Hệ thống mạng thông minh và giải pháp phát triển lên osp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐÀO VIỆT HƯNG HỆ THỐNG MẠNG THÔNG TIN VÀ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN LÊN OSP LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Nội, 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131476741000000 Lời mở đầu Ngày nay, hệ thống dẫn đờng hàng không đà dần không tơng xứng khả cung cấp dẫn đến việc cản trở phụ phí ngày tăng cho khách hàng Khi lu lợng bay tăng, trễ dới mặt đất (phần lớn cản trở luồng không lu) không tăng lên Tình trạng đà trở nên nghiêm trọng ngành hàng không dự kiến mức tăng trởng ngày cao năm tới Trễ châu Âu chủ yếu phân chia số lợng lớn vùng sector nhỏ vùng điều hành Còn Mỹ tắc nghẽn xảy đầu cuối sân bay Tại vùng phát triển hơn, thiếu hụt khả giám sát radar yếu hạ tầng sở thông tin dẫn đến hệ thống hiệu quả, tiềm ẩn nguy an toàn Cứ phút tiết kiệm không máy bay tiết kiệm hàng triệu USD tiền nhiên liệu cho ngành hàng không năm giảm đáng kể ô nhiễm môi trờng Mọi nỗ lực hớng tới việc làm giảm thời gian bay không cách tối u hoá đờng bay từ điểm khởi hành đến điểm kết thúc, tránh việc bay chờ mở rộng vùng tiếp cận Giảm thời gian bay trung bình có nghĩa tăng đợc lu lợng bay tăng tính an toàn Với thành công lĩnh vực điện tử viễn thông, tin học, đặc biệt thông tin vệ tinh công nghệ liên kết liệu, ý tëng CNS/ATM cđa ICAO cung cÊp mét c¬ së cho hệ thống dẫn đờng tơng lai đà dần trở thµnh hiƯn thùc Ci cïng hƯ thèng sÏ cho phÐp ngời điều khiển tầu bay đặt chuyến bay theo đờng bay tốt nhất, điều chỉnh đợc cách linh hoạt, với hiệu suất tối u chi phí tối thiểu Khi phơng thức thủ tục công nghệ cần đợc thực cách đầy đủ để tăng cờng khả dẫn đờng tăng độ an toàn Sự kết hợp hệ thống quản lý bay với tính xác hệ thống dẫn đờng vệ tinh cho phép tầu bay bay xác không gian chiều không cần trợ giúp phơng tiện dẫn đờng mặt đất mà đặt cho tầu bay vào điểm báo cáo (waypoints) vài giây thời gian định trớc theo yêu cầu kiểm soát viên không lu Tính dẫn đờng chiều đợc mở rộng cho việc điều khiển thời gian đến sân bay Bất sai lệch phía thu đợc xử lý hệ thống quản lý bay để xem xét xem đờng hạ cánh đợc dành sẵn hay không Các chế máy móc khí khác đợc thùc hiƯn bỉ xung ®Ĩ cã thĨ sư dơng tèi đa đờng lăn không phận, đảm bảo đợc phân cách an toàn tầu bay thời điểm Tính thực tế khái niệm đòi hỏi cho tính bổ xung thay tầu bay hệ thống quản lý bay Một thành phần công nghệ hệ thống giám sát phụ thuộc tự động quảng bá (ADS-B), hệ thống cho phép tầu bay thông tin vị trí xu hớng vị trí tơng lai cho hệ thống mặt đất tầu bay gần ADS-B cho phép vùng giám sát mở rộng tới vùng mà radar không với tới Các liệu xác quỹ đạo cho phép hệ thống mặt đất dự báo cách xác va chạm dể giảm phân cách tối thiểu, tăng cờng dung lợng quản lý không lu Hơn nữa, trao đổi thông báo ADS-B với tầu bay khác cho phép hiển thị đợc trạng luồng bay hình tầu bay để cảnh báo cho phi công Hiển thị thông tin không lu buồng lái cung cấp tính cảnh báo tình trạng không lu góp phần tăng cờng tính an toàn cho phi hành đoàn Luận văn Hệ thống giám sát phụ thuộc tự động quảng bá ADS-B ngành quản lý bay việt nam nghiên cứu công nghệ kỹ thuật ADS-B, liên kết liệu số sử dụng sóng VHF phơng tiện tham gia giao thông hàng không Đây kỹ thuật giám sát u việt thay cho phơng thức giám sát sử dụng Luận văn đề cËp ®Õn vÊn ®Ị triĨn khai hƯ thèng míi môi trờng hàng không tiến trình thay hệ thống cũ thời kỳ độ Trong trình thực luận văn không tránh khỏi nhiều thiết sót, mong muốn nhận đợc nhiều ý kiến đóng góp để luận văn đợc hoàn thiện mang tính thực tế Qua lời mở đầu xin đợc gửi lời trân trọng cảm ơn Tiến sĩ Trần Thị Ngọc Lan - giảng viên trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, đội ngũ cán kỹ thuật Trung tâm quản lý bay miền Bắc đồng nghiệp đà tận tình giúp đỡ, hớng dẫn tạo điều kiện cho hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ơn! Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Các vùng thông báo bay Việt Nam đờng bay Hình 1.2 Các trạm VHF tầm phủ tơng ứng lÃnh thổ Việt Nam Hình 1.3 Tầm phủ radar lÃnh thổ Việt Nam Hình 1.4 Hệ thống phơng tiện dẫn đờng kết hợp Hình 1.5 Tổng quan lu lợng bay giới Hình 1.6 Sự thay đổi cấu thành phần CNS tơng lai Hình 2.1 Các thành phần cđa hƯ thèng ADS H×nh 2.2 CÊu tróc cđa hƯ thèng ADS H×nh 2.3 CÊu tróc cđa hƯ thèng ADS-B Hình 2.4 Đờng truyền liệu hệ thống ADS-B H×nh 2.5 CÊu tróc hƯ thèng Mode S H×nh 2.6 Hệ thống UAT máy bay Hình 2.7 Khe thời gian VDL Mode Hình 3.1 Bộ phát đáp hệ thống VDL Mode Hình 3.2 Cấu trúc phân lớp đơn giản VDL Mode Hình 3.3 Cấu trúc khung TDMA Hình 3.4 Các giai đoạn việc truyền dẫn khe Hình 3.5 Khoảng bảo vệ truyền dẫn Hình 3.6 Khuôn dạng chùm liệu VDL Mode Hình 3.7 Lựa chọn khe thời gian VDL Mode Hình 3.8 Hạn chế truyền sóng tầm nhìn thẳng Hình 3.9 Sự co tầm phủ sử dụng thuật toán Robin Hood Hình 3.10 Bảo vệ nhiễu đồng kênh Hình 3.11 Hoạt động báo cáo độc lập Hình 3.12 Giao thức quảng bá định kỳ Hình 3.13 Giao thức quảng bá tăng cờng Hình 3.14 Giao thức yêu cầu hớng Hình 3.15 Giao thức dành riêng tự điều chỉnh Hình 3.16 Giao thức yêu cầu truyền tin tức Hình 3.17 Giao thức truy nhập ngẫu nhiên Hình 3.18 Giao thức DSL Hình 4.1 Máy bay X trớc khuất, bay vùng trời lu lợng cao Hình 4.2 Kết hợp giao thức quảng bá định kỳ quảng bá tăng cờng để truy nhập mạng Hình 4.3 Phơng thức dung sai ©m lín BND H×nh 4.4 Trun nưa khe H×nh 4.5 Giao thức yêu cầu khẩn thiết Hình 4.6 Bảo vệ khe băng cách sử dụng trạm di động quảng bá lại Hình 4.7 Bảo vệ khe cách sử dụng nhiều trạm di động quảng bá lại Hình 4.8 Bảo vệ khe băng cách sử dụng nhiều trạm di động nhiều trạm mặt đất quảng bá lại Hình 4.9 Khoá khe dành riêng khung giây Hình 4.10 Cách ly Hình 4.11 Truyền phát trạm mặt đất Hình 5.1 Các dịch vụ thông tin VDL Mode ứng dụng đặc trng 0B Mục Lục Lời cam đoan Mục lục Chữ viết tắt sử dụng luận văn Danh mục hình vẽ Chơng Kế hoạch quốc gia cho hệ thống CNS/ATM dịch chuyển sang hệ thống 1.1 Hoạt động Trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam 1.2 Hiện trạng hệ thống ngành quản lý bay Việt Nam 1.3 Phân tích đánh giá trạng hệ thống 1.4 Sự chuyển dịch sang hệ thống CNS/ATM 14 1.4.1 Đánh giá hạn chế hệ thống cị 14 1.4.2 ChiÕn lỵc chun tiÕp tõ hƯ thèng không vận cũ sang 18 thống Thông tin, Dẫn đờng, Giám sát Quản lý không lu (CNS/ATM) ICAO 1.4.3 Hệ thống CNS/ATM 1.5 Các thành phần hệ thống CNS/ATM 20 20 1.5.1 Quản lý không lu- ATM 21 1.5.2 Thông tin liên lạc 22 1.5.3 Dẫn đờng 23 1.5.4 Giám sát 24 1.6 Hớng tới hệ thống ATM tơng lai 1.7 Các lợi ích hệ thống CNS/ATM Chơng 2: Giới thiệu giám sát phụ thuộc tự động ADS kỹ thuật 24 26 27 ADS-B 2.1 Tổng quát 27 2.2 Ưu điểm hệ thống giám sát phụ thuộc tự động ADS 28 2.3 CÊu tróc cđa ADS 30 2.3.1 Giao tiÕp với phi công (Pilot interface) 31 2.3.2 Các thiết bị điện tử máy bay (Avionics) 32 2.3.3 Datalink 33 2.3.4 Giao tiÕp th«ng tin (Communication interface) 34 2.3.5 Kü thuật tự động hoá ATC 34 2.3.6 Giao tiếp với kiểm soát viên (Controller interface) 36 2.4 Nguyên lý hoạt động 37 2.4.1 Nguyên lý chung 37 2.4.2 Tóm tắt hoạt động 38 2.4.3 Các hoạt động đặc biệt 41 2.5 ADS-B (Broadcast) 44 2.5.1 Kh¸i niƯm ADS-B 44 2.5.2 Ưu điểm hệ thống ADS-B 45 2.5.3 Nguyên lý hoạt động 46 2.6 Lựa chọn đờng truyền liệu ADS-B 48 2.6.1 HÖ thèng radar Mode S 49 2.6.2 Hệ thống thu phát truy cập toàn cầu UAT (Universal Access 50 Transceiver) 2.6.3 Hệ thống liên kết liệu VDL Mode Chơng Đờng truyền liệu VDL Mode nguyên lý hoạt động 52 54 3.1 Kỹ thuật tảng 54 3.2 Cấu hình vật lý 55 3.2.1 M¸y thu GNSS 56 3.2.2 M¸y thu ph¸t VHF 3.2.3 Bé xư lý th«ng tin 57 58 3.3 Các nguyên lý chức 58 3.4 Các thành phần chức 61 3.4.1 Kỹ thuật điều chế 61 3.4.2 CÊu tróc khung TDMA 61 3.4.3 Thêi gian hƯ thèng 64 3.4.4 Các chùm đồng thông tin vị trÝ 67 3.4.5 ViÖc lùa chän khe thêi gian 67 3.5 Các chế độ hoạt động 71 3.5.1 Báo cáo ®éc lËp 72 3.5.2 B¸o c¸o trùc tiÕp 73 3.6 Qu¶n lý truy cËp khe thêi gian 73 3.6.1 Giao thức quảng bá định kỳ 73 3.6.2 Quảng bá tăng cờng 76 3.6.3 Các tin yêu cầu chung 77 3.6.4 Yêu cầu hớng 78 3.6.5 Yêu cầu trực tiếp/dành riêng đáp ứng khẩn cầu (Directed 79 Request/Plea response Reservation) 3.6.6 Yêu cầu trực tiếp/dành riêng tự động điều chỉnh(Autotune 79 Reservation) 3.6.7 Yêu cầu truyền tin tức 81 3.6.8 Truy cËp ngÉu nhiªn 82 3.6.9 Truy cËp cè định 82 3.6.10 Các thủ tục xử lý xung đột khe 83 3.6.11 Các thủ tục phát lại 84 3.7 Giao thức dịch vụ liên kết liệu (DLS-Data link service) Chơng Quản trị kết nối vấn đề quản lý hệ thống 4.1 Quản trị kết nối 84 86 86 4.1.1 Các chùm đồng 86 4.1.2 Các khung nhận dạng chuyển giao (XID) 4.1.3 Truy nhập mạng 87 87 4.1.4 Giao thức khoá khe dành riêng 93 4.1.5 Cách ly mặt đất 96 4.1.6 Kênh báo hiệu toàn cầu (Global signalling channels - GSC) 97 4.2 Hoạt động 98 4.2.1 Các trạm di động 98 4.2.2 Các trạm mặt đất 101 4.3 Các vấn đề quản lý hệ thống 104 4.3.1 Các tin qu¶n lý kÕt nèi – Link Management 104 4.3.2 VÊn đề quản lý phổ tần số 109 Chơng Quá trình triển khai hệ thống giám sát ADS-B giới 112 nghiên cứu áp dụng cho ngành hàng không Việt Nam 5.1 Quá trình triển khai ADS-B nớc giới 112 5.2 Một số phân tích áp dụng ADS-B sở đờng truyền 115 liệu VDL Mode Tài liệu tham khảo Tóm tắt luận văn từ khoá