Đề tài Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất

Đăng ngày | Thể loại: | Lần tải: 0 | Lần xem: 5 | Page: 91 | FileSize: 1.35 M | File type: PDF
of x

Đề tài Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất. Những năm qua, sự phát triển mạnh mẽ của hai nghành công nghệ thông tin và công nghệ viễn thông đã cung cấp ngày càng nhiều loại hình dịch vụ mới đa dạng, chất lượng cao đáp ứng ngày càng tốt các yêu cầu của khách hàng. Thế kỷ 21 đã và đang chứng kiến sự bùng nổ của công nghệ thông tin trong đó thông tin đóng vai trò rất quan trọng. Thông tin vị trí đã được phát triển từ những năm 70 của thế kỷ trước. Từ khi bắt đầu phát triển cho đến nay, thông tin vị trí phát triển rất mạnh,.... Giống những giáo án bài giảng khác được bạn đọc chia sẽ hoặc do tìm kiếm lại và giới thiệu lại cho các bạn với mục đích tham khảo , chúng tôi không thu tiền từ người dùng ,nếu phát hiện nội dung phi phạm bản quyền hoặc vi phạm pháp luật xin thông báo cho chúng tôi,Ngoài tài liệu này, bạn có thể tải bài giảng miễn phí phục vụ học tập Một ít tài liệu download thiếu font chữ không hiển thị đúng, có thể máy tính bạn không hỗ trợ font củ, bạn tải các font .vntime củ về cài sẽ xem được.

https://tailieumienphi.vn/doc/de-tai-tim-hieu-tich-hop-ban-do-soa-he-thong-gps-tren-dien-thoai-di-dong-va-bai--hlz5tq.html

Nội dung


  1. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 4 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN ............................................................... 5 CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU BẢN ĐỒ SỐ ................................................................................ 6 2.1 Bản đồ số là gì? ......................................................................................................... 7 2.2 Tìm hiểu bản đồ số .................................................................................................... 7 2.2.1 Dữ liệu bản đồ số ................................................................................................ 7 2.2.1.1 Khái niệm dữ liệu không gian ..................................................................... 7 2.2.1.2 Ví dụ về dữ liệu không gian ........................................................................ 7 2.2.2 Phân biệt trường dữ liệu không gian tương tự và dữ liệu không gian số ........... 8 2.3 Các định dạng dữ liệu ................................................................................................ 9 2.4 Dữ liệu vector trong bản đồ số ................................................................................ 10 2.4.1 Các điểm ........................................................................................................... 10 2.4.2 Các đường ......................................................................................................... 11 2.4.3 Các miền ........................................................................................................... 12 2.4.4 Các thuộc tính của vector dữ liệu ..................................................................... 13 2.4.5 Kiến trúc tầng dữ liệu vector ............................................................................ 14 2.5 Pixel và độ phân giải ............................................................................................... 15 2.5.1 Pixel .................................................................................................................. 15 2.5.2 Độ phân giải...................................................................................................... 15 2.6 Ứng dụng của bản đồ số .......................................................................................... 16 CHƯƠNG 3 TÌM HIỂU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ........................................ 17 3.1 Thông tin di động là gì?........................................................................................... 18 3.2 Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular (Tế bào) ............................................ 18 3.3 Sơ lược quá trình phát triển của hệ thống di động .................................................. 20 3.4 Một số kỹ thuật đa truy nhập ................................................................................... 23 3.4.1 TDMA - Time Domain Multiple Access (Dải băng hẹp) ................................ 23 3.4.1.1 Tổng quan TDMA ..................................................................................... 23 3.4.1.2 Loại hệ thống TDMA Bắc Mỹ .................................................................. 23 3.4.1.3 GSM - Group Special Mobile (Hệ thống truyền thông di động toàn cầu) 25 3.4.2 CDMA - Code Division Multiple Access (Dải băng rộng hay quang phổ lớn) ................................................................................................................................... 26 3.4.2.1 Giới thiệu CDMA ...................................................................................... 26 3.4.2.2 Thủ tục phát/thu tín hiệu............................................................................ 27 3.4.2.3 Một số đặc tính của CDMA....................................................................... 27 CHƯƠNG 4 TÌM HIỂU HỆ THỐNG GPS ...................................................................... 31 4.1 Sự ra đời của hệ thống GPS..................................................................................... 32 4.2 Nghiên cứu các thành phần hệ thống GPS .............................................................. 33 4.2.1 Nghiên cứu việc thiết kế hệ thống GPS............................................................ 33 4.2.2 Các thành phần hệ thống GPS .......................................................................... 35 4.2.2.1 Phần vũ trụ ................................................................................................. 36 4.2.2.2 Phần điều khiển ......................................................................................... 40 4.2.2.3 Phần sử dụng ............................................................................................. 41 4.3 Hoạt động của hệ thống GPS................................................................................... 42 http://www.ebook.edu.vn 1
  2. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất 4.3.1 Sóng của vệ tinh GPS ....................................................................................... 42 4.3.2 Vị trí trên mặt đất được xác định như thế nào qua hệ thống GPS? .................. 44 4.4 Ứng dụng của hệ thống GPS ................................................................................... 47 CHƯƠNG 5 TÍCH HỢP BẢN ĐỒ SỐ, HỆ THỐNG GPS TRÊN ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG VÀ BÀI TOÁN TÌM ĐƯỜNG ĐI NGẮN NHẤT ............................................... 49 5.1 Tích hợp bản đồ số với GPS trên điện thoại di động .............................................. 50 5.1.1 Giới thiệu chung ............................................................................................... 50 5.1.2 Một số dịch vụ dựa trên vị trí ........................................................................... 51 5.1.2.1 Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí ................................................................ 51 5.1.2.2 Tính cước theo vị trí địa lý ........................................................................ 52 5.1.2.3 Dịch vụ khẩn cấp ....................................................................................... 52 5.1.2.4 Dịch vụ dò tìm ........................................................................................... 52 5.1.3 Các kỹ thuật định vị thuê bao di động .............................................................. 53 5.1.3.1 Kỹ thuật Cell-ID ........................................................................................ 53 5.1.3.2 A-GPS (Assisted GPS - hỗ trợ GPS) ......................................................... 54 5.1.3.3 Phương pháp kết hợp ................................................................................. 56 5.2 Bài toán tìm đường đi ngắn nhất trên PocketPC. .................................................... 57 5.2.1 Giới thiệu bài toán ............................................................................................ 57 5.2.2 Thuật toán sử dụng trong bài toán .................................................................... 58 5.2.3 Dữ liệu bản đồ .................................................................................................. 61 5.2.4 Lập trình ........................................................................................................... 62 5.2.5 Một số hình ảnh của chương trình .................................................................... 64 5.2.6 Đánh giá chương trình ...................................................................................... 66 5.2.6.1 Các điểm đã đạt được ................................................................................ 66 5.2.6.2 Các điểm chưa đạt được, hướng phát triển................................................ 66 CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN .................................................................................................. 68 PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 70 1. Niên biểu phát triển của hệ thống GPS ..................................................................... 71 2. Một số vệ tinh GPS.................................................................................................... 80 3. Hệ thống điện thoại di động vùng Bắc Âu (NMT).................................................... 82 4. Hệ thống viễn thông di động toàn cầu (UMTS) ........................................................ 83 5. Kỹ thuật E-OTD ........................................................................................................ 85 6. Một số khai báo lớp và định nghĩa hàm chương trình bài toán tìm đường đi ngắn nhất ................................................................................................................................ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 91 THỐNG KÊ HÌNH ẢNH, CÁC BẢNG Hình 2-1 Bản đồ số Hà Nội ................................................................................................. 8 Hình 2-2 So sánh giữa bản đồ số và bản đồ giấy .............................................................. 10 Hình 2-3 Biểu diễn các điểm trong hệ tạo độ .................................................................... 10 Hình 2-4 Biểu diến đường nối các điểm............................................................................ 11 Hình 2-5 Miền giới hạn ..................................................................................................... 12 http://www.ebook.edu.vn 2
  3. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất Hình 2-6 Bản đồ số về đường Hà Nội ............................................................................... 13 Hình 2-7 Bản đồ được chia làm các Pixel ......................................................................... 15 Hình 2-8 Độ phân giải ....................................................................................................... 15 Hình 3-1 Hệ thống điện thoại di động ............................................................................... 18 Hình 3-2 Hệ thống điện thoại di động ............................................................................... 19 Hình 3-3 Sự phát triển của hệ thống di động..................................................................... 20 Hình 3-4 PhổTDMA .......................................................................................................... 23 Hình 3-5 Cấu trúc khung ................................................................................................... 24 Hình 3-6 Dạng khe thời gian từ máy di động đến trạm gốc .............................................. 24 Hình 3-7 Dạng khe thời gian từ trạm gốc tới máy di động ............................................... 25 Hình 3-8 Đường kết nối trong khi chuyển vùng mềm ...................................................... 28 Hình 3-9 Giao thoa từ BS bên cạnh................................................................................... 29 Hình 4-1 Các thành phần của hệ thống GPS ..................................................................... 36 Hình 4-2 Các vệ tinh GPS bay trên quĩ đạo ...................................................................... 36 Hình 4-3 Vệ tinh GPS thế hệ mới...................................................................................... 37 Hình 4-4 Vệ tinh Block I ................................................................................................... 38 Hình 4-5 Vị trí các trạm điều khiển vệ tinh GPS .............................................................. 40 Hình 4-6 Thiết bị nhận GPS cài đặt sẵn trên xe Honda Accord ........................................ 42 Hình 4-7 Thu tín hiệu vệ tinh GPS .................................................................................... 45 Hình 4-8 Vệ tinh GPS truyền tín hiệu về trái đất .............................................................. 46 Hình 4-9 3 hình cầu giao nhau tai 2 điểm vị trí sẽ xác định được chính xác .................... 46 Hình 5-1 Mô hình kết hợp Mobile, GPS, DigitalMap ....................................................... 50 Hình 5-2 Phần mềm tìm đường Wayfinder trên mobile .................................................... 51 Hình 5-3 Xe ô tô được gắn thiết bị thu GPS ..................................................................... 52 Hình 5-4 Cell-ID kết hợp với Cell-sector hoặc TA ........................................................... 54 Hình 5-5 Nguyên lý hoạt động của A-GPS ...................................................................... 55 Hình 5-6 Bản đồ được chia thành các ô - cell ................................................................... 61 Hình 5-7 Bản đồ số trên PocketPC .................................................................................... 64 Hình 5-8 Kết quả tìm đường đi.......................................................................................... 65 Hình 5-9 Hình ảnh bản đồ số phóng to.............................................................................. 66 Hình 0-1 Vệ tinh Block IIA ............................................................................................... 80 Hình 0-2 Vệ tinh Block IIA ............................................................................................... 81 Hình 0-3 Vệ tinh Block IIF ............................................................................................... 81 Hình 0-4 Nguyên lý hoạt động của E-OTD....................................................................... 85 Bảng 2-1So sánh trường dữ liệu không gian tương tự và dữ liệu không gian số ................ 8 Bảng 4-1 Thông số kỹ thuật vệ tinh Block I ..................................................................... 38 Bảng 4-2 Thông số kỹ thuật vệ tinh Block II .................................................................... 39 Bảng 4-3 Một số máy định vị GPS .................................................................................... 42 Bảng 5-1 Đặc tính kỹ thuật A-GPS ................................................................................... 55 Bảng 5-2 Đặc tính phương pháp kết hợp........................................................................... 56 Bảng 0-1 Thông số kỹ thuật vệ tinh Block IIF .................................................................. 82 http://www.ebook.edu.vn 3
  4. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất Lời Nói Đầu Những năm qua, sự phát triển mạnh mẽ của hai nghành công nghệ thông tin và công nghệ viễn thông đã cung cấp ngày càng nhiều loại hình dịch vụ mới đa dạng, chất lượng cao đáp ứng ngày càng tốt các yêu cầu của khách hàng. Thế kỷ 21 đã và đang chứng kiến sự bùng nổ của công nghệ thông tin trong đó thông tin đóng vai trò rất quan trọng. Thông tin vị trí đã được phát triển từ những năm 70 của thế kỷ trước. Từ khi bắt đầu phát triển cho đến nay, thông tin vị trí phát triển rất mạnh, khẳng định vai trò quan trọng trong các lĩnh vực đời sống con người. Ngày nay, với việc đưa vào hoạt động hệ thống định vị toàn cầu GPS thì thông tin vị trí đã được xác định đơn giản và có độ chính xác cao. Song song với việc phát triển của thông tin vị trí, mạng thông tin di động cũng phát triển rất mạnh mẽ tạo điều kiện cho các dịch vụ tích hợp thông tin vị trí với mạng thông tin di động ra đời. Để hiểu rõ hơn về các dịch vụ tích hợp thông tin vị trí với mạng thông tin di động em đã quyết định lựa chọn đề tài “Tìm hiểu tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất”. Bài toán tìm đường đi ngắn nhất của em trình bày mới chỉ dừng lại ở mức minh họa cho sự tích hợp bản đồ số trên điện thoại di động. Nội dung chính của luận văn gồm: Chương 1: Giới thiệu đề tài. Chương 2: Tìm hiểu bản đồ số. Chương 3: Tìm hiểu mạng thông tin di động. Chương 4: Tìm hiểu GPS hệ thống GPS. Chương 5: Tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất. Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp, mặc dù em đã cố gắng nhiều nhưng do trình độ có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự phê bình, hướng dẫn, và sự giúp đỡ của Thầy cô, bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của Thầy Phạm Hồng Nguyên cùng các thầy cô trong khoa Công nghệ Thông tin đã giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. http://www.ebook.edu.vn 4
  5. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học, kỹ thuật… nhu cầu con người ngày vì thế ngày càng được nâng cao cả về chất lượng và số lượng. Thiết bị di động ngày càng khẳng định vị trí quan trọng của mình trong đời sống con người… Khi mới ra đời thiết bị di động thật là một kì tích của khoa học, các nhà cung cấp mạng di động đã giúp con người “xích lại gần nhau hơn”. Chúng ta có thể nghe thấy giọng nói của một người cách mình nửa vòng trái đất mà chỉ cần một chiếc điện thoại di động... rồi là nhiều tiện ích khác nữa mà thiết bị di động đem đến cho con người: nhắn tin, chơi games, các dịch vụ WAP(Wireless Application Protocol – giao thức ứng dụng không dây) như lướt Web trực tuyến, kiểm tra thư Yahoo, nghe nhạc, xem truyền hình trực tuyến... và một ứng dụng đặc biệt trên thiết bị di động mà ta sẽ trình bày trong bài luận văn này đó là: “tích hợp bản đồ số và GPS trên thiết bị di động” – tức là ta sẽ nghiên cứu sự tích hợp bản đồ số vào thiết bị di động sau đó dựa vào tín hiệu thu được từ hệ thống GPS - Global Positioning System (hệ thống định vị toàn cầu) để xử lí, đáp ứng yêu cầu của người dùng (ví dụ như việc tìm đường đi trên thiết bị di động). http://www.ebook.edu.vn 5
  6. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU BẢN ĐỒ SỐ Nội dung 2.1 Bản đồ số là gì? 2.2 Tìm hiểu bản đồ số 2.2.1 Dữ liệu bản đồ số 2.2.1.1 Khái niệm dữ liệu không gian 2.2.1.2 Ví dụ về dữ liệu không gian 2.2.2 Phân biệt trường dữ liệu không gian tương tự và dữ liệu không gian số 2.3 Các định dạng dữ liệu 2.4 Dữ liệu vector trong bản đồ số 2.4.1 Các điểm 2.4.2 Các đường 2.4.3 Các miền 2.4.4 Các thuộc tính của vector dữ liệu 2.4.5 Kiến trúc tầng dữ liệu vector 2.5 Pixel và độ phân giải 2.5.1 Pixel 2.5.2 Độ phân giải 2.6 Ứng dụng của bản đồ số http://www.ebook.edu.vn 6
  7. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất 2.1 Bản đồ số là gì? Bản đồ số là loại bản đồ được thành lập dưới dạng cơ sở dữ liệu máy tính trên cơ sở xử lý số liệu nhận được từ các thiết bị quét chuyên dụng, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, viễn thám hoặc số hóa các bản đồ được chế tác theo phương pháp cổ điển, trong đó toàn bộ thông tin về các đối tượng được mã hóa thành dữ liệu số và lưu giữ trên các băng, đĩa từ, đĩa quang… Thông tin trong bản đồ số thường được tổ chức quản lý theo các lớp, tập hợp các dữ liệu có cùng thuộc tính (vùng, đường, điểm, chữ) về các đối tượng cùng loại, thể hiện một nội dung của bản đồ tổng thể. Số lượng các lớp tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể, nguồn cung cấp dữ liệu (các cơ sở dữ liệu ảnh quét có thể cho hàng trăm lớp) và khả năng quản lý của phần mềm chuyên dùng. Tùy theo yêu cầu sử dụng, các lớp thông tin có thể được hiển thị trên màn hình hoặc in trên giấy với tỉ lệ tùy chọn, riêng biệt hoặc chồng xếp với nhau tạo thành các bản đồ theo tỉ lệ thích hợp. Bản đồ số là sự thể hiện những thông tin về không gian xung quanh chúng ta ở dạng số trong sự liên kết với các thiết bị điện tử khác như máy tính điện tử, hệ thống định vị toàn cầu GPS. 2.2 Tìm hiểu bản đồ số 2.2.1 Dữ liệu bản đồ số Dữ liệu bản đồ số chỉ là một ví dụ của dữ liệu số và nó được sử dụng trong việc tạo ra các bản đồ. Dữ liệu bản đồ số có thể được sử dụng kết hợp các loại khác của dữ liệu không gian - nó không hoàn toàn là “dữ liệu bản đồ số”. Sau đây ta tìm hiểu một chút về dữ liệu không gian. 2.2.1.1 Khái niệm dữ liệu không gian Dữ liệu không gian là dữ liệu có một vài mẫu không gian hoặc địa lý_ chúng được đặt vào trong không gian hai hay ba chiều. 2.2.1.2 Ví dụ về dữ liệu không gian • Các bản đồ: Có thể là các bản đồ giấy, hay số http://www.ebook.edu.vn 7
  8. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất Hình 2-1 Bản đồ số Hà Nội • Các danh sách, các bản dữ liệu, dữ liệu trường… 2.2.2 Phân biệt trường dữ liệu không gian tương tự và dữ liệu không gian số Bảng 2-1So sánh trường dữ liệu không gian tương tự và dữ liệu không gian số STT Tương tự Số 1 Bản đồ giấy Bản đồ số 2 Cố định tỉ lệ Thay đổi được tỉ lệu 3 Cần được chuyển sang định dạng Đã ở dạng số số Không tải và không copy được Có thể tải vể hay copy http://www.ebook.edu.vn 8
  9. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất 2.3 Các định dạng dữ liệu Bản đồ số thường được lưu trữ dưới một số định dạng dữ liệu, và có các chương trình phần mềm tương ứng xử lí. Định dạng phổ biến nhất của bản đồ số dựa trên kỹ thuật Vector, vì thế các định dạng Vector là phổ biến nhất. Dưới đây chúng ta sẽ tìm hiểu qua về các định dạng này: • Arc Export: là một định dạng chuyển đổi, mã ASCII hay nén vào trong mã nhị phân sử dụng các file truyền giữa các phiên bản khác nhau của ARC/INFO. Nó chỉ làm việc với các sản phẩm ESRI( Environmental Systems Research Institute - Viện nghiên cứu các hệ thống môi trường) • AutoCAD" Drawing Files (DWG): thực chất là một định dạng riêng dành cho phần mềm AutoCAD, các phần mềm dành cho thiết kế, biên tập… • Autodesk’s Data Interchange File (DXF) Format: DXF sử dụng định dạng chuyển đổi vector dữ liệu. Nó có một số lợi thế rất lớn, như nó chứa rất nhiều thông tin mà nhiều chương trình đồ họa đọc được. • MapInfo Map Files: có định dạng nhị phân riêng cho nó, được gọi là Map File. Đặc biệt nó không sử dụng được ngoài hệ thống của MapInfo. • Digital Line Graphs (DLG): một định dạng chuyển đổi bởi USGS(US Geological Survey), nó miêu tả các thông tin của vector trên các bản đồ máy in. • MapInfo" Data Transfer Files (MIF/MID): là một chuyển đổi chuẩn được sử dụng trong MapInfo, và hệ thống bản đồ màn hình. Nó chứa tất cả 3 loại của GIS1: không gian, thuộc tính và hiển thị. Các thuộc tính liên kết là ẩn trong định dạng file. • MicroStation Design Files (DGN): đây là một định dạng đóng, được sử dụng bởi một chương trình CAD do Bentley Systems Inc.’s MicroStation. • Spatial Data Transfer System (SDTS): là một kiểu định dạng mới được phát triển bởi chính phủ Mĩ, nó được tạo ra để xử lí tất cả dữ liệu không gian. SDTS có thể là mã ASCII, nhưng thường là mã nhị phân. • Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing Files (TIGER): là một định dạng được sử dụng bởi US Census Bureau-cục điều tra dân số Mĩ để lưu trữ bản đồ đường được vẽ trong cuộc điều tra năm 1990. Nó chứa tọa độ không gian, các đường thẳng, nhưng không chứa các đa giác. Vector Product Format (VPF): VPF đây là một định dạng nhị phân được sử dụng bởi US Defense Mapping Agency. Nó mang thông tin không gian và thuộc tính nhưng không hiển thị dữ liệu. 1 Geographic Information Systems - Hệ thống thông tin địa lý http://www.ebook.edu.vn 9
  10. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất 2.4 Dữ liệu vector trong bản đồ số Chúng ta biết rằng bản đồ số được xây dựng dựa trên kỹ thuật vector và theo kỹ thuật này có thể hiểu bản đồ số được tạo từ các dữ liệu vector, đó là: các điểm, các đường và các vùng( hay còn gọi là các lớp của bản đồ số). Hình 2-2 So sánh giữa bản đồ số và bản đồ giấy Hình bên trái là hình vẽ bằng tay,còn hình bên phải là hình sử dụng trong bản đồ số. 2.4.1 Các điểm Mỗi một điểm riêng lẻ được biểu diễn bởi 2 tọa độ x, y. Ví dụ điểm A(2,5),B(3,4). Hình 2-3 Biểu diễn các điểm trong hệ tạo độ Trong lập trình: Point { Double X; Double Y; http://www.ebook.edu.vn 10
  11. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất } X,Y là tọa độ của điểm Còn nhiều điểm MultiPoint thì khai báo như sau: MultiPoint { Double[4] Box; Integer NumPoints; Point[NumPoints] Points; } Bounding Box được lưu trữ dưới Xmin, Ymin, Xmax, Ymax NumPoints số các điểm Points Số điểm trong thiết đặt 2.4.2 Các đường Tập các điểm có đặc điểm là gần thuộc đường thẳng, các đường thẳng có thể nối lại với nhau hoặc không Hình 2-4 Biểu diến đường nối các điểm Trong lập trình: PolyLine { Double[4] Box; Integer NumParts; Integer NumPoints; Integer[NumParts] Parts; http://www.ebook.edu.vn 11
  12. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất Point[NumPoints] Points; } Box được lưu trong trình tự Xmin, Ymin, Xmax, Ymax NumParts số các phần NumPoints tổng số các điểm Parts chỉ số của điểm đầu tiên trong một phần Points các điểm cho tất cả các phần. 2.4.3 Các miền Là các vùng được giới hạn bởi các đường, như các vùng rừng hay đường biên giới quốc gia. Hình 2-5 Miền giới hạn Trong lập trình các miền được lập trình như dưới đây: Polygon { Double[4] Box; Integer NumParts; Integer NumPoints; Integer[NumParts] Parts; Point[NumPoints] Points; } Box được lưu trong trình tự Xmin, Ymin, Xmax, Ymax NumParts là số vòng trong miền Polygon NumPoints tổng số các điểm Parts chỉ số của điểm đầu tiên trong một phần Points các điểm cho tất cả các phần • Các ví dụ http://www.ebook.edu.vn 12
  13. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất Các điểm, đường, vùng như: - Các điểm: Các bốt điện thoại, trạm làm việc… - Các đường: Đường bộ, đường tàu… - Các miền: Đường biên của tòa nhà, đồng ruộng… 2.4.4 Các thuộc tính của vector dữ liệu Hình 2-6 Bản đồ số về đường Hà Nội Có thể hiểu thuộc tính của vector dữ liệu là các những thông tin về một điểm, một đường, hay một vùng nào đó… Ví dụ, một căn nhà thì có số nhà, số điện thoại, ngõ, quận huyện, tỉnh thành mà căn nhà đó ở… http://www.ebook.edu.vn 13
  14. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất Các thuộc tính dễ dàng sửa đổi và thêm, xóa... ví dụ chúng ta có thể thay đổi số điện thoại, tên tuyến phố mà nó thuộc (ít xảy ra…) 2.4.5 Kiến trúc tầng dữ liệu vector Kiến trúc tầng là một thành phần quan trọng trong dữ liệu vector. Nó chỉ ra sự “thông minh” của dữ liệu vector. Nó gồm có 3 thành phần: • Liên kết: Các đặc tính trong dữ liệu có thể được liên kết lại với nhau. Trong mô hình dữ liệu vector, thông tin về các liên kết có thể được cất dữ và sử dụng trong việc phân tích của các mạng.( ví dụ: hệ thống mạng lưới đường ống dẫn nước hay dòng sông). • Sự liền kề: Một dãy nhà liền kề dùng chung một vách ngăn có thể là một ví dụ của sự liền kề. Cấu trúc của dữ liệu cho phép “vách ngăn” này được lưu trữ trong cùng dữ liệu, với các thông tin chính là các thông tin thuộc về sự xây dựng ở cả 2 bên “vách ngăn”. • Chính sách ngăn chặn: Các hòn đảo và các hồ... cần được mã hóa một cách đặc biệt để chắc chắn rằng nó được hiển thị và phân tích một cách chính xác. http://www.ebook.edu.vn 14
  15. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất 2.5 Pixel và độ phân giải 2.5.1 Pixel Hình 2-7 Bản đồ được chia làm các Pixel Mỗi Pixel là đơn vị nhỏ nhất của thông tin trong lưới, hiện thị một thuộc tính duy nhất. Một ảnh được tạo nên từ nhiều Pixel. 2.5.2 Độ phân giải Đây là một đặc tính quan trọng của dữ liệu khung, nó quyết định cái nhỏ nhất mà mắt người có thể nhìn thấy trong ảnh. Hình 2-8 Độ phân giải http://www.ebook.edu.vn 15
  16. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất Độ phân giải là đơn vị bản ghi nhỏ nhất hay đặc điểm tối thiểu là có thể vẽ và đo đạc được. Như ở hình trên độ phân giải của dữ liệu là 10m điều này có nghĩa là bất kì một đối tượng nào trên mặt đất diện tích dưới 10m2 sẽ không được hiển thị trên bản đồ. 2.6 Ứng dụng của bản đồ số Bản đồ số có ứng dụng rất lớn trong quân sự, du lịch, phục vụ các nhu cầu của con người rất lớn… • Bản đồ số phục vụ đời sống con người Chỉ với chiếc máy có hỗ trợ hệ thống GPS(Global Positioning System) - hệ thống định vị toàn cầu, kết hợp với cái bản đồ số trong thiết bị bạn có thể biết được vị trí nơi bạn cần đến đi theo đường nào là thuận lợi nhất( ví dụ đường đi ngắn nhất), Hay sản phẩm xác định vị trí qua vệ tinh bằng quần lót GPS sản phẩm của hãng Panchira (Nhật) sử dụng hệ thống định vị pantyMap, nhúng vào các sợi vải một cách tinh vi khiến người mặc không thể phát hiện. Những ông chồng hay ghen hoặc các ông bố khó tính có thể mua cho vợ và con gái để bảo vệ “hàng nhà”, những chiếc xe ô tô được lắp đặt hệ thống dẫn đường có gắn hệ thống GPS giúp cho việc đi lại trong thành phố dễ hơn nhiều, và không sợ bị lạc... đương nhiên là bản đồ số được áp dụng tối đa trong trường hợp này. Việt Nam có bản đồ số địa hình tỉ lệ 1:50.000, 573 mảnh bản đồ số. Ngoài ra còn có 98 mảnh bản đồ địa hình biên giới Việt - Lào, Việt Nam - Trung Quốc, và 69 mảnh bản đồ địa hình đáy biển. Các mảnh bản đồ số này bao gồm 7 tập tin cho phép người sử dụng có thể tìm hiểu thông tin về cơ sở toán học, thủy hệ, địa hình, giao thông, dân cư, ranh giới, thực vật và có thể tạo mô hình không gian 3 chiều cho bề mặt địa hình. Bản đồ, lưới toạ độ quốc gia và các trạm GPS là những tài liệu điều tra cơ bản được xây dựng theo chuẩn thống nhất, đảm bảo cung cấp thông tin nhanh, chính xác cho mọi hoạt động quản lý nhà nước, phát triển kinh tế, xã hội, bảo vệ đất nước, nghiên cứu khoa học... • Bản đồ số phục vụ quân đội Trong quân sự bản đồ là cực kì quan trọng, đặc biệt là bản đồ số. Bởi tính chính xác rất cao cũng như khả năng kết hợp với hệ thống GPS… đã là một thứ vũ khí lợi hại trong quân sự. Các trận đánh trở nên hiệu quả hơn, mục tiêu chính xác rất cao… http://www.ebook.edu.vn 16
  17. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất CHƯƠNG 3 TÌM HIỂU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Nội dung 3.1 Thông tin di động là gì? 3.2 Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular (Tế bào) 3.3 Sơ lược quá trình phát triển của hệ thống di động 3.4 Một số kỹ thuật đa truy nhập 3.4.1 TDMA - Time Domain Multiple Access (Dải băng hẹp) 3.4.1.1 Tổng quan TDMA 3.4.1.2 Loại hệ thống TDMA Bắc Mỹ 3.4.1.3 GSM- Group Special Mobile (Hệ thống truyền thông di động toàn cầu) 3.4.2 CDMA - Code Division Multiple Access (Dải băng rộng hay quang phổ lớn) 3.4.2.1 Giới thiệu CDMA 3.4.2.2 Thủ tục phát/thu tín hiệu 3.4.2.3 Một số đặc tính của CDMA http://www.ebook.edu.vn 17
  18. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất 3.1 Thông tin di động là gì? Trước hết chúng ta cần biết rằng thuật ngữ “Thông tin di động” đã có từ lâu và được hiểu như là có thể cung cấp một cách lưu động trong quá trình thông tin. Thông tin di động có thể thực hiện được nhiều dịch vụ di động như: truyền thoại, truyền số liệu, Fax, nhắn tin... Trước đây mạng lưới thông tin di động chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực quân sự và ngày nay đã được thương mại hóa và được đưa vào sử dụng rộng rãi. 3.2 Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular (Tế bào) Toàn bộ vùng phục vụ của hệ thống điện thoại di động Cellular được chia thành nhiều vùng phục vụ nhỏ, có dạng một tổ ong hình lục giác. Trong mỗi cell2 có một trạm gốc BTS (Base Transceiver Station). BTS liên lạc vô tuyến với tất cả các máy thuê bao di động MS (Mobile Station) có mặt trong cell. MS có thể di động giữa các cell và nó phải được chuyển giao để làm việc với một BTS liền kề mà nó hiện đang trong vùng phủ song mà không làm gián đoạn cuộc gọi. Hình 3-1 đưa ra một mạng điện thoại di động tổ ong bao gồm các trạm gốc (BTS). Vùng phục vụ của một BTS được gọi là cell và nhiều cell được kết hợp lại thành vùng phục vụ của hệ thống. Hình 3-1 Hệ thống điện thoại di động 2 Vùng phục vụ của một BTS http://www.ebook.edu.vn 18
  19. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất Cấu trúc mạng thông tin số Cellular: Hình 3-2 Hệ thống điện thoại di động NSS: Network Switching Subsystem: Hệ thống chuyển mạch MSC: Mobile Service Switching Centre: Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động. HLR: Home Location Register: Bộ ghi định vị thường trú. VLR: Visitor Location Register: Bộ ghi định vị tạm trú. ÃUC: Authentication Centre: Trung tâm nhận thực. EIR: Equipment Indentification Register: Thanh ghi nhận dạng thiết bị. BSS: Base Station System: Hệ thống trạm gốc. BSC: Base Station Controller: Đài điều khiển trạm gốc. BTS: Base Transceiver Station: Trạm thu phát gốc. OSS: Operation & Support Station: Hệ thống con khai thác và bảo dưỡng. NMC: Network Management Centre: Trung tâm quản lý mạng. PSTN: Public Swiched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng. PLMN: Public Land Mobile Network: Mạng di động mặt đất. ISDN: Integrated Switched Digital Network: Mạng số liên kết đa dịch vụ. MS: Mobile Station: Trạm di động. Hệ thống khái thác và bảo dưỡng OSS mặc dù không thuộc thành phần của mạng thông tin di động nhưng nó liên quan chặt chẽ với mạng đó là trạm di động MS thuộc người sử dụng. Trong mỗi một BSS có một bộ điều khiển trạm gốc BSC điều khiển một nhóm BTS về các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất. http://www.ebook.edu.vn 19
  20. Tìm hiều tích hợp bản đồ số, hệ thống GPS trên điện thoại di động và bài toán tìm đường đi ngắn nhất Trong mỗi SS, một trung tâm chuyển mạch của PLMN, gọi tắt là tổng đài di động MSC phục vụ nhiều BSC hình thành cấp quản lý vùng lãnh thổ gọi là vùng phục vụ MSC bao gồm nhiều vùng định vị. Do yêu cầu quản lý về nhiều mặt đối với MS của mạng di động Cellular (tế bào) dẫn đến cơ sở dữ liệu lớn. Bộ ghi định vị thường trú HLR chứa các thông tin về thuê bao như các dịch mà thuê bao lựa chọn và các thông tin số nhận thực. Vị trí hiện thời của MS được cập nhật qua bộ ghi định vị tạm trú VLR cũng được chuyển đến HLR. Trung tâm nhận thực AUC có chức năng cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã. Mỗi MSC có một VLR. Khi MS di động vào một vùng phục vụ MSC mới thì VLR yêu cầu HLR cung cấp các số liệu về MS này đồng thời VLR cũng thông báo cho HLR biết MS nói trên đang ở vùng phục vụ nào. VLR có đầy đủ các thông tin để thiết lập cuộc gọi theo yêu cầu của người sử dụng. Một MSC đặc biệt (gọi là MSC cổng) đươợ PLMN giao cho chức năng kết nối giữa PLMN với các mạng cố định. 3.3 Sơ lược quá trình phát triển của hệ thống di động Kể từ khi có sự ra đời của điện thoại di động, vị trí của nó trong thị trường đã phát triển một cách chóng mặt bắt đầu từ một thiết bị sơ khai, một vật chuyên biệt, rồi trở thành một vật dụng thực sự cần thiết đối với việc giải trí và kinh doanh. Khoảng từ những năm 80 trở lại đây, kết hợp với sự giảm đáng kể chi phí cho hoạt động và sự phát triển của những ứng dụng và dịch vụ mới lạ, sự tiến triển trong công nghệ di động đã khẳng định một thị trường lớn mạnh. Vào khoảng giữa năm 2000, ở châu Âu có trên 220 triệu thuê bao di động, và trên toàn cầu, con số này là 580 triệu. Ở Vương Quốc Anh, cứ 2 người thì có một người sở hữu máy điện thoại di động; trong khi đó ở Phần Lan, số lượng máy điện thoại di động tính theo đầu người đã vượt quá số hộ sử dụng điện thoại cố định. Hình 3-3 Sự phát triển của hệ thống di động http://www.ebook.edu.vn 20
850659

Tài liệu liên quan


Xem thêm