tiểu luận môn học hệ thống dẫn đường mặt đất hàng không đề tài tìm hiểu hệ thống dẫn đường mặt đất

Tổng quát về dẫn đườngDẫn đường sân bay là một hệ thống thiết bị nhằm cung cấp thông tincho tàu bay thông qua các máy thu được trang bị trên tàu bay, giúp ngườilái xác định được các thôn

KIẾN THỨC CHUNG

Điều chế AM

1.1.1 Điều chế biên độ AM Điều chế biên độ là quá trình làm thay đổi biên độ sóng mang cao tần theo tín hiệu tin tức (tín hiệu băng gốc).

Hình 1.1.1: Đường bao cao tần AM lặp lại dạng tín hiệu điều chế m(t) =V m cosω m t1.1.2 Phổ của tín hiệu AM

Hình 1.1.2: Phổ của tín hiệu AM với tín hiệu điều chế sin đơn tần

Hình 1.1.2-1: Với tín hiệu điều chế phức hợp a) Tín hiệu điều chế b) Tín hiệu AM c) Mật độ phổ 1 biên tín hiệu điều chế d) Mật độ phổ AM một phía

1.1.3 Mạch điều chế AM a) Điều chế AM dùng diode

Hình 1.1.3-a: Mạch điều chế AM đơn giản dùng diode

Tín hiệu điều chế m(t) và sóng mang xC(t) cùng được đặt vào hai đầu diode, đo đó vD = m(t) + xC(t) tạo ra dòng iD :

Dòng iD gồm rất nhiều thành phần tần số Tuy nhiên, khung cộng hưởng LC được thiết kế để cộng hưởng ở tần số C nên sau khi qua khung cộng hưởng chỉ còn lại: iD=a1xC(t)+2a2m(t)xC(t)=[a1+2a2m(t)]xC(t) : Đây chính là tín hiệu AM. b) Điều chế AM dùng transistor

Hình 1.1.3-b: Mạch điều chế AM dùng transistor

Tín hiệu tin tức m(t) được đưa vào mạch qua biến áp có tỷ số biến áp 1:1 nhằm cách ly với nguồn Vcc

Nguồn xung vuông vc(t) có tần số lớn hơn nhiều so với m(t) đóng vai trò sóng mang vc(t) làm cho transistor Q đóng ngắt bão hòa Mạch cộng hưởng RLC đóng vai trò một mạch lọc thông dải Điện trở Rc dùng để phân cực cho transistor Q dẫn bão hòa.

Điều chế FM

1.2.1 Điều chế tần số FM Để đơn giản phân tích, cho m(t) = Vmcosmt và pha ban đầu sóng mang

0 = 0 Tín hiệu FM có dạng như sau:

Băng thông của tín hiệu điều tần FM

Về lý thuyết độ rộng băng thông cao tần tín hiệu FM vô cùng lớn, tuy nhiên thực tế quy định giới hạn băng thông FM đến thành phần phổ biên

Băng thông này tính theo công thức:

Với: fm - tần số tín hiêu điều chế tần thấp băng gốc

Băng thông 3dB của mạch cao tần phải lớn hơn băng thông tính theo công thức trên để không méo.

Công suất của tín hiệu điều tần FM

Công suất sóng mang khi không có điều chế bằng tổng công suất cao tần của tín hiệu điều tần không đổi Khi đó, biên độ sóng mang FM không điều chế trên tải R là Vc.

Công suất FM khi có điều chế:

FM dải hẹp (NBFM) dùng trong thông tin loại FM với độ di tần(515)KHz FM dải rộng có tính chống nhiễu cao dùng trong phát thanh

FM Stereo, tiếng TV, vi ba, truyền hình vệ tinh Độ di tần cực đại FM dùng trong phát thanh và tiếng TV là 75 KHz.

1.2.2 Mạch điều chế FM dùng PLL

Hình 1.2.2: Sơ đồ mạch điều chế FM dùng Phase Locked Loop

Điều chế không gian

Hệ thống dẫn đường mặt đất liên quan đến việc sử dụng các phương pháp và công nghệ khác nhau để cung cấp hướng dẫn và hỗ trợ điều hướng trên bề mặt Trái đất Một yếu tố chính của dẫn đường mặt đất là điều chế không gian, đề cập đến việc sử dụng và thao tác thông tin không gian cho mục đích điều hướng Điều này bao gồm việc tích hợp các hệ thống vị trí qua vệ tinh như GPS (Hệ thống Định vị Toàn cầu), GLONASS (Hệ thống

Vệ tinh Định vị Toàn cầu), hoặc Galileo với cơ sở hạ tầng trên mặt đất như hệ thống đường, các điểm địa danh và các đặc điểm địa lý Quá trình thường bao gồm các bước sau: a Vị trí qua Vệ tinh: Hệ thống dẫn đường mặt đất tận dụng tín hiệu từ các vệ tinh để xác định vị trí của bộ thu trên bề mặt Trái đất Điều này được thực hiện thông qua phương pháp ba chiều, trong đó bộ thu tính toán vị trí của mình bằng cách đo khoảng cách tới nhiều vệ tinh b Tích hợp Dữ liệu Bản đồ: Dữ liệu bản đồ và địa lý được tích hợp vào hệ thống dẫn đường để cung cấp ngữ cảnh và thông tin bổ sung cho người sử dụng Điều này bao gồm hệ thống đường, điểm đặc biệt, tình trạng giao thông và dữ liệu độ cao c Xác định Vị trí và Lập Bản đồ: Hệ thống liên tục so sánh tín hiệu vệ tinh nhận được với các bản đồ và điểm địa danh sẵn có để xác định chính xác vị trí của người sử dụng Quá trình này có thể sử dụng các kỹ thuật như xác định vị trí đồng thời và lập bản đồ (SLAM) để tạo và cập nhật bản đồ trong thời gian thực d Lập Kế hoạch Tuyến đường và Hướng dẫn: Dựa trên điểm đến và sở thích của người sử dụng, hệ thống dẫn đường tính toán tuyến đường tối ưu và cung cấp hướng dẫn từng bước Điều này có thể bao gồm xem xét về tình trạng giao thông, đóng cửa đường và sở thích của người dùng như tránh đường trả phí hoặc cao tốc e Phản hồi và Thích nghi: Hệ thống dẫn đường mặt đất thường tích hợp các cơ chế phản hồi để cải thiện độ chính xác và trải nghiệm của người sử dụng Điều này có thể bao gồm dữ liệu đóng góp từ cộng đồng, xếp hạng của người dùng và các thuật toán học máy để cập nhật một cách linh hoạt các gợi ý về tuyến đường và điều hướng.

Hiệu ứng DOPPLER

Hiệu ứng Doppler là một hiệu ứng vật lý, đặt tên theo Christian Andreas Doppler, trong đó tần số và bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi khi mà nguồn phát sóng chuyển động tương đối với người quan sát. Đối với sóng chuyển động trong một môi trường, như sóng âm, nguồn sóng và người quan sát đều có thể chuyển động tương đối so với môi trường Hiệu ứng Doppler lúc đó là sự tổng hợp của hai hiệu ứng riêng rẽ gây ra bởi hai chuyến động này Cụ thể, nếu nguồn di động trong môi trường phát ra sóng với tần số tại nguồn là f0, người quan sát đứng yên trong môi trường sẽ nhận được tần số f

Hiệu ứng Doppler là hiệu ứng mà tần số của sóng tại điểm thu thay đổi khi có sự thay đổi về khoảng cách giữa điểm phát và điểm thu của sóng điện từ Sự thay đổi khoảng cách liên quan đến thời gian mà đại diện là sự thay đổi vận tốc của sóng tại điểm nhận.

Hiệu ứng Doppler có nhiều loại khác nhau, phụ thuộc vào ngữ cảnh và ứng dụng cụ thể:

- Doppler sóng liên tục (Continuous Wave Doppler): Sử dụng hai sóng sóng âm liên tục để đo tốc độ chuyển động của các vật thể, chẳng hạn như máu trong mạch máu.

- Doppler kép (Duplex Doppler): Kết hợp cả sóng liên tục và sóng xung để đồng thời đo tốc độ và hình dạng của dòng máu.

- Doppler màu (Color Doppler): Hiển thị thông tin về tốc độ và hướng chuyển động của máu bằng màu sắc trên hình ảnh siêu âm.

- Doppler năng lượng (Power Doppler): Đo tốc độ chuyển động của máu mà không cần biết hướng chuyển động.

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG MẶT ĐẤT

Tổng quát về dẫn đường

Hệ thống dẫn đường sân bay bao gồm các thiết bị sử dụng máy thu trên máy bay để truyền tải thông tin, cung cấp cho phi công những dữ liệu quan trọng như:

Vị trí của tàu bay: Hệ thống dẫn đường sân bay cho biết tàu bay đang ở đâu trong không gian.

 Vị trí của tàu bay được xác định thông qua hệ trục tọa độ gồm 2 trục

Ox và Oy vuông góc với nhau Để xác định vị trí của một tàu biển giữa đại dương, người ta dùng kinh độ và vĩ độ Trong hệ trục tọa độ này:

- Trục Ox là trục vĩ độ, thể hiện vị trí theo chiều Bắc - Nam.

- Trục Oy là trục kinh độ, thể hiện vị trí theo chiều Đông - Tây. Khi biết kinh độ và vĩ độ của tàu, người ta có thể xác định được vị trí chính xác của tàu bay trong không gian.

Hướng di chuyển của tàu bay: Thông qua các thiết bị dẫn đường, người lái có thể biết tàu bay đang di chuyển theo hướng nào.

 Hướng di chuyển của tàu bay được xác định bởi ba yếu tố chính:

Roll (lăn) là động tác xoay quanh trục dọc của máy bay, giúp thay đổi hướng của phần đầu máy bay Để thực hiện roll, máy bay sử dụng bộ điều khiển aileron trên cánh.

- Yaw (Bò): Là sự xoay quanh trục dọc của tàu bay Hành động này làm thay đổi hướng của đuôi tàu bay Để thực hiện bò, tàu bay sử dụng bộ điều khiển rudder.

- Pitch (Bật): Là sự xoay quanh trục ngang của tàu bay Hành động này làm thay đổi độ nghiêng của đuôi tàu bay Để thực hiện bật,tàu bay sử dụng bộ điều khiển elevator trên đuôi.

Những hành động này được thực hiện bởi người lái tàu bay thông qua bộ điều khiển và các bộ phận cơ khí trên tàu bay Sự kết hợp của ba yếu tố này cho phép tàu bay di chuyển theo nhiều hướng khác nhau trong không gian. Độ cao của tàu bay: Hệ thống dẫn đường cung cấp thông tin về độ cao của tàu bay so với mặt đất. Độ cao của tàu bay là một yếu tố quan trọng trong dẫn đường hàng không Khi tàu bay bay ở độ cao khác nhau, nó ảnh hưởng đến việc xác định vị trí và đường đi của tàu bay Hệ thống dẫn đường sân bay cung cấp thông tin về độ cao của tàu bay thông qua các thiết bị như altimeter (thiết bị đo độ cao) và radar Điều này giúp người lái tàu bay duy trì độ an toàn và thực hiện các thao tác hạ cánh và cất cánh một cách hiệu quả.

Hệ thống dẫn đường hàng không bao gồm nhiều loại thiết bị, bao gồm Đài dẫn đường vô hướng (NDB) cung cấp tín hiệu liên tục bất kể hướng của máy bay; Đài dẫn đường vô tuyến đa hướng sóng cực ngắn (VOR) cung cấp tín hiệu theo hướng cụ thể; Đài đo cự ly (DME) đo khoảng cách giữa máy bay và trạm mặt đất; và Hệ thống hướng dẫn hạ cánh chính xác (ILS) cung cấp thông tin hướng dẫn chính xác khi máy bay tiếp cận đường băng.

2.1.1 Các phương pháp dẫn đường hàng không

Dẫn đường theo phương pháp bản đồ (Pilotting): quan sát, theo dõi dựa vào các địa vật cố định như các ngọn núi cao, sông hồ, các cây cao, các nhà cao tầng

Dẫn đường theo phương pháp thiên văn (Celestial): quan sát dựa vào các chòm sao và các hành tinh trong vũ trụ như sao Bắc đẩu để xác định vị trí của mình

Dẫn đường theo phương pháp quán tính (Inertial navigation): sử dụng dụng cụ dẫn đường quán tính đặt trên máy bay (gia tốc kế), xác định được vị trí máy bay, tốc độ, gia tốc, vĩ độ và hướng mũi máy bay

Dẫn đường theo phương pháp dựa vào thiết bị vô tuyến mặt đất: sử dụng các máy thu, thu các tín hiệu dẫn đường trong không gian được phát ra bởi các thiết bị vô tuyến mặt đất

Dẫn đường theo phương pháp dựa vào thiết bị không gian: sử dụng máy thu GNSS để thu các tín hiệu dẫn đường phát ra từ các chòm vệ tinh và các thiết bị tăng cường.

Hệ thống dẫn đường sử dụng sóng vô tuyến

2.2.1 Ứng dụng và khái niệm sóng vô tuyến

Sóng vô tuyến được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Dưới đây là một số loại hệ thống dẫn đường sử dụng sóng vô tuyến:

- Phát thanh: Sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu âm thanh và hình ảnh đến các máy thu phát sóng trên đài phát thanh.

- Mạng di động: Các mạng di động sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu giữa điện thoại di động và các trạm cơ sở.

- RADAR: Hệ thống RADAR sử dụng sóng vô tuyến để phát hiện và theo dõi các đối tượng trong không gian.

- Đài thiên văn: Các đài thiên văn sử dụng sóng vô tuyến để thu thập dữ liệu từ các thiên thể trong vũ trụ.

- Truyền thông vệ tinh: Các vệ tinh truyền thông sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu truyền hình, internet và điện thoại di động.

- Vô tuyến điện từ xa: Các hệ thống điều khiển từ xa sử dụng sóng vô tuyến để điều khiển các thiết bị từ xa.

Hệ thống dẫn đường không lưu đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ phương tiện di chuyển trên không xác định vị trí và hướng di chuyển chính xác Sử dụng sóng vô tuyến, hệ thống này cung cấp thông tin thời gian thực, giúp tàu bay, tàu biển và phương tiện không gian khác điều hướng an toàn và hiệu quả.

Sóng vô tuyến (tiếng Anh: radio wave): là một kiểu bức xạ điện từ với bước sóng trong phổ điện từ dài hơn vi ba Sóng vô tuyến có tần số từ 3 kHz tới 300 GHz, tương ứng bước sóng từ 10.000 km tới 1 mm Chúng truyền với vận tốc ánh sáng và xuất hiện tự nhiên do sét hoặc bởi các đối tượng thiên văn.

Tần số khác nhau của sóng vô tuyến: Các tần số khác nhau của sóng vô tuyến có đặc tính truyền lan khác nhau trong khí quyển Trái Đất Sóng dài truyền theo đường cong của Trái Đất, sóng ngắn nhờ phản xạ từ tầng điện ly nên có thể truyền rất xa, các bước sóng ngắn hơn bị phản xạ yếu hơn và truyền trên đường nhìn thẳng.

Lịch sử và phát minh: Sóng vô tuyến lần đầu được dự báo bởi James

Clerk Maxwell vào năm 1867 Heinrich Hertz đã chứng minh tính chính xác của sóng vô tuyến bằng cách thử nghiệm tạo ra sóng vô tuyến trong phòng thí nghiệm của mình năm 1887.

2.2.2 Sóng vô tuyến đối với hàng không

Hệ thống dẫn đường bằng sóng vô tuyến trong hàng không là một phần quan trọng của hệ thống điều hành bay, giúp máy bay xác định vị trí và hướng đi một cách chính xác Có nhiều loại hệ thống dẫn đường khác nhau, bao gồm:

NDB (Non-Directional Beacon): Một loại đài phát sóng vô tuyến không hướng, máy bay sử dụng NDB để xác định vị trí tương đối so với đài.

VOR (VHF Omnidirectional Range): Một hệ thống phát sóng vô tuyến đa hướng sóng cực ngắn, cung cấp thông tin hướng cho máy bay để xác định vị trí của nó so với một điểm cố định.

DME (Distance Measuring Equipment): Thiết bị đo khoảng cách giữa máy bay và một đài dẫn đường trên mặt đất, giúp xác định khoảng cách chính xác.

Hệ thống định vị đường băng (ILS) là hệ thống dẫn hướng hạ cánh chính xác, bao gồm các thiết bị mặt đất và trên máy bay Hệ thống này cung cấp hướng dẫn chính xác cho máy bay khi hạ cánh trong điều kiện tầm nhìn kém, đảm bảo độ an toàn khi hạ cánh.

GNSS (Global Navigation Satellite System): Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu, bao gồm GPS (Hệ thống Định vị Toàn cầu) và các hệ thống tăng cường khác, cung cấp thông tin vị trí chính xác trên toàn thế giới.

Các hệ thống định vị máy bay giữ vai trò thiết yếu trong việc cung cấp thông tin hướng dẫn đầy đủ và chính xác trong suốt quá trình bay Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) sử dụng các vệ tinh để xác định vị trí máy bay một cách chính xác, trong khi Hệ thống định vị quán tính (INS) theo dõi chuyển động của máy bay bằng cách sử dụng cảm biến quán tính Còn Hệ thống định vị vô tuyến (RNAV) sử dụng các trạm mặt đất để cung cấp hướng dẫn cho máy bay Việc kết hợp các hệ thống này tạo ra một mạng lưới thông tin định vị mạnh mẽ, đảm bảo máy bay luôn xác định được vị trí và hướng đi chính xác của mình.

Hệ thống dẫn đường bằng mắt

Vai trò của các thiết bị dẫn đường bằng mắt (Visual navigation aids) đóng vai trò vô cùng quan trọng Chúng đóng vai trò cung cấp các chỉ dẫn hướng dẫn cho phi công trong quá trình hạ cánh và cất cánh, đảm bảo sự an toàn và hiệu quả của hoạt động hàng không Các thiết bị dẫn đường bằng mắt bao gồm các hệ thống đèn hiệu (ALS – Aviation Lighting System), hệ thống biển báo (Guidance signs), chỉ báo hướng gió, hệ thống đèn hướng dẫn đường trượt hạ cánh (PAPI/VASIS)

Cụ thể, hệ thống đèn hiệu giúp phi công xác định hướng và đường bay chính xác trên sân bay Hệ thống biển báo cung cấp các chỉ dẫn hướng dẫn và quy định giao thông hàng không, hệ thống đèn hướng dẫn đường trượt hạ cánh (PAPI/VASIS) trong việc hỗ trợ phi công duy trì đúng đường tiếp cận và góc hạ cánh an toàn, định hướng tuyệt vời cho việc điều chỉnh góc tiếp cận và độ cao của máy bay, đồng thời tăng khả năng thị giác và đảm bảo quá trình hạ cánh diễn ra một cách an toàn và chính xác

Tất cả các thiết bị dẫn đường bằng mắt (Visual navigation aids) này đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho phi công và các phương tiện hàng không duy trì đúng đường bay, tránh các vật cản và tuân thủ quy tắc an toàn Chúng cung cấp thông tin thị giác quan trọng để đảm bảo hoạt động hàng không diễn ra một cách an toàn và hiệu quả.

Trong ngữ cảnh hàng không, “dẫn đường bằng mắt” thường chỉ việc sử dụng mắt để quan sát các vật chuẩn trên mặt đất, độ cao và tốc độ bay Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tầm nhìn của phi công, điều kiện thời tiết, và các vật cản trở trên mặt đất.Phương pháp dẫn đường là tập hợp các phép đo các tham số dẫn đường ban đầu để tính toán, xác định toạ độ và các thành phần tốc độ của máy bay trong một hệ toạ độ đã chọn trước và dẫn máy bay đến mục tiêu Mục tiêu có thể là sân bay, đài mốc vô tuyển, các điểm trung gian của hành trình hoặc là các điểm đích.

Trong chuyến bay, các tham số dẫn đường thiết yếu gồm: góc tấn tốc độ đối không Vx, góc tấn α, góc trượt cạnh γ, góc chỵc η, góc nghiêng θ, góc hướng thực ψ, tốc độ gió ngang uN, độ cao máy bay H, thời gian bay t Để dẫn đường máy bay, ta sử dụng các phương tiện như thiết bị dẫn đường trên máy bay và mặt đất, thiết bị tính toán, bản đồ, dụng cụ đo lường và sách tra cứu.

Người ta có thể phân loại phương pháp dẫn đường dựa trên 3 tiêu chí sau:

- Căn cứ vào phương pháp thu nhận các thông tin ban đầu: Dựa trên cơ sở đo các tham số địa lý (vật lý) của trái đất; dựa trên cơ sở đo gia tốc của phương tiện bay trong không gian quán tính; dựa trên việc đo các tín hiệu sóng điện từ, các tin hiệu ánh sáng hoặc các tín hiệu phát từ các thiên thể mà ta có thiết bị dẫn đường mang các tên gọi tương ứng (thiết bị địa kỹ thuật, thiết bị quán tính, thiết bị vô tuyển điện, thiết bị kỹ thuật ánh sáng và thiết bị kỹ thuật thiên văn)

- Căn cứ vào tính chất tác động tương hỗ của các thiết bị dẫn đường trên máy bay và các thiết bị ở mặt đất, phương pháp dẫn đường được chia thành: (1) phương pháp dẫn đường độc lập - các thông tin dẫn đường ban đầu được lấy từ các thiết bị đặt trên máy bay, không sử dụng các thiết bị chuyên dụng từ mặt đất và được sử dụng trong các chuyển bay hành trình đường dài (ví dụ: thiết bị địa kỹ thuật, thiết bị quán tính, thiết bị thiên văn và ngay cả thiết bị kỹ thuật vô tuyến);(2) phương pháp dẫn đường phụ thuộc - các thông tin dẫn đường ban đầu lấy từ các thiết bị ngoài máy bay (ví dụ: thiết bị kỹ thuật vô hợp - dựa trên việc sử dụng đồng thời các thông tin từ các thiết bị trên máy bay và ngoài máy bay.

- Dựa trên nguyên lý xây dựng hệ thống, phương pháp dẫn đường được chia thành 3 nhóm: (1) phương pháp tính toán quãng đường bay và toạ độ máy bay; (2) phương pháp dẫn đường bằng mặt vị trí(ví dụ như hệ thống định vị toàn cầu GPS); (3) phương pháp đối chiếu ảnh bản đồ.

Yêu cầu tối thiểu về trang bị các thiết bị dẫn đường tại Việt Nam

Người khai thác tàu bay không được khai thác tàu bay trừ khi tàu bay được trang bị một thiết bị dẫn đường được hoạt động:

- Theo quy định của đặc tính dẫn đường theo yêu cầu (RNP);

- Theo quy định về dịch vụ không lưu.

Dẫn đường theo quy tắc bay bằng mắt (VFR) được thực hiện không dùng thiết bị dẫn đường mà bằng các mốc cố định dưới mặt đất quan sát được bằng mắt thường nếu như không bị nhà chức trách hạn chế về:

- Tuyến bay và vùng bay;

- Các điều kiện khí hậu;

Chỉ được khai thác tàu bay khi tàu bay được trang bị thiết bị dẫn đường đầy đủ để đảm bảo rằng khi 01 thiết bị hỏng tại bất kỳ thời điểm nào trong chặng bay, thiết bị còn lại sẽ có khả năng tiếp tục dẫn đường cho tàu bay đáp ứng các quy định tại điều khoản này

Mỗi hệ thống dẫn đường vô tuyến phải có 01 ăng-ten độc lập Trong trường hợp có hỗ trợ bằng việc lắp đặt ăng-ten không dây để đảm bảo hỗ trợ liên tục, thì chỉ yêu cầu 01 ăn-ten cho các hệ thống.

Nếu hoạt động khai thác bay yêu cầu sử dụng nhiều hơn 01 thiết bị dẫn đường, thì mỗi thiết bị phải có khả năng hoạt động độc lập Nguyên tắc này nhằm đảm bảo rằng sự cố hỏng hóc của một thiết bị nào đó sẽ không ảnh hưởng đến chức năng của các thiết bị khác trong hệ thống, duy trì tính liên tục và an toàn của hoạt động khai thác bay.

Các yêu cầu tối thiểu về trang bị các thiết bị dẫn đường hàng không được quy định theo các tiêu chuẩn quốc gia và quy định của Cục Hàng không Việt Nam Các thiết bị này thường bao gồm các hệ thống như Đài dẫn đường vô hướng (NDB), Đài dẫn đường vô tuyến đa hướng sóng cực ngắn (VOR), Đài đo cự ly (DME), Hệ thống hướng dẫn hạ cánh chính xác (ILS), và Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu (GNSS) Các tiêu chuẩn này đảm bảo rằng các thiết bị dẫn đường cung cấp thông tin chính xác và đáng tin cậy cho các tàu bay, giúp họ xác định vị trí và hướng đi một cách an toàn.

Hệ thống dẫn đường vô tuyến (CNS): Cung cấp dịch vụ dẫn đường cho các giai đoạn bay:

- Bay đường dài (En-route)

 Đảm bảo các yêu cầu về:

 Các thiết bị dẫn đường mặt đất cụ thể:

- Hệ thống dẫn đường vô hướng (NDB): Tối thiểu 1 đài NDB cho mỗi khu vực điều khiển bay (CTR)

- Hệ thống dẫn đường VOR/DME: Tối thiểu 1 đài VOR/DME cho mỗi khu vực thông tin bay (FIR)

- Hệ thống hạ cánh bằng thiết bị (ILS): Tối thiểu 1 hệ thống ILS cho mỗi sân bay quốc tế Sân bay nội địa có thể trang bị ILS theo nhu cầu

 Hệ thống radar giám sát:

- Radar giám sát thứ cấp (SSR): Tối thiểu 1 radar SSR cho mỗi FIR

 Hệ thống dự phòng:

- Cần có hệ thống dự phòng cho các thiết bị dẫn đường quan trọng

- Các thiết bị dẫn đường cần được bảo trì định kỳ theo quy định Kiểm tra hiệu chuẩn: Các thiết bị dẫn đường cần được kiểm tra hiệu chuẩn định kỳ theo quy định Chỉ được khai thác tàu bay khi tàu bay được trang bị thiết bị dẫn đường đầy đủ để đảm bảo rằng khi 01 thiết bị hỏng tại bất kỳ thời điểm nào trong chặng bay, thiết bị còn lại sẽ có khả năng tiếp tục dẫn đường cho tàu bay đáp ứng các quy định tại điều khoản này.

Yêu cầu tối thiểu có thể thay đổi tùy theo loại sân bay, khu vực bay và mật độ giao thông Các quy định chi tiết về trang bị các thiết bị dẫn đường mặt đất được quy định trong các văn bản hướng dẫn của Cục Hàng khôngViệt Nam.

Các tiêu chuẩn áp dụng cho hệ thống dẫn đường

Các tiêu chuẩn áp dụng cho hệ thống dẫn đường mắt đất (Visual Ground Guidance System) thường được quy định và kiểm soát bởi các cơ quan quản lý hàng không dân dụ và tổ chức quốc tế như Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế (ICAO - International Civil Aviation Organization) và Cục Hàng không dân dụ Việt Nam (CAAV) Dưới đây là một số tiêu chuẩn chung áp dụng cho hệ thống dẫn đường mắt đất:

- An toàn (Safety): Hệ thống phải được thiết kế và vận hành để đảm bảo an toàn cho tất cả các hoạt động hàng không, bao gồm cả quá trình cất hạ cánh và cất cánh.

- Độ chính xác (Accuracy): Các hướng dẫn và chỉ dẫn trên mặt đất phải được cung cấp một cách chính xác để giúp phi công duy trì đường bay chính xác và thực hiện các thao tác cất hạ cánh an toàn.

Giao diện thân thiện với người dùng (User-Friendly): Hệ thống được thiết kế để trở nên dễ sử dụng và dễ hiểu, cho phép phi công dễ dàng nhận biết và tuân thủ hướng dẫn.

- Khả năng hoạt động trong các điều kiện thời tiết khác nhau (All- Weather Capability): Hệ thống phải có khả năng hoạt động hiệu quả trong các điều kiện thời tiết khác nhau, bao gồm cả điều kiện ánh sáng yếu và thời tiết xấu.

- Bảo trì và kiểm định định kỳ (Maintenance and Periodic Inspection):

Hệ thống phải được bảo trì định kỳ và kiểm định để đảm bảo tính hoạt động đúng đắn và an toàn.

- Tuân thủ quy định và tiêu chuẩn (Compliance with Regulations and Standards): Hệ thống phải tuân thủ tất cả các quy định và tiêu chuẩn do cơ quan quản lý hàng không địa phương và quốc tế đề ra.

GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG MẶT ĐẤT

Hệ thống dẫn đường NDB

NDB là thiết bị phát sóng tại một vị trí cố định, giúp máy bay xác định hướng bay và vị trí trên mặt đất Do đặc tính truyền sóng thẳng nên NDB có thể truyền xa hơn VOR (đặc biệt ở vĩ độ thấp) Tuy nhiên, tín hiệu NDB lại bị ảnh hưởng đáng kể bởi yếu tố khí quyển, địa hình đồi núi, khúc xạ ven biển và sấm sét, đặc biệt là ở cự ly xa.

Các đài dẫn đường vô hướng phát liên tục, vô hướng trong không gian một sóng mang vô tuyến và được nhận dạng theo một khóa tắt mở ( còn được gọi là đài hiệu) như một tín hiệu âm tần được điều chế biên độ Để phân biệt với nhau, mỗi trạm NDB phát một tần số khác nhau kèm theo một mã Morse cho biết tên trạm phát Tên trạm phát có thể là 1,2 hay 3 chữ cái, ví dụ trạm NDB phía Tây sân bay Nội Bài có tên là KW Anten của máy thu trên máy bay có tính định hướng cao nên nhận được tín hiệu có biên độ lớn nhất khi nó hướng thẳng về trạm phát sóng, do vậy ta sẽ biết trạm phát nằm ở hướng nào nhưng không thể xác định được khoảng cách tới trạm phát đó. Đài dẫn đường vô hướng NDB (Non Directional radio Beacon) cùng với ILS (Instrument Landing System), VOR/DME (VHF Omnidirectional Radio Range/Distance Measuring Equipment) là các hệ thống thiết bị dẫn đường nhằm mục đích phù trợ hàng không trong cả hai chế độ:

Hình 3.1-a: NDH ở chế độ Landing

Hình 3.1-b: NDB ở chế độ Enroute 3.1.1 Chức năng và nhiệm vụ

NDB còn gọi là đài tự tìm mục tiêu, làm việc ở giải tần trung bình và thấp (190-1750 KHz).- NDBphát các tín hiệu vô hướng mà nhờ đó mọi người lái trên tàu bay được trang bị một máy thu và một anten định hướng phù hợp, có thể định hướng (Bearing) của mình đối với trạm mặt đất (đài NDB) và tàu bay.- Để xác định hướng tín hiệu, máy bay sẽ được trang bị hệ thống định hướng tự động ADF Đài dẫn đường vô hướng NDB cung cấp cho máy bay thông tin về góc giữa hướng mũi máy bay và đường thẳng nối từ máy bay đến vị trí đặt thiết bị trên mặt đất (đo theo chiều kim đồng hồ tính từ mũi máy bay).

NDB có 3 nhiệm vụ chính:

 Khi NDB làm nhiệm vụ đài gần, đài xa (Locator): nó giúp cho tàu bay xác định được trục tâm (Center line) đường CHC kéo dài (chế độ Landing).

- Đài TD, đài GV xác định tâm đường CHC 25R (TSN) dùng cho tàu bay cất cánh và hạ cánh.

- Đài SG, đài GN xác định trục tâm đường CHC 25L (TSN).

- Đài BU, đài HT xác định trục tâm đường CHC 09 (BMT)

 Khi NDB làm nhiệm vụ đài điểm cho một sân bay: Nó giúp cho tàu bay xác định được hướng bay về sân bấy sau đó hạ cánh theo phương thức bằng mắt

 Khi NDB làm nhiệm vụ đài điểm cho một đường bay (chế độEnroute): Nó được đặt nơi giao điểm giữa các đường hàng không(Airway) hay giữa một đường hàng không, giúp tàu bay bay đúng đường hàng không đó.

3.1.2 Ưu nhược điểm của đài dẫn đường vô hướng NDB: Ưu điểm: Đài NDB và thiết bị chỉ hướng sử dụng rộng rãi trong nhiêu năm, các thao tác rất quen thuộc với các phi công, hệ thống mặt đất đơn giản và giá thành rẻ.

Nhược điểm: Đài NDB chịu ảnh hưởng rất mạnh của địa vật, địa hình nhiễu tạp của thời tiết, có trường hợp do ảnh hưởng của máy thu ADF thu được chỉ thị sai làm kim chỉ thị lệch quá xa gây nguy hiểm cho máy bay Lỗi của đài NDB còn xảy ra khi sét đánh hoặc nhiểu xạ của sóng điện từ vào ban đêm Bộ chỉ hướng ADF trùng kim chỉ thị hướng máy bay so với đài nhưng người lái máy bay phải cân chính xác tránh các sai lệch tĩnh của kim chỉ thị Nói chung đài NDB tới đây sẽ chỉ còn thông dụng làm đài chỉ hướng tại sân và đài điểm cho ILS.

Hệ thống dẫn đường VOR

VOR là viết tắt của "VHF Omnidirectional Range" là đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn phát tín hiệu chuẩn để thiết bị đồng bộ trên máy bay(máy thu VOR) xác định vị trí của mình so với điểm đặt đài VOR sử dụng tần số vô tuyến điện trong băng tần số rất cao (VHF) từ 108 đến 117,95MHz VOR là tiêu chuẩn hệ thống dẫn đường hàng không trên thế giới.Được sử dụng cho hàng không thương mại.

Hình 3.2.1: Thiết bị VOR trên máy bay

Tham số vị trí được xác định là bán kính (radial) hay phương vị (Azimuth) và hướng về đài (Bearing), không phụ thuộc vào hướng chuyển động thực tế của máy bay.

Trạm VOR phát một tín hiệu vô tuyến tổng hợp bao gồm định danh của trạm, giọng nói và tín hiệu chuyển hướng Định danh thường là một chuỗi hai hoặc ba chữ cái trong mã Morse Tín hiệu thoại nếu được sử dụng, thường là tên trạm, các khuyến cáo trong chuyến bay ghi lại

Hệ thống VOR cho phép xác định vị trí góc (Radial (Azimuth) hayBearing) của máy bay so với điểm đặt thiết bị trên mặt đất bằng cách so sánh pha của hai tín hiệu 30Hz điều chế sóng mang của CVOR, được gọi tương ứng là tín hiệu Pha chuẩn và tín hiệu Pha biến đổi, tại điểm thu Tín hiệu Pha chuẩn được tạo ra bằng cách dùng tín hiệu 30Hz điều chế tần số(FM) của tín hiệu 9960Hz - còn gọi là sóng mang phụ - với độ dịch tần480Hz, tương ứng với chỉ số điều chế là 480:30 Sau đó sóng mang phụ9960Hz được điều tần lại điều chế biên độ (AM) sóng mang củaCVOR.Tín hiệu Pha chuẩn (30Hz FM) được phát xạ vô hướng trong mặt phẳng ngang bởi toàn bộ mạng anten 4 vòng (four-loop) của CVOR có giản đồ hướng dạng hình tròn.Tín hiệu 30Hz FM sau tách sóng tần số ở máy thu trên máy bay có pha không phụ thuộc vào vị trí của điểm thu.

Tín hiệu Pha biến đổi nhận được bằng cách điều chế không gian - cộng trong không gian - tín hiệu sóng mang C(Carrier) phát xạ vô hướng và hai tín hiệu chỉ có thành phần biên SBO (Sideband Only) Về phần mình, các tín hiệu SBO được tạo ra từ điều chế biên độ (AM) sóng mang bởi hai tín hiệu 30Hz lệch pha 900 và nén thành phần sóng mang Ngoài ra pha của tín hiệu cao tần RF đã điều chế còn được đảo 1800 sau mỗi nửa chu kỳ của tín hiệu âm tần 30Hz Mỗi tín hiệu SBO được phát xạ bởi một cặp anten vòng, có giản đồ hướng dạng hình số 8 với pha của thành phần cao tần RF trong mỗi nửa số 8 ngược nhau 1800 Hai cặp anten này vuông góc với nhau Khi được cộng trong không gian theo đúng quan hệ pha với sóng mang, tạo ra giản đồ hướng tổng hợp có dạng hình limacon quay trong mặt phẳng ngang với tốc độ 1800 vòng/phút hay 30 vòng/s.Tại điểm thu sau tách sóng biên độ sẽ nhận được tín hiệu 30Hz AM có pha phụ thuộc vị trí góc của điểm thu so với điểm đặt đài CVOR trên mặt đất.

Hệ thống VOR hiện nay có 02 loại là CVOR (cũ) và DVOR (mới), nhưng về bản chất đều là cung cấp cho máy thu trên máy bay 02 tín hiệu 30Hz (AM, FM), trong đó một tín hiệu có pha không thay đổi (30Hz REF) ở mọi hướng và tín hiệu còn lại có pha thay đổi (30Hz Var) phụ thuộc vào vị trí của máy bay so với vị trí đặt đài Như vậy, bằng cách so pha giữa hai tín hiệu thu được này máy bay sẽ biết được vị trí của mình đang ở hướng nào.

Hình 3.2.2: Mô phỏng nhận biết vị trí máy bay

VORs được giao kênh vô tuyến giữa 108,0 MHz và 117,95 MHz (với

50 kHz khoảng cách), điều này là trong phạm vi tần số rất cao (VHF) 4 MHz được chia sẻ với hệ thống hạ cánh Instrument (ILS) Để thoát khỏi các kênh cho ILS, trong khoảng từ 108,0 đến 111,95 MHz, 100 kHz chữ số luôn luôn là thậm chí, để 108,00, 108,05, 108,20, và như vậy là VOR tần số nhưng 108,10, 108,15, 108,30, và như vậy, được dành riêng cho hệ thống thư viện tích hợp

VOR mã hóa góc phương vị (hướng từ nhà ga) là giai đoạn mối quan hệ của một tham chiếu và tín hiệu một biến Các tín hiệu omni-directional có chứa một làn sóng điều chế liên tục (MCW) 7 wpm định danh trạm mã Morse, và thường chứa kênh thoại một điều chế biên độ (AM) 30 Hz thông thường tham chiếu tín hiệu là 9960 Hz subcarrier điều biến tần số (FM) Biên độ biến điều chế tín hiệu (AM) được quy ước bắt nguồn từ luân chuyển giống như ngọn hải đăng của một mảng ăng-ten định hướng 30 lần mỗi giây Mặc dù ăng-ten cũ máy móc xoay, cài đặt hiện hành quét điện tử để đạt được một kết quả tương đương với không có bộ phận chuyển động.Khi nhận được tín hiệu được trong tàu bay, hai 30 tín hiệu Hz được phát hiện và sau đó so sánh để xác định góc pha giữa chúng Góc giai đoạn mà các tín hiệu AM chậm tín hiệu subcarrier FM bằng sự chỉ đạo từ trạm đến máy bay, ở các mức độ từ bắc từ địa phương, và được gọi là " xuyên tâm". Thông tin được đưa vào một trong bốn loại phổ biến của các chỉ số: Một chỉ báo Omni-ổ bi (OBI) là điển hình ánh sáng máy bay VOR chỉ số và được thể hiện trong hình minh họa đi kèm Nó bao gồm một núm xoay một "Selector Mang Omni" (OBS), và quy mô OBS xung quanh bên ngoài của các nhạc cụ được sử dụng để thiết lập các khóa học mong muốn.

A "tất nhiên độ lệch chỉ số" (CDI) tập trung khi máy bay là quá trình lựa chọn, hoặc cung cấp cho các lệnh chỉ đạo trái/phải để trở về khóa học Một

"mơ hồ" (TO-FROM) chỉ báo cho thấy liệu sau quá trình được lựa chọn sẽ đưa tàu bay, hoặc đi từ nhà ga.

Chỉ số Tình hình ngang (HSI) được coi là đắt tiền hơn và phức tạp hơn so với một chỉ số VOR tiêu chuẩn, nhưng kết hợp nhóm thông tin với màn hình hiển thị điều hướng trong một định dạng thân thiện với người sử dụng nhiều hơn nữa, xấp xỉ một bản đồ di chuyển đơn giản.

Một Chỉ số radio từ (RMI), phát triển trước đến HSI, có một mũi tên khóa học chồng trên một thẻ quay trong đó cho thấy hiện tại của máy bay tiêu đề ở phía trên cùng của mặt số "Đuôi" của mũi tên khóa học tại radial hiện hành từ nhà ga, và "đầu" của các điểm mũi tên ở đối ứng của (180 ° khác nhau) khóa học ra ga.

Hệ thống Điều hướng Diện rộng (RNAV) là máy tính trên tàu cùng với màn hình hiển thị và cơ sở dữ liệu điều hướng luôn được cập nhật Hệ thống này sử dụng tối thiểu hai trạm VOR hoặc một trạm VOR/DME để định vị máy bay trên bản đồ di chuyển hoặc hiển thị độ lệch khóa học so với một điểm tham chiếu (trạm VOR ảo).

Trong nhiều trường hợp, các trạm VOR đã đồng nằm Khỏang cách thiết bị đo lường (DME) hoặc Tactical Air Navigation quân sự (TACAN) - sau này bao gồm cả hai tính năng khoảng cách DME và một tính năng riêng biệt TACAN góc phương vị cung cấp dữ liệu phi công quân sự tương tự như VOR dân sự Một VOR đồng đặt và TACAN beacon được gọi là một VORTAC Một VOR hợp nằm chỉ với DME được gọi là một VOR- DME Một bố trí hình tròn với một khoảng cách VOR DME cho phép một vị trí sửa chữa một trạm Cả hai VOR DMEs và TACANs chia sẻ cùng một hệ thống DME.

 Trạm VOR chuẩn (SVOR-Standard VOR)

Trạm VOR chuẩn (SVOR-Standard VOR) là một phần của hệ thống dẫn đường VOR (VHF Omnidirectional Range) Hệ thống VOR hoạt động chủ yếu với ba thành phần: trạm trên mặt đất phát tín hiệu, ăng ten trên máy bay nhận tín hiệu và thiết bị trong máy bay giải mã tín hiệu.

Trạm VOR chuẩn phát ra hai tín hiệu 30Hz, một tín hiệu có pha không thay đổi (30Hz REF) ở mọi hướng và một tín hiệu có pha thay đổi (30Hz Var) phụ thuộc vào vị trí của máy bay so với vị trí đặt đài Bằng cách so sánh pha giữa hai tín hiệu này, máy bay có thể xác định được hướng của nó so với trạm VOR.

 Trạm VOR thông dụng (CVOR-Conventional VOR)

Hệ thống đo khoảng cách DME

DME là viết tắt của Distance Measuring Equipment đây là hệ thống thiết bị cung cấp thông tin về khoảng cách từ máy bay đến vị trí đặt đài.Tần số của hệ thống được quy định trong khoảng 962 - 1213 MHz Một hệ thống dẫn đường vô tuyến mặt đất sử dụng sóng vô tuyến UHF để đo khoảng cách từ máy bay đến một đài DME cố định trên mặt đất Hệ thốngDME hoạt động dựa trên nguyên tắc đo thời gian cần thiết để một xung tín hiệu được truyền từ máy bay đến đài DME DME hoạt động thành 1 hệ thống và gồm có hai thành phần Thành phần DME trang bị cho máy bay gọi là máy hỏi (Interrogator) DME đặt ở dưới mặt đất gọi là máy trả lời(Transponder).

Hệ thống DME bao gồm 02 thiết bị là "Máy hỏi" được đặt trên máy bay và "Máy trả lời" được đặt tại vị trí đài trạm Nói đơn giản thì máy hỏi sẽ phát tín hiệu hỏi, máy trả lời nhận được sẽ phát tín hiệu trả lời tương ứng, dựa trên khoảng thời gian này sẽ tính ra được khoảng cách (vận tốc truyền sóng = vận tốc ánh sáng).

Máy bay muốn biết cự ly của mình thì phải phát ra cặp xung riêng của mình, đài ở mặt đất sẽ thu hết rồi đưa qua máy phát trở lại máy thu DME ở trên máy bay sẽ thu cặp sung của mình và đồng thời đồng hồ điện từ ở trên máy bay sẽ tính thời gian từ lúc phát đến lúc nhận là cặp xung của nó rồi đổi thành cự ly xuất hiện trên kim đồng hồ trước mặt phi công, TACAN: VOR và DME đặt chung 1 vị trí.

Hệ thống DME được coi là hệ thống thông minh bời vì nó sử dụng kỹ thuật mã hoá - xung khi phát Tín hiệu phát là tổ hợp các nhóm xung, mà khoảng cách giữa chúng được ấn định trước Đối với các kênh X, khoảng cách giữa các xung hỏi và trả lời phát đáp đầu là 12s Đối với các kênh Y khoảng cách giữa các xung hỏi và trả lời phát đắp tương ứng là 36 và 30s.

Chức năng đo khoảng cách có thể được kiểm chứng nhờ điểm kiểm tra chuẩn của hệ thống Các mạch cự ly của thiết bị hỏi trên máy bay thực hiện quá trình đo khoảng cách Chúng tính toán và phát 1 cặp xung hỏi, cặp xung này được thu ở antenna của trặm mặt đất và được đưa tới máy thu, ở đó chúng được khuếch đại, tách sóng thành cặp xung video Chúng được cấp cho bộ Decoder, ở đó thực hiện kiểm tra sự đúng của việc mã hoá (độ rộng và khoảng cách) của các xung và giải mã, điều đó đảm bảo tín hiệu đầu ra là được mã hoá đúng Đầu ra của bộ Decoder kích Encoder, chúng mã hoá tín hiệu trả lời đảm bảo khoảng cách đúng Tín hiệu ở đầu ra của khối này (cặp xung) được đưa qua bộ sửa dạng xung, ở đó các xung được sửa dạng khuếch đại, và được đưa tới phần phát để điều chế Các xung RF đầu ra được bức xạ vào không gian (như 18 là tín hiệu trả lời) qua antenna. Các xung trả lời được thu bởi máy bay, giải mã bởi máy thu trên máy bay và được kiểm tra bởi mạch cự ly để đồng bộ với các xung hỏi khác được tạo ra 1 cách ngẫu nhiên bởi chính thiết bị trên máy bay.

Hình 3.2.2-b: Bản đồ khối của thiết bị phát dịch vụ

Thiết bị trên máy bay đo khoảng thời gian trôi qua giữa khi phát đi cặp xung hỏi đến khi thu được cặp xung trả lời Tiếp theo đó nó chuyển đổi khoảng thời gian này sang cự ly Nói cách khác, chỉ thị về khoảng cách là một phép đo khoảng thời gian của các cặp xung Khoảng thời gian này rất dễ nhận thấy được khi xem giản đồ thời gian của hệ thống (Hình 3.6) Thời gian bắt đầu được tính (ở mạch đo cự ly trên máy bay) từ xung thứ nhất của cặp xung hỏi Sau 1 khoảng thời gian trễ, điều này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các máy bay và trạm mặt đất, thì các xung hỏi thu được tại antenna của trạm mặt đất Các xung hỏi được giải mã, tín hiệu trả lời được mã hoá và được phát đi sau một khoảng thời gian trễ đã đặt trước (đây chính là độ trễ của thiết bị mặt đất) Độ trễ này cỡ khoảng 50s đủ để cho mạch tự động tính toán cự ly trên máy bay làm việc Như vậy, tổng toàn bộ thời gian trôi qua đối với bất kỳ 1 chu kỳ trả lời hỏi nào là tổng của khoảng cách xung, thời gian đi- về của tín hiệu và độ trễ.

Việc trả lời đối với 1 tín hiệu hỏi là được ưu tiên thứ hai trong trật tự ưu tiên Phần đưa vào của chúng đối với chuỗi xung cần phải được kiểm soát để phòng ngừa sự xung đột với các cặp xung nhận dạng và thiết lập sự ưu tiên đối với xung chèn lấp Điều này là hoàn toàn thực hiện được bởi vì nó cho phép chúng vào trong chuỗi xung chỉ trong thời gian không có chu kỳ nhận dạng Đây là điều rất quan trọng về mặt thời gian, bởi vì chu kỳ nhận dạng xuất hiện khoảng 30s/lần Thêm nữa, 1 xung trống (blank) được tạo ra mỗi khi cặp xung hỏi được giải mã Xung trống được sử dụng để ngăn các xung squitter theo một chu kỳ khoảng 50às

Một máy thu, nhận tín hiệu hỏi và giải mã chúng, một xung cổng trống được thiết lập (xung cổng thời gian chết) Xung cổng thời gian chết được sử dụng để khống chế bộ giải mã/thiết bị phỏt đỏp trong khoảng 60às.Trong khoảng thời gian này việc giải mó tớn hiệu hỏi bị trễ với một khoảng thời gian được định trước và được phát trở lại như là tín hiệu trả lời Tổng thời gian trễ từ khi thu được tớn hiệu hỏi tới khi phỏt trả lời khoảng 50às Các xung squitter được ưu tiên thứ 3 trong trật tự ưu tiên Khi không có suất lặp xung đầu ra không đổi (đối với DME 1119 là 1000 PPS, đối với DME 1119A là 800 PPS) Mục đích của việc phát các xung Squitter là làm ổn định sự làm việc của mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại AGC (Automatic Gain Control ) của thiết bị hỏi trên máy bay Quá trình thực hiện đo khoảng cách bắt đầu từ thiết bị ở trên máy bay tạo ra và phát các tín hiệu xung được gọi là các tín hiệu hỏi Thiết bị phát trên máy bay khởi tạo và phát lặp lại các tín hiệu xung bao gồm các cặp xung với khoảng cách xung là 12às, độ rộng xung 3,5às với dạng xung hàm Gaussian hoặc xung hình sin vuông Các cặp xung này được khôi phục lại bởi thiết bị máy thu của thiết bị phát đáp Đầu ra của nó là các xung kích và được đưa tới thiết bị phát để tạo thành các cặp xung phát trả lời Cặp xung phát trả lời được thu bởi máy thu trên máy bay và các mạch định thời, mạch này tự động đo thời gian đi-về (khoảng thời gian giữa các xung hỏi và trả lời) và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện để đưa tới máy đo khoảng cách.

Trong chế độ dẫn đường En-route:

Khi DME kết hợp với trạm VOR làm nhiệm vụ dẫn đường, thì DME cung cấp thông tin giúp tàu bay xác định được cự ly xiên từ tàu bay đến vị trí đặt trạm DME Lúc đó DME sử dụng là thiết bị công suất cao (1 kW) và sử dụng anten đa hướng

Trong chế độ hạ cánh Landing:

Thiết bị DME thông thường là thiết bị công suất thấp (100 W), chỉ phục vụ nhu cầu đo cự ly tầm gần và không đòi hỏi tín hiệu phát ra phải có khả năng phủ sóng diện rộng Do vậy, thiết bị có thể sử dụng với các loại anten một hướng, hai hướng hoặc đa hướng.

Khi DME kết hợp với trạm VOR, thì DME cung cấp thông tin giúp tàu bay xác định được cự ly xiên từ tàu bay đến vị trí đặt trạm DME Lúc đóDME sử dụng là anten đa hướng - Khi DME kết hợp với hệ thống ILS, thìDME cung cấp thông tin giúp tàu bay xác định được cự ly xiên từ tàu bay đến vị trí ngưỡng đường CHC Lúc đó DME sử dụng là anten định hướng hay đa hướng

Khi DME kết hợp với hệ thống MLS, thì DME đó phải là DME chính xác

3.3.4 Các khái niệm cơ bản:

DME/N (DME/Narrow): là thiết bị đo cự ly hoạt động ở chế độ dẫn đường – enroute và hạ cánh – landing, N ký hiệu thiết bị có đặc tính phổ hẹp (để phân biệt với W)

DME/W (DME/Wide): là thiết bị đo cự ly hoạt động ở chế độ dẫn đường – enroute và hạ cánh – landing, W ký hiệu thiết bị có đặc tính phổ rộng (để phân biệt với N)

DME/P (DME/Precise): là thiết bị đo cự ly hoạt động ở chế độ hạ cánh – landing, P ký hiệu thiết bị có đặc tính phổ hẹp và có tính chính xác cao. Kiểu W, X, Y, Z: là phương pháp mã hoá quá trình phát xung của DME, dựa vào sự khác nhau về khoảng cách giữa hai xung của cặp xung để có thể sử dụng nhiều lần đối với một tần số làm việc

Tín hiệu hỏi – Intererrogation: Cặp xung kích đến một đài phát để nhận được một tín hiệu trả lời cung cấp thông tin cự ly và/hoặc góc phương vị. Thời gian giữ chậm sự trả lời – Reply delay: Khoảng thời gian giữa thời điểm nhận một tín hiệu hỏi và phát lại một tín hiệu trả lời

Hệ thống hạ cánh ILS, MLS

Hệ thống hạ cánh bằng thiết bị (ILS) cung cấp thông tin quan trọng về khoảng cách, vị trí và góc hạ cánh chính xác cho máy bay Các đài phát vô tuyến điện trên khu vực đường băng sân bay truyền thông tin đến đài thu trên máy bay, giúp phi công thực hiện quá trình hạ cánh an toàn.

So với các hệ thống, thiết bị dẫn đường khác như VOR, DME, NDB, hệ thống ILS chỉ được sử dụng trong chế độ tiếp cận hạ cánh (chế độ Landing)

Ngoài ra, ILS còn khác các hệ thống trên ở cấp độ chính xác được phân loại theo 3 cấp độ khác nhau.

3.4.2 Thành phần của hệ thống:

Hệ thống ILS chuẩn bao gồm các thành phần chính sau:

- Đài Localizer (LOC) hay còn gọi là đài chỉ hướng hạ cánh Được đặt cách điểm cuối cùng của đường băng 300m, cung cấp thông tin về hướng của trục đường băng cho tàu bay chuẩn bị hạ cánh Đài Localizer phát hai búp sóng mang tín hiệu điều biên ở tần số 150Hz (búp sóng bên phải) và 90Hz (búp sóng bên trái) Tín hiệu sóng mang có tần số

118 – 112MHz Hai búp sóng được thiết kế sao cho tại mặt phẳng vuông góc với đường trung trực của đường băng thì mức thu được của hai tín hiệu là bằng nhau Khi đó, để giữ đúng hướng hạ cánh phi công cần điều chỉnh tàu bay sao cho bay đúng vào mặt phẳng có mức thu hai tín hiệu bằng nhau.

- Đài Glidepath (GP) hay còn gọi là đài chỉ góc hạ cánh Được đặt bên phải hoặc trái đường băng, cách điểm bắt đầu đường băng từ 250 – 415m, cách tâm đường băng từ 130 – 200m Phát hai búp sóng mang hai tín hiệu điều tần ở tần số 150Hz và 90Hz Tần số sóng mang từ 328 – 335,4MHz Hai búp sóng được thiết kế sao cho tạo ra một mặt phẳng xiên hợp với mặt phẳng ngang (đường băng) một góc 3o (góc hạ cánh chuẩn) mà trên đó mức thu được của hai tín hiệu là bằng nhau Khi đó, để giữ đúng góc hạ cánh, phi công điều khiển máy bay sao cho bay đúng vào mặt phẳng có mức thu hai tín hiệu bằng nhau.

Các đài Marker gồm Đài chỉ mốc ngoài, Đài chỉ mốc giữa và Đài chỉ mốc trong đóng vai trò quan trọng trong hệ thống dẫn đường hạ cánh vô tuyến Các đài này cung cấp những thông tin chính xác về hướng và khoảng cách đến đường băng, giúp phi công hạ cánh chính xác và an toàn trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau.

Hình 3.4.2: Hệ thống ILS với 2 đài Marker 3.4.3 Chức năng và nhiệm vụ

Hệ thống ILS có chức năng cung cấp thông tin dẫn đường chính xác giúp cho máy bay xác định được quỹ đạo xuống đường CHC và chạy dọc trên nó một cách an toàn.

Hệ thống ILS chỉ được sử dụng trong chế độ tiếp cận hạ cánh (chế độLanding): hướng dẫn cho máy bay tiếp cận hạ cánh an toàn.

ILS gồm 2 đài cơ bản là đài LOC và đài GP, hoạt động trên nguyên lý: sử dụng phương pháp điều chế biên độ với sóng mang nằm trong băng tần VHF (108112MHz) đối với đài LOC và băng tần UHF (329-335MHz) đối với đài GP.

Hình 3.4.4-a: Mẫu trường bức xạ của ILS

Hình 3.4.4-b: Chỉ thị của đồng hồ máy thu ILS trên máy bay

3.4.5 Tiêu chuẩn kỹ thuật hệ thống hướng dẫn hạ cánh chính xác ILS:

- Thiết bị Localizer VHF, hệ thống giám sát kết hợp, hệ thống chỉ thị và điều khiển từ xa

- Thiết bị Glide Path UHF, hệ thống giám sát kết hợp, hệ thống chỉ thị và điều khiển từ xa

- Các đài VHF marker, hệ thống giám sát kết hợp, hệ thống chỉ thị và điều khiển từ xa (các đài marker cũng có thể được thay thế bởi các đài Locator hay DME).

Hệ thống ILS trang bị thiết bị chỉ thị và điều khiển từ xa, có chức năng cung cấp thông tin về trạng thái hoạt động của toàn bộ các bộ phận mặt đất trong hệ thống.

- Tại những nơi sử dụng hai hệ thống ILS phục vụ cho hai đầu ngược nhau của một đường CHC.

- Tại những nơi sử dụng hai hệ thống ILS phục vụ cho cùng một đường CHC hoặc hai đường CHC khác nhau tại cùng một sân bay mà sử dụng các tần số theo từng cặp giống nhau.

Hệ thống hạ cánh MLS

Hệ thống hạ cánh MLS (Microwave Landing System) là một hệ thống hỗ trợ hạ cánh tiên tiến, sử dụng công nghệ sóng vi ba để cung cấp thông tin chính xác về vị trí và hướng dẫn hạ cánh cho máy bay MLS được thiết kế để thay thế cho hệ thống ILS (Instrument Landing System) truyền thống, với khả năng hoạt động tốt hơn trong các điều kiện thời tiết xấu và cung cấp dải phủ sóng rộng hơn, cho phép máy bay tiếp cận đường băng từ nhiều hướng khác nhau.

Tính năng sử dụng của MLS tương tự như hệ một hệ thống ILS/DME nhưng sử dụng sóng vô tuyến tần số siêu cực ngắn.

3.5.1 Các đặc điểm của MLS

- Độ chính xác cao hơn: MLS cung cấp độ chính xác cao hơn ILS, cho phép máy bay hạ cánh an toàn hơn trong điều kiện thời tiết xấu.

- Khả năng hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết: MLS có thể hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, kể cả khi tầm nhìn thấp hoặc không nhìn thấy gì.

- Khả năng chống nhiễu tốt hơn: MLS có khả năng chống nhiễu tốt hơn ILS, giúp giảm nguy cơ xảy ra tai nạn.

- Dễ dàng sử dụng: MLS dễ dàng sử dụng hơn ILS, giúp giảm bớt gánh nặng công việc cho phi công.

- Chi phí cao: MLS đắt tiền hơn ILS để lắp đặt và vận hành.

- Yêu cầu trang bị mới cho máy bay: Máy bay cần được trang bị thiết bị MLS để có thể sử dụng hệ thống này.

Hệ thống MLS là một hệ thống hạ cánh chính xác được sử dụng trong điều kiện tầm nhìn hạn chế đến không có MLS cho phép máy bay hạ cánh trong điều kiện thời tiết xấu một cách an toàn, giúp cải thiện độ an toàn trong hoạt động bay Ngoài ra, MLS có khả năng hoạt động tại những sân bay có không gian hạn chế, nơi mà Hệ thống hạ cánh theo nhạc cụ (ILS) không thể hoạt động hiệu quả.

Hệ thống MLS được dự đoán sẽ trở thành hệ thống hạ cánh chính cho các sân bay trong tương lai Tuy nhiên, hiện nay MLS vẫn chưa được sử dụng rộng rãi do chi phí cao và yêu cầu trang bị mới cho máy bay.

Hệ thống dẫn đường bằng mắt

Thiết bị dẫn đường bằng mắt (Visual navigation aids): là hệ thống các thiết bị cung cấp và hướng dẫn máy bay bằng tín hiệu ánh sáng, biển báo, tín hiệu sơn trong khu vực tiếp cận, tại sân Bao gồm:

- Hệ thống biển báo (Guidance signs): chỉ dẫn máy bay cất hạ cánh đúng hướng và vị trí, di chuyển trên khu bay, cảnh báo chướng ngại vật.

Hệ thống đèn hiệu hàng không (ALS) đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực hàng không khi cung cấp các thông tin hướng dẫn bằng ánh sáng giúp máy bay hoạt động an toàn trong khu vực tiếp cận hạ cánh và khu vực sân bay Nhờ hệ thống này, máy bay có thể dễ dàng xác định vị trí, hướng di chuyển và các mối nguy hiểm tiềm ẩn, đảm bảo an toàn tối đa cho các chuyến bay.

Hệ thống đèn hướng dẫn đường trượt hạ cánh PAPI/VASIS (Precision Approach Path Indicator/Visual Approach Slope Indicator System) giúp máy bay xác định đường trượt hạ cánh theo góc xác định, tuân thủ theo tiêu chuẩn của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO).

3.6.1 Hệ thống biển báo (Guidance signs)

Hệ thống biển báo khu bay có chức năng quy định, chỉ dẫn cho tàu bay, các phương tiện hoạt động trên khu bay vận hành, khai thác an toàn và hiệu quả Hệ thống biển báo khu bay bao gồm 02 loại biển chính là biển báo bắt buộc và biển báo chỉ dẫn.

Biển báo bắt buộc được đặt tại vị trí mà ở phía sau nó không cho phép tàu bay hoặc phương tiện hoạt động nếu không được phép của đài kiểm soát không lưu hoặc đài kiểm soát mặt đất tại sân bay Tàu bay và các phương tiện phải dừng trước các vệt sơn kẻ tín hiệu hoặc đèn đánh dấu vị trí chờ tại nơi có lắp đặt biển báo để xin phép tiếp tục di chuyển hoặc dừng chờ Biển báo bắt buộc gồm các loại biển: Biển báo số hiệu đường CHC; biển báo vị trí chờ CAT I/II/III; biển báo vị trí chờ lên đường CHC; biển báo vị trí chờ trên đường công vụ; biển cấm vào

Biển báo bắt buộc có chữ màu trắng trên nền màu đỏ

Tại các cảng hàng không, do yếu tố môi trường hoặc các yếu tố khác, để nâng cao độ nét của các ký tự trên biển báo, các cạnh bên ngoài của các dòng chữ màu trắng được bổ sung vạch màu đen có độ rộng khoảng 10 mm cho đường CHC mã số 1 và 2, và 20 mm cho đường CHC mã số 3 và 4.Biển báo chỉ dẫn được lắp đặt ở nơi cần cung cấp thông tin như các vị trí, đường đi cho các hoạt động của tàu bay Biển báo chỉ dẫn gồm các loại biển: Biển chỉ hướng; biển báo vị trí; biển báo đích đến; biển báo lối ra đường CHC; biển báo đường CHC trống; biển báo vị trí nút giao cất cánh; biển báo chỉ vị trí đỗ tàu bay; biển báo chỉ vị trí kiểm tra đài VOR.

Hệ thống biển báo nhà ga hành khách có chức năng chỉ dẫn và cung cấp thông tin liên quan đến hoạt động và khai thác tại nhà ga hành khách Hệ thống biển báo nhà ga hành khách bao gồm 02 loại biển chính là biển báo chỉ hướng và biển thông tin.

Biển báo chỉ hướng là các biển báo chỉ dẫn hướng đi đến các khu vực làm thủ tục hành khách; các cổng, cửa ra tàu bay; các cổng, cửa, các phân khu chức năng trong tổ hợp nhà ga hành khách, các khu vực kết nối chuyển giao giữa loại hình vận chuyển hàng không và vận chuyển mặt đất v.v Biển báo chỉ hướng rất quan trọng trong tổ hợp nhà ga hành khách Hệ thống biển báo chỉ hướng đúng cách thức là rất cần thiết trong nhà ga hành khách Sự thoải mái, tốc độ và tiện lợi của hành khách đi đến các vị trí khác nhau trong nhà ga là thước đo đánh giá tính hiệu quả và hợp lý của hệ thống biển báo chỉ hướng trong nhà ga Biển báo chỉ hướng còn có ý nghĩa rất quan trọng đối với những hành khách đến sát giờ bay/cất cánh, những hành khách khuyết tật, những hành khách nước ngoài v.v…những hành khách đó bị mất phương hướng mà điều này thường xảy ra đối với những nhà ga hành khách có quy mô lớn.

Biển thông tin tại cảng hàng không cung cấp thông tin về các tiện ích và dịch vụ như nhà hàng, vệ sinh, điện thoại, quầy bar, cửa hàng lưu niệm, bưu điện, hải quan, công an, ngân hàng và các đơn vị vận hành.

3.6.2 Hệ thống đèn hiệu hàng không (ALS – Aviation Lighting System)

Là hệ thống phụ trợ bằng mắt cho phi công, hỗ trợ cho tàu bay cất hạ cánh(CHC) và di chuyển dưới mặt đất

Có cấu hình tiêu chuẩn để dễ dàng phân biệt khu vực sân bay Đèn hiệu được thiết kế có độ sáng phù hợp tiêu chuẩn ICAO, nhằm cung cấp các thông tin:

- Có tầm nhìn tốt để CHC

- Di chuyển đến các bến đỗ và ra vào đường CHC

 Phân loại hệ thống đèn

Hình 3.6.2-a: Các khu vực đèn chính

Hệ thống đèn tiếp cận giản đơn bao gồm: Một dãy đèn bố trí trên phần kéo dài của tim đường CHC trên cự ly không nhỏ hơn 420 m tính từ ngưỡng đường CHC và một hàng đèn tạo thành một đường ánh sáng ngang dài 18 m hoặc 30 m cách ngưỡng đường CHC 300 m

Hình 3.6.2-b: Đường CHC tiếp cận giản đơn

Hệ thống đèn tiếp cận chính xác cấp I bao gồm một dãy đèn được bố trí trên phần kéo dài tim đường CHC, cách ngưỡng đường CHC 900 m và một dãy đèn tạo thành một dải sáng ngang dài 30 m, cách ngưỡng đườngCHC 300 m.

Hình 3.6.2-c: Đèn tiếp cận CAT - I

Hệ thống đèn tiếp cận chính xác cấp II và III cấu thành từ bốn nhóm đèn: nhóm đèn hướng trục đặt trên đường kéo dài tim đường CHC, cách ngưỡng đường CHC 900 m; hai nhóm đèn đi đôi đặt song song với đường CHC, cách ngưỡng đường CHC lần lượt là 270 m và 240 m; hai nhóm đèn ngang đặt vuông góc với đường CHC, cách ngưỡng đường CHC 150 m và 300 m.

Hình 3.6.2-d: Đường tiếp chận CAT – II và III

Hình 3.6.2-e: Các vùng đường CHC

- Đèn cạnh đường CHC: chỉ ra ranh giới, phạm vi sử dụng đường CHC, hỗ trợ tàu bay hạ cánh và lấy đà cất cánh, là đèn hai hướng

- Đèn tim đường CHC: cung cấp hướng nhìn thẳng trên trục đường CHC khi tầm nhìn thấp, giúp phi công xác định tim đường CHC, là đèn hai hướng

- Đèn ngưỡng đường CHC và đèn cánh ngang: giúp người lái xác định vạch bắt đầu đường CHC từ hướng tiếp cận, là đèn đơn hướng màu xanh lá cây.

- Đn cuối đường CHC: giúp người lái xác định vạch cuối đường CHC, là đèn đơn hướng màu đỏ

- Đèn vùng chạm bánh: hỗ trợ thêm cho người lái có cảm giác thật về không gian điểm chạm bánh trên đường CHC, là đèn đơn hướng màu trắng.

Các đèn cạnh của đường CHC được lắp đặt trên đường CHC, dùng để khai thác vào ban đêm hoặc đường CHC tiếp cận chính xác dùng ban ngày hoặc ban đêm Các đèn cạnh của đường CHC được lắp đặt trên đườngCHC, dùng cho cất cánh ban ngày trong điều kiện tầm nhìn trên đườngCHC dưới mức tối thiểu 800m Các đèn cạnh được bố trí thành hai dãy song song, đối xứng qua tim đường CHC, dọc toàn bộ chiều dài đường CHC Đèn cạnh đường CHC là đèn cố định, có ánh sáng màu trắng biến đổi, trừ trường hợp: a) Khi có ngưỡng dịch chuyển của đường CHC, các đèn bố trí giữa đầu đường CHC và ngưỡng dịch chuyển có ánh sáng màu đỏ theo hướng tiếp cận hạ cánh b) Tính từ vị trí xuất phát chạy đà khi cất cánh, những đèn nằm trong phạm vi chiều dài 600 m hoặc 1/3 chiều dài đường CHC ở đầu cuối của đường CHC, có ánh sáng màu vàng. Đèn tim đường CHC được bố trí trên đường CHC có trang thiết bị tiếp cận chính xác cấp II hoặc cấp III Đèn tim đường CHC được bố trí trên đường CHC có trang thiết bị tiếp cận chính xác cấp I trong trường hợp đường CHC được dùng cho các tàu bay có tốc độ hạ cánh lớn hoặc khi khoảng cách giữa các đèn cạnh đường CHC lớn hơn 50 m Đèn tim đường CHC được bố trí trên đường CHC dùng để cất cánh trong điều kiện khai thác với tầm nhìn trên đường CHC (RVR) nhỏ hơn 400 m Đèn tim đường CHC được bố trí trên đường CHC dùng để cất cánh trong điều kiện tầm nhìn trên đường CHC tối thiểu là 400 m hoặc lớn hơn khi đường CHC sử dụng cho các loại máy bay có tốc độ cất cánh lớn, hoặc khoảng cách giữa các đèn cạnh của đường CHC lớn hơn 50 m.