Hệ thống mạng thông minh và giải pháp phát triển lên OSP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐÀO VIỆT HƯNG HỆ THỐNG MẠNG THÔNG TIN VÀ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN LÊN OSP LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Ni, 2006 Lời mở đầu Ngày nay, hệ thống dẫn đường hàng không đà dần không tương xứng khả cung cấp dẫn đến việc cản trở phụ phí ngày tăng cho khách hàng Khi lưu lượng bay tăng, trễ mặt đất (phần lớn cản trở luồng không lưu) không tăng lên Tình trạng đà trở nên nghiêm trọng ngành hàng không dự kiến mức tăng trưởng ngày cao năm tới Trễ châu Âu chủ yếu phân chia số lượng lớn vùng sector nhỏ vùng điều hành Còn Mỹ tắc nghẽn xảy đầu cuối sân bay Tại vùng phát triển hơn, thiếu hụt khả giám sát radar yếu hạ tầng sở thông tin dẫn đến hệ thống hiệu quả, tiềm ẩn nguy an toàn Cứ phút tiết kiệm không máy bay tiết kiệm hàng triệu USD tiền nhiên liệu cho ngành hàng không năm giảm đáng kể ô nhiễm môi trường Mọi nỗ lực hướng tới việc làm giảm thời gian bay không cách tối ưu hoá đường bay từ điểm khởi hành đến điểm kết thúc, tránh việc bay chờ mở rộng vùng tiếp cận Giảm thời gian bay trung bình có nghĩa tăng lưu lượng bay tăng tính an toàn Với thành công lĩnh vực điện tử viễn thông, tin học, đặc biệt thông tin vệ tinh công nghệ liên kết d÷ liƯu, ý t­ëng CNS/ATM cđa ICAO cung cÊp mét sở cho hệ thống dẫn đường tương lai đà dần trở thành thực Cuối hệ thống cho phép người điều khiển tầu bay đặt chuyến bay theo đường bay tốt nhất, điều chỉnh cách linh hoạt, với hiệu suất tối ưu chi phí tối thiểu Khi phương thức thủ tục công nghệ cần thực cách đầy đủ để tăng cường khả dẫn đường tăng độ an toàn Sự kết hợp hệ thống quản lý bay với tính xác hệ thống dẫn đường vệ tinh cho phép tầu bay bay xác không gian chiều không cần trợ giúp phương tiện dẫn đường mặt đất mà đặt cho tầu bay vào điểm báo cáo (waypoints) vài giây thời gian định trước theo yêu cầu kiểm soát viên không lưu Tính dẫn đường chiều mở rộng cho việc điều khiển thời gian đến sân bay BÊt cø sai lƯch nµo ë phÝa thu sÏ xử lý hệ thống quản lý bay để xem xét xem đường hạ cánh dành sẵn hay không Các chế máy móc khí khác thực bổ xung để sử dụng tối đa đường lăn không phận, đảm bảo phân cách an toàn tầu bay thời điểm Tính thực tế khái niệm đòi hỏi cho tính bổ xung thay tầu bay hệ thống quản lý bay Một thành phần công nghệ hệ thống giám sát phụ thuộc tự động quảng bá (ADS-B), hệ thống cho phép tầu bay thông tin vị trí xu hướng vị trí tương lai cho hệ thống mặt đất tầu bay gần ADS-B cho phép vùng giám sát mở rộng tới vùng mà radar không với tới Các liệu xác quỹ đạo cho phép hệ thống mặt đất dự báo cách xác va chạm dể giảm phân cách tối thiểu, tăng cường dung lượng quản lý không lưu Hơn nữa, trao đổi thông báo ADS-B với tầu bay khác cho phép hiển thị trạng luồng bay hình tầu bay để cảnh báo cho phi công Hiển thị thông tin không lưu buồng lái cung cấp tính cảnh báo tình trạng không lưu góp phần tăng cường tính an toàn cho phi hành đoàn Luận văn Hệ thống giám sát phụ thuộc tự động quảng bá ADS-B ngành quản lý bay việt nam nghiên cứu công nghệ kỹ thuật ADS-B, liên kết liệu số sử dụng sóng VHF phương tiện tham gia giao thông hàng không Đây kỹ thuật giám sát ưu việt thay cho phương thức giám sát sử dụng Luận văn cịng ®Ị cËp ®Õn vÊn ®Ị triĨn khai hƯ thèng môi trường hàng không tiến trình thay hệ thống cũ thời kỳ độ Trong trình thực luận văn không tránh khỏi nhiều thiết sót, mong muốn nhận nhiều ý kiến đóng góp để luận văn hoàn thiện mang tính thực tế Qua lời mở đầu xin gửi lời trân trọng cảm ơn Tiến sĩ Trần Thị Ngọc Lan - giảng viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đội ngũ cán kỹ thuật Trung tâm quản lý bay miền Bắc đồng nghiệp đà tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ơn! Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Các vùng thông báo bay Việt Nam đường bay Hình 1.2 Các trạm VHF tầm phủ tương ứng lÃnh thổ Việt Nam Hình 1.3 Tầm phủ radar lÃnh thổ Việt Nam Hình 1.4 Hệ thống phương tiện dẫn đường kết hợp Hình 1.5 Tổng quan lưu lượng bay giới Hình 1.6 Sự thay đổi cấu thành phần CNS tương lai Hình 2.1 Các thành phần hệ thống ADS Hình 2.2 Cấu tróc cđa hƯ thèng ADS H×nh 2.3 CÊu tróc cđa hệ thống ADS-B Hình 2.4 Đường truyền liệu hƯ thèng ADS-B H×nh 2.5 CÊu tróc hƯ thèng Mode S Hình 2.6 Hệ thống UAT máy bay Hình 2.7 Khe thêi gian VDL Mode H×nh 3.1 Bộ phát đáp hệ thống VDL Mode Hình 3.2 Cấu trúc phân lớp đơn giản VDL Mode Hình 3.3 Cấu trúc khung TDMA Hình 3.4 Các giai đoạn việc truyền dẫn khe Hình 3.5 Khoảng bảo vệ truyền dẫn Hình 3.6 Khuôn dạng chùm liệu VDL Mode Hình 3.7 Lựa chän khe thêi gian VDL Mode H×nh 3.8 Hạn chế truyền sóng tầm nhìn thẳng Hình 3.9 Sự co tầm phủ sử dụng thuật toán Robin Hood Hình 3.10 Bảo vệ nhiễu đồng kênh Hình 3.11 Hoạt động báo cáo độc lập Hình 3.12 Giao thức quảng bá định kỳ Hình 3.13 Giao thức quảng bá tăng cường Hình 3.14 Giao thức yêu cầu hướng Hình 3.15 Giao thức dành riêng tự điều chỉnh Hình 3.16 Giao thức yêu cầu truyền tin tức Hình 3.17 Giao thức truy nhập ngẫu nhiên Hình 3.18 Giao thức DSL Hình 4.1 Máy bay X trước khuất, bay vùng trời lưu lượng cao Hình 4.2 Kết hợp giao thức quảng bá định kỳ quảng bá tăng cường để truy nhập mạng Hình 4.3 Phương thức dung sai âm lớn BND Hình 4.4 Truyền nửa khe Hình 4.5 Giao thức yêu cầu khẩn thiết Hình 4.6 Bảo vệ khe băng cách sử dụng trạm di động quảng bá lại Hình 4.7 Bảo vệ khe cách sử dụng nhiều trạm di động quảng bá lại Hình 4.8 Bảo vệ khe băng cách sử dụng nhiều trạm di động nhiều trạm mặt đất quảng bá lại Hình 4.9 Khoá khe dành riêng khung giây Hình 4.10 Cách ly Hình 4.11 Truyền phát trạm mặt đất Hình 5.1 Các dịch vụ thông tin VDL Mode ứng dụng đặc trưng 0B Mục Lục Lời cam đoan Mục lục Chữ viết tắt sử dụng luận văn Danh mục hình vẽ Chương Kế hoạch quốc gia cho hệ thống CNS/ATM dịch chuyển sang hệ thống 1.1 Hoạt động Trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam 1.2 Hiện trạng hệ thống ngành quản lý bay Việt Nam 1.3 Phân tích đánh giá trạng hệ thống 1.4 Sự chuyển dịch sang hệ thống CNS/ATM 14 1.4.1 Đánh giá hạn chế hƯ thèng cị 14 1.4.2 ChiÕn l­ỵc chun tiÕp tõ hệ thống không vận cũ sang 18 thống Thông tin, Dẫn đường, Giám sát Quản lý không lưu míi (CNS/ATM) cđa ICAO 1.4.3 HƯ thèng CNS/ATM 1.5 C¸c thành phần hệ thống CNS/ATM 20 20 1.5.1 Quản lý không lưu- ATM 21 1.5.2 Thông tin liên lạc 22 1.5.3 Dẫn đường 23 1.5.4 Giám sát 24 1.6 Hướng tới hệ thống ATM tương lai 24 1.7 Các lợi ích hệ thống CNS/ATM 26 Chương 2: Giới thiệu giám sát phụ thuộc tự động ADS kỹ thuật 27 ADS-B 2.1 Tổng quát 27 2.2 Ưu điểm hệ thống giám sát phụ thuộc tự ®éng ADS 28 2.3 CÊu tróc cđa ADS 30 2.3.1 Giao tiếp với phi công (Pilot interface) 31 2.3.2 Các thiết bị điện tử máy bay (Avionics) 32 2.3.3 Datalink 33 2.3.4 Giao tiÕp th«ng tin (Communication interface) 34 2.3.5 Kỹ thuật tự động hoá ATC 34 2.3.6 Giao tiếp với kiểm soát viên (Controller interface) 36 2.4 Nguyên lý hoạt động 37 2.4.1 Nguyên lý chung 37 2.4.2 Tóm tắt hoạt động 38 2.4.3 Các hoạt động đặc biƯt 41 2.5 ADS-B (Broadcast) 44 2.5.1 Kh¸i niƯm ADS-B 44 2.5.2 Ưu điểm hệ thống ADS-B 45 2.5.3 Nguyên lý hoạt động 46 2.6 Lựa chọn đường truyền d÷ liƯu ADS-B 48 2.6.1 HƯ thèng radar Mode S 49 2.6.2 Hệ thống thu phát truy cập toàn cầu UAT (Universal Access 50 Transceiver) 2.6.3 HƯ thèng liªn kÕt liệu VDL Mode Chương Đường truyền liệu VDL Mode nguyên lý hoạt động 52 54 3.1 Kỹ thuật tảng 54 3.2 Cấu hình vËt lý 55 3.2.1 M¸y thu GNSS 56 3.2.2 M¸y thu phát VHF 57 3.2.3 Bộ xử lý thông tin 58 3.3 Các nguyên lý chức 58 3.4 Các thành phần chức 61 3.4.1 Kỹ thuật điều chế 61 3.4.2 CÊu tróc khung TDMA 61 3.4.3 Thêi gian hệ thống 64 3.4.4 Các chùm đồng thông tin vÞ trÝ 67 3.4.5 ViƯc lùa chän khe thêi gian 67 3.5 Các chế độ hoạt động 71 3.5.1 Báo cáo độc lập 72 3.5.2 Báo cáo trực tiếp 73 3.6 Qu¶n lý truy cËp khe thêi gian 73 3.6.1 Giao thức quảng bá định kỳ 73 3.6.2 Quảng bá tăng cường 76 3.6.3 Các tin yêu cầu chung 77 3.6.4 Yêu cầu hướng 78 3.6.5 Yêu cầu trực tiếp/dành riêng đáp ứng khẩn cầu (Directed 79 Request/Plea response Reservation) 3.6.6 Yêu cầu trực tiếp/dành riêng tự động điều chỉnh(Autotune 79 Reservation) 3.6.7 Yêu cầu truyền tin tøc 81 3.6.8 Truy cËp ngÉu nhiªn 82 3.6.9 Truy cập cố định 82 3.6.10 Các thủ tục xử lý xung đột khe 83 3.6.11 Các thủ tục phát lại 84 3.7 Giao thức dịch vụ liên kết liệu (DLS-Data link service) Chương Quản trị kết nối vấn đề quản lý hệ thống 4.1 Quản trị kết nối 84 86 86 4.1.1 Các chùm đồng 86 4.1.2 Các khung nhận dạng chuyển giao (XID) 87 4.1.3 Truy nhập mạng 87 4.1.4 Giao thức khoá khe dành riêng 93 4.1.5 Cách ly mặt đất 96 4.1.6 Kênh báo hiệu toàn cầu (Global signalling channels - GSC) 97 4.2 Hoạt động 98 4.2.1 Các trạm di động 98 4.2.2 Các trạm mặt đất 101 4.3 Các vấn đề quản lý hệ thống 104 4.3.1 Các b¶n tin qu¶n lý kÕt nèi – Link Management 104 4.3.2 Vấn đề quản lý phổ tần số 109 Chương Quá trình triển khai hệ thống giám sát ADS-B giới 112 nghiên cứu áp dụng cho ngành hàng không Việt Nam 5.1 Quá trình triển khai ADS-B nước giới 112 5.2 Một số phân tích áp dụng ADS-B sở đường truyền 115 liệu VDL Mode Tài liệu tham khảo Tóm tắt luận văn từ khoá 106 Nội dung Số bít Đoạn Cờ thị : ®iỊu khiĨn/®éc lËp (b/d), ®é cao geo/baro (g/b), nucp Nucp R R nucp nucp cprf b/g a/d R R chẵn lẻ CRC (cprf) độ cao tương ®èi (nucp) VÜ ®é (lat) lat lat lat lat lat lat lat lat Độ cao sở (balt) bat 16 bat 15 bat 14 bat 13 bat 12 bat 11 bat 10 bat bat bat bat bat bat bat bat bat Kinh ®é (lng) lng lng lng lng lng lng lng lng HÖ sè phÈm chÊt thêi gian (tfom) 10 tfpm Tfom lng 14 lng 13 lng 12 lng 11 lng 10 lng R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R Ti d÷ liƯu (da), 11 da da da da id id id id 12 id1 id1 id1 id1 id2 id2 id2 id2 NhËn d¹ng më réng (id3) 13 id3 id3 id3 id3 in k Tr­êng th«ng tin (in) 14 R R R R R R R R nhận dạng trường thông tin (id) Nhận d¹ng më réng (id1), nhËn R R R R R R R R d¹ng më réng (id3) R R R R … R … 15 16 17 in 14 in 13 in 12 in 11 in 10 in 18 in in in in in in R R R R R R R R R R R in R R Môc có đề cập đến mà hoá CRP (Compact Position Reporting) để thị kinh/vĩ độ vị trí trạm, khuôn dạng định nghĩa để mà hoá bit cho phép báo cáo đầy đủ vị trí trạm với số lượng bit Giá trị kinh vĩ độ trạm chia thành phần: phần mà hoá CRP phân giải thấp nằm liệu cố định chùm đồng bộ, phần mà hoá CRP phân giải cao gửi nhiều liệu thay đổi chùm Trong phần mà hoá phân giải thấp, vĩ độ mà hoá 14 bit kinh độ 12 bit phần mà hoá phân giải cao có 4, 6, bit Phần mà hoá phân giải thấp sử dụng 12 bit chØ vÜ ®é so víi 14 bit chØ in R 107 kinh độ để sai số lớn mà hoá kinh độ cao vĩ độ khoảng lần, sai số kinh độ cao vùng cực Để gửi liệu, thuật toán mà hoá CRP trước tiên mà hoá 12/14 bit phần mà hoá phân giải thấp để truyền liệu cố định, sau mà hoá phân giải cao cách thêm trường offset vào phần nhận vị trí cố định Khi nhận báo cáo vị trí, bit mà hoá phân giải thấp giải mà CRP Sau tuỳ theo độ phân giải cần thiết mà thành phần phân giải cao phát với 12/14 bit báo cáo Khi phần phân giải cao thêm vào 12/14 bit phân giải thấp để tăng thêm độ phân giải toàn báo cáo Khi toạ độ chuẩn đà nhận dạng cần giải mà báo cáo đơn Các báo cáo liên tiếp mà hoá khác biệt kèm theo dấu thay đổi cho phép giải mà toàn cầu cách rõ ràng Do báo cáo đơn 12/14 bit mà hoá giải mà rõ ràng khoảng cách 1113 km (601 dặm) với độ phân giải xấp xỉ 140m theo vĩ độ 120m theo kinh độ Trong trường hợp điểm quan sát vị trí chuẩn phải xác định nằm khoảng cách 300,5 dặm với vị trí cần báo cáo.Vị trí chuẩn trường hợp điểm cuối mà hoá xác c) Phần thay đổi Variable data field Bảng 4.4 Cách mà hoá thông tin phần thay đổi: Trường thông tin Vĩ độ Số lượng bit Mà hoá Phần mà hoá vĩ độ phân giải cao bổ xung cho Chi 12 bit vĩ độ phân giải thấp phần cố định Kinh độ Phần mà hoá kinh độ phân giải cao bổ xung cho 14 bit kinh độ phân giải thấp phần cố định Đoạn độ cao Độ cao theo Baro - Geo Năm (UTC) Năm 1970, = không dùng Tháng (UTC) Tháng Ngày (UTC) Ngày , = 00 không dùng Giê (UTC) Giê - 255 108 Phót (UTC) Phót Gi©y (UTC) Gi©y Khe thêi gian Sè khe thêi gian, nÕu = nghÜa lµ khe đầu 0-255 tiên khung thứ Bảng 4.5 Các trường thông tin quản lý kết nối: Nhận dạng trường NhËn d¹ng më réng NhËn d¹ng më réng Tên trương thông tin thông tin (id) (id1) (id2) hex Chưa sử dụng Chưa sử dụng Trạm mặt đất c¬ së hex Ch­a sư dơng Ch­a sư dơng Thời gian UTC Bảng 4.6 Trường thông tin phát từ trạm mặt đất sở: Nội dung Số bít Đoạn NhËn d¹ng tr­êng th«ng tin (id) 11 x x x x 0 1 Giê (UTC) - (h) 12 res res res h5 h4 h3 h2 h1 Phót (UTC) - (min) 13 pid 10 pid min min min NhËn d¹ng Patch (pid) 14 pid pid pid pid pid pid pid pid Đoạn baro/geo (bgo) 15 res bgo bgo bgo bgo bgo bgo bgo Khe thêi gian (tsl) 16 tsl tsl tsl tsl tsl tsl tsl tsl bit vÜ ®é (4lon), bit kinh ®é (4lat) 17 lon lon lon lon lat lat lat lat Gi©y (UTC) - (sec) 18 sec sec sec sec sec sec R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R x : phÇn thuộc liệu cố định res : phần phần chưa sử dụng 4.3.1.2 Bản tin DoS Directory of Service Bảng 4.7 mô tả dạng mà hoá cho tin DoS dùng để quảng bá giao thức dành riêng định kỳ dùng khối, khe dành riêng sử dụng giao thức không dành riêng Từ đoạn đến đoạn đầu chuẩn VDL Mode với bit đoạn = thị chùm Thông thường, trường rid (bít đoạn 1) đặt để khẳng định lại kiểu dành riêng định kú kÕt thóc trun b¶n tin R R R R R 109 Đoạn mà hoá để sử dụng cho trường định nghĩa VDL Mode có nghĩa là khung XID Bảng 4.7 Mà hoá tin DoS Trường tham số Đoạn Vị trí bít đoạn Cờ Bít trường/khung, thị Gi¶i thÝch - 1 1 1 s s s ver ver ver Rid nhËn BÝt chØ thị trường/khung nén (bit dạng dành riêng (rid), 1) rid = số phiên (ver) Dành riêng định kỳ Địa nguồn (s) Nhận dạng tin bit thị s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s c/r 1 0 Điều c/r = 0: Điều khiển từ trạm mặt đất Khi khiển/Trả lời nhận dạng tin 0110001 tin VDL Mode Trường ®iỊu khiĨn kÕt 1 p/f 1 1 nối c/f = 0: tin dành cho DoS Tr­êng th«ng tin … n-3 x x x x x x res res Dữ liệu dành riªng n-2 res res res res res res res res CRC n-1 crc crc crc crc crc crc crc crc Dành riêng định kỳ CRC n crc crc crc crc crc crc crc crc không dành Cờ khung - 1 1 1 riªng 4.3.2 Vấn đề quản lý phổ tần số 4.3.2.1 Quản lý phỉ VDL Mode ViƯc thiÕt lËp mét hƯ thống kết nối liệu nảy sinh phổ tần số cần thiết lập, phổ tần đà có sẵn băng tần Theo ICAO 110 thiết bị VDL Mode hoạt động băng tần thông tin VHF hàng không (117.975MHz đến 137MHz) sử dụng thêm băng tần dẫn đường VHF (108MHz đến 117.975MHz) Nhưng kỹ thuật VDL Mode cần thêm kênh GSC cho việc quản lý kết nối cho tin ADS-B nên cần thiết có thêm kênh bổ xung thêm tuỳ thuộc vào đặc điểm vùng 4.3.2.2 Các quy tắc vô tuyến ITU Tất tần số vô tuyến giới định quản lý tiểu ban vô tuyến ITU Tần số hàng không tuân theo quy tắc đồng ý ICAO Tổ chức ICAO đà phát triển chuẩn VDL để giải vấn đề thiếu hụt phổ tần số vùng sử dụng băng VHF cho dịch vụ dẫn đường di động hàng không AM(R)S (Aeronautical Mobile (Route) Services), băng tần 117.975MHz đến 137MHz Băng tần sử dụng cho thông tin thoại tương tự, bốn tần số (136 136.975MHz) đà định cho dịch vụ liên kết liệu Băng tần dẫn đường ARN (Aeronautical Radio Navigation) 108 117.975MHz sử dụng cho đài dẫn đường ILS VOR Có thể nhìn thấy trước dịch vụ dẫn đường vệ tinh tăng cường mặt đất (GBAS) định phổ tần băng Tại nhiều vùng giới hệ thống VOR đà thay trạm DME GNSS Định nghĩa phổ ITU cho dẫn đường đà tính đến hệ thống này, radar, hệ thống đà góp phần cho dẫn đường thông qua điều hành luồng không lưu hỗ trợ cho chức dẫn đường Điều dẫn ®Õn nhiỊu tranh ln r»ng VDL Mode nªn sư dụng băng tần ARN Việc thiếu hụt phổ VHF cho hàng không đà đưa bàn cÃi nhiều năm qua Việc đưa hệ thống VDL nhằm mục tiêu giải vấn đề Tuy nhiên băng tần ARN không ITU cho phép sử dụng cho VDL chưa phân loại rõ ràng Hội nghị ngày 28 tháng năm 2003 tiểu ban vô tuyến đà đưa băng tần cho GBAS băng ARN, 111 ICAO hội nghị đà đưa ý kiến dịch vụ giám sát nên dùng chung với dịch vụ dẫn đường 4.3.2.3 Kế hoạch phân bổ tần số cho VDL Mode ICAO đà ấn định tần số cho VDL Mode Toàn phổ tần cho hàng không (kể dẫn đường thông tin) đà xác định Nguyên lý việc phân bổ tần số là: Hai kênh GSC phải dùng chung toàn cầu Các kênh dùng cho quản lý hệ thống cho ADS-B, ứng dụng VDL Mode Trong hoạt động thông thường, trạm sử dụng luân phiên hai kênh nhằm mục đích dự phòng Do hai kênh cần phân tách nhau, có lựa chọn kênh GSC định phần băng VHF dẫn đường, kênh phần băng VHF thông tin Các kênh trung gian băng sử dụng cho việc phát từ mặt đất TISB mà không gây nhiễu đồng kênh 112 Chương 5: Quá trình triển khai hệ thống giám sát ADS-B giới nghiên cứu áp dụng cho ngành hàng không Việt Nam Với xu hướng nước giíi hiƯn nay, viƯc triĨn khai c¸c hƯ thèng ADS-B vấn đề thời gian Xây dựng hƯ thèng gi¸m s¸t lín nh­ hƯ thèng gi¸m s¸t phụ thuộc tự động ADS-B đề tài lớn, cần phải có chuẩn bị nghiên cứu kỹ lưỡng trước định Việc áp dụng hệ thống giám sát ADS-B đáp ứng yêu cầu giới ngày phát triển với mật độ bay tăng cao, độ tin cậy vấn đề an ninh hàng không ngày đặc biệt trọng Để xây dựng hệ thống giám sát ADS-B cần phải có trình nghiên cứu công nghệ sẵn có để lựa chọn cấu hình phù hợp Sau tiến hành thử nghiệm áp dụng vào đặc điểm riêng khu vực Ngành hàng không Việt Nam bước thực khuyến nghị ICAO, hoà nhập với hàng không quốc tế có thuận lợi tham khảo mô hình nước đà áp dụng Tuy nhiên có khó khăn thiết bị cũ lạc hậu địa hình tự nhiên phức tạp Trong giới hạn luận văn này, xin đánh giá khái quát tình hình triển khai hệ thống ADS-B giới việc ứng dụng Việt Nam U 5.1 Quá trình triển khai ADS-B nước giới CAA Thụy Sỹ đối tác thương mại đà xây dựng mạng quảng bá ADS Bắc Âu ứng dụng kỹ thuật VDL Mode 4, sử dụng lắp đặt thiết bị kiểu VDL Mode máy bay hÃng SAS Lufthansa Một điều làm gia tăng vị VDL Mode ITU ấn định dải tần cho ứng dụng đặc biệt Băng tần thông tin hàng không từ 118- 137 MHz dùng cho thoại tương tự di động hàng không thông tin liệu cho ứng dụng ADSB ICAO nhà chức trách hàng không quốc gia đề xuất sửa đổi cho ứng dụng ấn định băng tần vô tuyến hàng 113 không từ 108 118 MHz Nếu đường liên kết liệu dẫn đường giám sát phải sử dụng băng tần liên lạc khác so với đường liên kết liệu thông tin, có nghĩa sử dụng kênh đơn VDL để thực ADS-B Những triển khai ADS-B tương lai gần 2006-2008: Từ năm 2006 đến năm 2008, nước giới tiếp tục triển khai thử nghiệm ADS-B đưa vào áp dụng số ứng dụng đem lại lợi ích Thụy Điển đà triển khai ADS-B toàn quốc với 12 trạm mặt đất từ đầu năm 2006 vào hoạt động đầu năm sau Thụy Điển đà lựa chọn hệ thống ADS-B sở đường truyền dẫn VDL Mode 4, hệ thống hỗ trợ dịch vụ khác FIS-B, TIS-B, GND-B thông tin điểm nối điểm Hệ thống cho phép máy bay trang bị ADS-B tiêu thụ lượng giảm thời gian bay Alaska, FAA đà phát triển hệ thống giám sát số trạm điều khiển mặt đất, xây dựng hệ thống ADS-B môi trường ATC Khoảng 190 máy bay đà trang bị máy thu GPS, máy thu phát UAT hình hiển thị thông tin buồng lái 11 trạm mặt đất lắp đặt dịch vụ radar, dịch vụ thông báo bay (FIS-B) bao gồm thông tin thời tiết phát từ trạm mặt đất Giai đoạn chương trình thực nhằm mở rộng vùgn phủ sóng trang bị thiết bị đầu cuối cho 250 máy bay khác Tại vịnh Mexico - nơi khả phủ sóng radar không bao trùm toàn FAA đà lắp đặt máy thu ADS-B (1090 Mhz) giàn khoan dầu phao biển để chuyển thông tin thu từ máy bay trang bị hệ thống ADS-B trung tâm điều hành bay nơi mà sóng radar không phủ tới Autralia đà hoàn thành trình thử nghiệm hệ thống ADS-B vùng Queenland Các thiết bị ADS-B tảng Mode S 1090 Mhz đưa vào sử dơng song song víi hƯ thèng radar cị HƯ thèng ADS-B tăng cường khả giám sát không lưu vùng xa nơi tín hiệu radar không vươn tới 114 Australia lên kế hoạch triển khai ADS-B lục địa vùng Tây Australia, Nam Australia New South Wales vòng năm tới Hiệp hội hàng không Cargo Mỹ đà trang bị cho máy bay hệ thống ADS-B với hệ thống thu phát để giúp liên lạc tốt điều kiện thời tiết khăc nghiệt nhận thông tin tốt vào ban đêm Hệ thống tăng cường khả lưu thông máy bay Những triển khai ADS-B từ 2008 trở đi: Trong vòng đến năm tới, phát triển số lượng máy bay trang bị hệ thống ADS-B với sở hạ tầng ngành hàng không nước làm cho nhu cầu sử dụng ADS-B ngày rộng rÃi - Lợi ích vùng phủ sóng tiết kiệm đường bay ưu để mở rộng khuyến khích hÃng hàng không trang bị ADS-B - Các dịch vụ thông báo bay quảng bá (FIS-B) lưu lượng bay (TIS-B) phát triển rộng rÃi - Ngành hàng không nước xây dựng sở hạ tầng hệ thống ADS-B, đồng thời yêu cầu máy bay hoạt động không phận phải trang bị máy thu ADS-B Australia nước lên kế hoạch triển khai ADS-B toàn lÃnh thổ, số nước khác với hệ thống radar hạn chế thử nghiệm ADS-B để hỗ trợ cho hệ thống radar - Tại châu Âu, hệ thống VDL Mode 1090Mhz Extended Squitter triển khai rộng rÃi nhằm theo kịp với nhu cầu tương lai an toàn, hiệu lưu lương - Thông tin điểm điểm chiều qua hệ thống liên kết liệu VDL Mode sử dụng rộng rÃi U 5.2 Một số phân tích áp dụng ADS-B sở đường truyền d÷ liƯu VDL Mode 115 ë Mü, hƯ thèng Mode-S Extenđe Squitter 1090 MHz lựa chọn chuẩn cho máy bay thương mại Kỹ thuật đường truyền sử dụng để sửa đổi cho thiết bị truyền dẫn Mode-S Tất máy bay thương mại phải lắp đặt thiết bị truyền dẫn sử dụng hệ thống tránh va chạm (Traffic Collision Avoidance System TCAS) Để đảm bảo khả tương thích, Eurocontrol đà lựa chọn kỹ thuật đường truyền Tuy nhiên, có nghi ngại đường truyền bị tắc nghẽn khu vực nhiều máy bay lên xuống 10 năm tới Khoảng thời gian nằm tuổi đời nhiều máy bay hoạt động Tuy nhiên, dự đoán xác tình trạng tắc ngẽn xảy Không chắn hoạt động đường dẫn đà chọn tương lại vấn đề việc lập kế hoạch chi phí-lợi ích cho ADSB Đường truyền thứ hai, sư dơng hƯ thèng Universal Access Transceiver (UAT) víi chi phí không đắt lắm, đà lựa chọn cho máy bay tư nhân phi thương mại Mỹ Đường dẫn UPS Aviation Technologies áp dụng lắp đặt 200 máy bay góp phần tạo nên thành công chương trình trình diễn FAA Capstone ADS-B Alaska Định nghĩa đường dẫn bao gồm việc truyền dẫn thông tin giao thông chuyến bay ví dụ thông tin thời tiết Hiện tại, loại thông tin áp dụng hầu hết máy bay dân dụng nên đà làm gia tăng thêm giá trị cho ADS-B Hình thái đường dẫn thứ ba, đường truyền liệu VHF Datalink Mode (VDL Mode 4) Nga Thụy Điển đề xuất Đường truyền liệu VHF Datalink dùng định vị sử dụng công nghệ ghép kênh đa truy nhập theo thời gian tự tổ chức (Self-organising Time Divison Multiple Access – STDM) VDL Mode ®­ỵc ®Ị xt thay thÕ 1090 Mhz Mode-S ®­êng dẫn 116 trở nên tắc nghẽn Bên cạnh VDL Mode kết hợp với dịch vụ thông tin tiên tiến khác ứng dụng VDL Mode ADS-B mặt đất sử dụng để kiểm soát viên không lưu giám sát thay cho hệ thống radar hoạt động chung với hệ thống radar tồn Trong trình chuyển đổi thời điểm chuyển giao có hoạt động kết hợp 5.2.1 Các dịch vụ thông tin khác ứng dụng VDL Mode Hình 5.1 Các dịch vụ thông tin VDL Mode ứng dụng đặc trưng VDL Mode cung cấp loạt dịch vụ thông tin hỗ trợ nhiều ứng dụng CNS/ATM Tuy nhiên, VDL Mode kết hợp với thành phần hệ thống giám sát mà người sử dụng đặn phát thông tin vị trí họ, máy bay phương tiện mặt đất thực điều nên xác định xác vị trí phương tiện không gian VDL Mode tảng để phát triển ứng dụng Đó ứng dụng rộng rÃi từ hoạt động hàng không dân dụng toàn cầu cho 117 đến môi trường sân bay địa phương Các ứng dụng mô tả hình 5.1 5.2.2 Vấn đề dự phòng Dự phòng vấn đề quan trọng hoạt động hàng không nói chung ADS-B nói riêng, vấn đề thiết kế dự phòng yêu cầu cần thiết hệ thống Yêu cầu bao gồm thiết bị liên kết liệu đầu cuối, tính ADS-B ứng dụng có liên quan Trong máy bay vận chuyển sản xuất gần đây, đa cảm biến dẫn đường trang bị nhằm mục đích dự phòng, ví dụ DME GNSS Việc tính toán vị trí thực hệ thống quản lý bay FMS (Flight Management System) lai ghÐp, bé FMS bao gåm nhiều cảm biến dự phòng cấp nguồn thiết bị điện có dự phòng Nếu tình FMS hỏng GNSS sử dụng trực tiếp Dịch vụ ADS-B cung cấp giám sát độc lập, điều có nghĩa giám sát theo kiểu ATS tồn ADS-B dựa tảng nguồn vào tín hiệu dẫn đường, điều kiện sống dự phòng phải cung cấp đầy đủ để ngăn ngừa tình lỗi hai hệ thống Đối với hệ thống VDL Mode vèn dùa vµo nguån thêi gian chÝnh xác, chế độ dự phòng phải mở rộng thêm nguồn thời gian vào nguồn vào tõ hƯ thèng dÉn ®­êng, FMS hay tõ hƯ thèng chuyên biệt Trong thời gian chuyển đổi chờ trang bị đầy đủ thiết bị ADS-B máy bay trạm, việc sử dụng ADS-B bổ xung cho phương thức giám sát ATS cũ, sau chuyển sang phương tiện giám sát Khi sử dụng ADS-B giám sát bổ xung SSR sử dụng giám sát Trong giai đoạn tiếp theo, ADS-B sử dụng giám sát dạng thu thập liệu giám sát khác môi trường phương tiện khác SSR tiếp tục tồn ADS-B không phương tiện giám sát nhiều năm 118 Trong việc giám sát không - đối - không để hỗ trợ cảnh báo vị trí tính hệ thống bảo đảm phân cách không lưu ASAS (Airborne Separations Assurance System), ADS-B cung cấp đầu vào mở rộng Do chế độ dự phòng tính đến trường hợp gián đoạn dịch vụ để đảm bảo an toàn bay U 5.3 Kết luận: Hệ thống thông tin, dẫn đường, giám sát quản lý không lưu hầu giới khu vực triển khai áp dụng phần Với Việt Nam, để nâng cao vị trí cộng đồng hàng không quốc tế đồng thời khẳng định khả lĩnh vực cung cấp dịch vụ không vận hoạt động khác hàng không dân dụng, Cục hàng không dân dụng Việt Nam đà đề kế hoạch chiến lược cho viƯc chun tiÕp vµ thùc hiƯn hƯ thèng CNS/ATM Việt Nam Tuy nhiên hệ thống xây dựng sở công nghệ mới, công nghệ vệ tinh việc xây dựng mô hình hệ thống đồng phù hợp với điều kiện hoàn cảnh Việt Nam hòa nhập với nước vùng, dễ dàng thực yêu cầu quan trọng Việc thiết kế đưa mức hệ thống, cách thức kết nối phần tử CNS/ATM hệ thống yêu cầu kỹ thuật, khai thác phải đảm bảo sở để có thiết kế kỹ thuật chi tiết thực Việc thiết kế bảo đảm tính hòa đồng khu vực song phải ®¶m b¶o tÝnh ®éc lËp chđ qun cđa ViƯt Nam phát huy nội lực tiềm đội ngũ kỹ thuật Việt Nam Trong giới hạn luận văn này, xin đưa phân tích đặc điểm kỹ thuật để xây dựng Hệ thống giám sát phụ thuộc tự động quảng bá ADS-B ngành quản lý bay Việt Nam Do tầm rộng lớn phức tạp vấn đề đề cập nên đề cập 119 đến vấn đề chủ yếu nhất, vấn đề cụ thể chi tiết cần phải tiếp tục nghiên cứu bổ sung thêm tương lai Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Báo cáo hàng năm trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam [2] Bùi Việt Bắc, Máy bay ngành hàng không - Nhà xuất khoa học kỹ thuật -1981 [3] Cục hàng không dân dụng Việt Nam, Lập kế hoạch quốc gia cho hệ thống CMS/ATM - Ban đạo chương trình CNS/ATM - 2004 [4] Kế hoạch không vận toàn cầu hệ thống CNS/ATM [5] Ngô Huy Cương, Một số vấn đề luật hàng không - Nhà xuất công an nh©n d©n - 2000 TiÕng Anh [6] AEA Yearbook, April 2005 [7] Civil Aviation Administration of Viet Nam, “Aeronautical Information Publication 3rd edition” - Viet Nam Air Traffic Management- 2000 [8] CODA, “Annual Report” - 2005 [9] EUROCONTROL, “Annual Report” - 2005 [10] Flight International, 29 August – September 2005 [11] IATA, “World Civil Aviation Infrastructure & Development” - 2001 [12] Jane’s Transport News, 16 August 2004 [13] NEAN Update Project, “VDL Mode Operational Concept” - 2001 [14] SITA, Tài liệu tiêu chuẩn kỹ thuật cho Đường liªn kÕt VHF sè “ACMP-1997 ... thành phần hệ thống CNS mô tả 1.5.2 Thông tin liên lạc Thành phần thông tin liên lạc hệ thống CNS/ATM cung cấp trao đổi liệu hàng không tin người sử dụng và/ hoặc hệ thống tự động Hệ thống thông tin... trợ cho hệ thống quản lý không lưu Sự phát triển ngành hàng không dân dụng (HKDD) phát triển ngày tinh vi tàu bay công nghệ điện tử đà làm hệ thống ngày bộc lộ nhiều hạn chế Hình 1.4 Hệ thống phương... thèng CNS/ATM sÏ giải khuyết điểm hệ thống thông tin việc tăng khả giám sát dẫn đường cho máy bay với mực bay cao thấp so với hệ thống thông tin dựa bao phủ mạng thông tin toàn cầu hệ thống CNS/ATM