Xây dựng phần mềm tính toán cự ly vùng biển a2 trong hệ thống GMDSS của việt nam

XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CỰ LY VÙNG BIỂN A2 TRONG HỆ THỐNG GMDSS CỦA VIỆT NAM BUILD A SOFTWARE FOR CALCULATION OF THE SEA AREA A2 RANGE IN GMDSS VIETNAM (1) (1) NCS NGUYỄN THÁI DƯƠNG , PGS.TS.NGUYỄN CẢNH SƠN , (2) (3) (3) PGS.TS.TRẦN XUÂN VIỆT , ThS CAO ĐỨC HẠNH , TS NGUYỄN TRỌNG ĐỨC (1) (2) (3) Khoa Hàng hải Khoa Điện – Điện tử Khoa Công nghệ thông tin Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Trong báo này, nhóm tác giả tập trung nghiên cứu, xây dựng phần mềm tích hợp kết tính toán thủ công kết sử dụng phần mềm ITU(International Telecommunication Union) đề xuất, để xác định bán kính phủ sóng vùng biển A2 Nhóm tác giả xây dựng sở liệu chung cho đài bờ, sở liệu trợ giúp nhà hoạch định vấn đề quy hoạch mạng lưới đài bờ hệ thống GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System) Việt Nam Abstract In this paper, the authors focus on building an software which integrates manually calculate results and the results produced by softwares suggested by the ITU (International Telecommunication Union) to determine the radius of sea area A2 coverage The authors also develop a common information database of Coast Stations, this database will be used tosupports Managers in Coast Stations network planning problem in the GMDSS(Global Maritime Distress and Safety System) of Vietnam Keyword: Coast station, Sea area A2, Radius, ITU, GMDSS Đặt vấn đề Hệ thống thông tin cứu nạn an toàn hàng hải toàn cầu GMDSScó chức đảm bảo thông tin phục vụ tìm kiếm cứu nạn Các thành phần GMDSS bị hạn chế định vùng địa lý điều kiện dịch vụ Vì vậy, để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, yêu cầu trang thiết bị thông tin tàu phải phù hợp với vùng hoạt động tàu [1] Theo Công ước quốc tế an toàn sinh mạng người biển [2], vùng hoạt động tàu phân chia dựa khả phủ sóng trạm bờ vệ tinh hệ thống GMDSS, bao gồm bốn vùng A1, A2, A3 A4 Với vùng biển A2 phủ sóng đài bờ MF (Medium frequency)- thoại có trực canh báo động liên tục phương thức gọi chọn số DSC(Digital Selective Calling), thông tin thoại dải tần MF truyền sóng theo phương thức nhiễu xạ nên việc xác định cự ly thông tin phức tạp nhiều yếu tố tự nhiên môi trường tác động [3] Phương pháp tính toán bán kính vùng biển A2 cho đài bờ MF hệ thống GMDSS Tổ chức hàng hải quốc tế IMO (International Maritime Organization) quy định tiêu chuẩn áp dụng Liên minh Viễn thông quốc tế ITUđưa khuyến nghị hướng dẫn thực cụ thể Tuy nhiên, việc tính toán thủ công rời rạc, có sử dụng hai phần mềm NOISEDAT (tính toán cường độ trường đài bờ) GRWAVE(tính toán cự ly phủ sóng MF đài bờ) ITU đề xuất [4,5] Trong báo này, nhóm tác giả tập trung nghiên cứu xây dựng phần mềm tích hợp kết tính toán thủ công sử dụng phần mềm ITU đề xuất để xác định bán kính phủ sóng vùng biển A2 Xây dựng sở liệu chung cho đài bờ, sở thông tin, trợ giúp nhà hoạch định vấn đề quy hoạch mạng lưới các đài bờ hệ thống GMDSS Việt Nam Phương pháp tính cự ly vùng biển a2 hệ thống GMDSS việt nam 2.1 Xác định cự ly phủ sóng MF cho đài bờ Vùng biển A2 nằm vòng tròn bán kính B, tâm vị trí đặt ăng ten thu đài bờ Bán kính B xác định dựa khuyến nghị ITU-P.368-9 ITU-R P.372-11 [6] cho thông tin liên lạc thoại đơn biên với điều kiện: Tần số hoạt động 2,182kHz; dải thông 3kHz; phương thức truyền sóng đất; công suất phát đài tàu 60W; hiệu suất anten đài tàu 25%; tỷ số tín hiệu tạp âm9dB; công suất khai thác đỉnh 8dB độ dự trữ fading 3dB.Bán kính vùng phủ sóng B đài bờ MF phụ thuộc vào nhiều tham số: B = f(h,H,σ,𝜀′,Es) (1) Với: - h: Độ cao ăng ten phát đài tàu (mặc 10m so với mặt nước biển) - H: Độ cao ăng ten thu đài bờ - σ,𝜀 ′ : (phụ thuộc vào tính chất đệm, độ mặn nước biển) - Es: Cường độ tín hiệu yêu cầu Trong thực tế, tham số (H,σ,𝜀′) định dựa kết khảo sát Tham số Es thỏa mãn tiêu chuẩn nghị IMOA.801 lấn át tạp âm 50% thời gian khuyến nghị ITU - M.1467-1[7], Es tính phần mềm NOISDAT Bán kính vùng sóng B xác định phần mềm GRWAVE thông qua cường độ tín hiệu yêu Eb định mặt xác phải theo Hình Sơ đồ thuật toán tính cự ly phủ sóng MF cho đài bờ phủ cầu 2.2 Thuật toán tính cự ly phủ sóng Để tích hợp kết tính toán thủ công sử dụng phần mềm, nhằm xây dựng sở liệu thống cho hệ thống, thuật toán tính cự ly phủ sóng đề xuất (hình 1): Bước 1: Nhập thông tin vị trí đài bờ: Dữ liệu nhập hay lấy từ sở liệu hệ Bước 2: Tính cường độ tạp âm En ăng ten đơn cực ngắn, sóng phân cực thẳng đứng: En = Fa + 20 lgF+ 10 lgB – 95,50 [dB(μV/m)] (2) Với: - Fa: Hệ số tạp âm, tính theo công thức (3) - F: tần số phát, F = 2,182MHz - B: dải thông, B = 3000Hz Hệ số tạp âm Fa theo khuyến nghị ITU – M.1467-1: Fa = Fam + √(Du + 3dB)2 + D2S (3) Trong đó: - Fam: Giá trị trung bình hệ số tạp âm, tính theo NOISEDAT - Du: Giới hạn độ lệch Fam, tính theo NOISEDAT - Ds: độ dự trữ Fading theo nghị A.801 IMO, Ds = 3dB Bước 3: Tính cường độ tín hiệu yêu cầu Es: Es = En + RK + PT +PB (4) Với: - RK: Tỷ số tín hiệu tạp âm,theo nghị A.801 IMO,RK = 9dB - PT: Công suất xạ đài tàu, PT = 10 lg(60Wx25%) = 10 lg(0,015) - PB: Độ lùi công suất đỉnh, theo nghị A.801 IMO PB = 8dB Như vậy: Es = Fa – 34,71dB (5) Bước 4: Tính bán kính vùng phủ sóng B: Trên sở tính toán cường độ tín hiệu yêu cầu Es,xác định bán kính phủ sóng B vùng biển A2 đài bờ 3 Xây dựng phần mềm tính cự ly vùng A2 hệ thống GMDSS Việt Nam Trên sở thuật toán đề xuất, phần mềm tính cự ly vùng A2 hệ thống GMDSS xây dựng với mô đun chính: Mô đun Hệ thống: Cho phép Quản trị người dùng, Cập nhật danh mục Tỉnh, Thành phố, Sao lưu liệu dự phòng, phục hồi liệu gặp cố Mô đun Cơ sở liệu: Cho phép Bổ sung đài vào hệ thống GMDSS, Cập nhật sở liệu đài hệ, Tra cứu tham số đài, Tính toán cự li phủ sóng đài Kết xuất liệu đài, hệ thống đài GMDSS Mô đun Thao tác đồ: Cho phép Bổ sung trực tiếp đài vào hải đồ Hình Giao diện hệ việc nhập thông tin vị trí đài, Hiển thị thông tin đài bờ đồ số, vị trí tương đối đài hệ thống GMDSS, Mô đun Quy hoạch: Cho phép người dùng lựa chọn phương án quy hoạch thủ công, quy hoạch tự động dựa giải thuật di truyền Hình giao diện hệ thống: Hình Giao diện hệ Như đề cập mục trước, để tính cự ly vùng A2 hệ thống GMDSS thông tin đài cập nhật Nhằm thống chung khuôn dạng liệu cho đài hệ thống, sở liệu cho hệ xây dựng Bảng cấu trúc thông tin tính bán kính vùng phủ sóng (B): Bảng Cấu trúc thông tin tính bán kính vùng phủ sóng Trường hợp sử dụng: Tính bán kính phủ sóng đài thông tin duyên hải Hải Phòng Dữ liệu vào: Vị trí: 20052’0N; 106042’0E Tần số: 2182 KHz Tạp âm nhân tạo: Khu công nghiệp Thời gian: 24 giờ/ngày, mùa năm Từ kết kết suất NOISEDAT thu được: Fam = 64,5dB Du = 17,6dB Fa = 85,3dB ES = 50,6dB Sử dụng phần mềm GRWAVE với tham số: Độ cao ăng ten phát: 10m (mặc định) Độ cao ăng ten thu: 61m (mặc định 50m, trạm bờ có độ cao 11m) Độ dẫn điện: σ = S/m Hằng số điện môi: ε′ = 70 Kết thu được: Bán kính phủ sóng A2 đài Hải Phòng B = 322Km (như hình 3) Hình Tính bán kính phủ sóng A2 đài Hải Phòng Kết luận Nhóm tác giả xây dựng thành công phần mềm tính toán cự ly phủ sóng vùng biển A2, sở liệu đài bờ cự ly phủ sóng chúng Trên sở cho phép tra cứu thông tin đài bờ sở liệu đồ số Qua đó, trợ giúp cho nhà hoạch định vấn đề quy hoạch mạng lưới các đài bờ hệ thống GMDSS Việt Nam Tuy nhiên, kết tính toán hạn chế liệu đầu vào chưa cập nhật đầy đủ Để nâng cao độ xác sở liệu, cần có hỗ trợ nhà quản lí việc khảo sát thẩm định thực tế cường độ trường yếu tố môi trường vùng biển Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] TS.Trần Xuân Việt Hệ thống thông tin hàng hải Nhà xuất Hàng hải, 2013 IMO Internatinal convention for safety of life at sea London UK 2011 NCS Nguyễn Thái Dương Cơ sở khoa học thiết lập hệ thống thông tin cứu nạn an toàn hàng hải toàn cầu Việt Nam Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải 2015 Recommendation ITU-R P.368-9 Ground – wave propagation curves for frequency between 10kHz and 30MHz.GRWAVE 2007 Recommendation ITU-R P.372-11 Radio noise NOISEDAT 2013 Resolution A.801(19) Provision of radio services for the global maritime distress and safety system 1995 Recommendation ITU-R M.1467-1 Prediction of sea area A2 and Navtex range and protection of the A2 global maritime distress and safety system distress watch channel.2006