Kiểm soát không lưu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ VIỆT NAM" NĂM 2014 DÀNH CHO SINH VIÊN PHẦN KIỂM SOÁT KHƠNG LƯU Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học kỹ thuật Công nghệ Kỹ thuật phần mềm Mục Lục DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ .3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài .4 1.2 Các thiết bị luyện tập có trƣớc (xe ACCORD TL-M20) 1.3 Lý chọn đề tài 1.4 Nhiệm vụ mục tiêu đề tài 1.5 Nội dung nghiên cứu 1.6 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu .5 1.7 Cấu trúc đề tài CHƢƠNG 2: THUẬT TOÁN 2.1 Nội dung thực vòng lặp 2.2 Tổ chức xây dựng thuật toán nhằm tiết kiệm thời gian .7 2.2.1 Mỗi vịng lặp cần tính tốn: 2.2.2 Lƣu đồ thuật tốn (Hình 2.1) .7 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN QUỸ ĐẠO MỤC TIÊU 3.1 Giới hạn tham số chuyển động mục tiêu 3.2 Nguyên lý tạo quỹ đạo mục tiêu 3.2.1 Nguyên lý tạo toạ độ ban đầu 3.2.2 Nguyên lý tạo chuyển động thẳng mục tiêu thể mặt phẳng ngang 10 3.2.3 Nguyên lý tạo động mục tiêu mặt phẳng ngang 11 3.2.4 Nguyên lý tạo động mục tiêu mặt phảng thẳng đứng 11 3.2.5 Quỹ đạo chuyển động mục tiêu trƣờng hợp tổng quát: 12 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 14 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN .20 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Lƣu đồ thuật tốn chƣơng trình Hình 3.1: Tọa độ ban đầu củ Hình 3.2: Mục tiêu chuyển động theo mặt phẳng ngang Hình 3.3: Góc hƣớng mục tiêu Hình 3.4: Mục tiêu chuyển động theo góc hƣớng Q Hình 3.5: Mục tiêu chuyển động theo mặt phẳng đứng Hình 4.1 Giao diện bắt đầu chƣơng trình Hình 4.2 Giao diện quản lí tập Hình 4.3 Cài đặt kết nối Hình 4.4 Cài đặt Cơ sở liệu Hình 4.5 Giao diện tổng quan trƣớc luyện tập Hình 4.6 Các thích thao tác luyện tập Hình 4.7 Bắt đầu luyện tập Hình 4.8 Mục tiêu phóng Sraik Hình 1.9 Báo cáo kết bám sát mục tiêu Hình 4.10 Chọn tệp xem lại vừa luyện tập Hình 4.11 Màn hình xem lại (mô giống hệt lúc luyện tập) CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài ộ đội tên lử ể kiể MS-DOS thiếu tỉ ời nhằ tính tốn mạ (kiểm sốt khơng lƣu) dụng ựng phần mềm kết hợp vớ ểm sốt tình không 1.2 Các thiết bị luyện tập có trƣớc (xe ACCORD TL-M20) Xe ACCORD: Của Nga chế tạo, ứng dụng hoàn toàn kỹ thuật tƣơng tự, công nghệ - điện tử Ƣu điểm chắn, bền, độ tin cậy cao, nhiên nhƣợc điểm lớn cồng kềnh, tiêu thụ nhiều lƣợng, khó động, khó thao tác sử dụng Khơng có phần mềm kèm theo v.v… Thiết bị TL-M20: Ứng dụng chủ yếu kỹ thuật số, kết hợp phần cứng phần mềm Do ƣu điểm thiết bị gọn nhẹ, dễ dàng động, tiêu thụ lƣợng Tuy nhiên, phần cứng chủ yếu sử dụng mạch số rời, độ tích hợp khơng cao nên thiết bị cồng kềnh, độ tin cậy thấp, số vấn đề nhƣ độ phân giải, độ tin cậy đƣờng truyền tín hiệu chƣa đƣợc đảm bảo Phần mềm đƣợc ứng dụng thiết bị nên số tính đƣợc bổ sung nâng cao hơn, dễ sử dụng nhƣng giao diện DOS khó sử dụng, tốc độ độ ổn định khơng cao, thao tác hạn chế không thân thiện với ngƣời dùng Đặc biệt, nhiều tính nâng cao cần thiết thực tế chƣa đƣợc đƣa vào phần mềm 1.3 Lý chọn đề tài Trong tình hình mới, công tác huấn luyện cần đƣợc nâng cao chất lƣợng nhƣ số lƣợng, gọn nhẹ động, dễ dàng thao tác bảo trì Yêu cầu cấp thiết có thiết bị phần mềm đáp ứng đƣợc nhu cầu để đƣa vào phục vụ cho cơng tác huấn luyện Vì lí trên, tơi định thực đề tài Kiểm sốt không lƣu Khắc phục nhƣợc điểm thiết bị trƣớc đó, thêm tính nâng cao cần thiết để thay đƣa vào công tác huấn luyện Góp phần giữ vững an ninh quốc phịng, chủ quyền quốc gia tình hình 1.4 Nhiệm vụ mục tiêu đề tài - - Thu thập thông tin trạng thái, thông tin điều khiển củ - Mơ mục tiêu lên hình Radar - Tính tốn, xử lý thơng tin thu nhận đƣợc để đƣa phƣơng án tạo tình khơng phù hợp với tập lập - Tính toán tạo quỹ đạo mục tiêu, nhiễu truyền liệu số tƣơng ứng với tham số tập lập sang phần cứng thiết bị - Theo dõi, lƣu lại diễn biến trình luyện tập - Theo dõi trình bám sát mục tiêu trắc thủ để chấm điểm in kết - Để xây dựng đƣợc phần mềm cách rõ ràng rành mạch, gọn nhẹ mà thực đầy đủ nhiệm vụ nêu trên, phải xây dựng đƣợc thuật tốn cách khoa học có phƣơng pháp biểu diễn quỹ đạo mục tiêu cách tối ƣu 1.5 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu phƣơng thức truyền số liệu qua lại TBLTS-75 với máy tính - Nghiên cứu, phân tích thuật tốn tạo tình khơng chế độ luyện tập xem trƣớc - Nghiên cứu cách đảm bảo tính thời gian thực - Nghiên cứu, phân tích, lựa chọn cơng nghệ tảng cho thiết bị - Nghiên cứu mô thông số nhận đƣợc lên hình - Tìm hiểu cơng nghệ WPF (Windows Presentation Foundation) môi trƣờng Visual Studio Microsoft - Thiết kế sơ đồ chức khối thành phần - Thiết kế thi công module chức - Kết hợp với phần cứng chạy thử nghiệm thiết bị chỗ tiếp tục hiệu chỉnh, cần thiết - Triển khai lắp đặt đơn vị, cho thiết bị luyện tập làm việc đồng với khí tài tên lửa S-75 đƣa hiệu chỉnh, cần thiết bị làm việc đảm bảo tính theo yêu cầu thiết kế đặt - Huấn luyện đơn vị sử dụng thiết bị thành thạo 1.6 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng: Môi trƣờng phát triển ứng dụng Visual Studio Microsoft - Phạm vi nghiên cứu: Đồ họa tảng WPF, sở liệu Access 6 1.7 Cấu trúc đề tài Báo cáo đề tài nghiên cứu bao gồm chƣơng: - Chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng 2: ThuËt to¸n Chƣơng 3: Phng phỏp biểu diễn quỹ đạo mục tiêu Chng 4: Kết thực nghiệm Chƣơng 5: Kết luận Chƣơng 6: Phụ lục CHƢƠNG 2: THUẬT TOÁN 2.1 Nội dung thực vịng lặp Tính tốn quỹ đạo mục tiêu chƣa lọt vào cánh sóng không gian ba chiều mục tiêu lọt vào cánh sóng Đọc trạng thái góc tà ( ) góc phƣơng vị ( ) Anten, hiển thị mơ lên hình Đọc trạng thái công tắc (các lệnh), thực lệnh đọc đƣợc Xuất liệu cho thiết bị ngoại vi tạo tín hiệu mục tiêu lọt vào cánh sóng (tối đa có 10 mục tiêu ): Cự ly Góc tà phƣơng vị Vận tốc mặt ngang Loại nhiễu … Tính tốn thời gian vịng Hiển thị hình quỹ đạo tham số mục tiêu Tất công việc phải nằm vịng lặp có thời gian nhỏ 12 s 2.2 Tổ chức xây dựng thuật toán nhằm tiết kiệm thời gian 2.2.1 Mỗi vịng lặp cần tính tốn: Tính quỹ đạo mục tiêu Đọc trạng thái cơng tắc, có cơng tắc thay đổi trạng thái thực lệnh cơng tắc Xuất liệu Tính tốn thời gian vịng lặp Hiển thị quỹ đạo Quy đổi tọa độ cầu thực tế (độ cao, góc…) sang đơn vị Pixel hình, tính đƣợc mức thay đổi Pixel Nếu mức thay đổi Pixel đạt tới mức bổ sung điểm quỹ đạo Vì thực tế mắt ngƣời khó phân biệt đƣợc vị trí Pixel gần 2.2.2 Lƣu đồ thuật tốn (Hình 2.1) Trong lƣu đồ: Nm : Tổng số mục tiêu có tập; i : Chỉ số mục tiêu; A B C : Vào vịng lặp chƣơng trình; : Kết thúc; : Vào phân đoạn tính tốn quỹ đạo mục tiêu ; D : Tiếp nối chƣơng trình 8 D START Yes Quy “0” tất tham số Mi kết thúc? Yes Dec(Nm) No C Chọn tập Mi lọt vào cánh sóng? Nạp tham số tập vào tham số chƣơng trình No Yes A Tính vẽ quỹ đạo Mi sau ∆t = tlặp B Ghi Mi vào danh sách mục tiêu lọt vào cánh sóng Vịng lặp C Tính thời gian vịng lặp Tính vẽ tất quỹ đạo mục tiêu lọt vào cánh sóng Đọc trạng thái công tắc Xuất liệu thiết bị ngoại vi Đọc tham số εa,βa B i= (i+1)mod(Nm+1) i=0? Hiển thị tham số mục tiêu Yes i= Tất mục tiêu kết thúc? No Mi xuất hiện? No B Yes END Yes D Hình 2.1: Lƣu đồ thuật tốn chƣơng trình No A CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN QUỸ ĐẠO MỤC TIÊU 3.1 Giới hạn tham số chuyển động mục tiêu Giá trị cự ly nghiêng ban đầu: D = - 350 km tỷ lệ 350 km D = - 90 km tỷ lệ 90 km Góc phƣơng vị ban đầu: ß= - 360 Độ cao ban đầu: H = 1- 40 km tỷ lệ 350 km H = 0,25 - km tỷ lệ 90km Tốc độ ban đầu mục tiêu: V = 0; 100; 200; 300; ;1000 m/s Góc hƣớng bay ban đầu: Q = 0- 360 Góc bổ nhào (nâng độ cao) ʎ = 0- 75 Độ tải : 1- 10 đơn vị 3.2 Nguyên lý tạo quỹ đạo mục tiêu 3.2.1 Nguyên lý tạo toạ độ ban đầu Toạ độ ban đầu mục tiêu đƣợc tạo nhờ mạch tạo điều kiện ban đầu Toạ độ mục tiêu đƣợc tạo toạ độ cực 0, R0, H0 Áp dụng phép biến đổi, từ toạ độ cực 0, R0, H0 mục tiêu sang toạ độ vng góc X0 , Y0 , H0 (hình 3.1) H H0 Ц r X0 X Y0 R0 Y Hình 3.1: Tọa độ ban đầu củ (Ц) Từ hình vẽ ta có: X0 = R0 cos Y0 = R0 sin Do đó, để biến đổi toạ độ cực thành toạ độ vng góc ta phải giải hai phƣơng trình 10 3.2.2 Nguyên lý tạo chuyển động thẳng mục tiêu thể mặt phẳng ngang H0 Vm rn Ц r X0 0 Q Y0 X  Y  X Y Hình 3.2: Mục tiêu chuyển động theo mặt phẳng ngang Khi mục tiêu chuyển động theo mặt phẳng ngang, quỹ đạo nú xuất tham số Q - Góc hƣớng mục tiêu, góc hƣớng chuyển động mục tiêu chuẩn Bắc (hình 3.3): Hình 3.3: Góc hƣớng mục tiêu Từ hình 3.3 ta thấy chuyển động thẳng mặt phẳng ngang thể qua phƣơng trình sau : Hm = H0 = const (Hm: Độ cao mục tiêu) Vm = Vmn (Vm: Vận tốc mục tiêu, Vmn: Vận tốc mục tiêu mặt phẳng ngang,) Qm = Q0 = const (Qm: Góc hƣớng mục tiêu)  X = Vm cosQm  = Vm sinQm Y Để tạo toạ độ tức thời X, Y mục tiêu, phải giải phƣơng trình : t t X= X0 + X dt Y= Y0 + Ydt 11 3.2.3 Nguyên lý tạo động mục tiêu mặt phẳng ngang Để mô động mục tiêu mặt phẳng ngang “vòng phải “, “vòng trái“, cần phải giải phƣơng trình giống nhƣ chuyển động thẳng Nhƣng trƣờng hợp thỡ góc Q thay đổi theo thời gian Trong trƣờng hợp lƣợn vòng góc Q thay đổi theo quy luật tuyến tính với tốc độ khơng đổi Góc Q tức thời tính theo cơng thức : t Q = Q0 +  dt Q Đồ thị biểu diễn góc Q Q có dạng nhƣ sau Q Q 360o " " 0 t "-" 360o Hình 3.4: Mục tiêu chuyển động theo góc hƣớng Q  Ba đại lƣợng V, Q Trong : liên hệ với phụ thuộc sau:  Vm Q g0 Vm- Tốc độ mục tiêu (m/s) g0- Gia tốc rơi tự (9,8m/ s2 ) - Độ tải 3.2.4 Nguyên lý tạo động mục tiêu mặt phảng thẳng đứng Khi tiến hành động theo mặt phẳng thẳng đứng, phƣơng trình quỹ đạo xuất tham số - góc tấn- gúc tạo vector vận tốc mục tiêu Vm với mặt phẳng XOY (hình 34), lúc ta có phƣơng trình: Vmn = Vm cos  = Vm sin H  = Vm cos cosQ = Vmn cos Q X  = Vm cos sinQ = Vmn sin Q Y 12 Và phƣơng trình chuyển động mục tiêu tiến hành động mặt phẳng thẳng đứng có dạng sau: t H = H0 +  dt H t X = X0 +  dt X t  dt Y = Y0 + Y Hình 3.5: Mục tiêu chuyển động theo mặt phẳng đứng 3.2.5 Quỹ đạo chuyển động mục tiêu trƣờng hợp tổng quát: Ta xét trƣờng hợp gốc toạ độ trùng với vị trí đài điều khiển.Trong trƣờng hợp tổng quát mục tiêu động đồng thời mặt phẳng thẳng đứng mặt phẳng ngang xuất góc gúc Q Nếu vận tốc mục tiêu Vm vận tốc ngang Vmn mục tiêu đƣợc tính theo cơng thức: Vmn = Vm cos Các vận tốc thành phần theo toạ độ X, Y, độ cao H đƣợc tính theo công thức: Vmx = Vmn cos Q i = Vm cos cos Q i Vmy = Vmn sin Q i = Vm cos sin Q i 13 Vmh = Vm sin Góc hƣớng Q đƣợc xác định:  t Q i = Q i-1 + Q Q đƣợc xác định từ công thức:  Vm Q g0 Từ suy ra:  Q g0 Vm Toạ độ mục tiêu tính cơng thức: xi = xi -1 + Vmx t yi = yi -1 + Vmy t hi = hi -1 + Vmh t Tham số quỹ đạo mục tiêu đài điều khiển tên lửa đƣợc biểu diễn toạ độ cực sau tính tóan toạ độ quỹ đạo mục tiêu ta phải chuyển chúng toạ độ cực Trong trƣờng hợp tổng quát quỹ đạo mục tiờu tọa độ cực đƣợc tính: r = x2 y2 arctg h2 x y h =arctg x2 y2 t thời gian vịng lặp Trong chƣơng trình: t 12 14 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Hình 4.1 Giao diện bắt đầu chƣơng trình Hình 4.2 Giao diện quản lí tập 15 Hình 4.3 Cài đặt kết nối Hình 4.4 Cài đặt Cơ sở liệu 16 Hình 4.5 Giao diện tổng quan trƣớc luyện tập Hình 4.6 Các thích thao tác luyện tập 17 Hình 4.7 Bắt đầu luyện tập Hình 4.8 Mục tiêu phóng Sraik 18 Hình 1.9 Báo cáo kết bám sát mục tiêu Hình 4.10 Chọn tệp xem lại vừa luyện tập 19 Hình 4.11 Màn hình xem lại (mơ giống hệt lúc luyện tập) 20 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN ... Tổng quan đề tài ộ đội tên lử ể kiể MS-DOS thiếu tỉ ời nhằ tính tốn mạ (kiểm sốt khơng lƣu) dụng ựng phần mềm kết hợp vớ ểm soát tình khơng 1.2 Các thiết bị luyện tập có trƣớc (xe ACCORD TL-M20)... sung nâng cao hơn, dễ sử dụng nhƣng giao diện DOS khó sử dụng, tốc độ độ ổn định không cao, thao tác hạn chế không thân thiện với ngƣời dùng Đặc biệt, nhiều tính nâng cao cần thiết thực tế chƣa... mềm đáp ứng đƣợc nhu cầu để đƣa vào phục vụ cho cơng tác huấn luyện Vì lí trên, định thực đề tài Kiểm sốt khơng lƣu Khắc phục nhƣợc điểm thiết bị trƣớc đó, thêm tính nâng cao cần thiết để thay