Nghiên cứu tìm hiểu nguyên lý và ứng dụng của thiết bị đo khoảng cách dme 1119 trong hệ thống dẫn đường hàng không

Mục lục Trang Lời nói đầu Các từ viết tắt sử dụng đồ án PhÇn I Giới thiệu ngành Quản lý bay hệ thống thiết bị sử dụng công tác quản lý bay .8 Ch¬ng I Khái quát ngành quản lý bay Dân dụng viƯt nam Ch¬ng II HƯ thèng CNS/ ATM (Thông tin dẫn đ dẫn đờng dẫn đ Giám sát/quản lý không lu) hàng không 12 I Chuyªn ngành thông tin .12 A Dịch vụ ngành thông tin .12 1.Hệ thống thông tin cố định 12 HÖ thèng tho¹i trùc tiÕp 13 HƯ thèng th«ng tin di ®éng 13 B Các hệ thống thông tin .13 HÖ thống thông tin thoại máy bay mặt đất sóng VHF mặt đất sóng VHF .13 Hệ thống thông tin liên lạc sóng ngắn HF .15 HÖ thèng thông tin di động vệ tinh 15 II Chuyên ngành dẫn đờng 16 A Dịch vụ ngành dẫn đờng 16 DÉn ®êng hµng tuyÕn 16 Dẫn đờng tiếp cận hạ cất cánh 16 B Các hệ thống dẫn đờng 16 Đài dẫn đờng vô tuyến sóng dài vô hớng NDB(Non-Directional Beacon) 16 Đài dẫn ®êng VOR (Very High Frequency OmniRange) 18 Đài dẫn đờng phù trợ đo khoảng cách DME (Distance Measuring Equipment) 19 HÖ thèng trợ giúp hạ cánh ILS (Instrument Landing System) 20 Hệ thống trợ giúp hạn cánh MLS ( Microvave Landing System) .22 III Chuyên ngành giám sát 23 A Dịch vụ ngành giám sát 23 B Các hệ thống radar sơ cấp thứ cấp .24 Radar s¬ cÊp PSR- Primary Surveilance Radar 24 Radar thứ cấp SSR mặt đất sãng VHF Secondary Surveilance radar 25 Thiết bị quan sát mặt sân ASDE mặt ®Êt trªn sãng VHF Airport Surface Detection Equipment 27 Phần II Hệ thống thiết bị đo khoảng cách, trợ giúp dẫn đờng ngành hàng không d©n dơng viƯt nam 28 Chơng I Lý thuyết chung dẫn đờng thiÕt bÞ bay .28 1.NhiƯm vơ cđa dÉn ®êng 28 1.1 Định nghĩa 28 1.2 Các phơng pháp dẫn đờng .28 Các thiết bị dÉn ®êng .29 2.1.Định nghĩa .29 2.2 Phân loại 30 a Phân loại theo thông số dẫn đờng 30 b Phân loại theo kiểu đo kỹ thuật vô tuyến điện .31 Hệ thống dẫn đờng ngành Hàng không .31 Phụ lục: Bản đồ đờng bay ngành Hàng không Việt Nam Chơng Khái quát nguyên lý làm việc Cấu trúc tổng quát thiết bị đo khoảng cách DME (Distance Measuring Equipment) 34 Giíi thiƯu 34 Nguyên lý làm việc 35 CÊu tróc tỉng qu¸t 36 3.1 Cấu trúc trạm mặt đất .38 3.2 CÊu trúc trạm đặt máy bay 41 Chơng Nghiên cứu tìm hiểu thiết bị đo khoảng cách DME model 1119 43 Tæng quan .43 Miêu tả kỹ thuật .44 2.1 Giá máy điện tử 44 2.2 Sơ đồ khối đơn giản 55 2.3 Nguyªn lý hoạt động .56 a Phần phát đáp (Transponder) 56 b Phần giám sát (Monitor) 58 c Khèi kiÓm tra (test unit) .59 d Đầu giám sát bảo trì xa (RMM-Remote Mainternance Monitor) đầu cuối thị tần (Video Terminal) 60 Nguyªn lý hoạt động chi tiết khối 60 3.1 Khèi m¹ch hiĨn thÞ CCA, (1A1A1) 60 3.2 Khèi Time Interval, (1A1A2) 62 3.3 Khèi ®o c«ng suÊt CCA, (1A1A3) 64 3.4 Khèi Steering Logic CCA, (1A1A4) .65 3.5 Khèi m¹ch t¸ch sãng, (1A4/1A5) 67 3.6 Khèi ghÐp híng, (1A6) 69 3.7 Khèi suy hao chuÈn, (1A3) .70 3.8 Khèi ®iỊu chÕ ®ièt, (1A9) 70 3.9 Khèi chän tríc, (1A20) 72 3.10 Khối tạo tÝn hiệu cao tần (RF Generator) 72 3.10.1 Bộ đệm VCO 74 3.10.2 Khèi Synthesizer 74 3.11 Khèi Signal Gen Video 77 3.12 Khèi Monitor A 78 3.13 Khèi Monitor B .80 3.14 Khối khuếch đại trung tần (IF Amplifier) 83 3.15 Khèi giải m· (Decoder) 86 3.16 Khèi Keyer .88 3.17 Khèi Transmitter Video 89 3.18 Khối định hướng (Circulator) 90 KÕt LuËn 93 Phô Lôc Các thông số kỹ Thuật hệ thống DME Model 1119 94 Phô lôc Các tiêu kỹ thuật trang thiết bị hệ thống CNS/ATM ngành Quản lý bay d©n dơng ViƯt Nam 98 Phụ lục Sơ đồ mạch nguyên lý chi tiết số khối hÖ thèng DME 1119 103 – dÉn đ Lời nói đầu dẫn đ Ngành Hàng không dân dụng Việt Nam đời năm 1956 đà mở thuận lợi mới, hội thúc đẩy phát triển kinh tế, giao lu văn hoá Việt Nam với nớc khu vực toàn giới Trong ngành Hàng không dân dụng, Quản lý bay chuyên ngành mang tính kỹ thuật cao phát triển mạnh mẽ không ngừng để đáp ứng đợc với gia tăng nhanh chóng chuyến bay, dịch vụ hàng không Hàng không dân dụng Việt Nam Các trang thiết bị công tác quản lý bay đa dạng, đại ứng dụng mạnh thành tựu công nghệ Điện tử mặt đất sóng VHF Viễn thông Dịch vụ CNS/ ATM (Thông tin mặt đất sóng VHF Dẫn đờng mặt đất sóng VHF Giám sát/ Quản lý không lu) ngành Quản lý bay tơng lai ứng dụng mạnh thành tựu phát triển công nghệ thông tin vệ tinh công nghệ thông tin, truyền dẫn khác Với đặc điểm Quản lý bay sở công tác, thực tập thực tế tốt cho sinh viên theo học chuyên ngành Điện tử mặt đất sóng VHF Viễn thông muốn hớng lĩnh vực Hàng không Trong trình thực tập Trung tâm Quản lý bay Miền Bắc, sau đợc tiếp xúc tìm hiểu trang thiết bị ngành Quản lý bay, em đà định chọn đề tài Nghiên cứu tìm hiểu nguyên lý ứng dụng thiết bị đo khoảng cách DME 1119 hệ thống dẫn đờng Hàng không, thiết bị đợc dùng phổ biến không sân bay Việt Nam mà đợc nhiều nớc giới sử dụng ngành Hàng không Trong ngành Quản lý bay, có vai trò quan trọng việc trợ giúp cho máy bay cất, hạ cánh xác dẫn cho máy bay đờng bay cách an toàn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Tuân, cán giảng dạy thuộc Bộ môn kỹ thuật thông tin, khoa Điện tử - Viễn thông, trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đà giúp đỡ em nhiệt tình, cung cấp tài liệu nghiên cứu nh hớng dẫn em phơng pháp nghiên cứu để hoàn thành đồ án Đồng thời em xin cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện tử - Viễn thông trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đà giúp cho em tiếp thu đợc kiến thức trình học tập để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp em có đợc tảng nghề nghiệp tơng lai Em xin cảm ơn cán Trung tâm quản lý bay miền Bắc đà nhiệt tình tạo hội cho em đợc tham quan, tiếp cận thực tế trang thiết bị, giúp em có nhìn trực quan hơn, t hiệu suốt thời gian thực tập làm đồ án tốt nghiệp Trong trình thực hiện, trình độ thời gian có hạn nên đồ án em tránh khỏi thiếu sót có vấn đề cha đợc đề cập sâu, em mong thầy cô giáo bạn đóng góp ý kiến để đồ án đợc đầy đủ hoàn thiện dẫn đ Các từ viết tắt sử dụng đồ án dẫn đ Từ viết tắt Diễn dải Tiếng Việt ACC Air Control Center Trung tâm điều hành bay đờng dài AFTN Aeronautical Fixed Telecommunication Network Hệ thống thông tin cố định AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ AMSC Automatic Message Swiching Center Trung tâm chuyển tiếp điện văn tự động AMSS Aronautical Mobile Satellite System Dịch vụ vệ tinh lu động hàng không APP Approach Trung tâm điều hành bay tiếp cận ASDE Airport Surface Detection Equipment Thiết bị quan sát mặt đất ATC Air Traffic Control KiĨm so¸t bay ATM Air Traffic Management Qu¶n lý bay ARSR Air Route Surveilance radar Radar giám sát đờng dài ASR Air Surveilance radar Radar giám sát tiếp cận hạ cánh AZ Azimuth Angle Góc phơng vị BAZ Back Azimuth Angle Góc phơng vị sau CCA Circuit Card Assembly Mạch điện tập hợp CVOR Conventional VOR Đài VOR thờng CW Carrier Wave Sóng mang DME Distance Measuring Equipment Thiết bị đo khoảng cách DSB Double SideBand Song biªn EL Elevation element Gãc ngÈng FIR Flight Information Region Vùng thông báo bay GNSS Global Navigation Saterllite System HƯ thèng dÉn ®êng b»ng vƯ tinh GPS Global Position System ICAO International Organization ILS Instrument Landing System Hệ thống hạ cánh xác LO Local Oscillator Bộ dao ®éng néi MLS Microwave Landing System NDB Non-Directional Beacon PSR Primary Surveilance Radar Hệ thống trợ giúp hạ cánh sóng cực ngắn Thiết bị dẫn đờng vô tuyến sóng dài vô hớng Radar giám sát sơ cấp RF Radio Frequency Cao tần RMM Remote Maintance Monitor Đầu giám sát bảo trì xa ROM Read Only Memory Bộ nhớ đọc SSB Single SideBand Đơn biên SSR Secondary Surveilance Radar Radar gi¸m s¸t thø cÊp TACAN Tactical Air Navigation TWR Tower Hệ thống dẫn đờng không gian chiến thuật Th¸p chi huy VCO Voltage Controlled Oscillator VHF Very High Frequency VOR Very high frequency OmniDirectional Range ThiÕt bÞ dÉn đờng vô tuyến sóng cực ngắn đa hớng VSWR Voltage Standing Wave Ratio Hệ số sóng đứng Hệ thống định vị toàn cầu Aviation Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế Civil Bộ tạo dao động điều khiển điện áp Tần số cao Phần I Giới thiệu ngành Quản lý bay hệ thống thiết bị sử dụng công tác quản lý bay Chơng I Khái quát ngành quản lý bay Dân dụng việt nam Cách 50 năm, ngày 15/1/1956 Thủ tớng phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hoà đà ban hành nghị định số 666/TTG thành lập Cục Hàng không dân dụng Việt Nam Đây văn pháp lý đặt cở sở đời cho tổ chức vận chuyển Hàng không nớc tham gia vào trình giao lu Hàng không quốc tế Cục Hàng không DDVN đời đà đẩy nhanh trình hình thành phát triển ngành kinh tế, kỹ thuật đất nớc Khởi đầu với phi hành đoàn gồm có năm máy bay nhỏ vào năm 1956, Hàng không DDVN đà mở đờng bay quốc tế tới Bắc Kinh sau đến Viên Chăn (Lào) 1976 Băngkok (1978) Vào cuối thập niên 80 đầu thập niên 90 đờng bay đến Singapore, Manila, Kualalumpur, Hồng Kôngcũng đcũng đợc mở Cho đến nay, Hàng không DDVN đà có tổng cộng 67 máy bay (trong có 42 thuộc loại đại giới để phục vụ thị trờng vận tải thơng mại đờng HK, số lại để phục vụ cho nhu cầu chuyên biệt nh chụp ảnh, trồng rừng, khai thác dầu khí ), quản lý, khai thác 22 sân bay có sân bay quốc tế 19 sân bay nội địa Mạng đờng bay quốc tế Hàng không DDVN bao gồm 40 đờng bay từ thành phố lớn (Hà Nội, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh) đến 25 thành trªn thÕ giíi Cïng víi sù gia nhËp tỉ chức Hàng không dân dụng giới (ICAO) vào năm 1980, Hàng không DDVN đà trởng thành từ nhỏ đến lớn, từ thô sơ đến đại trở thành ngành kinh tế mũi nhọn góp phần tích cực vào nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa đất nớc Là chuyên ngành mũi nhọn ngành Hàng không Việt Nam, ngành Quản lý bay có vai trò quan trọng việc đa Hàng không DDVN lên tầm cao xứng với phát triển khu vực giới Trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam đợc nhà nớc tổ chức Hàng không dân dụng giới giao trách nhiệm quản lý cung cấp dịch vụ không lu hàng không dân dụng vùng rộng lớn Khu vực bao gồm hai vùng thông báo bay FIR Hµ Néi vµ FIR Hå ChÝ Minh bao trùm toàn lÃnh thổ vơn rộng 500km biển Đông FIR Hà Nội trải rộng khu vực khoảng 160.000 km2 FIR Hồ Chí Minh rộng khoảng 918.000 km2 Ngành Quản lý bay dân dụng Việt Nam bên cạch việc trực tiếp điều hành chuyến bay đờng hàng không vùng trời đợc phân công kiểm soát tham gia vào việc quản lý vùng trời, bảo vệ an ninh chủ quyền quốc gia Điều đợc thực cách thờng xuyên thông báo kịp thời chuyến bay thông qua không phận mục tiêu lạ mà hệ thống giám sát không lu ngành phát đợc cho quân chủng phòng không không quân phục vụ việc quản lý bay quản lý vùng trời Trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam quan có ý nghĩa định có tầm quan trọng sống để đảm bảo an toàn cho chuyến bay theo ngôn ngữ chuyên ngành qu¶n lý bay CNS/ATM (Communication Navigation Suveilance/Air Trafic Management) bao gồm dịch vụ nh thông tin, dẫn đờng, giám sát, quản lý không lu đợc coi trái tim hệ thống đảm bảo an toàn nh giúp cho việc định hớng cho hoạt động bay Các HÃng hàng không thực vận tải quản lý bay đảm bảo việc điều hành cất hạ cánh sân thực thi nhiệm vụ quan trọng quản lý giám sát điều khiển không lu cho chuyến bay đợc phân đờng bay thuộc quyền quản lý Việt Nam Khi bay vào vùng kiểm soát bay Việt Nam, máy bay đợc trợ giúp dẫn đờng đợc liên hệ trực tiếp với nhân viên kiểm soát không lu thoại nhận huấn lệnh từ mặt đất để bay hành lang bay chuyển đổi mực bay cần Nh vậy, hệ thống dịch vụ quản lý bay việc thực chuyến bay nguy hiểm chứa đầy mầm mống uy hiếp an toàn bay Những thành phần công tác quản lý bay bao gồm: Các dịch vụ không lu ATS (Air Trafic Services) Quản lý vùng trời ASM (Air Space Management) Quản lý luồng không lu ATFM (Air Trafic Flow Management) Bên cạnh có dịch vụ bổ trợ kèm để đảm bảo kỹ thuật CNS (Communication-Navigation-Suveilance) mặt đất sóng VHF thông tin mặt đất sóng VHF dẫn đờng mặt đất sóng VHF giám sát, khí tợng, tìm kiếm cứu nạn Các dịch vụ không lu: Kiểm soát không lu, thông báo bay báo động đợc đề nhằm: Ngăn ngừa va chạm máy bay hoạt động vùng trời Ngăn ngừa va chạm máy bay chớng ngại vật tầm hoạt động vùng trời (hành lang bay) Thúc đẩy điều hoà hoạt động bay Thông báo cho quan hữu quan máy bay bị nạn cần tìm kiếm cấp cứu trợ giúp quan theo yêu cầu Quản lý vùng trời: Công tác quản lý vùng trời trờng hợp đơn nhiệm vụ bảo vệ vùng trời với đơn vị phòng không không quân mà đợc hiểu loạt công việc: Bố trí xếp việc sử dụng vùng trời cho mục đích khác Tổ chức vùng trời, xếp hành lang bay Quản lý luồng không lu: Công tác quản lý không lu nhằm giải tắc nghẽn không sân bay lu lợng hoạt động bay vợt qua khả hệ thống Nếu công tác quản lý không lu đợc coi tác động "chiến thuật" lên tình trạng không lu quản lý luồng không lu tác động "chiến lợc" để quản lý không lu Các trung tâm quản lý luồng không lu sử dụng máy tính sở dự báo hoạt động bay khả thông qua vùng trời, đờng bay, hành lang bay, sân bay, điều tiết hoạt động bay từ xa nhằm giảm bớt lu lợng bay mà nơi dự báo tải Công tác quản lý hoạt động bay Việt Nam bao gồm Cấp phép bay Công tác quản lý, điều chỉnh triển khai kế hoạch bay Thực hành không lu Công tác trực tiếp hiệp đồng phối hợp hoạt động bay hàng không dân dụng hoạt động quân có liên quan Khí tợng: Cung cấp cho phi công biết đợc tin tức liên quan đến khí tợng (nh mây, gió, ma, khí ¸p ) qu¸ tr×nh bay cịng nh cÊt, hạ cánh sân bay Để đảm bảo cho Quản lý bay thực tốt vai trò, nhiệm vụ ngành Hàng không dân dụng Việt Nam hệ thống trang thiết bị kỹ thuật phần thiếu ngành Quản lý bay, tập trung ba chuyên ngành chính: Thông tin (Communication) Dẫn đờng (Navigation) Giám sát (Surveilance) Mỗi chuyên ngành phụ trách quản lý hoạt động hệ thống thiết bị kỹ thuật riêng nhằm đảm bảo thực tốt nhiệm vụ mình, góp phần quan trọng việc điều hành huy an toàn hạ cất cánh sân bay nh bay đờng dài ngành Hàng không Việt Nam Chơng II Hệ thống CNS/ ATM (Thông tin dẫn đ dẫn đờng dẫn đ Giám sát/quản lý không lu) hàng không Nh đà nói trên, hệ thống trang thiết bị kỹ thuật ngành Quản lý bay có vai trò quan trọng việc quản lý - điều hành hoạt động bay Các thiết bị kỹ thuật chủ yếu Quản lý bay tập trung ba chuyên ngành sau: thông tin, dẫn đờng giám sát Mỗi chuyên ngành phụ trách thiết bị riêng với tiêu chuẩn kỹ thuật riêng đợc quy định tài liệu Annex ICAO I Chuyên ngành thông tin: Ngành quản lý mạng lới thông tin liên lạc thoại, truyền số liệu riêng cho Hàng không Các loại hình thông tin bao gồm thông tin cố định di động Hàng không A Dịch vụ ngành thông tin Hệ thống thông tin cố định đảm bảo liên lạc thoại, thông tin số liệu quan kiểm soát không lu nớc quốc tế Thông tin liên lạc đơn vị liên quan đến trình quản lý điều hành bay, liên lạc nội với quan quản lý không lu Hệ thống thông tin di động cho phép liên lạc thoại số liệu quan cung cấp dịch vụ số liệu không lu với máy bay theo phơng thức điểm nối ®iĨm (point to point) HƯ thèng th«ng tin cè định Hệ thống thông tin cố định AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunication Network) mạng thông tin liên lạc trao đổi điện văn theo chuẩn ICAO Tại Trung tâm kiểm soát bay ACC Hà Nội, ACC Hồ Chí Minh, APP Đà Nẵng Trung tâm điều hành bay quốc gia (Gia Lâm) đợc lắp đặt thiết bị chuyển điện văn tự động AMSC thiết bị đầu cuối đảm bảo tự động chuyển điện văn phục vụ cho điều hành bay hệ thống lu trữ dùng cho công tác điều tra học tập Hệ thống AFTN đợc sử dụng kỹ thuật công nghệ mới, có liên lạc nội đờng truyền vệ tinh viba số riêng ngành Quản lý bay Ngoài ra, nối trung tâm điều hành với có mạng đờng truyền thuê bao bu điện (vệ tinh viba số, cáp quangcũng đ) để dự phòng đ ờng truyền bị trục trặc kỹ thuật, có cố Độ tin cậy hệ thống 99,9% Hệ thống thoại trực tiếp: Tại trung tâm quản lý điều hành bay đà thiết lập mạng thông tin để đảm bảo liên lạc quan kiểm soát không lu khu vực quốc tế Đờng truyền từ ACC (Trung tâm điều hành bay đờng dài) Hồ Chí Minh tới ACC kế cận qua vệ tinh bu điện quản lý Các đờng liên lạc thoại khác sân bay Quốc tế ngành Quản lý bay bu điện dự phòng Hệ thống thông tin di động: Hệ thống thông tin di động cho phép liên lạc thoại số liệu quan cung cấp dịch vụ không lu máy bay Nó giúp cho Trung tâm kiểm soát bay thực đợc thông tin với máy bay vị trí vùng trách nhiệm quản lý (FIR) Hệ thống thông tin di động hệ thống thông tin quan trọng bậc cho công tác an toàn bay điều hoà hoạt động bay Trong ngành Quản lý bay, tất quan kiểm soát không lu (ACC, APP, TWR) đợc trang bị hệ thống liên lạc không địa sóng cực ngắn VHF Tại sân bay TSN, núi Vũng Chua (Qui Nhơn), núi Sơn Trà (Đà Nẵng), núi Tam Đảo (Vĩnh Phúc) đợc lắp đặt thiết bị VHF đờng dài với tầm phủ sóng 400 km độ cao 10 km Trong ACC HCM ACC HAN có phơng tiện liên lạc sóng ngắn HF làm việc tần số quy định vùng Đông Nam để đảm bảo liên lạc không địa vị trí xa tầm phủ sóng VHF đờng dài Tại vùng trách nhiệm đài VHF kiểm soát đờng dài phải có tần số công tác (Trong dải 118.0 MHz-138.0 MHz) tần số dùng chung cho công tác khẩn nguy 121,5 MHz B Các hệ thống thông tin : Hệ thống thông tin thoại máy bay mặt đất sóng VHF mặt đất sóng VHF bao gồm - Hệ thống thông tin không/địa (tại sân Trung tâm kiểm soát xa) - Hệ thông tin dịch vụ sân tự động - Hệ thống thông tin dùng cho công tác tìm kiếm cứu nạn - Hệ thông tin dịch vụ đờng dài Hệ thông tin không/địa: Dùng cho liên lạc thoại kiểm soát viên không lu với phi công đài huy liên lạc thoại kiểm soát viên không lu ACC với phi công máy bay thuộc vùng thông báo bay mà ACC quản lý Xem chØ tiªu kü tht cđa hƯ thèng phơ lơc Hệ thông tin dịch vụ sân : Cung cấp cho máy bay thông tin thời tiết, trạng thái hoạt động hệ thống an toàn hàng kh«ng 1