HỆ THỐNG dẫn ĐƯỜNG mặt đất HÀNG KHÔNG

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM Khoa Điện Tử Viễn Thơng HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG MẶT ĐẤT HÀNG KHƠNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: LÊ KHÁNH DUY MÃ SỐ SV: 1853020009 LỚP: 18ĐHĐT01 Giảng viên T.S: Nguyễn Thanh Dũng Thành phố Hồ Chí Minh - 9/2021 Mục Lục Mục Lục Hình Ảnh Hình 80 :Máy thu GNSS Trimble R8 23 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẪN ĐƯỜNG HÀNG KHÔNG CNS/ATM 1: Các Khái Niệm Cơ Bản 1.1 Khái niệm CNS CNS tiếng anh Communication Navigation Surveilance hiểu Thơng tin - Dẫn đường - Giám sát CNS trình đảm bảo cho tàu bay bay an toàn hiệu từ điểm khởi hành ban đầu tới điểm kết thúc Bên cạnh tảng hiệu suất hoạt động hàng khơng Nếu khơng có CNS vận tải hàng khơng khơng tồn Nó bao gồm ba giai đoạn: ❖ Thông tin việc trao đổi tin tức thoại liệu người lái KSVKL trung tâm thông báo bay ❖ Dẫn đường thông báo vị trí tàu bay cho tổ lái ❖ Giám sát thơng báo vị trí bay cho KSVKL, gồm việc chuyển tin tức dẫn đường từ tàu bay cho trung tâm KSKL để tạo điều kiện ghi hình liên tục vị trí có liên quan tàu bay ❖ ICAO (International Civil Aviation Organization) gọi chức dịch vụ CNS để hỗ trợ cho quản lý không lưu, thuật ngữ CNS/ATM Hình 1: Sơ đồ hệ thống CNS 1.2 Khái niệm ATM ATM tiếng anh Air Traffic Management hiểu Quản lí khơng lưu Quản lí khơng lưu quản lí lưu thơng tàu bay di chuyển không Hệ thống quản lý không lưu ATM cung cấp dịch vụ không lưu (Air Traffic Service ATS), quản lý luồng không lưu (Air Traffic Flow Management - ATFM), quản lý không phận (Airspace Management) mặt liên quan tới ATM hoạt động bay (Flight Operation) Hệ thống ATM vận hành/khai thác nguồn nhân lực quản lý không lưu (ATM Human Resources) trợ giúp hệ thống hỗ trợ quản lý không lưu (ATM Support System) Các dịch vụ khơng báo (Air Information Service - AIS), khí tượng (MET) Sự lưu thông tàu bay đường bay cần phải tuân thủ theo điều hành phân kiểm sốt khơng lưu mặt đất để đảm bảo hoạt động bay an toàn hiệu Đăc biệt hoạt động ATM diễn sở hạ tầng thông tin, dẫn đường, giám sát CNS Thơng tin (C) có nhiệm vụ phân bố, trao đổi thông tin phận mặt đất, tàu bay, kết nối thành phần hệ thống với nhau, với nhà cung cấp, người dùng liên quan khác, Dẫn đường (N) có chức xác định vị trí, tốc độ, hướng dịch chuyển tàu bay, giúp tàu bay di chuyển hướng Giám sát (S) cung cấp cho phận kiểm soát khơng lưu mặt đất vị trí, hoạt động tàu bay trời Hình 2: Sự tương tác hệ thống CNS/ATM 1.3 Lịch sử hình thành khái niệm CNS/ATM ❖ 1966: Cuộc họp ICAO Communications/Operations Divisional ghi nhận tiềm sử dụng vệ tinh để giải vấn đề truyền tin di động Hàng không, đặc biệt biển hay vùng dân cư thưa thớt nơi mà giám sát vùng trời radar mặt đất khó khăn ❖ 1968: ICAO thành lập nhóm chuyên gia để ứng phó với việc áp dụng kỹ thuật vũ trụ liên quan đến hàng không ❖ 1972: Hội nghị ICAO 7th Air Navigation Conference đề nghị quốc gia tổ chức quốc tế quan tâm thực chương trình quốc tế ❖ nghiên cứu phát triển hệ thống đánh giá vệ tinh hàng không ❖ 1982: ICAO công nhận hạn chế hệ thống dẫn đường hàng không cần thiết để cải thiện hàng không dân dụng vào kỷ 21 ICAO nhận gia tăng nhu cầu dịch vụ vận tải hàng khơng, chi phí cao thiết bị cần thiết phải tăng hiệu trì tính an tồn bắt đầu nhấn mạnh giới hạn hệ thống dẫn đường hàng không ❖ 1983: ICAO thành lập Ủy ban đặc biệt hệ thống Air Navigation tương lai (Future Air Navigation Systems - FANS) để nghiên cứu, xác định đánh giá khái niệm công nghệ hướng tới phát triển phối hợp hoạt động bay 25 năm tới ❖ 1988: Ủy ban FANS hồn thành cơng việc trình bày báo cáo cuối cùng, xác định khó khăn hạn chế hệ thống chất bên hệ thống vượt qua quy mô tồn cầu Uỷ ban xác định cụ thể cơng nghệ vệ tinh sở hệ thống dẫn đường hàng không tương lai ❖ 1989: ICAO thành lập Ủy ban đặc biệt để giám sát phối hợp kế hoạch việc phát triển chuyển tiếp cho hệ thống Air Navigation tương lai (Future Air Navigation System II - FANS Phase II) ❖ 1991: Hội nghị 10th Air Navigation Conference gồm 85 quốc gia thành viên thơng qua khái niệm CNS/ATM tồn cầu ❖ 1992: Hội nghị 29th ICAO thông qua khái niệm CNS/ATM ❖ 1993: Cuộc họp thứ tư Ủy ban đặc biệt FANS Phase II phát triển Kế hoạch phối hợp toàn cầu để chuyển tiếp sang hệ thống CNS/ATM ICAO ❖ 1994: Hội đồng ICAO phê duyệt kế hoạch ❖ 1998: Kế hoạch Global Air Navigation Plan cho hệ thống CNS/ATM Systems đệ trình lên Hội nghị World- Wide CNS/ATM Systems Implementation Cofrence ❖ 1999: ICAO phát triển tài liệu hướng dẫn Kế hoạch CNS/ATM Systems cho quốc gia 2: Thông Tin (Communication) 2.1 2.1.1 Phân loại thơng tin: Theo dịch vụ: • Thơng tin lưu động hàng không (Aeroutical Mobile Service - AMS): thông tin không - địa (Air - Ground Comm) , thông tin tàu bay với (Air - Air Comm) thông tin liên lạc người lái kiểm sốt viên khơng lưu Liên lạc thực thông qua hệ thống liên lạc VHF (Very High Frequency ) dải tần số 118 Mhz - 137 Mhz Hệ thống thông tin lưu động hệ thống thông tin quan trọng bậc cho công tác an tồn bay điều hịa hoạt động bay • Thông tin cố định hàng không (Aeroutical Fixed Service - AFS): dịch vụ viễn thông cung cấp mạng liên lạc thoại liệu VD: AFTN, AMHS, OPMET, SADIS Đây đường thông tin trực thoại dùng cho KSVKL để trao đổi thông tin đơn vị không lưu nước quốc gia kế cận Liên lạc sử dụng kênh thoại nóng (Hotline) trực tiếp qua mạng Vệ tinh VSAT dùng riêng ngành hàng không thuê kênh VSAT nhà cung cấp dịch vụ nước quốc tế Mạng viễn thông cố định hàng không (Aeronautical Fixed Telecommunication Network - AFTN) Đây mạng thông tin truyền văn (text) đơn vị liên quan đến hoạt động điều hành bay, sân bay, khai thác tàu bay nhà chức trách Hàng không.Hiện tại, mạng viễn thơng cố định hàng khơng (AFTN) có Trung tâm chuyển điện văn tự động AMSS (Automatic Message Switching System) đặt Nội Bài, Hồ Chí Minh, Đà Nằng Gia Lâm 2.1.2 Theo dạng tín hiệu: • Thơng tin liên lạc thoại là phương thức liên lạc khơng địa Hình 3: Thơng tin Quản lý không lưu - ATM ❖ Hiện trạng liên lạc vô tuyến VHF Hàng không: Tần số: 118-137 MHz ( bước sóng 2,19-2,54 m) Phân cách kênh 25 kHz, 760 kênh Ứng dụng chính: Liên lạc thoại trực tiếp KSVKL - người lái Các ứng dụng: Các dịch vụ Thông báo bay (Dịch vụ thông báo Bản tin khí tượng, thơng tin nhà ga Cảng hàng không) Liên lạc liệu số sử dụng hệ thống ACARS Kiểu điều chế: Điều chế biên độ (Sóng mang vơ tuyến/Tín hiệu thoại) Cự ly liên lạc: Trong tầm nhìn thẳng D - 3,6 • (7HTx + 7HRx ) ❖ Đài VHF Mộc Châu: Hiện nay, 22 cảng hàng khơng tồn quốc lắp đặt trạm VHF để phục vụ cho điều hành bay khu vực sân bay 03 trạm VHF tiếp cận lắp cảng hàng không quốc tế Nội Bài, Đà Nằng, Tân Sơn Nhất để phục vụ điều hành bay tiếp cận 07 trạm VHF đường dài lắp đặt theo dọc trục đường bay Bắc - Nam Mộc Châu, Hà Nội, Vinh, Đà Nằng, Đồng Hới, Tân Sơn Nhất Cà Mau để phục vụ điều hành bay đường dài Mỗi trạm VHF đường dài có tầm phủ tối đa 250 NM, tương đương 450 km ❖ Hệ thống chuyển mạch thoại - VCCS: Hệ thống chuyển mạch thoại VCCS ( Voice Comunication Control System ) sử dụng để kết nối, điều khiển hệ thống liên lạc VHF, tổng đài Việc sử dụng hệ thống VCCS giúp nhân viên kiểm sốt khơng lưu dễ dàng lựa chọn thiết bị VHF nào, số điện thoại cài đặt vào hệ thống từ trước để phục vụ công tác điều hành bay Chức năng: Hàng hải: Để điều hướng biển, thuyền trưởng cần ứng dụng điều hướng xác cho phép họ theo dõi trở ngại đường Vận tải: GPS ứng dụng tất công ty logistics để theo dõi tuyến đường điều phối đội xe nhằm tối đa hoá hiệu hoạt động Nơng nghiệp: Cơng cụ làm nơng tích hợp GPS có khả theo dõi mùa vụ, thời gian thu hoạch Quân sự: Hệ thống GPS hoạt động chế phòng thủ cho nhiều quốc gia thời chiến Ban đầu, GPS phát triển quốc phịng Mỹ Hiện nay, quốc gia sử dụng hoạt động quân Viễn thông: Để đảm bảo vận hành suôn sẻ, nhà mạng cung cấp thiết bị di động hỗ trợ GPS Xã hội: GPS ứng dụng hoạt động thể thao đạp xe, đường dài, dù lượn, geocaching, Du lịch: GPS thường sử dụng du lịch, để định hướng bị lạc tìm kiếm dịch vụ tiện ích địa điểm Đời sống ngày: GPS tích hợp vào thiết bị mang người trẻ em người mắc bệnh Alzheimer để theo dõi đảm bảo an toàn cho họ Ứng phó khẩn cấp: Trong trường hợp khẩn cấp bão lũ, đội phản ứng nhanh dùng GPS để lập đồ, theo dõi dự báo thời tiết theo dõi nhân viên cứu hộ Mỗi tai nạn xe xảy ra, tín hiệu GLONASS (một giải pháp thay GPS) tự động gửi tới quan chức Giải trí: GPS tích hợp vào trị chơi Pokemon Go Geocaching Sức khỏe thể dục: Smartwatch thiết bị đeo thơng minh theo dõi hoạt động thể dục khoảng cách chạy, đạp xe nhờ hỗ trợ GPS 2.5 Ưu Nhược điểm GPS Ưu điểm: Chính xác dễ sử dụng: Người dùng thông báo cụ thể đường ngã rẽ để đến điểm đích yêu cầu Hoạt động tốt điều kiện khí hậu: Thời tiết khơng gây cản trở cho chức GPS Miễn phí: Các chức GPS đáp ứng hầu hết nhu cầu thơng thường người dùng, chí với độ xác ngang số hệ thống định vị đắt tiền khác Phủ sóng tồn cầu: Đây tính bật GPS Chức tìm kiếm địa điểm tiện ích: Khi người dùng đến địa điểm mới, tìm kiếm nhà hàng, trạm xăng dầu, v.v quanh GPS Dễ dàng tích hợp: GPS tích hợp điện thoại, thuận tiện cho người sử dụng Cập nhật thường xun: Các tính GPS ln cập nhật thường xuyên với công nghệ tiên tiến Điều hướng nước: GPS hỗ trợ điều hướng người dùng nước khơng thể tìm lối Nhược điểm: Có thể có trường hợp GPS ngừng hoạt động, đó, người dùng nên mang theo đồ dự phòng Các thiết bị hỗ trợ GPS hết pin q trình sử dụng, người dùng cần trang bị nguồn điện dự phòng chuyến dài Nếu có chướng ngại vật cối, cơng trình xây dựng có bão, tín hiệu từ GPS khơng xác Một số yếu tố làm giảm độ xác GPS gồm: Vật cản địa lý: Các phép đo thời gian đến dự tính bị sai lệch vật cản địa lý lớn núi đồi, tòa nhà, cối Hiệu ứng khí quyển: Tầng điện ly khiến sóng truyền qua chậm, bão lớn hay bão mặt trời ảnh hưởng tới độ xác vị trí Hệ thống: Mơ hình quỹ đạo bên vệ tinh khơng xác lạc hậu Ngày nay, vấn đề gặp Sai số tính tốn: Điều xảy thiết bị phần cứng không thiết kế theo thông số kỹ thuật chuẩn Nhiễu nhân tạo: Bao gồm thiết bị gây nhiễu làm giả tín hiệu GPS w Độ xác GPS cao khu vực khơng có nhà cao tầng chặn tín hiệu Ở thị đơng đúc nhiều tịa nhà cao tầng, vị trí máy GPS thường khơng xác cho May mắn cơng nghệ GPS ngày cải thiện Máy GPS độ xác cao xác định vị trí thiết bị nằm bán kính 2,5 mét xác tới 95% Trong đó, với bán kính mét, độ xác lên tới 99% HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẦU GLONASS 3.1 Khái quát GLONASS: a Giới thiệu: - Giữa năm 1970, Nga tiến hành xây dựng hệ thống GLONASS - 1982, vệ tinh GLONASS phóng lên quỹ đạo nhóm - 1955, giai đoạn phóng vệ tinh hồn tất - Hoạt động quản lý điều khiển quốc phòng Nga hệ thống dẫn đường quốc gia Liên Bang Nga - Phục vụ cho nhu cầu quân ứng dụng dân sự, nước quốc tế b Thành phần hệ thống GLONASS: - Hệ bao gồm thành phần: Phần điều khiển, giám sát (Monitor and Control Segment) + Trung tâm điều khiển (Ground Control Center) đặt Moscow + Trạm giám sát cập nhật liệu (Command Tracking Station) đặt Moscow + Vị trí tức thời vệ tinh quỹ đạo xác dịnh rada với sai số tối đa 3m Ngoài ra, trạm theo dõi quang lượng tử (Quantum Optical Tracking Station) thường xuyên hiệu chỉnh liệu tọa độ vệ tinh phương pháp phân xạ laser (các vệ tinh GLONASS trang bị gương phản xạ laser) Phần không gian (Space Segment) + 24 vệ tinh bố trí quỹ đạo gần tròn + Quỹ đạo bay độ cao 19100km so với trái đất + Góc nghiêng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo 64,8 + Các quỹ đạo vệ tinh GLONASS bố trí lệch 120 khơng gian + Mỗi quỹ đạo có vệ tinh, cách 45 + Các vệ tinh GLONASS hoàn tất chu kì quỹ đạo 11 15 phút Phần người sử dụng (User Segment): Bao gồm số lượng khơng giới hạn máy thu, có khả tương tự máy thu GPS, máy thu GLONASS giá thành cao, không phong phú chủng loại, thị trường giới hạn phạm vi nước cộng đồng quốc gia độc lập c Cấu trúc tín hiệu GLONASS - Các vệ tinh hệ GLONASS liên tục phóng tín hiệu định vị theo dạng: tín hiệu định vị xác chuẩn (Ch) tần số L1 (1,6 GHz) tín hiệu định vị xác cao (C) tần số L1 L2 (1,2 GHz) Thơng tin, cung cấp tín hiệu định vị Ch, mở cho tất người dùng toàn cầu liên tục đảm bảo dùng máy thu GLONASS - Tín hiệu C bản, định dành cho nhu cầu Bộ Quốc phòng Nga - Vệ tinh GLONASS sử dụng kỹ thuật FDMA thay kỹ thuật CDMA, băng tần L1 L2 chia thành nhiều kênh d Các ưu diêm hệ GLONASS: GLONASS cung cấp tín hiệu dẫn đường kênh tiêu chuẩn (CSA), có độ xác theo yêu cầu sau: Lỗi vị trí theo phương ngang Lỗi vị trí theo phương dọc 95% thời gian 99,99% thời gian 28m 140m 60m 585m GLONASS nâng cấp để trở thành hệ thống GLONASS đại (hệ thống GLONASS-M) e GLONASS hoạt dộng nào? * Hệ thống huy động 24 vệ tinh làm việc, cịn lãnh thổ Nga cần 18 vệ tinh Khi muốn xác định tọa độ vật, cần tín hiệu vệ tinh, dùng liệu vệ tinh, khả sai số cao * Các chòm vệ tinh mạng lưới định vị mặt đất tạo thành lưới tam giác để xác định vị trí thiết bị nhận thông qua kết nối tới máy chủ * Lưới tam giác (để đo đạc vị trí) thực loạt tính tốn dựa nội dung tín hiệu gửi từ vệ tinh xử lý Các tín hiệu gửi khoảng thời gian xác với thời gian mà thiết bị cần định vị phát 3.2 Hệ quy chiếu thời gian: Thới gian GLONASS trì khoảng sai lệch 1ms so với thang thời gian quốc gia Nga UTC (SU): ItGLONASS - (UTC + 03 00 phút) I Máy bay -> Máy bay khác, trạm mặt đất -> ATC (hệ thống kiểm sốt khơng lưu) - Thơng tin gửi từ trạm mặt đất thời tiết không lưu ADS-B out (trạm): phát liên tục thông tin chuyến bay (định danh, tọa độ, độ cao, tốc độ, ) cho máy bay mặt đất theo thời gian thực ADS-B ADS-B IN (phi công): cho phép máy bay nhận thông tin thời tiết, không lưu từ trạm ADS-B mặt đất từ máy bay khác Dựa hệ thống thành phần Nguồn định vị GPS Datalink Hoạt động phổ biến tần số 1090 MHz hay 978 MHz Cung cấp nhiều lợi ích, giúp chuyến bay an tồn hiệu Xem lớp phủ địa hình buồng lái nhiều thông tin chi tiết khác chuyến bay ADS-B dự đoán thay hệ thống dị tìm máy bay radar thập niên Đường bay truyền thống Đường bay PBN (Bị giới hạn vị trí số lượng đài dẫn (Đường bay thiết kế linh hoạt đường mặt đất) không phận sử dụng hiệu hơn) Các đường bay PBN xác định dựa tính tồn vẹn, độ xác, tính liên tục tính yêu cầu phạm vi phần mềm khai thác GNSS việc khảo sát trắc địa, mơi trường Có ý nghĩa quan trọng ngành Đo đạc Bản đồ việc phát triển mạng lưới GNSS phục vụ công tác xây dựng sở khống chế đo vẽ Các hệ thống GNSS Khu vực châu Á - Thái Bình Dương có mật độ phủ sóng vệ tinh GNSS cao giới, Việt Nam nằm vùng trung tâm mật độ cao Cho đến thời điểm tất phần mềm xử lý liệu đo GNSS cạnh ngắn sử dụng rộng rãi Việt Nam nhập từ nước GPSurvey, Trimble Geomatic Office Trimble Business Center hãng Trimble (Mỹ), Leica Geo Office hãng Leica(Thụy Sỹ), Topcon Tools cúa Topcon (Nhật) Hình 80 :Máy thu GNSS Trimble R8 Đây loại máy thu hai tần số xác cao, có khả thu tín hiệu đồng thời từ hai hệ thống vệ tinh GPS GLONASS Leica Geo Office phần mềm kết hợp liệu từ tất công cụ để quản lý hiệu dự án Nó hỗ trợ tính tốn, xử lý liệu GNSS, chế biến TPS, tính tốn khối lượng, điều chỉnh mạng lưới kết hợp nhiều ... 3.2.6 Hệ thống dẫn đường LORAN-C ❖ Khái niệm: Hệ thống dẫn đường LORAN-C hệ thống dẫn đường tầm xa Hình 12: Hệ thống dẫn đường tầm xa 3.2.7 Phụ trợ dẫn đường chiều đứng ❖ Khái niệm: Phụ trợ dẫn đường. .. đa đường, ) làm ảnh hưởng đến độ xác thiết bị ❖ Các hệ thống dẫn đường tại: + Dẫn đường hàng tuyến (En-route): chủ yếu sử dụng VOR/DME + Tiếp cận: VOR/DME, NDB + Hạ cánh xác: ILS ❖ Hệ thống dẫn. .. NDB sử dụng nhiều nguồn điện khác để đảm bảo hoạt động không gián đoạn hệ thống 3.1 Đường hàng không ❖ Đường hàng không nội địa: Là đường hàng khơng có điểm đầu điểm cuối nằm lãnh thổ Việt Nam;