TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
THIẾT KẾ MODULE TÍCH HỢP ĐA CHỨC NĂNG
THÔNG TIN VỆ TINH HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐỨC LONG
Lớp SPKT- Đ TỬ -K50
Giảng viên hướng dẫn: TS. VŨ VĂN YÊM
Hà Nội, 5-2009
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------------
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---------------------------------
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: .…………….………….…….. Số hiệu sinh viên: ………………
Khoá:…………………….Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: ……………….........
1. Đầu đề đồ án:
………………………………………………..………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………..………...
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
……………………………………..……………………………………………..……..……………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………….
…..………………………..…………………………………………………………………………………….
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
………………………………………………………………………………………………………………..….
………………………………………………………………………………………………………………………………
……..….
………………………………………………………………………………………………………………………………
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

......................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................
..............................................................
Ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
( Ký, ghi rõ họ và tên )
MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC SƠ ĐỒ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Giáo viên hướng dẫn : TS Vũ Văn Yêm Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay nếu chúng ta ngồi trên chiếc xe ô tô bóng láng có trang bị thiết bị dẫn
đường GPS (GPS navigator) chúng ta có thể nhìn thấy vị trí hay tọa độ của xe mình
hiện trên màn hình có bản đồ điện tử trong hệ thống đường xá phức tạp.
Đó là một trong các ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu.
Để trả lời câu hỏi làm sao để ứng dụng được GPS ,trong khuôn khổ của đồ án
tốt nghiệp em tiến hành thực hiện đề tài : “THI T K MODULE TÍCH H P AẾ Ế Ợ Đ
CH C N NG THÔNG TIN V TINH H TH NG NH V TOÀN C UỨ Ă Ệ Ệ Ố ĐỊ Ị Ầ “
Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, em đã cố gắng nghiên cứu xây dựng
đồ án với các nội dung chính như sau:
Chương I: Giới thiệu chung về hệ thống định vị toàn càu
Chương II: Tìm hiểu Vi điều khiển AVR
Chương III: Thiết kế module thu GPS
Mặc dù đã cố gắng nhưng với thời gian và trình độ còn hạn chế nên đồ án
không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận đước sự góp ý của các thầy giáo,
cô giáo và các bạn.
Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Văn Yêm, các thầy cô giáo trong khoa
và các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

- Hệ thống GLONASS (Nga)
3.Bộ phận điều khiển
Bộ phận điều khiển gồm toàn bộ thiết bị trên mặt đất được sử dụng để giám sát
và điều khiển các vệ tinh. Bộ phận này thường người sử dụng không nhìn thấy,
nhưng đây là bộ phận quan trọng của hệ thống. Bộ phận điều khiển NAVSTAR,
được gọi là hệ thống điều khiển hoạt động (operational control system (OCS)) gồm
các trạm giám sát, một trạm điều khiển chính (master control station (MCS)) và anten
quay.
Các trạm giám thụ động không nhiều hơn GPS nhận mà đường bay của các vệ
tinh được nhìn thấy và do đó phạm vi tích luỹ dữ liệu từ tín hiệu vệ tinh. Có 5 trạm
Sinh viên: Nguyễn Đức Long – Lớp SPKT Điện Tử -K50 3
giám sát thụ động, toạ lạc ở Colorado Springs, Hawaii, đảo Ascencion, Diego Garcia
và Kwajalein. Các trạm giám sát gởi dữ liệu thô về trạm MSC để xử lý.
Trạm MCS dược toạ lạc ở Falcon Air Force Base, cách 12 dặm về phía đông
của Colorado Springs, Colorado và được Mỹ quản lý. Air Force's 2nd Space
Operations Squadron (2nd SOPS). Trạm MCS nhận dữ liệu từ trạm giám sát trong
thời gian 24 giờ/ngày và sử dụng thông tin này để xác định nếu các vệ tinh đang khoá
hoặc lịch thiên văn thay đổi và để phát hiện thiết bi trục trặc. Thông tin về tàu thuỷ di
chuyển và lịch thiên văn được tính toán từ tín hiệu giám sát và chuyển đến vệ tinh
một lần hoặc hai lần/ngày.
Thông tin tính toán bởi trạm MCS, cùng với các mệnh lệnh duy trì thường
xuyên được truyền bởi anten xoay trên mặt đất. Anten này toạ lạc tại đảo Ascencion,
Diego Garcia và Kwajalein. Anten có đủ phương tiện để truyền đến vệ tinh theo
đường liên kết sóng vô tuyến band S.
Thêm vào đó chức năng chính của trạm MCS duy trì 24 giờ hệ thống bản tin
điện tử với tình trạng và tin tức hệ thống sau cùng. Công dân liên lạc cho vấn đề này
với The United States Coast Guard's (USCG) Navigation Center (NAVCEN).
II. Giới thiệu các hệ thống định vị toàn cầu
II.1.Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ
1.Quá trình xây dựng:

II.2.Hệ thống định vị toàn cầu của Nga
1.Quá trình xây dựng:
-Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1982
- Được đưa vào sử dụng vào năm 1993
2.Sự hoạt động
Hệ thống GLONASS gồm 24 vệ tinh, 8 vệ tinh cho một quỹ đạo bay gồm 3 quỹ
đạo. Các vệ tinh hoạt động với quỹ đạo có độ cao 19,100 km orbits ở góc nghiêng
64.8 độ và 11 giờ 15 phút/ quỹ đạo. Mỗi vệ tinh truyền trên 2 nhóm tần số L (two L
frequency groups). Nhóm L1 là tâm ở tần số 1609 MHz trong khi nhóm L2 được
đăng ký ở tần số 1251MHz. Mỗi vệ tinh truyền trên một cặp tần số duy nhất. Tín hiệu
GLONASS mang cả mã P (precise (P) code) và mã C/A (coarse/acquisition (C/A)
code). Mã P được mã hoá cho quân đội sử dụng trong khi đó mã C/A thì có sẵn cho
công dân sử dụng.
Giáo viên hướng dẫn : TS Vũ Văn Yêm Đồ án tốt nghiệp
Độ phủ sóng của GLONASS
Hình 1.3. Độ phủ sóng của GLONASS
II.3.Hệ thống định vị toàn cầu của Châu Âu tương lai
Hệ thống định vị Galileo là một hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) được
xây dựng bởi Liên minh châu Âu. 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 2011-12, muộn 3-4 năm so với kế hoạch ban đầu.
Hệ thống định vị Galileo được đặt theo tên của nhà thiên văn học người Ý Galileo
Galilei nhằm tưởng nhớ những đóng góp của ông.
1.Thông số của hệ thống
1.1.Vệ tinh
- 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)
- Phân bố trên 3 mặt chính, góc nghiêng 56 độ
- Tuổi thọ thiết kế của vệ tinh: > 12 năm

- Kích cỡ: 1,3 m × 1,8 m × 1,65 m
- Ngày phóng: 28.12.2005
- Tên lửa phóng: Soyus
Vệ tinh thử nghiệm 2
- Kí hiệu: GIOVE-B hay GSTB-V2B
- Mang theo: máy phát tín hiệu, đồng hồ nguyên tử Rubidium và Hiđrô
- Khối lượng: 523 kg
- Công suất: 943 W
- Kích cỡ: 0,955 m × 0,955 m × 2,4 m
- Ngày phóng: cuối năm 2007
- Tên lửa phóng: Soyus
Trạm thu thử nghiệm
- Kí hiệu: GSTB-V1
2.2.Hoàn thành và đưa vào hoạt động
Đến năm 2010 toàn bộ hệ thống sẽ được hoàn thành: 30 vệ tinh Galileo và các
trung tâm điều khiển tại mặt đất, 2 trung tâm chính tạiOberpfaffenhofen (Đức) và
Fucino (Ý), 1 dự bị tại Tây Ban Nha. Chi phí cho giai đoạn này khoảng 3 tỉ euro.
3.Các nước tham gia
Ngoài các nước thuộc khối Liên minh châu Âu (EU), còn có sự tham gia của các
nước khác từ nhiều châu lục như Trung Quốc, Ấn Độ, Israel, Na Uy, Brasil, Chile,
Úc, ..
III. Ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu
III.1.Trong dân sự
Các nhà khoa học dựa vào tính năng chính xác của GPS để thiết lập các bản đồ,
khảo sát các công trình, tuyến kênh, tuyến đường, xác định vị trí chính xác của các
Sinh viên: Nguyễn Đức Long – Lớp SPKT Điện Tử -K50 9
trụ điện, đường dây tải điện, quản lý các tuyến xe… Các xe hơi hiện nay đều có xu
hướng cài đặt hệ thống dẫn đường (Navigation).
Qua đó, các thông tin về vị trí, tọa độ của xe sẽ được hiển thị ngay trên màn
hình, người lái có thể chủ động tìm kiếm và thay đổi lộ trình phù hợp trong thời gian

thời gian ngắn để sửa chữa. Mô đun cung cấp tín hiệu đầy đủ xử lý từ anten đến dữ
liệu tuần tự được gủi ra mọi NMEA thông báo hay trong biểu thức nhị phân SiRF
Mô đun yêu cầu hai sự cung cấp năng lượng khác. VDD(3.0 ~3.3VDC) (Cho)
những phần và vào/ra số, VDD_RTC(1.8 ~ 4.2 VDC)
Những giao diện mô đun tới ứng dụng (của) khách hàng qua hai tuần tự, hai
cổng,hai tín hiệu điều khiển, tín hiệu đồng bộ PPS và GPIO tín hiệu lập trình được.
Tất cả. những cổng là CMOS thích hợp
Hình1.4. Sơ đồ mô-đun
IV.2. Thuộc tính kỹ thuật
Sinh viên: Nguyễn Đức Long – Lớp SPKT Điện Tử -K50 11
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật
1. Độ nhạy
Tất cả dữ liệu đặt được trong điều kiện tìm kiếm
1.1 Chế độ làm việc
-Tính nhạy cảm thu nhận : -143dBm
-Tính nhạy cảm dẫn đường: -158dBm
-Theo dõi tính nhảy cảm: -158dBm
2. Môi trường làm việc:
2.1. Nhiệt độ
Giáo viên hướng dẫn : TS Vũ Văn Yêm Đồ án tốt nghiệp
- Nhiệt độ hoạt động -30C đến 80
- Nhiệt độ cất giữ : -40 đến 85
- Nhiệt độ max : 235 trong 10s
2.2 Độ ẩm làm việc
10% đến 90%
2.3. Tiêu thụ điện
Bình thường
IV.3 Giao diện phần cứng
1. Cấu hình các đầu nối
Sinh viên: Nguyễn Đức Long – Lớp SPKT Điện Tử -K50 13

Và nếu việc khởi động lựa chọn là thấp sau đó các mô-đun sẽ bắt đầu thực hiện từ
trên bảng đèn flash.
Sinh viên: Nguyễn Đức Long – Lớp SPKT Điện Tử -K50 15
7. UART
Những mô-đun hỗ trợ giao tiếp UART qua UART 0 và UART 1. Những cổng
nối tiếp có CMOS tương thích . Khi cần RS232 cấp, sử dụng một công cụ chuyển đổi
cấp bên ngoài
8. VDD_ RTC
Đây là nguồn ắc quy dự phòng được nhập vào những năng lượng SRAM và
RTC khi năng lượng chính. loại bỏ. Nếu không có một nguồn pin sao lưu ngoài, TMP
sẽ thực hiện một sự khởi động lạnh sau. mỗi khi đóng nguồn điện.
Để đạt được khởi động lên nhanh hơn cần cung cấp bởi một nguồn pin dự
phòng
Để tối đa hóa tuổi thọ pin, pin điện áp, không nên vượt quá cung cấp điện áp
và cần được giữa 1.8V và 4.2V.Khi hệ thống hỗ trợ tắt, pin chỉ tiêu thụ 10uA điển
hình.
Các pin18 GPIO được sử dụng để dẫn đến một dirve cho biết các vị trí cố định
gps
Hình 1.6.VDD_RTC
9. Kích thước và sự đánh số
Giáo viên hướng dẫn : TS Vũ Văn Yêm Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.7.Kích thước module GPS
Hình 1.8. Sơ đồ chân module GPS
10. Sơ đồ bố trí
Sinh viên: Nguyễn Đức Long – Lớp SPKT Điện Tử -K50 17
Hình 1. 9. Sơ đồ bố trí chân
IV.4.Phần mềm giao diện
Những mô-đun hỗ trợ NMEA (0183) và các giao thức SiRF nhị phân. Ở đây mô
tả một số thường được sử dụng đầu vào và đầu ra các tin nhắn.
1. Nhập tin nhắn