ATN và phân hệ radar modes kết nối máy bay và trạm điều khiển không lưu

Mục lục LỜI MỞ ĐẦU Tổng quan hệ thống thông tin hàng không 1.1 Hệ thống thông tin, dẫn đường quản lý không vận 1.2 Hệ thống mạng viễn thông hàng không .6 1.3 Hệ thống dịch vụ không vận Tổng quan hệ thống radar .8 2.1 Hệ thống radar sơ cấp (Primary Surveillance Radar – PSR) .9 2.2 Hệ thống giám sát phụ thuộc tự động (ADS-B) 2.3 Hệ thống radar thứ cấp (Secondary Surveillance Radar – SSR) 10 Radar mode S 11 3.1 Radar mode S gì? 11 3.2 Radar mode S đời .12 3.3 Tương thích với radar giám sát thứ cấp mode A mode C 13 3.4 Giao thức giám sát 17 3.5 Giao thức giao tiếp 19 3.6 Yêu cầu thiết bị 21 3.6.1 Chế độ thăm dò 21 3.6.2 Chế độ transponder 22 3.7 Ưu điểm chế độ giám sát mode S .23 KẾT LUẬN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 LỜI MỞ ĐẦU Việc nghiên cứu quản lý không vận vấn đề cần thiết cấp bách hàng không Việt Nam Hiện hệ thống giám sát quản lý không vận nước cũ tương đối lạc hậu Việc quản lý không vận phức tạp, chúng phải tuân thủ theo yêu cầu kỹ thuật nội dung mà tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ICAO qui định Hệ thống giám sát không vận với kỹ thuật cao ứng dụng phổ biến nước phát triển Với việc ứng dụng hệ thống giám sát vào hàng khơng góp phần đáng kể vào việc giảm thiểu tai nạn hàng không Chúng ta bước đầu xây dựng hệ thống giám sát kỹ thuật cao Mặc dù hệ thống giao thông hàng không nước ta chưa phức tạp, mật độ chưa cao Nhưng việc phát triển hệ thống giám sát có kỹ thuật cao khả cung cấp thơng tin có độ ổn định, xác cao nhiệm vụ cần thiết Có nhiều hệ thống giám sát hệ thống giám sát sơ cấp, hệ thống giám sát thứ cấp, hệ thống giám sát phụ thuộc tự động song hệ thống giám sát thứ cấp phù hợp với tình hình kinh tế, trị nước ta Tổng quan hệ thống thông tin hàng không 1.1 Hệ thống thông tin, dẫn đường quản lý không vận Hệ thống quản lý không lưu (Air Traffic Management - ATM) hiểu quản lý lưu thơng máy bay di chuyển không Sự lưu thông máy bay tuyến đường bay cần phải tuân theo điều hành phận kiểm sốt khơng lưu mặt đất để đảm bảo hoạt động bay an toàn hiệu Tuy nhiên, để xác định tuyến đường bay không, tàu bay cần dựa vào mốc tín hiệu phát lên thiết bị dẫn đường, dẫn hướng Việc giám sát hoạt động bay phận kiểm sốt khơng lưu khơng thể thực mắt thường mà cần tới hỗ trợ thiết bị radar Liên lạc kiểm soát viên không lưu đất với phi công trời cần nhờ tới trang thiết bị thông tin đất đối khơng (ví dụ HF, VHF) Ngồi nhu cầu trao đổi thông tin phận đất liên quan tới quản lý không lưu cần tới giúp đỡ hạ tầng thông tin mặt đất Tuy nhiên, hạ tầng kỹ thuật phục vụ quản lý không lưu bộc lộ nhiều mặt hạn chế Khi lưu lượng bay đạt tới ngưỡng đó, hạn chế rào cản khiến hệ thống khơng đủ an tồn hiệu để đáp ứng yêu cầu quản lý không lưu Vào năm 1983, tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ICAO (International Civil Aviation Organization) tiến hành nghiên cứu tìm giải pháp cho vấn đề Đây quan tổ chức liên hợp quốc, có trách nhiệm lập nguyên tắc kỹ thuật dẫn đường hàng không quốc tế, tạo điều kiện kế hoạch phát triển không vận quốc tế để đảm bảo phát triển an toàn hợp lệ Sau thời gian nghiên cứu, ICAO nhận thấy thay toàn hạ tầng thông tin, dẫn đường, giám sát (Communication, Navigation, Serveillance - CNS) hệ thống với phương thức quản lý không lưu có khả khắc phục hạn chế hệ thống phương diện toàn cầu ICAO đồng thời đưa mơ hình CNS/ATM ứng dụng cơng nghệ viễn thơng đại, bật liên kết liệu vệ tinh Hiện ICAO xây dựng tiêu chuẩn cho số ứng dụng, bao gồm ứng dụng đất đối không Quản lý khung cảnh (Context Management - CM), Giám sát phụ thuộc tự động (Automatic Dependent Surveillance - ADS), Thông tin liên kết liệu kiểm sốt viên khơng lưu phi cơng (ControllerPilot Datalink Communications - CPDLC), ứng dụng mặt đất Hệ thống trao đổi điện văn dịch vụ không lưu (Air Traffic Service Message Handling System - AMHS), Thông tin liệu hệ thống dịch vụ không lưu (Air Traffic Service Inter-facility Data Communication - AIDC) Mọi hoạt động ATM diễn sở hạ tầng CNS Bản chất CNS tập hợp hệ thống thơng tin, dẫn đường, giám sát Thơng tin (C-communication) có nhiệm vụ trao đổi, phân bố thông tin phận mặt đất, tầu bay, kết nối thành phần hệ thống với tới nhà cung cấp, người dùng liên quan khác Dẫn đường (N-Navigation) có chức xác định vị trí, tốc độ, hướng dịch chuyển tầu bay, giúp tầu bay di chuyển hướng Giám sát (SServeillance) cung cấp cho phận quản lý thơng lưu mặt đất vị trí, hoạt động máy bay khơng Hình mơ tả hệ thống CNS/ATM Hình 1.1 : Mơ hình hệ thống CNS/ATM Ưu điểm lớn hệ thống CNS/ATM so với hệ thống hàng không cũ khả kết nối hệ thống Phần lớn hệ thống hàng không hoạt động hệ thống rời rạc Thông tin, dẫn đường, giám sát hệ thống hoạt động độc lập, không liên quan tới Xét riêng hệ thống thông tin, thông tin đất đối không thông tin mặt đất hai mảng khác độc lập, dựa mạng thơng tin độc lập Chính khơng có kết nối hệ thống nên sở hạ tầng trang thiết bị lớn cồng kềnh, khả lại hạn chế khơng có hỗ trợ lẫn nhau, việc nâng cấp khó khăn tốn Hệ thống CNS/ATM yêu cầu thành phần hệ thống phải tuân thủ theo tiêu chuẩn chung thống Trên sở tất hệ thống có khả kết nối với nhau, mở rộng tầm hoạt động hệ thống diện rộng tồn cầu Bên cạnh đó, tương tác hệ thống cho phép phát triển khả tự động hoá nhiều mức, nâng cao hiệu quản lý không lưu giảm tải lượng công việc người sử dụng, đáp ứng yêu cầu lưu lượng bay tăng cao Trong nước hệ thống giám sát trở nên lạc hậu, cũ kĩ Việc xây dựng hệ thống CNS/ATN cần thiết Quá trình xây dựng hệ thống thực bước đầu Đối với hàng không quân sự: Hệ thống CNS/ATM ngành hàng không quân hầu hết sử dụng thiết bị Liên xô cũ, thiết bị lạc hậu giao tiếp với máy bay dân loại Boeing Airbus Việc kiểm sốt khơng lưu kiểm sốt tàu bè biển khơng có hệ thống nhận dạng chung Trong điều kiện chiến tranh xảy ra, việc liên lạc máy bay quân ta với đài rađa phải sử dụng kiểu mã hóa riêng để đảm bảo tính bí mật thơng tin liên lạc Phân biệt máy bay ta địch 1.2 Hệ thống mạng viễn thông hàng không Hệ thống mạng viễn thông hàng không ATN mạng chuyên dụng ngành hàng không, kết nối tất phận liên quan tới quản lý không lưu mặt đất tàu bay hoạt động trời Phần thơng tin mặt đất ATN mạng X25, ISDN, Frame Relay Phần thông tin đất đối khơng trạm thu phát sóng HF, VHF, vệ tinh Ứng dụng thông tin vệ tinh ATN giúp ATN đảm bảo tính bao phủ toàn cầu Hiện nay, Inmarsat mạng vệ tinh địa tĩnh dùng thông tin hàng không, tiến tới phần hạ tầng ATN Hình 1.2 CNS/ATM giao tiếp thông qua ATN Mạng ATN tổ chức theo mơ hình tham chiếu cho việc kết nối hệ thống mở OSI sử dụng giao thức CLNP (connectionless network protocol) Mạng ATN có khả chuyển hệ thống AFTN tồn vào hệ thống ATN, cung cấp đơn vị dịch vụ không vận thị điều khiển máy bay không trung Với băng tần thấp, mạng ATN phải sử dụng kỹ thuật nén liệu Với mạng ATN chuẩn có nhiều kiểu nén Việc nén đơn vị liệu truyền đòi hỏi phải điều hoà xác định máy bay tham vào phạm vi mạng Mạng ATN cung cấp sở cho việc dẫn đường thuận lợi dựa nhữ thủ tục, cung cấp việc truyền thông liệu mang thông tin người tổ chức người sử dụng Mạng ATN bao gồm thành phần :  Thứ khả truyền liệu tới máy bay mà không cần thiết bị truyền nhận biết vị trí máy bay  Thứ hai khả thực đồng thời đa liên kết đất/không thiết lập máy bay  Thứ ba khả tính tốn với băng thơng liên kết liệu đất/không thấp sẵn sàng sử dụng tương lai Liên kết đất/không băng tần thấp đòi hỏi liệu phải nén  Thứ tư chuẩn hoá dịch vụ yêu cầu ứng dụng ATS 1.3 Hệ thống dịch vụ không vận Hệ thống cung cấp dịch vụ không vận (Air Traffic Service – ATS ) cung cấp dịch vụ nhằm mục đích ngăn chặn việc va chạm máy bay, tránh việc tắc nghẽn mạng hàng không, giải trì trật tự đường bay, cung cấp lời khuyên thông tin hữu dụng cho việc an toàn bay quản lý hiệu bay, cuối thông báo cho tổ chức quản lý việc tìm kiếm cứu hộ Dịch vụ không vận bao gồm ba loại dịch vụ  Dịch vụ điều khiển không vận: Dịch vụ chịu trách nhiệm đảm bảo tránh va chạm máy bay, tránh việc tắc nghẽn mạng không vận đảm bảo việc trì, giải trật tự đường bay Dịch vụ bao gồm ba loại điều khiển  Dịch vụ điều khiển không gian bay  Dịch vụ điều khiển tiếp cận  Dịch vụ điều khiển sân bay  Dịch vụ thông tin chuyến bay: Dịch vụ cung cấp đầy đủ thông tin chuyến bay, ví dụ tên máy bay, loại máy bay, địa điểm bay…  Dịch vụ cảnh báo: cung cấp đầy đủ thơng tin cảnh báo, tình trạng máy bay, lỗi truyền thông tin… Tổng quan hệ thống radar Hệ định vị vô tuyến (radar) tên gọi lĩnh vực vô tuyến, mà lĩnh vực sử dụng phản xạ, xạ qua lại, xạ riêng sóng điện từ để phát mục tiêu khác nhau, chí để đo toạ độ tham số chuyển động mục tiêu Hệ thống định vị vơ tuyến ứng dụng lĩnh vực điện tử hàng không phổ biến Nó sử dụng để giám sát, dẫn đường, thăm dò chuyến bay Hệ thống radar dùng chia làm loại : hệ thống radar sơ cấp (Primary Radar), hệ thống radar thứ cấp (Secondary Radar), hệ thống vệ tinh sở Hệ thống radar sơ cấp dựa sở thực tế đối tượng phản xạ lại sóng radio Hệ thống radar sơ cấp phát sóng RF với cơng suất lớn phát máy bay tín hiệu phản xạ gặp mục tiêu Hệ thống radar thứ cấp (Secondary Radar) kết nối radar với hệ thống truyền thông Khác với hệ thống radar sơ cấp, hệ thống radar thứ cấp không sử dụng tín hiệu phản xạ thụ động từ mục tiêu, sử dụng phát đáp tích cực đặt máy bay Hệ thống giám sát phụ thuộc tự động quảng bá (ADS–B) hệ thống dựa công nghệ sở vệ tinh, cho phép vệ tinh quảng bá thông tin độ cao, số nhận dạng, toạ độ 2.1 Hệ thống radar sơ cấp (Primary Surveillance Radar – PSR) Nguyên tắc thực tế sóng radio phản xạ gặp đối tượng, đặc tính hệ radar sơ cấp bao gồm công suất truyền anten định hướng Nếu lượng vi sóng truyền xung ngắn đo thời gian việc truyền nhận Khi sóng điện từ có tốc độ cố định, thời gian từ truyền đến nhận tỷ lệ với khoảng cách tín hiệu từ tính khoảng cách từ đối tượng đến phát Bất kì hệ thống radar sơ cấp có bất lợi Một nhược điểm hệ thống nhận tín hiệu phản xạ (mưa, đất, cối ) hệ thống khó phân biệt xác tín hiệu phản xạ máy bay Hệ thống khơng đủ xác để phân biệt máy bay với môt máy bay khác, độ cao xác máy bay Mặt khác hệ thống đòi hỏi cơng suất phát tương đối lớn lại giám sát phạm vi hẹp Khoảng cách từ đối tượng đến trạm phát tính sau: Trong đó: tz thời gian trễ tín hiệu , c vận tốc truyền sóng Công suất truyền hệ thống Pprs ~ 1/R4 2.2 Hệ thống giám sát phụ thuộc tự động (ADS-B) Hệ thống giám sát phụ thuộc tự dông ADS-B (Automatic Dependent Surveillance Broadcast) hệ thống dựa cơng nghệ vệ tinh sở, cho phép máy bay quảng bá thơng tin số nhận dạng, vị trí độ cao Các thơng tin nhận xử lý máy bay khác hệ thống mặt đất cho việc xác định vị trí thuận lợi tránh va chạm Hệ thống ADS-B bao gồm hệ thống định vị toàn cầu (GPS), cho phép ADS-B trang bị cho máy bay để xác định vị trí Sử dụng thiết bị thu GPS giám sát máy bay đơn giản Với hệ thống không cần anten định hướng cao thơng tin khoảng thời gian xác Mỗi ADS-B trang bị cho máy bay quảng bá vị trí với liệu cần thiết khác, bao gồm tốc độ máy bay hướng bay Hệ thống cung cấp cách xác tranh giao thông hàng không với radar Hơn nữa, hệ thống ADS-B làm giảm khả xảy tắc nghẽn Dù hệ thống ADS-B đảm bảo việc giám sát không vận sác hơn, chưa coi hệ thống độc lập Bởi hệ thống ADS-B phụ thuộc vào tín hiệu định vị GPS Để thu đầy đủ lợi ích ADS-B, hệ thống phải thực tất máy bay Nếu máy bay trang bị ADS-B khác lại khơng trang bị, hai máy bay trở nên mù nhau, trang bị rộng ADS-B cần yêu cầu trước việc giám sát không vận tối đa Tuy nhiên việc trang bị đầy đủ ADS-B phụ thục vào phạm vi trị, thứ sử dụng tần số 1090 Mhz để truyền gây can nhiễu với hệ thống ATC TCAS Thứ hai giá ADS-B cao mà hầu hết hãng hàng không dân dụng ngày chưa sử dụng 2.3 Hệ thống radar thứ cấp (Secondary Surveillance Radar – SSR) Hệ thống radar thăm dò thứ cấp (SSR) hệ thống định vị radio thực việc đo thời gian mà sóng điện từ tới máy bay mục tiêu quay trở lại radar, thay cho việc sử dụng tín hiệu thụ động phản xạ từ mục tiêu, sử dụng phát đáp tích cực đặt may bay Ngồi phát đáp, hệ thống bao gồm trạm mặt đất, thiết bị thăm dò, giao thức để tổ chức truyền thông Hệ thống SSR thiết kế cho trạm mặt đất điều khiển khơng gian bay có bán kính tối đa 200 dặm, có độ cao 15km phía tầm nhìn radar Việc sử dụng mã đặc biệt, thông tin xác định không làm cho hệ thống có khả phân biệt máy bay mà dễ dàng việc truyền liệu độ cao số hiệu máy bay 10 So sánh hệ thống radar thăm dò thứ cấp với hệ thống radar sơ cấp hệ thống thứ cấp có nhiều ưu điểm Hệ thống thứ cấp cung cấp đường liên kết liệu có khả mang lại dải rộng với công suất phát thấp Mặt khác tần số phát phát nhận khơng giống hệ thống tránh tượng ảnh hưởng lẫn Hầu hệ thống không chịu ảnh hưởng thời tiết tránh tín hiệu mong muốn, khơng chịu phản xạ từ mưa, tuyết, cối… Trong năm gần đây, hệ thống radar thăm dò thứ cấp sử dụng rộng rãi việc xác định theo dõi vị trí máy bay Khi sử dụng với chế độ mode C đất-không cung cấp liệu thông báo độ cao máy bay Với việc sử dụng xung đơn anten thăm dò có độ mở đứng lớn (LVA), hầu hết vấn đề công nghệ thường đặc điểm hệ thống gốc làm giảm bớt Radar mode S 3.1 Radar mode S gì? Mode S hay mode "Select" một phương pháp để tra cứu số khung máy bay Mỗi máy bay có địa riêng biệt quy định tổ chức điều khiển chúng Nhiều năm trước, mode A mode C phát triển để nhận diện khung máy bay báo cáo độ cao Đây thành phần quan trọng kiểm sốt khơng lưu quản lý vùng bay Khi có nhiều số khung máy bay cho máy bay cá nhân thương mại, hình thức giám sát lấn áp hệ thống kiểm sốt khơng lưu báo hiệu radar (ATCRBS - Air Traffic Control Radar Beacon System) Với công nghệ mode A mode C có vấn đề liên quan đến nhiễu tín hiệu trả lời khơng mong muốn (FRUIT) nhiễu tín hiệu trả lời bị trùng lên hay mục tiêu bay gần có góc phương vị sát (SYNCHRONOUS GARBLING) Vấn đề tương tự xảy 11 cố gắng lắng nghe nhiều hội thoại lúc Như vậy, khả ATCRBS đạt đến giới hạn ATCRBS sử dụng kỹ thuật "sliding window" đế xác định vị trí phương vị máy bay Điều đòi hỏi nhiều hội thoại hỏi đáp, làm giảm khả xử lý mục tiêu radar giám sát thứ cấp ATC (SSR) Hệ thống mode S sử dụng radar thứ cấp đơn cực, có chùm tia điện hẹp khoảng 25 độ Ngồi độ xác góc phương vị tốt hơn, kỹ thuật đơn cực giảm số lượng hội thoại hỏi đáp cần thiết để theo dõi mục tiêu, lý thuyết yêu cầu hồi đáp để có góc phương vị dải phạm vi số khung máy bay 3.2 Radar mode S đời Khái niệm mode S chủ yếu phát triển MIT Lincoln Lab với nỗ lực cộng tác cục Quản lý Hàng không liên bang (FAA-Federal Aviation Administration), hiệp hội Doanh nghiệp/tư nhân sở hữu máy bay phi công (AOPA - Aircraft Owners and Pilots Association) cộng đồng sản xuất thiết bị thu phát tín hiệu transponder Cơng nghệ mode S lần phát triển vào năm 1970, không triển khai rộng rãi đầu năm 1980 Ý tưởng công nghệ phát triển cách để sử dụng hệ thống radar thứ cấp SSR với công nghệ triển khai mode A mode C, tạo địa cho nó, xác hơn, đáng tin cậy hoạt động với dung lượng lớn Radar giám sát sơ cấp (PSR - Primary surveillance radar) sử dụng để tạo nên khung máy bay với xung radar đặt lên mục tiêu kế hoạch thị vị trí (Plan Position Indicator - PPI), hình hiển thị ATC Tuy nhiên, việc kết hợp sử dụng PSR SSR cho phép giám sát tốt mà không cần nâng cấp nhiều hệ thống PSR/SSR Điều cung cấp cách định vị thông tin mode A mode C thông tin khung máy bay Công nghệ mode S tương tự điện thoại di động kỹ thuật số 12 Tương tự mode A mode C, nhiều năm trước có hệ thống điện thoại tương tự, cho phép truyền thông với tính tối thiểu Điện thoại di động số có chức truyền thơng mang nhiều dung lượng hơn, độ tin cậy tốt nhiều tính nhắn tin văn bản, truy cập internet định vị tồn cầu (GPS) với thơng tin vị trí Điều với chế độ giám sát mode S Khung máy bay trang bị khung S bao cáo nhận dạng, dự định, khả vị trí 3.3 Tương thích với radar giám sát thứ cấp mode A mode C Hệ thống ATCRBS dựa vào xung RF làm phương tiện truyền thông Các xung rộng 0,8μs mode A thay đổi từ 0,8μs đến 21μs C tương ứng Các xung SLS (P2) truyền cách vô hướng sử dụng để ngăn chặn khúc đáp cho hỏi đáp thùy bên Chế độ mode S SSR hỏi cách sử dụng sóng mang 1030MHz với điều chế khóa dịch pha vi phân (DPSK - differential phase shift keying) DPSK cho phép tần số hỏi có hiệu nhiều việc gửi không tin mà không ảnh hưởng đến thoại chế độ mode A mode C DSPK cho phép mang liệu lên đến 4Mbps Tại 1030Mhz, tin hiệu DPSK gửi câu hỏi, khung máy bay nhận nó, xác minh u cầu tính tốn tính tồn vẹn tín hiệu trả lời cách sử dụng sóng mang 1090Mhz với phương pháp điều chế xung (PPM - pulse positioning modulation) Trong hệ thống chế độ mode-S, tín hiệu tham dò máy bay thông qua thiết bị giám sát ATC (Air Traffic Controller) với hai loại chu kỳ thăm dò gọi tất (all-call) gọi liên chế độ (intermode) Sự thăm dò tất (all – call) xác định hai dạng hỏi, chế dộ A/C hỏi (mode-A/mode-C only call) có phát đáp SSR chuẩn trả lời phát đáp chế độ S bỏ qua Dạng khác tín hiệu thăm dò chế độ mode-A/C/S phát đáp chế độ S trả lời bao gồm địa riêng định sẵn máy bay ATC 13 Với hệ thống SSR, chế độ S (mode-S) ln bao gồm xung Một tín hiệu thăm dò chế độ A (mode-A) có xung P1 cách xung P3 8us yêu cầu phát đáp trả lời cho việc giám sát xác định, tín hiệu thăm dò chế độ C (mode-C) với khoảng cách hai xung P1 P3 21us lại yêu cầu thông báo độ cao Hai dạng tín hiệu thăm dò liên chế độ cung cấp chế độ A/C/S gọi tất (Mode A/C/S all-call) Mục đích tín hiệu thăm dò trả lời cho giám sát phát đáp chế độ A/C thu nhận cuả phát đáp chế độ S Dạng thứ hai chế độ mode A/C gọi tất (mode-A/C allcall) không cho phép phát đáp chế độ S trả lời Như có ba dạng tín hiệu thăm dò chế độ S : - ATCRBS all call : kiểu hổi đáp bao gồm P1, P3 xung 0,8 μs P4 P2 SLS truyền bình thường Tất ATCRBS transponder phản hồi mã nhận dạng 4096 cho mode A liệu độ cao cho mode C Các thu tín hiệu mode S khơng trả lời câu hỏi - ATCRBS/mode S all call : hồi đáp giống hệt với phương pháp trước ngoại trừ P4 dài 1,6 μs Tất ATCRBS transponder phản hồi mã nhận dạng 4096 liệu độ cao ATCRBS all call Các mode S transponder trả lời với mã đặc biệt, có chứa định danh địa rời rạc máy bay - Mode S discrete interrogation : tín hiệu hỏi hướng đến máy bay cụ thể trang bị thiết bị transponder mode S tín hiệu hỏi bao gồm P1, P2, P6 P2 truyền qua anten định hướng có biên độ P1 P3 Điều ngăn ảnh hưởng tín hiệu trả lời ATCRBS transponder P6 thực khối liệu DPSK tin 56 bit 112 bit Điều chế DPSK tạo tin hiệu trải phổ, có khả chống lại tín hiệu nhiễu Trong trường hợp thăm dò lựa chọn, có phát đáp có địa xác định trả lời Các phát đáp chế độ A/C bị cấm tín hiệu thăm dò chế độ mode-S khơng trả lời Trong trường hợp thăm dò với chế độ modeA/C, đường 14 điều khiển SLS ( Side-Lode Suppression) xung P2 theo sau xung P1là 2us với chế độ thăm dò Hình 3.1 Định dạng câu hỏi tất mode S Trong trường hợp thăm dò liên chế độ mode S, nhóm xung truyền, xung xác định chế độ A hay C Độ rộng xung thứ tư phát đáp chế độ S có phép trả lời hay khơng Đối với tín hiệu thăm dò chế độ A/C gọi tất (mode-A/C-only all-call) phát đáp chế độ S ( modeS) khơng trả lời Tất xung thăm dò có độ rộng xung 0,8us Khi thăm dò với chế dộ A/C/S all-call xung P4 có độ rộng 1,6us Hình định dạng gọi thăm dò lựa chọn đanng sử dụng rộng rãi Định dạng bao gồm xung P1 P2 P2 theo sau xung P1 khoảng 2us Theo sau xung P2 xung P6 có độ rộng xung 16.25 30.25us, bao gồm 56bits 112bits liệu với xung đồng 15 Hình 3.2 Định dạng câu hỏi riêng mode S Hình định dạng gọi thăm dò lựa chọn đanng sử dụng rộng rãi Định dạng bao gồm xung P1 P2 P2 theo sau xung P1 khoảng 2us Theo sau xung P2 xung P6 có độ rộng xung 16.25 30.25us, bao gồm 56bits 112bits liệu với xung đồng Xung P6 mang liệu điều chế pha Đầu tiên đảo pha vị trí sau chuỗi bít (chip) mang thơng tin Nếu xung P6 gồm 56 bit gọi định dạng ngắn, 112 bit gọi định dạng dài Dữ liệu xung P6 điều chế với Khoá dịch pha vi sai (Differential Phase Shift KeyingDPSK) định dạng luồng lên Tất chuỗi thông tin xung P6 mã hoá đảo pha 180 O theo tần số sóng mang Một đảo pha 1800 vị trí 1,25us sau sườn lên xung P6, đảo pha luôn đưa sử dụng cho mục đích đồng mã Sau khoảng thời gian trễ 0.5us từ đảo pha đồng chuỗi vị trí khoảng trống với độ rộng 0.25us đảo pha khơng đảo pha phụ thuộc vào mã truyền Bit mang thông tin cuối cách sườn xuống xung P6 0.75us Xung triệt tiêu thuỳ bên (Side-Lobe Suppression) P5 truyền giống xung P2 chế 16 độ mode-A/C Nếu xung P5 có cơng suất lớn xung P6 tín hiệu đảo pha đồng bị át đi, hệ thống chế độ mode-S đọc chuỗi thơng tin theo sau Tín hiệu trả lời công nhận việc phát xung ASK truyền với tần số 1090MHz Theo sau xung đầu khối xung điều chế vị trí bao gồm 56 bits 112bits, với 24 bits cuối dùng kết nối chẵn lẻ trường địa Hình 3.3 Định dạng câu trả lời mode S Định dạng luồng xuống điều chế theo vị trí xung PPM Mỗi bits liệu tồn 1us, vị trí có xung 0.5us, cao thấp Dạng mã bền với nhiễu giảm số tín hiệu trả lời cần cho chế độ S để điều khiển an toàn Bốn xung gọi xung mào, xung có độ rộng xung 0.5us Trong cặp xung cặp xung sau xung cách 0.5us Xung cách xung thứ 3.5us Các xung dùng làm đồng Bản tin theo sau xung thứ 8us 3.4 Giao thức giám sát Các giao thức giám sát xác định cách mà các loại theo dõi cấu trúc liên quan đến định dạng trả lời Có hai giai đoạn hoạt động máy thăm 17 dò mặt đất giám sát máy bay trang bị mode S hoạt động phạm vi bao qt trạm thăm dò mặt đất Giai đoạn giai đoạn giai đoạn tiếp nhận, trạm thăm dò mode S tìm kiếm mục tiêu Trạm thăm dò gửi tất câu hỏi đến máy bay phạm vi bao quát máy bay trả lời cho biết địa mode S Từ giai đoạn trở đi, địa sử dụng để liên lạc trực tiếp với máy bay Tuy nhiên, máy bay bay vào vùng phủ lúc nào, tất thăm dò all-call phải truyền liên tục với tốc độ thấp để phát máy bay Để tránh can thiệp từ thiết bị tiếp nhận trước đó, sử dụng giao thức khóa cho trạm thăm dò thơng báo cho transponder bỏ qua tất câu hỏi từ khoảng thời gian Bằng cách kiểm tra nhận dạng thăm dò cấu trúc khung đường lên, transponder nhận trạm thăm dò khóa Đây gọi khóa đa luồng Trong số tình huống, loạt trạm thăm dò mặt đất liên kết với hoạt động phối hợp Một liên kết cho phép thông tin mục tieeunafo chuyển từ trạm thăm dò mặt đất sang trạm khác, loại bỏ yêu cầu khóa riêng Đây gọi khơng lựa chọn khóa tất gọi Trong giai đoạn tiếp nhận, hai định dạng all-call sử dụng Chế độ thăm dò all-call mode A/C/S (all-call P4) cho phép trả lời định dạng đường xuống DF11 Phản hồi chưa trường liệu bao gồm địa máy bay thơng tin thích hợp khác Kiểu all-call thứ hai chế độ mode S gọi tất sử dụng định dạng UF11 mode S Định dạng chứa hai trường điều khiển: - Trường nhận dạng truy vấn (II - interrogator identifier) - xác định người truy vấn trường xác suất trả lời (PR - probability of reply) thực chức điều khiển Định dạng gợi ý định dạng trả lời all-call DF11 Các thành phần chức mode S bao gồm định dạng đường lên (UF uplink format) định dạng đường xuống (DF - Downlink format).UF 18 hồi thoại cụ thể xuất phát từ SSR khung máy bay khác yêu cầu thông tin cụ thể thông tin định vị khung máy bay DF câu trả lời từ khung máy bay câu hỏi từ UF UF 0, 4, 5, 11 16 tạo giám sát Các thông điệp giám sát bao gồm địa khung máy, bit chẵn lẻ 56 bit liệu kiểu ký tự gọi hồi đáp ngắn phản hồi Định dạng tin đường lên 4,5,20,21 sử dụng để giám sát Một phiên thăm dò giám sát sử dụng hai định dạng UF4 UF20 tạo hồi đáp với độ cao Sự khác biệt UF4 chứa trường điều khiển UF20 bao gồm trường 56 bit (Comm A) cho truyền liệu đến máy bay Phản hồi gửi để đáp lại thăm dò định dạng DF4 DF20 Cả hai chứa độ cao trường cụ thể DF20 chứa thông báo 56bit (Comm B) để truyền liệu xuống mặt đất Cũng tương tự UF5 UF21, DF5 DF21 Các câu hỏi sử dụng định dạng UF5 UF21 trả lời có chứa nhận dạng máy bay (mã Mode A) định dạng thích hợp DF5 DF21 Nếu truyền liệu yêu cầu UF21 (Comm A - mặt đất - khơng khí) sử dụng thay UF5, UF21 (Comm B - air - to -round) sử dụng thay DF5 Đối với đáp ứng độ cao nhận dạng máy bay, định dạng trả lời sử dụng phụ thuộc vào khả transponder máy bay định dạng đường lên sử dụng q trình thăm dò 3.5 Giao thức giao tiếp Ngoài việc truyền liệu giám sát (Độ cao - mode A) từ máy bay xuống mặt đất, hệ thống mode S cung cấp cho phép trao đổi nhiều tin mặt đất không khí Có hai kiểu tin hỗ trợ là: tin tiêu chuẩn , tương đối ngắn (lên đến 224bits) truyền tải thời gian dài (Comm A Comm B); tin ELMs dài (1280 bits), sử dụng giao thức burst đặc biệt Dữ liệu điều khiển truyền thông cho hai loại tin điều chỉnh theo định dạng giám sát sử dụng trường xác định danh (DI - designator identification) trường thiết kế đặc biệt (SD - special designator) (đường lên), định dạng đường 19 xuống (DF - downlink format) trường tin hữu ích (UM - utility message) (trả lời) Định nghĩa nội dung liệu hoạt động phần đặc tả hệ thống Mode S khuyến cáo tin liệu bắt đầu với trường 8-bit xác định nội dung tin Giao thức truyền thông tin tiêu chuẩn : tin tiêu chuẩn bao gồm phân đoạn liệu 56 bits chèn vào câu hỏi trả lời đài giám sát Các tin truyền mà không ảnh hưởng đến việc thu liệu giám sát cho phép ưu tiên truy cập tương đối cao, nghĩa lưu lượng truy cập khơng thể trì hỗn q 10s15s Bản tin đường lên chuẩn : Trong đường lên, tin bao gồm từ đến đoạn, đoạn 56 bit, tín hiệu truyền thăm dò giám sát riêng biệt (Comm A) Mỗi đoạn kèm với kiểm soát liệu cung cấp : nhận dạng hệ thống truyền tải mặt đất vị trí ghi tin (đầu, giữa, cuối nó) Bản tin đường xuống : Các tin hướng xuống tăng lên hai nguyên nhân: - Hệ thống mặt đất, cách chèn mã vào phiên thăm dò nó, u cầu liệu từ nguồn cụ thể máy bay yêu cầu nhận dạng nguồn liệu yêu cầu yêu cầu trả lời (RR - reply request) trường thiết kế đặc biệt (SD) phiên thăm dò Dữ liệu phải đặt trường tin Comm B phản hồi Nếu liệu khơng có sẵn, trường trống phải gửi Nếu máy bay muốn gửi thông báo xuống mặt đất, đặt mã đặc biệt ("B code") trường yêu cầu đường xuống (DR) câu trả lời 20 ... lớn phát máy bay tín hiệu phản xạ gặp mục tiêu Hệ thống radar thứ cấp (Secondary Radar) kết nối radar với hệ thống truyền thông Khác với hệ thống radar sơ cấp, hệ thống radar thứ cấp không sử... lạc Phân biệt máy bay ta địch 1.2 Hệ thống mạng viễn thông hàng không Hệ thống mạng viễn thông hàng không ATN mạng chuyên dụng ngành hàng không, kết nối tất phận liên quan tới quản lý không lưu. .. tránh va chạm máy bay, tránh việc tắc nghẽn mạng không vận đảm bảo việc trì, giải trật tự đường bay Dịch vụ bao gồm ba loại điều khiển  Dịch vụ điều khiển không gian bay  Dịch vụ điều khiển tiếp