Nghiên cứu xây dựng hệ thống định vị vệ tinh hỗ trợ phi công trên máy bay Su-22M4

Thiết bị lắp trên máy bay, hoạt động độc lập sử dụng nguồn điện của máy bay được cài đặt phần mềm hỗ trợ dẫn đường, hệ thống được xây dựng và hoạt động dựa trên nguyên lý dẫn đường hệ [r]

(1)

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH HỖ TRỢ PHI CÔNG TRÊN MÁY BAY SU-22M4

Huỳnh Thị Lệ Quyên*, Nguyễn Quang Minh

Tóm tắt: Bài báo đề xuất xây dựng hệ thống bao gồm phần mềm hỗ trợ

sỹ quan dẫn đường lập kế hoạch bay thiết bị hỗ trợ phi công lái máy bay SU-22M4 xác định vị trí đồ Thiết bị máy bay sử dụng thông tin thu được từ hệ thống định vị GPS (Global Positioning System) tích hợp bên cùng linh kiện khác Thiết bị hoạt động độc lập lấy liệu tập bay thiết kế sẵn, liệu thu sau q trình bay xem lại so sánh với liệu tập phục vụ cho cơng tác kiểm tra, đánh giá

Từ khóa: GPS, Su-22M4, Dẫn đường, Huấn luyện, Thiết bị chuyên dụng

1 MỞ ĐẦU

Hiện nước có nhiều cơng trình nghiên cứu liên quan đến công nghệ định vị vệ tinh phục vụ giám sát quản lý trang thiết bị, phương tiện đường bộ, đường không Các ứng dụng dựa sở thiết bị định vị vệ tinh để đọc thông tin xử lý [1] Tuy nhiên, lĩnh vực quân thiết bị định vị dành riêng cho máy bay Su-22M4 chưa có giải pháp cụ thể Đây loại máy bay đời cũ, phi công bay biển xa, cách xa đài đa trung tâm khó liên lạc với trạm huy, khó xác định địa tiêu bay đất liền Loại máy bay sử dụng hệ thống dẫn đường dựa vào tín hiệu radio để xác định vị trí tốc độ máy bay (RSBN-6S mặt đất, A-312 đặt máy bay) hệ thống dẫn đường qn tính Các máy thu sóng radio (vơ tuyến) đặt máy bay làm việc với máy phát sóng hệ thống định vị mặt đất sân bay bán kính nhỏ 300 km Đồng thời, trạm phát sóng radio mặt đất có tầm phủ sóng 300 km [2,3] Bên cạnh đó, đặc thù máy bay quân sự, vị trí buồng lái có chức riêng, muốn đặt thêm thiết bị phải đo đạc, lắp ráp phù hợp Do vậy, việc xây dựng thiết bị dành riêng cho máy bay Su-22M4, hỗ trợ phi cơng hồn thành nhiệm vụ bay biển xa điều cần thiết

Nội dung báo bao gồm 04 mục, mục - Mở đầu, tập trung vào việc phân tích đặc tả yêu cầu toán Mục - Thiết kế hệ thống, đưa mơ hình, kiến trúc hệ thống Mục - Xây dựng hệ thống mục - Kết luận, đánh hướng phát triển hệ thống

2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Hệ thống hỗ trợ phi công máy bay Su-22M4 hình 1, bao gồm phân hệ chính:

-Phần mềm lập kế hoạch bay;

-Thiết bị đặt máy bay Su-22M4 Nhiệm vụ khối sơ đồ

(2)

các s hình d

22M4, kh kh

ho

máy bay thu nh

2.1 H 2.2. -Ph s hình d -Thi 22M4, kh khối nguồn…) đ

-Ph

hoạch bay dựa tr máy bay thu nh

-Máy tính

2.1 H

2.2 H

Phần mềm hỗ trợ dẫn đ số liệu kinh độ, vĩ độ, ph hình dư

Thi 22M4, kh

ối nguồn…) đ

Phần mềm lập kế hoạch bay ạch bay dựa tr

máy bay thu nh Máy tính

2.1 Hệ thống phần mềm lập kế hoạch bay

Hệ thống đặt tr

ần mềm hỗ trợ dẫn đ ố liệu kinh độ, vĩ độ, ph

ưới dạng chữ số v Thiết bị tr

22M4, kh ối nguồn…) đ

ần mềm lập kế hoạch bay ạch bay dựa tr

ệ thống phần mềm lập kế hoạch bay

ệ thống đặt tr

ới dạng chữ số v ết bị tr

22M4, khối chứa th ối nguồn…) đ

ới dạng chữ số v ết bị Su

ối chứa th ối nguồn…) đ

máy bay thu nhận đ Máy tính: cài đ

ới dạng chữ số v ên Su ối chứa th ối nguồn…)

ần mềm lập kế hoạch bay ạch bay dựa công th

ận đ : cài đ

ới dạng chữ số v ên Su ối chứa th

ợc cài đ

ần mềm lập kế hoạch bay ên công th

ận được, vẽ biểu đồ, hỗ trợ huy đánh giá b : cài đặt phần mềm lập kế hoạch bay

ệ thống đặt máy bay Su ần mềm hỗ trợ dẫn đ ố liệu kinh độ, vĩ độ, ph

ới dạng chữ số v ên Su-22M4 ối chứa th

cài đ

ần mềm lập kế hoạch bay ên công th

ợc, vẽ biểu đồ, hỗ trợ huy đánh giá b ặt phần mềm lập kế hoạch bay

ên máy bay Su ần mềm hỗ trợ dẫn đ ố liệu kinh độ, vĩ độ, ph

à v 22M4 ối chứa th

cài đặt phần mềm hỗ trợ dẫn đ ần mềm lập kế hoạch bay

ên công th

ên máy bay Su ần mềm hỗ trợ dẫn đ ố liệu kinh độ, vĩ độ, phương v

à vị trí tr 22M4: ối chứa thành ph

ặt phần mềm hỗ trợ dẫn đ ần mềm lập kế hoạch bay

ên công th

ên máy bay Su ần mềm hỗ trợ dẫn đường

ương v ị trí tr

: Lắp đặt vị trí cố định tr ành ph

ặt phần mềm hỗ trợ dẫn đ ần mềm lập kế hoạch bay

ên công thức hỗ trợ dẫn đ

Hình 1.

ên máy bay Su ờng ương v ị trí b

ắp đặt vị trí cố định tr

ành phần phần cứng (máy tính, chip GPS, m ặt phần mềm hỗ trợ dẫn đ

ần mềm lập kế hoạch bay: có ch ức hỗ trợ dẫn đ

Hình 1.

ên máy bay Su ờng: Đ ương vị, cự ly,

ên đồ số

ần phần cứng (máy tính, chip GPS, m ặt phần mềm hỗ trợ dẫn đ

: có ch ức hỗ trợ dẫn đ

Hình 1.

ên máy bay Su-22M4

Đọc liệu từ GPS, xử lý v ị, cự ly,

ản đồ số

: có ch ức hỗ trợ dẫn đ

Hình Sơ đ ệ thống phần mềm lập kế hoạch bay

22M4

ọc liệu từ GPS, xử lý v ị, cự ly,

ản đồ số

: có chức hỗ trợ sỹ quan dẫn đ ức hỗ trợ dẫn đ

Sơ đ ệ thống phần mềm lập kế hoạch bay

22M4

ọc liệu từ GPS, xử lý v

ị, cự ly, độ cao…, hiển thị số liệu tr ản đồ số

ức hỗ trợ sỹ quan dẫn đ ức hỗ trợ dẫn đư

Sơ đồ khối hệ thống. ệ thống phần mềm lập kế hoạch bay

ọc liệu từ GPS, xử lý v

ộ cao…, hiển thị số liệu tr

ức hỗ trợ sỹ quan dẫn đ

ường, xử lý số liệu thiết bị tr ợc, vẽ biểu đồ, hỗ trợ huy đánh giá b

ặt phần mềm lập kế hoạch bay

ồ khối hệ thống. ọc liệu từ GPS, xử lý v

ần phần cứng (máy tính, chip GPS, m ặt phần mềm hỗ trợ dẫn đư

ờng, xử lý số liệu thiết bị tr ợc, vẽ biểu đồ, hỗ trợ huy đánh giá b

ặt phần mềm lập kế hoạch bay

ần phần cứng (máy tính, chip GPS, m ường

ắp đặt vị trí cố định bu

ần phần cứng (máy tính, chip GPS, m ờng

ên bu

ần phần cứng (máy tính, chip GPS, m

ờng, xử lý số liệu thiết bị tr ợc, vẽ biểu đồ, hỗ trợ huy đánh giá

ồ khối hệ thống ọc liệu từ GPS, xử lý v

ên buồng lái máy bay Su ần phần cứng (máy tính, chip GPS, m

ờng, xử lý số liệu thiết bị tr ài bay c

ọc liệu từ GPS, xử lý phân tách thành ộ cao…, hiển thị số liệu tr

ồng lái máy bay Su ần phần cứng (máy tính, chip GPS, m

ờng, xử lý số liệu thiết bị tr bay c

à phân tách thành ộ cao…, hiển thị số liệu tr

ờng, xử lý số liệu thiết bị tr bay phi công

à phân tách thành ộ cao…, hiển thị số liệu tr

ức hỗ trợ sỹ quan dẫn đư

ờng, xử lý số liệu thiết bị tr phi công phân tách thành ộ cao…, hiển thị số liệu tr

ường lập kế ờng, xử lý số liệu thiết bị tr

ủa phi công phân tách thành ộ cao…, hiển thị số liệu

ồng lái máy bay Su ần phần cứng (máy tính, chip GPS, hình,

ờng lập kế ờng, xử lý số liệu thiết bị tr

ủa phi công phân tách thành

ên

ồng lái máy bay Su àn hình,

ờng lập kế ờng, xử lý số liệu thiết bị tr

ủa phi công phân tách thành

ên

ồng lái máy bay Su-àn hình,

ờng lập kế ờng, xử lý số liệu thiết bị phân tách thành ên

-àn hình,

(3)

- Vỏ hộp chứa linh kiện thiết kế lắp ráp theo vẽ;

- Module hỗ trợ dẫn đường: Được tích hợp máy thu GPS, thu nhận liệu định vị máy bay, hiển thị hình số liệu cần thiết hỗ trợ phi công xác định vị trí

2.3 Hoạt động hệ thống

Máy vi tính cài đặt phần mềm lập kế hoạch bay, đặt mặt đất gồm hỗ trợ sỹ quan dẫn đường: Cập nhật tỉnh thành, cập nhật sân bay, địa tiêu…; Lập kế hoạch bay, tính tốn số liệu dựa lý thuyết dẫn đường; Bài tập bay thiết kế sẵn lưu vào USB chuyển lên thiết bị máy bay để hỗ trợ phi công theo dõi đường bay tập đồng thời để lưu trữ liệu bay sau phi cơng hồn thành bay Dữ liệu dùng để so sánh với số liệu trạm đa dẫn đường ghi nhận

Thiết bị lắp máy bay, hoạt động độc lập sử dụng nguồn điện máy bay cài đặt phần mềm hỗ trợ dẫn đường, hệ thống xây dựng hoạt động dựa nguyên lý dẫn đường hệ thống định vị toàn cầu GPS, người sử dụng hệ thống thu nhận tín hiệu vệ tinh đặt máy bay Phần mềm cài đặt thiết bị phân tích liệu trả từ chip GPS thành thành phần kinh độ, vĩ độ, độ cao, tốc độ hướng thời máy bay hiển thị lên hình gồm số liệu số hình ảnh trực quan dạng ký hiệu đồ số [4, 5, 6, 7]

3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG

3.1 Lựa chọn linh kiện thiết kế, lắp đặt phần cứng hệ thống

Buồng lái máy bay nhỏ vậynhóm tác giả tiến hành đo kích thước giá đỡ thiết bị, dự kiến chế tạo phần vỏ hộp thiết bị vừa vặn lắp đặt lên phần giá đỡ có sẵn Kích thước đo đạc theo chiều rộng, dài cao 160mm, 200mm 80mm Với phần vỏ hộp kích thước nhỏ tiếp tục tiến hành lựa chọn linh kiện cho phù hợp

GPS: Chipset Condor C1722 Anten tích cực Megnetic Mount Máy tính cơng nghiệp Artigo A1100

Màn hình cảm ứng 5inch GD50TN33-GTT050RDH03/XX-XX

Ngồi thiết bị cịn có ngun vật liệu khác kèm theo dây điện chống cháy, dây nguồn, đầu cắm, usb…

(4)

3.1.2

phi công bay, đ gi có th m 3.1.3 3.1.2 Đ

phi cơng bay, đ iả đ

có th mặt b

3.1.3 3.1.2 Thi

Để đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh h phi công bay, đ

ả đo đ

có thể lắp đặt vừa vặn m ặt bên đ

3.1.3 Sơ đ

Thiết kế vỏ hộp thiết bị tr

ể đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh h phi công bay, đ

đo đ

ể lắp đặt vừa vặn m ên để lắp l

Sơ đ

ết kế vỏ hộp thiết bị tr

đo đạc v

ể lắp đặt vừa vặn m ể lắp l

Sơ đồ lắp ráp linh kiện thiết bị ết kế vỏ hộp thiết bị tr

ạc thi ể lắp đặt vừa vặn m

ể lắp l

ồ lắp ráp linh kiện thiết bị

Hình 4. Hình 2.

à thi ể lắp đặt vừa vặn m

ể lắp lên bu

Hình 4. Hình 2.

ể đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh h phi công bay, đồng thời

à thiết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th ể lắp đặt vừa vặn m

ên buồng lái không v

Hình 4. Hình 2.

ể đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh h ồng thời

ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th ể lắp đặt vừa vặn m

ồng lái không v

Hình 3.

Hình Sơ đ

Hình 2. M ết kế vỏ hộp thiết bị tr

ể đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh h ồng thời

ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th ể lắp đặt vừa vặn mà không che khu

ồng lái không v

Hình 3.

Sơ đ

Mạch in lớp tr ết kế vỏ hộp thiết bị tr

ể đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh h ồng thời,

ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th khơng che khu

ồng lái khơng v

Hình 3.

Sơ đồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị. ạch in lớp tr

ết kế vỏ hộp thiết bị máy bay ể đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh h

có th

ồng lái khơng v

Hình Thi

ồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị. ạch in lớp tr

ên máy bay ể đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh h

có thể dễ d

ồng lái không v

Thiết kế tổng thể ồ lắp ráp linh kiện thiết bị

ể dễ d

ồng lái không vư

ết kế tổng thể ồ lắp ráp linh kiện thiết bị

ể dễ d

ướng v

ồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị. ạch in lớp m

ể dễ dàng quan sát hình thi ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th

à khơng che khuất tầm nh ớng v

ồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị. ên m

ể đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh h

àng quan sát hình thi ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th

ất tầm nh

ớng vào kính che bu

ồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị. ên mạch in lớp d

ể đảm bảo lắp đặt thiết bị không ảnh hư

àng quan sát hình thi ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th

ất tầm nh

ào kính che bu

ết kế tổng thể c

ồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị. ạch in lớp d

ưởng đến thao tác v àng quan sát hình thi ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th

ất tầm nhìn c kính che bu

của vỏ hộp.

ởng đến thao tác v àng quan sát hình thi ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th

ìn phi cơng bay (vát kính che bu

ủa vỏ hộp.

ởng đến thao tác v àng quan sát hình thi ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích th

ủa phi cơng bay (vát kính che bu

ủa vỏ hộp.

ởng đến thao tác v àng quan sát hình thi

ết kế phần vỏ hộp thiết bị với kích thước 80 x 160 x 200 mm, phi công bay (vát kính che buồng lái)

ủa vỏ hộp

ồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị. ạch in lớp dưới.

ởng đến thao tác v àng quan sát hình thi

ớc 80 x 160 x 200 mm, phi công bay (vát

ồng lái)

ồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị. ới ởng đến thao tác v àng quan sát hình thi

ớc 80 x 160 x 200 mm, phi công bay (vát

ồng lái)

ồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị. ởng đến thao tác t

àng quan sát hình thiết bị, nhóm tác ớc 80 x 160 x 200 mm, phi công bay (vát

ồng lái)

ồ lắp ráp linh kiện hộp thiết bị

à tầm nh ết bị, nhóm tác ớc 80 x 160 x 200 mm, phi công bay (vát

ầm nh ết bị, nhóm tác ớc 80 x 160 x 200 mm, phi cơng bay (vát

ầm nhìn c ết bị, nhóm tác ớc 80 x 160 x 200 mm, phi công bay (vát

(5)

Thiết bị sử dụng nguồn điện áp 27V từ điện ắc quy máy bay, hệ thống nguồn thiết bị cần độ ổn định cao điều kiện vận hành khắc nghiệt Điện áp cấp từ máy bay thay đổi dải rộng có nhiều xung áp cao trình khởi động máy bay, thiết bị công suất lớn máy bay hoạt động

3.1.4 Kiểm tra thông số hoạt động chip GPS phần mềm

Sử dụng phần mềm Trimble GPS Studio Application để kiểm tra chức thu nhận tín hiệu từ GPS sau lắp ráp chipset theo vẽ Phần mềm giúp người dùng cấu hình GPS, với giao diện dễ sử dụng, phần mềm làm việc với cổng kết nối serial qua chuẩn USB

Qua kiểm tra thu GPS phần mềm cho thấy tín hiệu GPS thu nhận tốt, thu đảm bảo tiêu chuẩn thiết kế

3.2 Giao diện chức hệ phần mềm Hệ thống xây dựng với chức chính:

- Quản lý danh mục chung: Hình ảnh sân bay, địa tiêu, loại máy bay, ký hiệu quân sự, thiết lặp thông số chung cho hệ thống (màu sắc, đồ hình phương vị, tỉ lệ đồ…);

- Vẽ bay theo kế hoạch;

- Theo dõi trực tiếp vị trí máy bay hình thiết bị

Hình 5. Giao diện phân hệ hỗ trợ dẫn đường cho máy bay

Hình 6. Giao diện phân hệ hỗ trợ lập kế hoạch bay

Hiển thị phương vị, cự ly, độ cao, tốc độ hướng máy bay Hiển thị phương vị, cự ly so với sân bay, địa tiêu gần Lưu trữ danh sách điểm cố định

Hiển thị đầy đủ số liệu phương vị, cự ly, độ cao, tốc độ hướng máy bay, cịn hiển thị hình ảnh ký hiệu máy bay trực quan đồ số giúp phi công xác định vị trí máy bay

Ghi lại tồn số liệu bay phi cơng, giúp phi công người huy xem lại đường bay đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ

Thiết bị sử dụng đường bay kế hoạch lập sỹ quan dẫn đường để giúp phi công theo dõi đường bay bay ý định người huy

(6)

Thông số kỹ thuật hệ thống

Kiểu thiết bị L1 frequency, C/A code, thu 22 kênh Thời gian thu 0.5 - 3.5 phút

Độ xác Vị trí: ± m Tốc độ: 0.1 knots Độ cao: ± 8m Thời gian: UTC

Hiển thị Màn hình LCD, TFT 5inch cảm ứng, hiển thị đa sắc

Tốc độ cập nhật vị trí lần giây lên đến lần giây Đặc tính vật lý

Kích thước 8Hx16Wx20D (cm)

Nguồn điện 27VDC

Nhiệt độ Bộ thu: -40 đến +85oC

Độ ẩm 5% đến 95% 60oC

3.3 Lắp đặt thử nghiệm thiết bị

Hình 7. Thiết bị lắp đặt máy bay

(7)

Hình Quy trình thử nghiệm thiết bị máy bay 4 KẾT LUẬN

Nhóm tác giả đề xuất thử nghiệm thành công hệ thống thiết bị hỗ trợ cho phi cơng xác định vị trí bay máy bay Su-22M4 dựa thông tin thu từ hệ thống định vị GPS Thông tin máy bay xử lý thị đồ số với giao diện trực quan dễ sử dụng, qua cho phép phi cơng xác định vị trí máy bay Hệ thống thử nghiệm cho kết tốt Trung đoàn 937/Sư đồn 370 Tuy nhiên, hình thiết bị hiển thị nhỏ, điều kiện ánh sáng mặt trời ban ngày chưa phát huy tối tác dụng Để tốn giải triệt để, nhóm tác giả cần phải tối ưu giao diện hiển thị thiết bị, chuyển nút bấm hình cảm ứng sang nút bấm vật lý để hỗ trợ phi công thao tác tốt

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Thanh Hải, “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị định vị vệ tinh phục vụ giám sát, quản lý phương tiện giao thông đường bộ, đường sắt”, Đề tài dự án cấp nhà nước, 2010

Nghiên cứu xây dựng hệ thống định vị vệ tinh hỗ trợ phi công trên máy bay Su-22M4

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan