Bài giảng máy vô tuyến điện hàng hải

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH Tổ Hàng Hải Kỹ Thuật BÀI GIẢNG MÁY VÔ TUYẾN ĐIỆN HÀNG HẢI HP: 011002 (Tài liệu lƣu hành nội bộ) MỤC LỤC CHƢƠNG HỆ THỐNG LORAN C 1.1 Khái niệm hệ thống LORAN-C 1.2 Nguyên lý xây dựng hệ thống 1.3 Xác định vị trí tàu LORAN C 1.4 Độ xác LORAN C 11 CHƢƠNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 13 2.1 Khái quát chung hệ thống GPS 13 2.2 Nguyên lý hoạt động GPS 16 2.3 Các nguyên nhân gây sai số định vị 31 2.4 Vi phân GPS 36 2.5 Ứng dụng hệ thống GPS hàng hải 39 2.6 Khai thác máy thu GPS 41 CHƢƠNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG NHẬN DẠNG AIS 42 3.1 Giới thiệu chung hệ thống AIS 42 3.2 Khai thác máy thu AIS 54 CHƢƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÀ HIỂN THỊ HẢI ĐỒ ĐIỆN TỬ 55 4.1 Giới thiệu chung hệ thống ECDIS 55 4.2 Khai thác sử dụng thiết bị ECDIS 60 CHƢƠNG NGUYÊN LÝ CỦA RADAR HÀNG HẢI 62 5.1 Khái quát chung radar 62 5.2 Nguyên lý hoạt động radar hàng hải 62 CHƢƠNG THÔNG SỐ CỦA RADAR 67 6.1 Thông số khai thác 67 6.2 Thông số kỹ thuật 72 CHƢƠNG MỤC TIÊU, ẢNH TRÊN MÀN HÌNH RADAR 76 7.1 Mục tiêu radar 76 7.2 Các loại ảnh ảo hình radar 76 7.3 Mục tiêu nhân tạo 78 7.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến ảnh tầm xa Radar 79 CHƢƠNG CÁC KHỐI CƠ BẢN CỦA RADAR HÀNG HẢI 82 8.1 Khối anten 82 8.2 Khối chuyển mạch 87 8.3 Khối phát 90 8.4 Khối thu 87 8.5 Khối báo 105 CHƢƠNG CHẾ ĐỘ ĐỊNH HƢỚNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG 115 9.1 Các chế độ báo ảnh 115 9.2 Các chế độ chuyển động 116 CHƢƠNG 10 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG THIẾT BỊ ARPA 118 10.1 Tổng quan ARPA 118 10.2 Nguyên lý hoạt động ARPA 120 10.3 Tiêu chuẩn IMO ARPA 121 CHƢƠNG 11 ỨNG DỤNG CỦA RADAR TRONG HÀNG HẢI 126 11.1 Trình tự vận hành điều chỉnh Radar 126 11.2 Khai thác chức 127 11.3 Khai thác chức nâng cao 129 11.4 Công tác kiểm tra bảo dƣỡng Radar 131 CHƢƠNG 12 KHAI THÁC SỬ DỤNG MỘT SỐ RADAR HÀNG HẢI 132 Phụ lục CÁC ĐẶC TÍNH TIÊU CHUẨN THEO IMO ĐỐI VỚI RADAR HÀNG HẢI Tài liệu tham khảo CHƢƠNG 1.1 HỆ THỐNG VÔ TUYẾN DẪN ĐƢỜNG LORAN – C Khái niệm hệ thống LORAN – C Loran-C hệ thống Vô tuyến dẫn đƣờng sử dụng sóng vơ tuyến mặt đất để xác định vị trí tầm xa, đƣợc phát triển dựa tảng hệ thống Loran A Hệ thống dùng sóng vô tuyến tần số thấp LF ( khoảng 100kHz ) dƣới dạng xung Tầm xa hoạt động đến khoảng 2000 hải lý nhờ sử dụng tần số thấp, đƣờng sở dài Loran-C kết hợp nguyên lý hai hệ thống trƣớc Decca Loran-A nên gọi hệ thống Xung-Pha Hiện Loran C dần đƣợc thay hệ thống định vị vệ tinh Tuy nhiên số khu vực sử dụng trì nâng cấp nhƣ hệ thống dự phòng 1.2 Nguyên lý xây dựng hệ thống 1.2.1 Cơ sở lý thuyết: Máy thu Loran C thu nhận sóng vơ tuyến từ đài phát, xác định hiệu thời gian truyền sóng máy thu với trạm chủ ( Master) trạm phụ (Slave) Từ có đƣờng vị trí (Line of Position-LOP)là đƣờng đẳng hiệu thời gian, quỹ tích điểm có giá trị hiệu thời gian đến trạm chủ trạm phụ (là đƣờng hyperbol) Xác định hiệu khoảng cách đến 02 cặp trạm Chủ - Phụ ta thu đƣợc 02 đƣờng vị trí, từ xác định đƣợc vị trí tàu (vị trí máy thu) Trong hệ thống Loran C, tín hiệu vô tuyến dƣới dạng xung đƣợc phát liên tục từ trạm chủ M trạm phụ S Khoảng cách từ vị trí tàu P đến trạm lần lƣợt DM DS, tƣơng ứng với thời gian truyền sóng tM tS Ta có: Δt => / DM - DS / = / tM - tS / = / DM - D S / = Δt.C Nhƣ với giá trị hiệu thời gian thu đƣợc cho ta 02 đƣờng vị trí đối xứng với qua đƣờng trung tâm, tức hệ thống có tính lưỡng trị Để loại trừ tính lƣỡng trị ngƣời ta dùng kỹ thuật tạo thời gian trễ để đảm bảo tín hiệu từ trạm phụ ln đến sau tín hiệu từ trạm Trong chu kỳ phát, trạm M phát tín hiệu Trạm phụ S chờ nhận đƣợc tín hiệu từ trạm phát tín hiệu trạm Nhƣ trạm phụ ln phát trễ trạm khoảng thời gian thời gian truyền sóng trạm chủ trạm phụ ( thực tế có khoảng thời gian trễ khác độ ì thiết bị) Khi tính lƣỡng trị hệ thống đƣợc loại trừ, giản đồ đƣờng vị trí có dạng nhƣ sau: 1.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống: Hệ thống Loran-C bao gồm trạm phát bờ, máy thu Loran-C hải đồ chun dụng Loran-C Ngồi trạm phát trạm phụ cịn có hệ thống điều khiển giám sát, tính tốn thời gian Một trạm chủ từ đến trạm phụ hợp thành chuỗi trạm (mắt xích) Trạm chủ đƣợc gán tên M trạm phụ lần lƣợt mang tên W, X, Y, Z nhƣ mơ tả hình Một trạm chủ phối hợp với 2, trạm phụ hình thành mắt xích LoranC Đƣờng sở cặp trạm M S (đƣờng nối trạm) có chiều dài 800 ~1200 hải lý Bằng cách bố trí nhƣ hình, tình bình thƣờng, ngƣời sử dụng nhận đƣợc đƣờng vị trí có góc giao hợp lý Để phân biệt tín hiệu từ trạm phụ với nhau, đảm bảo tránh nhiễu sóng trạm phụ tính đơn trị, trạm phụ phát theo trình tự định Theo đó, chuỗi có trạm phát theo thứ tự M-X-Y, trạm M-X-Y-Z, trạm M-W-X-Y-Z Để thực phát theo trình tự trạm phụ áp dụng nguyên tắc tạo thời gian trễ tƣơng tự nhƣ Các trạm mắt xích phát tín hiệu đồng theo trật tự nghiêm ngặt từ trạm đến trạm phụ cuối Tín hiệu trạm phụ gồm bó xung, xung có chiều dài 200 μs, giãn cách xung 1000 μs Tín hiệu trạm gồm xung (để phân biệt với tín hiệu trạm phụ) gồm xung giống nhƣ trạm phụ xung thứ cách xung thứ khoảng 2000 μs (xem hình vẽ) Bắt đầu chu trình phát, trạm phát tín hiệu gồm nhóm xung Khi xung trạm truyền tới trạm phụ thứ trạm phụ giữ chậm lại khoảng thời gian định phát tín hiệu gồm nhóm xung Khi xung tín hiêu trạm phụ thứ truyền tới trạm phụ thứ hai trạm phụ giữ chậm lại khoảng thời gian phát tín hiệu gồm nhóm xung… nhƣ trạm phụ cuối Khi xung trạm truyền tới trạm trạm giữ chậm lại khoảng thời gian phát xung tín hiệu gồm nhóm xung, bắt đầu chu trình phát 1.3 Xác định vị trí tàu máy thu Loran-C: Việc xác định vị trí tàu hệ thống LORAN-C thông qua sử dụng máy thu để xác định thơng số cặp đƣờng vị trí LOPs thơng số tọa độ vị trí tùy thuộc vào loại máy thu Có loại máy thu Loran C: - Máy thu lƣỡng dụng A/C: dùng phƣơng pháp đo xung đồng nhân công Loại máy thu lƣỡng dụng cho biết hiệu thời gian, việc xác định vị trí phải dùng hải đồ chuyên dụng Độ xác loại khơng cao, khơng cịn sử dụng Với máy thu lƣỡng dụng (cổ điển), sử dụng thị để hiển thị tín hiệu trạm trạm phụ ảnh, muốn xác định đƣợc vị trí tàu, sau thu đƣợc hiệu thời gian cặp trạm máy thu, ta phải hiệu chỉnh sai số song truyền, sau đƣa giá trị hiệu thời gian thao tác hải đồ chuyên dụng có vẽ sẵn mạng lƣới đƣởng đẳng trị Hyperbol, từ có đƣợc vị trí tàu Nếu chạy tàu đại dƣơng thƣờng phải sử dụng hải đồ chuyên dụng Loran-C có tỉ lệ xích nhỏ, hải đồ thƣờng thiếu nhiều thơng tin cần thiết để dẫn tàu Do hải đồ chuyên dụng nhƣ thƣờng dùng để xác định vị trí, sau phải chuyển vị trí lên hải đồ biển để dẫn tàu Nếu chạy tàu ven biển, hải đồ chạy tàu đƣợc in mạng lƣới Hyperbol mắt xích Loran-C bao phủ khu vực đó, ta thao tác trực tiếp hải đồ chạy tàu để xác định vị trí Loran-C Trƣờng hợp khơng có hải đồ chun dụng Loran-C, nhƣng có bảng tốn Loran-C thi ta sử dụng để tính tốn vị trí tàu Nguyên tắc phƣơng pháp sử dụng giá trị hiệu thời gian đo đƣợc máy thu để tính tốn vẽ trực tiếp đƣờng Hyperbol vị trí lên hải đồ Việc vẽ đƣợc thực cách tìm giao đƣờng vị trí Hyperbol với hai đƣờng kinh độ vĩ độ chẵn liên tiếp nằm gần với vị trí dự đốn tàu ta Sau nối hai giao điểm để có đƣờng vị trí Hyperbol 10 Màn h nh a Màn hình phận độc lập phận tổ hợp radar tàu nhiên hình ARPA bao gồm tất liệu yêu cầu hình radar cung cấp phù hợp với tiêu chuẩn đặc tính radar hàng hải b Thiết kế nhƣ trục trặc phận ARPA tạo liệu thêm vào liệu radar tạo nhƣ tiêu chuẩn đặc tính yêu cầu thiết bị hàng hải khơng ảnh hƣởng đến tính tồn v n trình bày radar c Màn hình mà liệu ARPA đƣợc hiển thị có đƣờng kính hiệu dụng tối thiểu 340 mm d Các thiết bị ARPA sử dụng đƣợc thang khoảng cách sau:  12 16 hải lí  hải lí e Phải có dẫn rõ ràng thang khoảng cách sử dụng f ARPA có khả hoạt động với hình chuyển động tƣơng định hƣớng hình „north-up‟ và/hoặc ổn định phƣơng vị „head-up‟ „course-up‟ Ngồi ra, ARPA cung cấp hình chuyển động thật Nếu chuyển động thật đƣợc cung cấp, thao tác viên chọn hình chuyển động thật chuyển động tƣơng đối Sẽ có dẫn rõ ràng chế độ hình định hƣớng sử dụng g Dữ liệu hƣớng tốc độ mục tiêu đƣợc thu nhận ARPA tạo đƣợc biểu thị vector dạng hình ảnh rõ ràng chuyển động dự đoán mục tiêu Về mặt này:  ARPA biểu thị liệu dự đốn dạng vector có tùy chọn vector thật lẫn vector tƣơng đối  Một ARPA có khả hiển thị liệu hƣớng tốc độ mục tiêu dạng hình ảnh theo yêu cầu cho vector thật và/hoặc vector tƣơng đối mục tiêu  Các vector hiển thị phải điều chỉnh đƣợc theo thời gian có thang thời gian cố định  Một báo rõ ràng thang thời gian vector sử dụng phải đƣợc đƣa h Dữ liệu ARPA không đƣợc che khuất liệu radar đến mức làm thoái biến tiến trình phát mục tiêu Sự hiển thị liệu ARPA phải dƣới điều khiển ngƣời quan sát radar Ngƣời ta xóa hiển thị liệu ARPA không cần đến 122 i Các thiết bị phải đƣợc cung cấp để điều chỉnh cách độc lập độ sáng liệu ARPA liệu radar, kể việc loại bỏ hồn tồn liệu ARPA j Phƣơng pháp trình bày phải bảo đảm liệu ARPA nhìn thấy rõ nói chung với ngƣời quan sát điều kiện cảm thấy ánh sáng bình thƣờng buồng điều khiển tàu vào ban ngày ban đêm Có thể che chắn để hình khỏi bị ánh sáng mặt trời lọt vào nhƣng khơng đến mức độ làm giảm khả trì cảnh giới thích đáng ngƣời quan sát Các thiết bị để điều chỉnh sáng phải đƣợc cung cấp k Những qui định phải đƣợc thực để nhận đƣợc nhanh chóng khoảng cách phƣơng vị mục tiêu xuất hình ARPA l Khi mục tiêu xuất hình radar trƣờng hợp thu nhận tự động, mục tiêu vào diện tích thu nhận đƣợc chọn ngƣời quan sát trƣờng hợp thu nhận tay, mục tiêu đƣợc thu nhận ngƣời quan sát, thời gian không lớn phút ARPA biệu thị báo hƣớng chuyển động mục tiêu ba phút hiển thị chuyển động dự đoán mục tiêu phù hợp với mục 10.4g, 10.6, 10.8b, 10.8c m Sau thay đổi thang khoảng cách mà thiết bị ARPA sử dụng đƣợc sau tu chỉnh lại hình, liệu thao tác đầy đủ sẽ đƣợc hiển thị khoảng thời gian khơng vƣợt q bốn vịng qt radar Những cảnh báo vận hành a ARPA phải có khả cảnh báo ngƣời quan sát hình ảnh và/hoặc tín hiệu âm mục tiêu phân biệt đƣợc mà gần đến khoảng cách gần qua vùng chọn ngƣời quan sát Mục tiêu gây cảnh báo phải đƣợc rõ ràng hình b ARPA phải có khả cảnh báo ngƣời quan sát hình ảnh và/hoặc tín hiệu âm mục tiêu đƣợc theo dõi đƣợc dự đoán đến phạm vi khoảng cách nhỏ thời gian chọn ngƣời quan sát Mục tiêu gây cảnh báo phải đƣợc rõ ràng hình c ARPA phải rõ ràng mục tiêu đƣợc theo dõi bị mất, trừ mục tiêu ngồi phạm vi theo dõi, vị trí lần cuối mục tiêu đƣợc theo dõi phải đƣợc rõ ràng hình d Có thể khởi động loại bỏ cảnh báo vận hành Những yêu cầu liệu Theo yêu cầu ngƣời quan sát, liệu sau phải có từ ARPA dạng chữ số, mục tiêu đƣợc theo dõi: a Khoảng cách thời đến mục tiêu 123 b Phƣơng vị thời đến mục tiêu c Khoảng cách dự đoán mục tiêu điểm tiếp cận gần (CPA) d Thời gian dự đoán đến CPA e Hƣớng thật đƣợc tính tốn mục tiêu f Tốc độ thật đƣợc tính tốn mục tiêu Điều động thử ARPA phải có khả mơ tác động tàu quan sát điều động lên tất mục tiêu đƣợc theo dõi mà khơng ngắt việc cập nhật hóa liệu mục tiêu Sự mô đƣợc khởi đầu cách nhấn cơng tắc lị xo chịu tải nhấn nút chức xuống, với nhận biết rõ ràng hình Độ xác a ARPA phải cho độ xác khơng độ xác đƣợc cho mục b c bốn trƣờng xác định Với sai số cảm biến đƣợc xác định, giá trị đƣợc cho liên quan đến khả thực việc thao tác tay thực đƣợc điều kiện môi trƣờng xung quanh 100 nguyên b Một ARPA phải biểu thị phút theo dõi trạng thái ổn định hƣớng chuyển động tƣơng đối mục tiêu với giá trị sau độ xác (các giá trị với xác suất 95%) Dữ liệu Hiện Hƣớng tƣơng trƣờng đối (độ) Tốc độ tƣơng đối (knot) CPA (hải lí) 11 2.8 1.6 0.6 14 2.2 1.8 15 1.5 2.0 c Một ARPA phải biểu thị ba phút theo dõi trạng thái ổn định chuyển động mục tiêu với giá trị sau độ xác (các giá trị với xác suất 95%) 124 Dữ liệu Hƣớng Tốc độ tƣơng đối tƣơng đối (độ) (knot) 3.0 0.8 2.3 0.3 4.4 0.9 0.7 4.6 0.8 0.7 Hiện trƣờng Tốc độ CPA TCPA Hƣớng (hải lí) (phút) thật (độ) 0.5 1.0 7.4 1.2 2.8 0.8 1.0 3.3 1.0 1.0 2.6 1.2 thật (knot) d Khi mục tiêu đƣợc theo dõi tàu quan sát kết thúc việc điều động, hệ thống phải biểu thị thời gian không lớn phút báo hƣớng chuyển động mục tiêu, hiển thị ba phút chuyển động dự đoán mục tiêu phù hợp với mục 10.4g, 10.6, 10.8b, 10.8c e Một ARPA phải đƣợc thiết kế theo phƣơng pháp mà điều kiện thuận lợi chuyển động tàu quan sát, đóng góp sai số từ ARPA khơng có ý nghĩa so với sai số đƣợc kết hợp với sensor nhập trƣờng xác định Sự kết nối với thiết bị khác ARPA không đƣợc làm khả thực thiết bị tạo tín hiệu nhập sensor Sự kết nối ARPA với thiết bị khác không đƣợc làm khả thực thiết bị 10 Kiểm tra đ c tính cảnh báo ARPA cung cấp cảnh báo thích hợp trục trặc ARPA cho phép ngƣời quan sát kiểm tra hoạt động xác hệ thống Ngồi chƣơng trình kiểm tra phải sẵn có để đánh giá có định kì tồn khả thực ARPA dựa vào cách giải biết 11 Thiết bị đƣ c sử dụngvới ARPA Máy đo tốc độ báo tốc độ cung cấp tín hiệu nhập đến thiết bị ARPA có khả cho tốc độ tàu so với nƣớc 125 CHƢƠNG 11 ỨNG DỤNG RADAR TRONG HÀNG HẢI 11.1 Tr nh tự vận hành điều chỉnh radar: Trên hầu hết radar, núm nút điều chỉnh thƣờng đƣợc bố trí bảng điều khiển mặt trƣớc máy Tuy nhiên, số radar cỡ nhỏ, đặc biệt loại thiết kế để lắp đặt bên ngồi sử dụng chức điều chỉnh phần menu Trong trƣờng hợp, Sỹ quan hàng hải phải điều chỉnh radar cho phù hợp để có đƣợc ảnh mục tiêu hiển thị rõ nét hình Ngày nay, số chức đƣợc điều chỉnh tự động Tuy nhiên hiểu rõ nguyên lý làm việc thiết bị, tính chất phản xạ khác loại mục tiêu, điều kiện cụ thể hành hải kinh nghiệm, Sỹ quan hành hải nên cẩn trọng sử dụng chức điều chỉnh tự động Thực tế cho thấy, hầu hết trƣờng hợp, việc khử nhiễu tay điều chỉnh nhiều mức độ khử khác thƣờng cho hiệu độ tin câu cao so với khử nhiễu tự động Trước khởi động, đảm bảo r ng:  Kiểm tra đảm bảo anten không c người đ (thợ sửa chữa, thủy thủ bảo dưỡng…) chướng ngại vật gây vướng (dây treo cờ bị đứt quấn vào, nước đ ng băng tàu hoạt động vùng lạnh…)  Các núm nút Brilliance , khử nhiễu biển , khử nhiễu mưa vị trí tắt ho c nhỏ nhất, riêng nút điều hưởng TUNE c thể vị trí cơng tác Cấp nguồn: Power on Hầu hết radar cần thời gian hâm nóng trƣớc sẵn sàng phát, thông thƣờng đến phút Đồng hồ đếm ngƣợc Zero sau hiển thị thơng báo “Standby” hình báo hiệu thiết bị sẵn sàng chuyển sang chế độ phát xung Khi chế độ “Standby”, lúc radar chƣa phát xung nhƣng sẵn sàng phát nhấn nút “Tx” Phát xung: Tx/Stby Khi radar trạng thái “Standby” nhấn nút “Tx/Stby” thiết bị bắt đầu phát xung ngƣợc lại ta nhấn nút “Tx/Stby” lần Điều chỉnh thang tầm xa: thông thƣờng 6-12 nm Điều chỉnh độ sáng hình “Brilliance”: dạng nút xoay, vặn chúng nhỏ sau vặn tăng nhìn rõ tia quét quay quanh hình (vào ban đêm) tăng dần độ sáng ảnh phù hợp với điều kiện ánh sáng buồng lái để tiện quát Điều chỉnh độ huếch đại Gain: Cũng giống nhƣ điều chỉnh âm lƣợng máy casttse, vặn xuống mức thấp bạn khơng thấy hình ngƣợc lại hình xuất tồn tín hiệu nhiễu vặn mức lớn mức 126 Vặn nút Gain vị trí off sau tăng lên đến ảnh mục tiêu xuất rõ hình xuất lấm nhiễu rài hình, mật độ dầy tâm tia quét Điều hưởng Tune: - Khi có mục tiêu ngồi thực địa, điều chỉnh cho ảnh mục tiêu rõ nét hình Khi ngồi biển rộng khơng có mục tiêu, điều chỉnh từ từ cho đ n thị Tuning bar sáng nhiều Sau radar hoạt động ổn định khoảng 10-15 phút, cần điều chỉnh lại Tune, Gain Các radar có chức điều hƣởng tự động đạt kết tốt thực tế sử dụng tàu Khử nhiễu biển nhiễu mưa: Khử nhiễu biển Anti – Sea clutter: nhiễu biển sóng biển quanh tàu phản xạ sóng radar gây nên, làm xuất vùng sáng quanh tâm tia quét chê lấp ảnh mục tiêu nhỏ gần tàu Khi khử nên giảm thang tầm xa (3nm) để nhiễu xuất rõ nét hình, tăng nút A/C Sea khi: - - Nếu có mục tiêu nhỏ (tàu cá, du thuyền…) lẫn vùng nhiễu, tăng dần ảnh mục tiêu tách biệt khỏi tín hiệu nhiễu mà cịn lấm nhiễu quanh tâm tia qut Nếu khơng có mục tiêu, tăng khử hết nhiễu mạn dƣới gió, mạn gió cịn lấm nhiễu Khử nhiễu mƣa, giáng thủy Anti – Rain clutter: sử dụng nút A/C Rain để khử xuất tín hiệu nhiễu mƣa, giáng thủy hình Khi tắt radar: - Nếu tắt tạm thời sau thời gian ngắn sử dụng lại: vặn Gain nhỏ off, nhấn “Tx/Stby” đƣa thiết bị trạng thái STANDBY Nếu tắt hẳn: vặn núm nút vị trị nhỏ off, riêng Tune để vị trí tại, giảm thang tầm xa (để có thị trƣờng quan sát phù hợp hạn chế công suất lớn cho lần mở sau), đƣa thiết bị trạng thái STANDBY sau tắt nguồn hẳn 11.2 Khai thác chức bản: 11.2.1 Đo khoảng cách đến mục tiêu Để đo khoảng cách từ mục tiêu đến tàu ta sử dụng vịng cự ly cố định, vòng cự ly di động VRM, sử dụng trỏ hình 127 Để đảm bảo an tồn, tăng độ xác trƣớc đo cần điều chỉnh để ảnh mục tiêu thể rõ nét hình radar Khi đo, thao tác cho mép ngồi vịng cự ly di động, trỏ tiếp xúc với mép mục tiêu Sử dụng vòng c ly cố định Range Rings Marker – RR RM Điều chỉnh độ sáng vòng cự ly cho phù hợp, xác định số vòng cự lỵ tiến hành nội suy để xác định đƣợc khoảng cách từ tàu đến mục tiêu Ƣu điểm: nhanh chóng xác định đƣợc khoảng cách gần đến nhiều mục tiêu xuất lúc hình Nhƣợc điểm: độ xác Sử dụng vòng c ly di động Variable Rings Mar er – VRM Bật điều chỉnh độ sáng VRM phù hợp với điều kiện quan sát Điều chỉnh VRM control để vòng cự ly di động tiếp xúc với mép mục tiêu cần đo Quan sát giá trị thể góc dƣới hình cho ta khoảng cách đến mục tiêu Sử dụng trỏ hình Các radar thƣờng có cấu trỏ với thơng tin liên quan đến vị trí trỏ thể hình (kinh độ vĩ độ phƣơng vị khoảng cách đến tàu) Để xác định khoảng cách: chọn giá trị hiển thị phƣơng vị - khoảng cách, dùng trackball di chuyển trỏ đến tiếp giáp với mép mục tiêu cần đo ta có đƣợc khoảng cách đến mục tiêu 11.2.2 Xác định phƣơng vị đến mục tiêu Để đo phƣơng vị đến mục tiêu sử dụng đƣờng phƣơng vị điện tử (EBL), trỏ hình Theo ngun lý đo góc radar ta xác định đƣợc góc mạn đến mục tiêu, để xác định phƣơng vị đến mục tiêu radar cần kết nối với thiết bị hƣớng nhƣ la bàn Đường phương vị điện tử Electronic Bearing Line - EBL Bật điều chỉnh độ sáng đƣờng EBL phù hợp với điều kiện quan sát buồng lái Dùng EBL control xoay đƣờng EBL đến tâm ảnh mục tiêu hình Đọc giá trị thể góc dƣới hình cho ta phƣơng vị đến mục tiêu Sử dụng trỏ hình: Tƣơng tự xác định khoảng cách, thông tin trỏ hiển thị hình cho ta giá trị phƣơng vị đến mục tiêu 11.2.3 Xác định khoảng cách phƣơng vị mục tiêu Chức EBL offset float EBL cho phép cho Sỹ quan hàng hải xác định khoảng cách phƣơng vị mục tiêu riêng biệt nhằm xác định khoảng cách an toàn cho toàn qua vùng mật độ giao thông cao, mối tƣơng quan tàu theo quy tắc tránh va, xác định nguy va chạm CPA, TCPA 128 Bật điều chỉnh độ sáng đƣờng EBL cho phù hợp điều kiện quan sát buồng lái Bật chức EBL offset float EBL, lúc gốc đƣờng EBL gắn liền với vị trí trỏ, dùng trackball di chuyển trỏ (gốc EBL) đến vị trí mục tiêu thứ I cần đo, dùng EBL control, VRM control điều chỉnh EBL đến vị trí mục tiêu thứ II cần đo Đọc giá trị hiển thị phía dƣới hình ta có đƣợc phƣơng vị khoảng cách mục tiêu 11.2.4 Off centering, Room Chức OFF CENTERING cho phép mở rộng thị trƣờng quan sát hƣớng mà thay đổi thang tầm xa sử dụng, cho phép di chuyển đến 2/3 bán kính hình (thang tầm xa sử dụng) Dùng trackball di chuyển trỏ đến vị trí mong muốn, nhấn nút OFF CENTER, tâm tia quét gắn liền với vị trí trỏ vừa đặt Để quan sát kỹ khu vực đó, chức ROOM cho phép phóng lớn khu vực tàu vị trí trỏ lên gấp lần 11.2.5 Cảnh giới Chức cảnh giới cho phép sỹ quan hàng hải cài đặt vủng cảnh giới hình radar Khi có mục tiêu tàu, dãy bờ….vi phạm vùng cảnh giới thiết bị báo động âm tín hiệu nhấp nháy để cảnh báo sỹ quan hàng hải Báo động vào: có mục tiêu vào vùng cài đặt, thiết bị báo động Báo động ra: thƣờng sử dụng cho mục đích hỗ trợ trực neo, mục tiêu cố định rời khỏi vùng cài đặt, theo nguyên tắc chuyển động tƣơng đối, nghĩa tàu ta bị trôi neo Cài đặt: thao tác theo hƣớng dẫn nhà sản xuất 11.3 Khai thác chức nâng cao: 11.3.1Xác định nguy van chạm: CPA, TCPA Đánh giá kịp thời nguy va chạm giúp sỹ quan đƣa định xác nâng cao an tồn hàng hải Cơng tác đồ giải tránh va xác định CPA, TCPA, xác định góc đổi hƣớng, tốc độ thay đổi nhiệm vụ bắt buộc sỹ quan hàng hải Trong hàng hải, cơng tác có bƣớc phát triển nhƣ sau:    Thời kỳ ban đầu, công tác đồ giải đƣợc theo dõi thủ công tác nghiệp giấy radar plotting sheet (tìm hiểu mơn điều động tránh va) Sau số radar trang bị mặt đồ giải (tấm mica suốt có cấu tạo gƣơng cầu ) thay cho plotting sheets, việc theo dõi đánh dấu tác nghiệp đƣợc thực trực tiếp lên mặt đồ giải Với chức dịch gốc đƣờng EBL (floating EBL hay EBL offset), việc xác định CPA, TCPA đƣợc tiến hành thuận lợi nhanh chóng 129 Thao tác chung: Bật EBL on => di chuyển trỏ đến vị trí mục tiêu => nhấn EBL offset => theo dõi đến phút => dùng EBL control xoay đƣờng EBL qua vị trí mục tiêu => bật điều chỉnh VRM có tâm trùng với tâm tia quét tiếp tuyến với đƣờng EBL vừa xoay => đọc giá trị VRM hiển thị ta xác đinh đƣợc CPA mục tiêu cần đo Bật điều chỉnh VRM có tâm gốc đƣờng EBL => đo khoảng cách vị trí trƣớc đến vị trí (ví dụ giá trị A), đo khoảng cách đến vị trí tiếp tuyến (ví dụ giá trị B) =>TCPA = B/A * thời gian theo dõi  Với chức ARPA đƣợc trang bị riêng tích hợp radar, công tác đồ giải đƣợc tiến hành tự động bán tự động Tự động: thiết bị tự động theo dõi mục tiêu vào vùng cảnh giới báo động mục tiêu có nguy va chạm Bán tự động: công tác lựa chọn mục tiêu đƣợc thực tay, sỹ quan hàng hải lựa chọn Thao tác thực tế: hƣớng dẫn nhà sản xuất thiết bị 11.3.2Xác định độ dạt tàu radar Dƣới tác dụng yếu tố bên ngồi nhƣ thủy triều, dịng chảy, gió…tàu hành trình bị lệnh khỏi hƣớng lập Xác định hiệu chỉnh độ dạt trình hành hải điều bắt buộc sỹ quan Việc thực đƣợc mô ta nhƣ hinh bên dƣới: 130 - Chọn mục tiêu cố định, dễ nhận dạng Điều chỉnh radar để ảnh mục tiêu thể rõ nét hình Ví dụ: lúc 14.30‟ khoảng cách phƣơng vị đến mục tiêu vi trí A (290; 4.5nm) Sử dụng chức EBL offset tạo đƣờng MN song song với hƣớng tàu nhƣ hình vẽ Theo dõi sau 15 phút, đến 14.45‟, vị trí mục tiêu B, B không nằm đƣờng MN => tàu ta bị dạt Dùng EBL, VRM xác định phƣơng vị, độ lớn AB, so sánh với hƣớng tốc độ ta xác định đƣợc độ dạt tàu 11.4 C ng tác kiểm tra bảo dƣỡng: 11.4.1Kiểm tra tính hoạt động radar (Performance Test): Cơng suất máy phát, độ nhạy máy thu yếu tố quan trọng đảm bảo radar bạn hoạt động bình thƣờng Bên cạnh chức self test, life expectancy of magnetron, radar ngày thƣờng đƣợc lắp đặt thêm bo mạch để thực chức performance test để kiểm tra công suất máy phát độ nhạy máy thu Trong trình hành hải, trƣớc nhận ca Sỹ quan hàng hải cần đƣợc bàn giao kiểm tra lại chức radar 131 Thao tác đọc kết : thực theo hƣớng dẫn nhà sản xuất nêu catalogue cho thiết bị Ghi vào nhật ký radar (radar logbook) kết sau lần kiểm tra 11.4.2Những ý sử dụng bảo quản radar: Khi sử dụng, thực quy tình tắt mở, khơng tác dụng vật cứng (thƣớc kẻ, móng tay…) trực tiếp lên phím bấm Tuổi thọ đ n magnetron có giới hạn, nên tắt radar không cần thiết (tàu cập cầu…) Khi lắp đặt, giữ khoảng cách đến thiết bị có từ tính mạnh, kiểm sốt nguồn nhiệt xung quanh thiết bị, khơng sử dụng hóa chất để vệ sinh lau rửa, không sơn lên bề mặt xạ sóng, theo định kỳ bơi mỡ chủng loại lên cấu chuyển động …Tóm lại, thực theo hƣớng dẫn nhà sản xuất 11.4.3Cách xử lý kh c phục trục tr c thông thông bị Thực theo hƣớng dẫn nhà sản xuất nêu catalogue thiết CHƢƠNG 12 KHAI THÁC SỬ DỤNG MỘT SỐ RADAR 132 Phụ lục: CÁC ĐẶC TÍNH TIÊU CHUẨN THEO YÊU CẦU CỦA IMO VỀ RADAR ( Áp dụng cho radar lắp đặt sau 01/01/1999) Radar phải đảm bảo yêu cầu khai thác tron g điều kiện bình thƣờng, cung cấp ảnh vị trí phƣơng tiện nổi, chƣớng ngại nguy hiểm, phao tiêu, đƣờng bờ… nhƣ dấu hiệu hàng hải khác để định vị, dẫn tàu tránh va 1- Tầm hoạt động : Trong điều kiện bình thƣờng, anten radar đặt độ cao 15 m so với mặt biển phải bắt đƣợc ảnh rõ ràng mục tiêu sau: (a) Mép bờ : - Hbờ: = 60 m từ khoảng cách 20 Nm - Hbờ: = m từ khoảng cách Nm (b) Các mục tiêu nổi: - Tàu có trọng tải 5000 GRT từ khoảng cách Nm - Tàu có chiều dài 10 m từ khoảng cách Nm - Mục tiêu nhỏ, nhƣ phao tiêu hàng hải có bề mặt hiệu dụng 10 m2 từ khoảng cách Nm 2- Tầm cực tiểu: Các mục tiêu mục 1.b phải có hiển thị đƣợc rõ ràng cự li từ 50 m đến Nm tính từ vị trí anten mà khơng cần điều chỉnh thêm nút ngồi việc lựa chọn thang tầm xa 3- Màn ảnh radar: Radar phải có ảnh thỏa mãn: - Tàu có trọng tải 150 – 1000 GRT: đƣờng kính tối thiểu inches (180 mm) - Tàu có trọng tải 1000 – 10,000 GRT: đƣờng kính tối thiểu 12 inches (250 mm) - Tàu có trọng tải 10,000 GRT trở lên: đƣờng kính tối thiểu 16 inches (340 mm) 133 4- Thang tầm xa: Radar phải có mức thang tầm xa sau: 0.25, 0.5, 0.75, 1.5, 3, 6, 12, 24 Ngoài radar hiển thị thang tầm xa lớn nhỏ 5- Thang đo khoảng cách: - Giá trị thang tầm xa khoảng cách vòng cự li cố định RM phải đƣợc ghi rõ ràng - Ở thang tầm xa 0.25, 0.5, 0.75 Nm vòng cự li cố định RM phải có tối thiểu vịng tối đa vịng, cịn thang khác phải có vịng - Radar phải có vịng cự li di động VRM khoảng cách đƣợc báo số - Sai số đo khoảng cách VRM RM không đƣợc vƣợt 1% thang đo dùng hay 30 m, tùy theo giá trị lớn hơn, kể sử dụng chế độ lệch tâm - Phải thay đổi đƣợc độ sáng vịng VRM RM, tắt hẳn 6- Vạch dấu mũi tàu: - Radar phải thể đƣợc vạch dấu mũi tàu SHM có độ mảnh không đƣợc lớn 0.50 sai số < 10 - Có thể tắt tạm thời SHM nút ấn xoay, không đƣợc tắt hẳn 7- Đo hƣớng ng m tới mục tiêu: - Có thể đo hƣớng ngắm nhanh chóng với mục tiêu xuất hình đƣờng phƣơng vị điện tử EBL, sai số < 10 - Có thể tắt thay đổi độ sáng EBL - Có thể xoay EBL theo chiều thuận /ngƣợc chiều kim đồng hồ, nhịp thay đổi không vƣợt 0.20 8- Khả phân giải: - Phân giải theo khoảng cách: radar hoạt động thang tầm xa 1.5 Nm, ảnh mục tiêu xuất 50% bán kính hình mục tiêu riêng biệt có khoảng cách chúng 40 m nằm hƣớng, ảnh chúng phải thể riêng biệt 134 - Phân giải theo góc: thang đo 1.5 Nm, ảnh mục tiêu xuất ngồi bán kính hình, mục tiêu riêng biệt khoảng cách có góc k p chúng 2.50, ảnh chúng phải thể riêng biệt 9- Khả làm việc tàu nghiêng ho c chúi: Khi tàu bị lắc dọc hay ngang góc 100 tiêu chuẩn mục phải thực đƣợc 10- Anten: Phải quay thuận chiều kim đồng hồ, quay liên tục với góc 3600, tốc độ khơng nhỏ 20 vịng / phút, ổn định với vận tốc gió 100 knots 11- Ổn định phƣơng vị: - Yêu cầu cung cấp ảnh ổn định theo hƣớng la bàn, độ xác có sai số phạm vi 0.50 với tốc độ quay đĩa la bàn vòng / phút - Thiết bị radar phải làm việc bình thƣờng với cách hƣớng mũi tàu la bàn quay không hoạt động - Thời gian thay đổi chế độ hƣớng khoảng giây 12- Kiểm tra: Khi lắp ráp radar xuống tàu phải đƣợc kiểm tra trƣớc chạy biển cho thỏa mãn yêu cầu 13- Bộ phận khử nhiễu: Radar phải có phận khử nhiễu biển, mƣa… Yêu cầu kiểm tra tay khơng có tác dụng hết trái Có thể trang bị khử nhiễu tự động nhƣng phải có khả tắt 14- Thao tác: - Thao tác (khởi động) từ vị trí ảnh - Các núm nút phải dễ nhận dạng để sử dụng, yêu cầu theo qui định IMO - Sau bật cơng tắc nguồn, radar hoạt động với đầy đủ chức sau phút - Từ trạng thái Stand-by sang On khoảng 15 giây 135 15- Miscellaneous items: - Radar phải có chế độ báo chuyển động tƣơng đối có khả hỗ trợ hay phòng ngừa va chạm xảy biển - Theo SOLAS, lắp radar radar phải hoạt động độc lập, hoạt động đồng thời khơng phụ thuộc vào nhau, hoạt động bình thƣờng sử dụng nguồn cố Tài liệu học tập [1] Giáo PGS, TS Trần Cảnh Vinh, Dẫn đường hàng hải b ng vệ tinh, ĐH GTVT TP.HCM [2] S F Appleyard, Marintine electronic navigation, NXB nƣớc [3] G J Sonnenberg, Radar and electronic navigation, NXB nƣớc [4] S F Appleyard, Marintine electronic navigation, NXB nƣớc [5] Các hãng sản xuất, Hướng dẫn sử dụng máy, NXB nƣớc ngồi [6] Tài liệu, giảng có thƣ viện máy chủ Khoa Hàng hải 136