Ardavan Afshar B.Sc. Project

أ

فناوری اطالعات کامپیوتر و دانشکده مهندسی-دانشگاه صنعتی شیراز

پایان نامه کارشناسی در رشته فناوری اطالعات

با استفاده از فناوری (AVL)تحلیل و طراحی و پیاده سازی سیستم ردیاب اتوماتیک وسایل نقلیه

GPS ,GSM

توسط :

اردوان افشار

استاد راهنما :

دکتر منیژه کشتگری

استاد مشاور :

دکتر مرتضی کاظمی

2931شهریور ماه

ب

ج

د

چکیده

با استفاده از فناوری (AVL)تحلیل و طراحی و پیاده سازی سیستم ردیاب اتوماتیک وسایل نقلیه

GPS ,GSM

توسط :

اردوان افشار

امکان ردیابی دقیق و بالدرنگ وسایلی همچون اتوبوس (GSM)و شبکه تلفن همراه GPSاستفاده از فناوری

و هواپیما و کشتی و خودرو را فراهم نموده است . امکان ردیابی دقیق و بالدرنگ وسایل نقلیه بر روی نقشه های

نامیده میشود امکانی است که AVL (Automatic Vehicle Location)یایی که اصطالحا سیستم جغراف

در بسیاری از شاخه های علم مفید و الزم است به عنوان مثال انتخاب بهترین مسیر به منظور صرفه جویی در

سوخت و زمان و افزایش بهره وری یک نیاز می باشد .

و همچنین (GSM)و شبکه تلفن همراه (GPS) در این پایان نامه ضمن بررسی سیستم موقعیت یاب جهانی

مورد بررسی قرار می گیرد مقایسه مزایا و معایب سیستم پیام کوتاه AVLطراحی و پیاده سازی یک سیستم

(SMS) وGPRS که به عنوان بستر های ارتباطی سیستمAVL سی قرار می گیرد . هستند مورد برر

ه

فهرست

ط .................................................................................................................... اول فصل

2 .................................................................................. ییفضا تیموقع نییتع ستمیس 2 -2

GPS .................................................................................................... 3 خچهیتار 1 -2

GPS ............................................................................................... 4 روش یایمزا 9 -2

5 .......................................................................................... اس یپ یج یکاربردها 4 -2

5 ........................................................................................... ینظام یکاربردها 2-4-2

7 ...................................................................................... ینظام ریغ یکاربردها 2-4-1

22 .............................................. کننده مصرف و رندهیگ به ماهواره اطالعات وصول ی قهیطر 2-5

GPS ....................................................................................... 23 ستمیس مشخصات 2-6

GPS ................................................................................ 23 با عوارض تیموقع نییتع 2-7

GPS ........................................................................................... 24 ستمیس یایمزا 2-8

27 .................................................................................................................. دوم فصل

GSM ................................................................................................. 21 خچهیتار 1-2

GSM ............................................................................... 22 شبکه یاجزا و یمعمار 1-1

22 ..................................................................................... (MS) اریس ستگاهیا 2 -1-1

23 .......................................................................(BSS) ثابت ستگاهیا ستمیس ریز 1 -1-1

BTS 1-2-2-2 ............................................................................................... 23

BSC 2-2-2-2 ............................................................................................... 24

NSS 3-2-2 (نگیچیسوو و شبکه ستمیس ریز ) ............................................................. 22

MSC 1-3-2-2 (لیموبا گیچیسوئ مرکز) ................................................................. 27

و

1-1-9-1HLR ............................................................................................... 22

1-1-9-9 VLR .............................................................................................. 22

1-1-9-4 OMC ............................................................................................ 22

33 ................................................................................................................. سوم فصل

AVL ........................................................................................ 32 یها ستمیس انواع 9-2

33 ................................................................ میس یب از استفاده بدون AVL ستمیس 9-2-2

34 ....................................................................... میس یب بر یمبتن AVL ستمیس 9-2-1

AVL ...................................................................................... 32 ستمیس یها کاربرد 9-1

32 ............................................................................................................... چهارم فصل

43 ..................................................................................... متحرک بخش افزار سخت 4-2

SIM908 ........................................................................................ 42 ماژول 4-2-2

GPS ......................................................................................... 42 ماژول 4-2-2-2

GSM Modem 2-1-1-4 ................................................................................. 43

GPS ......................................................................................... 44 آنتن 4-2-2-9

GSM ......................................................................................... 44 آنتن 4-2-2-4

45 ........................................................ (تاپ لپ ای کروکنترلریم) کنترلر قسمت 4-2-2-5

42 ........................................................................................ متحرک بخش افزار نرم 4-1

41 ........................................................................................ ثابت بخش افزار سخت 4-9

52 ....................................................................................... متحرک بخش افزار نرم 4-4

54 ................................................................................................................ پنجم فصل

61 .................................................................................................................................................. مراجع و منابع

ز

فهرست اشکال و جداول

1.....................................................................................................................سیستم تعیین موقعیت جغرافیایی 2-2شکل

4....ی.........................................................................................نحوه عملکرد سیستم تعیین موقعیت جغرافیای 1-2شکل

6...............................................................................................سرباز در حال کار کردن با گیرنده جی پی اس 9-2شکل

7............................................................................................................................................دستگاه ترافیک منیجر4-2شکل

8................................................................................................................ساعت مجهز به گیرنده جی پی اس 5-2شکل

8...............................................................................................................کفش مجهز به گیرنده جی پی اس 6-2شکل

21...............................................................................................................تراکتور مجهز به گیرنده جی پی اس 7-2شکل

GPS ...................................................................................................................29تعیین موقعیت عوارض با -8-2شکل

GPS .......................................................................................................................25نحوه عملکرد سیستم -3-2شکل

27.................................................................................................... ارزیابی استاندارد های شبکه تلفن همراه 2-1شکل

GSM 11……………………………………………………………………………………معماری شبکه 1-1شکل

12.................................................................................................................................................... ایستگاه سیار -9-1شکل

BTS ..........................................................................................19بر روی چندین BSCنحوه مدیریت یک 4-1شکل

BSC,BTS..............................................................................................................14میان Abisاینترفیس -5-1شکل

GSM ................................................................................................................................15اجزای سیستم -6-1شکل

GSM ..................................................................................................16وظیفه مرکز سوویچینگ در شبکه 7-1شکل

BTS ...........................................................................................................................................18یک نمونه از 8-1شکل

AVL ............................................................................................................................91نحوه عملکرد سیستم 2-9شکل

ح

AVL .................................................................................................................................92انواع سیستم های 1-9شکل

91.................................................................................. یدر ناوگان اتوبوس ران AVLاستفاده از سیستم 9-9شکل

99................................................................................................................. مبتنی بر بی سیم AVLسیستم 4-9شکل

AVL ..........................................................................................................................95د های سیستم کاربر -5-9شکل

AVL ....................................................................................................................................96مزایای سیستم -6-9شکل

93......................................................................................................................بلوک دیاگرام بخش متحرک -2-4شکل

SIM908 ...........................................................................................................................................41ماژول 1-4شکل

GPS ..........................................................................................................42در ماژول GPGGA$فرمت -9-4شکل

GPS ..................................................................................................................................................49آنتن – 4-4شکل

GSM .................................................................................................................................................44آنتن 5-4شکل

45..................................................................................................... صفحه اول نرم افزار بخش متحرک -6-4شکل

GSM ..........................................................................................................46 و GPSصفحه تنظیمات -7-4شکل

GPS ............................................................................................................................47تنظیمات ابتدایی -8-4شکل

47....................................................................................................................اطالعات دریافتی از ماهواره -3-4شکل

48....................................................................................................................ر بخش مرکزی سخت افزا -21-4شکل

51...................................................................................نمایی از صفحه اول نرم افزار بخش متحرک -22-4شکل

52......................................................................................................نمایی از نرم افزار بخش متحرک -21-4شکل

52.......................................................................اطالعات معتبر که از قسمت متحرک رسیده است -29-4شکل

51........................................................................................ نمایش موقعیت بر روی نقشه جغرافیایی -24-4شکل

ط

فصل اول

سیستم تعیین موقعیت جغرافیایی

(GPS )

2

( می پردازیم و کاربرد ها و مزایای آن را به GPS1در این فصل به تشریح سیستم تعیین موقعیت جغرافیایی )

طور مفصل مورد بحث قرار می دهیم.

سیستم تعیین موقعیت فضایی 1 -1

در دنیا , آگاهی از روشهای مختلف و استفاده از این ابزار مدرن GPSبا توجه به پیشرفتهایی تکنولوژی

تعیین موقعییت توسط این سیستم ضروری بنظر میرسد . دقت باالی این سیستم و جهانی بودن آن

دلیلی بر استفاده این سیستم در کلیه کارهای نقشه برداری , ژئودزی , هیدروگرافی , کارهای عکسی و

(N.N.S.S)و سیستم تعیین موقعیت GPSوان مقدمه ابتدا مروری بر سیستم ... می باشد . به عن

[1]بحث خواهیم داشت . GPSخواهیم داشت و سپس راجع به مشاهدات سیستم

با سیستم (NASA)توسط ناسا (1960) 61به طور کلی تعیین موقعیت بر مبنای فضا از دهه

Doppler وزارت 2374مچنین کم دقت بودن آن در سال آغاز شد. اما به دلیل وقت گیر بودن و ه

مقاصد و احتیاجات نظامی خود اعالم نیاز به یک سیستم دقیق جامع و برای (DOD)دفاع آمریکا

به وجود آمده و در سال GPSتعیین موقعیت جهانی تعیین موقعیت کرد. از اینجا به بعد سیستم

اریخ نقشه برداری برداشته است . با روی کار آمدن گامی موثر در ت GPSبا پرتاب اولین ماهواره 2389

, OMEGA (N.N.S.S)تمامی سیستم های قبلی از قبیل دوربینهای بالستیک , داپلر , GPSسیستم

LONG-C ,SECOR .[1]به تریج از دور خارج شدند

1 Global Position System

3

[29] سیستم تعیین موقعیت جغرافیایی 1-1شکل

GPSتاریخچه 2 -1

سیستم موقعیت یاب جهانی بوسیله وزارت دفاع آمریکا برای ناوبری سریع و آسان نیروهای نظامی ایجاد

و تکمیل شد . ایجاد و توسعه این سیستم بواسطه رقابتی بود که بین دو ابرقدرت آمریکا و شوروی در

ی کرد که بواسطه میالدی وجود داشت . نیروهای هوایی ایاالت متحده سیستمی را طراح 51اوایل دهه

آن و به کمک چندین ماهواره که دارای ساعتهای بسیار دقیقی در داخل خود بودند میتوانست موقعیت

نیروی هوایی 2379یک شئ ساکن و یا متحرک را بر روی سطح زمین و یا هوا مشخص نماید . درسال

روع به ایجاد سیستم فعلی نمودند و دریایی برنامه ها و مطالعات خود در این زمینه را یکپارچه کرده و ش

نامیده شد به مرور تکمیل گردیده و سیستم موقعیت یاب NAVSTARو این برنامه که اصطالحا

آورد . اتحاد جاهیر شوروی نیز سیستم موقهیت یاب خود را تکمیل کرد که اصطالحا امروزی را بوجود

GLONASS .[1]نامیده می شد

4

[11] سیستم تعیین موقعیت جغرافیایی نحوه عملکرد 2-1شکل

GPSمزایای روش 3 -1

عملیات در انواع شرایط آب و هوایی امکان پذیر است و می تواند در شب یا روز انجام شود ؛

برقراری دید بین ایستگاههای مجاور , دیگر معیاری برای تعیین محل آنها نیست ؛ -

؛دید همزمان چند ماهواره با یک گیرنده زمینی -

؛ (Multi Path)امکان حذف خطاهای موثر از قبیل خطاهای یونیسفر و خزاهای مسیر -

کیلومتر . 211تا 2برای طولهای کوتاه از ppm 1دقت نسبی توانایی -

5

کاربردهای جی پی اس 4 -1

کاربردهای جی پی اس را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد.

کاربردهای نظامی

نظامیکاربردهای غیر

کاربردهای نظامی 1-4-1

جی پی اس از ابتدا با هدف نظامی توسط وزارت دفاع ایاالت متحده طراحی و مورد استفاده قرارگرفته

بود. این خود دلیل روشنی برای تایید این مطلب است که جی پی اس چه کاربردهای گسترده و مهمی

هداف نظامی به ویژگی موقعیت یابی دقیق آن در اهداف نظامی دارد. بیشترین کاربرد جی پی اس در ا

[2]مربوط می شود.

در زیر به چند مورد از این کاربردها اشاره خواهیم کرد:

ناوبری: سربازان از جی پی اس به عنوان وسیله ای برای مسیریابی درشب یا در نقاط ناآشنا

کت دشمن و تعیین و..استفاده می کنند. همچنین از این سیستم برای مشخص کردن مسیر حر

[8]مکان برای برای شلیک موشک نیز استفاده می کنند.

6

[9] سرباز در حال کار کردن با گیرنده جی پی اس 3-1شکل

،عملیات نجات: اگر شخص آسیب دیده دارای گیرنده جی پی اس باشد، در هنگام عملیات نجات

گروه نجات قادراست با مشخص کردن مکان دقیق شخص با استفاده از نرم افزار های خاص نسبت

[9] به کمک رسانی به شخص آسیب دیده اقدام کند.

را دارند که با استفاده از گیرنده های جی پی اس نقشه برداری نظامی: سربازان نظامی توانایی این

خود عملیات نقشه برداری را به صورت دقیق انجام دهند. جی پی اس در نقشه برداری می تواند

برای مشخص کردن ارتفاع ار سطح دریا و فاصله بین دو مکان مورد استفاده قرار گیرد. البته

شگرهایی با وضوح باال برای این کاربردها هستند.بسیاری از گیرنده های جی پی اس مجهز به نمای

7

کاربردهای غیر نظامی 1-4-2

چند مورد از آنها اشاره می کنیم: این کاربردها بیشتر جنبه تجاری دارند که ما در زیر به

مدیریت ترافیک: اطالع دقیق ازآخرین وضعیت ترافیکی برای شرکتهای حمل ونقل، تاکسی رانی، پیک

تلفنی و ..بسیار مهم می باشد. چون که با در اختیار داشتن این اطالعات قادر خواهند بود که های

جی پی اس سیستمی است که می تواند به بازدهی و سود کار خود را به طور چشمگیری باال ببرند

عنوان وسیله ای برای مشخص کردن آخرین وضعیت های ترافیکی استفاده شود. برای مثال شرکت

)این دستگاهها مجهز به 9با نصب دستگاههایی به نام ترافیک منیجر 1تلکانترسی رانی آمریکایی تاک

گیرنده جی پی اس و نرم افزار های مخصوص می باشند( بر روی تاکسی های شرکت خود قادر است

برای آنها آخرین اطالعات ترافیکی را برای رانندگان خود ارسال کند و مسیر با ترافیک پایین را نیز

[17]مشخص کند.

در زیر یک دستگاه ترافیک منیجر را مشاهده می کنید.

[17] دستگاه ترافیک منیجر4-1شکل

2 Telecontar 3 Traffic manager

8

.موارد امنیتی: از جی پی اس می توان به عنوان وسیله ای برای باال بردن ضریب امنیتی استفاده کرد

باارزش با نصب گیرنده های جی پی اس شرکت های حمل و نقل مواد شیمیایی خطرناک و محموله های

بر روی وسایل نقلیه خود و با استفاده ازنرم افزار های مخصوص، این امکان را فراهم می کنند که با ایجاد

ارتباط بی سیم با گیرنده نصب شده روی وسیله نقلیه، مسیر دقیق آن را ردیابی کنند و از این طریق

وردنظر را باال ببرند.ضریب امنیتی حمل مواد و محموله م

برای استفاده های دیگر جی پی اس در موارد امنیتی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

نصب گیرنده های جی پی اس بر روی ساعت مچی و کفش های کودکان برای جلوگیری از گم شدن

آنها.

ه مورد نظر دزدیده یا نصب گیرنده های جی پی اس بر روی انواع وسایل به این منظور که اگر وسیل

[18] یله، قادر به پیدا کردن آن باشیممفقود گردید با استفاده از خاصیت ردیابی و مکان یابی وس

[18] ساعت مجهز به گیرنده جی پی اس 5-1شکل

9

[18] کفش مجهز به گیرنده جی پی اس 6-1شکل

تبلیغات استفاده کرد. برای روشن شدن موضوع مثالی : از سیستم جی پی اس می توان برای4بازاریابی

را ذکر می کنیم:

با استفاده ازنصب گیرنده های جی پی اس درون اتوبوس های عمومی 5شرکت تبلیغاتی دیجیتال ورک

ین که مجهز به مانیتورهایی با اندازه های متوسط می باشند، روش جدیدی برای تبلیغ ابداع کرده است. به ا

صورت که اتوبوس در هر نقطه از شهر که قرار داشته باشد مکان دقیق و زمان دقیق توسط گیرنده جی پی اس

مشخص شده و پس از مشخص شدن مکان و زمان، گیرنده ای مخصوص با سرور شرکت ارتباط برقرار کرده و با

می شود. برای مثال اگر اتوبوس در دریافت اطالعات از سرور تبلیغی متناسب با مکان و زمان از مانیتور پخش

صبح در روبروی یک نوشیدنی فروشی باشد تبلیغ مربوط به یک نوشیدنی گرم از مانیتور پخش می 3ساعت 4 Marketing 5 Digital Werk

10

شب قرار داشته باشد تبلیغ مربوط به یک نوشیدنی سرد از 3شود. ولی اگر اتوبوس در همین مکان در ساعت

[18] مانیتور پخش می شود.

صنعت بانکداری نیاز ضروری به یک مرجع زمانی دقیق دارد. زیرا در دنیای امروز حتی : 6بانکداری

اختالف در حد ثانیه نیز برای نقل و انتقال پول می تواند باعث یک ضرر مالی یا از دست دادن یک

[19] فرصت تجاری شود.

ی باشد که این سامانه دارای دقت یکی از گزینه ها برای استفاده به عنوان مرجع زمانی سامانه جی پی اس م

زمانی بسیار باالیی است. ولی به دلیل انحصاری بودن کنترل این سیستم توسط وزارت دفاع ایاالت متحده،

انتخاب این سامانه به عنوان مرجع زمانی ممکن است امنیت باالیی نداشته باشد.

به این نتیجه رسیدند که سیگنال 1111دانشمندان در آگوست سال : 7پیش بینی وضعیت آب و هوایی

ات خاصی تغییرهای ارسالی از ماهواره های جی پی اس در شرایط خاص آب و هوایی باالی جو دچار

این تغییرات خاص ناشی از شرایط جوی تعریف شده ای می باشد. کارشناسان با مطالعه می شود که

بینی وضعیت آب و هوایی بهبود ایجاد کنند.این تغییرات توانسته اند در عملکرد خود در رابطه با پیش

[20]

جی پی اس در صنعت کشاورزی نیز می تواند باعث بهبود در بازدهی سود و عملکرد 8کشاورزی :

کشاورز شود. برای این منظور می توان با نصب گیرنده های جی پی اس که مجهز به نرم افزارهای

خاصی هستند، باعث کنترل خودکار ماشین آالت کشاورزی شد. برای مثال در زمانی که کشاورز قصد

6 Banking 7 Weather forecasting 8 Farming

11

یا سمپاشی زمین زراعی خود را دارد، بدون نیاز به کنترل فرمان ماشین کشاورزی به صورت کود دادن

[21] می شود. دستی به کار کود دادن یا سمپاشی رسیدگی می کند و باعث بهبود در بازده سود

[21] تراکتور مجهز به گیرنده جی پی اس 7-1شکل

12

اطالعات ماهواره به گیرنده و مصرف کننده طریقه ی وصول 1-5

ماهواره ابتدا اطالعات و داده ای ناوبری را به پنج ایستگاه کنترل که در مناطق کلرادواسپرینک , کوآجالین ,

دیه گوگارسیا , آسنشن و هاوایی قرار دارند ارسال می کند , که در واقع این سیگنالها ماهواره را ردیابی می

ن ایستگاهای اطالعات خود را به ایستگاه کنترل ماهواره ارسال می کنند که در شهر کلرادو کنند . سپس ای

قرار دارد و وظایف آن پرورش داده ها , ردگیری ماهواره و آماده کردن اطالعات برای ارسال به ماهواره و

[1] نظارت بر کنترل روزانه ماهواره ها است .

سپس این داده ها به سه آنتن زمینی دیگر ارسال می شود که توسط این آنتن ها اطالعات کنترل شده به

می شود . Data uploadماهواه

13

GPSمشخصات سیستم 1-6

ماهواره )به انضمام چند ماهواره کمکی ( 14از متشکل GPSدر حال حاضر سیستم تعیین موقعیت جهانی

درجه و پریود ساعتی 55مسیر با زاویه میل 6کیلومتری از سطح زمین قرار دارند که در 11111در ارتفاع

امواج الکترومغناطیسی (L)دو موج با دو فرکانس در باند GPSساعته نجومی درگردشند . هر ماهواره 21

(L1, L2) ارسال می کند. موجL1 1575با فرکانس MHZ و موج L2 1227با فرکانس MHZ . می باشد

مدوله L امواج ماهواره ها متشکل از امواج حامل باندمی باشد . cm 24و cm 19طول موجها به ترتیب

و یک P (Prescies))( و یک کد دقیق )کد C/A Acquistion Coarseشده با یک کد استاندارد ) کد

[2] کد دریانوردی و مختصات ماهواره به صورت توابع زمانی است.

به خاطر ارتفاع زیادشان از بخش بزرگی از زمین قابل رویت اند بطوریکه اگر ماهواره ای GPSماهواره های

دقیقا در باالی کشور کانادا باشد از این ماهواره ها در کشور یونان هم می توان استفاده کرد . البته ماهواره

این درجه باشد . 25تا 21آنها (Elevation Musk. Ang)ها موقعی قابل رویت اند که در زاویه ارتغاعی

زاویه را زاویه ماسک گویند و دلیل وجود زاویه ماسک وجود خطای انکسار یونیسفر در روی سیگنال ماهواره

[9] .است

GPSتعیین موقعیت عوارض با 1-7

نیازی به اقدامات مهم و تهورآمیز GPSجهت دستیابی به داده های بسیار دقیق جغرافیایی با استفاده از

نیست . ورود به این تکنولوژی جدید نیاز به مشاهده دقیق در برریسهای انجام شده در مورد هزینه و

وجود دارد GPS. انگیزه اصلی که در پشت توسعه سیستم تعیین موقعیت جهانی تصحیح خطاهای آن دارد

, همان نیاز به ابزار بسیار دقیقی جهت ناوبری است که در واقع معلوم نمودن موقعیت , سرعت و زمان با

یار باال می باشد . انگیزه اصلی از توسعه این سیستم , نیاز مبرم به تجهیزاتی است که به راحتی دقتهای بس

قعیت نفرات , هواپیماها و موشکهای دوربرد را به تحرکات نیروهای نظامی و ماشین جنگی کمک کرده و مو

14

علم تعیین در حین آموزش و انجام عملیات نظامی تعیین می نماید . این سیستم , تحول عظیمی را در

نوک سوزن را با دقت بسیار , موقعیت بسیار کوچک در حد GPS. تکنولوژی موقعیت به وجود آورده است

وایی )روز و شب ( به راحتی تعیین می نماید . و نیز جهت جمع آوری باال و در هر وضعیت و شرایط آب و ه

[1] و دستیابی به محدوده وسیعی از داده های جغرافیایی به کار میرود.

GPS [29]تعیین موقعیت عوارض با -8-1شکل

GPSی سیستم مزایا 1-8

, جهت جمع آوری داده های موقعیتی معتبر در صحرا استفاده می شود . بگ.نه ای که این GPSمعموال از

این می آید . GISداده ها , در عرصه کنترل ناوبری زمینی و هدایت ناوگان جنگی , به کمک تکنولوژی

مسئله , مزیت آشکار این سیستم , نسبت به روشهای نقشه برداری کالسیک است .

15

, مدل رقومی زمین را برای را برای به دست آوردن محدوده درختان پرت GPSجنگل بانان با به کار بردن

و خارج از دسترسی , تهیه می نماید . درحالی که این عمل توسط روشهای نقشه برداری زمینی و

عوارض و محدوده فتوگرامری بسیار مشکل می باشد . کارشناسان علوم زمینی بین وسیله موقعیتهای دقیق

های مورد نظر را بدون انجام واسطه یابی درونی )انترپوالسیون( نقشه ها به دست می آوردند .

, به سادگی مجموعه ای از داده ها و اطالعات گران قیمت GPSمسئولین شهری با بکار بردن تکنولوژی

ایند .حرکت و پیاده روی در سطح خیابانها جمع آوری می نمشهری را از طریق

از محدودیتهای این تکنولوژی و همچنین مشکالت موجود در به هنگام GISآگاه نمودن استفاده کنندگان

دستیابی به این نمودن آن , امری بسیار مهم است . در این زمینه , نکته بسیار مهم , ارزش به سیستمهای

تعیین موقعیتهای زمینی لزوما یک با توجه به روشهای موجودش در GPSگونه داده ها و اطالعات است .

سیستم آلترناتیو ارزان قیمت را به ما ارائه نمی دهد . عاملی که باعث افزایش بهای کاربرئ روشهای تعیین

.به نظر است GPSمی شود, همان نحوه تصحیح خطاهای موجود در اندازه گیریهای سیستم GPSموقعیت

را می توان منترل نمود . هر چند که GPSاندازه گیریهای میزسد که عوامل و خطاهای واقعی موثر در

ساعتهای ماهواره ها اتمی بوده , ولی خود آنان عامل تولید خطاهای کوچک می باشند.

بوده و تاخیرات ناشی از عبود امواج ماهواره از الیه های اطالعات مداری منتشره از هر ماهواره , توام با خطا

یونسفر و تروپوسفر در نظر گرفته می شوند . به عالوه بعضی اوقات عمال به وسیله ارسال انحراف ساعت

ماهواره و گیرنده و خطاهای مداری , دقت اندازه گیریها را عمدا کاهش داده و رسیدن به باالترین دقتها را

حصار استفاده کنندگان نظامی قرار می دهند . اگر امواج دریافتی از ماهواره بطور ناشناخته ای به فقط در ان

وسیله اجسام و موانع نزدیک به آنتن گیرنده )همانند ساختمانهی بلند( منعکس شوند , در آن صورت

د , هنگام اجرای خطاهای چندگانگی مسیر امواج تولید می شود. چنین وضعیتی توام با مسائل فراوان خو

16

GPS در مناطق شهری به وجود می آید.بناباین تصحیح این گونه خطاها و حذف منابع آن موضوع بسیار

مشکل و پیچیده است . پس برآورد دقت تعیین موقعیت متغییر است , ولی استفاده کنندگان غیرنظامی

GPS تنها به افمریزهای تخمینیC/A در گیرنده های غیر نظامی تک کد دسترسی دارند. این کد معموال

211این گیرنده ها , دارای دقت مسطحاتی حدود %35انتظار میرود فرکانسه کاربرد فراوان دارد . بنابراین

تا اندازه قابل قبول GISمتر باشند . این میزان دقت ممکن است جهت جمع آوری و دستیابی به داده های

این سطح اط دقت نبال دقتهای تقریبا نزدیک به سانتی متر هستند ,باشد ولی برای نقشه بردارانی که به د

کامال مردود است . بنابراین این امر به عهده نقشه برداران زمینی است که با بکارگیری روشهای اندازه گیری

گیری فراهم نمایند . این موضوع در توسعه و بگار GPSجدید تر , امکان دستیابی به دقتهای بسیار باال را با

[1] اهمیت فراوان دارد . GPSسیستم

GPSنحوه عملکرد سیستم -9-1شکل

17

فصل دوم

شبکه تلفن همراه

(GSM )

18

GSMشبکه -1

یعنی شبکه تلفن همراه AVLاکنون به معرفی بخش دیگری از سیستم GPSپس از معرفی سیستم

3GSM می پردازیم شبکه تلفن همراه ایران و البته بخش های وسیعی از دنیا از استاندارد مخابراتی

استفاده می کنند . ما از این شبکه برای انتقال اطالعات مربوط به موقعیت جغرافیایی استفاده می کنیم

[7] ن بهترین راه حل تبدیل می کند .پوشش وسیع این شبکه و قابلیت اعتماد آن را به عنوا

[7] ارزیابی استاندارد های شبکه تلفن همراه 1-2شکل

9 Global System for Mobile communication

19

GSMتاریخچه 2-1

GSM( گروه CEPTهیئت حاکمه اصلی گرداننده ی سیستم ارتباط از راه دور اروپایی ) 2381در سال

900MHZرا به وجود آوردند با هدف اینکه یک سیستم رادیویی به وجود آورده باشند که در باند

فعالیت کند با اعتقاد به اینکه می تواند بر سیستم موفق آنالوگ که در آن زمان در بسیاری از کشورهای

بین 21قا بخشد و از رومینگاروپایی پیاده شده بود، غلبه کند تا بتواند ارتباطات از راه دور اروپا را ارت

فرانسه و آلمان PTTو (CEPT)کشور عضو 16( و EECکشور عضو ) 21که توسط المللی حمایت کند

[7] حمایت می شد.

بعد از صحبت های اولیه سه شریک کار به وجود آمدند و مدتی بعد چهارمین شریک کار مشخص شدند

ند.تا با ابعاد مختلف پروژه دست و پنجه نرم کن

یک هسته ی موقتی در پاریس ایجاد شد تا تالش های شرکای کار را هماهنگ کند و 2386در سال

توصیه نامه ها را مدیریت کند.

در مقایسه با شیوه ی قدیمی ، سیستم دیجیتال جدید باید ظرفیتی برابر یا بیشتر و قیمت برابر یا کمتر

چنین باید می توانست با سیستم آنالوگ همزیستی و کیفیت مکالمه ی بهتر یا برابر را می داشت هم

کند.

سیستم های متفاوتی در پاریس آزمایش شدند و کارآمدترین آنها سیستم معرفی 2386در اواخر سال

نتایج آزمایش ها بررسی شد و به یک موافقتنامه پیرامون 2387بود.در سال ELABشده توسط

د ارئه شده توسط آلمان و فرانسه به دالیلی قبول نشد از خصوصیات اصلی طرح جدید رسیدند.پهنای بان

مورد نیاز برای پشتیبانی از پردازش های پیچیده ممکن VLSI µ1 جمله احتمال اینکه تکنولوژی

[7] است تا زمان تعیین شده آماده نشده باشد.

10 Roaming

20

ها که به طور CODECانتخاب شد.دو تا از CODECیک 16KB/sدر CODECاز بین مقایسه شش

بودند که این دو طرح ترکیب شدند MPE-LPCو RELPقابل مالحظه ای بهتر از بقیه عمل می کردند

به وجود آوردند. KB/S29با بیت ریت LPCو یک

توضیحاتی ارائه خواهد شد . GSMو اجزای شبکه GSMدر ادامه ی این بخش در ارتباط با معماری شبکه

21

GSM شبکه و اجزای معماری 2-2

از پیچیدگی خاصی برخوردار است از تجهیزات و مولفه های زیادی ایجاد شده است به GSMشبکه

[15]: به صورت زیر تقسیم می شود GSMطور کلی اجزای شبکه

( 22ایستگاه سیارMS)

( 21زیر سیستم ایستگاه ثابتBSS)

زیر سیستم شبکه و سوویچینگ(29NSS)

GSM [15]معماری شبکه 2-2شکل

11 Mobile Station 12 Base Station Subsystem 13 Network and Switching Subsystem

22

(MS) سیارایستگاه 1 -2-2

شامل دو قسمت است : ایستگاهاین

14 موبایل ترمینالME

25 مشترک شناسایی ماژول یا کارت سیم SIM

ه کد بین المللی وسیل به دهد انجام را دیتا سرویسهای و مکالمه است قادر گوشی بوسیله مشترک

[15] .شودمی شناسایی 16IMEI موبایل

[15] ایستگاه سیار -3-2شکل

14 Mobile Equipment 15 Subscriber Identity Module 16 International Mobile Equipment Identity

23

(BSSزیر سیستم ایستگاه ثابت ) 2 -2-2

دو از ( عمل می کند وNSSو زیر سیستم شبکه ) (MSاین قسمت مانند اینترفیسی بین ایستگاه سیار )

Aاینترفیس همچنین و BSCو BTSبین را Abisاینترفیس و استشده تشکیل 18BSC و 17BTS قسمت

.گیردمی بکار BSCو MSCبین را

BTS 1-2-2-2

BTS با رادیویی امواج تبادل مسئول ( ایستگاه سیارMS) اطالعات کنترل و تبادل مسئول همچنین و

و هوایی ارتباط که باشدمی مستقلی هایوگیرنده فرستنده شامل BTS یک. باشدمی BSC با

در سرویس کننده تامین واحد کوچکترین BTSو آوردمی بوجود را (MSایستگاه سیار ) با را رادیویی

نامیده سلول که را شبکه از معینی منطقه تواندمی رادیویی امواج بوسیله که باشدمی سیار رادیویی شبکه

شش تا یک از تواندمی سلول در مشترکین چگالی به توجه با BTS هر و قراردهد پوشش تحت شودمی

TRX هر برای معموالً. شود آرایش BTS سکتور 9 توانمی منطقه آن برای پوششی طراحی به توجه با

[15] .گرفت نظر در

: از عبارتند BTS عمده وظایف

رادیویی مسیر روی اطالعات رمزگشایی و رمزنگاری

خالی ترافیکی کانال کیفیت گزارش

توان گیریهای اندازه مستقیم ارسال MS سمت به BSC

از رسیده تصادفی دسترسی هایپالس قطار سازی آشکار MSمختلف های

17 Base Transceiver Station 18 Base Station Controller

24

انتقال کدگذاری اجرای و بیت نرخ تطبیق

BSC 2-2-2-2

را پوشش دهنده یک BTSرا دارد به عبارت دیگر اگر هر BTSوظیفه مدیریت و کنترل چند BSCهر

BSCچند سلول را مدیریت می کند وظیفه BSCبدانیم می توان گفت هر GSMسلول از شبکه سلولی

ها به شرح زیر است :

رادیویی شبکه مدیریت

مدیریت BTSها

با ارتباط ایجادMS

انتقال شبکه مدیریت

با ارتباط برقراری MSC و MS

BTS [15]بر روی چندین BSCنحوه مدیریت یک 4-2شکل

25

BSC با ارتباط برای BTS اینترفیس روی باال سرعت لینکهای از Abis نرخ سازگاری برای.کندمی استفاده

تبدیل برعکس و 64kbps به را kbps 16 اطالعات TRAU نام به واحدی BSC و MSC دو بین اطالعات

.کندمی

BSC,BTS [15]میان Abisاینترفیس -5-2شکل

26

NSS 3-2-2 شبکه و سوویچینگ () زیر سیستم

از دیگر مشترکهای با و هم با موبایل مشترکین بین ارتباط برقراری بر مدیریت NSS بخش اصلی وظیفه

. باشدمی (PSTN)ثابت وتلفن ISDN قبیل

NSS : از قسمت های زیر ایجاد شده است

23MSC )مرکز سوویچینگ موبایل(

11HLR

12VLR

11OMC

GSMاجزای سیستم -6-2شکل

19 Mobile Switching Center 20 Home Location Register 21 Visitor Location Register 22 Operations and Maintenance Center

27

MSC 1-3-2-2 )مرکز سوئیچیگ موبایل(

مرکز سوویچینگ موبایل می باشد که خود دارای اجزای مختلفی است در واقع وظیفه مهم این بخش از

و مدیریت ترافیک و مباحث امنیتی و OMCها و نظارت بر واحد BSCمدیریت GSMمجموعه

[6] را بر عهده دارد. GSMشناسایی مشترکین و به بیان ساده مدیریت کالن شبکه

: عبارتنداز ان اصلی وظایف

مشترک مکان کردن بروز

مشترک شناسایی و ثبت

مکالمات کنترل و سوئیچینگ و مکالمه یابی مسیر

و رادیویی منابع مدیریت Handoverبین های BSCها

GSM [15]وظیفه مرکز سوویچینگ در شبکه 7-2شکل

28

2-2-3-2HLR :

سرپرستی خود را هـای تحـت Mobile Stationوظیفـه ثبـت و نگهـداری موقعیـت MSCبخـش ازاین

اساس آن خدمات ارتباطی و دارد. اینکه هم اکنون موقعیت آنهـا در کـدام سـلول از شـبکه میباشـد و بـر

هر ایستگاه موجود در میگردد. در شبکه سلولی ثبـت HLRشارژینگ آن بـه چـه نحـو میباشـد در دیتـا بـیس

زنگ، و برقراری ارتباط از و یا به آن همگی منوط به دانستن سلول باید ثبت نام شده باشد. ارسـال سـیگنال

[6] موقعیت ایستگاه در شبکه میباشد.

2-2-3-3 VLR :

یا قابلیـت تحـرک ایستگاه ها Mobilityبحث GSMاز آنجا که مهمترین مشخصه و فلسفه وجودی

میباشد، و به طور معمول ایستگاه ها ساکن نبوده و ممکن است بارها از یک سلول به سلول دیگر و از یک اپراتور

برای موقعیت اینگونه ایستگاها به عهده MSCبه اپراتوری دیگر نقل مکان کنند، وظیفه به روزرسانی دیتـابیس

VLR [6]شد. میبا

2-2-3-4 OMC :

این واحد بخش عملیات و نگهداری میباشد. کلیه نـرم افزارهـا و ترمینالهـای ارتبـاطی بـین

واژگان در این بخش قرار دارد. پرسنل نگهـداری کـه در فرهنـگ MSCاپراتورهای نگهداری شبکه و

طریق گفته میـشود از Operating & Maintenanceیا O&Mمخابرات به آنها پرسنل

داشته و بـه شـبکه دسترسـی کنسولهای دسترسی به سخت افزارها و نرم افزارهای کنترل کننده

Backupوظایف مدیریت، نگهداری و نظارت و اموری همچون رفـع خرابیهـا، ترافیـک سـنجی،عملیات

ی این بخش های مخابرات و محاسبه شارژینگ را بر عهده دارند. اصوال در نگهداری سیستمها و شـبکه

همراه تجهیزات سخت افزاری و را معموال خواهیم داشت. استفاده از پرسنل متخصص و کارشناس بـه

عیب و نقص از مهمترین وظایف بخش نرم افزاری برای مدیریت شبکه و تـضمین سـرویس دهـی بـی

29

ا بر عهده دارند. پرسنل آن چنین وظیفه ای ر نگهداری میباشد. در شبکه تلفن ثابـت، مراکـز تلفـن و

[6]

BTS [5]یک نمونه از 8-2شکل

30

فصل سوم

سیستم موقعیت یاب اتوماتیک وسایل

نقلیه

( AVL )

31

: AVLسیستم -3

و نحوه کارکرد آنها بحث GSMو سیستم GPSپس از آنکه در بخش های قبلی در مورد سیستم

صحبت کنیم سیستمی که به جرات می توان 19AVL کردیم موقع آن رسیده است تا در مورد سیستم

یا همان موقعیت یاب اتوماتیک AVLگفت زندگی بشری را تحت تاثیر خود قرار داده است سیستم

( GSMترده تلفن همراه )( و شبکه گسGPSوسایل نقلیه با استفاده از سیستم موقعیت یاب جهانی )

توسعه و گسترش فراوانی یافته است و امکانات متعددی در اختیار کاربران قرار می دهد در سالیان اخیر

توسط ایالت متحده آمریکا و رشد و نفوذ شبکه تلفن GPSبا آزاد شدن امکان استفاده غیر نظامی از

رم افزاری ارزش استفاده و مجهز شدن وسایل همراه و همچنین فراهم شدن امکانات سخت افزاری و ن

نقلیه به آن را دارد .

AVL [23]نحوه عملکرد سیستم 1-3شکل

23Automatic Vehicle Location

32

: AVLانواع سیستم های 3-1

استفاده می کند با توجه به GPSو GSMاز سیستم های AVLهمان طور که می دانیم سیستم

روند AVLهایی که در قسمت فضایی و الکترونیک و مخابرات روی داده است سیستم های –پیشرفت

[6] رو به رشدی را پیموده است و این سیستم را می توان به صورت زیر تقسیم بندی کرد :

سیستمAVL بدون استفاده از بی سیم

سیستمAVL مبتنی بر بی سیم

AVL [22]انواع سیستم های 2-3شکل

33

بدون استفاده از بی سیم : AVLسیستم 3-1-1

اطالعات بدست آمده پیرامون موقعیت خودرو درون حافظه سیستم ذخیره و آنگاه در زمان مشخصی

و یا کارتهای حافظه استخراج میگردد. این روش ارزانتر از USB ،RS232این اطالعات از طریق پورت

نبوده و از GSMروش قبلی بوده زیرا نیازی به صرف هزینه برای استفاده از خدمات شبکه تلفن همراه

لحاظ سخت افزاری نیز پیچیدگی کمتر داشته و کاهش هزینه بیشتری نیز در این بخش خواهیم

از اتوبوسهای بین شهری در کشورمان از این روش برای بازبینی داشت. هم اکنون در تعداد زیادی

الگوهای حرکتی اتوبوس مانند: حداکثر سرعت ،سرعت متوسط، تعداد توقفها و نیز مسیرهای طی شده

استفاده میشود. در پاسگاه های پلیس جاده ای برای شناسائی رانندگان متخلف و یا نظارت بر الگوهای

نصب شده درون آن به اطالعات دقیق و موثقی AVLاج اطالعات از سیستم حرکتی آنها با استخر

یعنی Data Loggerنسبت به سیستمهای قبلی دسترسی مییابند. در واقع در این سیستمها از یک

نی این اطالعات استفاده ثبت لحظه به لحظه موقعیت و الگوی خودرو درون حافظه و بعدا تخلیه و بازبی

[6] .میگردد

[23]در ناوگان اتوبوس رانی AVLاستفاده از سیستم 3-3کل ش

34

مبتنی بر بی سیم : AVLسیستم 3-1-2

درون خود هستند AVLدر این روش هر کدام از خودروها بعنوان مثال کامیونها دارای یک سیستم

اقدام به محاسبه موقعیت جغرافیائی، سرعت، جهت حرکت GPSکه با دریافت سیگنالهای ماهواره های

و در صورت نیاز سایر اطالعات اضافی مانند ارتفاع از سطح دریا کرده و این اطالعات را به یک مرکز

کنترل ارسال میکنند. در مرکز این اطالعات به وسیله کامپیوترهای دارای نرم افزارهای مخصوص به

ی مانیتورها به نمایش در می آید. هم اکنون با توجه به گسترش زیاد صورت گرافیکی و عددی بر رو

شود. در دنیا، برای ارسال این اطالعات از امکانات این شبکه بیسیم فراگیر استفاده می GSMشبکه

[6]

[25]مبتنی بر بی سیم AVLسیستم 4-3شکل

35

امروزه این مبتنی بر بی سیم هستند که امروزه GPRSو GSMو شبکه GPSسیستم های مبتنی بر

که درون خودرو)کامیون، اتوبوس، اتومبیل و AVLسیستم بیشترین مورد استفاده را دارد. یک سامانه کوچک

سیگنالهای دریافتی از ماهواره ها را در اختیار گیرنده GPSیا کشتی( نصب شده است از طریق یک آنتن

زم به ذکر است که هم اکنون ماژولهای بسیار کوچک گیرنده سیستم ناوبری قرار میدهد. ال GPSمخصوص

اطالعات زیادی را در خروجی خود به صورت GPSجهانی با حساسیت دریافتی زیاد در اختیار میباشند. گیرنده

[6]( ایجاد میکند که بعضی از آنها عبارت اند از: USBیا RS232سریال )

چ )استخراج شده از ساعت دقیق اتمی درون ماهواره ها( ساعت به وقت جهانی گرینوی -1

تعداد ماهواره های دیده شده و سطح سیگنال دریافتی از آنها -2

موقعیت جغرافیائی )طول و عرض جغرافیائی( -3

ارتفاع از سطح دریا -4

سرعت حرکت خودرو -5

اکنون باید این اطالعات را به مرکز ارسال کنیم تا بر اساس آنها موقعیت و سرعت و نیز جهت حرکت خودرو بر

روی نقشه جغرافیائی مشخص و حدود تقریبی رسیدن به مقصد نیز تعیین شود. بهترین محیط انتقال که امروزه

یک سیم کارت مربوط به یکی از میباشد. GSMدر کشور ما نیز گسترش زیادی یافته است شبکه موبایل

قرار دارد که در زمان نیاز به انتقال اطالعات AVLدرون هر سیستم GSMاپراتورهای ارائه دهنده خدمات

که معموال توسط مرکز تقاضا میشود، ارتباط با شبکه موبایل را برقرار و این اطالعات به صورت GPSدریافتی از

36

SMSیک GPRSو یا بوسیله 14

ارسال و در مرکز با دریافت آن و ارسال به نرم افزار مخصوص موقعیت دقیق 25

خودرو بر روی نقشه تعیین میگردد.

: AVLکاربرد های سیستم 3-2

این سامانه قابلیت های فراوانی دارد و سازمان های زیادی می توانند از این سامانه به عنوان بخش اصلی

ده کنند که بعضی از آنها عبارت اند از :و یا در کنار سایر بخش ها استفا

. چک کردن آنکه وسایل نقلیه سازمانها از مسیر خود منحرف می شوند

.چک کردن آنکه وسایل نقلیه سازمانها به موقع به مقصد خود می رسند

چک کردن امنیت وسایل نقلیه سازمانها

نزدیک تر است چک کردن کدام یک از خودرو های یک شرکت تاکسی رانی به مشتری

برای ردیابی و اعزام سریع خودرو ها ی نیروی انتظامی به محل ماموریت

ردیابی بالدرنگ اتوبوس های سازمان اتوبوس رانی

AVLکاربرد های سیستم -5-3شکل

24 Short Message 25 Global Packet Radio Service

37

AVLمزایای سیستم 3-3

به شرح زیر است : AVLمزایای سیستم

ساعت شبانه روز 14روز هفته و 7نقلیه خود را در کاربران این امکان را دارند که وسایل

ردیابی و کنترل کنند .

مدیران سازمان ها می توانند سرعت غیر مجاز و انحراف از مسیر خودرو های خود را متوجه

شوند .

صرفه جویی در مصرف سوخت و زمان

افزایش بهره وری و اثربخشی سازمان ها

افزایش امنیت کاال ها و کامندان

AVLمزایای سیستم -6-3شکل

38

فصل چهارم

AVL طراحی و پیاده سازی سیستم

39

: AVLطراحی و پیاده سازی سیستم -4

AVLدراین فصل با توجه به مفاهیم نظری ارائه شده در فصول پیشین اقدام به پیاده سازی یک سیستم

را مورد بحث قرار می دهیم AVLمی کنیم در حقیقت این فصل اصول فنی و مهندسی تجهیزات سیستم

اجزای آن را مورد بررسی قرار می دهیم و آن را به طور عملی مورد پیاده سازی قرار می دهیم .

از دو قسمت تشکیل شده است : AVLیک سیستم

(Moblileبخش متحرک ) .2

(Fixedبخش ثابت ) .1

با محاسبه طول از مبدا GPS( نصب میشود که ماژول vehicleمتحرک درون وسیله نقلیه ) بخش

(Longitude( و عرض از مبدا)Longitude و سپس ارسال آن به ماژول )GSM تفسیر آن و ارسال آن

نشان می دهد تمامی Google Mapبه بخش ثابت و سپس بخش ثابت موقعیت جغرافیایی را روی

نوان شده در باال شامل پیاده سازی سخت افزاری و پیاده سازی نرم افزاری است که در این بخش موارد ع

مربوطه پیوست شده CD به تشریح نرم افزار و سخت افزار های مربوطه می پردازیم که این نرم افزار ها در

است .

سی شود برای حفظ برای بررسی قسمت متحرک می بایست سخت افزار و نرم افزار قسمت متحرک برر

همبستگی مطالب ابتدا سخت افزار قسمت متحرک و سپس نرم افزار قسمت متحرک را مورد بررسی قرار

میدهیم سپس همین توضیحات را برای قسمت ثابت انجام می دهیم.

40

سخت افزار بخش متحرک : 4-1

شامل بلوک دیاگرام مطابق با شکل زیر است : AVLبخش متحرک سیستم سخت افزار

بلوک دیاگرام بخش متحرک -1-4شکل

41

ز بخش های مختلفی تشکیل شده است .سخت افزار قسمت متحرک ا

: SIM908ماژول 4-1-1

و یا SMSبا از سیگنال های ماهواره و ارسال این اطالعات کار اصلی این ماژول دریافت موقعیت جغرافیایی

GPRS . می باشد

این ماژول دارای قسمت های مختلفی است :

: GPSماژول 4-1-1-1

سیگنالهای سامانه ناوبری جهانی را تعبیه شده است SIM908که در خود دستگاه این ماژول

روجی ماژول شامل اطالعات زیادی از جمله : طول از دریافت و اقدام به محاسبه موقعیت می کند خ

مبدا و عرض از مبدا و ساعت جهانی و ارتفاع از سطح دریا وتعداد ماهواره های مشاهده شده و شدت

[6] سیگنال دریافتی از ماهواره می باشد .

SIM908ماژول 2-4شکل

42

هر یک دقیقه اطالعات خود را GPSقرار می گیرد ماژول SIM908این اطالعات در اختیار ماژول

به روز رسانی می کند.

دارای فرمت های مختلفی است از جمله این فرمت ها می توان به GPSاطالعات خروجی ماژول

$GPGGA, $GPGLL , $GPGSA , $GPGSV , $GPRMC اشاره کرد که در زیر فرمت

$GPGGA را مورد بررسی قرار می دهیم.

GPSدر ماژول GPGGA$فرمت -3-4شکل

UTC Timeرا مشخص می کند و GPSفرمت IDدر حقیقت Message IDدر این فرمت

است N/S Indicatorیا همان طول از مبدا است و Latitudeمورد بعدی می باشد ساعت جهانی

ت و یا همان عرض از مبدا اس Longitudeکه مشخص کننده شمال یا جنوب است و بعد از آن

E/W Indicator مشخص کننده غرب یا شرق است در انتهاSatellites Used است که به ما می

گوید این ماژول برای یافتن موقعیت جغرافیایی از چند ماهواره استفاده کرده است که تعداد ماهواره

هواره های بدیهی است که هر چه تعداد ما مورد می باشد 21و حداکثر 1های مشاهده شده حدالقل

[12] . مشاهده شده بیشتر باشد موقعیت جغرافیایی دقیقتر است

43

GSM Modem 2-1-1-4 :

است همانطور که می دانیم برای ارسال GSM Modemیکی از اجزای سخت افزاری مهم این پروژه

می باشد GSMاستفاده می شود بستر مورد استفاده ما در این پروژه WIMAX ,GSMداده ها از

نیاز به ابزاری به PSTNمانند دسترسی به شبکه معمولی تلفنی GSMبرای دسترسی به شبکه

[11] عنوان اینترفیس و مبدل سیگنال داریم .

اطالعات ما از طریق اینترفیس بی سیم ارسال و دریافت می شود که از طریق نسل دوم ارتباطات

(SMS اقدام به ارسال اطالعات می کن ) یم اطالعات همانند یکSMS عادی به قسمت ثابت ارسال

می شود .

44

: GPS آنتن 4-1-1-3

می باشد که سیگنال های ماهواره های مستقر در فاصله بیست GPSدومین بخش از این سیستم آنتن

می دهد این آنتن باید به گونه ای نصب GPSهزار کیلو متری را دریافت می کند و آن را به ماژول

شود که آسمان را به طور واضح ببیند شکل زیر تصویر این آنتن را نشان می دهد .

GPS [26]آنتن – 4-4شکل

: GSMآنتن 4-1-1-4

یا هر SIM908یا فرستنده و گیرنده های کوچکی هستند که بر روی ماژول GSMدر حقیقت آنتن های

ماژول دیگر نصب می شوند و اقدام به ارسال و دریافت اطالعات می کنند شکل زیر تصویر این آنتن را نشان می

دهد .

45

GSM [27]آنتن 5-4شکل

قسمت کنترلر )میکروکنترلر یا لپ تاپ( 4-1-1-5

در این قسمت نگارنده از لپ تاپ استفاده کرده است که نرم افزار مربوطه بر روی لپ تاپ نصب شده است و

وظیفه کنترل و نظارت را بر عهده دارد در قسمت نرم افزار بخش متحرک به طور مفصل در مورد آن صحبت می

بوده که به RS232ریال و استاندارد با لپ تاپ با پورت س SIM908کنیم الزم به ذکر است که ارتباط ماژول

تنظیم 9600b/sراحتی امکان ارسال و دریافت کنترل اطالعات وجود دارد سرعت ارسال و دریافت را روی

کرده ایم که مقدار استاندارد در ارسال و دریافت اطالعات می باشد .

46

نرم افزار بخش متحرک : 4-2

پیوست شده است . CDنوشته است که کد نرم افزار مورد نظر در #Cن نگارنده این نرم افزار را با زبا

وظایف این نرم افزار به شرح زیر است :

برقراری ارتباط بین ماژولSIM908 )و قسمت کنترلر )لپ تاپ یا میکروکنترلر

روشن و خاموش کردن آنتن و ماژولGPS

دریافت اطالعات از ماژولGPS و کنترن معتبر بودن آن

استخراج طول از مبدا و عرض از مبدا از اطالعات دریافتی

ارسال اطالعات به بخش ثابت سیستمAVL

را به لپ تاپ وصل کردیم و نرم افزار را اجرا کردیم اولین صفحه که اجرا SIM908پس از آنکه ماژول

میشود صفحه ارتباط ماژول با قسمت کنترلر است که تصویر آن را در زیر مشاهده می کنید .

صفحه اول نرم افزار بخش متحرک -6-4شکل

47

ت ارسال و دریافت اطالعات از پورت ( و سرع COM1در این قسمت باید نام پورت موررد نظر )به عنوان مثال

( تنظیم شود بعد از آنکه تنظیمات به درستی انجام گرفت وارد صفحه زیر 9600b/s سریال )به عنوان مثال

می شویم .

GSM و GPSصفحه تنظیمات -7-4شکل

و با کلیک بر روی phone nember , messageدر این صفحه و در قسمت سمت راست پس از تکمیل

پیام ما به شماره مورد نظر ارسال میشود . Sendدکمه

روشن می شود و در Gpsآنتن و ماژول Turn On The Gps در قسمت سمت چپ با کلیک بر روی دکمه

را روشن می کند و دستور GPSماژول AT+CGPSPWR=1پنل آن اطالعات زیر چاپ می شود که دستور

AT+CGPSRST=0 ماژول زاRestart .می کند و آن را برای دریافت اطالعات آماده می کند

48

GPSتنظیمات ابتدایی -8-4شکل

کلیک کردیم در حقیقت دستور Get Information From Satelliteهنگامی که بر روی دکمه

AT+CGPSINF=2 . اجرا می شود و اطالعات دریافتی از ماهواره در پنل زیر چاپ می شود

اطالعات دریافتی از ماهواره -9-4شکل

طول از مبدا و عرض از مبدا از این Send My Location To Server با کلیک کردن بر روی دکمه

ارسال می شود . AVLاطالعات استخراج می شود و به بخش ثابت سیستم

49

سخت افزار بخش ثابت : 4-3

اکنون به توضیح بخش ثابت می پردازیم همان طور که گفته شد بخش متحرک موقعیت جغرافیایی را

به بخش ثابت ارسال می کند سخت افزار این اطالعات را به نرم افزار بخش ثابت می دهد و نرم افزار

را به طور مفصل توضیح می دهیم . عملیات مورد نظر را انجام می دهد که در بخش مربوطه آن

Serverو یک GSMرا نخواهیم داشت و نیاز به یک ماژول GPSدر بخش ثابت و مرکزی ماژول

داریم شکل زیر تصویر این بخش را نشان می دهد .

[28] سخت افزار بخش مرکزی -11-4شکل

50

Serverبه RS232از طریق پورت سریال و استاندارد GSM Modemهمان طور که در تصویر می بینیم

تنظیم شده است . Server 9600b/sمتصل می شود سرعت ارسال و دریافت این مودم با

از آنجا که سخت افزار بخش ثابت با سخت افزار بخش متحرک تفاوت زیادی ندارد لذا از توضیح آن صرف نظر

متحرک می پردازیم .می کنیم و به تشریح نرم افزار بخش

51

نرم افزار بخش متحرک : 4-4

پیوست شده CDنوشته است که کد های مورد نظر در #Cنگارنده نرم افزار بخش متحرک را با زبان

است .

همان طور که واضح است این قسمت باید منتظر ارسال اطالعات از جانب وسایل نقلیه باشد و به محض

( در صورت معتبر بودن اطالعات می بایست SMSاطالعات از طریق سرویس پیام کوتاه )رسیدن این

آن را روی نقشه مورد نظر نمایش دهد ما برای نمایش اطالعاتمان بر روی نقشه از امکانات آماده

Google استفاده می کنیم از نظر نگارنده و تحقیقاتی که صورت گرفته شده است این نرم افزار بسیار

قیق و استفاده از آن بسیار راحت است و تنها نیازمند متصل بودن به اینترنت است .د

شکل زیر نمایی از صفحه اول نرم افزار را نشان می دهد .

نمایی از صفحه اول نرم افزار بخش متحرک -11-4شکل

52

دریافت اطالعات با همان طور که در بخش قبل گفته شد این صفحه با دریافت نام پورت و سرعت ارسال و

GSM Modem . ارتباط برقرار می کند

صفحه زیر باز می شود. Serverبا GSM Modemبعد از ارتباط موفق

نمایی از نرم افزار بخش متحرک -12-4شکل

در صورت وجود اطالعات معتبر پنل زیر نمایان می شود New Vehicleکه با کلیک کردن بر روی دکمه

اطالعات معتبر که از قسمت متحرک رسیده است -13-4شکل

53

در ساعت 11/13/1129در تاریخ Ardavanخط اول این پنل می گوید که پیغام جدیدی از طرف کاربر

آمده است خط دوم پنل حاوی متن پیغام است . 25:95

. 29.467214,53.634567,$$متن پیغام بدین صورت است :

59,694567مشخص کننده طول از مبدا و 13,467124ام معتبر است یا خیر و مشخض می کند که پی $$

مشخص کننده عرض از مبدا است اینک وقت آن رسیده تا موقعیت جغرافیایی را روی نقشه نمایش دهیم .

شکل زیر حاوی این مطلب است :

نمایش موقعیت بر روی نقشه جغرافیایی -14-4شکل

54

فصل پنجم

گیرینتیجه

55

در این بخش به نتیجه گیری از داده های بدست آمده از فصول پیـشین میپـردازیم البتـه در فصل چهارم به

صورتی مشروح و با بیان جزئیات به نتایج الزم رسیدیم اما در اینجا و با اختـصارنتایج حاصل را بازنویسی

کامل در داخـل کـشورامکان پذیر بوده و بازار پر رونقی را میتوان AVLمیکنیم. طراحی و ساخت یک سیستم

مبتنی بر فن آوری باالئی در علوم و فنون AVLبرای آن در انتظار داشـت. از آنجـا کـه سیـستمهای

های مبتنی بر نانو تکنولوژی و فرایند ساخت Chipsetالکترونیک و مخـابرات میباشـند، و نیـاز بـهماژولها و

و متاسفانه با توجه به ضعف کشور در این مقوله به نظر میرسد بخش اعظم ، یچیده نیمه هادی ها دارندپ

سیستمهای ساختهشده در ایران مبتنی بر واردات المانها و اجزای تشکیل دهنده آن و نهایتا مونتاژ آنها بـر

لیـد ایـن محـصول نیـست. اسـاس طراحی داخلی باشد. این مشکل هرگز دلیلی بر عـدم رغبـت بـه تو

قابل تولید و توسعه در Monitoringبخشهائی مانند آنتن و نیز نرم افزارهای الزم در بخش کنترل و یا

ردم میتواند مقبال ایران بوده و همچنین طراحی و ساخت سیستم در ایران و با حمایت دولت از صـنایع و است

لوگیری کرده و سیستمهائی ارزانتر را تولید کرد. از خروج مقادیر بسیار زیادی ارز از کشور ج

56

مراجع و منابع

مراجع فارسی

و کاربرد آن ،سازمان جغرافیایی GPS( ،2989)عباسعلی ،صالح آبادی .2

(،سیستم موقعیت جهانی ،شیراز :انتشارات نوید2985پاسیار، شهریار ) .1

نص،انتشارات AVRنعیمی ، آناهیتا ،میکروکنترلر های .9

http://hamshahrionline.irسایت روزنامه همشهری : .4

http://tavanir.orgسایت خبری شرکت توانیر : .5

مطالعه، طراحی و پیاده سازی سیستم ردیابی اتوماتیک (،1388پاسیار ، شهریار ، ) .6

،پایان نامه ( GSMو شبکه تلفن همراه) GPSبا استفاده از فناوری (AVLخودروها)

کارشناسی ارشد

57

مراجع التین

7. GSM , cdmaOne and 3G Systems ,Chin-Chun-Lee ,2001

8. S. Pace, The Global Positioning System: Assessing National Policies,

Rand Corporation, San Monica, CA, 1995.

9. M. Brain, ‘‘How GPS receivers work’’, Howstuffworks (http://

www.howstuffworks.com/gps.htm).

10.GPS-GSM Mobile Navigator, Ma Chao & Lin Ming, Atmel Application

Journal,2007

11.GPS-SMS Communication Channel for the AVL System,Andrew

S.Young & joseph eskobla, Dept of Physics,University of west

indies,2008

12 .http://www.garmin.com [cited sep 2013 ]

13 .http://www.gsmword.com [cited sep 2013 ]

14 .http://www.w3.org [cited sep 2013 ]

15 .http://www.tutorialspoint.com[cited sep 2013 ]

16 .http://www.google.com [cited sep 2013 ]

17. http://www.eyefortransport.com [cited sep 2013 ]

18. http://www.thedesertsun.com [cited sep 2013 ]

58

19. www.trimble.com/gps [cited sep 2013 ]

20. http://www.sciencedaily.com [cited sep 2013 ]

21. http://gpseducationresource.com [cited sep 2013 ]

22. http://www.gsm-modem.de [cited sep 2013 ]

23. http://www.greyhawktech.com [cited sep 2013 ]

24. http://shahryarnews.net [cited sep 2013 ]

25. http://worldtron.en.ec21.com [cited sep 2013 ]

26. http://antennas.diytrade.com/ [cited sep 2013 ]

27. http://gzgkzs.en.made-in-china.com [cited sep 2013 ]

28. http://electroswift.com [cited sep 2013 ]

29. http://gps.gov [cited sep 2013 ]