.- Hỗ trợ tốc độ baud từ 1200-15200 bps.- Chuẩn giao thức truyền dữ liệu : NMEA,4800 bps.- Định dạng dữ liệu đầu ra: GGA,GSA,GSV,RMC,VTG.- Tần số cập nhật ; 1Hz

3.1.1.3 Ứng dụng GSM của module SIM548C

3.1.1.3.1 Giới thiệu về ứng dụng GSM

GSM (Global System for Mobile Communication) là hệ thống thông tin di động

toàn cầu. GSM là chuẩn giao tiếp phổ biến nhất cho điện thoại di động nhờ khả năng

phủ sóng rộng khắp thế giới.GSM khác với các chuẩn giao tiếp trước đó về chất lượng

tín hiệu,tốc độ và tiện ích tin nhắn. Nó được xem là một hệ thống di động thứ hai

(second generation, 2G) . GSM là một chuẩn mở,hiện tại nó được phát triển bởi 3rd

Generation Partnership Project (3GPP).

Hình 3.13 : Mạng GSM

3.1.1.3.2 Sử dụng ứng dụng GSM cho dịch vụ gửi tin nhắn và cuộc gọi.



Sử dụng tập lệnh AT dành cho GSM của module SIM548C trong các thao tác dùng

cho dịch vụ SMS (Short Message Service) và cuộc gọi, bao gồm:

- Khởi tạo

- Nhận cuộc gọi.

- Thiết lập cuộc gọi.

- Nhận tin nhắn.

- Gửi tin nhắn.

A. Các thuật ngữ.

<CR> : Carriage return (0x0D).

<LF> : Line Feed (0x0A).

MT : Mobile Terminal . Thiết bị đầu cuối mạng (trong trường hợp này là

module sim508).

TE : Terminal Equipment. Thiết bị đầu cuối (máy tinh, hệ vi điều khiển).

B. Khởi tạo cho ứng dụng GSM:

Đưa module về chế độ nghỉ (sleep mode)

Hình 3.14 : Chuyển từ chế độ bình thường sang chế độ nghỉ (sleep mode).

- AT+CFUN=0<CR> : Tắt hết mọi chức năng liên quan đến truyền nhận sóng RF

và các chức năng liên quan đến SIM. module không còn được kết nối với mạng.

- <CR><LF>OK<CR><LF> : Chuỗi thông báo kết quả thực thi lệnh thành công,

thông thường là sau 3 giây kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=0.

- Chuyển trạng thái chân DTR từ mức 0 sang mức 1: Module hoạt động ở chế độ

sleep mode.



Chuyển từ chế độ nghỉ sang chế độ hoạt động bình thường.

Hình 3.15 : Đưa module trở về trạng thái hoạt động.

- Đưa chân DRT chuyển từ mức 1 xuống mức 0 :Module thoát khỏi chế độ sleep.

- AT+CFUN=1<CR> : Đưa module trở về chế độ hoạt động bình thường.

- MT trả về chuỗi <CR><LF>OK<CR><LF>.

- Module gửi tiếp chuỗi thông báo <CR><LF>Call Ready<CR><LF>.

Thời gian kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=1<CR> đến lúc module gửi về thông báo

trên khoảng 10 giây.

Khởi tạo cấu hình mặc định cho modem.



Hình 3.16 : Khởi tạo cấu hình mặc định cho module SIM548C

- (1) ATZ<CR> : Reset modem, kiểm tra modem dã hoạt động bình thường chưa. Gửi

nhiều lần cho chắc ăn, cho đến khi nhận được chuỗi: ATZ <CR> <CR> <LF> OK

<CR> <LF>.

- (2)ATE0<CR>: Tắt chế độ echo lệnh. Chuỗi trả về có dạng: ATE0 <CR> <CR>

<LF> OK <CR><LF>.

- (3) AT+CLIP=1<CR> :Định dạng chuỗi trả về khi nhận cuộc gọi.

Thông thường, ở chế độ mặc định, khi có cuộc gọi đến, chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>RING<CR><LF>



Sau khi lệnh AT+CLIP=1<CR> đã được thực thi, chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>RING<CR><LF>

<CR><LF>+CLIP: "0929047589",129,"",,"",0<CR><LF>

Chuỗi trả về có chứa thông tin về số điện thoại gọi đến. Thông tin này cho phép xác

định việc có nên nhận cuộc gọi hay từ chối cuộc gọi.

Kết thúc các thao tác khởi tạo cho quá trình nhận cuộc gọi. Các bước khởi tạo tiếp theo

liên quan đến các thao tác truyền nhận tin nhắn.

- (4) AT&W<CR> : Lưu cấu hình cài đặt được thiết lập bởi các lệnh ATE0 và

AT+CLIP vào bộ nhớ.

- (5) AT+CMGF=1<CR> : Thiết lập quá trình truyền nhận tin nhắn được thực hiện ở

chế độ text (mặc định là ở chế độ PDU).

Chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>

-(6) AT+CNMI=2,1,0,0,0<CR> : Thiết lập chế độ thông báo cho TE khi MT nhận

được tin nhắn mới. Chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>

Sau khi lệnh trên được thiết lập, tin nhắn mới nhận được sẽ được lưu trong SIM, và

MT gửi thông báo khi có tin nhắn mới. TE có thể đọc tin nhắn được lưu trong SIM.

-(7) AT+CSAS<CR> : Lưu cấu hình cài đặt được thiết lập bởi các lệnh AT+CMGF và

AT+CNMI.

Xóa tin nhắn trước khi hoạt động :



Hình 3.17 : Khởi tạo module SIM508.

(1) AT+CMGD=1 : Xóa tin nhắn ở vùng nhớ 1 trong SIM. Chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>OK<CR><LF>

(2) AT+CMGD=2 : Tác dụng tương tự như lệnh số 1. Lệnh này được dùng để xóa tin

nhắn được lưu trong ngăn số 2.

Có thể hình dung bộ nhớ lưu tin nhắn trong SIM bao gồm nhiều ngăn (loại Super SIM

của Mobi phone có 50 ngăn), mỗi ngăn cho phép lưu nội dung của 1 tin nhắn (bao

gồm tất cả các loại tin nhắn: tin nhắn từ tổng đài, tin nhắn thông báo kết quả quá trình

gửi tin nhắn trước đó, tin nhắn từ thuê bao khác, …). Mỗi ngăn được đại diện bằng

một số thứ tự.

Khi nhận được tin nhắn mới, nội dung tin nhắn sẽ được lưu trong một ngăn trống có số

thứ tự nhỏ nhất có thể.

Việc xóa nội dung tin nhắn ở hai ngăn 1 và 2 cho phép tin nhắn nhận được luôn được

lưu vào trong hai ô nhớ này, giúp dễ dàng xác định vị trí lưu tin nhắn vừa nhận được,

và giúp cho việc thao tác với tin nhắn mới nhận được trở nên dễ dàng và đơn giản hơn,

giảm khả năng việc tin nhắn mới nhận được bị thất lạc ở một vùng nhớ nào đó mà ta

không kiểm soát được.

C. Nhận cuộc gọi



Hình 3.18 : Nhận cuộc gọi

- (1) Sau khi được khởi tạo bằng lệnh AT+CLIP=1, khi có cuộc gọi đến, chuỗi

trả về sẽ có dạng: <CR><LF>RING<CR><LF>

<CR><LF>+CLIP: "0929047589",129,"",,"",0<CR><LF>

- Chuỗi trả về có hiển thị số điện thoại yêu cầu được kết nối, dựa trên thông tin

này để có thể ra quyết định nhận cuộc gọi hay từ chối cuộc gọi.

- (2A) Nếu số điện thoại gọi đến không hợp lệ, từ chối nhận cuộc gọi bằng lệnh

ATH, và chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>

Cuộc gọi kết thúc.

- (2B) Nếu số điện thoại gọi đến là hợp lệ, nhận cuộc gọi bằng cách gửi lệnh

ATA, và chuỗitrả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>

- (3) Giai đoạn thông thoại.

- (4A) Kết thúc cuộc gọi. Đầu còn lại gác máy trước.

- (4B) Kết thúc cuộc gọi, chủ động gác máy bằng cách gửi lệnh ATH.

D. Thiết lập cuộc gọi



Hình 3.19 :Thực hiện cuộc gọi.

- (1) ATDxxxxxxxxxx;<CR> : Quay số cần gọi.

Chuỗi trả về có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>.

Chuỗi này thông báo lệnh trên đã được nhận và đang được thực thi. Sau đó là những

chuỗi thông báo kết quả quá trình kết nối (nếu như kết nối không được thực hiện thành

công).

- (2A) Nếu MT không thực hiện được kết nối do sóng yếu, hoặc không có

sóng,chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>NO DIAL TONE<CR><LF>

- (2B) Nếu cuộc gọi bị từ chối bởi người nhận cuộc gọi, hoặc số máy đang gọi

tạm thời không hoạt động (chẳng hạn như bị tắt máy) chuỗi trả về có dạng:

- <CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>

- (2C) Nếu cuộc gọi không thể thiết lập được do máy nhận cuộc gọi đang bận (ví

dụ như đang thông thoại với một thuê bao khác), chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>BUSY<CR><LF> (4s)



Tổng thời gian từ lúc modem nhận lệnh cho đến lúc nhận được chuỗi trên thông

thường là 4 giây.

- (2D) Nếu sau 1 phút mà thuê bao nhận cuộc gọi không bắt máy, chuỗi trả về sẽ

có dạng: <CR><LF>NO ANSWER<CR><LF> (60s)

- (3) Trong trường hợp quá trình thiết lập cuộc gọi diễn ra bình thường, không

có chuỗi thông báo nào (2A, 2B, 2C hay 2D) được trả về, và chuyển sang giai đoạn

thông thoại. Quá trình kết thúc cuộc gọi được diễn ra trong hai trường hợp:

- (4A) Đầu nhận cuộc gọi gác máy trước.Chuỗi trả về sẽ có dạng:

- <CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>

- (4B) Đầu thiết lập cuộc gọi gác máy trước.Phải tiến hành gửi lệnh ATH, và

chuỗi trả về sẽ có dạng : <CR><LF>OK<CR><LF

E. Đọc tin nhắn

Hình 3.20: Đọc tin nhắn từ 2 vùng nhớ 1 và 2 trên SIM.



Mọi thao tác liên quan đến quá trình nhận tin nhắn đều được thực hiện trên 2 ngăn 1

và 2 của bộ nhớ nằm trong SIM.

- (1) Đọc tin nhắn trong ngăn 1 bằng lệnh AT+CMGR=1.

- (2A) Nếu ngăn 1 không chứa tin nhắn, chỉ có chuỗi sau được trả về:

<CR><LF>OK<CR><LF>

- (2B) Nếu ngăn 1 có chứa tin nhắn, nội dung tin nhắn sẽ được gửi trả về TE với

định dạng như sau: <CR><LF>+CMGR: "REC

UNREAD","+84929047589",,"07/05/15,09:32:05+28"

<CR><LF>NỘI DUNG<CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Các tham số trong chuỗi trả về bao gồm trạng thái của tin nhắn (REC UNREAD),

số điện thoại gửi tin nhắn (+84929047589) và thời gian gửi tin nhắn

(07/05/15,09:32:05+28) và nội dung tin nhắn.

Đây là định dạng mặc định của module SIM508 lúc khởi động. dạng mở rộng có thể

được thiết lập bằng cách sử dụng lệnh AT+CSDH=1 trước khi thực hiện đọc tin nhắn.

- (3) Sau khi đọc, tin nhắn được xóa đi bằng lệnh AT+CMGD= 1. Thao tác

tương tự đối với tin nhắn chứa trong ngắn thứ 2 trong các bước 4, 5A (5B) và 6.

D. Gửi tin nhắn

Hình 3.21 : Gửi tin nhắn.



(1) Gửi tin nhắn đến thuê bao bằng cách sử dụng lệnh AT+CMGS=”số điện thoại”.

(2) Nếu lệnh (1) được thực hiện thành công, chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>> (kí tự “>” và 1 khoảng trắng).

(3) Gửi nội dung tin nhắn và kết thúc bằng kí tự có mã ASCII 0x1A.

(3A) Gửi kí tự ESC (mã ASCII là 27) nếu không muốn tiếp tục gửi tin nhắn nữa.

Khi đó : TE sẽ gửi trả về chuỗi <CR><LF>OK<CR><LF>.

(4) Chuỗi trả về thông báo kết quả quá trình gửi tin nhắn. Chuỗi trả về có định

dạng như sau: <CR><LF>+CMGS: 62<CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Trong đó 62 là một số tham chiếu cho tin nhắn đã được gửi. Sau mỗi tin nhắn được

gửi đi, giá trị của số tham chiếu này sẽ tăng lên 1 đơn vị. Số tham chiếu này có giả trị

nằm trong khoảng từ 0 đến 255.

Thời gian gửi một tin nhắn vào khoảng 3-4 giây (kiểm tra với mạng Mobi phone).

(4A) Nếu tình trạng sóng không cho phép thực hiện việc gửi tin nhắn hoặc chức

năng RF của modem không được cho phép hoạt động (do sử dụng các lệnh

AT+CFUN=0 hoặc AT+CFUN=4), hoặc số tin nhắn trong hàng đợi phía tổng đài vượt

qua giới hạn cho phép, hoặc bộ nhớ chứa tin nhắn của MT nhận được tin nhắn bị tràn,

MT sẽ gửi thông báo lỗi trở về và có định dạng như sau:

<CR><LF>+CMS ERROR: 193<CR><LF>

<CR><LF>+CMS ERROR: 515<CR><LF>

Chức năng truyền nhận tin nhắn và chức năng thoại được tách biệt. Khi đang thông

thoại vẫn có thể truyền nhận được tin nhắn. Khi truyền nhận tin nhắn vẫn có thể tiến

hành thiết lập và kết thúc cuộc gọi.

3.1.1.3.3 Một số tập lệnh AT cơ bản sử dụng cho ứng dụng GSM

A.Các thuật ngữ.

<CR> : Carriage return (0x0D).

<LF> : Line Feed (0x0A).

MT : Mobile Terminal . Thiết bị đầu cuối mạng (trong trường hợp này là SIM548C).

TE : Terminal Equipment. Thiết bị đầu cuối (máy tinh, hệ vi điều khiển).



B. Các lệnh thiết lập và cài đặt cho cuộc gọi.

ATA Trả lời một cuộc gọi đến.ATD Đi trước một số điện thoại để thực hiện cuộc gọi.ATD><mem><n> Thực hiện cuộc gọi đến số điện thoại đã lưu trong bộ nhớ.ATD<str> Thực hiện cuộc gọi đến số đã lưu và có tên <str>.ATDL Gọi số vừa gọi gần nhất.ATH Ngắt kết nối đang thực hiện.ATI Hiện thị thông tin về module SIM508.ATL Cài đặt độ lớn của loa.ATO Chuyển từ chế độ nhận lệnh sang chế độ nhận dữ liệu.ATT Lựa chọn kiểu chuông.ATZ Thực hiện lệnh này trước khi cài đặt lại các thông số của module.AT&F Thiết lập các thông số cài đặt là các thông số mặc định.AT&V Hiện thị cấu hình đã cài đặt cho module.+++ Chuyển từ chế độ dữ liệu và kết nối mạng GPRS về chế độ lệnh.

Bảng 3.6 : Các lệnh thiết lập và cài đặt cuộc gọi

Chi tiết về tập lệnh thiết lập và cài đặt cho cuộc gọi:

ATA Lệnh nhấc máy khi có cuộc gọi đến

MT gửi trả <CR><LF>OK<CR><LF> khi kết nối thành công.MT gửi trả <CR><LF>NO CARRIER <CR><LF> khi kết nối không thành công.

ATD[<n>][<msgm>][;] Lệnh thực hiện cài đặt dịch vụ cuộc gọi.

Lệnh này có thể hủy bỏ bằng việc nhận 1 lệnh ATH hoặc 1 ký tự khi lệnh đang thực thi.

Nếu cuộc gọi được kết nối và cài đặt hoàn tất. MT gửi trả:<CR><LF>OK<CR><LF>Nếu không đổ chuông. MT gửi trả:<CR><LF>NO DIALTONE<CR><LF>Số máy đang bận:<CR><LF>BUSY<CR><LF>Không kết nối hoặc bị từ chối :<CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>



Các tham số:<n>: số điện thoại<msgm>: I Kích hoạt CLIR (Không hiện thị số người

gọi) i Hủy chế độ CLIR(Hiện thị số người gọi) G Kích hoạt chế độ gọi nội bộ(chỉ dành riêng cho cuộc gọi này) g Hủy chế độ gọi nội bộ.<;>: Kết thúc và thực hiện cài đặt cuộc gọi

ATD<mem><n>[<I>][<G>][;] Lệnh thực hiện quay số có trong danh bạ riêng biệt.Lệnh này có thể hủy bỏ bằng việc nhận 1 lệnh ATH hoặc 1 ký tự khi lệnh đang thực thi.

Module bị lỗi. MT gửi trả:+CME ERROR:<err>Nếu không đổ chuông. MT gửi trả:<CR><LF>NO DIALTONE<CR><LF>Số máy đang bận:<CR><LF>BUSY<CR><LF>Không kết nối hoặc bị từ chối :<CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>Kết nối thành công và cuộc gọi được thực hiện:<CR><LF>OK<CR><LF>

Các tham số: <mem> danh bạ “DC” danh sách các số đã gọi. “FD” danh bạ trong sim. “LD” danh sách các số đã gọi trong sim. “MC” danh sách các cuộc gọi nhỡ. “ME” tất cả các số có trong danh bạ.

<n>: Một số nguyên là vị trí bộ nhớ có thể sử dụng.

<msgm>: I Kích hoạt CLIR (Không hiện thị số người gọi)

i Hủy chế độ CLIR(Hiện thị số người gọi) G Kích hoạt chế độ gọi nội bộ(chỉ dành riêng cho cuộc gọi này) g Hủy chế độ gọi nội bộ.

<;>: Kết thúc và thực hiện cuộc gọiATD><n>[<I>][<G>][;] Thực hiện cuộc gọi từ dạnh bạ.



Lệnh thực hiện quay số có trong danh bạ riêng biệt.Lệnh này có thể hủy bỏ bằng việc nhận 1 lệnh ATH hoặc 1 ký tự khi lệnh đang thực thi.


Các tham số: <n>: Một số nguyên là vị trí bộ nhớ có thể sử

dụng.

<msgm>: I Kích hoạt CLIR (Không hiện thị số người gọi)

i Hủy chế độ CLIR(Hiện thị số người gọi) G Kích hoạt chế độ gọi nội bộ(chỉ dành riêng cho cuộc gọi này) g Hủy chế độ gọi nội bộ.

<;>: Kết thúc và thực hiện cuộc gọiATD><str>[<I>][<G>][;] Lệnh thực hiện cuộc gọi đến số đã lưu trong danh bạ có

tên <str>.Lệnh này có thể hủy bỏ bằng việc nhận 1 lệnh ATH hoặc 1 ký tự khi lệnh đang thực thi.


Các tham số: <str>: Chuỗi ký tự “abc123” đã lưu torng dạnh bạ



.

<msgm>: I Kích hoạt CLIR (Không hiện thị số người gọi).

i Hủy chế độ CLIR(Hiện thị số người gọi) G Kích hoạt chế độ gọi nội bộ(chỉ dành riêng cho cuộc gọi này). g Hủy chế độ gọi nội bộ.

<;>: Kết thúc và thực hiện cuộc gọi.ATDL Thực hiện cuộc gọi đến số vừa gọi gần nhất.

Lệnh này có thể hủy bỏ bằng việc nhận 1 lệnh ATH hoặc 1 ký tự khi lệnh đang thực thi.


ATH0 Lệnh ngắt kết nối đang thực hiện.

Lệnh được thực hiện. MT gửi trả:<CR><LF>OK<CR><LF>

ATI Lệnh yêu cầu hiện thông tin của module.Ví dụ:SIMCOM_ltd.SIMCOM_SIM548Z.

ATL[value] Lệnh cài đặt độ lớn của loa.

Lệnh thực hiện thành công.MT gửi trả:<CR><LF>OK<CR><LF>

Tham số:[value]: Có bốn mức độ 0,1,2,3.

ATM[value] Lệnh cài đặt các chế độ cho loa.

Lệnh thực hiện thành công. MT gửi trả:<CR><LF>OK<CR><LF>



Tham số:[value]: 0 Tắt loa.

2 Mở loa khi nhấc máy.+++ Lệnh này chỉ có hiệu lực khi module đang ở kết nối

mạng GPRS. Lệnh này thực hiện hủy bỏ kết nối và trở về chế độ nhận lệnh.

Lệnh thực hiện thành công. MT gửi trả:<CR><LF>OK<CR><LF>Thực hiện chuyển từ chế độ nhận lệnh trở về chế độ nhận dữ liệu và kết nối mạng gửi lệnh ATO.

ATO[n] Lệnh thực hiện chuyển module từ chế độ nhận lệnh sang chế độ nhận dữ liệu.

Lệnh thực hiện không thành công. MT gửi trả:<CR><LF> NO CARRIER <CR><LF>Lệnh thực hiện thành công. MT gửi trả:<CR><LF>OK<CR><LF>

Tham số:[n] 0 chuyển từ nhận lệnh sang nhận dữ

liệu.

Bảng 3.7 : Chi tiết các lệnh thiết lập và cài đặt cuộc gọi.

C. Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn sms.

AT+CMGD Xóa tin nhắn sms.

AT+CMGF Định dạng văn bản tin nhắn.

AT+CMGL Danh sách tin nhắn đã lưu.

AT+CMGR Lệnh đọc tin nhắn.

AT+CMGS Lệnh gửi tin nhắn.

AT+CMGW Lưu tin nhắn vào bộ nhớ.

AT+CMSS Gửi tin nhắn đã lưu.

AT+CMGC Gửi sms lệnh.

AT+CNMI MT gửi thông báo khi có tin nhắn mới.

AT+CPMS Các tin nhắn riêng biệt được lưu.

AT+CRES Cài đặt lại tin nhắn.

AT+CSAS Lưu các cài đặt cho tin nhắn.



AT+CSCA Địa chỉ dịch vu tin nhắn.

AT+CSMP Cài đặt định dạng chữ của tin nhắn.

AT+CSMS Lựa chọn tin nhắn dịch vụ.

Bảng 3.8 : Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn SMS

Chi tiết mô tả các lệnh dành cho tin nhắn sms :

AT+CMGD=<index> Lệnh xóa tin nhắn sms đã lưu tron bộ nhớ.

Lệnh thực hiện thành công.MT gửi trả:

<CR><LF>OK<CR><LF>

Nếu lệnh không thực hiện được.MT gửi trả:

+CMS ERROR <err>

Tham số:

<index> Vị trí của tin nhắn lưu trong bộ nhớ.

<err> Cho biết lỗi.

AT+CMGF=[<mode>] Lệnh cài đặt định dạng của tin nhắn gửi và nhận.

Lệnh thực hiện thành công.MT gửi trả:

<CR><LF>OK<CR><LF>

Tham số:

[<mode>] 0 Dạng PDU

1 Dạng văn bản

AT+CMGL=[<stat>] Danh sách tin nhắn đã lưu.

Tham số:



+ Nếu tin nhắn là dạng văn bản:

[<stat>] “_REC UNREAD” tin nhắn chưa đọc.

“RED READ” tin nhắn đã đọc.

“STO UNSEND” tin nhắn chưa gửi được.

“STO SEND” tin nhắn đã gửi.

“ALL” tất cả tin nhắn

+ Nếu tin nhắn là dạng PDU:

[<stat>] 0 tin nhắn chưa đọc.

1 tin nhắn đã đọc.

2 tin nhắn chưa gửi.

3 tin nhắn đã gửi.

4 tất cả tin nhắn

Nếu lệnh thực hiện thành công,MT gửi trả chuỗi có định dạng như sau :

+ Nếu tin nhắn là dạng văn bản (+CMGF=1) :

+CMGL: [<index>,[<stat>],[<oa/da>],[<alpha>],[<scts>] [,<tooa/toda>,<length>] <CR><LF>[<data>]<CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

+ Nếu tin nhắn là dạng PDU (+CMGF=0) :

+CMGL:<index>,<stat>,[<alpha>],<length><CR><LF> <pdu><CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Nếu lệnh thực hiện không thành công,MT gửi trả:



+CMS ERROR: <err>

AT+CMGR=<index>[,<mode>]

Lệnh đọc tin nhắn sms.

Tham số:

<index> Một số nguyên là vị trí của đã lưu tin nhắn.

<mode> 0 Chế độ mặc định.

1 Không thay đổi trạng thái của tin nhắn.Ví dụ : Tin nhắn sẽ không chuyển từ 'received unread’ sang 'received read’ khi được đọc.

Lệnh thực hiện thành công,MT gửi trả lại chuỗi có dạng:

+ Nếu tin nhắn là dạng văn bản (+CMGF=1)

+CMGR:<stat>,<sn>,<mid>,<dcs>,<page>,<pages> <CR><LF><data>

<CR><LF>OK<CR><LF>

+ Nếu tin nhắn là dạng PDU (+CMGF=0)

+CMGR: <stat>,[<alpha>],<length><CR><LF><pdu>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Lệnh thực hiện không thành công,MT gửi trả:

+CMS ERROR: <err>

Tham số:

<stat> 0 "REC UNREAD" tin nhắn chưa được đọc.

1 "REC READ" tin nhắn đã đọc.2 "STO UNSENT" tin nhắn chưa gửi được.3 "STO SENT" tin nhắn đã gửi.4 "ALL" tất cả tin nhắn.



<length> Độ dài của tin nhắn (số ký tự).

<data> Nội dung tin nhắn.

AT+CMGS=<da>[,<toda>]

<CR>nội dung tin nhắn

<ctr-Z/ESC>

Lệnh gửi tin nhắn dạng văn bản.

Gửi <ESC> cho module để hủy bỏ việc gửi tin nhắn khi lệnh đang thực thi.

Tham số:

<da> “số điện thoại gửi tin nhắn”

Nếu lệnh được thực hiện thành công và tin nhắn đã được gửi đi,MT gửi trả:

CR><LF>+CMGS: <mr><<CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Nếu lệnh không thực hiện được,MT gửi trả:

<CR><LF>+CMS ERROR: <err><CR><LF>

Tham số:

<mr> Một số nguyên là vị trí lưu tin nhắn vào bộ nhớ.

AT+CMGW=[<oa/da>[,<tooa/ toda>[,<stat>]]]

<CR> Nội dung tin nhắn

<ctrl-Z/ESC>

<ESC>

Lệnh lưu tin nhắn vào bộ nhớ.

Gửi <ESC> cho module để hủy bỏ việc lưu tin nhắn khi lệnh đang thực thi.

Lệnh thực hiện thành công,tin nhắn đã được lưu vào bộ nhớ.MT gửi trả:

CR><LF>+CMGW: <index><<CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Nếu có lỗi xảy ra,MT gửi trả:

+CMS ERROR: <err>



Tham số:

<index> Vị trí lưu tin nhắn.

AT+CMSS=<index>[,<da> [,<toda>]]

Lệnh gửi tin nhắn từ bộ nhớ lưu tin nhắn

Lệnh thực hiện thành công,MT gửi trả:

CR><LF>+CMGS: <mr> [,<scts>]CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Lệnh thực hiện không thành công:

< CR><LF>+CMS ERROR: <err> <CR><LF>

Tham số:

<mr> Vị trí lưu tin nhắn trong bộ nhớ.

AT+CNMI=[<mode>[,<mt> [,<bm> [,<ds>[,<bfr>]]]]]

Lệnh này cài đặt cho module để module thông báo khi nhận được tin nhắn mới.


<CR><LF>OK<CR><LF>


<CR><LF>+CMS ERROR: <err> <CR><LF>

Tham số:

<mt> 0 Không gửi thông báo khi có tin nhắn mới.

1 Gửi thông báo với định dạng: +CMTI: <mem>,<index>

2 Gửi thông báo có định dạng: +CMT: <oa>, [<alpha>],<scts>

[,<tooa>,<fo>,<pid>,<dcs>,<sca>,<tosca>,<length>]<CR><LF><data>.

Bảng 3.9 : Chi tiết các lệnh thiết lập và cài đặt tin nhắn SMS

D. Các lệnh đặc biệt dành cho SIM548C.



AT+CPOWD Tắt nguồn cung cấp cho module.

AT+CMIC Thay đổi đổ lớn của microphone.

AT +UART Cầu hình cho truyền thông nối tiếp.

AT+CALARM Cài đặt hẹn giờ.

AT+CADC Đọc ADC.

AT+ECHO Cài đặt tiếng vọng cho cuộc gọi.

AT+CSMINS Cho biết sim đã gắn vào đế hay chưa.

AT+CMTE Đọc nhiệt độ hiện tại của module.

AT+CMGDA Xóa tất cả các tin nhắn.

Bảng 3.10 : Các lệnh đặc biệt dành cho SIM548C

Chi tiết về các lệnh đặc biệt dành cho SIM548C :

AT+CPOWD = <n> Lệnh ngắt nguồn cung cấp cho module hoạt động.

Tham số :

<n> 0 Ngắt nguồn khẩn cấp.

1 Ngắt nguồn bình thường.

AT+UART=<uart>[,<baud>] Lệnh cấu hình cho truyền thông nối tiếp.

Lệnh được thực hiện thành công,MT gửi trả :

<CR><LF>OK<CR><LF>

Tham số:

<uart > 1 sử dụng line 1

2 sử dụng line 2 (gprs)

3 sử dụng line 3

<baud> 9600,19200,28800,38400,57600,115200

AT+CALARM=<state>, <time> ,<repeat>,<power>

Lệnh cài đặt báo thức.

Lệnh được thực hiện thành công,MT gửi trả :



<CR><LF>OK<CR><LF>

Tham số:

<state>0 Tắt báo thức.

1 Bật báo thức.

< time > Thời gian báo thức “yy/MM/dd,hh:mm:ss+- zz”

< repeat > 0 Không lặp lại.

1 Lặp lại hàng ngày.

2 Tuần

3 Tháng

<power> 0 Thông báo bình thường. Chỉ gửi “ALARM RING”

1 Tắt nguồn báo thức.Gửi “ALARM RING” và ngưng báo thức sau 5s.

2 Bất nguồn báo thức.Gửi “ALARM MODE và trở về chế độ báo thức.

AT+ CADC? Lệnh đọc ADC.


+ CADC: < status>,<value>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Tham số:

<status> 1 Đọc thành công.

0 Lỗi khi đọc ADC.

<value> Số nguyên từ 0-2400.

AT+CSMINS? Lệnh cho biết sim đã được gắn vào đế sim hay chưa.


<CR><LF>+CSMINS:<n>,<SIM inserted> <CR><LF>



Tham số:

<n> 0 Không cho phép gắn sim.

1 Cho phép.

<SIM inserted> 0 Sim chưa được gắn vào đế.

1 Sim đã được gắn.

AT+CMGDA=<type> Xóa tất cả các tin nhắn.


<CR><LF>OK<CR><LF>


<CR><LF> +CMS ERROR: NUM<CR><LF>

Tham số:

<type> “DEL READ” xóa các tin nhắn đã đọc.

“DEL UNREAD” xóa tin nhắn chưa đọc.

“DEL SENT” xóa các tin nhắn đã gửi.

“DEL UNSENT” xóa các tin nhắn chưa gửi.

“DEL INBOX” xóa các tin nhắn nhận được.

“DEL ALL” xóa tắt cả các tin nhắn.

Bảng 3.11 : Chi tiết các lệnh đặc biệt dành cho SIM548C

E. Các thông báo lỗi.



- Thông báo lỗi có dạng: +CME ERROR: <err>

Một số lỗi thường gặp:

<err> Ý nghĩa

0 Module bị lỗi,không thể kết nối với mạng.

1 Không kết nối mạng.

3 Module không cho phép kết nối mạng.

4 Module không hỗ trợ kết nối.

10 Chưa gắn sim.

13 Sim không hoạt động.

14 Sim bận.

15 Sim bị lỗi.

16 Nhập mật mã sai.

20 Bộ nhớ đầy.

22 Không tìm thấy.

23 Bộ nhớ bị lỗi.

24 Chuỗi quá dài.

30 Không có mạng.

32 Mạng không kết nối được. Chỉ thực hiện được các cuộc gọi khẩn cấp.

100 Không nhận ra.

107 Dịch vụ GPRS không được kết nối.

744 Sim đầy.

746 Không nhận được dịch vụ mạng.

770 Không có tín hiệu sim.

772 Không có nguồn cho sim.

Bảng 3.12 : Các thông báo lỗi CME

- Thông báo lỗi có dạng: +CMS ERROR: <err>



<err> Ý nghĩa

300 Module bị lỗi.

302 Module không hoạt động.

303 Không được hỗ trợ.

310 Chưa gắn sim.

313 Sim bị lỗi.

314 Sim bận.

315 Sim gắn sai.

320 Bộ nhớ bị lỗi,không hoạt động.

331 Không có mạng.

512 Sim chưa sẵn sàng.

513 Không nhận ra sim.

Bảng 3.13 : Các thông báo lỗi CMS

3.1.1.4 Ứng dụng GPS của module SIM548C

3.1.1.4.1 GPS Hệ thống định vị toàn cầu

GPS (Global Positioning System) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các

vệ tinh nhân tạo. Trong cùng một thời điểm,ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được

khoảng cách đến tối thiểu ba vệ tinh thì sẽ tính được được tọa độ của vị trí đó.

GPS là hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ dựa trên một mạng lưới 24 quả vệ tinh

được Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đặt trên quỹ đạo không gian.

Hình 3.22 : Vệ tinh GPS



Các vệ tinh bay vòng quanh trái đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo chính

xác và phát tín hiệu thông tin xuống Trái Đất. Các máy thu GPS nhận được thông tin

từ các vệ tinh và bằng phép tính lượng giác tính được vị trí của máy thu. Về bản chấ

máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được

chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa.Máy thu phải

nhận được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và

để theo dõi được chuyển động. Khi nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu

có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ,vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí của người

dùng đã được tính thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác như tốc độ,hướng

chuyển động,hành trình,quãng cách tới điểm đến,thời gian…..

Các vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dải L1 và L2. (dải L là

phần sóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55 GHz). GPS dân sự dùng

tần số L1 1575.42 MHz trong dải UHF. Tín hiệu truyền trực thị, có nghĩa là chúng sẽ

xuyên qua mây, thủy tinh và nhựa nhưng không qua phần lớn các đối tượng cứng như

núi và nhà.

Về độ chính xác của hệ thống GPS,các máy thu GPS ngày nay có thể định vị vị trí

chính xác nhờ vào thiết kế nhiều kênh hoạt động song song. Nhờ các kênh song song

này cho phép máy thu duy trì kết nối bền vững,thậm chí trong tán lá rậm rạp hay thành

phố với các tòa nhà cao tầng. Trạng thái của khí quyển và cá nguồn gây sai số có thể

ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu GPS. Các máy thu GPS có độ chính xác trung

bình 15 mét. Tuy nhiên với các máy thu mới hơn với khả năng WAAS (Wide Area

Augmentation System) có thể tăng độ chính xác tới 3 mét,kỹ thuật DGPS (Differential

GPS – GPS sai phân) cho phép định vị các đối tượng chuyển động với độ chính xác

1m và kỹ thuật RTK GPS (Real Time Kinematic GPS – GPS đo động thời gian thực)

để định vị các đối tượng chuyển động với độ chính xác cao (cỡ vài centimet).

3.1.1.4.2 Kỹ thuật DGPS

Ngoài kỹ thuật định vị GPS thông thường có độ chính xác nhỏ nhất 5 mét, module

SIM548C còn hỗ trợ kỹ thuật DGPS (Differential GPS – GPS sai phân) có độ chính

xác nhỏ nhất 1m.

Phương pháp DGPS là phương pháp định vị động tuyệt đối thời gian thực dùng ít

nhất hai máy thu GPS, mỗi máy thu GPS được kết nối với một bộ thu phát tín hiệu



bằng sóng vô tuyến thường gọi là Radio link. Một máy thu GPS cố định đặt tại mốc

tọa độ gốc có kết nối với 1 máy phát vô tuyến và máy thu di động có kết nối với máy

thu vô tuyến đặt trên các phương tiện đang di chuyển. Giữa máy thu GPS và máy vô

tuyến trao đổi nhau bằng các thông điệp dạng số (Digital) chứa các thông tin về số

hiệu chỉnh khoảng cách giả theo chuẩn RTCM SC-104. Loại thông điệp này do ủy

ban kỹ thuật vô tuyến hàng hải quốc tế (Radio Technical Commission for Marine

Service) định nghĩa và đề xuất. Cơ chế hoạt động của phương pháp có thể tóm tắt như

sau:

* Tại trạm tĩnh (Base): Tọa độ gốc biết trước theo hệ WGS84 được nhập vào máy

thu cố định. Khi hoạt động máy thu này sẽ thực hiện đồng thời việc đo khoảng cách

giả và tính toán khoảng cách thật đến từng vệ tinh. Sau đó tính ra số hiệu chỉnh khoảng

cách ∆S đến từng vệ tinh tham chiếu theo thông điệp chuẩn RTCM SC-104. Thông

điệp này được truyền sang máy phát vô tuyến. Tại đây thông điệp được điều biến trộn

lẫn vào sóng mang loại HF, hay UHF và phát vào không gian bằng anten vô tuyến.

* Tại trạm động (Rover): Khi thu được sóng vô tuyến truyền đến từ trạm tĩnh, máy

thu vô tuyến sẽ khuyếch đại lên, giải điều biến tách ra thông điệp RTCM SC-104 và

gửi đến máy thu GPS từ đó có được các số hiệu chỉnh về khoảng cách. Những số hiệu

chỉnh ∆S này sẽ được máy thu cộng vào khoảng cách giả đo được trước khi tính ra tọa

độ tuyệt đối của vị trí hiện hành tại thời điểm đang đo. Quá trình thu nhận và xử lý như

vậy xảy ra liên tục suốt quá trình đo.

Khoảng cách từ trạm tĩnh đến trạm động phụ thuộc vào khả năng truyền tải tín hiệu

của bộ thu phát radio link. Nếu radio link dùng sóng mang HF thì tầm xa có thể đạt

đến 500Km. Nếu radio link dùng sóng mang UHF thì tầm xa chỉ có thể đạt đến 50Km

với điều kiện phải có sự thông thoáng giữa 2 anten UHF. Ngoài ra tầm xa còn phụ

thuộc vào công suất thu phát của máy radio link.

3.1.1.4.3 Chuẩn giao tiếp NMEA.

A.Dữ liệu đầu ra

Dữ liệu đầu ra của sim548C theo giao thức NMEA có nhiều định dạng:

Dạng dữ liệu đầu ra Mô tả

GGA Thời gian và vị trí…



GGL Kinh độ và vĩ độ

GSA Chế độ hoạt động của bộ nhận GPS,các vệ tinh nhận được, và giá trị DOP.

GSV Số vệ tinh nhận được tín hiệu,độ cao so với mực nước biển,góc phương vị, và giá trị SNR.

RMC Thời gian,ngày,vị trí,tốc độ dữ liệu và hướng.

VTG Hướng và tốc độ truyền thông tin so với mặt đất.

Bảng 3.14 : Các dạng dữ liệu đầu ra của sim548C

GGA —Global Positioning System Fixed Data:

Đây là một định dạng đầu ra của sim548C theo NMEA.

Ví dụ:

$GPGGA,002153.000,3342.6618,N,11751.3858,W,1,10,1.2,27.0,M,34.2,M,,0 00 *5E

Ý nghĩa Ví dụ Đơn vị Mô tả

ID $GPGGA Chuỗi đầu của giao thức GGA

Thời gian 002153.000 hhmmss.sss

Vĩ độ 3342.6618 ddmm.mmmm

N/S N N=Cực bắc hay S=Cực nam

Kinh độ 11751.3858 Dddmm.mmmm

E/W W E=Phía đông hay W=Phía tây.

Định dạng vị trí 1 Theo Bảng 1.2

Vệ tinh được sử dụng 10 Từ 0-12

HDOP 1.2 Độ mất chính xác theo phương ngang

Độ cao so với mực nước biển.

27.0 Meters

Đơn vị M Meters

Byte kiểm tra lỗi *05

<CR><LF> Kết thúc.

Bảng 3.15 : Giao thức GGA

Giá trị Mô tả

0 Không có tín hiệu.



1 GPS

2 DGPS

3-5 Không hỗ trợ.

6 Một phương pháp định vị bằng cách lập biểu đồ hình trình và tốc độ từ vị trí đã biết.

Bảng 3.16 : Định dạng vị trí

GLL—Geographic Position - Latitude/Longitude:

Đây là một định dạng đầu ra cho biết vị trí của robot.

Ví dụ:

$GPGLL,3723.2475,N,12158.3416,W,161229.487,A,A*41


ID $GPGLL Chuỗi đầu của giao thức GLL.

Vĩ độ 3723.2475 Ddmm.mmmm




Thời gian 161229.487 hhmmss.sss

Trang thái A A = có tín hiệu hay V = không có tín hiệu.

Chế độ A A= Độc lập,D=DGPS



Bảng 3.17 : Giao thức GLL

GSA—GNSS DOP and Active Satellites

Đây là định dạng đầu ra cho biết giá trị DOP(),và hoạt động của vệ tinh.

Ví dụ:

$GPGSA,A,3,07,02,26,27,09,04,15, , , , , ,1.8,1.0,1.5*33




ID ID $GPGSA Chuỗi đầu của giao thức GSA

Chế độ 1 A Theo bảng 1.5

Chế độ 2 3 Theo bảng 1.6

Vệ tinh 07 Kênh 1

Vệ tinh 02 Kênh 2

…….

Vệ tinh Kênh 12

PDOP 1.8 Độ mất chính xác vị trí.

HDOP 1.0 Độ mất chính xác theo phương ngang.

VDOP 1.5 Độ mất chính xác theo phương thẳng đứng.


<CR><LF> Kết thúc

Bảng 3.18 : Giao thức GSA

M Hoạt động ở chế độ 2D hay 3D

A Hoạt động ở chế độ 2D và có thể chuyển đổi giữa 2D và 3D một cách tự động.

Bảng 3.19 : Chế độ 1

1 Không có tín hiệu.

2 2D (dưới 4 vệ tinh được sử dụng).

3 3D (>3 vệ tinh được sử dụng).

Bảng 3.20 : Chế độ 2

GSV—GNSS Satellites in View

Định dạng này cho biết thông tin của các vệ tinh được sử dụng.

Ví dụ:

$GPGSV,2,1,07,07,79,048,42,02,51,062,43,26,36,256,42,27,27,138,42*71

$GPGSV,2,2,07,09,23,313,42,04,19,159,41,15,12,041,42*41


ID $GPGSV Chuỗi đầu của giao thức GSV



Số thông điệp nhận được.

2 Từ 1 đến 3.

Vệ tinh nhận được 07

ID của vệ tinh 07 Kênh 1 (từ 1-32)

Độ cao 79 Độ Kệnh 1 (tối đa 90)

Góc phương vị 048 Độ Kênh 1 (từ 0-359)

SNR (C/N0) 42 dBHz Từ 0=99

……

ID của vệ tinh 27 Kệnh 4 (1-32)

……..



Bảng 3.21 : Giao thức GSV

RMC—Recommended Minimum Specific GNSS Data

Định dạng này cho biết đầy đủ và chi tiết về thời gian,ngày,vị trí,tốc độ dữ liệu,hướng.

Ví dụ:

$GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598, ,*10


ID $GPRMC Chuỗi đầu của giao thức RMC

Thời gian 161229.487 Hhmmss.sss

Trạng thái A A=có tín hiệu hay V=không có tín hiệu.

Vĩ độ 3723.2475 ddmm.mmmm




Tốc độ 0.13 knots

Hướng 309.62 Độ

Ngày 120598 Ddmmyy



Sự thay đổi của độ lệch (magnetic)

Độ E=Phía đông hay W=Phía tây

E/W E E=Phía đông



Bảng 3.22 : Giao thức RMC

VTG—Course Over Ground and Ground Speed

Định dạng này cho biết về hướng và tốc độ so với mặt đất,

Ví dụ:

$GPVTG,309.62,T, ,M,0.13,N,0.2,K,A*23


ID ID $GPVTG Chuỗi đầu của giao thức VTG

Hướng 309.62 Độ Hướng hiện tại.

Chuẩn quy chiếu T T=True

Hướng Độ Hướng hiện tại.

Chuẩn quy chiếu M Từ tính.

Tốc độ 0.13 Knots Tốc độ hiện tại.

Đợn vị N knot

Tốc độ 0.2 Km/h Tốc độ hiện tại.

Đơn vị K Km/h

Chế độ A A=độc lập,D=DGPS,E=DR



Bảng 3.23 : Giao thức VTG.

B. Dữ liễu đầu vào

Có thể cấu hình cho mudule GPS bằng cách gửi chuỗi có định dạng theo giao thức

NMEA.

Chuỗi bao gồm các tham số có dạng sau:

Chuỗi đầu Dữ liệu cần gửi Byte kiểm tra lỗi Chuỗi kết thúc



$PSRF<MID> Data *CKSUM <CR> <LF>

Bảng 3.24 : Định dạng chuỗi đầu vào module GPS

Tham số lựa chọn kiểu cấu hình cho module:

Tham số Tên Mô tả

100 SetSerialPort Cấu hình cho PORTA.

101 NavigationInitialization Các tham số yêu cầu cho việc sử dụng X/Y/Z.

102 SetDGPSPort Cấu hình cho PORTB dành cho DGPS.

103 Query/rate Control Tiêu chuẩn chuỗi đầu ra theo giao thức NMEA.

104 LLANavigationInitialization Tham số yêu cầu cho việc sử dụng Lat/Lon/Alt.

105 Development Data On/Off

106 Select Datum Lựa chọn mẫu cho việc chuyển đổi tọa độ.

Bảng 3.25 : Tham số đầu cho chuỗi đầu vào module GPS.

100—SetSerialPort

Đây là tham số đầu tiên của chuỗi lệnh cấu hình cho PORTA với các thông số cần

cài đặt cho truyền thông nối tiếp tốc độ baud, data bits, stop bits và parity. Sau khi

nhận được chuỗi lệnh này,các tham số cài đặt sẽ được lưu vào bộ nhớ SRAM. Module

GPS sẽ khởi động lại để sử dụng các tham số đã lưu trong bộ nhớ.

Ví dụ cấu hình cho truyền thông nối tiếp với các tham số 9600,8,N,1

$PSRF100,1,9600,8,1,0*0C


ID $PSRF100 Các ký tự đầu của chuỗi.

Giao thức 1 0=SiRF binary, 1=NMEA

Tốc độ baud 9600 1200, 2400, 4800, 9600, 19200,



38400, 57600, and 115200

Data bits 8 8,7

Stop bit 1 0,1

parity 0 0=None, 1=Odd, 2=Even

Byte kiểm tra lỗi *0C


Bảng 3.26 : Lệnh 100 cấu hình cho PORTA

101—NavigationInitialization

Đây là lệnh sử dụng khởi tạo cho module GPS vị trí hiện tại và thời gian. Việc cung

cấp chính xác các thông số về vị trí theo trục X/Y/Z và thời gian giúp cho module

nhận tín hiệu của các vệ tinh một cách chính xác và nhanh chóng.

Ví dụ nếu chúng ta biết được vị trí chính xác ta có thể khởi tạo cho module với lệnh có

định dạng sau:

$PSRF101,-2686700,-4304200,3851624,96000,497260,921,12,3*1C



X -2686700 m Tọa độ truc X

Y -4304200 m Tọa độ truc Y

Z 3851624 m Tọa độ trục Z

clkOffset 96000 Hz

TimeOfWeek 497260 giây

WeekNo 921

ChannelCount 12 Từ 1 đến 12

ResetCfg 3

Byte kiểm tra lỗi *1C


Bảng 3.27 : Lệnh 101 khởi tạo vị trí và thời gian cho ứng dụng GPS

102—SetDGPSPort



Lệnh này sử dụng để cấu hình cho truyền thông nối tiếp sử dụng bộ nhận sai phân,ở

đây là bộ nhận DGPS. Khi thực hiện lệnh này cho phép bộ nhận có thể xử lý tín hiệu

một cách chính xác. Khi nhận được lệnh này các thông số sẽ được lưu trong SRAM và

bộ nhận sẽ được reset để sử dụng các thông số này.

Ví dụ để cấu hình có các tham số 9600,8,N,1 ta gửi lệnh có định dạng như sau:

$PSRF102,9600,8,1,0*12



Tốc độ baud 9600 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, and 115200

Data bits 8 8,7

Stop bit 1 0,1

Parity 0 0=None, 1=Odd, 2=Even



Bảng 3.28 : Lệnh102 cấu hình cho truyền thông nối tiếp

103—Query/Rate Control

Đây là lệnh cho phép lựa chọn định dạng đầu ra của ứng dụng GPS của module

SIM508. Lệnh này cũng cho phép có byte kiểm tra lỗi trong định dạng đầu ra không.

Ví dụ cho phép định dạng GGA ở đầu ra.

$PSRF103,00,01,00,01*25



Định dạng 00 Theo bảng bên dưới.

Chế độ 01 0=SetRate , 1=Query

Rate 00 Giây 0-255

Cho phép byte kiểm tra lỗi

01 0=không cho phép, 1= cho phép.





Bảng 3.29 : Lệnh 103 lựa chọn định dạng đẫu ra

Giá trị Mô tả

0 GGA

1 GLL

2 GSA

3 GSV

4 RMC

5 VTG

6 MSS

7 Không hỗ trợ.

8 ZDA

Bảng 3.30 : Định dạng đầu ra

104—LLANavigationInitialization

Đây là lệnh sử dụng khởi tạo cho module GPS vị trí hiện tại(vĩ độ,kinh độ,độ cao so

với mực nước biển) và thời gian. Việc cung cấp chính xác các thông số về vị trí và thời

gian giúp cho module nhận tín hiệu của các vệ tinh một cách chính xác và nhanh

chóng.

Ví dụ:

$PSRF104,37.3875111,-121.97232,0,96000,237759,1946,12,1*07



Lat 37.3875111 Độ Vĩ độ (khoảng 90 đến -90)

Lon -121.97232 Độ Kinh độ (khoảng 180 đến -180)

Alt 0 Mét Độ cao so với mực nước biển.

clkOffset 9600 Hz



timeOfWeek 237759

WeekNo 1946

ChannelCount 12 Khoảng từ 1-12

resetCfg 1



Bảng 3.31 : Lệnh 104 khởi tạo vị trí và thời gian






Documents

Báo cáo tốt nghiệp 2012