Nghiên cứu và khai thác hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh GPS

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CÁC TỪ VIẾT TẮT CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƢỜNG VỆ TINH 1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển 1.2 Các hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh giới 1.2.1 Hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh NAVSTAR -GPS 1.2.2 Hệ thống Glonass 15 1.2.3 Hệ thống vệ tinh dẫn đƣờng dân dụng bao phủ INMARSAT 18 1.3 Các hệ tọa độ sử dụng dẫn đƣờng vệ tinh 20 1.3.1 Hệ tọa độ địa lý OzXdYdZd 20 1.3.2 Hệ tọa độ chuẩn địa tâm 21 1.3.3 Hệ tọa độ GPS 22 1.3.4 Hệ toạ độ địa lý cục ENU 24 1.4 Hệ thời gian sử dụng dẫn đƣờng vệ tinh 24 1.3.1 Giờ GPS 24 1.3.2 Giờ UTC 25 1.5 Lịch vệ tinh 27 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LÝ ĐỊNH VỊ CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐƢỜNG VỆ TINH NAVSTAR -GPS 28 2.1 Nguyên lý dẫn đƣờng hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh NAVSTAR GPS 28 2.2 Xác định khoảng cách giả để định vị phƣơng pháp dẫn đƣờng 29 2.2.1 Định nghĩa khoảng cách giả 29 2.2.2 Xác định vị trí từ khoảng cách giả 31 2.3 Định vị tƣơng đối thời gian thực GPS 34 2.4 Tín hiệu dẫn đƣờng từ vệ tinh hệ thống GPS 35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.4.1 Cấu trúc tín hiệu 35 2.4.2 Tính chất thành phần tín hiệu GPS 39 2.5 Cấu trúc máy thu GPS 47 2.5.1 Lọc khuếch đại tín hiệu cao tần 47 2.5.2 Đổi tần khuếch đại trung tần 48 2.5.3 Số hố tín hiệu GPS 49 2.5.4 Xử lý tín hiệu băng sở 50 2.6 Độ xác hệ thống GPS nguyên nhân gây sai số 52 2.6.1 Độ xác GPS 52 2.6.2 Các nguyên nhân gây sai số 53 CHƢƠNG : ỨNG DỤNNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH TRONG NGÀNH HÀNG KHÔNG 55 3.1 Hạn chế hệ thống dẫn đƣờng truyền thống 55 3.2 Cấu trúc hệ thống Testbed 56 3.3 Các hệ thống tăng cƣờng dẫn đƣờng 56 3.3.1 Hệ thống SBAS ( Satellite Based Augmentation System ) 57 3.3.2 Hệ thống GBAS ( Ground-Based Augmentation System ) 60 3.3.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hệ thống tăng cƣờng 63 CHƢƠNG 4: KHAI THÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƢỜNG VỆ TINH TRÊN MÁY BAY BOEING 777 64 4.1 Giới thiệu hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh máy bay Boeing 777 64 4.2 Máy thu tín hiệu vệ tinh GPS máy bay Boeing 777 65 4.2.1 Sơ đồ khối máy thu GPS Boeing 777 65 4.2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống GPS máy bay Boeing 777 67 4.3 Chức khối hệ thống GPS máy bay Boeing 777 70 4.3.1 Chức khối thu nhận đa phƣơng thức MMR 70 4.3.2 Hệ thống dẫn đƣờng quán tính ADIRS 75 4.3.3 Khối nguồn anten GPS 78 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4.3.4 Hệ thống hiển thị 79 4.3.5 Khối liệu khơng khí dẫn đƣờng quán tính ADIRU 82 4.3.6 Hệ thống cảnh báo gần mặt đất GPWC (ground proximity warning computer) 84 4.3.7 Hệ thống tính tốn quản lý chuyến bay FMCF (flight management computing function) 84 4.4 Công tác kiểm tra mặt đất 85 4.5 Công tác bảo dƣỡng cho hệ thống GPS máy bay Boeing 777 85 KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG – K13 LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, giới thông tin ngày phát triển cách đa dạng phong phú Nhu cầu thông tin liên lạc sống tăng số lƣợng chất lƣợng, đòi hỏi dịch vụ ngành viễn thông mở rộng Trong năm gần thông tin vệ tinh giới có bƣớc tiến vƣợt bậc đáp ứng nhu cầu đời sống, đƣa ngƣời nhanh chóng tiếp cận với tiến khoa học kỹ thuật Nhằm đáp ứng cho mục đích dẫn đƣờng nhƣ xác định vị trí cách xác, nhanh chóng thuận tiện, số quốc gia tổ chức quốc tế giới xây dựng nên hệ thống định vị dẫn đƣờng có độ xác cao để thay cho phƣơng pháp định vị dẫn đƣờng truyền thống nhƣ: NAVSTAR - GPS, GLONASS, INMARSAT, GALILEO… Cơng nghệ định vị tồn cầu NAVSTAR - GPS (Navigation Satellities Time and Ranging - Global Positioning System) hệ thống định vị tồn cầu đƣợc Bộ Quốc Phịng Mỹ xây dựng phát triển vào năm 1973 đƣợc hồn thiện vào năm 1994 Cơng nghệ GPS bắt đầu đƣợc giới thiệu ứng dụng vào Việt Nam từ năm 1990 nhƣng chủ yếu để phục vụ cho công việc quan trắc đồ Những năm gần hệ thống GPS đƣợc Việt Nam áp dụng vào quản lý, giám sát phƣơng tiện giao thông, đặc biệt ứng dụng công nghệ GPS vào phƣơng tiện kĩ thuật cao nhƣ: máy bay tàu thủy… Tạo bƣớc tiến vƣợt bậc cho việc phát triển ứng dụng GPS cho hệ thống dẫn đƣờng tự động Để hiểu rõ hệ thống GPS em chọn đề tài “Nghiên cứu khai thác hệ thống dẫn đường vệ tinh GPS” làm đồ án tốt nghiệp Đồ án sâu vào khai thác dựa sở hệ thống NAVSTAR - GPS Mỹ Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 Nội dung đồ án bao gồm chƣơng : Chương 1: Tổng quan hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh quốc tế Chương 2: Nguyên lý định vị hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh NAVSTAR – GPS Chương 3: Ứng dụng hệ thống định vị vệ tinh ngành hàng không Chương 4: Khai thác hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh máy bay BOEING 777 Với thời gian có hạn nhƣ hạn chế tài liệu, tài liệu lĩnh vực hàng khơng khó tiếp cận, tính bảo mật độc quyền hãng máy bay Vì việc khai thác hệ thống gặp nhiều khó khăn đề cập đƣợc đầy đủ Tuy nhiên, nỗ lực thân, em đáp ứng đƣợc yêu cầu đồ án đề ra, khơng có thiếu sót Rất mong đƣợc đóng góp ý kiến thầy bạn để đồ án đƣợc hồn thiện Hải Phịng, ngày tháng năm 2013 Sinh viên thƣc Trần Văn Việt Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 CÁC TỪ VIẾT TẮT  Air Data Inertial Reference System ADIRS ADIRU AFDS AIMS ARINC CDU CMCF FCA FCM FIM FMCF GPS INS MAT Hệ thống tham chiếu quán tính liệu khơng khí  Air Data Inertial Reference Unit Khối tham chiếu qn tính liệu khơng khí  Autopilot Flight Director System Hệ thống điều khiển dẫn đƣờng tự động  Airplane Information Management System Hệ thống quản lý thông tin máy bay  Aeronautical Radio Inc Viện vô tuyến hàng không  Control Display Unit  Khối hiển thị điều khiển  Central Maintenance Computing Function  Hàm (chức năng) tính tốn bảo dƣỡng trung tâm  Fault Containment Area  Vùng có hỏng hóc  Fault Containment Module  Khối bị hỏng hóc  Faul Isolation Manual  Hƣớng dẫn xử lý hỏng hóc  Flight Management Computing Function  Hàm (chức năng) tính toán quản lý chuyến bay  Global Positioning System  Hệ thống định vị toàn cầu  Inertial Navigation System  Hệ thống dẫn đƣờng quán tính  Maintenance Access Terminal Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13  Máy tính truy xuất thơng tin phục vụ bảo dƣỡng MEC NCD ND  Main Equipment Center  Khoang thiết bị  No Computed Data  Dữ liệu khơng đƣợc tính tốn  Navigation Display  Màn hình dẫn đƣờng  NVM PFC  Non-Volatile Memory  Bộ nhớ cố định (không bị liệu nguồn)  Primary Flight Computer  Máy tính điều khiển chuyến bay Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIN THễNG K13 CHƯƠNG 1: TNG QUAN V CC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG VỆ TINH 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển Bắt đầu vào thập niên 1960, hệ thống vệ tinh đƣợc thiết lập có ý nghĩa quan trọng việc dẫn đƣờng trái đất Hệ thống đƣợc thiết kế chủ yếu cho việc xác định vị trí hàng ngày cho tàu bè Nhƣng bắt đầu đặt móng cho việc sử dụng trình dẫn đƣờng cho phƣơng tiện khơng Bắt đầu vào năm 1970, hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh máy bay đƣợc phát triển nhanh Chúng đƣợc đầu tƣ sử dụng công nghệ cao mang lại hiệu kinh tế cao Trong năm hệ thống đƣợc sử dụng cách rộng rãi, năm 1996 hệ thống đƣợc ứng dụng việc dẫn đƣờng máy bay toàn giới Hiện nay, giới đồng thời triển khai hệ thống dẫn đƣờng nhƣ:  Navigation Satellities Time and Ranging Global Positioning System (NAVSTAR-GPS) hay GPS: Là hệ thống định vị dẫn đƣờng toàn cầu Đƣợc phát triển vào năm 1973 đƣợc hoàn thiện vào năm 1994 “Bộ Quốc Phòng Mỹ”  Global Navigation Satellities System (GLONASS): Là hệ thống định vị dẫn đƣờng toàn cầu quan Nga: Scientific/Production Group on Applied Mechanics Kranoyarsk, Scientific/Production Group on Space Device Engineering Moscow Russian Institute of Radio Navigation and Time xây dựng phát triển  INMARSAT Civil Navigation Satellite Overlay: hệ thống cung cấp phần không gian (Space segment) Tổ chức INMARSAT thực nghiên cứu thử nghiệm dẫn đến việc phát triển vùng phủ sóng vệ tinh địa tĩnh dân dụng cho GPS GLONASS, nhằm cung cấp Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 liệu cho phép hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh đáp ứng đƣợc yêu cầu liên quan đến độ tin cậy tích hợp thơng tin nhà chức trách hàng không hàng hải Các hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh dùng để cung cấp thơng tin vị trí, tốc độ thời gian cho máy thu thời điểm trái đất, điều kiện thời tiết Hệ thống xác định vị trí với sai số từ vài trăm mét đến vài mét giảm xuống cịn vài centimet Tất nhiên, độ xác cao máy thu GPS phức tạp giá thành tăng theo Hình 1.1: Các thành phần hệ thống dẫn đường vệ tinh Nhìn chung hệ thống bao gồm phần nhƣ sau:  Phần khơng gian (Space Segment) bao gồm: vệ tinh khơng gian Có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu từ trạm điều khiển mặt đất, tín hiệu dùng để điều khiển sai lệch quỹ đạo vệ tinh bay, hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh Sau phát tín hiệu mang thơng tin vị trí vệ tinh, thời gian chuẩn tới thuê bao  Phần điều khiển (Control Segment) bao gồm: trạm mặt đất điều khiển trung tâm, số trạm theo dõi trạm hiệu chỉnh số liệu Nhiệm vụ phát thu tín hiệu dùng việc tính tốn dự báo thời Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 điểm vệ tinh xuất thời điểm cách xác hiệu chỉnh  Phần sử dụng (User Segment): thuê bao (máy thu xử lý tín hiệu) Nhiệm vụ thu nhận tín hiệu mang thơng tin vị trí thời gian chuẩn vệ tinh, tính tốn đƣa vị trí xác thuê bao 1.2 Các hệ thống dẫn đường vệ tinh giới 1.2.1 Hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR a) Giới thiệu Thuật ngữ GPS (Global Positioning System) đƣợc sử dụng để mô tả hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu Các hệ thống dựa sở ứng dụng khả vệ tinh nhân tạo để định vị toạ độ ngƣời sử dụng khơng gian chiều với độ xác cao Các hệ thống có vùng bao phủ tồn cầu hoạt động tin cậy điều kiện thời tiết với thời gian liên tục suốt 24 ngày Navigation Satellities Time and Ranging Global Positioning System (NAVSTAR-GPS) hay GPS: Là hệ thống định vị dẫn đƣờng toàn cầu đƣợc phát triển vào năm 1973 đƣợc hồn thiện vào năm 1994 “Bộ Quốc Phịng Mỹ” Hệ thống cho phép ngƣời sử dụng xác định vị trí, thời gian vận tốc cách xác lúc nào, đâu điều kiện thời tiết giới Lúc đầu hệ thống đƣợc phát triển dành cho mục đích quân sự, nhiên, sau quan hàng khơng liên bang Mỹ chấp nhận việc sử dụng hệ thống cho mục đích dân Hệ thống NAVSTAR bao gồm hệ thống truyền nhận tín hiệu vị trí thời gian sử dụng sóng vơ tuyến trạm không gian Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 Bộ thu nhận đa phƣơng thức MMR có hàm giám sát tồn tín hiệu thu RAIM Khối RAIM giám sát trạng thái vệ tinh đƣợc MMR sử dụng để tính toán Đầu hàm RAIM giá trị ƣớc tính sai số vị trí GPS Giá trị đƣợc đƣa đến hàm FMCF hệ thống AIMS Hàm FMFC sử dụng giá trị ƣớc tính để định xem sử dụng liệu GPS cho việc dẫn đƣờng hay không  Dưới giá trị mà khối MMR xác định -Vĩ độ - Kinh độ - Độ cao - Thời gian chuẩn UTC - Ngày - Vận tốc theo hƣớng Đông/Tây - Vận tốc thẳng đứng - Track angle - Sai số vị trí GPS ƣớc tính (autonomous integity limit) - Vị trí vệ tinh - Trạng thái MMR 4.3.2 HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG QUÁN TÍNH ADIRS a) Các thành phần hệ thống ADIRS tổng Hệ thống ADIRS có thành phần sau: - Các ống không tốc - Ông thu tĩnh áp - Các khối liệu không khí - Khối ADIRU - Ơng thu nhận TAT Page 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 - Cảm biến góc tần - Khối SAARU - Đồng hồ thị tƣ bay thứ cấp Các khối ADM lấy áp suất từ ống không tốc ống thu tĩnh áp chuyển liệu thành dạng phù hợp với tiêu chuẩn giao tiếp ARINC 629 Sau ADM chuyển chúng đến ADIRU SAARU Các tủ hệ thống AIMS nhận tín hiệu TAT (nhiệt độ khơng khí tồn phần) tín hiệu góc dƣới dạng analog Các tủ hệ thống AIMS chuyển tín hiệu thu thành dạng số gửi đến ADIRU SAARU Các tủ nhận liệu từ ADIRS AIMS hiển thị chúng lên hình PFD ND ADIRU sử dụng liệu sau để tính tốn cung cấp liệu đến hệ thống ngƣời dùng: - Áp suất tổng; - Áp suất tĩnh; - Nhiệt độ tổng; - Góc ADIRU sử dụng quay laser gia tốc kế để tính cung cấp liệu tham chiếu quán tính liệu dẫn đƣờng đến hệ thống ngƣời dùng SAARU nguồn dự phịng để cung cấp thơng tin tƣ bay, hƣớng liệu khơng khí Khối cần thơng tin đầu vào nhƣ ADIRU để tính tốn đƣa thơng tin đến hộ tiêu thụ Nó sử dụng quay sợi quang gia tốc kế để tính tốn cấp thơng tin đến hệ thống cần thiết Đồng hồ dự phòng bay lấy liệu theo chuẩn ARINC 429 từ SAARU đƣa đến Page 75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG – K13 Hình 4.7 : Tổng Qt Hệ Thống ADIRS b) Vị trí thành phần hệ thống ADIRS Các thành phần hệ thống đƣợc bố trí chủ yếu buồng lái, khoang thiết bị (main equipment center) ngồi thân máy bay Trong buồng lái có cơng-tắc ADIRU, đèn báo ADIRU sử dụng ắc-qui, đồng hồ tƣ dự phòng Các thành phần giao tiếp buồng lái giao tiếp với ADIRU là: khối hiển thị điều khiển trái, phải; công tắc nguồn tƣ bay/dữ liệu khí Page 76 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 khoang thiết bị có ADIRU; SAARU; CB cắt nguồn ắc- qui nguồn sơ cấp cho ADIRU trái,giữa, phải Hình 4.8 Vị trí thành phần ADIRS - Buồng lái Trong Các thành phần liên quan: Khối (assembly) cấp nguồn bên trái, phải Mỗi khối có liên quan đến khối static ADM, pitot ADM, STANDBY IND SAARU 4.3.3 Khối nguồn anten GPS Mỗi thu nhận đa phƣơng thức MMR có máy cắt Điện áp 115VAC nguồn máy bay sử dụng biến đổi cung cấp 28VDC cho MMR, vừa nguồn điện vừa làm dự phịng Nguồn 12VDC cung cấp cho khối anten GPS đƣợc MMR cung cấp thông qua cáp đồng trục đƣa đến Bộ khuếch đại anten GPS sử dụng Page 77 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG – K13 nguồn để khuếch đại tín hiệu GPS thu đƣợc từ vệ tinh trƣớc đƣa đến MMR Hình 4.9: Vị trí lắp đặt anten máy bay Boeing 777 Vị trí lắp đặt anten GPS nằm phần thân máy bay Nhiệm vụ anten GPS dùng để thu tín hiệu tần số băng tần L gửi chúng đến thu nhận đa phƣơng thức MMR Trở kháng anten GPS 50 ohms 4.3.4 Hệ thống hiển thị c) Hiển thị Hình 4.10: định vị trí GPS Page 78 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 Hàm FMCF hệ thống AIMS hiển thị trang tham chiếu vị trí khởi động vị trí khối điều khiển hiển thị CDU (the control display unit) Các thu nhận đa phƣơng thức MMR gửi liệu GPS đến AIMS Dữ liệu GPS đƣợc hiển thị khối điều khiển hiển thị CDU Trang khởi động vị trí đƣa vị trí GPS thời gian GPS Tổ bay sử dụng vị trí GPS để nhập giá trị khởi động cho khối ADIRU Thời gian chuẩn UTC hiển thị lên CDU thời gian GPS hợp lý a) Hiển thị Hình 4.11: tham chiếu vị trí Trang tham chiếu vị trí thứ hiển thị vị trí máy bay theo hàm FMCF Hàm FMCF dùng liệu vị trí GPS để tính tốn vị trí máy bay Ngồi hàm cịn dùng liệu từ hệ thống hỗ trợ khác sau để xác định vị trí máy bay:  Khối tham chiếu quán tính liệu khí (ADIRU)  Hệ thống đo cự ly (DME) Page 79 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13  Hệ thống dẫn đƣờng gần VOR  Đài chuẩn hƣớng (LOC) Hàm FMFC tính tốn độ xác liệu dẫn đƣờng ứng với hệ thống Giá trị tính tốn đƣợc hiển thị hình chữ ACTUAL, phía trƣớc chữ xác định loại hệ thống liệu (quán tính, vơ tuyến hay GPS) Trên trang POS REF 2/3 Độ xác biểu diễn nautical miles Sử dụng phím chọn dịng 2R- 4R để u cầu hàm FMCF tích cực sử dụng liệu lựa chọn để cập nhật vị trí cho FMCF FMCF bên trái sử dụng MMR bên trái FMCF bên phải sử dụng MMR bên phải Nếu MMR bên bị hỏng FMCF sử dụng MMR bên Sử dụng phím chọn dịng 6R để xem định dạng hƣớng/khoảng cách định dạng kinh độ/vĩ độ d) Hiển thị Hình 4.12: tham chiếu vị trí Trang tham chiếu vị trí thứ hiển thị thơng tin sau:  Vị trí GPS; Page 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13  Hƣớng khoảng cách từ vị trí GPS đến vị trí máy bay theo FMCF Ta khơng đƣa liệu GPS vào hàm FMCF:  Khi hình hiển thị ON, chọn phím 5R để loại liệu GPS khỏi hàm FMCF;  Khi hình hiển thị OFF, chọn phím 5R để đƣa liệu GPS vào hàm FMCF;  Nhấn phím 6R để xem vị trí máy bay theo kết hàm FMCF dƣới dạng hƣớng/ khoảng cách kinh độ/vĩ độ 4.3.5 Khối liệu khơng khí dẫn đường qn tính ADIRU a) Giới thiệu khối ADIRU (Air Data Inertial Reference Unit) Trên máy bay có Khối ADIRU, chúng có chức (hàm) dùng để cung cấp: liệu khơng khí liệu tham chiếu qn tính ADIRU có thiết bị dự phịng bên tự động đƣợc kích hoạt có hỏng hóc xảy cho giữ đƣợc tính khối Hình 4.13: Miêu tả hình dáng bên ngồi ADIRU ADIRU đƣợc nạp phần mềm điều khiển từ tủ AIMS thông qua bus ARINC 629 Nó sử dụng liệu từ truyền cảm khơng khí để tính Page 81 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 tham số khí động sử dụng liệu từ gia tốc kế quay để tính tham số dẫn đƣờng qn tính Thanh khố dùng để ngăn việc tháo khối ADIRU chƣa tháo đầu nối liệu chuẩn ARINC 629 ngăn việc lắp cổng giao tiếp chƣa lắp siết chặt ADIRU Khi lắp đặt không đúng, khối ADIRU không hoạt động b) Thơng số liệu tham chiếu qn tính ADIRU Hàm tính tốn liệu tham chiếu qn tính ADIRU sử dụng liệu từ hàm tính tốn quản lý chuyến bay FMCF tủ AIMS để thực hàm (tính năng) sau:  Tính tốn vị trí khởi động máy bay;  Cân chỉnh quay gia tốc kế Hàm FMCF gửi liệu sau đến hàm tham chiếu quán tính khối ADIRU: Vị trí khởi động: Khi tổ bay nhập vị trí ban đầu từ khối CDU giá trị đến hàm FMCF khối AIMS Khối AIMS gửi liệu nhập đến ADIRU Mạch đánh giá vị trí ban đầu ADIRU thực hiện:  Xác định lại tính hợp lý vị trí ban đầu đƣợc nhập;  So sánh giá trị nhập với giá trị từ GPS so với giá trị vị trí cuối đƣợc lƣu ADIRU liệu GPS khơng có;  Nếu giá trị nhập vào tốt ADIRU sử dụng để cân chỉnh Cân chỉnh quay gia tốc kế: Vị trí vận tốc từ GPS đƣợc đƣa đến mạch logic để cân chỉnh cảm biến Mạch logic đƣa liệu cân chỉnh cho quay gia tốc kế Việc cân chỉnh không hiệu chỉnh đƣợc sai số khối ADIRU, mà làm giảm sai số dạt máy bay bay Nếu khơng có thơng tin vị trí từ GPS khơng có liệu để cân chỉnh Page 82 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 quay gia tốc kế Con quay gửi tốc độ quay gia tốc kế gửi giá trị gia tốc thẳng đến mạch tính tốn tham chiếu qn tính (hình 4.14) Hình 4.14 Hàm tính tốn liệu tham chiếu qn tính 4.3.6 Hệ thống cảnh báo gần mặt đất GPWC (ground proximity warning computer) Hệ thống cung cấp cho tổ lái cảnh báo âm hình ảnh cự ly máy bay so với địa hình bên dƣới Nó tính tốn thành phần gió theo phƣơng ngang phƣơng thẳng đứng để cảnh báo diện gió lốc cho tổ bay dƣới dạng âm hình ảnh 4.3.7 Hệ thống tính tốn quản lý chuyến bay FMCF (flight management computing function) Hệ thống cung cấp thông tin để quản lý thông số, hƣớng dẫn dẫn đƣờng tới hệ thống tự động lái đồng hồ hiển thị Máy tính quản lý bay chứa tất thơng số máy bay liệu liên quan đến dẫn đƣờng Page 83 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG – K13 4.4 Cơng tác kiểm tra mặt đất Chỉ tiến hành kiểm tra liên quan đến khối GPS mặt đất, bao gồm việc kiểm tra:  Hệ thống định vị toàn cầu bên trái  Hệ thống định vị toàn cầu bên phải Việc tiến hành kiểm tra hệ thống cho phép ta xác định lại tính thu nhận đa phƣơng thức MMR.Các thu nhận đa phƣơng thức MMR ln ln báo cáo tất tình trạng hoạt động chúng đến hệ thống máy tính phục vụ bảo dƣỡng trung tâm CMCS kể từ đƣợc cấp nguồn Các thu nhận đa phƣơng thức MMR không thực thêm việc kiểm tra ta tiến hành kiểm tra máy tính bảo dƣỡng MAT Trong thời gian cấp nguồn, thu nhận đa phƣơng thức MMR thực kiểm tra anten Khi đó, thu nhận đa phƣơng thức MMR kiểm tra liền mạch đầu nối anten Các thu nhận đa phƣơng thức không thực kiểm tra anten sau khởi động cấp nguồn xong Hình 4.15: Kiểm tra hệ thống mặt đất Page 84 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 4.5 Công tác bảo dưỡng cho hệ thống GPS máy bay Boeing 777 4.5.1 Kiểm tra hiệu chỉnh hệ thống GPS Boeing 777 Việc kiểm tra hiệu chỉnh hệ thống GPS bao gồm quy trình:  Kiểm tra hoạt động hệ thống GPS: TASK 34-58-00-710-801  Kiểm tra hệ thống GPS: TASK 34-58-00-730-801 Chú ý: Máy bay cần đƣợc chuyển tới vị trí mà anten có tầm quan sát vệ tinh tốt Điều cần thiết thực kiểm tra 4.5.2 Tháo lắp anten GPS Tháo anten trái phải sử dụng chung quy trình:  Thực TASK 34-58-02-400-801 Lắp anten trái phải sử dụng chung quy trình:  Thực TASK 34-58-02-000-801 Chú ý: Khi thực thao tác lắp phải cần ý không để ngƣời lắp anten Nhằm tránh xảy lỗi (nếu có) mắc lần thao tác lắp anten thứ Page 85 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 KẾT LUẬN Sau hoàn thành đồ án, với nghiên cứu tài liệu làm quen với kiến thức thực tế giúp em hiểu rõ hệ thống dẫn đƣờng qua vệ tinh NAVSTAR – GPS (Navigation Satellities Time and Ranging Global Positioning System ) Việc nghiên cứu hệ thống vệ tinh dẫn đƣờng GPS ứng dụng cho ngành hàng không cần thiết để nâng cao chất lƣợng, an toàn chuyến bay Qua nghiên cứu lý thuyết đồ án thực đƣợc:  Tìm hiểu tổng quan hệ thống định vị toàn cầu GPS  Tìm hiểu hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh  Nghiên cứu định vị hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh NAVSTAR – GPS  Ứng dụng hệ thống định vị ngành hàng không  Khai thác hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh máy bay Boeing 777 Với thời gian có hạn, nhƣ hạn chế tài liệu nên phần ứng dụng khai thác hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh máy bay Boeing 777 dừng lại sở lý thuyết, hình ảnh thiết lập vận hành hệ thống GPS máy bay chƣa đƣợc phong phú Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện truyền dạy cho em kiến thức cần thiết để phục vụ cho đồ án nhƣ công tác sau Em xin đƣợc cảm ơn thầy Phạm Đức Thuận ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn em suốt trình làm đồ án, giúp tìm số tài liệu hệ thống dẫn đƣờng định vị toàn cầu NAVSTAR – GPS,cũng nhƣ mở hƣớng cho em tiếp cận đến hệ thống đại, cần thiết cho lĩnh vực hàng không đƣợc áp dụng ngày phổ biến Việt Nam nhƣ toàn giới Page 86 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 Tuy cố gắng song đồ án khơng tránh đƣợc thiếu sót, em mong đƣợc góp ý thầy bạn để đồ án đƣợc hoàn thiện Em xin trân thành cảm ơn! Hải phòng, ngày … tháng … năm 2013 Sinh viên thực Trần Văn Việt Page 87 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG – K13 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cục hàng không dân dụng Việt Nam, “Giới thiệu kiến thức hệ thống CNS/ATM”, 1997 ThS Lê Hoài Nam, Luận văn cao học: “Hệ thống vệ tinh dẫn đƣờng toàn cầu GNSS ứng dụng cho ngành hàng không dân dụng Việt Nam”.năm 1999 TS Nguyễn Văn Tuấn, “Giáo trình thơng tin vi ba-vệ tinh” Tái năm 2004 PGS.PTS Trần Đắc Sửu: Nghiên cứu ứng dụng định vị toàn cầu ngành hàng hải Việt Nam Nghiên cứu triển khai ứng dụng hệ thống thông tin dẫn đƣờng giám sát vệ tinh ngành hàng không Việt Nam, Cục Hàng không dân dụng - Viện KHHK Tài liệu hƣớng dẫn sử dụng AMM, CMM máy bay Boeing 777 Global Positioning System, International Navigation and Intergration Mohinder S Grewal, Lawwrence R Well and Angus P Andrews CNS/ATM International Aviation Centre Www.garmin.Com/manuals/gps4beg.Pdf 10 www.Aero.org/publications/gpsprimer/index.Html 11 www.Nasm.si.Edu/galleries/gps/ 12 Www.mercat.Com/quest/gpstutor.Html Page 88 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... dụng GPS cho hệ thống dẫn đƣờng tự động Để hiểu rõ hệ thống GPS em chọn đề tài ? ?Nghiên cứu khai thác hệ thống dẫn đường vệ tinh GPS? ?? làm đồ án tốt nghiệp Đồ án sâu vào khai thác dựa sở hệ thống. .. Các hệ thống dẫn đường vệ tinh giới 1.2.1 Hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR a) Giới thiệu Thuật ngữ GPS (Global Positioning System) đƣợc sử dụng để mô tả hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu Các hệ. .. Chương 2: Nguyên lý định vị hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh NAVSTAR – GPS Chương 3: Ứng dụng hệ thống định vị vệ tinh ngành hàng không Chương 4: Khai thác hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh máy bay BOEING 777