RADAR SYSTEM RADIO ALTIMETER, EGPWS, SSR, RADAR THỜI TIẾT

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG 4 DANH MỤC BẢNG 7 YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN CỦA NHÓM 8 CHƯƠNG 1 HỆ THỐNG RA ĐA ĐỘ CAO – RADIO ALTIMETER 9 1 1 Tổng quan 9 1 2 Hoạt động khai thác 10 1 2 1 Nguyên lý hoạt động 10 1 2 2 Màn hình hiển thị của hệ thống đo độ cao 15 1 2 3 Một vài định nghĩa, vấn đề liên quan đến hệ thống RA 17 1 3 Khả năng ứng dụng của Hệ thống ra đa độ cao 19 1 3 1 Ưu điểm 19 1 3 2 Ứng dụng 20 1 3 3 Các lỗi và hạn chế của RA 23 CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẶT ĐẤT NÂNG CA.

MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG .4 DANH MỤC BẢNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN CỦA NHÓM .8 CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG RA-ĐA ĐỘ CAO – RADIO ALTIMETER 1.1 Tổng quan 1.2 Hoạt động khai thác 10 1.2.1 Nguyên lý hoạt động 10 1.2.2 Màn hình hiển thị hệ thống đo độ cao 15 1.2.3 Một vài định nghĩa, vấn đề liên quan đến hệ thống RA 17 1.3 Khả ứng dụng Hệ thống ra-đa độ cao 19 1.3.1 Ưu điểm 19 1.3.2 Ứng dụng 20 1.3.3 Các lỗi hạn chế RA 23 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẶT ĐẤT NÂNG CAO – ENHANCED PROXIMITY GROUND WARNING SYSTEM 26 2.1 Lịch sử phát triển .26 2.2 Nghiên cứu tình .27 2.3 Định nghĩa 28 2.4 Các tính .29 2.5 Các mức độ cảnh báo EGPWS 37 2.6 Khuyến cáo 38 2.7 Cập nhật sở liệu Địa hình/Chướng ngại vật/Đường băng 39 2.8 So sánh GPWS EGPWS .39 2.9 Phân tích 41 CHƯƠNG 3: RA-ĐA GIÁM SÁT THỨ CẤP - SECONDARY SURVEILLANCE RADAR 45 3.1 Tổng quan 45 3.2 Hoạt động khai thác hệ thống SSR 47 3.3 Các Mode hệ thống SSR 47 Trang 1/85 3.3.1 Mode A & C .50 3.3.2 Monopulse SSR 50 3.3.3 Mode S .53 3.4 Thiếu sót 61 3.4.1 Mode A .61 3.4.2 Mode C .62 3.4.3 FRUIT – False Replies Unsynchronized with Interrogator Transmissions/False Replies Unsynchronized In Time .62 3.4.4 Mất tín hiệu bên – Side Lobe Suppression 63 3.4.5 Ăng-ten SSR .63 3.5 Các biện pháp giải thiếu sót 64 3.5.1 Cải thiện bất cập Mode A, Mode C FRUIT .64 3.5.2 Cải thiện Ăng-ten 65 3.5.3 Cải thiện việc tín hiệu bên – Side Lobe Suppression 66 3.5.4 Đối với toàn hệ thống SSR 67 CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG RA-ĐA THỜI TIẾT 68 4.1 Tổng quan 68 4.2 Hoạt động khai thác ra-đa thời tiết 69 4.2.1 Bảng điều chỉnh thông số ra-đa thời tiết tàu bay 71 4.2.2 Các chế độ hoạt động ra-đa thời tiết .74 4.2.3 Các bước khởi động ra-đa thời tiết .79 4.2.4 Quá trình kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống .79 4.3 Hạn chế ra-đa thời tiết 81 KẾT LUẬN 82 TỪ VIẾT TẮT 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 Trang 2/85 DANH MỤC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG Hình 1: Vị trí hai hệ thống ra-đa đo độ cao tàu bay Hình 2: Nguyên lý hoạt động RA 10 Hình 3: Mơ hình ngun lý làm việc FMCW 11 Hình 4: Cách thức hoạt động Modulator 12 Hình 5: Cách đo chênh lệch thời gian sóng .13 Hình 6: Tần số truyền nhận hàm thời gian 14 Hình 7: Các thành phần hiển thị hình 15 Hình 8: Độ cao dư - Residual height .17 Hình 9: Tàu bay bay qua khu vực địa hình khơng phẳng 18 Hình 10: Sử dụng RA ILS Cat I 18 Hình 11: Sử dụng RA ILS Cat II/III 20 Hình 12: RA đọc mức cao tàu bay nhằm cảnh báo đến phi cơng20 Hình 13: Cảnh báo vấn đề liên quan GPWS hay cấu hình tàu bay 21 Hình 14: Giới hạn sóng tàu bay thay đổi hướng đầu mũi (pitch) hay lái vòng (bank) 22 Hình 15: Biểu đồ thể nguy hiểm tiềm ẩn mà mạng 5G mang lại cho RA 23 Hình 16: GPWS .25 Hình 17: Charles Donald Bateman 25 Hình 18: Các thơng số kỹ thuật FAA có yêu cầu chi tiết thời điểm cảnh báo định phát buồng lái (Nguồn: Wikipedia) 26 Hình 19: EGPWS 27 Hình 20: Các thành phần EGPWS 28 Hình 21: Cẩn báo thận trọng FLTA .29 Hình 22: Tỷ lệ hạ mức 30 Hình 23: Tỷ lệ gần địa hình mức .30 Hình 24: Hạ sau cất cánh 31 Hình 25: Khoảng cách địa hình khơng an tồn 31 Hình 26: Hạ xuống thấp đài góc hạ cánh 32 Hình 27: Chế độ 6A – Độ cao vô tuyến tối thiểu chọn 33 Trang 3/85 Hình 28: Chế độ 6B – Tư vấn độ cao cảnh báo góc nghiêng 33 Hình 29: Chuỗi kiện chạm trán với gió đứt giai đoạn cất cánh chuyến bay 33 Hình 30: Cảnh báo địa hình ranh giới vùng cảnh báo .34 Hình 31: Phát địa hình – Chế độ xem phối cảnh 34 Hình 32: Hiển thị địa hình theo độ cao 35 Hình 33: Các trường hợp cảnh báo 35 Hình 34: Bề mặt giới hạn chướng ngại vật 36 Hình 35: Thời gian cập nhật sở liệu Địa hình 2018, 2019 & 2020 .38 Hình 36: Khả nhận cảnh báo chế độ 40 Hình 37: Nguyên nhân cảnh báo nhận diện địa hình .41 Hình 38: Tỷ lệ phần trăm nguyên nhân dẫn đến cảnh báo hiển thị nhận diện địa hình 42 Hình 39: Chế độ 42 Hình 40: Chế độ 43 Hình 41: Chế độ 43 Hình 42: Các thiết bị điều hướng vô tuyến mặt đất .44 Hình 43: Hai tần số dùng để “hỏi, đáp” hệ thống SSR 45 Hình 44: Hoạt động "hỏi, đáp" tàu bay máy hỏi mặt đất 46 Hình 45: Phân cách xung 47 Hình 46: Vị trí thùy bên thùy với xung P1 ra-đa hướng vào tàu bay 48 Hình 47: Chùm tia Ăng-ten “tổng” chùm tia “khác” 50 Hình 48: Mode S Mode A/C trình nhận tín hiệu hỏi phát tín hiệu trả lời 52 Hình 49: Thu tín hiệu .53 Hình 50: Gửi tín hiệu hỏi có chọn lọc 53 Hình 51: Khóa giữ liên lạc 54 Hình 52: Tín hiệu hỏi ngắn dài Mode S 54 Hình 53: Tín hiệu trả lời ngắn dài Mode S 55 Trang 4/85 Hình 54: Vị trí thùy chính, thùy bên, thùy sau Ra-đa giữ hướng 62 Hình 55: Ăng-ten Hogtrough 62 Hình 56: Vùng tín hiệu bị suy giảm phản xạ mặt đất gây .63 Hình 57: Ăng-ten sử dụng .65 Hình 58: Mơ hình hoạt động ăng-ten đa hướng ăng-ten định hướng với tàu bay xác định .66 Hình 59: Hệ thống ra-đa thời tiết 67 Hình 60: Vị trí lắp đặt ăng-ten thời tiết tàu bay 68 Hình 61: Các thiết bị hệ thống ra-đa thời tiết 68 Hình 62: Nguyên lý hoạt động ra-đa thời tiết 69 Hình 63: Tính chất phản xạ điều kiện thời tiết .70 Hình 64: Bảng điều chỉnh thông số ra-đa thời tiết 70 Hình 65: Núm xoay điều chỉnh độ nhạy (GAIN) ra-đa thời tiết 71 Hình 66: Các điều kiện thời tiết giảm độ nhạy 72 Hình 67: Núm xoay điều chỉnh phương vị chùm tia - TILT 72 Hình 68: Màn hình hiển thị vị trí tàu bay biểu thời tiết trước mặt73 Hình 69: Chế độ đồ MAP .74 Hình 70: Màn hình hiển thị chế độ TURB 75 Hình 71: Màn hình hiển thị chế độ WX + T 75 Hình 72: Ra-đa thời tiết nhận biết nhiễu động lớn bên phải 76 Hình 73: Dự báo gió đứt 77 Hình 74: Quá trình xác định trần mây TILT 78 Hình 75: Quá trình kiểm tra thiết bị ra-đa thời tiết 79 Hình 76: Lưu ý trình bảo trì hệ thống 79 Hình 77: Hạn chế việc xác định nhiễu động 80 Trang 5/85 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: So sánh GPWS EGPWS 38 Bảng 2: Các chế độ hỏi 47 Bảng 3: So sánh SSR tiêu chuẩn, Monopulse SSR Mode S 51 Bảng 4: Thông tin chi tiết Uplink Field - UF 57 Bảng 5: Thông tin chi tiết Downlink Field - DF 58 Bảng 6: Các dạng tín hiệu hỏi Mode S 59 Bảng 7: Các dạng tín hiệu trả lời Mode S 59 Trang 6/85 U CẦU CỦA ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN CỦA NHĨM Tìm hiểu hệ thống Radar: Hệ thống Radar độ cao Hệ thống giám sát mặt đất nâng cao Radar giám sát thứ cấp Hệ thống Radar thời tiết Trang 7/85 CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG RA-ĐA ĐỘ CAO – RADIO ALTIMETER 1.1 Tổng quan Hệ thống ra-đa đo độ cao (Radio Altimeter – RA) hay gọi máy đo độ cao vô tuyến tầm thấp (Low Range Radio Altimeter – LRRA) sử dụng để đo khoảng cách thẳng đứng từ tàu bay đến mặt đất, ngồi cung cấp hình hiển thị độ cao mặt đất so với AGL (Above ground level) Độ cao định 2500ft, vây hệ thống chủ yếu sử dụng trình cất cánh, tiếp cận hạ cánh Hệ thống RA cung cấp cho hệ thống hạ cánh tự động (the Auto Landing System) với độ xác cần thiết để thực hạ cánh với hệ thống hạ cánh tiếp cận CAT II Cat III Đồng thời hệ thống rađa đo độ cao cung cấp thông tin độ cao tốc độ thay đổi độ cao cho hệ thống cảnh báo GPWS (Ground Proximity Warning System) thành phần quan trọng hệ thống RA viết tắt cho chữ Radio Altimeter khơng phải Radar Altimeter – loại tín hiệu sử dụng mức thấp Hệ thống đo độ cao vô tuyến phát minh kỹ sư người Mỹ Lloyd Espenschied vào năm 1924 Bell Labs Tuy nhiên phải 14 năm sau thiết bị ơng cải tiến sử dụng tàu bay Vào năm 1938, hàng hàng không United Airlines hợp tác với Bell Labs trang bị RA cho số tàu bay hãng thiết bị tránh địa hình Hình 1: Vị trí hai hệ thống ra-đa đo độ cao tàu bay Trang 8/85 o RA gắn phần bụng tàu bay, tàu bay có hai RA cài đặt Mỗi hệ thống RA có hai thu phát, thu phát lại có ăn-ten thu phát Thơng thường dùng RA RA làm dự phòng trường hợp bị lỗi RA1 Note: Theo thiết kế tàu bay hãng Airbus hệ thống TAWS nhận RA1 o Hệ thống đo độ cao vô tuyến nhìn thấy địa hình có chướng ngại vật trước mũi tàu bay mà thấy bên Nguyên nhân cho điều vị trí đặt RA nguyên lý hoạt động nó, bên cạnh để nhận thấy chướng ngại vật trướng mũi tàu bay phải có máy vơ tuyến tương tự RA thiết kế, lập trình sẵn điểm khu vực địa hình có chướng ngại vật 1.2 Hoạt động khai thác 1.2.1 Nguyên lý hoạt động Độ cao vô tuyến đo theo nguyên lý hoạt động sau: o Đầu tiên, phận phách thu phát tạo tín hiệu ra-đa ăng-ten truyền xuống mặt đất o Tín hiệu phản xạ phận mặt đất vào sau thời gian định ăng-ten thứ hai phát lại o Máy thu tính tốn thời gian trễ cách so sánh tín hiệu truyền nhận o Kết sau tính tốn chuyển thành tín hiệu độ cao cho người dùng Từ nguyên lý làm việc hệ thống ra-đa đo độ cao làm việc theo hai cách thức sau: Trang 9/85 1.2.1.1 Ra-đa điều chỉnh xung (Pulse modulated radar) Hình 2: Nguyên lý hoạt động RA Khái niệm: Ra-đa điều chỉnh xung dạng ra-đa sử dụng xạ loạt xung rời rạc Đây dạng ra-đa truyền thống ban đầu sử dụng việc biến đổi xung sóng Nguyên lý hoạt động: sóng xung ngắn phát sóng xung dội ại trở thu trước gửi sóng Khoảng thời gian việc phát thu tính tốn chia cho để thời gian cho quãng đường chiều Sóng radio di chuyển với vận tốc 300 triệu m/s nên ra-đa thị thời gian khoảng cách Phương pháp kỹ thuật sử dụng cho máy đo độ cao vô tuyến cấp cao khứ lại không phù hợp với trường hợp cấp thấp hơn, đặc biệt yêu cầu độ xác cao Lý giải cho việc có giới hạn độ ngắn tạo xung mang đủ lượng Trong giá trị đặc điển hình cho RA cấp cao độ dài xung ¼ nhân với vận tốc sóng radio (/giây) kết xung dài 75m lấy ví dụ sử dụng để đo độ cao khoảng 250ft Điều có nghĩa tàu bay hạ cánh (tức giảm dần độ cao) cuối đạt đến 125ft, leading edge (-điểm đầu) tín hiệu (-echo) trả lại nhận trailing edge (-điểm Trang 10/85 ... thống ra-đa thời tiết 67 Hình 60: Vị trí lắp đặt ăng-ten thời tiết tàu bay 68 Hình 61: Các thiết bị hệ thống ra-đa thời tiết 68 Hình 62: Nguyên lý hoạt động ra-đa thời tiết ... xạ điều kiện thời tiết .70 Hình 64: Bảng điều chỉnh thông số ra-đa thời tiết 70 Hình 65: Núm xoay điều chỉnh độ nhạy (GAIN) ra-đa thời tiết 71 Hình 66: Các điều kiện thời tiết giảm độ... RA-ĐA THỜI TIẾT 68 4.1 Tổng quan 68 4.2 Hoạt động khai thác ra-đa thời tiết 69 4.2.1 Bảng điều chỉnh thông số ra-đa thời tiết tàu bay 71 4.2.2 Các chế độ hoạt động ra-đa thời