47
Môn thiết bị đầu cuối LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, thế giới thông tin ngày càng phát triển một cách đa dạng phong phú. Nhu cầu về thông tin liên lạc trong cuộc sống càng tăng cả về số lượng và chất lượng, đòi hỏi các dịch vụ của ngành Viễn Thông càng mở rộng.Trong những năm gần đây thông tin vệ tinh trên thế giới đã có những bước tiếnvượt bậc đáp ứng nhu cầu đời sống, đưa con người nhanh chóng tiếp cận với các tiến bộ khoa học kỹ thuật. Sự ra đời của nhiều loại phương tiện tiên tiến như máy bay, tàu vũ trụ đòi hỏi 1 kỹ thuật mà các hệ thống cũ không thể đáp ứng được đó là định vị trong không gian 3 chiều, đứng trước sự đòi hỏi đó chính phủ Mỹ đã tài trợ 1 chương trình nghiên cứu hệ thống định vị trong vũ trụ. Với mục tìm hiểu các hệ thống định vị này . Do đó em chọn đề tài “Định vị sử dụng module thu GPS” cho bài tập lớn của mình. GVHD: Dương Hữu Ái 1 SVTH: Lê Hồng Chiến - Bùi Đức Phúc

[KiloBooks.Com]-thiết bị đầu cuối.doc

Embed Size (px)

Citation preview

LI M U

LI M U Ngy nay, th gii thng tin ngy cng pht trin mt cch a dng vphong ph.Nhucuvthngtinlinlctrong cuc sng cngtngcvs lng v cht lng, i hi cc dch v ca ngnh Vin Thng cng m rng.Trong nhng nm gn y thng tin v tinh trn th gii c nhng bc tinvt bc p ng nhu cu i sng, a con nginhanh chng tip cn vi cc tin b khoa hc k thut. S ra i ca nhiu loi phng tin tin tin nh my bay, tu v tr i hi 1 k thut m cc h thng c khng th p ng c l nh v trong khng gian 3 chiu, ng trc s i hi chnh ph M ti tr 1 chng trnh nghin cu h thng nh v trong v tr. Vi mc tm hiu cc h thng nh v ny . Do em chn ti nh v s dng module thu GPS cho bi tp ln ca mnh.

MC LC2Chng 1:tng quan v h thng nh v ton cu GPS

21.1.Tng qut v nh v ton cu gps

21.1.1. Lch s ra i cua GPS

21.1.2. GPS l g?

31.2. Gii thiu mt s thnh phn ca GPS

31.2.1. Phn khng gian (space segment)

41.2.2. Phn iu khin (control segment)

41.2.3. Phn s dng (user segment)

51.3 Qu o ca v tinh GPS

61.4 Tn hiu GPS:

71.5 chnh xc ca h thng:

8Chng 2 :Gii thiu thit b thu module SIM548C GPS

82.1. Module SIM548C v cc thit b i km

132.2. Phn cng module SIM548C

132.2.1 Phn cng ng dng GSM ca SIM548C

142.2.1.1 Bng m t cc chn ca module

152.2.2 Bt ng GSM ca module SIM548

172.2.3 Tt ng dng GSM ca module SIM548

192.2.4 Kt ni SIM card

212.3 Phn cng ng dng GPS ca module SIM548 Giao tip vi ng dng GPS thng qua chun giao tip ni tip RS-232.

212.3.1 Chi tit cc chn dng cho ng dng GPS

212.3.2 Bt ng dng GPS

222.3.3Chun giai tip ni tip ca ng dng GPS

222.4. Lp t thit b module pha khch hng

222.4.1 V d v lp t module dng cho theo di & gim st phng tin vn ti ti u

242.4.2 Li ch s dng

26Chng 3: Mt s ng dng ca module GPS

263.1. Xy dng phng n ng dng GPS trong bi ton qun ly xe bu chnh

263.1.1. Xy dng phng n qun ly xe bu chnh bng GPS

273.1.1.1. Qun ly bng phng php trc tuyn

283.1.1.2. Qun ly bng phng php khng trc tuyn

283.1.2. Thit k thit b v xy dng chng trnh qun l vn chuyn bu chnh bng cng ngh GPS.

293.1.2.1. Module GPS

303.1.2.2. Mch vi s ly thu nhp d liu GPS

313.1.2.3. H thng qun ly cua trung tm iu khin

313.1.2.4. H thng qun ly d liu trn xe bu chnh

Kt lunTi liu tham khoChng 1:tng quan v h thng nh v ton cu GPS

1.1.Tng qut v nh v ton cu gps

1.1.1. Lch s ra i cua GPS

T thi xa xa, con ngi s dng thin vn, la bn v bn xcnh v tr v tm ng trong cc chuyn thm him khai ph cc min t l. Tuy nhin phi n nm 1995, khi cc h thng v tinhnh v ton cu GPS ca M v GLONASS ca Nga chnh thc i vo hot ng, nhu cu nh v dn ng mi c gii quyt mt cch c bn.

Ngoi mc tiu qun s nh tng thit k ban u, cc h thng v tinh nh v c ng dng rng ri v hiu qu trong nhiu lnh vc dn s. Ngy nay, cng ngh nh v ton cu tr thnh mt ngnh cng nghip c doanh s hng chc t USD/nm v ang c pht trin mnh m.

H thng v tinh nh v ton cu l mt v d tiu biu cho s kt hp gia nghin cu c bn vi nghin cu ng dng v pht trin cng ngh.

1.1.2. GPS l g?

nh nghaNASTAR Global Positioning System (GPS) l h thng nh v da vo cc v tinh. N c nhiu u im sau: chnh xc nh v cao, t decamet n milimet C sn cho ngi s dng bt c u trn tri t Hot ng lin tc 24h/ngy, trong mi iu kin thi titGPS trc tin l mt h thng hng hi phc v cho mc ch qun s. N c thit k, h tr ti chnh, khai thc v iu khin bi B quc phng M. Tuy nhin GPS c cung cp min ph cho ngi s dng dn s mt mc gii hn.GPS c thit k thay th cho h thng v tinh Doppler TRANSIT phc v tt cho cng ng trc a v hng hi trn 20 nm. Vic xy dng thnh cng GPS l nh vo nhng thnh tu khoa hc v k thut sau: tin cy cao ca h thng khng gian Cng ngh ng h nguyn t chnh xc cao Kh nng xc nh v theo di v tinh mt cch chnh xc Cng ngh VLSI v quang ph rng

1.2. Gii thiu mt s thnh phn ca GPS H thng nh v ton cu GPS bao gm 3b phn cu thnh, l phn khng gian (space segment), phn iu khin (control segment), phn ngi sdng (user segment). Chng ta s ln lt tm hiu c th v tng b phn cuthnh ca h thng v chc nng ca chng.

Hnh 1.1: Cc thnh phn cu to ca h thng GPS

1.2.1. Phn khng gian (space segment)

Trm khng gian bao gm 24 v tinh nhn to lin tc pht tn hiu qung b khp ton cu v c v nh tri tim ca ton h thng. Cc v tinh c cp ngun hot ng bi cc tm pin mt tri v c thit k hot ng trong vng gn 8 nm. Nu cc tm pin mt tri b hng th v tinh s hot ng nh cc c quy d phng c gn sn trn v tinh. Ngoi ra trn v tinh cn c mt h thng tn la nh hiu chnh qu o bay ca v tinh. M phng v tinh GPS u tin vo nhng nm 1978 v tip tc hon thin vic phng 24 v tinh ln qu o vo nm 1994

1.2.2. Phn iu khin (control segment) Phn iu khin l duy tr hot ng ca ton b h thng GPS cng nhhiu chnh tn hiu thng tin ca v tinh h thng GPS.Phn ny bao gm 8 trm mt t trong c 4 trm theo di (MonitorStation): Diego Garcia (n Dng ), Ascension Islend (i Ty Dng ),Kwajalein (Ty Thi Bnh Dng ) v Hawaii (Thi Bnh Dng ); mt trm iu khin trung tm (MasterControlStation) v 3 trm hiu chnh s liu(Upload Station). Li trc a t trn 4 trm ny c xc nh bng phngphpgiaothoangydi(VLBI).Trmtrungtmlmnhim vtnh ton li ta ca cc v tinh theo s liu ca 4 trm theo di thu c t v tinh.Sau tnh ton cc s liu c gi t trm trung tm ti 3 trm hiu chnh s liuv t gi tip ti cc v tinh. Nh vy trong vng 1 gi cc v tinh u cmt s liu c hiu chnh pht cho cc my thu1.2.3. Phn s dng (user segment)

Phn s dng bao gm cc my thu tn hiu t v tinh trn t lin, mybay v tu thy.Cc my thu ny phn lm 2loi: my thu 1 tn s v my thu 2tn s. Mythu 1 tn s ch nhn c cc m pht i vi sng mang L1- Cc my thu 2tns nhn c c 2 sng mang L1v L2- Cc my thu 1tn s pht huy tc dng trong o ta tuyt i vi chnh xc 10 m v ta tng i vi chnh xc t 1 n 5cm trong khong cch nh hn 50km. Vi khong cch ln hn 50 km chnh xc s gim i ng k( chnh xc c dm). o c trn nhng khong cch di n vi nghn km chng ta phi s dng my 2 tn s kh i nh hng ca tng ion trong kh quyn tri t. Ton b phn cng GPShot ng trongh thng ta WGS-84 vikch thc elipsoida=6378137.0m v=1:29825722.

Hnh 1.2: Phn thit b s dng dn ng GPRS

1.3 Qu o ca v tinh GPS H thng GPS bao gm 24 v tinh a tnh, trong c 03 v tinh dnh cho d phng, trong tng lai M s tip tc phng thm 04 v tinh GPS na ln qu o bo m d phng 1:3 cho ton b h thng. V tinh GPS bay theo su qu o, mi qu o c 04 v tinh, mt phng qu o bay nghing 550 so vi mt phng xch o tri t v cc gc xun phn ca qu o lch nhau s ln nguyn ca 600. V tinh GPS bay quanh tri t vi qu o trn, c tm trng vi tm ca tri t vi bn knh 26.500km v quay ht mt vng quanh tri t trong na ngy thin vn (tng ng 11,96 gi).Tt c cc v tinh GPS th h I (Block I) bt u c phng ln qu o t nhng nm 1978 n nay khng cn hot ng na. n nm 1985 M bt u phng v tinh GPS th h II (Block II) bng phi thuyn con thoi v tn la y Delta II. Cc thng s chnh ca v tinh th h th II nh sau:

- Khi lng trn qu o: 930Kg.

- ng knh: 5,1m.

- Tc bay: 4km/s.

- Tn s sng mang ng xung bng L1: 1575,42MHz; bng L2: 1227,6MHz.

- Tn s sng mang ng ln 1783,74MHz.

- ng h: 02 ng h nguyn t Cesium; 02 ng h nguyn t Rubidium.

- Thi gian hot ng trn qu o: 78 nm.

V l thuyt mt my thu GPS ti bt c mt a im no trn tri t v trong mi iu kin thi tit u c th nhn thy t nht 3 v tinh GPS v khi pht hin c v tinh th t l hon ton c th xc nh c v tr ca mnh nh cc php o khong cch t v tinh n my thu

Hnh 1.3: Cc qu o ca v tinh trong h thng GPS

1.4 Tn hiu GPS: Mi v tinh GPS th h II u c mang theo hai loi ng h nguyn t a thng tin thi gian vo trong tn hiu pht. V tinh GPS s dng tn hiu ng xung bng L v c chia thnh hai bng con l L1 v L2 vi tn s sng mang tng ng l f1=1575,42MHz v f2=1227,6MHz. Vi tn s c s f0=1,023MHz, ngi ta to ra cc tn s sng mang bng cc b nhn tn: f1=1540f0; f2=1200f0.

Tn hiu L1 t mi v tinh s dng kho dch pha nh phn (BPSK - Binary Phase Shift Keying) c iu ch bi hai m gii tp ngu nhin PRN. Thnh phn ng pha c gi l m km hay m C/A (Coarse/Acquistion Code) c dng cho mc ch dn s. Thnh phn trc pha (dch pha 90o) c gi l m chnh xc hay m P (Precision Code) c s dng trong qun i M v cc nc ng minh vi M. Tn hiu bng L2 cng l tn hiu BPSK c iu ch bng m P.

Khi bit m gi tp ngu nhin PRN, chng ta c th c lp truy nhp n nhng tn hiu t nhiu v tinh GPS trong cng mt tn s sng mang. Tn hiu c truyn bi mi v tinh GPS s c tch mi my thu bng cch to m PRN tng ng. Sau ghp hoc tng quan ho m PRN ny vi tn hiu thu c t v tinh, chng ta s c c thng tin dn ng. Tt c cc m PRN u c bit t trc, n c to hoc lu trong my thu GPS1.5 chnh xc ca h thng: B Quc phng Hoa K s dng ro chn SA (Selective Availability) nhm lm gim chnh xc ca nhng ngi s dng my thu GPS phi qun s. y l ro chn c xy dng bng s kt hp ca cc phng thc iu ch, cc cu hnh khc nhau v chia GPS thnh 3 cp dch v vi chnh xc khc nhau: dch v nh v chnh xc (PPS - Precise Positioning Service), dch v nh v chun khng ro chn( SPS without SA - Standard Positioning Service without SA) v dch v nh v chun c ro chn (SPS with SA).

PPS l dch v c chnh xc cao nht. Dch v ny ch c cung cp cho qun i M v qun i cc nc ng minh thn cn ca M. Dch v ny c kh nng truy nhp m P v c d b tt c cc ro chn SA. Cc dch v nh v chun SPS c chnh xc thp hn v ch truy nhp ti m C/A bng tn L1

=>Tng kt chng 1Chng 1 nu racu trc, c im k thut ca h thng GPS, ccphng phpo GPS.Trong chngny cng nuc cck thutnh vthu bao trong mng GSM/GPRS, cc ch tiu nh gi ca cc phng php nh v. So snh c n nh, chnh xc, kh nng m rng ..... Kt hp cc phngphp nyli vinhau lmtng chnh xckhi nhv cngnh gipcc nh khai thc cung cp a dng cc dch v da trn v tr. Chng 2 : Gii thiu thit b thu module SIM548C GPS

2.1. Module SIM548C v cc thit b i km SIM548C m-un l mt m-un nh gnhot ng 4 bng tn GSM/GPRS, ng thi sn phm ny cng c tch hp k thut GPS cho nh v v tinh. Thit k gn gip SIM548C d tch hp GSM/GPRS & GPS thnh gii php all-in-one. Bn s tit kim c thi gian v tin bc vi thit b phn cng tch hp ny. c trang b vi cng ngh GPS nh v v tinh. Thit k nh gn ca SIM548C lm cho n d dng tch hp GSM / GPRS & GPS nh l mt gii php tt c trong mt. Bn s tit kim ng k c thi gian v chi ph cho s hi nhp ca cc thnh phn phn cng b sung.Vi mt giao din tiu chun cng nghip v chc nng GPS, s kt hp ca c hai cng ngh cho php ti sn c gi tr c theo di lin tc bt k v tr no vbt c lc no vi vng ph sng. Nhng tnh nng tng qut:- Quad-Band GSM 850/900/1800/1900MHz

- GPRS multi-slot class 10

- GPRS trm di ng loi B

- Tng thch vi GSM giai on 2 / 2 +

- Class 4 (2W GSM850/900MHz)

- Class 1 (1W @ GSM1800/1900MHz)

- Kim sot thng qua lnh AT (GSM 07,07 v 07,05 v SIMCom tng cng lnhAT)

- B cng c ng dng SIM

- Tiu th in nng thp

- Cung cp in p khong 3,4 ... 4,5 V

- Nhit hot ng bnh thng: -30 C n +80 C- B hn ch Nhit hot ng: -40 C n -30 C v +80 C n +85 C

- Nhit bo qun: -45 C n 90 C

- Kch thc: 50 * 33 * 8.8mm

Thng s k thut cho GPS

- Thu 20 knh, L1 1575,42 MHz, C / code Mt con chip tc 1.023 MHz

- chnh xc v tr 2,5 m CEP-

M khng c SA / vn tc 0,1 m / s,M khng c SA / Thi gian 1 msng b GPS thi gian

- Chc v vi DGPS / SBAS: 2.0 CEP

- Ngy WGS-84- Mua t l (TTFF c xc nh mc 95% ca trm a phng v tr u tin)

- Hot bt u