NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN TẦNG ĐỐI LƯU KHU VỰC HÀ NỘI SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CẮT LỚP VÔ TUYẾN VÀ BÓNG THÁM KHÔNG

Luận án tiến sĩ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - PHẠM CHÍ CƠNG Lu ận NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN TẦNG ĐỐI LƯU KHU VỰC HÀ NỘI SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CẮT LỚP VƠ TUYẾN VÀ BĨNG THÁM KHÔNG án n tiế sĩ LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội - 2023 Luận án tiến sĩ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - PHẠM CHÍ CƠNG ận Lu án NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN TẦNG ĐỐI LƯU KHU VỰC HÀ NỘI SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CẮT LỚP VƠ TUYẾN VÀ BĨNG THÁM KHƠNG tiế Ngành: Kỹ thuật Viễn thông n Mã số ngành: 9.52.02.08 sĩ LUẬN ÁN TIẾN SĨ Người hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn 1: TS Trần Hoài Trung Hướng dẫn 2: TS Phạm Xuân Thành Hà Nội - 2023 Luận án tiến sĩ LỜI CAM ĐOAN Luận án “Nghiên cứu, đánh giá điều kiện truyền sóng vơ tuyến tầng đối lưu khu vực Hà Nội sử dụng phương pháp cắt lớp vô tuyến bóng thám khơng” thực hướng dẫn TS Trần Hoài Trung TS Phạm Xn Thành Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Lu ận Tác giả án Phạm Chí Cơng n tiế sĩ i Luận án tiến sĩ LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Trần Hoài Trung – Giảng viên Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Giao thông Vận tải TS Phạm Xuân Thành – Phòng Vật lý Khí quyển, Viện Vật lý Địa Cầu hướng dẫn, giúp đỡ nhiều để tơi có điều kiện thực ý tưởng mình, chuẩn bị kiến thức cho việc thực luận án Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới TS Nguyễn Xuân Anh – Viện trưởng, Viện Vật lý Địa Cầu, người tận tình bảo từ ngày nhận định công nhận nghiên cứu sinh Lu trúng tuyển Trong trình làm luận án, TS Nguyễn Xuân Anh giúp đỡ ận sẵn sàng thảo luận kết nghiên cứu đạt được, kịp thời động viên tơi vượt qua khó khăn quãng thời gian dài qua án Tôi xin chân thành cảm ơn tới Thầy, Cô khoa Điện - Điện tử tiế Trường Đại học Giao thông – Vận tải giúp đỡ nhiều học tập Trường; Các Anh, Chị Phòng Vật lý Khí - Viện Vật lý Địa cầu hỗ n trợ trình tìm hiểu thu thập liệu phục vụ nội dung nghiên cứu sĩ luận án; Đồng nghiệp Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa ln chia sẻ kinh nghiệm tạo điều kiện giúp tơi hồn thành luận án Cuối cùng, tơi xin gửi lịng biết ơn tới gia đình, bạn bè thân thiết ln bên tơi để động viên, hỗ trợ suốt trình học tập nghiên cứu Trân trọng./ Tác giả Phạm Chí Cơng ii Luận án tiến sĩ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG vi DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xv LỜI MỞ ĐẦU Lý lựa chọn luận án Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Lu Phương pháp nghiên cứu ận Các đóng góp luận án Hiệu kinh tế xã hội án Bố cục luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ QUYỂN ĐẾN tiế TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN 11 n 1.1 Truyền sóng vơ tuyến khí 11 1.2 Phân tích phương pháp xác định số khúc xạ vô tuyến 15 sĩ 1.2.1 Phương pháp xác định số khúc xạ vô tuyến 16 1.2.2 Phương pháp đo gián tiếp số khúc xạ vô tuyến 21 1.2.3 Phương pháp đo trực tiếp số khúc xạ vô tuyến 24 1.3 Ảnh hưởng khí đối lưu đến truyền sóng vơ tuyến 25 1.3.1 Các tham số khí đường truyền sóng vơ tuyến 25 1.3.2 Ảnh hưởng tham số khí đến truyền sóng 31 1.4 Tình hình nghiên cứu liên quan đến nội dung luận án 39 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 39 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 43 1.5 Kết luận Chương 45 iii Luận án tiến sĩ CHƯƠNG GIẢI PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN TRONG KHÍ QUYỂN SỬ DỤNG SỐ LIỆU CẮT LỚP VÔ TUYẾN 47 2.1 Phương pháp cắt lớp vô tuyến sử dụng vệ tinh 48 2.1.1 Nội dung phương pháp cắt lớp vô tuyến 49 2.1.2 Ưu nhược điểm phương pháp cắt lớp vô tuyến 55 2.2 Xác định điều kiện truyền sóng vơ tuyến khí khu vực Hà Nội sử dụng số liệu cắt lớp vô tuyến 56 2.2.1 Giải pháp thực 56 2.2.2 Kết đạt phân tích đánh giá 61 Lu 2.3 Kết luận Chương 69 ận CHƯƠNG GIẢI PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN TRONG KHÍ QUYỂN SỬ DỤNG SỐ LIỆU BĨNG THÁM án KHƠNG 70 3.1 Phương pháp bóng thám khơng 70 tiế 3.2 Xác định điều kiện truyền sóng vơ tuyến khí khu vực Hà Nội n sử dụng số liệu bóng thám khơng 72 3.2.1 Giải pháp thực 72 sĩ 3.2.2 Kết đạt phân tích đánh giá 75 3.3 Xác định điều kiện truyền sóng vơ tuyến khí khu vực Hà Nội sử dụng số liệu cắt lớp vơ tuyến số liệu bóng thám khơng 84 3.3.1 Giải pháp thực 84 3.3.2 Kết đạt phân tích đánh giá 85 3.4 Kết luận Chương 96 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 98 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 101 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 102 iv Luận án tiến sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 PHỤ LỤC 115 Phụ lục Phương pháp cắt lớp vô tuyến sử dụng vệ tinh 115 Phụ lục Cấu trúc liệu phục vụ nội dung nghiên cứu luận án 122 Phụ lục Xây dựng phần mềm thu thập liệu phục vụ nghiên cứu xác định điều kiện truyền sóng vơ tuyến 126 Phụ lục Dữ liệu cắt lớp vô tuyến sử dụng vệ tinh 136 Phụ lục Dữ liệu bóng thám khơng 162 ận Lu án n tiế sĩ v Luận án tiến sĩ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG Mơ tả 𝜌 Mật độ điện tích tồn phần 1/a Độ cong trái đất 1/𝜌 Độ cong tia sóng a Bán kính trái đất Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ as Đường kính hạt bi Hệ số ảnh hưởng áp suất nước ci dM/dh 10 dn/dh Biến thiên số khúc xạ theo phương thẳng đứng 11 dN/dh Biến thiên độ khúc xạ theo phương thẳng đứng 12 e Áp suất nước 13 es Áp suất bão hòa 14 G Độ dốc khúc xạ vô tuyến 15 g Gia tốc trọng trường 16 h Độ cao bề mặt trái đất 17 h0 Độ cao tham chiếu 18 k, k-factor Hệ số bán kính trái đất hiệu dụng 19 ke Giá trị k, vượt 99,99% thời gian 20 M Mô-đun khúc xạ hay độ khúc xạ vô tuyến thay 21 md, m Khối lượng phân tử trung bình khí khơ/ẩm Lu Ký hiệu ận STT Hệ số ảnh hưởng áp suất Biến thiên mô-đun theo phương thẳng đứng án n tiế sĩ vi Luận án tiến sĩ Mô tả 22 n Chỉ số khúc xạ vô tuyến hay số khúc xạ khí 23 N Độ khúc xạ vơ tuyến hay độ khúc xạ khí 24 N0 Độ khúc xạ tham chiếu 25 ne Mật độ điện tích 26 Nh Độ khúc xạ tính theo phương pháp gián tiếp độ cao h 27 Ns Độ khúc xạ tính theo mơ hình ITU-R P.453 độ cao hs 28 P Áp suất khí tồn phần 29 Re Bán kính trái đất tương đương 30 RH 31 Ru 32 s1 Tín hiệu băng tần L1 33 s2 Tín hiệu băng tần L2 34 T Nhiệt độ tuyệt đối (oK) 35 Wi, w Tổng lượng nước/đá 36 α Góc uốn cong trung tâm 37 α1 Góc uốn cong tín hiệu băng tần L1 38 α2 Góc uốn cong tín hiệu băng tần L2 39 λs Bước sóng kích thích 40 ρd,m Mật độ khí khơ/ẩm 41 𝜌 Bán kính cong tia sóng 42 𝜑 Góc tới tia sóng so với phương nằm ngang Lu Ký hiệu ận STT Độ ẩm tương đối (%) Hằng số chất khí án n tiế sĩ vii Luận án tiến sĩ DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT STT Tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt BeyDou BeiDou Navigation Satellite System Hệ thống vệ tinh dẫn đường Bắc Đẩu (Trung Quốc) CDAAC COSMIC Data Analysis and Archive Center Trung tâm lưu trữ phân tích liệu COSMIC CDL Common Data Language Ngôn ngữ liệu chung COSMIC Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate Hệ thống quan sát chịm cho khí tượng, tầng điện ly khí hậu CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh CSV DOA Direction Of Arrival Hướng sóng tới GALILEO Galileo Navigation Satellite System Hệ thống vệ tinh dẫn đường Galileo (Châu Âu) GLONASS Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema 10 GMT Greenwich Mean Time 11 GNSS Global Navigation Satellite Hệ thống vệ tinh dẫn System đường toàn cầu 12 GPS Global Positioning System 13 ICAO International Civil Aviation Tổ chức Hàng không Dân Organization dụng Quốc tế 14 ITU International Telecommunication Union ận Lu Chữ viết tắt Comma Separated Values Giá trị phân tách dấu phẩy án n tiế sĩ viii Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (Liên bang Nga) Giờ chuẩn Greenwich Hệ thống định vị toàn cầu (Hoa Kỳ) Liên minh Viễn thông Quốc tế