Bài giảng vô tuyến điện hàng hải 2

Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÔN MÁY VÔ TUYẾN ĐIỆN HÀNG HẢI PHẦN 1: CÁC HỆ THỐNG VÔ TUYẾN DẪN ĐƯỜNG Mở đầu Các hệ thống vô tuyến dẫn đường hàng hải dùng để xác định vị trí tàu dẫn tàu theo đường định sẵn không phụ thuộc vào điều kiện khí tượng thủy văn Trên sở có vị trí tàu, dùng để xác định tốc độ tàu, quãng đường tàu chạy, vị trí tương đối tàu mục tiêu khác… Cấu trúc chung hệ thống vô tuyến dẫn đường bao gồm: Các trạm phát đặt vị trí cố định di động có tọa độ xác định trước Các trạm điều khiển điều khiển hoạt động chung cho toàn hệ thống Các trạm đặt trạm phát vị trí tùy theo nhu cầu Các máy thu báo đặt tàu, vào tín hiệu thu từ trạm phát, kết hợp với máy tính, hải đồ chuyên dụng, bảng tính chuyên dụng… cho phép xác định thông số dẫn đường cần thiết, từ tính toán vị trí tàu Các máy thu đại ngày nói chung tính toán vị trí tàu theo kinh vĩ độ cho phép người sử dụng thao tác trực tiếp vị trí hải đồ chạy tàu, tiết kiệm thời gian tính toán nhằm nâng cao hiệu dẫn tàu dành thời gian để phân tích, xử lý vị trí tàu thu cho phù hợp với hoàn cảnh dẫn tàu thực tế, đảm bảo an toàn hàng hải Đối với hệ thống VTDĐ, tin tức không truyền qua máy phát mà hình thành đường lan truyền sóng Do khoảng cách từ trạm phát đến máy thu khác khác nên tín hiệu máy thu thu khác phụ thuộc vào khoảng cách Do từ tín hiệu thu ta suy thông tin khoảng cách Có thể phân loại hệ thống vô tuyến dẫn đường theo nhiều cách Một cách phân loại theo số liệu hình học đo Theo ta có: - Các hệ thống đo góc, Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải - Các hệ thống đo khoảng cách - Các hệ thống đo góc khoảng cách, - Các hệ thống đo hiệu khoảng cách Trước hệ thống đo hiệu khoảng cách sử dụng rộng rãi Tùy thuộc vào cách xác định đường đẳng trị Hyperbol mà ta có hệ thống đo pha (như hệ thống Decca, Omega), hệ thống xung (Loran A), hệ thống xung-pha (Loran C) Ngày hệ thống Loran C Decca hoạt động, hệ thống khác dừng hoạt động xuất hệ thống dẫn đường dùng vệ tinh ưu việt Giới thiệu số hệ thống vô tuyến dẫn đường trước Vô tuyến định hướng (Direction Finder-DF) Hệ thống Consol Hệ thống Decca Hệ thống Omega Hệ thống Loran-A (Long Range Navigation) Hệ thống Transit (NNSS-Navy Navigation Satellite System) CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG LORAN-C Loran-C hệ thống VTDĐ đo hiệu khoảng cách từ máy thu tới hai trạm phát cố định thông qua việc đo hiệu thời gian truyền sóng Δt hai tín hiệu tới từ hai trạm phát Việc đo thời gian thực qua hai giai đoạn: ban đầu làm trùng đường bao xung xung phát phát từ hai trạm, sau làm trùng hợp dao động sóng mang chứa đường bao tức đo hiệu pha sóng tới Như hệ thống Loran-C kết hợp nguyên lý hai hệ thống trước Decca Loran-A nên gọi hệ thống xung-pha Nguyên lý xây dựng hệ thống Loran-C: 1.1 Bố trí mắt xích Loran-C: Hệ thống Loran-C bao gồm trạm phát bờ, máy thu Loran an ten tàu, hải đồ chuyên dụng Loran Ngoài trạm trạm phụ Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải có hệ thống điều khiển giám sát, tính toán thời gian Máy phát phát xung tín hiệu theo giãn cách thời gian xác, hay nói cách khác theo chu kỳ lặp xung định Các trạm kiểm tra điều khiển liên tục đo phân tích tín hiệu Loran, phát bất thường lệch thông số, thực thao tác điều chỉnh thích hợp Một số trạm phát thực chức phạm vi mắt xích Nhưng nói chung thường bố trí trạm phát phát tín hiệu cho hai mắt xích liền kề Thuật ngữ gọi Dual Rating Máy thu Loran thực chức phức tạp hơn, trình xử lý tín hiệu Bước tìm kiếm thu nhận tín hiệu, theo máy thu tìm tín hiệu từ mắt xích định xác lập hiệu thời gian sơ trạm trạm phụ với độ xác đủ để thực thao tác theo dõi tính toán Sau tìm trạm phát, máy thu đồng pha Trong bước này, máy thu tìm kiếm để xác định thành trước xung Loran Sau xác định thành trước xung tiếp tục điều chỉnh để lựa chọn chu kỳ xung để dồng tiếp Khi xác định chu kỳ xác, máy thu tiếp tục truy theo khóa đồng pha, máy thu liên tục đồng với tín hiệu thu nhận Khi xong bước này, máy thu hiển thị hiệu thời gian tín hiệu kinh vĩ độ có máy tính để xử lý tính toán Khác với hệ thống Loran-A trước trạm phát bố trí theo cặp, hệ Loran-C, trạm phát bố trí theo mắt xích Mỗi mắt xích Loran-C có 3-5 trạm, có trạm 2-4 trạm phụ Tất trạm mắt xích hoạt động đồng với số lặp xung Các mắt xích khác tần số lặp xung khác nhau, toàn hệ thống hoạt động tần số sóng mang 100 KHz Nhờ phương pháp phát tín hiệu động theo mắt xích nên hệ Loran-C đảm bảo lúc đo hiệu khoảng cách tới hai cặp trạm mắt xích, tăng độ xác định vị Một mắt xích Loran-C gồm trạm M đến trạm phụ ký hiệu X, Y, Z, W Khoảng cách từ trạm M đến trạm phụ khoảng 500-700 NM Việc bố trí trạm trạm phụ cho phạm vi xác định vị trí mắt xích rộng giảm bớt ảnh hưởng môi trường tới đường truyền sóng Dưới số hình ảnh ví dụ bố trí trạm mắt xích Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải 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 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 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải 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… 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 Tại máy thu, sau tiến hành đồng với trạm phát, với loại máy thu cổ điển có ảnh thị xung trạm mắt xích ảnh thu tín hiệu trạm phát mắt xích Xung tín hiệu trạm M nằm đầu dòng quét Tiếp theo tín hiệu trạm phụ X, Y, Z, W Để phân biệt mắt xích Loran-C, sử dụng tần số lặp xung chu kỳ lặp xung (GRI-Group Repetition Interval) Do mắt xích phát chung tần số sóng mang 100 KHz nên số sóng mang yếu tố để phân biệt mắt xích khác Trong hệ Loran-C sử dụng nhóm tần số lặp xung ký hiệu SS, SL, SH (SS: Slow Special; SL: Slow Low; SH: Slow High) Mỗi nhóm tần số lặp xung lại chia thành tần số lặp xung riêng biệt ký hiệu từ đến Với tần số lặp xung ứng với tần số lặp xung chu kỳ lặp xung cụ thể Ví dụ: N TSH = (600 − N )100 ; Đơn vị μs; tương ứng với F = 16 + 36 N TSL = (800 − N )100 ; Đơn vị μs; tương ứng với F = 16 + 64 TSS = (1000 − N )100 ; Đơn vị μs; tương ứng với F = 10 + N 100 Chu kỳ lặp xung (thuật ngữ chuyên môn có tên GRI-Group Repetition Interval) thông số quan trọng mắt xích Loran Chu kỳ lặp xung GRI chia cho 10 để hình thành tên gọi mắt xích Ví dụ: giãn cách lần phát xung trạm mắt xích Đông Bắc Mỹ 99,600 μs, tên mắt xích 9960 Như nói, GRI phải đủ lớn phép xung phát từ trạm trạm phụ mắt xích lan truyền bao phủ toàn vùng biển tầm hoạt động nó, sau bắt đầu chu kỳ phát xung Với cặp trạm trạm phụ, đường thẳng nối trạm trạm phụ gọi đượng sở cặp trạm (Base line) Đường sở, hay nói cách khác, đoạn cung vòng lớn nối hai trạm với Đường sở kéo dài (Base line extension) nằm hai phía hai trạm Khu vực gần đường Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải sở cho phép khả định vị hyperbol tối ưu Nhưng khu vực gần đường sở kéo dài phải lưu ý xác định vị trí 1.2 Quan hệ hiệu thời gian Δt hiệu pha ΔΦ: Giả sử hai trạm phát A B đặt cách khoảng cách định, đồng thời phát xung dao động điều hòa có chung số định Trong hệ LoranC sử dụng tần số 100 KHz Tín hiệu xung phát trạm A B có dạng: R D1, t1 D2, t2 A Base line B Base line extension ⎛ 2π ⎞ t⎟ U = U (t ) cos ωt hay U = U (t ) cos⎜ ⎝ T ⎠ Trong đó: U(t) : hàm đường bao xung T: chu kỳ dao động sóng mang chứa đường bao Tại máy thu R cách A B khoảng cách D1 D2, ta thu tín hiệu trạm A B có dạng: U a = U (t − t1 )cos 2π (t − t1 ) T U b = U (t − t2 )cos 2π (t − t2 ) T t1 t2 thời gian sóng truyền từ A B tới máy thu R t1 = D1 D ; t2 = ; c c c tốc độ truyền sóng VTĐ không gian Tại nơi thu, đo hiệu pha hai tín hiệu tới từ hai trạm A B được: ΔΦ = 2π [(t − t1 ) − (t − t2 )] = 2π (t1 − t2 ) = 2π Δt T T T Từ suy Δt = ΔΦ T 2π Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải Nếu đo hiệu pha ΔΦ xác định Δt xác định ΔD=Δt.c Từ xác định tàu nằm đường đẳng trị Hyperbol Ta có ΔΦ = n.2π + φ pha, có trị số nhỏ 2π Trong n số nguyên; φ phần lẻ giá trị Khi tính Δt = n.T + T Do φ < 2π ϕ = n.T + t , 2π nên t’ < T Trong hệ Loran-C, máy thu, phần (n.T) xác định phương pháp làm trùng đường bao xung tín hiệu, t’ xác định phương pháp so sánh pha sóng mang (làm trùng hợp dao động sóng mang chứa đường bao xung) Ứng với giá trị ΔΦ cho ta giá trị Δt xác định, ta có hai đường vị trí Hyperbol đối xứng qua đường trung trực đoạn thẳng nối hai trạm phát (hình vẽ) Tuy nhiên với phương pháp phát theo thứ tự, giữ chậm xung trạm phát mắt xích nên loại trừ tính lưỡng trị Xác định vị trí tàu máy thu Loran-C Với máy thu cổ điển, sử dụng thị để hiển thị tín hiệu trạm trạm phụ ảnh, muốn xác định vị trí tàu, sau thu hiệu thời gian cặp trạm máy thu, ta phải hiệu chỉnh sai số sóng truyền, sau đưa giá trị hiệu thời gian thao tác hải đồ chuyên dụng có vẽ sẵn mạng lưới đưởng đẳng trị Hyperbol, từ có vị trí tàu Nếu chạy tàu đại dương thường phải sử dụng hải đồ chuyên dụng Loran-C có tỉ lệ xích nhỏ, hải đồ thường thiếu nhiều thông tin cần thiết để dẫn tàu Do hải đồ chuyên dụng thường 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 in mạng lưới 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 Trường hợp hải đồ chuyên dụng Loran-C, có bảng toán Loran-C thi ta sử dụng để tính toán vị trí tàu Nguyên tắc phương pháp sử dụng giá trị hiệu thời gian đo máy thu để tính toán vẽ trực tiếp đường Hyperbol vị trí lên hải đồ Việc vẽ thực cách tìm giao đường vị trí Hyperbol với hai đường kinh độ vĩ độ chẵn liên tiếp nằm gần với vị trí dự đoán tàu ta Sau nối hai giao điểm để có đường vị trí Hyperbol Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải Phương pháp xác định vị trí Loran-C đòi hỏi phải có hải đồ chuyên dụng bảng toán Loran, đồng thời việc tính toán đồ giải tốn thời gian dễ gây nhầm lẫn Các máy thu Loran-C cải tiến ngày gắn máy tính để nhanh chóng tính toán vị trí tàu hiển thị liên tục vị trí tàu theo kinh vĩ độ tàu nằm tầm bao phủ mắt xích Loran-C máy thu đồng với mắt xích Người sử dụng có thêm thời gian để phân tích đánh giá độ xác vị trí thu xử lý, sử dụng vị trí để dẫn tàu Độ xác vị trí tàu xác định Loran-C Hẹ thống Loran-C làm việc dải sóng dài nên truyền lan theo sóng trời sóng đất Tầm hoạt động Loran-C lớn Với sóng đất ban ngày tới 1000 NM Ban đêm tầm vươn sóng đất giảm xuống khoảng 600-700 NM, sóng trời tới 1200-1400 NM Độ xác thiết kế hệ thống Loran-C 0.25 NM phạm vi tầm bao phủ mắt xích Tuy nhiên nhiều nguyên nhân nên thực tế sai số lớn hay nhỏ giá trị nói Sau số nguyên nhân ảnh hưởng đến độ xác vị trí xác định Loran-C: - Góc giao đường vị trí Gradient đường vị trí Loran - Độ ổn định tín hiệu phát từ trạm phát - Các thông số điều khiển mắt xích Loran (ví dụ thời gian trễ thực tế có với thời gian trễ thiết kế không, sử dụng trạm kiểm tra khu vực nào…) - Mức nhiễu ồn không khí nhân tạo xung quanh máy thu - Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ truyền sóng (thời tiết, ảnh hưởng mùa năm, ảnh hưởng ngày đêm ) - Các nhiễu loạn bất thường tầng ion - Chất lượng độ nhạy máy thu - Nhiễu ồn điện tàu - Độ xác mạng lưới đường vị trí Hyperbol hải đồ - Độ xác thuật toán máy tính máy thu việc chuyển đổi tọa độ Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải - Sai số khâu người sử dụng Ngoài ra, việc lựa chọn cặp trạm mắt xích cho có góc giao tốt đường vị trí có ảnh hưởng lớn đến độ xác định vị Trong nguyên nhân yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ lan truyền sóng điện từ có tác động lớn đến độ xác định vị Việc qui đổi từ hiệu thời gian truyền sóng sang hiệu khoảng cách tính cho trường hợp sóng lan truyền không gian tự Thực tế tốc độ lan truyền sóng bề mặt Trái đất bị giảm tác động khí đặc tính truyền sóng bề mặt đất biển mà qua Để có tốc độ lan truyền xác Loran-C, cần có giá trị hiệu chỉnh, gồm số hiệu chỉnh tốc độ sau: Số hiệu chỉnh thứ PF (Primary Phase Factor) suy giảm tốc độ lan truyền không khí Tương tự, số hiệu chỉnh thứ hai SF (Secondary Phase Factor) suy giảm tốc độ lan truyền qua mặt biển Các số hiệu chỉnh không gây khó khăn cho người sử dụng tích hợp phép tính hải đồ máy thu Loran Do mặt đất có tính truyền dẫn so với mặt biển, nên tốc độ lan truyền sóng mặt đất giảm so với mặt biển Do xuất số hiệu chỉnh thứ ba ASF (Additional Secondary Phase Factor) đặc trưng cho độ trễ tín hiệu lan truyền qua bề mặt đất phép tính chuyển đổi từ thời gian sang khoảng cách tọa độ địa lý Đây số hiệu chỉnh quan trọng Tùy thuộc vào vị trí máy thu, tín hiệu từ trạm phát Loran vài trăm NM qua mặt đất nên phải hiệu chỉnh Về toán học, việc tính toán suy giảm tốc độ truyền lan sóng điện từ chúng qua bề mặt đất có đặc tính truyền dẫn xác định không khó Nhưng thực tế, việc xác định xác số hiệu chỉnh ASF tương đối phức tạp Có nguyên nhân dẫn đến phức tạp Thứ đặc tính truyền dẫn mặt đất thay đổi theo khu vực, làm cho số hiệu chỉnh khác tùy theo đường khác tín hiệu Ngoài ra, số liệu đặc tính truyền dẫn bề mặt không bao hàm trị số dao động nhỏ phạm vi khu vực Nguyên nhân thứ hai phương pháp để tính toán ASF khác ASF tính toán mô hình toán học dựa thông số truyền dẫn gần đúng, cách xác định độ trễ thời gian theo kinh nghiệm khu vực khác nhau, kết hợp hai cách Phương pháp kết hợp cho thấy kết xác Một nhà sản xuất máy thu không áp dụng phương pháp hiệu chỉnh giống nhà sản xuất khác, không áp dụng phương pháp hiệu chỉnh hải đồ mạng lưới đường Hyperbol khác Do sai lệch nhỏ nên người sử dụng không thu vị trí Loran xác Thứ ba, khu vực cách bờ biển 10 NM, số hiệu chỉnh ASF có dao động đáng kể nên mô hình tính toán ASF tính hết yếu tố áp giá trị ASF khu vực Qua nhiều năm, chí Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải số theo kinh nghiệm thay đổi xuất tòa nhà, cầu kiến trúc gần bờ biển khác Nguyên nhân thứ tư là, số hiệu chỉnh ASF thay đổi theo mùa thay đổi mực nước, tuyết bao phủ nguyên nhân tuơng tự khác Hiệu thời gian thu nhận ban đầu máy thu cần phải hiệu chỉnh trị số ASF, sau thao tác tìm vị trí 10 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải hành GPS phát triển tiếp tần số khác tăng cường GPS cho mục đích dân (ví dụ hệ WAAS LAAS), sai số SA loại bỏ từ tháng năm 2000 Giá thành kích thước máy thu giảm dần Chòm vệ tinh hệ Galileo gồm 30 vệ tinh (sử dụng 27 dự trữ 3) nằm mặt phẳng quĩ đạo, nghiêng 56o so với xích đạo Quĩ đạo có độ cao 23,616 km (khoảng 12,750 N M) Hệ Galileo thiết kế dành cho vĩ độ cao so với GPS, có vùng Scandinavia Các vệ tinh hệ GPS phóng chiếc, vệ tinh Galileo thiết kế theo công nghệ nhằm giảm nhỏ kích thước phóng vài vệ tinh với tên lửa đNy, giảm giá thành đưa vệ tinh lên quĩ đạo trì chòm vệ tinh Galileo có ưu điểm quan trọng người sử dụng dân dụng mà GPS không có: kiểm tra tính toàn vẹn hay độ xác hệ thống Hiện tại, người sử dụng dân dụng GPS không thu báo thể máy thu không thu tín hiệu GPS xác, lý thông báo mã tín hiệu GPS Hệ thống Galileo cung cấp thông tin thông báo kịp thời cho người sử dụng biết hệ thống hoạt động không chuNn xác Sự kết hợp với hệ GPS xem xét xây dựng hệ Galileo Việc dùng chung tần số với GPS tính đến có khả kết hợp cao sau hệ thống hoàn thiện Các nhà chế tạo đưa nhiều hệ thống khác tận dụng công nghệ tối ưu GPS Galileo Sẽ đưa hệ thống điện tử tổ hợp tàu, ví dụ kết hợp ECDIS ECS Ưu điểm hệ Galileo cho hàng hải cần vệ tinh có vị trí tàu, sẵn vệ tinh dự trữ mà tăng độ xác (với hệ thống kết hợp Galileo GPS) Hệ Galileo đưa vào sử dụng năm 2005 toàn chòm vệ tinh triển khai hoàn chỉnh vào năm 2008 Hệ thống GLONASS Hệ thống GLON ASS (Global N avigation Satellite System) quân đội N ga điều hành đưa vào sử dụng năm 1993, dựa nguyên lý giống GPS Khâu vũ trụ gồm 24 vệ tinh đặt mặt phẳng quĩ đạo Các mặt phẳng quĩ đạo cách 120o giãn cách vệ tinh 45o Quĩ đạo có độ nghiêng so với xích đạo 64.8o Chu kỳ bay vòng quanh quĩ đạo vệ tinh 11 15 phút, độ cao 19,100 km (10,313 N M) Độ xác định vị thiết kế cho người sử dụng dân dụng 100 m mặt phẳng (95%), 150 m theo chiều đứng, độ xác tốc độ 15 cm/giây Mã tín hiệu dùng cho quân đội khoảng 10-20 m theo phương ngang 34 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải Khâu mặt đất GLON ASS nằm hoàn toàn phạm vi Liên xô cũ Vấn đề độ tin cậy hệ thống phải giải tiếp, hệ vệ tinh có tuổi thọ cao khắc phục vấn đề Khâu sử dụng gồm loại máy thu cho vị trí, thời gian tốc độ Tín hiệu GLON ASS phát băng tần L (L-band: 1-2 GHz), hoạt động 25 kênh có tần số giãn cách 0,5625 MHz, chia làm băng: từ 1602.5625 MHz đến 1616.5 MHz, từ 1240 đến 1260 MHz So sánh hệ thống GPS, GLONASS, GALILEO GNSS Items GPS Global System GLONASS Positioning Global Navigation Satellite System Sản phNm hợp tác EU ESA (European Space Agency) Hệ thống Mỹ thành lập phát triển Vệ tinh Tổng số 24 vệ tinh (theo thiết kế), chia mặt phẳng quĩ đạo, góc nghiêng so với mp xích đạo i = 55o GNSS Tổng số 24 vệ tinh (theo thiết kế), chia mặt phẳng quĩ đạo, góc nghiêng so với mp xích đạo i = 64o8 Tổng số 30 vệ tinh (theo thiết kế), chia mặt phẳng quĩ đạo, góc nghiêng so với mp xích đạo i = 56o Độ cao vệ tinh so với Độ cao vệ tinh so với Độ cao vệ tinh so với bề mặt Trái đất 20200 km, bề mặt Trái đất 19100 km, bề mặt Trái đất 23616 km chu kỳ bay vệ tinh chu kỳ bay vệ tinh 11h56m 11h5m Các vệ tinh phát 10 tần số khác dải Hiện có khoảng 28 Vào tháng 11/2002 1.1 đến 1.6 GHz, tần số vệ tinh hoạt động có khoảng 10 vệ tinh phục vụ cho mục đích quĩ đạo quĩ đạo hệ thống hoạt riêng: định vị, thông tin liên lạc, SAR… động Vệ tinh phát tần số L1 L2 N guyên lý Về hệ thống hoạt động nguyên lý giống đo định vị khoảng cách đến vệ tinh, từ suy vị trí tàu Có thể kết nối liệu đáp ứng yêu cầu hệ thống GMDSS Độ Đối với mã dân dụng xác (95% sác C/A (Coarse Acquisition): xuất) độ xác vị trí 22.5 m sau loại bỏ sai số SA (Selective Availability) Thế hệ vệ tinh cho độ xác 30m Các hệ vệ tinh dự định vào hoạt động năm 2005 cho độ xác – m Các vệ tinh hệ phát sóng tần số 35 Độ xác đạt 10 m cho máy thu thông thường Trong điều kiện thuận lợi tới m Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải L5 1176.45 MHz cho phép đạt độ xác 9m Môn học: Máy VTĐ Hàng hải N ếu sử dụng vi phân có Hiện chưa có định thể đạt độ xác 20 –30 hướng thiết lập vi phân cm hệ GN SS Thế hệ vệ tinh tương lai Block III thiết kế để đạt độ xác tối thiểu theo phương ngang 2.5 m Hiện tại, máy thu dân dụng sử dụng DGPS cho độ xác 4m Các thông tin độ xác có nhiều nguồn khác nhau, bảng tạm tổng hợp lại N gười sử dụng phải đối chiếu vị trí thu với vị trí xác định phương pháp địa văn, cộng với điều kiện dẫn tàu thực tế để có hành động hợp lý N hìn chung quan quản lý hệ thống định vị liên tục nâng cấp thiết bị cải tiến độ xác hệ thống Độ xác liên tục nâng cao dần theo thời gian nhằm nâng cao độ tin cậy xác định vị trí, tăng cường an toàn dẫn tàu Đối tượng Ưu tiên dịch vụ có độ Các thông số kỹ Mọi đối tượng sử dụng áp dụng, tính xác cao cho quân thuật chưa công bố tự Do hệ thuộc sở chất áp dụng (mã tín hiệu P) rộng rãi Phạm vi sử dụng hữu IMO nên độ giới hạn xác đảm bảo, không bị Độ xác dành cho cho số đối tượng làm cho sai lệch dân dụng điều chỉnh định lúc theo ý định Hệ thống chưa nhà chức trách sở hữu hoàn thành toàn bộ, hệ thống sử dụng có nhiều tàu thuyền trang bị máy thu Hiện ứng dụng GN SS rộng rãi hàng hải Trong tương lai, máy thu GPS tích hợp với máy thu GN SS tạo thành máy thu chung nhằm tạo thuận lợi cho người sử dụng 36 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải VIII Giới thiệu hệ thống tăng cường xác định vị trí vệ tinh WAAS/LAAS sử dụng hàng không Vào năm 1994, Cục thông tin viễn thông quốc gia Mỹ trình báo cáo mặt kỹ thuật cho Cục hàng hải Mỹ đề hệ thống GPS hỗn hợp tối ưu dùng cho toàn đối tượng, bao gồm hệ DGPS dùng cho hàng hải hàng không kết hợp với hệ WAAS/LAAS dùng cho hàng không Khái niệm hệ thống vi phân tăng cường diện rộng WAAS (Wide Area Augmentation System) gần tương tự hệ DGPS, khác giá trị hiệu chỉnh phát từ vệ tinh địa tĩnh, dùng sóng HF phát trực tiếp tới máy thu N hư giảm việc phải sử dụng thêm máy thu an ten phát vi phân WAAS sử dụng cho hàng không, với 25 trạm theo dõi đặt toàn nước Mỹ, bao phủ toàn Mỹ, phần Mexico Canađa Hệ thống vi phân tăng cường diện hẹp LAAS (Local Area Augmentation System) sử dụng máy bay cất cánh hạ cánh cần có vị trí xác Các trạm theo dõi đặt sân bay phát số hiệu chỉnh sóng VHF N hiều máy thu GPS hàng hải tích hợp mạch WAAS WAAS không sử dụng tối ưu cho hàng hải sóng HF sóng truyền trực tiếp từ vệ tinh địa tĩnh N ếu đường truyền sát chân trời tín hiệu WAAS bị ngắt độ xác định vị suy giảm đột ngột mà cảnh báo Trong với DGPS, sóng lan truyền qua bề mặt, không bị chướng ngại che chắn mà vòng qua nên không bị ngắt quãng Độ xác hệ WAAS DGPS tương đương, phạm vi vài mét WAAS thiết kế đạt độ xác 7m 95% thời gian DGPS thiết kế đạt độ xác 10 m 95% thời gian thực tế tới 1-3m máy thu nằm phạm vi 100 mile bán kính tính từ trạm DGPS Trên 100 mile độ xác giảm 1m cho 100 miles Cả hai hệ thống cho thấy độ xác thực tế cao so với thiết kế Tín hiệu hệ WAAS, không thiết kế dùng cho hàng hải hệ DGPS, phương tiện cần thiết nắm vững hạn chế Các khu vực khơi nước Mỹ, hoàn toàn thu tín hiệu WAAS sử dụng máy thu có tích hợp mạch WAAS lập trình để xử lý tín hiệu N goài nước Mỹ, khu vực có chân trời bị che chắn tòa nhà cao tầng, cối, chướng ngại… tín hiệu WAAS bị ngắt sai số GPS tăng lên Trong yêu cầu đạt độ xác định vị cao hầu hết tàu vùng nước chật hẹp nên sử dụng hệ WAAS khu vực phải lưu ý WAAS giúp người điều khiển tàu nắm tình trạng tàu, lúc sử dụng N goài máy thu hàng hải không 37 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải đưa báo có hay không sử dụng hệ thống WAAS (Các máy thu GPS máy bay có phần mềm RAIM-Receiver Autonomous Intergrity Monitoring, cảnh báo tín hiệu WAAS loại bỏ tín hiệu bị ảnh hưởng) Các liệu LAAS phát sóng VHF, bị ngắt hơn, thu khu vực định gần sân bay Tầm xa khoảng 30 mile, không thích hợp cho máy thu hàng hải Trong phạm vi châu Âu, thử nghiệm phát triển phương pháp phát vi phân GPS sử dụng trạm phát hệ thống Loran-C, gọi hệ thống Eurofix Hệ thống tích hợp vi phân GLON ASS, sử dụng kết hợp trạm phát Chayka N ga làm trạm phát tín hiệu Sau đưa vào hoạt động đầy đủ, hệ thống trạm vi phân bao phủ phần lớn lãnh thổ châu Âu, phục vụ mục đích hàng hải hàng không mục đích dân khác Độ xác hệ thống theo thiết kế đạt tới 5m vòng bán kính hoạt động 1000 km trạm phát Loran-C Do đặc điểm Loran-C GPS khác hoàn toàn nguyên lý hoạt động đặc tính lan truyền sóng nên xảy tượng Loran-C GPS đồng thời vị trí tàu Buồng lái tổ hợp tích hợp Loran-C GPS cho phép có vị trí tàu thường xuyên liên tục, hai hệ thống ngừng hoạt động tạm thời trục trặc tín hiệu… Hệ thống Eurofix tích hợp với Loran-C, GPS vi phân GPS tạo thành hệ thống định vị hoàn hảo buồng lái tổ hợp, đặc biệt phạm vi châu Âu Hiện phát thử nghiệm thành công trạm hệ thống Eurofix (Sylt-Đức) Các trạm Eurofix khác tiếp tục xây dựng Dự kiến toàn châu Âu có tổng cộng trạm phát Eurofix đặt Sylt (Đức), Lessay (Pháp), Værlandet Bø (N auy) 38 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG NHẬN DẠNG TÀU THUYỀN (AIS-AUTOMATIC IDENTIFICATION SYSTEM) 3.1 Khái niệm hệ thống tự động nhận dạng tàu thuyền AIS Hệ thống AIS hệ thống tự động nhận dạng sở trao đổi thông tin lẫn phương tiện di động hàng hải chúng nằm tầm ảnh hưởng lẫn thiết bị Thiết bị AIS bắt buộc trang bị tàu vận tải, phương tiện tìm kiếm cứu nạn… theo qui định SOLAS-74 Các thiết bị AIS hoạt động dải tần số VHF có khả kết hợp với thiết bị Inmarsat-C thông qua hệ thống Inmarsat-C nhằm mục đích: - Cung cấp liệu nhận dạng phương tiện vận tải: tàu, máy bay, trạm bờ… - Theo dõi, quản lý trình lưu thông hàng hải - Thực trao đổi thông tin đơn giản phương tiện với phương tiện với bờ - Phục vụ tìm kiếm cứu nạn, an toàn hàng hải, an ninh, tìm kiếm cứu nạn, bảo vệ môi trường biển… Việc trang bị thiết bị tự động nhận dạng (AIS) tàu thủy qui định SOLAS-74 (cập nhật sửa đổi năm 2004) sau (Chương V, điều 19Chapter V, Regulation 19): -1 2.1 2.2 2.3 2.4 Tất tàu có GT từ 300 trở lên chạy tuyến quốc tế, tàu hàng có GT 500 trở lên không chạy tuyến quốc tế tàu khách kích cỡ phải trang bị thiết bị tự động nhận dạng (AIS) sau: Các tàu thiết kế sau ngày 1/7/2002; Tàu tham gia tuyến quốc tế thiết kế trước ngày 1/7/2002; 2.1 trường hợp với tàu khách, không muộn ngày 1/7/2003; 39 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải 2.2 tàu dầu, không muộn lần kiểm tra trang thiết bị an toàn hàng năm sau ngày 1/7/2003; 2.3 tàu tàu khách tàu dầu, có GT lớn 50,000, không muộn ngày 1/7/2004; 2.4 tàu tàu khách tàu dầu, có GT lớn 300 nhỏ 50,000, không muộn lần kiểm tra thiết bị an toàn hàng năm ngày 31/12/2004 tính từ sau ngày 1/7/2004, , tùy theo thời điểm đến sớm hơn; tàu không chạy tuyến quốc tế thiết kế trước ngày 1/7/2002, không muộn ngày1/7/2008; Chính quyền hành miến trừ cho tàu áp dụng qui định điều tàu không hoạt động vòng năm sau ngày có hiệu lực qui định mục 3; Thiết bị AIS phải: tự động cung cấp cho thiết bị theo dõi thích hợp bờ, tàu máy bay khác thông tin bao gồm số nhận dạng tàu, loại tàu, vị trí, hướng, tốc độ, trạng thái hành hải thông tin an toàn có liên quan khác; tự động thu nhận thông tin từ tàu trang bị tương tự khác .3 kiểm tra đường tàu; trao đổi liệu với trạm bờ khác; yêu cầu mục 2.4.5 không áp dụng cho trường hợp có hiệp định, qui tắc tiêu chuẩn khác nhằm bảo vệ thông tin hàng hải; thiết bị AIS phải hoạt động sở dựa vào khuyến cáo Tổ chức (IMO) Tàu trang bị AIS phải trì AIS hoạt động liên tục trừ trường hợp có hiệp định, qui tắc tiêu chuẩn khác nhằm bảo vệ thông tin hàng hải; - 3.2 Các thông số kỹ thuật hệ thống AIS - Dải tần hoạt động: 156.025 – 162.025 MHz - Kênh hoạt động mặc định: Ch 87B (161.975 MHz-AIS1); 88B (162.025 MHz-AIS2) 40 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải - Khoảng cách kênh: 25 KHz/12.5 KHz - Công suất phát: 12.5/2 W - Phương pháp điều chế GMSK/FSK, tốc độ 9600 bps - Phương pháp truy nhập: SOTDMA (Self organized Time Division Multiple Access) - Chế độ phát: F1D, F2B 3.3 Cấu trúc hệ thống AIS Toàn hệ thống AIS gồm thành phần: AIS trang bị tàu máy bay, AIS trợ giúp hàng hải, AIS đài bờ Hệ thống hoạt động cự ly: cự ly gần sử dụng sóng VHF, cự ly xa kết hợp thiết bị Inmarsat-C Sơ đồ mô hình tổng thể hệ thống AIS: 3.3.1 Thiết bị AIS trang bị tàu Thiết bị AIS đài tàu có chức tự động trao đổi thông tin với cá tàu khác với đài bờ phục vụ cho an toàn hàng hải tìm kiếm cứu nạn Cấu tạo trạm AIS tàu thường bao gồm phận sau: - An ten VHF/GPS: Một số loại AIS có tích hợp máy thu GPS - Thiết bị phát đáp AIS (AIS Transponder) thiết bị thu phát tín hiệu dải tần VHF Thiết bị gồm máy phát VHF, hai máy thu TDMA (Time Division Multiple Access) hoạt động song song tần số VHF (AIS1-87B; AIS2-88B), máy thu VHF DSC kênh 70, tích hợp máy thu GPS có - Thiết bị điều khiển AIS: điều khiển toàn hoạt động AIS, gồm ảnh, bàn phím, cấu kết nối trao đổi liệu với thiết bị ngoại vi Radar, ECDIS, Auto Pilot, Compass, PC, GPS, Echo Sounder, Log… Pin Back up cho thiết bị điều khiển có hạn dùng khoảng năm Khi có thị ảnh yêu cầu thay pin phải thay nhanh tốt Thay xong phải nhập lại toàn liệu 41 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải - Thiết bị kết nối ngoại vi ghép nối để trao đổi liệu với thiết bị hàng hải khác - N guồn cung cấp: cấp điện cho toàn hệ thống Một số loại AIS tàu bố trí thiết bị thu phát gắn liền với thị buồng lái Một số loại khác lại bố trí gắn liền với an ten lắp buồng lái Cơ cấu kết nối với PC thiết bị AIS thường dạng cổng Pilot Plug dùng để nối với hải đồ điện tử máy tính Hoa tiêu có Hoa tiêu dẫn tàu buồng lái, nhằm mục đích lấy tín hiệu vị trí tàu thông tin tàu xung quanh Một số Hoa tiêu không cần lấy tín hiệu từ AIS tàu mà dùng an ten GPS riêng họ đặt cánh gà buồng lái, đưa vị trí vào máy tính (chương trình hải đồ điện tử) thiết bị Bluetooth Thiết bị kết nối có vị trí tàu, thông tin tàu khác có kết nối với AIS tàu Các liệu trao đổi với trạm AIS khác bao gồm: - Các thông số tĩnh (Static Data) thông số cài vào máy lắp đặt máy lên tàu Trong trình sử dụng điều chỉnh lại thông số +) Tên tàu (tối đa 20 ký tự), hô hiệu +) MMSI number +) IMO number +) Chiều dài, chiều rộng, loại tàu +) Vị trí lắp đặt anten - Các thông số thay đổi (Dynamic Data) Các thông số hiển thị theo thiết bị ngoại vi kết nối với máy người sử dụng tự nhập tùy theo trạng thái hoạt động tàu +) Vị trí tàu, loại thiết bị định vị (GPS, GN SS, LORAN -C…) +) UTC, COG, SOG +) Hướng mũi tàu, trạng thái hành hải (hiển thị theo cụm từ mặc định sẵn dùng Luật tránh va: Under way using engine, at anchor, not under command, moored, restricted manoeuvrability, constrained by her 42 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải draught, aground, engaged in fishing, under way sailing, reserved for HSC, reserved for WIG, not defined) HSC: High Speed Craft WIG: Wing-in-Ground Effect Craft +) Tốc độ quay tàu (Rate of turn) - Các thông số, liệu hành trình: người sử dụng nhập thay đổi theo chuyến +) Mớn nước tàu +) Cảng đích, dự báo tàu đến (ETA) +) Số lượng thuyền viên tàu Thiết bị AIS lắp tàu có hai loại  Loại A (Class A) Là thiết bị thuộc hạng mục bắt buộc IMO qui định Thiết bị nối với hệ thống thông tin đầu cuối Inmarsat-C để trao đổi liệu AIS qua hệ thống vệ tinh Inmarrsat AIS loại A phát thông tin với công suất 12.5 W sau 10 giây tàu hành trình sau phút tàu neo Các thông tin phát bao gồm hầu hết thông số có được, gồm: - Số nhận dạng MMSI - Trạng thái hành hải - Tốc độ quay trở (rate of turn) giá trị từ 0o đến 720o - Tốc độ tàu SOG, từ 0-120 kts, xác đến 0.1 kts - Hướng thật COG, xác đến 1/10 độ - Kinh vĩ độ, xác đến 1/1000 phút - Thời gian, tính đến giây, thời gian gần thông tin phát N goài sau phút, thiết bị loại A phải phát thông tin: - Tên tàu (max 20 ký tự), hô hiệu - Số nhận dạng MMSI 43 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải - Số IMO - Loại tàu, loại hàng - Kích thước tàu (m) - Vị trí lắp đặt anten thiết bị định vị tàu  Loại B (Class B) Là thiết bị không thuộc hạng mục bắt buộc lắp đặt Loại B không bắt buộc phải phát đầy đủ thông tin với loại A, cụ thể: - Tốc độ phát thấp loại A (ví dụ với tàu có tốc độ thấp 14 kts qui định phải phát sau 30s thay 10s với loại A) - Không phát số IMO hô hiệu - Không phát tên cảng đích ETA - Không phát trạng thái hành hải - Không cần phát, cần thu điện thông tin an toàn hàng hải - Chỉ cần thu, không cần phát tín hiệu nhận dạng - Không phát tín hiệu rate of turn - Không phát tín hiệu mớn nước Các thiết bị loại B không xuất thực tế không tàu lắp loại Nhưng ưu điểm thông tin thu AIS: Tất thông tin ta nhập vào máy thu AIS tàu ta thu thông tin tương tự từ tàu khác N goài xác định CPA TCPA tàu Sử dụng AIS hỗ trợ cảnh giới tránh va có ưu điểm sau: - Các thông số gần tức thời - N hận biết thay đổi trạng thái tàu mục tiêu (thay đổi hướng, tốc độ) - Không mục tiêu có nhiễu ảnh, không lẫn mục tiêu - Không mục tiêu tàu quay trở nhanh 44 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải - Phát mục tiêu vùng phủ sóng VHF, phát mục tiêu bị che khuất, ví dụ khuất sau dải bờ, sau khúc quanh… Những hạn chế thông tin thu AIS: - Sẽ có nhiều tàu, đặc biệt tàu nhỏ, tàu thuyền quân sự… không trang bị AIS có trang bị không cho thiết bị hoạt động - Hình ảnh AIS đầy đủ tình trạng giao thông quanh tàu ta N goài việc lắp đặt chỉnh định không chuNn xác, việc không kịp thời cập nhật thông tin vào máy không kịp thời thuyền viên dẫn đến việc thiết bị phát thông tin không chuNn xác - Một số thông tin thu AIS, ví dụ tốc độ, CPA TCPA sai khác với thông tin thu Radar-Arpa, đặc biệt sai khác đáng kể chúng có giá trị nhỏ Do đó, AIS nên coi thiết bị hỗ trợ cho hàng hải không giảm nhẹ trách nhiệm cho sĩ quan buồng lái việc tuân thủ Qui tắc tránh va, đặc biệt phải trì cảnh giới cách thích đáng theo qui định Qui tắc tránh va 3.3.2 Thiết bị AIS trợ giúp hàng hải Hiện hệ thống trợ giúp hàng hải hệ thống đèn biển, phao tiêu, trạm Racon… sử dụng phổ biến, phục vụ cho lại an toàn tàu thuyền Các thiết bị hầu hết phát mắt thường Radar, có tầm xa tác dụng hạn chế, đặc biệt điều kiện sóng gió lớn, thời tiết xấu, tầm nhìn xa hạn chế… Để khắc phục nhược điểm trên, trang bị thêm cho thiết bị trợ giúp thiết bị AIS chuyên dụng, gọi AIS trợ giúp hàng hải (Aid to N avigation AIS - AtoN AIS) Các thiết bị phát tín hiệu dải tần VHF tới trạm AIS tàu theo chu kỳ phút phát có yêu cầu Chúng cung cấp liệu thiết bị trợ giúp bao gồm thông tin: - Loại AIS trợ giúp hàng hải: Racon, đèn biển, phao… N ếu không đưa thông tin chung Base Station - Vị trí AIS trợ giúp hàng hải theo kinh vĩ độ, độ xác vị trí (thường mức cao, trung bình, thấp), hệ thống định vị thiết bị - Một số thông tin khác 45 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải Các thông tin hiển thị ảnh AIS tàu, từ kết nối với thiết bị ngoại vi khác Radar, hải đồ điện tử… để hiển thị đầy đủ thông tin báo hiệu hàng hải Cấu tạo thiết bị AIS trợ giúp hàng hải gồm thành phần sau: - Thiết bị phát đáp AIS hoạt động dải tần VHF; - Thiết bị định vị - Thiết bị điều khiển - N guồn cấp 3.3.3 Thiết bị AIS đài bờ Hệ thống AIS đài bờ có chức sau: - Thu nhận liệu phát từ thiết bị AIS lắp tàu; - Xử lý liệu thu hiển thị thị; - Theo dõi, kiểm soát hoạt động tàu thuyền; - Phát liệu, tin an toàn hàng hải cho tàu thuyền Cấu tạo trạm AIS đài bờ gồm thành phần: Trạm thu phát AIS: có nhiệm vụ trao đổi liệu trực tiếp với trạm AIS đài tàu, bao gồm thiết bị: - Thiết bị thu phát VTĐ - An ten thu phát - Các thiết bị điều khiển - Thiết bị kết nối để trao đổi liệu với trung tâm điều khiển - Thiết bị cấp nguồn thiết bị phụ trợ khác Trung tâm điều khiển: có nhiệm vụ thu nhận liệu từ trạm thu phát AIS, lưu giữ hiển thị ảnh Trung tâm có nhiệm vụ tiếp nhận thông tin cấp cứu, an toàn hàng hải từ tổ chức khác có liên quan, chuyển tới tạm thu phát để phát cho đài AIS tàu Trung tâm điều khiển gồm trang bị sau: 46 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải - Server điều khiển hệ thống thông tin; - Server lưu giữ, xử lý số liệu; - Thiết bị truyền dẫn kết nối với trạm thu phát AIS; - Thiết bị hiển thị; - Thiết bị cấp nguồn thiết bị phụ trợ khác Hệ thống đài bờ AIS bao gồm nhiều trạm thu phát AIS kết nối với trung tâm điều khiển Để tăng cường hiệu trao đổi thông tin với tàu, khai thác sử dụng hệ thống phục vụ cho mục đích cấp cứu, an toàn hàng hải, trung tâm điều khiển đài bờ AIS cần kết hợp sử dụng hình thức thông tin vô tuyến khác DSC, N BDP, thông tin thoại CHƯƠNG 4: HỘP ĐEN TÀU THỦY (VDR-VOYAGE DATA RECORDER) Việc trang bị thiết bị tự động ghi liệu hành trình hay Hộp đen tàu thủy (VDR) tàu thủy qui định SOLAS-74 (cập nhật sửa đổi năm 2004) sau (Chương V, điều 20-Chapter V, Regulation 20): -Regulation 20 Voyage Data Recorder Để giúp sức cho công tác điều tra tai nạn, tàu chạy tuyến quốc tế, theo khoản điều 1.4, phải trang bị thiết bị VDR sau: tàu khách thiết kế sau ngày 1/7/2002; tàu khách ro-ro thiết kế trước ngày 1/7/2002, không muộn lần kiểm tra hàng năm vào ngày sau ngày 1/7/2002; tàu khách tàu khách ro-ro, thiết kế trước ngày 1/7/2002, không muộn ngày 1/1/2004; tàu tàu khách, có GT lớn 3000 thiết kế sau ngày 1/7/2002 47 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Máy VTĐ Hàng hải 2 Chính quyền hành miễn trừ cho tàu, tàu khách ro-ro thiết kế trước ngày 1/7/2002 lắp đặt thiết bị VDR chứng minh việc kết nối thiết bị VDR với thiết bị có khác tàu không khả thi không thực PHỤ LỤC Giới thiệu thiết bị la bàn vệ tinh Trường điện từ sóng vô tuyến điện Phát thu tín hiệu vô tuyến điện 48 [...]... trỡnh nh sau (tng ng vi cỏc v tinh 1 ,2, 3,4): (x1 xu )2 + ( y1 yu )2 + (z1 zu )2 = c 2 (tu1 + tbias t sv1 )2 (x2 xu )2 + ( y2 yu )2 + (z 2 zu )2 = c 2 (tu 2 + tbias t sv 2 )2 20 T mụn Mỏy in VT Hng hi Mụn hc: Mỏy VT Hng hi 2 (x3 xu )2 + ( y3 yu )2 + (z3 zu )2 = c 2 (tu 3 + tbias t sv 3 )2 (x4 xu )2 + ( y4 yu )2 + (z 4 zu )2 = c 2 (tu 4 + tbias t sv 4 )2 N h vy xỏc nh c v trớ tu mỏy thu... cỏch gia hai im trong khụng gian: Tớnh khong cỏch gia hai im bt k v P1(x1,y1,z1) P2(x2,y2,z2) trong khụng gian x1 O x2 x y y2-y1 y2 x2-x1 y P1 cú th coi l v trớ mỏy thu hoc trm kim tra, P2 l v trớ v tinh 18 T mụn Mỏy in VT Hng hi Mụn hc: Mỏy VT Hng hi 2 Ta cú khong cỏch P1 P2 = (x2 x1 )2 + ( y 2 y1 )2 + (z 2 z1 )2 2 ng h v tinh v ng h mỏy thu: Trm iu khin, trm kim tra v v tinh c trang b cỏc ng h... 10 ,23 Mbit/s 50 bit/s Nhân tần số 120 lần 122 7,6 MHz L2 Đồng hồ nguyên tử phát các dao động chuần có tần số 10 ,23 MHz Điều chế bởi mã P có tần số các phần tử là 10 ,23 Nhân tần số 154 lần L1 1575, 42 MHz Điều chế bởi cả mã P có tần số các phần tử là mã điều chế P 10 ,23 Mbit/s mã C/A 1, 023 Mbit/s 50 bit/s Đồng hồ nguyên tử của vệ tinh sinh ra tần số 10 ,23 MHz, đa qua các bộ nhân, nhân với 154 và 120 để... tn s L1 v L2 L1=1575. 42 MHz; L2= 122 7.6 MHz Mi mỏy phỏt ca v tinh u cú cỏc b to dao ng tn s 10 .23 MHz n nh nh cỏc ng h nguyờn t Cesi (Cs) Tn s ny a qua cỏc b nhõn, nhõn 154 ln to ra tn s L1 (=19 cm), nhõn vi 120 ln to ra tn s L2 ( =24 cm).Tớn hiu phỏt ca GPS gm 2 mó tớn hiu l mó C/A (Coarse Acquisition) v mó P (Precise hay Pseudo-random) 14 T mụn Mỏy in VT Hng hi Mụn hc: Mỏy VT Hng hi 2 Mó tớn hiu... 0.17 minutes SOUTHWARD and 0. 12 minutes EASTWARD to agree with this chart Gi s v trớ thu c trờn mỏy thu GPS l 37o 025 5 N ; 126 o1438 E ta s tin hnh hiu chnh nh sau: V trớ GPS (WGS-84) 37o 025 5 N Giỏ tr hiu chnh V trớ ó hiu chnh 017 S 37o 023 8 N 126 o1438 E 0 12 E 126 o1450 E V trớ ó hiu chnh cú th thao tỏc trc tip trờn hi 127 0 trờn 24 T mụn Mỏy in VT Hng hi Mụn hc: Mỏy VT Hng hi 2 Trờn cỏc mỏy thu GPS, thng... truyn qua tng ion 12 m 1m - Sai s truyn qua tng i lu 3m 0.5 m - Sai s do a ng truyn 2m 2m - N hiu n mỏy thu 2m 2. 8 m Sai s khõu s dng Tng sai s bỡnh phng trung bỡnh 44.8 m 22 3.6 m T mụn Mỏy in VT Hng hi Mụn hc: Mỏy VT Hng hi 2 IV H trc c WGS-84 s dng trong h thng GPS N gy nay chớnh xỏc nh v ó c ci thin rt nhiu nh cỏc h thng nh v v tinh, m ng dng rng rói hin nay nht l h GPS Thỏng 5 /20 00, sai s SA (Selective... - 2. 0 N u mỏy thu s dng ch nh v 2 thụng s 2D (2 dimension: Latitude v Longitude) thỡ c tớnh hỡnh hc biu din bng thụng s HDOP (Horizontal DOP) N u mỏy thu s dng ch nh v 3 thụng s 3D (3 dimession: lattitude, longitude, altitude) thỡ thụng s ú l PDOP (Position DOP) Tng th cu to ca h thng GPS cú th biu din trong hỡnh v di õy: z P2(x2,y2,z2) II Nguyờn lý o khong cỏch trong h thng GPS P1(x1,y1,z1) z2-z1... phỏt trờn bng tn L (L-band: 1 -2 GHz), hot ng trờn 25 kờnh cú tn s gión cỏch 0,5 625 MHz, chia lm 2 bng: t 16 02. 5 625 MHz n 1616.5 MHz, v t 124 0 n 126 0 MHz So sỏnh cỏc h thng GPS, GLONASS, GALILEO GNSS Items GPS Global System GLONASS Positioning Global Navigation Satellite System Sn phNm hp tỏc ca EU v ESA (European Space Agency) H thng do M thnh lp v phỏt trin V tinh Tng s 24 v tinh (theo thit k), chia... Greenwich Trong h ny, khong cỏch gia mỏy thu P(xu,yu,zu) v v tinh 1(x1,y1,z1) theo nh tớnh toỏn phn trờn s l: z P R y zn yn xn (x1 xu )2 + ( y1 yu )2 + (z1 zu )2 = c(t u1 + t bias t sv1 ) x Hay: (x1 xu )2 + ( y1 yu )2 + (z1 zu )2 = c 2 (tu1 + tbias t sv1 )2 Trong phng trỡnh trờn, thi gian tsv ca tng v tinh ó bit nh cỏc bn tin v tinh mỏy thu thu c N h vy cũn li 4 i lng cha bit l xu, yu, zu,... li sau khong 11 nm Chu k hin ti thỡ Mt tri hot ng yu nht nm 20 06 v mnh nht nm 20 10 K thut loi tr sai s tr núi trờn nh phỏt 2 tn s K thut ny ũi hi phi thu c c hai tn s L1 v L2 Ch cỏc mỏy thu c bit mi thu c mó P trờn tn s L2 v chỳng mi cú th ỏp dng c k thut ny Phng phỏp ny s o khong cỏch v tinh ti mỏy thu theo ng truyn ca c 2 súng mang L1 v L2 Cỏc khong cỏch ny khỏc nhau do quóng ng khỏc nhau dn n tr ... sau (tng ng vi cỏc v tinh 1 ,2, 3,4): (x1 xu )2 + ( y1 yu )2 + (z1 zu )2 = c (tu1 + tbias t sv1 )2 (x2 xu )2 + ( y2 yu )2 + (z zu )2 = c (tu + tbias t sv )2 20 T mụn Mỏy in VT Hng hi Mụn... P2(x2,y2,z2) II Nguyờn lý o khong cỏch h thng GPS P1(x1,y1,z1) z2-z1 z1 Khong cỏch gia hai im khụng gian: Tớnh khong cỏch gia hai im bt k v P1(x1,y1,z1) P2(x2,y2,z2) khụng gian x1 O x2 x y y2-y1... chế P 10 ,23 Mbit/s 50 bit/s Nhân tần số 120 lần 122 7,6 MHz L2 Đồng hồ nguyên tử phát dao động chuần có tần số 10 ,23 MHz Điều chế mã P có tần số phần tử 10 ,23 Nhân tần số 154 lần L1 1575, 42 MHz Điều