Nghiên cứu chế tạo trạm thu di động tín hiệu vệ tinh ứng dụng trên tàu biển ở Việt Nam

Hệ thống trạm thu di động thông tin vệ tinh thế hệ thứ hai của Việt Nam đã được nhóm nghiên cứu phát triển thiết kế, chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh hướng tới thương mại hóa sản phẩm đáp ứng nhu cầu trong nước sử dụng các mô-đun cơ khí chế tạo trong nước và các cảm biến tích hợp, mô tơ, driver thương mại giá thành thấp. Các cơ cấu chấp hành được thiết kế và gia công cơ khí với độ chính xác cao (~ 10 um) thành từng khối độc lập dễ tháo lắp.

VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 Review Article Research and Development of Mobile Marine Satellite Antenna System in Vietnam Ho Anh Tam1,*, Do Thi Huong Giang1, Dang Van Muoi2, Nguyen Dinh Van2, Nguyen Viet Hung1, Nguyen Huu Duc1 Key Laboratory for Micro – Nano Technology, VNU University of Engineering and Technology, E3 Building, 144 Xuan Thuy, Cau Giay, Hanoi, Vietnam 2National Center for Technological Progress, Ministry of Science and Technology, C6 Thanh Xuan Bac, Hanoi, Vietnam Received 22 May 2019 Revised 08 June 2019; Accepted 10 June 2019 Abstract: A second version of the mobile marine satellite communication signal receiver station has been designed, manufactured, assembled and tested using domestically engineered mechanical modules, commercial and low-cost integrated sensors, motors and drivers The operating mechanical components have been developed in the form of independently operating modules with handling ease and high sensitivity at a “clearance” in the order of 10µm The sensors are of high and firm integration and good noise compensation facilities The appropriately developed automatic control algorithms and software allow efficient and safe searching and following the broadcasting satellite of the antenna device installed on a marine transport boat Compared to the previous version, this new development has more optimal dimensions, is easier and more flexible to start up and operate with operating parameters of pitch: 15-80 (±0.5), yaw: of 0-360 (±0.25), and polarization angle of 0-360 (±0.5) The antenna turn rates are of ~12/s and 12/s2 All the components of the complete system are water- and weather proof and packaged to ensure safe operation in marine conditions Running tests have been successfully taken in real sunny weather conditions on a sea boat speeding at 30 km/h with a wind velocity up to 19 km/h The article concludes that domestically engineered, the device is more financially efficient than imported counterpart equipments as well as promising in terms of technology transfer to mass production by domestic businesses Keywords: Satellite receiver antenna, marine satellite antenna, antenna angle controller, sensors * * Corresponding author E-mail address: hoanhtam@vnu.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4903 VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 Nghiên cứu chế tạo trạm thu di động tín hiệu vệ tinh ứng dụng tàu biển Việt Nam Hồ Anh Tâm1,*, Đỗ Thị Hương Giang1, Đặng Văn Mười2, Nguyễn Đình Văn2, Nguyễn Việt Hùng1, Nguyễn Hữu Đức1 PTN trọng điểm Công nghệ Micro-nano, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, 144 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam Viện Ứng dụng Công nghệ, Bộ Khoa học Công nghệ, C6 Thanh Xuân Bắc, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 22 tháng năm 2019 Chỉnh sửa ngày 08 tháng năm 2019; Chấp nhận đăng ngày 10 tháng năm 2019 Tóm tắt: Hệ thống trạm thu di động thông tin vệ tinh hệ thứ hai Việt Nam nhóm nghiên cứu phát triển thiết kế, chế tạo lắp ráp hoàn chỉnh hướng tới thương mại hóa sản phẩm đáp ứng nhu cầu nước sử dụng mơ-đun khí chế tạo nước cảm biến tích hợp, mơ tơ, driver thương mại giá thành thấp Các cấu chấp hành thiết kế gia cơng khí với độ xác cao (~ 10 m) thành khối độc lập dễ tháo lắp Các cảm biến có độ nhạy độ xác cao, thời gian đáp ứng nhanh, khả bù trừ nhiễu tốt Các thuật toán phần mềm điều khiển xây dựng cách hợp lý sáng tạo đáp ứng yêu cầu dò tìm bám vệ tinh chảo ăng-ten tàu biển So với hệ thứ nhất, trạm thu hệ có kích thước nhỏ gọn, khởi động linh hoạt dễ sử dụng Phạm vi hoạt động góc ngẩng: 15-80 (±0,5), góc phương vị: 0-360 (±0,25), góc phân cực 0-360 (±0,5) Ăng-ten đáp ứng với tốc độ quay góc lên tới 12/s gia tốc góc lên tới 12/s2 Toàn hệ thống bao gồm mạch điện tử, linh kiện đóng gói theo mẫu mã kiểu dáng cơng nghiệp đảm bảo an tồn cho hệ thống hoạt động điều kiện môi trường biển Hệ thống kiểm định chạy thử nhiều ngày biển lắp đặt tầu biển chạy với tốc độ nhỏ 30 km/h điều kiện thời tiết bình thường, gió cấp Đây thiết bị sản xuất lắp ráp hoàn toàn nước với giá thành 10-20% so với thiết bị nhập chào bán Việt Nam nay, hứa hẹn nhiều tiềm khai thác thương mại hóa sản phẩm, hợp tác chuyển giao công nghệ sản xuất cho sở doanh nghiệp nước Từ khóa: Trạm thu vệ tinh, ăng-ten vệ tinh, ăng-ten tàu biển, cảm biến, điều khiển góc tivi, điện thoại, …) Với nhiều ưu điểm bật cự ly liên lạc lớn, có khả phủ sóng kết nối khắp nơi mặt đất, đặc biệt hữu ích cho nơi mà công nghệ khác không Mở đầu Hệ thống thông tin vệ tinh phát triển mạnh, phủ sóng nhiều lĩnh vực (internet, Tác giả liên hệ Địa email: hoanhtam@vnu.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4903 H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 thể thực biển, liên lạc điểm đến đa điểm phạm vi rộng phạm vi toàn cầu, … nên thơng tin vệ tinh phát triển nhanh chóng thập niên qua Nước ta có đặc thù địa hình có bờ biển dài chạy dọc đất nước khoảng 12 nghìn km với số lượng lớn tầu đánh bắt cá 130.000 có khoảng 10% trang bị phương tiện thông tin liên lạc.Với phương pháp liên lạc truyền thống sóng vơ tuyến có hạn chế khoảng cách ngắn nên tầu đánh bắt xa bờ khó khăn nhiều với việc giữ liên lạc với đất liền để kịp thời có cảnh báo thời tiết đặc biệt bối cảnh diễn biến phức tạp biển Đơng Chính việc nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm thu tín hiệu vệ tinh trang bị cho tàu biển cấp thiết Trong trạm thu vệ tinh cố định phát triển ổn định (chủ yếu liên quan đến vấn đề thu, phát xử lý tín hiệu siêu cao tần), việc thu thông tin vệ tinh trạm di động cần giải nhiều vấn đề phức tạp hơn, áp dụng nhiều giới [1-7] Với trạm thu vệ tinh gắn phương tiện di động ngồi khơi tầu, thuyền hướng Ăng-ten so với vệ tinh thay đổi với tốc độ thay đổi phụ thuộc vào tốc độ di chuyển phương tiện phụ thuộc vào điều kiện thời tiết (sóng biển, gió) [5] Chính vậy, tốn cần phải giải trạm thu mặt đất cần có hệ thống điều khiển để định hướng cho Ăng-ten bám đuổi vệ tinh theo thời gian thực bao gồm: (i) cảm biến đo góc độ xác cao xác định góc lệch ăng-ten trình chuyển động phương tiện; (ii) cấu điện tử tự động điều khiển nhanh, xác, đáp ứng thời gian thực (iii) cấu khí chấp hành thiết kế gia cơng với độ xác cao để ổn định trì định hướng ăng-ten theo hướng vệ tinh nhằm đảm bảo tín hiệu trì liên tục thơng suốt Bên cạnh việc phải dò bám vệ tinh phương tiện mang ăng-ten di chuyển, cần phải quan tâm ứng xử hệ thống với thành phần dịch chuyển tàu Các nghiên cứu vấn đề thu thông tin vệ tinh trạm di động biển nghiên cứu có tính thời (ví dụ, xem [1-2]) Do đó, việc nghiên cứu, làm chủ cơng nghệ lõi, sản xuất hệ thống trạm thu thông tin vệ tinh di động thực cấp bách [7] Với phát triển công nghệ mảng ăng-ten mạch dải (microstrip antenna arrays), tín hiệu ăng-ten phương tiện di chuyển với tốc độ đến 350 km/h xử lý dễ dàng [8-9] Mặc dù giải pháp đơn giản giản hố số khâu điều khiển, ứng dụng phổ biến tàu thuỷ chủ yếu sử dụng ăng-ten chảo Trên giới có số hãng thương mại hóa thành cơng thiết bị cho phép thu tín hiệu vệ tinh tàu biển hãng Digisat [10], Paradigm Communication Systems Ltd [11] and Intelliantech [12] Ở Việt Nam, khuôn khổ Chương trình KH&CN quốc gia Cơng nghệ vũ trụ giai đoạn 2013-2015, Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN triển khai thực đề tài “Thiết kế chế tạo trạm thu di động thông tin vệ tinh dựa sensơ từ trường độ nhạy cao ứng dụng tàu biển” [13] Thế hệ ăng-ten vệ tinh tàu biển thứ thử nghiệm thu tín hiệu truyền hình K+ tàu du lịch vùng biển Cát Bà với tốc độ tàu 30 km/h điều kiện thời tiết bình thường (gió cấp 3) Tuy nhiên nghiên cứu sản phẩm chủ yếu tập trung vào nguyên lý hoạt động, để hoàn thiện sản phẩm cho mục đích thương mại hóa hệ thống cần phải tiếp tục nghiên cứu phát triển cải tiến hồn thiện thêm số hạn chế cần phải khắc phục sử dụng chảo ăng-ten bất đối xứng, mô-tơ, driver cồng kềnh, chưa có phương án bù trơi sai số cảm biến, đặc biệt nhiễu từ trường tàu gây ra, chưa tích hợp chế độ tự động dò tìm vệ tinh dựa vào đo cường độ sóng, chưa tích hợp cấu điều khiển góc quay phân cực, thiết kế khí chưa tối ưu, thiết bị kồng kềnh khó khăn cho việc vận chuyển lắp đặt lên tàu biển Báo cáo trình bày tổng quan giải pháp bao gồm tối ưu cấu hình, linh kiện điện tử tích hợp giải pháp thiết kế, gia cơng lắp ráp khối khí; công nghệ điều khiển áp dụng cho trạm thu thông tin vệ tinh thê hệ thứ hai Việt Nam nhóm nghiên cứu thực đề tài cấp ĐHQGHN mã số QG.16.89 phát triển Thiết bị thử nghiệm thành cơng, có khả phát triển thương mại hóa 4 H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 Hình Sơ đồ xác định vị trí chảo thu ăng ten vệ tinh (a) [11] hình minh họa chuyển động tàu biển (b) Nguyên lý hoạt động hệ thống Khi trạm thu tín hiệu vệ tinh hoạt động biển, phận điều khiển chuyển động sẽ làm nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu đầu vào thông tin độ lệch góc qua xử lý đo từ hệ thống cảm biến bao gồm góc phương vị  (yaw), góc ngẩng  (pitch), góc cuộn  (roll) góc phân cực  (polarization) gây chuyển động tầu (xem hình 1) gửi đến mạch vi điều khiển trung tâm để điều khiển hệ thống truyền động chấp hành góc quay chảo ăng-ten Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống vi mạch điều khiển động theo tín hiệu đầu vào từ hệ thống cảm biến đo sai lệch góc phương vị (), góc ngẩng (β), góc cuộn () góc phân cực () gắn chảo ăng-ten được đưa hình Hình Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống vi mạch điều khiển động theo tín hiệu đầu vào từ hệ thống cảm biến đo góc gắn chảo ăng ten [13] H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 Hình Sơ đồ chức hệ thống tự động tìm kiếm bám sát góc xác định vị trí chảo ăng-ten bám hướng vệ tinh góc phân cực thiết kế cho hệ thống trạm thu thông tin vệ tinh di động [7, 11] Để đảm bảo trì thơng tin liên lạc thơng suốt u cầu cảm biến đo góc hệ khí truyền động, chấp hành sử dụng hệ thống phải có độ xác cao thời gian đáp ứng nhanh với tốc độ di chuyển theo trục phương tiện Để xác định xác góc định hướng ăng-ten bên cạnh cảm biến đo góc tích hợp bao gồm quay hồi chuyển, cảm biến đo độ nghiêng, la bàn từ để xác định phương vị Bắc, hệ thống cần sử dụng thêm Encoder phản hồi đáp ứng độ phân giải 10-1 độ để kiểm sốt góc quay thực cấu điều khiển Xác định cấu hình, linh kiện Yêu cầu để chế tạo sản phẩm thương mại hóa cấu kiện để chế tạo sản phẩm phải vừa đảm bảo yếu tố kỹ thuật, vừa phải đảm bảo yếu tố giá thành Dưới số kết cập nhật đề tài nghiên cứu 3.1 Chảo ăng-ten kim thu LNB Hiện hãng khai thác truyền hình vệ tinh Việt Nam sử dụng băng tần Ku (1218GHz) thông qua vệ tinh VINASAT Việc thu truyền hình vệ tinh thực thơng qua việc sử dụng chảo ăng-tendạng parabol để hội tụ tín hiệu vào kim thu LNB (Low-NoiseBlock downconverter) (hình 4) Tín hiệu sau xử lý LNB sẽ chuyển tới đầu thu giải mã (Receiver) cáp đồng trục 75 Ω Đó chảo bất đối xứng Ưu điểm loại chảo lòng chảo nông, đồng nghĩa với tiêu cự hội tụ dài, nên việc hội tụ tín hiệu vào LNB dễ dàng, chí nhiều LNB tích hợp vào để sử dụng chảo, giúp cho việc lắp đặt hộ dân thuận lợi Tuy nhiên, với loại chảo khơng có ống dẫn sóng nên vị H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 trí đặt đầu thu LNB tiêu điểm chảo vị trí xa mặt chảo, nên hầu hết loại chảo phù hợp với việc lắp đặt cố định Trong trường hợp trạm thu di động, bán kính quét hệ chảo lớn, khiến cho thiết bị trở nên cồng kềnh, phát sinh nhiều chi phí khó khăn lắp đặt vận hành gia tăng mô-men cho cấu điều khiển động Mặt khác, tiêu cự dài nên cường độ tín hiệu thu vị trí đặt LNB loại chảo bất đối xứng không cao Khi tín hiệu bị suy hao yếu tố thời tiết (mây dày mưa lớn) cường độ tín hiệu khơng đủ để trì ổn định liên tục Các nhược điểm nêu khắc phục việc sử dụng chảo ăng-ten đối xứng có tiêu điểm nằm gần mặt chảo với kết hợp ống dẫn sóng giúp cho việc bố trí đầu thu LNB cần nằm trục ống dẫn sóng nhờ thu gọn kích thước hệ thống, đồng thời nâng cao cường độ tín hiệu thu (Hình 4a) Hình Chảo ăng-ten đối xứng (a) ngun lý dẫn sóng tín hiệu thu từ vệ tinh vào đầu thu LNB (b) Trong mẫu thiết kế, chảo parabol có đường kính 61cm, với hai mặt phản xạ tín hiệu Khi quay chảo hướng vệ tinh, tín hiệu phản xạ lần đầu mặt chảo hội tụ tiêu điểm chảo Tại đây, tín hiệu phản xạlần thứ để vào ống dẫn sóng gặp đầu thu LNB bố trí sau mặt chảo nằm trục ống dẫn (Hình 4b) Với cách bố trí này, ngồi ưu điểm thu gọn kích thước hệ thống tăng cường cường độ sóng, độ hội tụ tín hiệu, việc bố trí cấu quay góc phân cực (tức quay kim thu LNB) thực dễ dàng LNB dùng cho dải tần Ku có nhiều loại như: single LNB, twin LNB, dual LNB universal LNB… Trong universal LNB sử dụng phổ biến LNB gồm có tần số dao động nội hoạt động cách độc lập với với hai dải tần đầu vào, dải tần số thấp (10.7 – 11.7 GHz) dải tần số cao (11.7 – 12.75 GHz) Như LNB sẽ có dải trung tần khác đầu (950 – 1950MHz 1100 – 2150MHz), cho phép đầu thu giải mã chạy độc lập hai phân cực riêng biệt Universal LNB bao gồm twin LNB, quad LNB, octo LNB… tương ứng với 2, 4, 8… ngõ lối tín hiệu độc lập để sử dụng cáp đồng trục đưa tới 2, 4, 8… đầu thu giải mã Trong nghiên cứu này, lựa chọn loại universal quad LNB với ngõ tín hiệu độc lập (Mã số K044, hãng Infosat, Thái Lan) LNB cho phép sử dụng nhiều đầu thu mà không cần sử dụng tới chia tín hiệu Hơn nữa, cho phép sử dụng số đầu tín hiệu để dùng cho mục đích điều khiển H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 3.2 Động điều khiển (driver) Trong nghiên cứu trước đây, động điều khiển servo sử dụng với ưu điểm bật mômen trục đều, tốc độ cao, mạch điều khiển tốc độ xác, làm việc êm… Tuy nhiên, mục đích thương mại hóa, loại động có nhược điểm chi phí lớn, khơng làm việc chế độ mạch điểu khiển hở, yêu cầu phải có hệ thống phản hồi, yêu cầu phải điều chỉnh thơng số vòng điều khiển bảo dưỡng tốn kém, động driver servo phải tương thích với nhau, đồng nghĩa với việc thay phải thay đồng bộ, tốn kém… Giải pháp thay cho động servo động chiều mô-tơ bước Tuy nhiên nhược điểm động chiều mômen nhỏ, để tăng momen phải thêm tầng bánh (hộp số) làm tăng kích thước động Trong trạm thu truyền hình vệ tinh di động ngoại nhập, mơ-tơ bước thường sử dụng Trong trình thực nghiên cứu, động bước động chiều thử nghiệm Nhận thấy động bước có nhiều ưu đáng kể giá thành rẻ, điều khiển mạch hở (khơng cần có tín hiệu phản hồi), trì mơ-men tốt (khơng cần phanh, biến tốc), mô-men xoắn cao tốc độ thấp (đặc biệt phù hợp cho chuyển động trục phương vị có tải nặng khơng cần tốc độ cao) Hơn nữa, chi phí bảo dưỡng thấp (khơng có chổi than), định vị xác, khơng phải điều chỉnh thông số điều khiển Driver động bước sản xuất cho mục đích cơng nghiệp cho phép điều chỉnh thông số quan trọng dòng điện (tương ứng mơ-men động cơ), số xung (tương ứng với độ mịn điều khiển) Nhờ đó, lựa chọn loại động driver cho tất trục chấp hành hệ Mặt khác, động bước driver tương thích với Điều có thuận lợi việc bảo trì, cần dự phòng động driver cho tất trục Trong nghiên cứu này, sử dụng động Sumtor 57HS5630A4 1.2Nm driver điều khiển Leadshine DM542-05 cho trục quay phương vị, trục ngẩng trục nghiêng; động CB609-3527 6V 0.9o driver điều khiển M6600-4Acho trục quay LNB Các driver áp dụng phương pháp đại điều khiển động bước phương pháp vi bước (microstep), thường phương pháp vi bước sin cosin Trong phương pháp này, dòng điện qua cuộn dây có dạng sóng xấp xỉ với hàm sin Khi chia nhiều vi bước, dạng sóng gần với dạng sin, giúp giảm đáng kể rung động động Phân giải theo lý thuyết sẽ tăng lên theo số chia vi bước Tuy nhiên, thực tế thiết kế khí động định số bước chia tối đa mà động dịch chuyển sai số cho phép Độ phân giải driver lên đến 1/32 step giúp điều khiển động hoạt động xác Những mạch điều khiển thiết kế với vỏ kim loại chống nhiễu, chắn, có cấu tản nhiệt giúp hoạt động thời gian dài ổn định Độ phân giải lớn với khả lập trình điều khiển dễ dàng điều quan trọng nhằm điều khiển cho động bước hoạt động ổn định hiệu 3.3 Mạch điều khiển trung tâm Xu hướng cộng đồng khởi nghiệp sử dụng rộng rãi phát triển sản phẩm sử dụng mã nguồn mở công cụ với đông đảo người dùng Điều giúp tiết kiệm chi phí nghiên cứu, dễ dàng tìm giải pháp hỗ trợ gặp vướng mắc Hầu hết vấn đề công nghệ thực tế có nhóm phát triển chuyên biệt, nhà nghiên cứu không chuyên lĩnh vực tìm giải pháp chia sẻ công khai với góp ý cộng đồng người dùng phong phú Theo xu đó, nghiên cứu tiếp cận tham khảo kết liên quan cộng đồng Arduino Các mạch điều khiển arduino khơng có cộng đồng phát triển đơng đảo, mà có KIT mở rộng chuyên dùng cho mục đích khác phong phú Cấu hình mạch H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 điều khiển trung tâm arduino có lựa chọn với thông số kỹ thuật đủ cao để thực tác vụ phức tạp, không đơn phục vụ cơng việc mang tính chất thử nghiệm hay nghiên cứu đơn giản (hình 5) Trong đó, MEGA2560 ATMEGA16U2 điều khiển đủ mạnh đóng vai trò CPU thực nhiệm vụ tính tốn điều khiển Các thơng số kỹ thuật bao gồm: - Vi điểu khiển Atmega2560 - Điện áp hoạt động VDC - Điện áp ngõ vào DC 7-12 VDC - Số chân Digital 54 (15 chân PWM) - Số chân Analog 16 - Bộ nhớ Flash 256 kB, kB sử dụng cho Bootloader - SRAM kB - EEPROM kB - Xung clock 16 MHz Gyroscope) kết hợp để đo góc lại góc ngẩng góc nghiêng hệ thống Riêng với góc phân cực vị trí góc đo điều khiển sử dụng encoder tích hợp vào hệ thống trục quay góc phân cực Với phát triển công nghệ vi chế tạo, vi mạch chứa cảm biến tích hợp sẵn, với thuật tốn nhà sản xuất phát triển, cho phép người dùng khai thác liệu từ cảm biến cách xác dạng thơng tin điện áp dòng điện đơn giản Trong đó, cảm biến gia tốc tốc độ quay kết hợp để tạo thành mô-đun IMU (Inertial Measurement Unit) với trục tự 6DOF (DegreesOf Freedom) Nhóm nghiên cứu tiến hành đo kiểm chứng nhiều loại vi mạch, với mục tiêu chọn vi mạch cảm biến có tín hiệu đáng tin cậy khoảng chi phí chấp nhận lựa chọn cảm biến JY901 WIT Motion JY901 khơng tích hợp đầy đủ loại cảm biến kể trên, mà tích hợp sẵn lọc Kalman để tính tốn xử lý thời gian thực Các lọc hoạt động hiệu để khử nhiễu nâng cao độ xác phép đo Độ xác góc lên tới 0.05o Encoder đo góc quay phân cực sử dụng Encoder quang học GTA3806-400 tương 400 xung/1 vòng 3.5 Khối đo cường độ sóng Hình KIT Arduino MEGA2560 ATMEGA16U2 3.4 Cảm biến đo vị trí góc Để ghi nhận đầy đủ chuyển động tàu biển bù lại trình điều khiển, cần sử dụng tới cảm biến sau: cảm biến từ trường trục (3D magnetometer) đóng vai trò la bàn để đo góc phương vị; cảm biến gia tốc trục (3D Accelerometer) cảm biến đo tốc độ quay quanh trục trục không gian (3D Khối cảm biến đo cường độ tín hiệu sử dụng hệ thống với chức đo cường độ tín hiệu vệ tinh, giúp cho chảo ăng-ten dò tìm xác vị trí vệ tinh trường hợp việc bám hướng chảo có sai số gây sai số hệ thống cảm biến đo góc tích hợp vào chảo Qua nghiên cứu, khối thu cường độ sóng tích hợp hệ thống dựa sản phẩm thương mại dò vệ tinh (satellite finder) SATLINK WS-6903, vốn sử dụng hiệu phù hợp cho việc hiệu chỉnh xác định hướng chảo thu vệ tinh lắp đặt cố định mặt đất H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 3.6 Sơ đồ nguyên lý Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống 10 H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 Thiết kế gia cơng khí Một đặc tính quan trọng cần phải có thiết kế khí phải đảm bảo u cầu tính mơ-đun hóa, tức tính độc lập tương đối trục với Điều tạo độ linh hoạt tính chun mơn hóa q trình chế tạo lắp đặt, đồng thời giúp cho trình bảo trì, sữa chữa dễ dàng trì hoạt động trục độc lập Thay hệ thống trục quay phát triển nghiên cứu trước, nghiên cứu cải tiến tăng bậc tự hệ thống lên bậc tương ứng với trục quay góc điều khiển quay (phương vị, ngẩng, nghiêng (cuộn) góc phân cực) Với việc nâng số bậc tự hệ thống giúp hệ thống đáp ứng nhanh mịn với chuyển động tàu, sử dụng với loại tầu khác nhau, đặc biệt với tàu loại nhỏ mà hệ thống trục đáp ứng Thiết kế tổng thể trạm thu tín hiệu vệ tinh với mơ-đun khí độc lập trình bày hình Các chi tiết cấu thành thiết bị gia cơng hồn thiện từ vật liệu dạng (nhựa acrylic) dạng (nhơm định hình) phương pháp cắt đơn giản Do chi phí gia cơng tiết kiệm tối đa mà đảm bảo tính chi tiết Đây vật liệu không từ tính để đảm bảo khơng gây tác động nhiễu từ lên hệ thống cảm biến đồng thời vật liệu khơng oxy hóa phù hợp với điều kiện làm việc ngồi biển Hình Thiết kế tổng thể trạm thu với mơ-đun khí độc lập 4.1 Mô-đun LNB Cơ cấu điều hướng kim thu LNB (Skew Polarization) cho phép điều khiển đầu thu chảo ăng-ten để thu tín hiệu từ vệ tinh với cường độ cực đại Sóng điện từ từ VINASAT2 sóng phân cực, với góc phân cực Hà Nội 𝛼𝑜 = −48,9° Do cần trì trạng thái H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 11 kim thu bám theo góc phân cực để đạt tín hiệu cực đại Góc phân cực thay đổi tùy theo loại vệ tinh vị trí lắp đặt chảo ăng-ten Như phân tích trên, cấu hội tụ tín hiệu chảo parabol đối xứng cho phép đặt LNB phía sau mặt chảo, thuận lợi cho việc bố trí cấu chấp hành mà không che chắn làm suy hao tín hiệu thu Đặc điểm quay trục LNB mô-men nhỏ, tốc độ đáp ứng không cần lớn ứng dụng thu truyền hình vệ tinh Qua khảo sát thực nghiệm thực nhóm nghiên cứu, quay đầu thu để tạo độ lệch góc phân cực ∆𝛼 = 𝛼 − 𝛼𝑜 khác nhau, kết đo cường độ tín hiệu Hình cho thấy dải độ lệch ∆𝛼 từ –40° đến 40°, tín hiệu truyền hình vệ tinh thu mức 100% (trên ngưỡng xem hình TV) Điều có nghĩa sai số cho phép điều khiển trục LNB rộng Tuy nhiên, việc quay góc phân cực sẽ có ý nghĩa lớn để sản phẩm trạm thu sử dụng phạm vi toàn cầu Chỉ cần xây dựng sở liệu hệ thống vệ tinh địa tĩnh tồn cầu, người dùng hồn tồn lựa chọn vệ tinh phù hợp địa bàn mà tàu biển di chuyển, từ trạm thu sẽ tự động điều chỉnh góc quay kim thu LNB tới vị trí phù hợp với vệ tinh chọn Cường độ tín hiệu (%) 100 80 60 40 20 -80 -60 -40 -20 20 40 60 Độ lệch góc phân cực  (độ) Hình Sự ổn định tín hiệu phụ thuộc góc quay kim thu LNB 80 Hình Cơ cấu mơ-đun LNB trạm thu tín hiệu vệ tinh Trục LNB thiết kế cấu để gắn kết với chảo parabol ống dẫn sóng, tạo thành khối độc lập Do mơ-men quay trục LNB không lớn, nên trục LNB, cấu truyền cần sử dụng cấu truyền động dây đai (puli) với cấu điều chỉnh độ căng dây đai việc dịch chuyển puli động trục LNB (hình 9) Hệ dây đai sử dụng MXL rộng 5mm, tỉ lệ truyền 1/3 Với tỉ lệ truyền này, độ xác góc phân cực đo encoder xác định 0,3° 4.2 Mơ-đun trục ngẩng Mơ-đun trục ngẩng đóng vai trò thay đổi góc ngẩng chảo hướng tới vệ tinh, đồng thời đóng vai trò liên kết trục LNB trục quay nghiêng Trục LNB với chảo parabol gắn vào khung nhơm định hình liên kết hai mặt bích trục ngẩng (Hình 10) Một mặt bích gồm cấu dẫn động theo nguyên lý dây đai với dạng đai MXL 10mm, tỉ số truyền 1/8, cấu căng đai puli trơn có trục gắn ổ bi Với tỉ số truyền này, độ xác góc phản hồi góc quay đo đạc encoder đánh giá cỡ 0,1 độ Giá trị đáp ứng yêu cầu thông số kỹ thuật theo yêu cầu đặt hệ thống Điểm đặc biệt trục puli gắn với trục quay góc ngẩng vát mặt tiếp giáp với phía sau mặt chảo Mặt vát giúp tối ưu không gian gắn chảo ăng-ten mà đảm bảo dải quay góc ngẩng chảo ăng-ten 12 H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 Hình 10 Cơ cấu mơ-đun trục ngẩng Với vai trò liên kết mình, trục ngẩng sử dụng cấu truyền động mặt bích, đảm bảo tính ổn định trục trình hoạt động, đồng thời cho phép việc thay bảo dưỡng dễ dàng độc lập 4.3 Mô-đun trục cuộn Trục góc nghiêng/cuộn khơng thực vai trò điều khiển góc quay nghiêng (Roll) mà liên kết trục ngẩng trục phương vị Trục ngẩng gắn lên khung chữ U chế tạo nhơm định hình, đồng thời liên kết với trục phương vị thông qua bệ đỡ dạng chữ L Trong trường hợp này, cấu trục cuộn có điểm đặc biệt cho phép điều chỉnh chiều cao khung chữ U, cho trọng tâm hệ thấp mà đảm bảo góc ngẩng dao động biên độ cần thiết Cơ cấu truyền, thông số cấu truyền động trục cuộn tương tự trục ngẩng đưa Hình 11 Hình 11 Cơ cấu mơ-đun trục góc nghiêng/cuộn H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 4.4 Mô-đun trục phương vị Trục phương vị trục chuyển động có mơmen lớn phải chịu tải trọng tồn cấu kể Tuy nhiên vận tốc chuyển động quay tàu mặt phẳng không lớn, nên động bước trường hợp đảm bảo phù hợp để thực tốt chức mô-đun Trong đề tài nghiên cứu trước đây, vòng bi sử dụng để đảm bảo chịu tải quay đồng tâm cho trục phương vị Tuy nhiên, vòng bi đảm bảo chịu tải theo phương thẳng đứng, mà không tạo liên kết mô-đun bên với đế bên Nói cách khác, tàu dao động tới góc nghiêng định khiến khối tâm hệ rơi khỏi mặt chân đế, tồn mô-đun bên sẽ bị đổ Để khắc phục vấn đề này, vòng bi lăn chéo (crossed roller bearings) sử dụng cho trục phương vị (Hình 12) Vòng bi có đầy đủ tính chất vòng bi cơn, ngồi tạo mặt chân đế rộng hơn, tạo liên kết chân đế mơ-đun phía trên, đồng thời lỗ 13 vòng bi lớn giúp tránh tượng xoắn búi dây hệ quay mặt phẳng chân đế Mô-đun trục quay góc phương vị có mặt bích để gắn với trục nghiêng mặt nhơm định hình chữ L với vị trí định sẵn Hệ truyền động trục quay góc liên kết với mặt chân đế dạng tam giác với chân cao su (chân chống rung) có chức triệt tiêu dao động có tần số cao tác động lên hệ động tàu, máy nổ… Để đảm bảo chịu mômen lớn, trục phương vị sử dụng cấu truyền động dây đai hệ 3M, tỉ số truyền 1/8 (Hình 13) Hình 12 Cấu trúc tổng thể cấu trúc bên vòng bi lăn chéo RU85UUCCO, hãng Crown Pro, Trung Quốc Hình 13 Cơ cấu tổng thể (a), mặt cấu (b) phần tách rời cấu truyền động mô-đun trục quay góc phương vị (c) 14 H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 4.5 Các cấu bảo vệ Các cấu bảo vệ giúp hệ thống hoạt động ổn định lâu dài trước tác động thời tiết môi trường, đặc biệt sử dụng tàu biển đặc biệt quan tâm lưu ý Về vật liệu chế tạo hệ thống, nhóm nghiên cứu sử dụng vật liệu khơng từ tính để đảm bảo không gây nhiễu từ lên hệ thống cảm biến đo từ trường IMU, có độ bền học cao, khả chịu ăn mòn muối biển cao arcrylic, nhơm anode hóa, ốc vít inox… Các hệ thống điều khiển, driver đóng gói công nghiệp giao tiếp thông qua giắc cắm chuyên dụng Toàn hệ thống đặt vỏ bảo vệ (chng) kín làm vật liệu arcrylic giúp hệ tương tác với mơi trường bên ngồi thơng qua giắc cấp nguồn trả tín hiệu cho đầu thu giải mã, hạn chế tối đa tác động từ môi trường thời tiết bên ngồi khơng hấp thụ sóng điện tử để đảm bảo khơng làm suy hao cường độ tín hiệu qua lớp vỏ bảo vệ Trong trường hợp thiết bị không cấp điện để hoạt động (điều kiện thời tiết không phù hợp người sử dụng không dùng thiết bị), lúc này, hệ thống không trì chế độ hãm động Do vậy, rung lắc dao động hệ thống thời gian dài lắp đặt tầu chuyển động liên tục sẽ dẫn đến nhiều nguy cho cấu khí Giải pháp xử lý cho vấn đề sử dụng nhờ chế bảo vệ chốt từ hoạt động dựa theo chế nam châm điện, ngắt điện hệ thống, cuộn dây từ tính sẽ khơng hút chốt từ (thanh kim loại có từ tính) sẽ nhả và, thơng qua cấu lò xo đẩy chốt vào khóa đĩa quay trục chuyển động Khi điện cấp lại, cuộn dây sinh từ trường sẽ hút từ, rút chốt khỏi vị trí khóa để hệ thống hoạt động bình thường Qua nghiên cứu thử nghiệm thực tế, giải pháptối ưu phù hợp với biên độ dao động tàu Ảnh chụp tồn hệ thống sau gia cơng lắp ráp hồn thiện đưa Hình 14 Hình 14 Ảnh chụp tồn hệ thống sau gia cơng lắp ráp hồn thiện chưa (a) sau đậy nắp bảo vệ (b) H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 Thuật toán điều khiển Trong hệ thống chế tạo thử trước đây, hệ thống hoạt động, khối cảm biến liên tục xác định thông tin thời gian thực giá trị vị trí góc ăng-ten khối điều khiển trung tâm làm nhiệm vụ tính tốn độ lệch góc nàyvới giá trị chuẩn để đưa giá trị góc cần điều khiển mơđun; đưa chảo ăng-ten vị trí góc chuẩn ban đầu, đáp ứng thay đổi thời gian thực hướng chảo ăng-ten Điều đồng nghĩa với việc thuật toán điều khiển phụ thuộc hồn tồn vào tín hiệu cảm biến trả Do vậy, thuật toán trước hoạt động tốt sử dụng với cảm biến có độ tin cậy cao, đồng nghĩa với giá thành lớn, chiếm tới 30-50% chi phí sản xuất thiết bị Mặt khác, để xác định điểm làm việc ban đầu cho chảo ăng-ten, tàu biển cần neo đậu tĩnh để tiến hành dò tìm vệ tinh, sau lưu lại trạng thái trả cảm biến bám theo thơng số đó; yêu cầu người sử dụng chảo phải có kiến thức kỹ chuyên môn Hơn nữa, trường hợp lưu lại tham số để dò tìm vệ tinh, việc phát sinh sai số cảm biến sau 15 trình sử dụng sẽ dẫn tới việc bám góc bị sai khơng thể trì trạng thái tín hiệu liên tục Giải pháp cho vấn đề sẽ sử dụng trạm thu di động phiên nhờ tích hợp thêm với mơ-đun đo cường độ tín hiệu vệ tinh để trả cho hệ thống điều khiển đa điểm trung tâm MCU (multi control unit) Môđun hoạt động “cảm biến cường độ tín hiệu” (signal strength sensor) kết hợp với hệ thống cảm biến tích hợp đo vị trí góc chảo ăng-ten Roll, Pitch, Yaw góc phân cực q trình hoạt động Tổ hợp tín hiệu sẽ sử dụng làm tín hiệu đầu vào để điều khiển cấu chấp hành chảo ăng-ten Sơ đồ chức cấu trúc mạch điều khiển đưa Hình 15 Với giải pháp này, vấn đề gặp phải sai số cảm biến sẽ phát bù trừ nhờ tích hợp khối đo cường độ Nhờ đó, cho phép hệ thống sử dụng cảm biến thương mại với chi phí thấp đặc biệt chế độ tự động dò cường độ mà qui trình khởi động vận hành hệ thống đơn giản cho chất lượng tín hiệu thu tốt Hình 15 Sơ đồ chức cấu trúc mạch điều khiển trung tâm 16 H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 Hình 16 miêu tả thuật toán sử dụng điều khiển vận hành hệ chảo thu tín hiệu vệ tinh gồm vòng lặp Khi khởi động hệ thống, thơng số nạp vào cho vị trí bám hướng chảo ăng-teng vị trí tham chiếu (, , ) hay hiểu vị trí mà chảo thu hướng xác đến vị trí vệ tinh Khi đó, mặt lý thuyết, cường độ tín hiệu mà chảo ăngten thu sẽ cực đại Các vị trí góc xác định cảm biến IMU thông qua thuật toán PID để điều khiển hệ chảo bám hướng theo tọa độ vệ tinh nạp vào ban đầu Trong trường hợp chảo ăng-ten định hướng theo tham số tham chiếu đầu vào cường độ tín hiệu khơng đạt giá trị cho phép xác định công thức I 0) Tại vị trí chảo ăng-ten với cường độ tín hiệu vệ tinh đạt cực đại sẽ IMU ghi nhận vị trí tham chiếu cho vòng lặp bám hướng vệ tinh thuật toán Qua kiểm nghiệm chạy thực tế, vị trí góc tham chiếu lưu lại lần có sai số nhỏ (dưới 10°) với thơng số thiết lập cho vòng lặp này, đảm bảo chảo ăng-ten ln dò tìm vệ tinh với thời gian đáp ứng nhanh, trì tín hiệu liên tục 5.2 Thuật toán điều khiển hệ bám hướng vệ tinh Thuật tốn sử dụng tín hiệu đầu vào thu từ cảm biến để tính tốn độ sai lệch vị trí góc, đưa lệnh điều khiển động trả vị trí chảo ăng-ten vị trí tham chiếu chuẩn nạp vào hệ thống Khi vận hành điều kiện có thay đổi liên tục vị trí chảo thu so với vệ tinh, cảm biến gia tốc sử dụng để thực chức liên tục phân tích ghi lại thay đổi ba góc góc phương vị, góc ngẩng góc nghiêng bao gồm giá trị, tốc độ thay đổi nhanh/chậm chiều thay đổi Thông thường, góc thay đổi với gia tốc, thời gian biên độ khác nên cần thông qua thuật tốn xử lý PID để phản hồi thích hợp 17 thay đổi Mạch điều khiển dựa vào sai lệch góc đo từ cảm biến để điều khiển động khử sai lệch để đảm bảo tín hiệu thu ln nằm vùng hiệu dụng 5.3 Tự động chuẩn hóa góc tham chiếu theo thuật toán gradient bám hướng vệ tinh Cảm biến sử dụng hệ thống cảm biến tích hợp IMU gồm khối cảm biến từ (đo phương vị), khối cảm biến gia tốc khối cảm biến qn tính (đo góc ngẩng góc nghiêng) Do nguyên lý hoạt động cảm biến qua khảo sát thực tế cảm biến thường có xảy sai số sau thời gian sử dụng Thời gian dài sai số sẽ lớn thơng thường, sẽ phải chuẩn hóa cảm biến định kỳ (calibration) để đảm bảo cảm biến hoạt động xác, đáp ứng độ tin cậy phép đo Chính sai số cảm biến dẫn đến sai lệch hướng chảo ăng-ten so với hướng vệ tinh qúa trình bám hướng hệ thống tin cậy hoàn toàn vào giá trị cảm biến để điều khiển bám hướng Khảo sát thực tiễn cảm biến IMU sử dụng hệ thống, sai số góc lớn gặp phải với góc đo phương vị (do nhiễu loạn từ trường ảnh hưởng đến hoạt động khối cảm biến từ) đó, với góc đo ngẩng nghiêng giá trị rât nhỏ (~ 0.2 độ) sau thời gian chạy thử Do vậy, hệ thống hoạt động thời gian dài khơng có qui trình chuẩn hóa cảm biến thuật tốn điều khiển bám hướng, với góc ngẩng góc nghiêng hệ thống sẽ hoạt động tốt bám xác hướngkhi điều khiển hồn tồn dựa theo giá trị góc cảm biến trả Riêng với góc phương vị, thuật tốn điều khiển bám hướng, giải pháp tích hợp với thuật tốn gradient để điều khiển, đảm bảo bám hướng xác kể trường hợp cảm biến gặp phải sai số với góc Cơ sở khoa học thuật tốn gradient giải thích đơn giản chảo ăng-ten điều khiển quay theo chiều xác định (tăng giảm) từ góc  sang góc  +  để 18 H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 bám hướng vệ tinh chiều quay sẽ chiều quay cường độ tín hiệu ghi nhận cảm biến đo cường độ sóng tăng lên 𝐼(𝜑 + ∆𝜑) > 𝐼(𝜑) Mối liên hệ biểu diễn dạng hàm toán học: ∆𝐼 𝐼(𝜑 + ∆𝜑) − 𝐼(𝜑) = >0 ∆𝜑 ∆𝜑 Khi bước quay  nhỏ biểu thức viết lại dạng gradient cường độ sóng theo biến góc phương vị sau: 𝑑𝐼(𝜑) 𝐼(𝜑 + ∆𝜑) − 𝐼(𝜑) = lim >0 ∆𝜑→0 𝑑𝜑 ∆𝜑 Có thể áp dụng cơng thức gần với đủ nhỏ điều kiện thực nghiệm: 𝑑𝐼(𝜑) 𝐼 ′ (𝜑) = 𝑑𝜑 𝐼(𝜑 + ∆𝜑) − 𝐼(𝜑 − ∆𝜑) = lim >0 ∆𝜑→0 2∆𝜑 𝐼 ′ (𝜑) = hệ thống tạo dao động bậc tự 4DOF (4 degrees of fredom) thiết kế, gia cơng chế tạo đưa Hình 17 Chương trình điều khiển cho hệ thống tạo dao động giống dao động tầu thuyền thực sở ghi nhận dạng dao động tàu di chuyển theo thời gian điều kiện khác sử dụng hệ thống cảm biến đo góc để đo Từ liệu thu thập được, thuật toán sẽ xây dựng để giả lập lại dạng dao động để nạp vào hệ dao động 4DOF chế tạo Các thông số nạp cho hệ thống với dải hoạt động góc phương vị 0-360o, dải hoạt động góc ngẩng 15-80, dao động với tốc độ tối đa 12/s gia tốc khoảng 12/s2 Bước thử nghiệm phòng thí nghiệm cần thiết, giúp cho tối ưu hoạt động hệ thống chảo ăng-ten chạy thử PTN giúp kịp thời xử lý, tiết kiệm thời gian, cơng sức chi phí Cách tính gọi gradient số (numerical gradient), đó, 𝐼(𝜑 + ∆𝜑)và 𝐼(𝜑 − ∆𝜑)dễ dàng có cách đọc trực tiếp giá trị từ cảm biến đo cường độ tín hiệu Khi giá trị 𝐼 ′ (𝜑) = vị trí chảo ăng-ten hướng theo vệ tinh, đó, cường độ tín hiệu thu nhận từ vệ tinh đạt giá trị cực đại Đây sẽ góc phương vị tham chiếu 𝜑𝑜 lưu vào hệ thống Kết thử nghiệm Qui trình thử nghiệm thiết bị tiến hành theo bước: Bước 1: Thử nghiệm phòng thí nghiệm, hệ thống lắp ráp cấu chấp hành khí giả chuyển động sóng biển Bước 2: Thử nghiệm điều kiện dã ngoại, hệ thống lắp ráp tầu biển chạy thử nghiệm biển 6.1 Thử nghiệm phòng thí nghiệm Để thực chạy thử phòng thí nghiệm với điều kiện giống chạy thật, Hình 17 Hệ 4DOF dùng để giả lập trạng thái tàu biển H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 6.2 Thử nghiệm biển Hệ thống sau chế tạo hoàn thiện lắp đặt tàu du lịch trọng tải 45 tấn, dài 19 m, rộng 4,5 m chạy thử nghiệm nhiều lần, nhiều ngày liên tục vớinhiều điều kiện khác vùng biển thị trấn Cát Bà – Hải Phòng (Hình 18) Kết chạy thử nghiệm 03 hệ thống chảo thu ăng-ten cho tín hiệu truyền hình thu đảm bảo độ ổn định, suy trì liên tục chuyên gia tổ thẩm định đánh giá cao Các thông số kỹ thuật thử nghiệm là: 19 - Tín hiệu truyền hình vệ tinh VINASAT 2, băng tần Ku - Ăng ten: đường kính 24" - EIRP tối thiểu: 74dbW - Phạm vi hoạt động góc ngẩng: 15-80 (±0, 5) - Phạm vi hoạt động góc phương vị: - 360 (±0,25) - Tốc độ quay góc ăng-ten : ~12/s - Gia tốc độ quay góc ăng-ten : ~ 12/s2 - Tốc độ tầu: 30 km/h thời tiết bình thường, gió nhẹ cấp Hình 18 Nhóm thực đề tài chạy thử nghiệm thiết bị vùng biển Cát Bà 20 H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 Kết luận Hệ thống trạm thu di động thông tin vệ tinh hệ thứ hai nhóm nghiên cứu phát triển thiết kế, chế tạo lắp ráp hồn chỉnhsử dụng mơ-đun khí chế tạo Việt Nam, cảm biến tích hợp, mơ tơ driver thương mại Đặc biệt, nhóm nghiên cứu chủ động xây dựng thuật toán phần mềm điều khiển hợp lý, đáp ứng yêu cầu tự động dò tìm bám hướng vệ tinh chảo ăng-ten Các cấu chấp hành thiết kế gia cơng khí đáp ứng độ xác cao sử dụng vật liệu khơng từ, khơng bị oxy hóa vàtất hệ thống bao gồm mạch điện tử, linh kiện đóng gói để đảm bảo an tồn cho hệ thống lắp ráp tầu biển, làm việc liên tục mơi trường có độ mặn cao Các thơng số kỹ thuật thiết bị chế tạo thành công thể bảng Bảng Thông số kỹ thuật trạm thu di động tín hiệu vệ tinh Nội dung Thơng số Kích thước: - Đường kính chảo ăng ten - Kích thước tổng thể Khối lượng 24’’ (610mm) 720mm X 720mm X 785mm 18kg Điều kiện làm việc: - Nhiệt độ - Độ ẩm Điện áp 0oC – 55oC 0% - 95% 220VAC/50Hz Điện tiêu thụ 30W-50W Đáp ứng hệ thống - Dải tần - EIRP tối thiểu - Phạm vi hoạt động góc phương vị - Phạm vi hoạt động góc ngẩng - Tốc độ quay góc ăng-ten - Gia tốc độ quay góc ăng-ten Ku (12GHz – 18GHz) 74dbW - 360 (±0,25) 15-80 (±0, 5) ~12/s ~ 12/s2 Thiết bị sản xuất nước có giá thành thấp so với hệ thống nhập khẩu, với việc làm chủ công nghệ lõi hứa hẹn khả hợp tác chuyển giao công nghệ sản xuất cho sở doanh nghiệp nước với chi phí thấp để đáp ứng nhu cầu to lớn thị trường đóng tầu nước giai đoạn Lời cảm ơn Cơng trình sản phẩm đề tài KH&CN cấp ĐHQGHN mã số QG 16 89 Tài liệu tham khảo [1] B Schneiderman, Executive Roundtable on Maritime and Energy Markets, Satellite Executive Briefing 11 (8) (2018) [2] L.M Bradbury, D Diaconu, S Molgat Laurin, A.M Beattie, C Ma, I.S Spydevold, H.C Haugli, R.E Zee, J Harr, F Udnæs, NorSat-2: Enabling advanced maritime communication with VDES, Acta Astronautica 156 (2019) 44-50 [3] Y.J Song, P.S Kim, D.G Oh, et al., Development of mobile broadband interactive satellite access system for Ku/Ka band, International journal of satellite communications and networking 24 (2007) 101-117 H.A Tam et al / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No (2019) 1-21 [4] Y.J Song, M.S Shin, B.H Kim, et al, Development of mobile broadband satellite access system for Ka/Ku-band satellite communications, Ieice transactions on communications, e87b (2004) 2152-2161 [5] S Pekowsky, G Pousset, Y Levy, MobileTV Receiver Technology with special emphasis on DVB-SH, international journal of satellite communications and networking, 27 (2009) 275-293 [6] http://www.raysat.com/mobile_satellite_television _antennas [7] Nguyễn Hữu Đức, Bùi Đình Tú, Nguyễn Thị Ngọc, Đồng Quốc Việt, Đỗ Thị Hương Giang, Trạm thu di động thông tin vệ tinh dựa sensơ từ trường độ nhạy cao ứng dụng tàu biển, Tuyển tập Hội thảo khoa học Công nghệ vũ trụ ứng dụng, Hà Nội, 2014 21 [8] M Geissler, F Woetzel, M.Böttcher, S Korthoff, A.Lauer, M.Eube, R Gieron, Roman, Innovative phased array antenna for maritime satellite communications, EuCAP 2009 3rd European Conference on Antennas and Propagation (2009) 735-739 [9] http://www.orbit-cs.com/modular-maritimecommunications-system [10] https://www.digisat.org/maritime-satcom-vsat [11] https://paracomm.co.uk/ [12] https://www.intelliantech.com/?lang=en [13] Nguyễn Hữu Đức, Báo cáo tổng kết đề tài đề tài “Thiết kế chế tạo trạm thu di động thông tin vệ tinh dựa sensơ từ trường độ nhạy cao ứng dụng tàu biển”, Chương trình KH&CN quốc gia Công nghệ vũ trụ giai đoạn 2013-2015, Hà Nội, 2016  ... 35, No (2019) 1-21 Nghiên cứu chế tạo trạm thu di động tín hiệu vệ tinh ứng dụng tàu biển Việt Nam Hồ Anh Tâm1,*, Đỗ Thị Hương Giang1, Đặng Văn Mười2, Nguyễn Đình Văn2, Nguyễn Việt Hùng1, Nguyễn... nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm thu tín hiệu vệ tinh trang bị cho tàu biển cấp thiết Trong trạm thu vệ tinh cố định phát triển ổn định (chủ yếu liên quan đến vấn đề thu, phát xử lý tín hiệu siêu... Các nghiên cứu vấn đề thu thông tin vệ tinh trạm di động biển nghiên cứu có tính thời (ví dụ, xem [1-2]) Do đó, việc nghiên cứu, làm chủ cơng nghệ lõi, sản xuất hệ thống trạm thu thông tin vệ tinh