Ứng dụng GPS trong xây dựng ứng dụng tra cứu thông tin giao thông đô thị trên điện thoại di động

Nội dung text: Ứng dụng GPS trong xây dựng ứng dụng tra cứu thông tin giao thông đô thị trên điện thoại di động

1. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG GPS TRONG XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRA CỨU THÔNG TIN GIAO THÔNG ĐÔ THỊ TRÊN ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG Nguyễn Minh Hải1, Trần Thanh Phước2, Dương Thị Mộng Thùy3 1Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm TP. HCM 2,3Khoa Công nghệ thông tin – Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Ngày gửi bài: 03/09/2014 Ngày chấp nhận đăng: 15/09/2014 TÓM TẮT Nhu cầu tra cứu thông tin giao thông trên điện thoại di động ngày càng trở nên quan trọng và cấp thiết trong thời đại ngày nay, đặc biệt là ở những đô thị lớn. Trong bài báo này, chúng tôi sẽ trình bày cách sử dụng GPS để xây dựng ứng dụng tra cứu thông tin giao thông đô thị trên điện thoại di động. Chúng tôi sử dụng TCP- Socket trên ngôn ngữ Java và cơ sở dữ liệu MySql để tiến hành cài đặt thực nghiệm. Chúng tôi đã thực nghiệm được trên điện thoại di động một số chức năng như: hiển thị bản đồ, tra cứu, cập nhật thông tin hình ảnh và trao đổi dữ liệu giữa client và server. Từ khóa: GPS, giao thông đô thị, điện thoại di động. GPS APPLICATIONS IN CONSTRUCTION APPLICATIONS INQUIRY URBAN TRANSPORT IN MOBILE PHONE ABSTRACT The need of looking up the traffic information on mobile phones is becoming important and urgent in nowadays, especially in the big cities. In this paper, we present how to use GPS to build the application of looking up urban traffic information on mobile phones. We use TCP-Socket on Java language and My Sql database to conduct experiments. We experimented some functions successfully, such as map displaying, searching, updating image information and exchanging data between client and server. Keywords: GPS, urban traffice, mobile phones. 1. GIỚI THIỆU Trong cuộc sống hiện đại, giao thông là một trong những vấn đề gây nhiều bức xúc cho xã hội, nhất là ở những thành phố lớn. Với việc cơ sở hạ tầng chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế, mật độ phương tiện tham gia lưu thông ngày càng tăng, đã góp phần làm cho tình trạng kẹt xe gia tăng, đặc biệt là vào những giờ cao điểm. Điều này đã gây không ít khó khăn cho người tham gia giao thông, lãng phí tiền của của xã hội và làm giảm thiện cảm của khách du lịch. Nếu có một ứng dụng trên điện thoại di động cung cấp thông tin trực quan cho người dùng tại các nút giao thông cũng như trên mọi tuyến đường, sẽ giúp người dùng có tra cứu thông tin trước khi tham gia giao thông và chọn được cho mình tuyến đường thích hợp, tránh đi vào những điểm kẹt xe vào giờ cao điểm thì. Từ đó sẽ giảm được chi phí và thời gian do vấn nạn kẹt xe gây ra. Xây dựng hệ thống cảnh báo giao thông trực quan và chính xác cho người dùng trên các thiết bị di động. Hy vọng bài báo sẽ là một đóng góp về mặt giải pháp thực tiễn cho vấn đề hệ thống thông tin quản lý giao thông đô thị. Điều này là rất hữu ích, khi mà hiện nay chúng ta vẫn chưa có những giải pháp tốt nhất để quản lý tình hình giao thông trên cả nước. Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS để xây dựng ứng dụng tra cứu hình ảnh giao thông trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh sẽ cung cấp cho người dùng hình ảnh mới nhất tại các giao lộ hoặc một tọa độ bất kỳ do người dùng chọn trên bản đồ. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của bài báo là nhằm triển khai và hiện thực một cách tiếp cận trong vấn đề quản lý giao thông đô thị. Trong cách tiếp cận này, tôi đã xây dựng và thử nghiệm một cách tra cứu thông tin theo mô hình hai lớp, với những tính năng đặc thù sau: upload các hình ảnh của người dùng gửi về lên bản đồ và tra cứu hình ảnh tại các vị trí bất kỳ trên bản đồ. Kết quả nghiên cứu của đề tài đóng góp thêm một giải pháp cho vấn đề quản lý giao thông đô thị hiện nay. TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM - SỐ 04/2014 39
2. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 2. CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN. Trong phần này, tôi sẽ trình bày một số công trình liên quan đến một số ứng dụng tích hợp giữa GPS và bản đồ số trên các thiết bị di động. Công trình nghiên cứu của nhóm tác giả Trần Trọng Đức, Võ Minh Hải [5] và nghiên cứu của tác giả Lý Thành [4] về việc tích hợp phần mềm GIS và GPS với các thiết bị truyền thông cầm tay giúp người dùng tìm đường đi ngắn nhất trên bản đồ số và xác định vị trí trên bản đồ số. Nghiên cứu của các tác giả này giúp người sử dụng tìm đường đi ngắn nhất giữa 2 địa điểm bất kỳ nhưng không xác định mật độ phương tiện giao thông trên đoạn đường đó. Ở khía cạnh khác, công trình nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thành Phước [3] đã đưa ra giải pháp xử lý ảnh giao thông được gửi về từ hệ thống camera rồi đưa đánh giá dưới dạng tin nhắn. Giải pháp đưa ra trong nghiên cứu này rất hay nhưng chủ yếu kết quả trả về cho người dùng ở dạng tin nhắn, rất khó để người dùng hình dung rõ mật độ phương tiện giao thông tại vị trí cần tra cứu. 3. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG Về phía Server: cung cấp ảnh bản đồ số cho Client với cơ sở dữ liệu là bản đồ thành phố và hình ảnh trực quan tại các điểm bất kỳ được xác định trên bản đồ để có thể cung cấp cho người dùng khi nhận được yêu cầu. Về phía Client: cụ thể ở đây là Mobile Client, Client có chức năng chính là upload các hình ảnh giao thông chụp được lên bản đồ và nhận hình ảnh từ Server gửi đến theo yêu cầu từ phía Client. Hình 1.Sơ đồ kiến trúc hệ thống. 3.1. Xây dựng Server Server được xây dựng dựa trên nguyên tắc mở kết nối cho các Mobile Client gửi yêu cầu thông qua kết nối đó. Server chạy tiến trình socket server tại một cổng xác định (ví dụ: 1660). Server sẽ khởi tạo một đối tượng socket server tại cổng này và lắng nghe liên tục để kiểm tra kết nối từ các Mobile Client. Nhiệm vụ chính của Server là chờ Client gửi yêu cầu – tiếp nhận và xử lý yêu cầu – trả kết quả về cho Client. Sau khi nhận được thông tin từ Mobile Client, kết nối với Mobile Client sẽ được đóng lại và Server sẽ tiến hành phân tích cập nhật dữ liệu nhận được từ Mobile Client. Server xử lý ảnh trả về cho Client. Để làm được điều này, trước hết Server phải xử lý chuỗi yêu cầu do Client gửi đến để có được các thông số chính xác. Khi có các thông số chính xác, Server sẽ tiến hành xử lý để trả về ảnh phù hợp cho Client. TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM - SỐ 04/2014 40
3. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 3.2. Xây dựng Client Ứng dụng bản đồ số trên Mobile Client hoạt động độc lập, với đầy đủ các chức năng hiển thị trên bản đồ, tra cứu hình ảnh giao thông, xác định vị trí kẹt xe hoạt động trên cơ sở dữ liệu riêng chứa trong Mobile. Khi có yêu cầu trao đổi cập nhật thông tin về địa điểm, hình ảnh với Server, ứng dụng trên Mobile Client sẽ kết nối internet bằng GPRS, wifi hoặc 3G. Sau khi kết nối được thiết lập, ứng dụng trên Mobile sẽ mở 1 socket client trên một cổng xác định, ví dụ: 1660, kết nối đến socket server trên Server đã xác định trước địa chỉ IP. Sau khi kết nối được chấp nhận, Mobile Client sẽ tiến hành trao đổi thông tin với Server. 3.3. Một số chức năng chính được phát triển. 3.3.1. Chức năng xác định vị trí Mobile Client bằng GPS Nếu tiến hành quá trình lấy tọa độ GPS sau khi chụp hình thì đôi lúc tọa độ GPS sẽ không thể xuất hiện ngay được vì phải mất thời gian truy xuất cơ sở dữ liệu GPS của mạng di động nên kinh độ, vĩ độ lúc này sẽ nhận giá trị là 0 giống như hình 2. Như vậy hình ảnh giao thông được chụp upload lên bản đồ có vị trí không chính xác. Chính vì thế ứng dụng trên Mobile Client tiến hành lấy tọa độ GPS ngay khi khởi động chương trình và chỉ khi lấy được tọa độ GPS của máy thì chương trình mới tiếp tục thực hiện các chức năng khác của chương trình. Hình 2.Tọa độ GPS được truy xuất sau khi chụp hình. 3.3.2. Chức năng ánh xạ tọa độ GPS vào trong bản đồ số Việc ánh xạ tọa độ GPS vào trong tọa độ của bản đồ số của mình giúp cho việc upload các hình ảnh của Client lên bản đồ được chính xác trong cơ sở dữ liệu và nó cũng giúp xác định vị trí của Client trên bản đồ. m_long − TOP_LON x = DX_LON m_lat − TOP_LAT y = DY_LAT Trong đó: BOTTOM_LAT−TOP_LAT BOTTOM_LON−TOP_LON DY_LAT = , DX_LON = , m_lon vàm_lat là kinh Y_SIZE_MAP X_SIZE_MAP độ và vĩ độ của Mobile Client được xác định bằng GPS TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM - SỐ 04/2014 41
4. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 3.3.3. Chức năng kết nối và trao đổi thông tin với Server. Ý tưởng chính để xây dựng chương trình là dùng Socket để thực hiện việc kết nối giữa Client và Server. Từ đó thông tin được trao đổi hoàn toàn thông qua Socket, từ việc gửi nhận dữ liệu cũng như xử lý thông tin. Hình 3.Quá trình kết nối client-server. 3.3.4. Hiện thị phần bản đồ ngay tại vị trí Mobile Client đang dừng Điều này rất quan trọng vì sẽ giúp cho Client biết vị trí hiện tại của mình đang ở đâu để thuận tiện cho việc tra cứu thông tin trên bản đồ. Khi hiển thị phần bản đồ lên màn hình di động thì vị trí của Client sẽ nằm ngay chính giữa phần bản đồ đó. _푙표푛 − 푃_퐿 _푠 푒푒푛_푤𝑖 푡ℎ 표표 = − _퐿 2 _푙 푡 − 푃_퐿 _푠 푒푒푛_ℎ푒𝑖𝑔ℎ푡 푌 표표 = − 푌_퐿 2 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM - SỐ 04/2014 42
5. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Trong đó: TOP_LON: là kinh độ của vị trí góc trên bên trái của bản đồ,BOTTOM_LON là kinh độ của vị trí góc dưới bên phải của bản đồ,TOP_LAT là vĩ độ của vị trí góc trên bên trái của bản đồ, BOTTOM_LAT là vĩ độ của vị trí góc dưới bên phải của bản đồ,X_SIZE_MAP chiều rộng của bản đồ, Y_SIZE_MAP chiều cao của bản đồ, MapXCoor chiều rộng của phần bản đồ sẽ được load lên Client, MapYCoor chiều cao của phần bản đồ sẽ được load lên Client,m_screen_width chiều rộng của màn hình máy Client vàm_screen_height chiều cao của màn hình máy Client. 3.4. Thực nghiệm Yêu cầu phần mềm: để khai thác tối đa sức mạnh của hệ điều hành Java cho máy Server và máy Mobile Client, sản phẩm được thực hiện sử dụng ngôn ngữ lập trình J2ME và J2EE trong bộ Java của hãng Sun Yêu cầu thiết bị: Mobile Client phải có chức năng chụp hình, bắt được sóng wifi và phải có hệ thống định vị toàn cầu GPS. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu: MySQL có thể đáp ứng tốt nhiệm vụ lưu trữ theo yêu cầu trên và ứng dụng dùng công cụ WAMP Server để sử dụng và khai thác hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL. Cơ sở dữ liệu bản đồ MySQL và ứng dụng socket server được cài đặt trên máy chủ IBM X386, 2 CPU P4 3.0GHz, Ram: 4GB và được kết nối internet ADSL. Ứng dụng bản đồ số trên Mobile được cài đặt thử nghiệm trên máy E72 của hãng Nokia và O2 XDA Atom của hãng O2. Cả 2 máy đều có kết nối wifi, GPRS hoặc 3G Hệ thống chúng tôi xây dựng gồm các chức năng như sau: Bảng 1.Các chức trên Server STT Chức năng Ý nghĩa sử dụng 1 Lưu trữ Lưu trữ hình ảnh được gửi về từ client. Tiến hành các thao tác kết với hệ quản trị cơ sở dữ 2 Kết nối Cơ sở dữ liệu liệu MySQL. Bảng 2.Chức năng trên Client STT Chức năng Ý nghĩa sử dụng Tải bản đồ từ server tới client ngay tại vị trí client 1 Tải bản đồ đang đứng. Chụp lại hình ảnh tại một giao lộ hoặc tuyến đường 2 Chụp hình bất kỳ. Thực hiện upload hình ảnh chụp được lên bản đồ tại 3 Upload hình ảnh vị trí client đang đứng được xác định bằng GPS. Xem các hình ảnh tại một giao lộ hoặc một vị trí bất 4 Tra cứu hình ảnh kỳ do Mobile Client khác upload lên bản đồ. TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM - SỐ 04/2014 43
6. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 5 Thoát Thoát khỏi chương trình. 6 Phóng to bản đồ Phóng to bản đồ 7 Thu nhỏ bản đồ Thu nhỏ bản đồ Kết quả thực hiện áp dụng trong phạm vi thành phố Hồ Chí Minh. Một số hình ảnh về ứng dụng bản đồ số trên Mobile đã phát triển được minh hoạ bên dưới: - Hình 4. Load và hiển thị vị trí Mobile Client Hình 5. Chức năng chụp ảnh Hình 6.Tọa độ GPS được truy xuất khi upload hình Hình 7. Chức năng xem hình ảnh sau khi chụp giao thông tại một vị trí bất kỳ 4. ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG Với kết quả thử nghiệm ở trên chúng tôi cho rằng hệ thống hoạt động khá ổn định và có thể ứng dụng vào thực tế nhằm giúp giảm ùn tắc giao thông đô thị. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống cần phải bổ sung thêm các chức năng đánh giá thông tin, kiểm duyệt thông tin, phải có một số lượng lớn hình ảnh được upload lên bản đồ và phải được cập nhật thường xuyên. Nhìn chung, chương trình đã hoàn thành tốt các yêu cầu cơ bản được đặt ra, đã xây dựng được một phần mềm ứng dụng chạy được trên nhiều điện thoại di động phổ biến trên thị trường. Phần mềm đã hỗ trợ cho người sử dụng xem bản đồ, tra cứu thông tin giao thông tại một địa điểm bất kỳ được thực hiện nhanh, việc xác định vị trí tra cứu và tốc độ tra cứu thông tin hình ảnh có độ chính xác cao nhờ truy xuất hệ tọa độ GPS và cách ánh xạ tọa độ GPS vào trong bản đồ số trên ứng dụng. Cả hai ứng dụng trên Mobile Client và Server đều đã hoàn thành tương đối tốt vai trò cùa mình. Đặc biệt là đã xây dựng thành công Server không phụ thuộc vào Server có sẵn TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM - SỐ 04/2014 44
7. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ bên ngoài. Tuy nhiên Server này vẫn còn rất đơn giản và hạn chế, cần phải cải tiến nhiều về mặt tốc độ thực thi. Ngoài ra, việc bố trí các phím chức năng, sự liên kết giữa các màn hình cùng với việc kết hợp các chức năng ứng dụng khác nhau được xây dựng khá hợp lý cùng với giao diện tiếng Việt giúp cho người dùng dễ dàng làm quen với chương trình. 5. KẾT LUẬN Bài báo nhằm giới thiệu giải pháp xây dựng hệ thống thích hợp cho công tác quản lý giao thông đô thị trên địa bàn các thành phố lớn để tiết kiệm kinh phí, tận dụng nguồn nhân lực và trang thiết bị sẵn có, đảm bảo sự chia sẻ thông tin và phát triển đồng bộ. Hi vọng nội dung bài báo sẽ góp phần tạo giải pháp hiệu quả trong việc ứng dụng công nghệ GPS vào hệ thống tra cứu thông tin giao thông nhằm cải thiện tình trạng ùn tắc giao thông đô thị hiện nay. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Ngọc Quốc Khánh, 2004, “Phát triển ứng dụng J2ME và J2ME Wireless Toolkit” [2] Nguyễn Thị Bích Ngà, 2006, “Nền tảng công nghệ J2Me & MDP, NXB Giao thông Vận tải”. [3] Nguyễn Thành Phước, Xác định mật độ giao thông của ảnh dựa trên dữ liệu hệ thống camera, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2006. [4] Lý Thành, 2006, “Hệ thống hỗ trợ dịch vụ thông tin công”, Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp. HCM. [5] Trần Trọng Đức, Võ Minh Hải, 2008, “Phát triển ứng dụng GIS trên PDA”. [6] Jonathan Knudsen and Sing Li, Beginning J2M, 2005, “From Novice To Professional (3rd Edition)”, Apress. [7] Kim Topley, J2ME In A Nutshell, 2002, “A Desktop Quick Reference”, O’ Reilly. [8] James Keogh, J2ME,2002, “The Complete References”, McGraw-Hill. [9] Jonathank Knudsen and Sing Li, Beginning J2ME, 2007, “Novice to Professional” (Third edition), Appress. [10] . Phản biện khoa học: TS. Lư Nhật Vinh Đơn vị công tác: Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM - SỐ 04/2014 45