Luận văn Thạc sĩ Khoa học máy tính: Một số kỹ thuật định vị vô tuyến và ứng dụng trong dẫn đường theo ngữ cảnh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

VŨ THỊ MAI DUYÊN MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN VÀ ỨNG DỤNG TRONG DẪN ĐƯỜNG THEO NGỮ CẢNH Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60480101 Luận văn Thạc sỹ Khoa học máy tính Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Việt Bình

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan tất cả các kết quả được trình bày trong luận văn: “Một số

kỹ thuật định vị vô tuyến và ứng dụng trong dẫn đường theo ngữ cảnh” là công

trình nghiên cứu của riêng em, không sao chép từ bất kỳ một công trình nào khác.

Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn được sử dụng là trung thực, đã

được kiểm chứng và chưa được công bố trong bất kỳ công trình của tác giả nào

khác.

Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 7 năm 2016

Học viên

Vũ Thị Mai Duyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

iii

LỜI CẢM ƠN

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Phạm

Việt Bình –Nguyên Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền

thông – Đại học Thái Nguyên là người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và

hết lòng giúp đỡ em trong suốt thời gian làm luận văn này.

Xin trân trọng cảm ơn tới Ban lãnh đạo, các thầy cô giáo trường Đại học Công

nghệ thông tin và truyền thông Thái Nguyên đã chia sẻ và động viên giúp em vượt

qua mọi khó khăn để hoàn thành tốt công việc nghiên cứu của mình.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và những người đã luôn ủng hộ,

quan tâm, giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện tốt nhất và là chỗ dựa vững chắc giúp

em có thể hoàn thành luận văn.

Cuối cùng em xin gửi lời chúc sức khỏe và thành công tới tất cả quý thầy

cô và gia đình cùng toàn thể các bạn.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 7 năm 2016

Học viên

Vũ Thị Mai Duyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN iii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN 3

1.1. Giới thiệu 3

1.2. Các thành phần của hệ thống GPS [1] 3

1.2.1. Trạm không gian 4

1.2.2. Trung tâm điều khiển 4

1.2.3. Máy thu GPS 5

1.2.4. Quỹ đạo vệ tinh GPS 5

1.3. Nguyên tắc hoạt động của GPS 6

1.4. Độ chính xác của hệ thống GPS 7

1.5. Đặc điểm tín hiệu GPS 8

1.6. Một số hệ thống định vị khác 13

1.6.1. Hệ thống định vị toàn cầu Glonass 13

1.6.2. Galileo của Châu Âu 15

1.6.3. Hệ thống định vị Beidou 16

1.6.4. IRNSS 18

1.7. Định vị vô tuyến dựa vào cường độ tín hiệuRFID[7] 19

1.8. Một số phương pháp định vị vô tuyến trong nhà 21

1.9. Ứng dụng của hệ thống định vị 22

1.9.1. Ứng dụng định vị trong quản lý giao thông 22

1.9.2. Ứng dụng định vị trong trợ giúp người thân 22

1.9.3. Ứng dụng định vị quản lý kho hàng và hỗ trợ mua sắm 22

1.9.4. Ứng dụng định vị quản lý động vật hoang dã 22

CHƯƠNG 2:MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN 24

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

2.1. Giới thiệu 24

2.2. Kỹ thuật định vị vô tuyến dựa vào tín hiệu GPS 24

2.2.1. Phân tích bản tin định vị NMEA 0183 24

2.2.2. Nguyên tắc định vị của hệ thống định vị GPS 30

2.3. Kỹ thuật định vị vô tuyến sử dụng tín hiệu Wi-Fi 35

2.3.1. Một số khái niệm 35

2.3.2. Kỹ thuật định vị dựa vào khoảng cách 36

2.3.3. Kỹ thuật định vị K-Nearest Neighbor 41

2.3.4. Kỹ thuật định vị SVM (Support Vector Machine) [9] 43

2.3.5. Kỹ thuật định vị sử dụng mạng neural 44

2.3.6. Thách thức của hệ thống định vị không dây 45

2.3.6.1. Thách thức của kỹ thuật định vị bằng GPS. 45

2.3.6.2. Thách thức của kỹ thuật định vị vô tuyến trong nhà. 45

CHƯƠNG 3:ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ GPS XÂY DỰNG HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG THEO NGỮ CẢNH 47

3.1. Đặt vấn đề 47

3.2. Cài đặt hệ thống 48

3.2.1. Mô hình hệ thống 48

Hình 3.1: Mô hình hệ thống dẫn đường theo ngữ cảnh 48

3.2.2. Lập bản đồ 2D của trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông. 49

3.2.3. Cài đặt thuật toán phần mềm trên smartphone 52

3.3. Kết quả cài đặt 58

3.4. Đánh giá kết quả cài đặt 61

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Từ gốc Nghĩa tiếng việt

GPS Global Posintioning System Hệ thống định vị toàn cầu

WAAS Hệ thống bổ sung diện rộng Wide Area Augmentation System

IRNSS Indian Regional Navigational Satellite System Hệ thống vệ tinh dẫn đường khu vực Ấn Độ

RFID Radio Frequency Identification Nhận dạng tần số vô tuyến điện

NMEA

Hiệp hội Hàng hải điện tử quốc gia

National Marine Electronics Association

TOA Time of Arrival Thời gian đến

TDOA Time Difference of Arrival Sai khác thời gian đến

RSS Received Signal Strength Cường độ tín hiệu thu được

SVM Support Vector Machine Máy vector hỗ trợ

SRM Structural Risk Minimization Cấu hình giảm thiểu rủi ro

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Mô hình quỹ đạo hệ thống định vị GPS[1] 4

Hình 1.2: Phân bố các trạm điều khiển mặt đất. [1] 5

Hình 1.3: Mô hình hoạt động GPS. [1] 7

Hình 1.4: Phổ tín hiệu GPS. [1] 8

Hình 1.5: Nguyên lý hoạt động của hệ thống. [1] 9

Hình 1.6: Sơ đồ khối điều chế tín hiệu GPS. [1] 11

Hình 1.7: Sơ đồ giải điều chế tín hiệu GPS.[1] 12

Hình 1.8: Phương pháp tạo mã C/A. 13

Hình 1.9: Các nhóm phương pháp định vị vô tuyến trong nhà[3] 21

Hình 2.1. Cấu trúc dữ liệu GPS. [1] 28

Hình 2.2: Vị trí các vật thể được xác định qua 4 phép đo.[1] 30

Hình 2.3: Định vị điểm bằng vệ tinh. [1] 31

Hình 2.4: Kỹ thuật định vị TOA với 2 thiết bị phát sóng [8] 37

Hình 2.5: Kỹ thuật định vị TOA với 3 thiết bị phát sóng [8] 38

Hình 2.6: Minh họa định vị bằng kỹ thuật TDOA[3] 40

Hình 2.7: Phương pháp Neural Network với hàm xử lý phi tuyến tính.[9] 45

Hình 3.1: Mô hình hệ thống dẫn đường theo ngữ cảnh 48

Hình 3.2: Mô hình hệ thống dẫn đường theo ngữ cảnh 50

Hình 3.3: Bản đồ xác định điểm GPS 52

Hình 3.4: Thuật toán đọc vị trí hiện tại của thiết bị 53

Hình 3.5: Thuật toán đọc vị trí đối tượng tiếp cận 55

Hình 3.6: Thuật toán xác định thông tin ngữ cảnh 57

Hình 3.7: Thuật toán dấn đường 58

Hình 3.8: Kết quả định vị khi ở giảng đường C5 59

Hình 3.9: Kết quả định vị khi ở giảng đường C1 60

Hình 3.10: Kết quả định vị khi ở giảng đường C3 61

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ, đặc biệt

là trong lĩnh vực công nghệ điện tử và công nghệ thông tin đã tạo động lực thúc

đẩy sản xuất, nghiên cứu và ứng dụng trên thiết bị di động trở lên ngày càng phổ

biến trên thế giới, cũng như ở Việt Nam. Bởi vậy, hàng loạt các hướng nghiên cứu

trên thiết bị di động đang được triển khai, trong đó có hướng nghiên cứu phát triển

kỹ thuật định vị vô tuyến cho thiết bị đi động ở môi trường khác nhau (ngoài trời,

trong nhà, hầm lò,…).

Bài toán định vị hay xác định vị trí thiết bị di động được xem là bài toán rất

quan trọng trong hệ thống truyền thông di động. Thông qua kết quả định vị sẽ cho

phép chúng ta có thể xác định vị trí, tính khoảng cách để thực hiện các ứng dụng

và phát triển dịch vụ mới như xác định vị trí sản phẩm trong kho hàng, phát hiện

vị trí nhân viên y tế, bệnh nhân trong bệnh viện, phát hiện vị trí đối tượng thất lạc,

hay dựa theo vị trí đáp ứng ngữ cảnh phù hợp, hay ứng dụng dò đường, cứu nạn,...

Nhờ đó, chúng ta tiết kiệm thời gian và chi phí trong cuộc sống hiện đại khi mà

nhu cầu định vị ngày càng gia tăng cùng với sự phát triển của thế giới. Bởi thế,

trong nhiều năm qua, hệ thống định vị được phát triển và độ chính xác ngày càng

cao thông qua việc phát triển hệ thống định vị toàn cầu (GPS - Global Postioning

System) hay hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GNSS - Global Navigation Satellite

System). Trong nhiều năm qua, hệ thống định vị vô tuyến được phát triển rất đa

dạng và việc nghiên cứu nâng cao độ chính xác trong kỹ thuật định vị luôn được

nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.

Tuy nhiên, khi ở phạm vi nhỏ hay đối tượng cụ thể (tòa nhà, địa điểm lịch

sử) thì độ chính xác vị trí của thiết bị di động so với đối tượng nhỏ này sẽ không

xác định được hoặc thiếu chính xác. Đặc biệt là khi ở môi trường trong nhà thì tín

hiệu của hệ thống GPS gần như mất do bị che khuất. Do đó, việc xác định vị trí

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

hay định vị thiết bị di động trong phạm vi hẹp hay ở môi trường trong nhà đang

là bài toán cần thiết được nghiên cứu nhằm nâng cao độ chính xác cho việc định

vị thiết bị di động trong nhà với môi trườngvô tuyến.

Chính vì vậy, việc nghiên cứu một số kỹ thuật định vị vô tuyến như định vị

dựa hệ thống định vị toàn cầu (GPS - Global Postioning System), định vị dựa vào

hệ thống wifi và ứng dụng trong hệ thống dẫn đường theo ngữ cảnh là vấn đề

nghiên cứu có tính khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Do đó, em lựa chọn đề tài của

luận văn là “Một số kỹ thuật định vị vô tuyến và ứng dụng trong dẫn đường theo

ngữ cảnh”. Đề tài tập trung nghiên cứu về một số kỹ thuật định tuyến vô tuyến và

từ đó làm nền tảng cơ sở cho việc cài đặt thử nghiệm hệ thống định vị ứng dụng

cho dẫn đường theo ngữ cảnh.

Luận văn gồm có 3 chương:

Chương 1. Tổng quan về định vị vô tuyến. Chương này tìm hiểu tổng

quan về khái niệm, kiến trúc, đặc điểm, những vấn đề và ứng dụng của hệ thống

định vị vô tuyến.

Chương 2. Một số kỹ thuật định vị vô tuyến. Chương này trình bày một

số kỹ thuật định vị vô tuyến, phân tích, đánh giá các kỹ thuật đó. Trên cơ sở đó

lựa chọn một kỹ thuật để cài đặt ở chương 3.

Chương 3. Ứng dụng kỹ thuật định vị xây dựng hệ thống dẫn đường

theo ngữ cảnh. Chương này trình bày về quá trình cài đặt thuật toán định vị bằng

GPS, kết quả thử nghiệm và đánh giá.

Cuối cùng là phần kết luận về kết quả thực hiện và hướng phát triển của

luận văn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN

1.1. Giới thiệu

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 và dẫn đường trong vũ trụ. Với Bộ quốc phòng

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

gia điều hành dự án GPS cần phải kể đến Phd. Ivan Getting và Bradford Parkinson

đã góp phần đáng kể trong dự án. GPS là hệ thống bao gồm các vệ tinh bay trên

quỹ đạo, thu thập thông tin toàn cầu và được xử lý bởi các trạm điều khiển trên

mặt đất. Ngày nay, khó hình dung rằng có một máy bay, một con tàu hay phương

tiện thám hiểm trên bộ nào lại không lắp đặt thiết bị nhận tín hiệu từ vệ tinh. Hệ

GPS là hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh do Hoa Kỳ kiểm soát và duy trì hoạt

động, ngoài ra Nga và Trung Quốc cũng phát triển mở rộng có hệ thống định vị

riêng cho mình.

1.2. Các thành phần của hệ thống GPS [1]

Hệ thống GPS bao gồm ba thành phần: Trạm không gian (Space Segment),

trung tâm điều khiển (Control Segment), và máy thu tín hiệu GPS (User Segment).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 1.1: Mô hình quỹ đạo hệ thống định vị GPS[1]

1.2.1. Trạm không gian

Trạm không gian bao gồm 24 vệ tinh nhân tạo liên tục phát tín hiệu quảng

bá khắp toàn cầu và được ví như trái tim của toàn hệ thống. Các vệ tinh được cấp

nguồn hoạt động bởi các tấm pin mặt trời và được thiết kế để hoạt động trong

vòng gần 8 năm. Nếu các tấm pin mặt trời bị hỏng thì vệ tinh sẽ hoạt động nhờ

các ắc quy dự phòng được gắn sẵn trên vệ tinh. Ngoài ra trên vệ tinh còn có một

hệ thống tên lửa nhỏ để hiệu chỉnh quỹ đạo bay của vệ tinh. Mỹ đã phóng vệ tinh

GPS đầu tiên vào những năm 1978 và tiếp tục hoàn thiện việc phóng 24 vệ tinh

lên quỹ đạo vào năm 1994.

1.2.2. Trung tâm điều khiển

Gồm có 4 trạm thu tín hiệu phát đi từ vệ tinh (Monitor Station) và một trạm

chủ (Master Control) để phát tín hiệu lên vệ tinh. Bốn trạm thu được đặt ở các địa

điểm khác nhau trên khắp thế giới: Một được đặt tại đảo Hawaii, một trên đảo

Kwajalein (Thái Bình Dương); một được đặt trên đảo Diego Garcia (Ấn Độ

Dương) và một trạm được đặt ở đảo Ascension (Đại Tây Dương). Trạm chủ được

đặt tại trại Falcon của Không Lực Hoa Kỳ tại Bang Colorado. Bốn trạm thu tín

hiệu có nhiệm vụ thu tín hiệu chứa thông tin về quỹ đạo và thời gian từ vệ tinh

gửi về sau đó gửi nhưng thông tin này cho trạm chủ. Trạm chủ sẽ hiệu chỉnh

những thông tin nhận được và gửi lại những thông tin đã được hiệu chỉnh lên vệ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

tinh để điều chỉnh quỹ đạo bay và đồng bộ thời gian cho các vệ tinh cùng với

thông tin về sự suy hao đường truyền.

Hệ thống điều khiển mặt đất bao gồm các trạm trên mặt đất, chia thành trạm

trung tâm và trạm con. Các trạm con vận hành tự động, nhận thông tin từ vệ tinh,

gửi tới cho trạm chủ. Sau đó các trạm con gửi thông tin đã được hiệu chỉnh trở

lại, để các vệ tinh biết được vị trí của chúng trên quỹ đạo và thời gian truyền tín

hiệu. Nhờ vậy, các vệ tinh mới có thể đảm bảo cung cấp thông tin chính xác tuyệt

đối vào bất kỳ thời điểm nào.

Hình 1.2: Phân bố các trạm điều khiển mặt đất. [1]

1.2.3. Máy thu GPS

Đây là thành phần cuối cùng trong hệ thống GPS. Vì tín hiệu từ vệ tinh

GPS được phát quảng bá trên toàn bộ trái đất nên số lượng máy thu GPS là không

giới hạn. Máy thu GPS sẽ thu các tín hiệu mang thông tin về cự ly, thời gian, trễ

truyền sóng được phát xuống từ 4 vệ tinh để xác định vị trí cũng như tốc độ của

mình.

1.2.4. Quỹ đạo vệ tinh GPS

Hệ thống GPS bao gồm 24 vệ tinh địa tĩnh, trong đó có 03 vệ tinh dành cho

dự phòng, trong tương lai Mỹ sẽ tiếp tục phóng thêm 04 vệ tinh GPS nữa lên quỹ

đạo để bảo đảm dự phòng 1:3 cho toàn bộ hệ thống. Vệ tinh GPS bay theo sáu

quỹ đạo, mỗi quỹ đạo có 04 vệ tinh, mặt phẳng quỹ đạo bay nghiêng 550 so với

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

mặt phẳng xích đạo trái đất và các góc xuân phân của quỹ đạo lệch nhau số lần

nguyên của 600. Vệ tinh GPS bay quanh trái đất với quỹ đạo tròn, có tâm trùng

với tâm của trái đất với bán kính 26.500km (các bề mặt trái đất khoảng 20.200

km) và quay hết một vòng quanh trái đất trong nửa ngày thiên văn (tương đương

11,96 giờ).

1.3. Nguyên tắc hoạt động của GPS

Trong một ngày, các vệ tinh GPS di chuyển 2 vòng trái đất với quỹ đạo đã

được lập sẵn và liên tục quảng bá tín hiệu vô tuyến (các thông tin đã được mã hóa)

tới các máy thu GPS bao gồm thông tin thiên văn, mã giả ngẫu nhiên… Thông tin

này có giá trị trong vài giờ cung cấp thông tin quỹ đạo của vệ tinh. Với các thông

tin trên máy thu GPS tính toán vị trí của vệ tinh tại mọi thời điểm.

Mỗi một vệ tinh có mã giả ngẫu nhiên riêng biệt, mã này kết hợp với thông

tin được mã hóa. Cả vệ tinh lẫn máy thu đều tạo ra cùng một mã tại cùng thời

điểm, và sử dung nó để tái cấu trúc dữ liệu. Tuy nhiên do sự trễ truyền tín hiệu

nên tin hiệu vệ tinh sẽ chậm sau tín hiệu máy thu khi nó tới trái đất.Thời gian này

gọi là thời gian truyền. Do đó, khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu có thể được

tính theo công thức như sau:

- Distance = speed x (Travel time ).

- Speed = speed of light (3 x 108 (m/s)).

Máy thu GPS là thành phần thứ 3 của hệ thống GPS. Nó có thể được bổ

sung các phần mềm như máy tính cá nhân mà không cần cấu tạo lại phần cứng.

Khái niệm SDR không mới thể hiện khả năng có thể thực hiện nhiều quá trình của

thiết bị điện tử số.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 1.3: Mô hình hoạt động GPS. [1]

1.4. Độ chính xác của hệ thống GPS

Các máy thu GPS ngày nay cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh

hoạt động song song của chúng. Các máy thu 12 kênh song song (của Garmin)

nhanh chóng khóa vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì kết nối

bền vững, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao tầng.

Trạng thái của khí quyển và các nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ

chính xác của máy thu GPS. Các máy thu GPS trong các ứng dụng dân sự như

điện thoại di động có độ chính xác trung bình khoảng 15 mét. Các máy thu mới

hơn với khả năng WAAS (Wide Area Augmentation System) có thể tăng độ chính

xác trung bình tới dưới 3 mét. Người dùng cũng có thể có độ chính xác tốt hơn

với GPS vi sai (DGPS) sửa lỗi các tín hiệu GPS để có độ chính xác trong khoảng

3 đến 5 mét. Cục phòng vệ bờ biển Mỹ vận hành dịch vụ sửa lỗi này. Hệ thống

bao gồm một mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát tín hiệu đã sửa lỗi bằng các

máy phát hiệu. Để thu được tín hiệu đã sửa lỗi, người dùng phải có máy thu tín

hiệu vi sai bao gồm cả ăn-ten để dùng với máy thu GPS của họ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống GPS

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

- Khi các vệ tinh ở quá gần nhau, chúng sẽ khiến việc xác định vị trí chính

xác trở nên khó khăn hơn.

- Vì tín hiệu radio đi từ vệ tinh xuyên qua tầng điện ly và tầng đối lưu, tốc

độ cần thiết để tín hiệu truyền tới thiết bị nhận sẽ bị chậm đi.

- Chướng ngại vật lớn như các dãy núi hay các tòa nhà cao tầng cũng làm

cho thông tin sai lệch. Dưới các tầng hầm hoặc đường hầm, tín hiệu nhận được sẽ

rất yếu hoặc thậm chí không thu được tín hiệu từ vệ tinh.

- Giữa thiết bị thu tín hiệu GPS của người dùng với vệ tinh có thể không

hoàn toàn trùng khớp về mặt thời gian, và các vệ tinh đôi khi chạy lệch khỏi quỹ

đạo.

1.5. Đặc điểm tín hiệu GPS

Tín hiệu GPS được truyền ở 2 tần số trên băng UHF từ tần số cơ bản

f0=10,23 MHz. Hai tần số truyền tín hiệu của GPS là L1=154f0=1575,42 MHz

và L2=120f0=1227.60 MHz, với các bước sóng tương ứng lần lượt là ~19 cm và

~24.4 cm. Tất cả những vệ tinh GPS đều phát cùng một cặp tần số sóng mang L1

và L2. Tuy nhiên, điều chế mã thì khác nhau đối với từng vệ tinh, do đó tối thiểu

hóa một cách đáng kể can nhiễu vệ tinh.

Hình 1.4: Phổ tín hiệu GPS. [1]

Một vệ tinh có thể truyền tín hiệu radio ở nhiều mức tần số thấp khác nhau,

được gọi là L1, L2. Những thiết bị nhận tín hiệu GPS bắt sóng L1, ở dải tần số

UHF 1575,42Mhz, bắt sóng L2 ở tần số 1227.6 Mhz. Một đài phát thanh FM

thường cần có công suất chừng 100.000 watt để phát sóng, nhưng một vệ tinh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

định vị toàn cầu chỉ đòi hỏi 20-50 watt để đưa tín hiệu đi xa 20.200 km.Các vệ

tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp giải L1 và L2.(Giải 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 575,42 MHz trong giải UHF. Tín hiệu truyền trực thị, có nghĩa là chúng

sẽ xuyên qua mây, thuỷ tinh và nhựa nhưng không qua phần lớn các đối tượng

cứng như núi và nhà.Tín hiệu GPS chứa ba mẩu thông tin khác nhau – mã giả

ngẫu nhiên, dữ liệu thiên văn và dữ liệu lịch:

- Mã giả ngẫu nhiên đơn giản chỉ là mã định danh để xác định được quả vệ

tinh nào là phát thông tin nào. Có thể nhìn số hiệu của các quả vệ tinh trên trang

vệ tinh của máy thu Garmin để biết nó nhận được tín hiệu của quả nào.

- Dữ liệu thiên văn cho máy thu GPS biết quả vệ tinh ở đâu trên quỹ đạo ở

mỗi thời điểm trong ngày. Mỗi quả vệ tinh phát dữ liệu thiên văn chỉ ra thông tin

quỹ đạo cho vệ tinh đó và mỗi vệ tinh khác trong hệ thống.

- Dữ liệu lịch được phát đều đặn bởi mỗi quả vệ tinh, chứa thông tin quan

trọng về trạng thái của vệ tinh (lành mạnh hay không), ngày giờ hiện tại. Phần này

của tín hiệu là cốt lõi để phát hiện ra vị trí.

Hình 1.5: Nguyên lý hoạt động của hệ thống. [1]

Nguyên lý hoạt động thể hiện qua hình 1.6 .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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

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. Ngay như tại tốc độ như vậy tín hiệu cũng phải

mất một lượng thời gian đáng kể mới 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.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 1.6: Sơ đồ khối điều chế tín hiệu GPS. [1]

Các mã được điều biến trên song mang theo phương thức điều chế BPSK:

- Với Tần số sóng mang L1 : 1.575,42 Mhz ( băng L ).

- Mức công suất tối thiểu : - 160 dBw tại bề mặt trái đất.

- Mã nhiễu giả ngẫu nhiên PRN C/A có tần số 1.203 Mhz, chu kỳ 1ms.

- Sóng mang L1 được điều biến bằng cả hai mã ( mã C/A và P hoặc Y ).

- Sóng mang L2 được điều biến bằng mã P hoặc mã Y.

- Các mã được điều biến trên sóng mang theo phương thức điều chế BPSK.

Thông điệp vệ tinh dưới dạng dữ liệu số tốc độ 50b/s được cộng mô-đun 2

với mã C/A để điều chế trên sóng mang L1. Thông điệp vệ tinh sẽ được các máy

thu giải mã và dùng để xác định vị trí theo thời gian thực.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 1.7: Sơ đồ giải điều chế tín hiệu GPS.[1]

Tín hiệu sóng mang GPS đi đến 2 bộ nhân, 2 bộ nhân để thực hiện giải điều

chế. Lọc vòng: lọc điện áp từ ngỏ của bộ nhân để đưa vào điều chỉnh tần số và pha

của bộ dao dộng VCO.

Bộ nhân thứ 3 mục đích để tìm kiếm sai pha giữa sóng mang 2 BPSK và

sóng mang khôi phục. Kết quả sai pha sẽ thể hiện bằng điện áp lỗi.

Tốc độ đồng hồ (Clock rate): Mọi thành phần của tín hiệu GPS đều dựa trên

tốc độ cơ bản của đồng hồ là 10.23 Mhz. Trên thực tế, tốc độ đồng hồ vệ tinh được

cố ý đặt thấp hơn 4.45  10-10 so với giá trị danh nghĩa nói trên ( tức là

10.299.999,99545 Hz) để bù trừ các hiệu ứng tương quan trung bình bao gồm

chênh lệch trung bình thế trọng trường giữa vệ tinh và người sử dụng.

- Tần số Chip mã C/A là 1,023 Mhz.

- Các chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên ( PRN ) của mã C/A đều được tạo bởi

bộ ghi dịch hồi tiếp 10 bit ( Feedback Shift Register ). Xung đồng hồ được đưa vào

bộ ghi dịch ở bit thứ nhất và nội dung của mã C/A được lấy ra ở bit thứ 10. Đặc

tính riêng của bộ ghi dịch hồi tiếp phụ thuộc vào cách thức nhận thống tin vào tại

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

bit 1. Vệ tinh GPS sử dụng bộ ghi dịch hồi tiếp loại Tap (Tapped Feedback Shift

Hình 1.8: Phương pháp tạo mã C/A.[1]

- Hoạt động của bộ ghi dịch hồi tiếp loại Tap mô tả như sau : Mã C/A được

tạo bằng hai bộ ghi dịch hồi tiếp loại Tap 10 bit, bộ G1 có đa thức 1 + x3 + x10 và

G2 có đa thức 1 + x2 + x3 + x6 + x8 + x9 + x10. Phương pháp lấy dữ liệu ra được

thể hiện trong hình 2-3 là tạo mã C/A cho vệ tinh có mã nhiễu giả ngẫu nhiên

PRN1. Thực chất phương pháp này là làm trễ mã PRN bằng cách chọn các cặp đầu

ra (Tap) khác nhau. Các quan hệ thời gian liên quan đến mã C/A được mô tả trên

hình 2-4. Nhiều cặp trị số Tap khác nhau được dùng để tạo ra một bộ đầy đủ gồm

32 mã nhiễu giả ngẫu nhiên.

1.6. Một số hệ thống định vị khác

1.6.1. Hệ thống định vị toàn cầu Glonass

GLONASS là hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu của Liên bang Nga, tương

tự như GPS (NAVSTAR) của Hoa Kỳ hay Galileo của Liên minh châu Âu.Nền

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

của hệ là 24 vệ tinh, chuyển động trên bề mặt Quả Đất theo 3 mặt quỹ đạo với góc

nghiêng 64,8°, và độ cao 19100 km.Vệ tinh đầu tiên của GLONASS được Liên Xô

đưa lên quỹ đạo ngày 12 tháng 10 năm 1982, vào ngày 24 tháng 9 năm 1993hệ

chính thức được đưa vào sử dụng.

Các vệ tinh của hệ GLONASS liên tục phóng ra các tín hiệu định vị theo 2

dạng: tín hiệu định vị chính xác chuẩn (Ch) ở tần số L1 (1,6 GHz) và tín hiệu định

vị chính xác cao (C) ở tần số L1 và L2 (1,2 GHz). Thông tin, cung cấp bởi tín hiệu

định vị Сh, mở cho tất cả người dùng trên nền toàn cầu và liên tục và đảm bảo khi

dùng máy thu GLONASS, khả năng xác định:

- Các tọa độ ngang với độ chính xác 50-70 m (độ tin cậy 99,7%);

- Các tọa độ đứng với độ chính xác 70 m (độ tin cậy 99,7%);

- Các véc-tơ thành phần của vận tốc với độ chính xác 15 cm/s (độ tin cậy

99,7%)

- Thời gian chính xác với độ chính xác 0,7 mcs (độ tin cậy 99,7%).

Các độ chính xác này có thể tăng lên đáng kể, nếu dùng phương pháp định

vị vi phân và/hay các phương pháp đo bổ sung đặc biệt. Vào thời điểm này

nhóm vệ tinh gồm 17 làm việc trong hệ vệ tinh, còn 2 tạm thời không được dùng

và 2 chưa được đưa vào hệ. Số lượng này chưa đủ để bao phủ toàn bộ bề mặt của

trái đất, cụ thể là:

- Độ mở tích phân GLONASS trên Quả Đất: 80%

- Độ mở tích phân GLONASS trên Nga: 94%

- Đứt quãng tối đa của sự định vị trên Quả Đất: 2.4 giờ

- Đứt quãng tối đa của sự định vị trên Nga: 0.5 giờ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Cần tăng số lượng vệ tinh lên 18 trên lãnh thổ Nga để việc định vị liên tục

được đảm bảo 100%.. Việc định vị liên tục thực sự trên toàn bộ khu vực của quả

đất được bảo đảm trên nhóm quỹ đạo từ 24 vệ tinh.

Các máy vũ trụ làm việc trong thời gian hiện tại gồm 6 vệ tinh GLONASS-

M có thời gian bảo hành tồn tại tích cực là 7 năm. Các vệ tinh này, khác với các

máy thế hệ trước, phóng 2 tín hiệu dành cho các nhu cầu dân dụng, cho phép tăng

độ chính xác của việc xác định vị trí. Các vệ tinh “GLONASS-М” trong thành phần

nhóm quỹ đạo sẽ nằm, như tối thiểu, đến năm 2015. Các thử nghiệm bay của các

vệ tinh thế hệ mới “GLONASS-K” với các đặc tính tốt hơn (thời gian bảo hành

tăng lên 10 năm và tần số thứ 3 dành cho các nhu cầu dân dụng) cần được bắt đầu

vào năm 2008.

1.6.2. Galileo của Châu Âu

Galileo là một hệ thống dẫn đường vệ tinh hiện đang được xây dựng bởi

Liên minh châu Âu (EU) và Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA). Dự án € 20 tỷ được

đặt theo tên nhà thiên văn học Ý Galileo Galilei. Một trong những mục tiêu của

Galileo là cung cấp một hệ thống định vị có độ chính xác cao khi mà các quốc gia

châu Âu có thể phụ thuộc, độc lập từ Nga GLONASS, GPS của Mỹ, và Compass

của Trung Quốc hệ thống, có thể được vô hiệu hóa trong thời gian chiến tranh hoặc

xung đột. Khi hoạt động nó sẽ sử dụng hai mặt đất hoạt động trung tâm gần Munich,

Đức và ở Fucino, Italy .

Galileo khác với GPS của Hoa Kỳ và GLONASS của Liên bang Nga ở chỗ

nó là một hệ thống định vị được điều hành và quản lý bởi các tổ chức dân dụng,

phi quân sự. Galileo theo kế hoạch sẽ chính thức hoạt động vào năm 2010, muộn

2 năm so với kế hoạch ban đầu.

- 30 vệ tinh (27 vệ tinh hoạt động chính và 3 vệ tinh dự phòng)

- Độ cao quỹ đạo: 23.222 km (quỹ đạo tầm trung)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

- Phân bố trên 3 mặt chính, góc nghiêng 56 độ

- Tuổi thọ thiết kế của vệ tinh: > 12 năm

- Trọng lượng vệ tinh: 675 kg

- Kích thước vệ tinh: 2,7 m × 1,2 m × 1,1 m

Hệ Galileo hoạt động trên những giải tần số khoảng 1250 MHz và 1570

MHz. Những giải tần số vô tuyến này được chọn để thích hợp với những giải tần

số của hệ GPS (Global positioning system) nhằm hoạt động cùng với GPS và cũng

để tránh xâm phạm vào những giải tần số dành riêng cho các nhà Thiên văn vô

tuyến dùng để nghiên cứu những bức xạ vũ trụ. Bởi vì sự đo đạc thời gian phát tín

hiệu vô tuyến từ các vệ tinh và thời gian thu tín hiệu tại các trạm trên mặt đất cần

phải thật chính xác nên các vệ tinh cũng như các trạm trên trái đất phải được trang

bị đồng hồ nguyên tử và các đồng hồ phải khớp với nhau để quản lý toàn bộ hệ

Galileo. Hai trung tâm điểu khiển vệ tinh được đặt tại châu Âu và hàng chục trạm

phát và thu tín hiệu được đặt rải rác trên toàn cầu. Với dự án Galileo, Cộng đồng

châu Âu tỏ ra có khả năng kỹ thuật cao có thể sánh vai cùng các cường quốc khác

trong công việc chinh phục không gian vũ trụ với mục tiêu dân sự. Khi Galileo

được đưa vào hoạt động, sẽ chấm dứt độc quyền của GPS của Mỹ trong dịch vụ

định vị bằng vệ tinh. Dự án Galileo còn thu hút sự tham gia của những nước châu

Á đã có khả năng phóng vệ tinh lên Vũ trụ như Ấn Độ, Trung quốc và Nhật bản.

Thị trường định vị bằng vệ tinh đang phát triển về mặt kinh tế.

1.6.3. Hệ thống định vị Beidou

Beidou Navigation System là là 1 kế hoạch do Trung quốc phát triển, là 1 hệ

thống dẫn đường độc lập. Kế hoạch bắt đầu từ ngày 30-10-2000, đây là ngày phóng

vệ tinh đầu tiên Beidou 1A. Hệ thống BeiDou đầu tiên, chính thức được gọi là

BeiDou truyền hình vệ tinh Navigation Thử nghiệm hệ thống, hoặc được biết đến

là BeiDou-1, bao gồm ba vệ tinh và cung cấp vùng phủ sóng hạn chế và ứng dụng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Nó đã được cung cấp dịch vụ chuyển hướng, chủ yếu là cho các khách hàng ở

Trung Quốc và khu vực lân cận, kể từ năm 2000. Thế hệ thứ hai của hệ thống, được

gọi là Compass hoặc BeiDou-2. BeiDou-2 không phải là một phần mở rộng hiện

có BeiDou-1, mà là sẽ thay thế nó hoàn toàn. Hệ thống mới sẽ là một chòm sao của

35 vệ tinh, trong đó bao gồm 5 vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh cho tính tương thích ngược

với BeiDou-1, và 30 vệ tinh phi địa tĩnh (27 trong quỹ đạo trái đất trung bình và 3

trong quỹ đạo địa tĩnh nghiêng), sẽ cung cấp bảo hiểm đầy đủ của toàn cầu. Sẽ có

hai cấp độ dịch vụ được cung cấp dịch vụ miễn phí cho dân thường và dịch vụ được

cấp phép chính phủ Trung Quốc và người sử dụng quân sự:

Các dịch vụ miễn phí sẽ có 10 mét theo dõi vị trí chính xác, sẽ đồng bộ hóa

đồng hồ với độ chính xác của 10 ns, tốc độ đo lường trong phạm vi 0,2 m / s.

Các dịch vụ được cấp phép sẽ được chính xác hơn so với các dịch vụ miễn

phí, có thể được sử dụng để giao tiếp, và sẽ cung cấp thông tin về trạng thái hệ

thống cho người sử dụng.

Hệ thống mới sẽ là một chòm sao của 35 vệ tinh, trong đó bao gồm 5 quỹ

đạo địa tĩnh (GEO) vệ tinh và 30 quỹ đạo trái đất trung bình (MEO) vệ tinh, mà sẽ

cung cấp phạm vi bảo hiểm đầy đủ của toàn cầu. Các tín hiệu khác nhau, được dựa

trên các nguyên tắc CDMA và có cấu trúc phức tạp điển hình của Galileo hoặc

GPS hiện đại hóa. Tương tự như các hệ thống khác, GNSS sẽ có hai cấp độ của

dịch vụ định vị: mở và hạn chế (quân sự). Các dịch vụ công ích được có sẵn trên

toàn cầu để người dùng nói chung. Khi tất cả các hệ thống GNSS hiện kế hoạch

được triển khai, người dùng sẽ được hưởng lợi từ việc sử dụng một chòm sao tổng

số 75 + vệ tinh, trong đó đáng kể sẽ cải thiện tất cả các khía cạnh của định vị, đặc

biệt là sẵn có của các tín hiệu trong các hẻm núi được gọi là đô thị ,thiết kế chung

của hệ thống chuyển hướng Compass là Sun Jiadong, cũng là nhà thiết kế chung

của người tiền nhiệm của nó, Beidou hệ thống dẫn đường. Nó đã trở thành hoạt

động ở Trung Quốc trong tháng mười hai năm 2011, với 10 vệ tinh trong sử dụng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Nó được lên kế hoạch để cung cấp các dịch vụ cho khách hàng trong khu vực châu

Á-Thái Bình Dương vào năm 2012, và khách hàng toàn cầu khi nó hoàn thành vào

năm 2020.

Trong tháng 12 năm 2011, hệ thống đi vào hoạt động trên một cơ sở thử

nghiệm đã bắt đầu cung cấp chuyển hướng, định vị và dữ liệu thời gian để Trung

Quốc và khu vực lân cận miễn phí từ ngày 27 tháng 12. Trong quá trình chạy thử

nghiệm này, hệ thống sẽ cung cấp chính xác vị trí trong vòng 25 mét, nhưng độ

chính xác sẽ cải thiện như vệ tinh được đưa ra. Khi hệ thống được chính thức khởi

động, nó cam kết cung cấp thông tin người sử dụng chung vị trí chính xác đến 10m,

tốc độ đo lường trong phạm vi 0,2 m mỗi giây, và cung cấp tín hiệu cho đồng bộ

hóa đồng hồ chính xác đến 0,02 micro giây.

1.6.4. IRNSS

The Indian Regional Navigational Satellite System (IRNSS) là hệ thống dẫn

đường được xây dựng và quản lý bới Chính Phủ Ấn Độ. Hệ thống đang được phát

triển bởi Tổ chức nghiên cứu không gian Ấn Độ (ISRO). IRNSS sẽ là hệ thống

điều hướng độc lập và tự trị trong khu vực mục tiêu một khu vực dịch vụ khoảng

1500 km quanh Ấn Độ. Hệ thống sẽ được hoàn thành dưới sự kiểm soát của Ấn

Độ, với các khâu không gian, khâu mặt đất và người dùng nhận tất cả được xây

dựng ở Ấn Độ.

IRNSS được quy hoạch có 7 vệ tinh bổ sung với cơ sở hạ tầng mặt đất thích

hợp. Vì nó là truyền thống trong hệ thống GNSS, kiến trúc được mô tả tiếp theo

trong ba phân đoạn khác nhau: các phân đoạn không gian, phân đoạn mặt đất và

phân khúc người sử dụng.

Các khâu không gian IRNSS: 3 của 7 vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh (GEOS) và

chúng sẽ được đặt tại 34 º Đông, 83 º Đông và 131,5 º kinh độ Đông. 4 vệ tinh có

quỹ đạo đồng bộ ngày (GSO) trong quỹ đạo 24.000 km đỉnh cao và 250 km cận

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

điểm nghiêng 29 độ. Hai của GSOs sẽ vượt qua đường xích đạo ở 55 º Đông và hai

tại 111 Đông º. Tuổi thọ của GEOS là 9,5 năm và 11 năm trong trường hợp của

GSOs. Khâu mặt đất IRNSS sẽ bao gồm:

- Trung tâm Kiểm soát IRNSS Space Craft (SCC)

- Trung tâm IRNSS Navigation (INC)

- IRNSS TTC các trạm Uplinking (IRTTC)

- Phạm vi IRNSS và trạm Monitoring Liêm (IRIMS)

- Thời gian Trung tâm IRNSS (IRNWT)

- IRNSS CDMA Khác nhau Stations (IRCDR)

- Khác nhau, Trạm Laser (ILRS)

- Mạng truyền số liệu (IRDCN)

Khâu người dùng IRNSS người dùng được thực hiện của nhận IRNSS.

Chúng sẽ có tần số kép nhận hoặc tần số duy nhất với khả năng để được sửa chữa

tầng điện ly. Chúng sẽ có thể tiếp nhận và xử lý dữ liệu chuyển hướng từ chòm sao

GNSS khác và bảy vệ tinh IRNSS sẽ liên tục được theo dõi bởi người nhận sử

dụng.

Độ chính xác của hệ thống là khoảng 20m ở trong lãnh thổ Ấn Độ và 1500-

2000 m nếu ở nơi nào khác.Hệ thống được khởi động từ 5-2006 và sẽ hoàn thành

trong vòng 6-7 năm.

Mục tiêu của QZSS là các thiết bị di động, các dịch vụ viễn thộng (video,

music, data) và thông tin vị trí.

1.7. Định vị vô tuyến dựa vào cường độ tín hiệu RFID[7]

Những năm gần đây, công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) đã

phát triển vượt bậc và thu hút sự quan tâm đặc biệt trong việc xây dựng một giải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

thuật định vị phù hợp để ứng dụng thực tế hiệu quả. Trong đó, có thể kể đến phương

pháp xác định vịtrí Spot On, kỹthuật định vị Landmarc và Virtural Landmarc.

RFID là công nghệ nhận dạng bằng sóng radio. Công nghệ này cho phép các

máy tính nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu nhận sóng radio, từ đó có

thể giám sát, quản lý và lưu vết từng đối tượng riêng rẽ khi chúng được di chuyển

giữa các vị trí vật lý khác nhau.

RFID không phải là phương pháp duy nhất giúp nhận dạng đối tượng. Trước

RFID người ta đã sử dụng rộng rãi một phương pháp khác, đó là mã vạch. Ngày

nay chúng ta có thể thấy mã vạch trên hầu hết các sản phẩm thương mại, từ đồ điện

tử, đồ điện gia dụng tới các thực phẩm đóng hộp. Người ta sử dụng mã vạch trong

các nhà máy, siêu thị… để quản lý nguồn gốc, thông tin, giá thành sản phẩm. Sở

dĩ mã vạch được sử dụng rộng rãi như vậy là nhờ tính tiện lợi của nó. Toàn bộ

thông tin về một sản phẩm đều có thể thu được thông qua nội dung chứa trên mã

vạch. Việc đọc mã vạch được thực hiện dễ dàng và nhanh chóng nhờ có thiết bị

đọc mã vạch. Do vậy bên cạnh những tính năng tương tự với mã vạch, RFID còn

có một số lợi thế sau:

- Các thẻ có thể được đọc gần như đồng thời với khối lượng lớn. Các đối

tượng được gắn thẻ có thể nằm trong kho chứa hoặc thùng chứa hàng.

- Thẻ RFID bền hơn mã vạch. Chúng có được chế tạo từ các hợp chất đặc

biệt để chống lại sự phá hủy của hóa chất và nhiệt độ.

- Thẻ RFID không những có thể đọc mà còn có thể ghi thông tin. Mã vạch

chỉ chứa thông tin cố định, không thay đổi được.

- Thẻ RFID có thể chứa được một lượng thông tin lớn hơn nhiều so với mã

vạch.

- Việc đọc mã vạch yêu cầu tác động của con người, thẻ RFID thì không.

So với mã vạch, RFID có ưu thế vượt trội trong nhiều ứng dụng định vị,

nhận dạng đối tượng và thu thập dữ liệu tự động. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

thế mà RFID mang lại, chúng ta phải chịu một chi phí cao hơn so với sử dụng mã

vạch. Do vậy khi ứng dụng RFID, cần cân nhắc giữa lợi ích thu được và chi phí

đầu tư để có thể đem lại hiệu quả đầu tư tốt nhất.

1.8. Một số phương pháp định vị vô tuyến trong nhà

Hiện nay có nhiều phương pháp định vị, tùy thuộc vào từng lĩnh vực, ngành

nghề mà các hệ thống định vị được thiết kế sao cho phù hợp với đặc điểm của từng

phương pháp. Nhìn chung, các phương pháp định vị hiện nay được chia thành các

nhóm sau:

Hình 1.9: Các nhóm phương pháp định vị vô tuyến trong nhà[3]

Hồng ngoại, sóng vô tuyến, và siêu âm thanh là những công nghệ chính

được sử dụng cho các hệ thống định vị trong nhà. Các loại thiết bị cảm biến khác

nhau được dùng để phát hiện các tín hiệu điện từ, các tín hiệu này có đặc trưng phụ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

thuộc vào từng vị trí. Một quá trình xử lý sẽ chuyển đổi các tín hiệu thành một số

liệu đo lường khoảng cách hoặc góc để xác định vị trí. Sau đó, các số liệu đo lường

được xử lý bởi một thuật toán định vị để ước tính vị trí của thiết bị.

1.9. Ứng dụng của hệ thống định vị

Kỹ thuật định vị trong hệ thống định vị được ứng dụng rất rộng rãi và ngày

càng phổ biến trong xã hội hiện đại. Việc ứng dụng công nghệ định vị không chỉ

giúp cho nhà quản lý tốt hơn mà cộng đồng trở nên an toàn hơn. Dưới đây là một

số minh họa ứng dụng dụng kỹ thuật định trong xã hội.

1.9.1. Ứng dụng định vị trong quản lý giao thông

Việc phát triển hệ thống định vị trong giao thông giúp cho nhà quản lý nằm

bắt được tình hình giao thông, mật độ giao thông, tốc độ giao thông, cũng như

phát triển được các dịch vụ hỗ trợ, giúp đỡ tìm kiếm phương tiện giao thông trên

cả phương diện đường bộ, đường sắt và đường thủy.

1.9.2. Ứng dụng định vị trong trợ giúp người thân

Trong xã hội hiện đại, việc xác định vị trí người thân và trợ giúp trong quá

trình ở xa đang được quan tâm. Thông qua hệ thống này, cùng với công nghệ phụ

trợ người ta có biết được vị trí, mức độ an toàn về sức khỏe, cũng như hỗ trợ công

tác tìm kiếm và dẫn đường khi bị lạc.

1.9.3. Ứng dụng định vị quản lý kho hàng và hỗ trợ mua sắm

Trong các siêu thị lớn với nhiều hàng hóa và khu hàng rất đa dạng. Việc

quản lý vị trí và xác định được khu vực hàng hóa là cần thiêts cho cả người quản

lý và khách hàng. Từ đó, giúp cho họ có được tra cứu, hướng dẫn nơi hàng hóa

hiện có là điều quan trọng. Điều này sẽ giúp cho việc tiết kiệm thời gian và hỗ trợ

trong việc lựa chọn được mặt hàng ưng ý

1.9.4. Ứng dụng định vị quản lý động vật hoang dã

Trong khu vực rừng nguyên sinh, việc quản lý động vật quý hiếm thông

qua hệ thống định vị giúp cho nhà quản lý năm bắt được tình hình di cư của chúng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Điều này giúp cho việc kiểm soát được sức khỏe, đảm bảo an toàn cho chúng.

Ứng dụng này đã trở nên phổ biến ở các nước phát triển.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN

2.1. Giới thiệu

Hiện nay, kỹ thuật định vị vô tuyến được chia thành hai nhóm là kỹ thuật

định vị vô tuyến ngoài trời (outdoor) và kỹ thuật định vị vô tuyến trong nhà

(indoor). Kỹ thuật định vị vô tuyến ngoài trời thường được sử dụng là kỹ thuật

định vị dựa vào tín hiệu GPS. Tức là thiết bị thu dữ tín hiệu GPS từ hệ thống định

vị vệ tinh. Thông qua dữ liệu thu được người dùng biết vị trí kinh độ và vĩ độ của

thiết bị đó. Trong khi đó, kỹ thuật định vị vô tuyến trong nhà được sử dụng phổ

biến trong môi trường khuất như trong tòa nhà, hầm lò (không thu được tín hiệu

GPS),… Trong chương 2, em trình bày một số kỹ thuật định vị vô tuyến được sử

dụng phổ biến hiện nay.

2.2. Kỹ thuật định vị vô tuyến dựa vào tín hiệu GPS

2.2.1. Phân tích bản tin định vị NMEA 0183

Như chúng ta đã biết, kỹ thuật này dựa hoàn toàn vào bản tin định vị của

hệ thống GPS, tức là bản tin định vị NMEA 0183. Để tách được các thông số về

tọa độ từ tín hiệu GPS phục vụ cho các phép đo xác định vị trí trên điện thoại di

động, nhóm nghiên cứu sẽ tiến hành nghiên cứu, phân tích bản tin định vị NMEA

0183. NMEA (National Marine Electronics Association) là một giao thức giao

tiếp chuẩn thường (được phát triển từ năm 1983) được sử dụng trong các hệ thống

quan sát thời gian thực và tự động. NMEA được phát triển bởi một nhóm các nhà

sản suất, các nhà phân phối, các tổ chức giáo dục.

Chuẩn NMEA sử dụng mã ASCII đơn giản, phương thức truyền tuần tự.

Dữ liệu sẽ được truyền đi trong một "câu" theo một hướng duy nhất từ một máy

phát (talker) đến một máy thu (listener) tại một thời điểm. Trên cơ sở đó, người

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

ta cũng đã mở rộng để một máy phát có thể đến nhiều máy thu, cũng như một máy

thu có thể nhận thông tin từ nhiều máy phát.

NMEA chính là chuẩn giao tiếp cho các chip thu GPS trả ra toạ độ cho các

thành phần khác, như là chip xử lý để tính ra toạ độ, hay thiết bị khác đang cần

thông tin chuẩn này.... Để hiểu nhau, tất cả phần tử trong một hệ thống phải thống

nhất với nhau từ trước.Đặc điểm chung của bản tin theo chuẩn NMEA. Tín hiệu

theo chuẩn NMEA được truyền đồng bộ theo một hướng hoặc phát, hoặc thu với

các tham số:

- Tốc độ Baud: 4800

- Số bit dữ liệu: 8

- Bit dừng: 1 (hoặc nhiều hơn)

- Bit chẵn lẻ: Không dung

- Bắt tay: Không dùng

Một bản tin NMEA bao gồm nhiều “câu”, mỗi câu được bắt đầu bằng mã

“câu” và các thông tin mà “câu” cung cấp theo quy định biết trước.

Sau đây là ý nghĩa của 26 “câu” trong đơn vị GPS.

$GPMSK - Control for a Beacon Receiver

$GPMSS - Beacon Receiver Status

$GPAAM - Waypoint Arrival Alarm

$GPALM - GPS Almanac Data (Can also be received by GPS unit)

$GPAPB - Autopilot format "B"

$GPBOD - Bearing, origin to destination

$GPBWC - Bearing and distance to waypoint, great circle

$GPGGA - Global Positioning System Fix Data

$GPGLL - Geographic position, latitude / longitude

$GPGRS - GPS Range Residuals

$GPGSA - GPS DOP and active satellites

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

$GPGST - GPS Pseudorange Noise Statistics

$GPGSV - GPS Satellites in view

$GPHDT - Heading, True

$GPR00 - List of waypoints in currently active route

$GPRMA - Recommended minimum specific Loran-C data

$GPRMB - Recommended minimum navigation info

$GPRMC - Recommended minimum specific GPS/TRANSIT data

$GPRTE - Routes

$GPTRF - TRANSIT Fix Data

$GPSTN - Multiple Data ID

$GPVBW - Dual Ground / Water Speed

$GPVTG - Track made good and ground speed

$GPWPL - Waypoint location

$GPXTE - Cross-track error, Measured

$GPZDA - UTC Date / Time and Local Time Zone Offset

12 “câu” giải thích dành riêng cho đơn vị GPS

$HCHDG - Compass Heading

$PGRMB - DGPS Beacon Information

$PGRMC - Sensor Configuration Information

$PGRMC1 - Additional Sensor Configuration Information

$PGRME - Estimated Position Error

$PGRMF - GPS Position Fix Data

$PGRMI - Sensor Initialization Information

$PGRMM - Map Datum

$PGRMT - Sensor Status Information

$PGRMV - 3D Velocity Information

$PGRMZ - Altitude Information

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

$PSLIB - Tune DPGS Beacon Receiver

Trong đó, $GPRMC mang gần như đầy đủ các thông tin trong việc xác định

vị trí. Các thông tin mà “câu” $GPRMC cung cấp cho người sử dụng là:

- Thông tin về ngày, tháng, năm.

- Thông tin về thời gian.

- Thông tin về latitude

- Thông tin về longitude

- Thông tin về vận tốc.

- Thông tin về hướng

Ví dụ về “câu” $GPRMC như sau:

$GPRMC,081836,A,3751.65,S,14507.36,E,000.0,360.0,130998,011.3,E

*62

$GPRMC,220516,A,5133.82,N,00042.24,W,173.8,231.8,130694,004.2,W*70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Trong đó:

Time Stamp Validity - A-ok, V-invalid current Latitude North/South current Longitude East/West Speed in knots True course Date Stamp Variation East/West checksum 220516 A 5133.82 N 00042.24 W 173.8 231.8 130694 004.2 W *70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Trong khối tạo dữ liệu mô phỏng sử dụng chủ yếu “câu” $GPRMC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 2.1. Cấu trúc dữ liệu GPS. [1]

Mỗi khung con trong thông điệp được giao một nhiệm vụ mang một thông

tin riêng

- Khung con thứ nhất: Bao gồm các hệ số dùng để hiệu chỉnh đồng hồ vệ

tinh, các loại cờ khác nhau và niên hạn của dữ liệu.

- Khung con thứ hai và ba: Chứa các tham số lịch thiên văn phát tín (các

tham số của quĩ đạo).

- Khung con thứ tư: Mới chỉ có những thông tin cảm biến trên 10 trong số

25 trang hiện có. Nội dung của các trang này bao gồm một mô hình tầng điện ly,

số liệu giờ thế giới UTC, cờ để nhận biết những vệ tinh khác nhau. Nếu trên quĩ

đạo có nhiều hơn 24 vệ tinh và hệ thống chống lừa gạt được chuyển mạch ( khi mã

Y hoặc phiên bản bí mật của mã P thay thế mã P ), thì số lượng dữ liệu lịch thư và

thông báo tình trạng hoạt động của vệ tinh vượt quá con số 24.

- Khung con thứ năm: Bao gồm các dữ liệu lịch và tình trạng hoạt động của

24 vệ tinh đầu tiên trên quĩ đạo. Dữ liệu lịch thư là một kiểu diễn giải sơ bộ về quĩ

đạo vệ tinh, được dùng để xác định từng vệ tinh nằm ở vị trí nào trong chòm vệ

tinh, thu nhận các tín hiệu từ vệ tinh nằm trên đường chân trời của người quan sát

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

nhưng chưa được theo dõi. Nhờ đó, khi theo dõi được một vệ tinh, thì việc thu tín

hiệu của các vệ tinh khác sẽ tương đối dễ dàng hơn.

Tín hiệu bắt đầu/kết thúc của tuần: Tại thời điểm bắt đầu/kết thúc của tuần

Việc đánh số trang tuần hoàn của các khung con từ một đến năm phải được

khởi động lại từ khung con thứ nhất mà không cần biết là khung con nào được

truyền đi lần cuối cùng trước khi kết thúc hoặc bắt đầu của tuần.

Sự tuần hoàn của 25 trang của các khung con bốn và năm phải được khởi

động lại từ trang đầu tiên của mỗi khung con mà không cần biết là trang nào được

truyền đi lần cuối cùng trước khi kết thúc hoặc bắt đầu của tuần. Tất cả việc tải

thông điệp và cắt bỏ trang chỉ diễn ra tại các giới hạn của khung (Module 30s).

Kiểm tra chẳn lẽ dữ liệu: Các từ 1 đến 10 của các khung con từ 1 đến 5 phải

chứa 6 bits kiểm tra chẳn lẽ tại các vị trí LSB của nó. Thêm vào đó hai bits không

mang thông tin phải được cung cấp tại hai bits 23 và 24 của từ thứ hai và từ thứ

mười để cho mục đích tính toán tính chẳn lẽ.

Tại mỗi đầu khung con chiều dài 6s là hai từ đặc biệt gọi là từ Telemetry

(TLM) và từ Hand-over (HOW). Từ HOW bao gồm "số đếm Z" và cứ mỗi 6s thay

đổi một lần. Từ TLM chỉ thay đổi khi chịu tải hoặc liên lạc với các hoạt động của

vệ tinh khác.

Từ Telemetry (TLM): Mỗi từ TLM dài 30 bit, xuất hiện mỗi 6s trong khung

dữ liệu và là từ đầu tiên của mỗi khung. Dạng thức TLM được trình bày theo hình

2-6. Mỗi từ TLM sẽ bắt đầu bởi một từ mào đầu là mẫu đồng bộ cố định 8 bit theo

sau bởi 16 bit dành riêng và 6 bit chẵn lẻ. Các bit dành riêng khi thích hợp có thể

chứa các nội dung sau:

- Tình trạng tải dữ liệu lên vệ tinh.

- Các thông điệp chuẩn đoán.

- Các thông điệp tương tự như trị số Z của bộ đếm thời gian

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

2.2.2. Nguyên tắc định vị của hệ thống định vị GPS

Hệ thống GPS sử dụng phép đo ba cạnh tam giác (phép tam giác lượng) là

phương pháp xác định vị trí tương đối của vật thể sử dụng các nguyên tắc hình học

trong tam giác. Vị trí được xác định dựa trên phép đo đạc tam giác khi biết vị trí

của mỗi vệ tinh, biết sự khác nhau về khoảng cách của các vệ tinh, đồng hồ chính

xác tại máy thu, và thêm khả năng sửa lỗi.

Các phép đo khoảng cách cần tối thiểu 3 vệ tinh để đưa ra một vị trí chính

xác. Máy thu GPS thường sử dụng 4 vệ tinh hoặc nhiều hơn để tăng cường độ chính

xác và cung cấp thêm thông tin như độ cao của vật thể.

Ở đây ta đã biết trước vị trí rj của vệ tinh thứ j (phát ra tín hiệu) và muốn xác

j là vector đơn vị).Khi đó tùy thuộc vào

định vị trí Ri của anten thứ i (thiết bị thu tín hiệu vệ tinh) do đó ta cần phải đo

jI

j giữa 2 vị trí nói trên (ei

vector cự ly ei

cách thức đo vector cự ly, chúng ta có thể có những kỹ thuật định vị vệ tinh khác

ji

nhau và xác định được vị trí của anten thứ i theo công thức Ri = rj - ei

Hình 2.2: Vị trí các vật thể được xác định qua 4 phép đo.[1]

Do vị trí của vệ tinh thay đổi theo thời gian nên việc dự đoán một cách chính

xác vị trí của vệ tinh rj(t) tại một thời điểm nào đó là rất khó khăn. Nhiệm vụ dự

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

đoán quỹ đạo hay lịch thiên văn (ephemeris) của vệ tinh đòi hỏi phải có kiến thức

đặc biệt về động lực học vệ tinh mà người vận hành hệ thống cần phải quan tâm.

Hình 2.3: Định vị điểm bằng vệ tinh. [1]

Giả sử ta bỏ qua sai số đồng hồ máy thu trên vật thể i và đo được cự ly từ vật

1, nghĩa là vật thể i đang nằm trên một mặt cầu (S1) có tâm

1. Tiếp theo ta thực hiện phép đo cự ly từ vật thể

thể i đến vệ tinh 1 là i

2, điều này cho chúng ta biết rằng vật thể

là vệ tinh 1 (C1) và bán kính là i

i đến vệ tinh 2 và nhận được kết quả là i

2. Nói cách khác, vật thể i sẽ nằm trên đường tròn (O)

i không chỉ nằm trên mặt cầu (S1) mà còn nằm trên mặt cầu (S2) cách vệ tinh 2

(C2) một khoảng cách là i

do 2 mặt cầu (S1), (S2) cắt nhau tạo ra. Nếu chúng ta tiếp tục đo được cự ly từ vật

3 thì vị trí chính xác của nó là một trong hai giao điểm P1,

thể i đến vệ tinh 3 là i

P2 của mặt cầu (S3) với đường tròn (O).

Như vậy, bằng các phép đo cự ly từ vật thể i đến 3 vệ tinh, ta có thể xác định

được 2 vị trí có thể có của nó trong không gian. Để xác định vị trí nào là vị trí thật

ta có thể thực hiện 1 phép đo bổ sung, tuy nhiên 1 trong 2 vị trí tính được từ phép

đo này sẽ cho một kết quả không phù hợp (hoặc là ở rất xa trái đất, hoặc là chuyển

động với vận tốc vô cùng lớn) và do đó có thể bỏ qua mà không cần phải thực

hiện phép đo này.Ba phép đo cự ly ở trên cho ta 3 phương trình độc lập với nhau

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

cần thiết để xác định 3 ẩn số. 3 ẩn số này là tọa độ (x, y, z) của vật thể i trong

không gian 3 chiều. Khi kể đến sai số đồng hồ máy thu, tất cả các phép đo cự ly

đồng thời đều bị lệch bởi giá trị sai số này. Do đó, trong bất kỳ một tập hợp các

phép đo cự ly đồng thời nào, chúng ta cũng cần phải xác định đầy đủ 4 ẩn số (3

ẩn số vị trí, 1 ẩn số thời gian), nghĩa là cần 4 phương trình hay 4 phép đo cự ly

đến vệ tinh để xác định vị trí duy nhất của vật thể.

Cách xác định khoảng cách trong GPS:

d=c*t

Trong đó:

d: khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu.

c: vận tốc ánh sáng = 3.108 m/s.

t: trễ lan truyền.

Ta phải giải bài toán phi tuyến với 4 ẩn số:

𝜌1 = √(𝑥𝑠1 − 𝑥𝑢)2 + (𝑦𝑠1 − 𝑦𝑢)2 + (𝑧𝑠1 − 𝑧𝑢)2 + 𝑐. 𝛿𝑡𝑢

Máy thu GPS qua tính toán xác định được khoảng cách tới một vệ tinh và

biết được nó đang ở đâu đó trên mặt cầu tâm vệ tinh này. Hai mặt cầu đầu giao

nhau tạo thành một vòng tròn. Mặt cầu thứ 3 sẽ cắt vòng tròn này chỉ tại 2 điểm,

trong đó 1 điểm là vị trí của máy thu trên mặt đất. Điểm giao cắt thứ hai là một

nơi nào đó lơ lửng trong không gian, cách xa trái đất hàng ngàn km nên có thể bỏ

qua.

Một vệ tinh thứ tư cần thiết để cải thiện tính chính xác của việc xác định thời

gian, vì chỉ cần sai số 1 phần triệu giây giữa đồng hồ vệ tinh và máy thu cũng có

thể dẫn đến định vị sai lệch hàng trăm mét.

Như vậy để xác định vị trí của mình trên mặt đất, máy thu GPS phải tính để

biết khoảng cách tới 4 vệ tinh và vị trí chính xác của các vệ tinh trên quỹ đạo.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Máy thu GPS tính toán dựa vào khoảng thời gian tính từ khi vệ tinh phát tín

hiệu đến lúc nó nhận được. Đó là tín hiệu radio tần số cao, công suất cực thấp.

Sóng radio chuyển động với tốc độ đều, tương đương tốc độ của ánh sáng, khoảng

300.000 km/giây trong chân không.

Để đo chính xác, chúng ta phải chắc chắn là đồng hồ trên vệ tinh và trong

máy thu phải đồng bộ với nhau, chỉ cần chênh nhau 1 phần triệu giây là đã dẫn

đến sai số khoảng 300 m. Với độ chính xác như vậy, chỉ có thể là đồng hồ nguyên

tử. Nhưng đồng hồ nguyên tử có giá quá cao, tới hàng chục ngàn đô la Mỹ, nên

chỉ có thể trang bị cho các vệ tinh. Với máy thu, người ta buộc phải chọn phương

án giá rẻ, dùng đồng hồ quartz thông thường. Các đồng hồ quartz này được hiệu

chỉnh liên tục dựa vào tín hiệu nhận được từ các vệ tinh để đồng bộ thời gian chính

xác theo đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh. Nhờ đó mà bốn mặt cầu giao nhau tại

một điểm.

Tính khoảng cách tới vệ tinh. Vào một thời điểm nào đó trong ngày, một vệ

tinh bắt đầu truyền một chuỗi dài tín hiệu số, được gọi là mã giả ngẫu nhiên. Cùng

lúc, máy thu cũng bắt đầu tạo ra chuỗi mã giống hệt, sau đó một chút mới nhận

được chuỗi tín hiệu của vệ tinh. Độ trễ này là khoảng thời gian truyền tín hiệu từ

vệ tinh tới máy thu. Nhân thời gian trễ này với vận tốc ánh sáng, máy thu tính ra

quãng đường truyền tín hiệu. Đây là khoảng cách giữa máy thu và vệ tinh, với giả

thiết tín hiện truyền theo đường thẳng với vận tốc truyền không đổi.

Xác định vị trí vệ tinh. Điều này không quá khó, vì mỗi máy thu đều cập nhật

và lưu trữ định kỳ một bảng tra cứu (gọi là almanac data) vị trí gần đúng của từng

vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo vào bất kỳ thời điểm nào. Một số yếu tố như lực

hút của Mặt Trăng, Mặt Trời làm lệch quỹ đạo của các vệ tinh đôi chút nhưng Bộ

quốc phòng Hoa Kỳ liên tục giám sát vị trí chính xác của các vệ tinh và truyền

những hiệu chỉnh đến các máy thu GPS thông qua tín hiệu từ vệ tinh.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Dù vậy hệ thống tính toán vẫn còn những sai số. Trước hết là do phương pháp

này giả định tín hiệu từ vệ tinh truyền thẳng tới các máy thu qua bầu khí quyển

với vận tốc không đổi (bằng vận tốc ánh sáng). Trong thực tế, bầu khí quyển của

Trái đất làm chậm tốc độ truyền xuống một chút, đặc biệt là khi tín hiệu xuyên

qua tầng điện ly và tầng đối lưu. Độ trễ khác nhau tùy thuộc vào vị trí của máy

thu trên mặt đất, có nghĩa là rất khó để loại trừ yếu tố sai số này trong các tính

toán khoảng cách. Vấn đề cũng có thể xảy ra khi các tín hiệu radio phản xạ bởi

các vật chắn lớn, chẳng hạn như những dãy núi cao hay tòa nhà cao tầng, khiến

máy thu nhầm vệ tinh xa hơn thực tế. Đôi khi tín hiệu từ vệ tinh có sai số, báo sai

vị trí của nó.

Một số kỹ thuật được áp dụng để sửa sai số tính toán của hệ thống GPS. Hệ

thống định vị toàn cầu vi sai DGPS (Differential GPS) là một dạng nâng cao của

GPS, trong đó sử dụng thêm một mạng các trạm thu GPS mặt đất cố định. Ý tưởng

cơ bản là để tính toán sai số tại trạm thu GPS cố định so với số liệu đo đạc chính

xác đã biết từ trước. Sau đó trạm phát tín hiệu radio cung cấp thông tin hiệu chỉnh

tín hiệu cho khu vực, giúp những máy thu DGPS trong khu vực đó định vị chính

xác hơn. DGPS được các nước như Mỹ, Úc và Canada dùng cho các hệ thống hỗ

trợ tàu bè ven biển.

Trong khi đó công nghệ hỗ trợ định vị Assisted-GPS (A-GPS) thường được

dùng cho các thiết bị cầm tay. Ngoài việc định vị GPS, smartphone sử dụng A-

GPS còn kết nối với máy chủ thông qua mạng 3G, GPRS hay Wi-Fi để nhận tín

hiệu phát ra từ các trạm phát sóng của nhà mạng. Nhờ thế mà thiết bị khắc phục

được sai số từ tín hiệu vệ tinh khi truyền xuống vùng đô thị có nhiều tán cây, cao

ốc.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

2.3. Kỹ thuật định vị vô tuyến sử dụng tín hiệu Wi-Fi

2.3.1. Một số khái niệm

Hiện nay, có nhiều kỹ thuật định vị khác nhau sử dụngtín hiệu Wi-Fi. Nhìn

chung, các phương pháp này đều cần biết vị trí của các trạm truy cập (AP - Access

Point) để làm tham chiếu tính toán vị trí các mục tiêu. Để có hệ thống tốt, chất

lượng phủ sóng của các trạm phải tốt, do đó người ta chú ý tới BSA (Basic Service

Area- vùng phục vụ cơ bản). BSA quyết định phương thức định vị nào sẽ được

chọn lựa cho phù hợp.Sự phát triển của công nghệ định vị trong nhà chỉ mới được

tạo dựng trong khoảng 10 năm trở lại đây, trong đó nổi lên là công nghệ định vị

sử dụng sóng Wi-Fi (WPS) nên hầu hết các nghiên cứu liên quan và các sản phẩm

mang tính thương mại đều còn rất mới. Bên cạnh đó, công nghệ định vị sử dụng

sóng Wi-Fi cho thấy những ưu điểm nổi bật như:

- Tận dụng được hệ thống mạng WLAN: công nghệ WLAN đang phát triển

mạnh với sự xuất hiện ở hầu khắp mọi nơi trong các đô thị, các tòa nhà, trung tâm

thương mại…. Vì vậy, một công nghệ xác định vị trí một cách kinh tế là cần thiết

để tận dụng cơ sở hạ tầng rộng rãi này.

- Công nghệ định vị sử dụng Wi-Fi có một ưu điểm lớn là có thể thực hiện

được cả khi đối tượng cần xác định ở ngoài trời và trong nhà – điều mà công nghệ

định vị sử dụng GPS không làm được.

- So với công nghệ GSM indoor positioning thì công nghệ Wi-Fi indoor

positioning chính xác hơn, thậm chí cả trong một số trường hợp định vị ngoài trời.

- Công nghệ định vị sử dụng Wi-Fi còn áp dụng được cho cả các hệ thống

định vị ngoài trời sử dụng thực hiện được ở các đô thị, nơi có cơ sở hạ tầng về

công nghệ cao. Trong khi đó tại các đô thị nhiều nhà cao tầng, phương pháp định

vị sử dụng GPS tỏ ra kém hiệu quả do tầm nhìn thẳng của các vệ tinh bị hạn chế.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

- Có thể xác định được vị trí hầu hết các thiết bị di động có tương thích Wi-

Fi mà không cần cài đặt phần mềm hay tác động phần cứng với các Access Points.

- Các phương thức định vị sử dụng trong hầu hết các công nghệ định vị

trước đó đều có thể áp dụng cho công nghệ định vị sử dụng Wi-Fi.

- Thiết kế và triển khai hệ thống indoor WPS ít tốn kém.

2.3.2. Kỹ thuật định vị dựa vào khoảng cách

a) Kỹ thuật định vị bằng phương pháp thời gian đến – TOA (Time of

Arrival)[8]

Kỹ thuật TOA đo thời gian tín hiệu vô tuyến đi đến các thiết bị cảm biến.

Điều này đòi hỏi phải biết thời gian tín hiệu vô tuyến bắt đầu được truyền, và giả

định rằng có sự đồng bộ hóa thời gian chặt chẽ giữa thiết bị phát và thiết bị thu.

Các tín hiệu có một số đặc tính riêng về tốc độ, chẳng hạn như tốc độ trong không

khí tại mực nước biển. Hạn chế chính của phương pháp này là khó khăn trong

việc ghi lại chính xác thời gian đến của tín hiệu vô tuyến, vì tốc độ của chúng gần

bằng tốc độ ánh sáng.

Kỹ thuật TOA dựa trên các phép đo chính xác về thời gian đến của tín hiệu

truyền từ các thiết bị phát đến các thiết bị thu. Bởi vì các tín hiệu vô tuyến này

được truyền đi với một vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng (~300 mét mỗi micro

giây), khoảng cách giữa các thiết bị phát và mỗi thiết bị thu có thể được xác định

bằng thời gian truyền tín hiệu giữa thiết bị phát và thiết 18 bị thu. Kỹ thuật TOA

cần thông tin chính xác của thời gian bắt đầu truyền tín hiệu và phải đảm bảo

rằng tất cả các thiết bị phát sóng cũng như các thiết bị thu sóng được đồng bộ hóa

một cách chính xác với một nguồn thời gian chính xác.

Từ các thông tin về tốc độ lan truyền và thời gian đo, chúng ta có thể tính

toán khoảng cách (D) giữa các thiết bị phát sóng và các thiết bị thu sóng:

D = c(t) (2.1)

Trong đó:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

- D: Khoảng cách (m)

- C: Tốc độ lan truyền

- T: Thời gian truyền

Với công thức (2.1) thì khoảng cách được sử dụng như một bán kính của

một vòng tròn có tâm là vị trí của thiết bị phát sóng, vị trí của thiết bị di động cần

xác định nằm trên vòng tròn có bán kí nh D này. Nếu chỉ có thông tin TOA từ hai

bộ thiết bị cảm biến thì có thể dự đoán được tới hai điểm đối xứng mà tại 2 vị

trí đó đều có thể là vị trí của thiết bị di động. Để giải quyết vấn đề này ta sử dụng

thêm một thiết bị cảm biến thứ 3, thông tin TOA từ thiết bị phát này kết hợp

với thông tin từ 2 thiết bị cảm biến kia cho phép xác định duy nhất một vị trí của

thiết bị di động cần định vị, do đó cải thiện độ chính xác cho phương pháp TOA.

Hình 2.4: Kỹ thuật định vị TOA với 2 thiết bị phát sóng [8]

Với mô hình này ta xác định được đến 2 vị trí X1 và X2 là vị trí của thiết bị

di động cần định vị. Để xác định duy nhất 1 vị trí của thiết bị di động, chúng ta

cần thêm 1 thiết bị phát sóng thứ 3.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 2.5: Kỹ thuật định vị TOA với 3 thiết bị phát sóng [8]

Khoảng thời gian cần để sóng vô tuyến truyền từ thiết bị di động X đi đến

các thiết bị thu sóng A, B, và C được đo chính xác như tA, tB và tC. Với một vận

tốc truyền sóng được biết trước (~300 m/giây), khoảng cách từ thiết bị điện thoại

di động đến mỗi thiết bị thu sóng là D1, D2 và D3.Mỗi giá trị khoảng cách được

sử dụng làm bán kính để xây dựng một đường tròn có tâm là vị trí của thiết bị

thu sóng tương ứng. Mỗi thiết bị phát dự báo thiết bị di động đang nằm trong

phạm vi đường tròn của nó. Giao điểm của ba vòng tròn này xác định vị trí của

thiết bị di động X như minh họa trong hình 2.3. Trong một số trường hợp, có thể

có nhiều hơn một dự báo vị trí cho thiết bị di động X, ngay cả khi sử dụng ba thiết

bị cảm biến để thực hiện phép đo tri-lateration. Trong những trường hợp này, sử

dụng bốn hoặc nhiều hơn các cảm biến nhận được để thực hiện TOA Multi-

lateration.

Nhận xét kỹ thuật định vị TOA

Kỹ thuật định vị TOA có khả năng giải quyết các bài toán định vị trong

không gian 2 chiều cũng như trong không gian 3 chiều. Giải pháp định vị trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

không gian 3 chiều có thể được thực hiện bằng cách xây dựng mô hình hình cầu

thay vì mô hình đường tròn.

Tuy nhiên, TOA có những nhược điểm sau:

- TOA yêu cầu phải đồng bộ hóa thời gian chính xác tất cả các thiết bị, đặc

biệt là các thiết bị di động (có thể là một thách thức khó khăn đối với một số thiết

bị không dây chuẩn 802.11 của người dùng). Với tốc độ truyền cao, sự khác biệt

rất nhỏ trong quá trình đồng bộ hóa thời gian có thể gây ra lỗi rất lớn trong việc

xác định chính xác vị trí. Ví dụ, một lỗi đo lường thời gian nhỏ như 100 nano giây

có thể gây ra một lỗi định vị sai số lên đến 30 mét.

- TOA hoạt động kém hiệu quả trong môi trường có nhiều vật cản như trong

các tòa nhà.

b) Kỹ thuật định vị TDOA (Time Difference of Arrival) [3]

Kỹ thuật TDOA cải tiến phương pháp tiếp cận TOA, phương pháp TDOA

không cần xác định thời gian tín hiệu được truyền. Các thiết bị nhận tín hiệu, và

kiểm tra sự khác biệt trong thời gian đến (hoặc sự khác biệt trong pha tín hiệu) tại

một thời điểm tức thời. Bởi vì tín hiệu sóng truyền đi với vận tốc không đổi nên

vị trí nguồn phát sóng có thể dễ dàng được xác định nếu có đủ các thiết bị tham

gia vào quá trình định vị.

TDOA là phương pháp định vị dựa trên cơ sở hình học, theo nguyên tắc đó

là: 2 thiết bị thu sóng gần nhau có hiệu số thời điểm thu tín hiệu tuân thủ quy

luật đường Hyperbol, có nghĩa là tại bất kỳ điểm nào trên hyperbol, thiết bị thu

luôn nhận được tín hiệu từ 2 thiết bị thu có hiệu số thời gian như nhau.

TDOA sử dụng các phép đo thời gian tương đối ở mỗi thết bị phát thay

cho các phép đo thời gian tuyệt đối. Bởi vì điều này, TDOA không đòi hỏi việc

sử dụng một nguồn thời gian đồng bộ tại các thiết bị phát để xác định vị trí, chỉ

cần yêu cầu đồng bộ hóa thời gian tại các thiết bị thu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Triển khai TDOA bắt nguồn từ khi một khái niệm toán học được gọi là

Hyperbol Lateration. Trong phương pháp này, ít nhất là ba thiết bị thu được đồng

bộ thời gian.

Hình 2.6: Minh họa định vị bằng kỹ thuật TDOA[3]

Như hình trên, khi thiết bị di động X phát đi một thông điệp, thông điệp

này đến trạm cảm biến A với thời gian tA và tại trạm cảm biến B với thời gian tB.

Sự khác biệt thời gian đến của thông điệp này được tính toán giữa các địa điểm

của trạm cảm biến B và trạm cảm biến A như hằng số k, chẳng hạn như sau:

(2.2) TDOAB-A = |TB-TA| = k

Giá trị của TDOAB-A có thể được sử dụng để xây dựng một đường hyperbol

với trọng tâm tại vị trí của hai trạm cảm biến A và B. Đường hyperbol này là

tiêu đểm của các điểm trong mặt phẳng xy, sự khác biệt của các khoảng cách từ

hai trọng tâm là k (c) đơn vị là mét. Theo toán học, vị trí của thiết bị di động

X có thể xác định như sau:

(2.3) |DXB - DXA | = k(c)

Vị trí của thiết bị di động X có thể là một điểm nằm trên hyperbol này. Để

giải quyết bài toán xác định vị trí của thiết bị di động X, một bộ cảm biến thứ ba

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

tại vị trí C được sử dụng để tính toán sự khác biệt thời gian thông điệp đến giữa

cảm biến C và A:

(2.4) TDOAC-A= |Tc=TA| = k1

Giá trị của k1 có thể được sử dụng để xây dựng một đường hyperbol thứ hai

với trọng tâm tại vị trí của hai trạm cảm biến A và C. Hyperbol này đại diện cho

các tiêu đểm của tất cả các điểm trong mặt phẳng xy, sự khác biệt của các khoảng

cách từ hai trọng tâm là k1(c) m. Vị trí của thiết bị di động X có thể được tính như

| DXC- DXA| = k1(c)

Có thể thêm vào một trạm cảm biến thứ tư để xây dựng hyperbol thứ ba để

nâng cao hệ thống TDOA hyperbol multi lateration. Điều này có thể cần để giải

quyết đối với trường hợp có thể có nhiều hơn một một vị trí được xác định khi sử

dụng TDOA hyperbol tri-lateration.

Nhận xét TDOA

Phương pháp TOA và TDOA có nhiều điểm tương đồng. Cả hai phương

pháp đã được chứng minh là rất phù hợp cho các hệ thống định vị ngoài trời quy

mô lớn. Ngoài ra, kết quả tốt đã thu được từ hệ thống TOA và TDOA khi sử dụng

trong môi trường bán ngoài trời như sân vận động, các bãi xe hoặc bến cảng. Đối

với môi trường bên trong các tòa nhà, hệ thống TDOA chỉ đạt hiệu suất khi áp

dụng vào trong các tòa nhà lớn và không gian tương đối mở, và trần nhà cao. Đó

là cũng chính là điều kiện để hệ thống sử dụng kỹ thuật định vị TDOA và TOA

hoạt động ở hiệu suất cao nhất.

2.3.3. Kỹ thuật định vị K-Nearest Neighbor

Thuật toán láng giềng gần nhất (K-Nearest Neighbor) là một phương pháp

xác định sử dụng vector trung bình của các mẫu RSS từ các cơ sở dữ liệu

Fingerprinting để ước tính vị trí của người sử dụng. Đầu tiên xem xét các khoảng

cách Euclide giữa vector RSS thu thập tại thời điểm hiện tại và vector RSS trung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

bình tại các vị trí tham chiếu đã lưu trữ trong cơ sở dữ liệu Fingerpringting để

chọn ra K láng giềng gần nhất.

Vector RSS trung bình là vector trung tâm đại diện cho tập các vector

Fingerprinting tại mỗi vị trí tham chiếu. Thuật toán phân hoạch Nearest Neighbor

sẽ chọn những vị trí tham chiếu có mẫu vector RSS trung bình gần nhất so với

vector RSS được thu thập ở hiện tại để đưa ra ước lượng về vị trí của người sử

dụng.

Giả sử rằng tập Fingerprinting của lvị trí được ký hiệu {𝐹1, 𝐹2 … . , 𝐹𝑙}

tương ứng với tập vị t rí tham chiếu {𝐿1, 𝐿2 … . , 𝐿𝑙}. Một mẫu RSS Fingerprinting

được đo ở hiện tại được ký hiệu là S.

Giả sử rằng hệ thống định vị trong nhà xem RSS trung bình của n số lượng

AP như là một dấu hiệu Fingerprinting của vị trí tham chiếu, mẫu vector RSS là

𝑖 )𝑇

𝑖 , … , 𝑝𝑛

𝑆 = (𝑠1, 𝑠2, … 𝑠𝑛)𝑇 và mỗi vị trí tham chiếu i trong cơ sở dữ liệu được ký hiệu

𝑖 , 𝑝2

như sau 𝐹𝑖 = (𝑝1

Để xác định vị trí hiện tại của người dùng, chúng ta đo khoảng cách từ

vector RSS Fingerprinting tại thời điểm hiện tại tới các RSS trung bình của các vị

trí tham chiếu đã lưu trong cơ sở dữ liệu huấn luyện. Để đo khoảng cách giữ 2

vector chúng ta sử dụng kiến thức về khoảng cách Euclide.

Việc xác định khoảng cách Euclide là một sự lựa chọn đơn giản cho RSS

Fingerprinting để đo khoảng cách giữa một giá trị vector RSS hiện tại và vector

RSS tring bình tại mỗi vị trí tham chiếu trong cơ sở dữ liệu Fingerprinting.

Khoảng cách Euclide được tính bằng công thức sau:

Trong công thức trên n là số lượng Aps bị ảnh hưởng, RSS là cường độ tín ̅̅̅̅̅̅ là giá trị RSS hiệu của AP thức i nhận được trong giai đoạn trực tuyến và 𝑅𝑆𝑆𝑖

trung bình của một vị trí tham chiếu trong cơ sở dữ liệu huấn luyện. Vị trí của

người sử dụng điện thoại di động được ước tính trung bình các toạ độ của K vị trí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

xung quanh với các khoảng cách Euclide tối thiểu. Giá trị của K có thể ảnh hưởng

đến tính chính xác kết quả và nếu K=1 thì đây là thuật toán tính toán láng giềng

gần nhất.

Mặc dù tính toán đơn giản nhưng nếu gia tăng số lượng các yếu tố trong

mô hình (số lượng tín hiệu của điểm truy cập n) và số lượng các vị trí và một môi

trường trong nhà phức tạp sự biến đổi (khoảng cách Euclide) của RSS đo tại mỗi

vị trí tham chiếu có thể là rất lớn. Vì vậy việc xác định vị trí bằng quy tắc Bayes

được đề xuất để đạt được một ước lượng chính xác hơn

2.3.4. Kỹ thuật định vị SVM (Support Vector Machine) [9]

Gần đây kỹ thuật SVM (Support Vector Machine) đã được giới thiệu như

một phân loại giám sát phi tham số để tiếp cận vấn đề định vị trong nhà. Các thuật

toán SVM có nguồn gốc từ lý thuyết học thống kê được giới thiệu bởi Vapnik

trong đó kết hợp các kỹ thuật thống kê, học máy và mạng neuron với nhau. Để

ước tính sự phụ thuộc giữa các RSS Fingerprinting và vị trí từ những mẫu thu

thập, phương pháp này không yêu cầu chi tiết thuộc tính của sự phụ thuộc như mô

hình lan truyền nhưn trong các phương pháp xác suất. Sức mạnh của thuật toán

SVMs nằm trong khả năng của nó để khái quát phân loại làm tối thiểu lỗi kiểm

tra hoặc các lỗi phân loại cho các dữ liệu sau giai đoạn huấn luyện. Nói cách khác,

các máy học có thể được huấn luyện một cách chính xác bằng cách học hỏi từ một

tập huấn luyện nhỏ và tạo ra đủ cơ cấu để phân loại dữ liệu mà không ghi nhớ

hoặc mẫu đào tạo bị overfitting (là hiện tượng lượng dữ liệu không cần thiết được

đưa vào dữ liệu huấn luyện khiến cho kết quả trả về không tối ưu)

Ý tưởng cơ bản của thuật toán SVM được dựa trên nguyên tắc Structural

Risk Minimization (SRM) để giảm thiểu nguy cơ bị ràng buộc trên một hàm rủi

ro hoặc lỗi tổng quát mong đợi.

Vấn đề phân loại RSS Fingerprinting có thể được xem như một trường hợp

phân loại phi tuyến tính.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Đầu tiên, các vector vị trí của Fingerprint được ánh xạ vào một không gia

nhiều chiều hơn gọi là không gian đặc trưng bằng cách sử dụng một chức năng

được gọi là hạt nhân của SVM để thực hiện chuyển đổi vector.

Có một loạt các chức năng hạt nhân SVM để lựa chọn như hàm đa thức,

Radial Basic Funtions (RBF), hàm sigmoid và phân tích phương sai (ANOVA)

Cuối cùng các thuật toán SVM tạo ra một bộ phân phân loại (Hyperplane)

hoặc quyết định tách bề mặt tối ưu trong không gian và sử dụng hyperplane để

thực hiện phân loại. Support Vector là các vector đào tạo cần thiết để xác định

hyperplane, vì vậy các SVM là các thuật toán học (máy) dựa trên Support Vector.

Các thuật toán SVM phù hợp hơn trong việc giải quyết vấn đề phân loại, tức là để

xác định xem khu vực này bên trong hay bên ngoài một căn phòng. Hiệu suất của

các hệ thống định vị phụ thuộc vào lỗi chấp nhận chứ không phải lỗi phân loại, có

nghĩa là bình phương trung bình lỗi trong các phương pháp khác. Để cải thiện

hiệu suất phân loại, một hạt nhân thích hợp của SVM và các thông số của nó phải

được lựa chọn thích hợp vì có một số chức năng hạt nhân để lựa chọn.

Từ quan điểm mô hình lý thuyết của nghiên cứu này, các SVM quá phức

tạp để cài đặt và thiết kế một hệ thống định vị trong nhà.

2.3.5. Kỹ thuật định vị sử dụng mạng neural

Thuật toán định vị trong các toà nhà sử dụng phương pháp Neural Network

giả định rằng việc phân tích bản đồ sóng vô tuyến RSS Fingerprinting rất phức

tạp nên cần những hàm rời rạc phi tuyến tính để phân lớp bản đồ sóng vô tuyến

này. Hơn nữa, thay vì tìm kiếm những hàm rời rạc thích hợp, phương pháp này

được xem như một hộp đen xử lý thông tin, thông qua một kiến trúc gọi là neuron.

Neuron bao gồm một tập các liên kết đầu vào có hệ số trọng lương và một thành

phần tính tổng hệ số trọng lượng của các thông số đầu vào và một hàm đánh giá

có dạng phi tuyến tính như hàm sigmoid (đường cong logic) 𝑓(𝑥) =

. Mô hình Neural Network được minh hoạ như sau: 1 (1 + 𝑒−𝑥) ⁄

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 2.7: Phương pháp Neural Network với hàm xử lý phi tuyến tính.[9]

2.3.6. Thách thức của hệ thống định vị không dây

2.3.6.1. Thách thức của kỹ thuật định vị bằng GPS.

Với hệ thống định vị bằng tín hiệu GPS thì độ chính xác của kỹ thuật định

vị này phụ thuộc vào chất lượng tín hiệu trong quá trình phân tích gói tin GPS.

Bên cạnh đó, có sự sai khác nhau của thiết bị thu tín hiệu định vị trên thiết bị di

động. Điều này gây ra những sai số trong quá trình định vị tín hiệu GPS. Bên cạnh

đó, kỹ thuật bản đồ cũng ảnh hưởng rất lớn độ chính xác trong quá trình định vị

bằng GPS.

2.3.6.2. Thách thức của kỹ thuật định vị vô tuyến trong nhà.

Sự biến đổi ngẫu nhiên của giá trị cường độ tín hiệu trong môi trường trong

nhà là một thách thức lớn về mặt kỹ thuật cho hệ thống định vị. Có bốn lý do

chính dẫn đến sự thay đổi của cường độ tín hiệu

Thứ nhất do cấu trúc của môi trường trong nhà và sự xuất hiện của những

chướng ngại vật khác nhau, chẳng hạng như bức tường và cửa ra vào… và hiệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

ứng fading (sự tăng giảm cường độ tín hiệu sóng do có vật cản) nên giá trị RSS

thay đổi theo thời gian, ngay cả khi được đo tại cùng một vị trí.

Thứ hai, kể từ khi sử dụng băng tần được cấp phép miễn phí với tần số

2.4GHz nên sự giao thoa của băng tần này có thể rất lớn. Một ví dụ về sự giao

thoa ở tần số này là điện thoại không dây, các thiết bị Bluetooth và lò vi sóng.

Hơn nữa, sự hiện diện của cơ thể con người cũng ảnh hưởng đến cường độ tín

hiệu bằng cách hấp thụ các tín hiệu sóng vô tuyến, bởi vì cơ thể con người có chứa

lượng lớn nước.

Cuối cùng là hướng của các thiết bị đo đạc cũng ảnh hưởng đến giá trị

cường độ tín hiệu, ví dụ như hướng của anten ảnh hưởng đến độ khuếch đại của

sóng tín hiệu và tín hiệu sóng vô tuyến phát ra khác nhau tại các hướng khác nhau

ở môi trường trong nhà.

Tất cả những lý do trên đã làm ảnh hưởng đến cường độ tín hiệu. Ngoài ra

do sự chuyển động của các đối tượng trong đó có sự chuyển động của người đang

sử dụng các thiết bị di động, cũng ảnh hưởng đến các cường độ tín hiệu thu thập

được. Đây là loại biến đổi của cường độ tín hiệu cần phải giải quyết bằng các hệ

thống định vị dựa trên cường độ tín hiệu để cung cấp các ước tính vị trí chính xác.

Một thách thức khác liên quan đến khả năng tính toán của các thiết bị di

động. Các thiết bị di động như điện thoại hay PDA có tốc độ tính toán rất hạn chế

và bộ nhớ ít hơn so với laptop. Vì vậy, một số các hệ thống định vị có thể được

thực hiện trên máy tính xách tay có thể không có khả năng được sử dụng bởi các

thiết bị PDA hay điện thoại. Các tính toán phức tạp và sử dụng bộ nhớ phải được

xem xét khi thiết kế hệ thống định vị và theo dõi trong luận văn này.

Qua những kết quả đánh giá, phân tích, so sánh các kỹ thuật định vị ở trên

ta thấy rằng kỹ thuật định vị bằng GPS có một số ưu điểm so với các kỹ thuật định

vị khác: độ chính xác định vị cao, có sẵn cho người sử dụng bất cứ đâu trên trái

đất và hoạt động liên tục 24h/ngày, trong mọi điều kiện thời tiết.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

CHƯƠNG 3:ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ GPS XÂY DỰNG HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG THEO NGỮ CẢNH

3.1. Đặt vấn đề

Trong những năm qua, kỹ thuật định vị được ứng dụng phổ biến trong an

ninh, quốc phòng, giao thông, dẫn đường và giám sát hành trình, hỗ trợ công tác

giáo dục, du lịch,…. Dựa vào thông tin vị trí của người dùng mà hệ thống sẽ cung

cấp thông tin, dữ liệu liên quan hỗ trợ người dùng đưa ra những quyết định, hoặc

cung cấp tin tức cần thiết. Kỹ thuật định vị vô tuyến trong nhà (indoor) được

nghiên cứu phát triển nhằm thay thế cho những chỗ không có tín hiệu GPS như

trong tòa nhà, hầm lò, bảo tàng, siêu thị,… Kỹ thuật này cần phải thiết lập cấu

trúc mạng và thiết lập mạng wifi, cũng như đầu tư thiết bị phần cứng kèm theo.

Do đó, phát sinh chi phí đầu tư hạ tầng mạng.

Trong khi đó, hệ thống định vị toàn cầu GPS được phát triển vượt bậc, cũng

ngày càng có cao độ chính xác cao. Với hệ thống quân sự, hệ thống định vị GPS

cho phép định vị chính xác tới đơn vị cm. Bên cạnh đó, hệ thống định vị GPS mở

kênh định vị dân sự nhằm cho phép các nhà phát triển và cung cấp dịnh vụ cho

cộng đồng. Bởi vậy, trong nhiều năm qua, việc nghiên cứu và ứng dụng thuật định

vị sử dụng tín hiệu GPS là xu hướng phát triển mạnh mẽ và khai thác trong rộng

rãi.

Việc ứng dụng và phát triển dịch vụ dựa vào vị trí đang được quan tâm trên

smartphone. Bởi các thiết bị này ngày càng hiện đại với những tính năng đi kèm

đó là định vị và Internet. Đây là điều kiện thuận lợi cho các nhà nghiên cứu và

phát triển triển khai những dịch vụ định vị cho cộng đồng, cung cấp các thông tin

dựa vào ngữ cảnh vị trí của người dùng.

Chính vì vậy, sau khi nghiên cứu một số công nghệ định vị vô tuyến hiện

nay, cũng như đánh giá về xu hướng ứng dụng phổ biến, em lựa chọn công nghệ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

định vị vô tuyến dựa vào tín hiệu GPS để cài đặt cho hệ thống dẫn đường theo

ngữ cảnh. Ứng dụng này có chức năng là xác định vị trí của người dùng đang sử

dụng smartphone. Dựa vào vị trí đó, hệ thống sẽ đưa ra những thông tin, tin tức

phù hợp cho người dùng. Ứng dụng dựa vào ngữ cảnh vị trí này sẽ được định

hướng trong thành sản phẩm hỗ trợ tìm hiểu địa điểm có ý nghĩa như danh thắng,

địa danh lịch sử. Tức là dựa vào vị trí đó, hệ thống sẽ giới thiệu thông tin phù hợp

với ngữ cảnh vị trí. Trong luận văn này, em cài đặt hệ thống và xây dựng bản đồ

giao thông trong trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông để thử

nghiệm kết quả của mình.

3.2. Cài đặt hệ thống

3.2.1. Mô hình hệ thống

Hình 3.1: Mô hình hệ thống dẫn đường theo ngữ cảnh

Trong hình 3.1 là minh họa mô hình ngữ cảnh người dùng. Trong đó, người

dùng với smartphone có hỗ trợ định vị và Internet sẽ cài đặt phần mềm dẫn đường

theo ngữ cảnh. Phần mềm này sẽ tự động thu thập thông tin về vị trí, cập nhật và Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

theo dõi vị trí, cũng như hiển thị thông tin này lên trên bản đồ số tương ứng. Trên

bản đồ số đã được đánh những điểm thông tin với dữ liệu được mã hóa như vị trí,

dữ liệu tương ứng.

Do đó, khi dựa vào thông tin vị trí này, vị trí mà đã được đánh dấu trên bản

đồ và xác định vị trí GPS trước đây thì khi người dùng đi gần đến vị trí đó, hệ

thống căn cứ vào vị trí GPS này để xác định xem đã đến gần điểm thông tin chưa.

Từ đó đưa ra những thông tin, tin tức hỗ trợ phù hợp. Người dùng có thể kết nối

với Internet để xem được thông tin online về vị trí mà minh đang đến để từ đó kết

hợp và bổ sung những thông tin hữu ích.

3.2.2. Lập bản đồ 2D của trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền

thông.

Trên Googlemap thì địa chỉ của trường Đại học Công nghệ thông tin và

Truyền thông chỉ là 1 điểm. Do đó, chúng ta cần phải đồng bộ vị trí GPS điểm đó

và thực hiện việc ánh xạ với các vị trí khác của trường Đại học CNTT&TT. Tuy

nhiên, trước khi thực hiện việc ánh xạ các vị trí GPS thì chúng ta cần phải có bản

đồ quy hoạch của nhà trường để từ đó mới suy ra được bản đồ của ứng dụng. Hình

3.2 là bản đồ quy hoạch của trường Đại học CNTT&TT. Đây là bản đồ được vẽ

trên AutoCard với tỷ lệ chính xác.

Căn cứ vào bản đồ này, luận văn sẽ thực hiện việc chuyển đổi sang bản đồ

số nhưng chưa thể gắn được vị trí GPS trên bản đồ này.

Tiếp theo, cần cài đặt chương thu nhận dữ liệu GPS của bản đồ 2D đầu tiên

này. Để tiến hành việc này, cần xác định vị trí GPS ở những điểm cần phải đo. Để

từ đó tổng hợp lại và lựa chọn được điểm trung tâm, xác định vị trí cuối cùng để

đánh thành điểm marker. Đây là giai đoạn quan trọng để xác định được điểm trung

tâm để từ đó quyết định cho thuật toán định vị sau này. Do đó, công tác này sẽ

ảnh hướng tới sai số về vị trí định vị trong quá trình chương trình chạy trên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

smartphone. Bởi vậy, ngươi ta cần có thiết bị chuyên dụng, hoặc phối hợp với cơ

quan về viễn thám để cung cấp thông tin vị trí địa lý này.

Hình 3.2:Bản đồ quy hoạch trường ĐH CNTT &TT

Hình 3.3 là minh họa các điểm thực hiện lấy vị trí GPS, giá trị kinh độ, vĩ

độ của mỗi điểm cơ sở dựa trên một thiết bị định vị. Trong luận văn này, em sử

dụng một phần mềm tự động thu vị trí khi smartphone đi đến. Mỗi lần cần lấy

thông tin thì nó sẽ lưu lại thông tin GPS tại thời điểm đó.

Các điểm định vị này sẽ được so khớp với bản đồ số, quá trình này được

lặp đi lặp lại để thực hiện việc điều chỉnh giữa điểm định vị và bản đồ số khi được

số hóa. Các bước thực hiện như sau:

Bước 1: Lấy bản đồ quy hoạch

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Bước 2: Số hóa bản đồ quy hoạch

Bước 3: Cập nhật ảnh của bản đồ quy hoạch so với thực tế

Bước 4: Tải bản đồ số vào máy điện thoại

Bước 5: Đo đạc vị trí GPS

Bước 6: Kiểm tra giá trị định vị so với thực tế

Bước 7: Chỉnh sửa vị trí GPS và lưu vào bản đồ

Bước 8: Cố định điểm GPS và điểm thông tin

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.3: Bản đồ xác định điểm GPS

3.2.3. Cài đặt thuật toán phần mềm trên smartphone

a) Thuật toán định vị vị trí hiện tại

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.4: Thuật toán đọc vị trí hiện tại của thiết bị

Thuật toán này sẽ thực hiện tự động việc đọc vị trí GPS của thiết bị hiện

tại. Thông tin này sẽ được cập nhật và hiển thị lên bản đồ hiện tại trên màn hình.

Thuật toán này sẽ được chạy liên tục trên smartphone khi ứng dụng dẫn đường

được bật. Thông tin đầu vào và đầu ra của thuật toán này như sau:

Đầu vào: - Gói tin GPS của máy điện thoại từ vệ tinh

- Bản đồ số

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Đầu ra: - Giá trị kinh độ, vĩ độ của máy điện thoại

- Hiển thị lên bản đồ số

Ban đầu, thuật toán kiểm tra việc kết nối định vị với vệ tinh hay không. Nếu

chưa kết nối được thì cài đặt phần cứng cho bộ định vị trên điện thoại. Ngược lại,

gói tin GPS thu được của bộ thu sẽ phân tích bởi thuật toán để lấy vị trí kinh độ

và vĩ độ của thiết bị này.

Tiếp theo, thông tin vị trí này được hiện thị lên bản đồ theo vị trí kinh độ,

vĩ độ xác định trong bản đồ số. Quá trình này liên tục được cập nhật để xác định

sự thay đổi của vị trí thiết bị di động, cũng như sự di chuyển của thiết bị này. Nếu

người dùng không muốn tiếp tục cập nhật vị trí thì thuật toán này sẽ thoát. Tuy

nhiên, trên thực tế, thuật toán này sẽ được tự động chạy liên tục để cập nhật trừ

khi người dùng thoát khỏi chương trình

b) Thuật toán định vị đối tượng tiếp cận

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.5: Thuật toán đọc vị trí đối tượng tiếp cận

Dựa trên thông tin chứa cơ sở dữ liệu về tất cả các địa điểm tham quan được

số hóa.Và dựa vào vị trí hiện tại của người dùng, kết hợp với ngưỡng cự ly được

thiết đặt trước, hệ thống sẽ tự động nhận diện được những địa điểm xung quanh

người sử dụng để đưa ra các gợi ý hữu ích. Thông tin về các địa điểm xung quanh

sẽ được Server truyền đến client thông qua Web service để từ đó cung cấp thông

tin bổ sung về vị trí mà người dùng đang đứng.Thông tin đầu vào và đầu ra của

thuật toán này như sau:

Đầu vào: - Đọc vị trí kinh độ, vĩ độ của điện thoại

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

- Kinh độ, vĩ độ của miền đối tượng

Đầu ra: - Giá trị khoảng cách của điện thoại với miền đối tượng

- Chỉ số của đối tượng

Khi điện thoại dịch di chuyển, các thông tin này sẽ được cập nhật liên tục

và được tự động so sánh với đối tượng thông tin. Quá trình di chuyển này được

cập nhật và tính gia tốc để đưa ra dự đoán khoảng cách còn lại so với điểm thông

tin đó. Quá trình xác định khoảng cách với đối tượng sẽ được tính dựa vào tập hay

miền kinh độ, vĩ độ của đối tượng nhằm có thể xác định được bốn hướng cho đối

tượng, cũng như quá trình đang ở vùng đối tượng. Điều này giúp nâng cao độ

chính xác trong quá trình định vị. Thông tin về chỉ số đối tượng được gửi tới thuật

toán xác định thông tin ngữ cảnh ở phía dưới

c) Thuật toán xác định thông tin ngữ cảnh

Trong bài toán ngữ cảnh này, thì thông tin ngữ cảnh chính là vị trí của thiết

bị di động và những điều kiện xung quanh. Tức là, dựa vào thông tin về vị trí này

mà hệ thống sẽ đưa ra dữ liệu liên quan phù hợp với vị trí. Thông tin đầu vào và

đầu ra của thuật toán này như sau:

Đầu vào: - Chỉ số ID của đối tượng thông tin

- Bản đồ số của đối tượng thông tin

Đầu ra: - Dữ liệu của đối tượng

- Hiển thị thông tin

Khi đi thiết bị di động tới điểm thông tin xác định trước thì thuật toán này

sẽ lấy chỉ số thu được từ thuật toán định định vị đối tượng tiếp cận. Dựa vào chỉ

số ID thu được, thuật toán này sẽ thực hiện việc truy vấn thông tin của đối tượng

có ID đó để hiển thị thông tin của nó. Điều này sẽ giúp cho người dùng có được

thông tin ngữ cảnh phù hợp.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Bắt đầu

Thiết lập cơ sở dữ liệu

Xác định ID đối tượng định vị

True

ID=X?

False

Hiển thị thông tin đối tượng X

Thoát

Hình 3.6: Thuật toán xác định thông tin ngữ cảnh

d) Thuật toán dẫn đường

Trong quá trình lập bản đồ số, thông tin về khoảng cách của vị trí dựa vào

tuyến đường đi giữa các điểm thông tin hay địa danh được xác định và lưu trữ lại

trong cơ sở dữ liệu. Do đó, khi người dùng sử dụng chức năng dẫn đường thì quá

trình này được thực hiện bởi thuật toán dẫn đường, cụ thể như sau:

Đầu vào: - Điểm đi, điểm hiện tại

- Điểm đến

Đầu ra: - Lộ trình dẫn đường đi.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Bắt đầu

Toạ độ điểm hiện tại, điểm đến

Truy vấn cơ sở dữ liệu

Tính toán lộ trình dẫn đường đi

False DD=1?

True

Hiển thị lộ trình Thông báo không có lộ trình

Kết thúc

Hình 3.7: Thuật toán dẫn đường

3.3. Kết quả cài đặt

Dưới đây là một số hình ảnh kết quả của chương trình dẫn đường dựa theo

ngữ cảnh.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.8: Kết quả định vị khi ở giảng đường C5

Như trong hình ta thấy, vị trí ta đang đứng là giảng đường C5, hệ thống sẽ thông báo ta đang ở nhà C5, đồng thời có chỉ dẫn cho ta đến các địa điểm xung quanh trong khuân viên nhà trường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.9: Kết quả định vị khi ở giảng đường C1

Như trong hình ta thấy, vị trí ta đang đứng là giảng đường C1, hệ thống sẽ

thông báo ta đang ở nhà C1, đồng thời có chỉ dẫn cho ta đến các địa điểm xung

quanh trong khuân viên nhà trường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.10: Kết quả định vị khi ở giảng đường C3

Như trong hình ta thấy, vị trí ta đang đứng là giảng đường C3, hệ thống sẽ

thông báo ta đang ở nhà C3, đồng thời có chỉ dẫn cho ta đến các địa điểm xung

quanh trong khuân viên nhà trường

3.4. Đánh giá kết quả cài đặt

Hệ thống dẫn đường theo ngữ cảnh được cài đặt trên nền tảng Android. Bản

đồ được kế thừa từ bản đồ quy hoạch của trường Đại học CNTT&TT. Tuy nhiên,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

vì đây là bản đồ quy hoạch, nên các các yêu cầu về độ chính xác của bản đồ chưa

đạt chuẩn. Đồng thời, việc lấy dữ liệu GPS dựa vào việc sử dụng máy điện thoại

và phần mềm nên kết quả GPS là chưa đạt được độ chính xác cao. Điều này dẫn

đến sai số trong quá trình lập bản đồ số, tạo lưới định vị sau này. Do đó, trong

quá trình thử nghiệm hệ thống sử dụng kỹ thuật định vị dựa vào tín hiệu GPS đạt

được kết quả ban đầu trong việc triển khai thử nghiệm, nhưng độ chính xác chưa

được cao.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

KẾT LUẬN

Công nghệ định vị được ứng dụng ngày càng phổ biến và đa dạng trong

nhiều lĩnh vực như giao thông, an ninh và quốc phòng. Bởi vậy, việc nghiên cứu

các phương pháp định vị được rất nhiều người quan tâm nhằm phát triển ứng dụng

phục vụ cộng đồng.

Trong luận văn này, em đã nghiên cứu được các nội dung sau:

- Nghiên cứu về tổng quan về hệ thống định vị, phân tích gói tin định vị,

cũng như nguyên tắc hoạt động chung của hệ thống định vị. Đồng thời, trình bày

về những đặc điểm, kiến trúc của những hệ thống định vị hiện nay, cũng như khả

năng ứng dụng của kỹ thuật định vị trong xã hội hiện đại.

- Nghiên cứu một số kỹ thuật định vị vô tuyến như định vị GPS, định vị

TOA, TDOA,… Với những nghiên cứu này, luận văn đã tóm lược được những

nguyên lý thuật toán, cũng như những nhược điểm của mỗi kỹ thuật liên quan. Từ

những phân tích của nghiên cứu này, căn cứ vào thực tế em đã triển khai cài đặt

hệ thống định vị dựa vào GPS và thử nghiệm cho hệ thống dẫn được theo ngữ

cảnh tại trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông.

Trong thời gian tới, khi có điều kiện và thiết bị, luận văn sẽ tiếp tục nâng

cấp và cập nhật những vị trí GPS để đồng bộ với bản đồ số nhằm nâng cao chất

lượng định vị, độ chính xác cho cho quá trình định vị trên smartphone.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Bạch Giang, Phan Ngọc Minh “Ứng dụng công nghệ định vị trong đo đạc bản

đồ”.

[2] Vũ Đức Lung, Phan Đình Huy, Phạm Quốc Cường, “Giải thuật định vị vị trí trong

không gian 3D cho trẻ em RFID dựa vào cường độ tín hiệu”, Tạp chí khoa học trường

Đại học Cần Thơ, 2014.

[3]. K. Kaemarungsi,“Efficient design of indoor positioning systems based on location

fingerprinting,”In Proceedings of the International Conference on Wireless Networks,

Communications and Mobile Computing, pages 181-186,2005.

[4]. Robin Henniges, “Current approaches of WiFi Positioning,” SERVICE-CENTRIC

NETWORKING - SEMINAR WS1011/1011, TU-Berlin, 2011.

[5]. Seco, F.; Jimenez, A.R.; Prieto, C.; Roa, J.; Koutsou, K., "A survey of mathematical

methods for indoor localization," Intelligent Signal Processing, 2009. WISP 1009. IEEE

International Symposium on, vol., no., pp.9,14, 16-18 Aug. 2009.

[6]. Binghao Li, James Salter, Andrew G. Dempster and Chris Rizos, “Indoor Positioning

Techniques Based on Wireless LAN,” 1st IEEE Int. Conf. on Wireless Broadband &Ultra

Wideband Communications, 2006.

[7]. K. Curran, E. Furey, T. Lunney, J. Santos, D. Woods, and A. McCaughey, “An

evalua-tion of indoor location determination technologies,” J. Location Based Services,

vol. 5,no. 1, pp. 61–78, 2011.

[8].Ravindra and Jagadessha, “Time of arrival based localization on wireless sensor

networks: Alinear approach”, Signal & Image Processing: An Internation Journal (JIPIJ)

Vol.4, No.4, August 2013

[9]. S.-H. Fang and T.-N. Lin, “Indoor location system based on discriminant-

adaptiveneural network in IEEE 801.11 environments,” IEEE Transactions on Neural

Networks,vol. 19, pp. 1973–1978, November 2008.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Luận văn Thạc sĩ Khoa học máy tính: Một số kỹ thuật định vị vô tuyến và ứng dụng trong dẫn đường theo ngữ cảnh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

LỜI CAM ĐOAN

Hiệp hội Hàng hải điện tử quốc gia

$GPRMC,220516,A,5133.82,N,00042.24,W,173.8,231.8,130694,004.2,W*70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

[1] Trần Bạch Giang, Phan Ngọc Minh “Ứng dụng công nghệ định vị trong đo đạc bản

đồ”.

[2] Vũ Đức Lung, Phan Đình Huy, Phạm Quốc Cường, “Giải thuật định vị vị trí trong

không gian 3D cho trẻ em RFID dựa vào cường độ tín hiệu”, Tạp chí khoa học trường

Đại học Cần Thơ, 2014.

[3]. K. Kaemarungsi,“Efficient design of indoor positioning systems based on location

fingerprinting,”In Proceedings of the International Conference on Wireless Networks,

Communications and Mobile Computing, pages 181-186,2005.

[4]. Robin Henniges, “Current approaches of WiFi Positioning,” SERVICE-CENTRIC

NETWORKING - SEMINAR WS1011/1011, TU-Berlin, 2011.

[5]. Seco, F.; Jimenez, A.R.; Prieto, C.; Roa, J.; Koutsou, K., "A survey of mathematical

methods for indoor localization," Intelligent Signal Processing, 2009. WISP 1009. IEEE

International Symposium on, vol., no., pp.9,14, 16-18 Aug. 2009.

[6]. Binghao Li, James Salter, Andrew G. Dempster and Chris Rizos, “Indoor Positioning

Techniques Based on Wireless LAN,” 1st IEEE Int. Conf. on Wireless Broadband &Ultra

Wideband Communications, 2006.

[7]. K. Curran, E. Furey, T. Lunney, J. Santos, D. Woods, and A. McCaughey, “An

evalua-tion of indoor location determination technologies,” J. Location Based Services,

vol. 5,no. 1, pp. 61–78, 2011.

[8].Ravindra and Jagadessha, “Time of arrival based localization on wireless sensor

networks: Alinear approach”, Signal & Image Processing: An Internation Journal (JIPIJ)

Vol.4, No.4, August 2013

[9]. S.-H. Fang and T.-N. Lin, “Indoor location system based on discriminant-

adaptiveneural network in IEEE 801.11 environments,” IEEE Transactions on Neural

Networks,vol. 19, pp. 1973–1978, November 2008.

Có thể bạn quan tâm

Luận văn Thạc sĩ: Quản lý hoạt động phát triển nhận thức cho trẻ mẫu giáo ở các trường mầm non, huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang

Luận văn Thạc sĩ tóm tắt: Pháp luật về điều kiện đầu tư kinh doanh trong lĩnh vực giáo dục, đào tạo ở Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Sự nghiệp nghiên cứu phê bình văn học của Hoài Thanh

Luận văn Thạc sĩ: Tiểu thuyết của Đỗ Phấn từ góc nhìn sinh thái

Luận văn Thạc sĩ: Giải pháp ứng phó với nhập cư ở Liên minh Châu Âu

Luận văn Thạc sĩ: Diễn ngôn về giới nữ trong văn xuôi nữ Việt Nam đương đại (khảo sát sáng tác của Dạ Ngân, Y Ban, Lý Lan, Nguyễn Thị Thu Huệ)

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng mức phát thải tham chiếu rừng khu vực huyện Bảo Lâm tỉnh Lâm Đồng

Luận văn Thạc sĩ: Đặc điểm nhân vật chính trong ba tác phẩm của Franz Kafka: Lâu đài, Vụ án, Hóa thân

Kháo luận tốt nghiệp: Vận dụng lí thuyết học tập trải nghiệm vào dạy học Thống kê - Xác suất ở lớp Hai

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng hệ thống điều khiển và thu nhận dữ liệu cho Robot dịch vụ

Luận văn Thạc sĩ: Thế giới nhân vật trong truyện ngắn Lê Minh Khuê sau năm 1975

Luận văn Thạc sĩ: Tác động của cấu trúc vốn đến hiệu quả hoạt động của các ngân hàng thương mại cổ phần niêm yết trên thị trường chứng khoán Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Kiểm soát rủi ro tín dụng bán lẻ tại Ngân hàng Thương mại Cổ phần Đầu tư và Phát triển Việt Nam chi nhánh Thủ Thiêm

Luận văn Thạc sĩ: Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả kinh doanh của ngân hàng thương mại cổ phần niêm yết trên thị trường chứng khoán Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Các nhân tố ảnh hưởng đến hành vi sử dụng dịch vụ ngân hàng điện tử tại Ngân hàng Thương mại Cổ phần Ngoại thương Việt Nam – Chi nhánh Thủ Đức

Luận văn Thạc sĩ: Các yếu tố tác đồng đến nợ xấu tại Ngân hàng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn - Chi nhánh Tiền Giang

Luận văn Thạc sĩ: Yếu tố ảnh hưởng đến quyết định sử dụng dịch vụ thanh toán không dùng tiền mặt tại Ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam (Vietinbank)

Luận văn Thạc sĩ tóm tắt: Pháp luật về du lịch biển, thực tiễn tại tỉnh Bình Định

Luận văn Thạc sĩ: Ảnh hưởng của các yếu tố thương hiệu với vai trò trung gian của Marketing truyền miệng đến quyết định chọn việc làm của nhân viên GenZ tại chuỗi nhà hàng gà rán Popeyes khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh

Luận văn Thạc sĩ: Ảnh hưởng của Marketing mix đến ý định học cao học của sinh viên khối ngành kinh tế thuộc Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hóa học lipid của hai loài san hô thủy tức Millepora dichotoma và Millepora platyphylla ở Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu kiểm soát phân phối công suất kéo trên cầu chủ động của ô tô con bằng ABS

Luận án Tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Domino vào tổng hợp các dẫn xuất Podophyllotoxin, Pyrimidine và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của cây chùm ngây (Moringa oleifera)

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và ứng dụng ức chế ăn mòn cho thép của cao chiết xuất từ cây Lộc vừng thuộc họ Lecythidaceae

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng