BÁO CÁO MÔN HỌC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG MẶT đất HÀNG KHÔNG

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT HÀNG KHÔNG KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG o0o BÁO CÁO MÔN HỌC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG MẶT ĐẤT HÀNG KHÔNG GIÁO VIÊN BỘ MÔN : Ts NGUYỄN THANH DŨNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN NHỨT TRÍ NGƠ THỊ HUYỀN ĐÀO CẨM NGỌC DIỆP NGƠ QUANG DUY NGUYỄN CƠNG TRÍ LỚP: ĐV1- K9 Thành phố Hồ Chí Minh – 12/2018 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tên tiếng anh Tên tiếng việt Trung tâm kiểm soát đường dài ACC Area Control Centre ICAO International Avitation Organization ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu NDB Non Directional radio Đài dẫn đường vô hướng Beacon DME Distance Civil Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế Thiết bị đo khoảng cách Measuring Equipment VOR VHF Omnidirectional Đài dẫn đường vơ tuyến đa hướng radio Range sóng cực ngắn GPS Global System GNSS Global Navigation Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu Satellite System 10 ILS Instrument Positioning Hệ thống định vị toàn cầu Landing System 11 DDM Difference in Depth of Modulation Hệ thống dẫn đường hạ cánh xác Sự khác độ sâu điều chế Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUANG VỀ DẪN ĐƯỜNG HÀNG KHÔNG I Khái niệm II Các phương pháp dẫn đường hàng không III Phân loại thiết bị dẫn đường mặt đất IV Đánh giá thành tựu thiết bị không gian CHƯƠNG II: ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VÔ HƯỚNG - NDB I TIÊU CHUẨN CỦA TỔ CHỨC HÀNG KHÔNG DÂN DỤNG QUỐC TẾ VỀ ĐÀI DẪN ĐƯỜNG NDB (ICAO) Các khái niệm Giải tần số làm việc (Radio frequencies) 3 Công suất phát (Coverage) Điều chế (Modulation) Tín hiệu nhận dạng (Identification) Hệ thống giám sát điều khiển (Monitoring) Hệ thống cấp nguồn (Power supply) Ăng-ten (Antenna) Vị trí đặt đài (Siting) II TIÊU CHUẨN CỦA CỤC HÀNG KHÔNG VIỆT NAM VỀ ĐÀI DẪN ĐƯỜNG NDB Hệ thống đài NDB khu vực TCT cảng HKMN Hệ thống đài NDB khu vực TCT cảng HKMB Hệ thống đài NDB khu vực TCT cảng HKMT Hệ thống đài NDB khu vực quản lý bay 10 Đường hàng không 11 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 Đường hàng khơng nội địa 11 Đường hàng không quốc tế 11 III GIỚI THIỆU 11 IV CẤU TẠO, CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ ĐÀI NDB 12 Cấu tạo 12 Chức 13 Nhiệm vụ 14 V NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÀI NDB 16 VI ƯU – NHƯỢC ĐIỂM ĐÀI NDB 17 Ưu điểm 17 Nhược điểm 17 VII CÁC PHƯƠNG THÚC KHAI THÁC NDB 17 Đài NDB sử dụng cho dẫn đường trung cận 17 Đài NDB sử dụng cho dẫn đường tiếp cận vùng chờ 18 CHƯƠNG III: ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VÔ TUYẾN ĐA HƯỚNG SÓNG CỰC NGẮN – VOR 19 I TIÊU CHUẨN CỦA TỔ CHỨC HÀNG KHÔNG DÂN DỤNG QUỐC TẾ VỀ ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VOR (ICAO) 19 Giải tần làm việc (Radio frequencies) 19 Tầm phủ sóng (Coverage) 19 Điều chế (Modulation) 20 a Đối với đài CVOR: 20 b Đối với đài DVOR: 20 Tín hiệu nhận dạng thoại (Identification) 21 Hệ thống giám sát điều khiển 21 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng không - Nhóm - DV1-k9 Cấp nguồn (Supply) 21 Vị trí đặt đài (Siting) 21 Hệ thống anten (Antenna) 22 Điều kiện môi trường 22 a Nhiệt độ: 22 b Độ ẩm tương đối: 22 c Tốc độ gió lớn nhất: 23 II TIÊU CHUẨN CỦA CỤC HÀNG KHÔNG VIỆT NAM VỀ ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VOR 23 Giải tần làm việc (Radio frequencies) 23 Tầm phủ sóng (Coverage) 23 Điều chế (Modulation) 23 Tín hiệu nhận dạng thoại (Identification) 25 Hệ thống giám sát điều khiển 26 Cấp nguồn (Supply) 27 Vị trí đặt đài (Siting) 27 Hệ thống anten (Antenna) 27 Điều kiện môi trường 28 a Nhiệt độ: 28 b Độ ẩm tương đối: 28 c Tốc độ gió lớn nhất: 28 III GIỚI THIỆU 28 IV CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ VÀ PHÂN LOẠI ĐÀI VOR 29 Chức 29 Nhiệm vụ 29 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 Phân loại 29 V MẠNG VOR/DME TẠI VIỆT NAM 30 VI NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÀI VOR 32 VII ƯU – NHƯỢC ĐIỂM ĐÀI VOR 35 Ưu điểm 35 Nhược điểm 35 VIII PHÂN LOẠI 36 Theo vị trí triển khai 36 Theo nguyên lý hoạt động 36 IX CVOR 36 Phổ tín hiệu phát 36 Sơ đồ khối đài CVOR 37 Tín hiệu pha chuẩn CVOR 45 Tín hiệu pha biến thiên CVOR 45 X DVOR 49 Phổ tín hiệu đài phát 49 Sơ đồ khối đài DVOR 49 Hình 3- 25: Sơ đồ khối tạo tín hiệu biên 51 Hiệu ứng Doppler 57 Tín hiệu pha chuẩn đài DVOR 58 Tín hiệu pha biến thiên đài DVOR 58 a Đài SSB-DVOR ( Single Sideband DVOR) 60 b Đài DSB-DVOR ( Double Sideband DVOR) 60 c Đài ASB-DVOR ( Alternate DVOR ) 61 CHƯƠNG IV: THIẾT BỊ ĐO CỰ LY BẰNG VÔ TUYẾN – DME 62 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 I TIÊU CHUẨN CỦA TỔ CHỨC HÀNG KHÔNG DÂN DỤNG QUỐC TẾ VỀ THIẾT BỊ ĐO CỰ LY BẰNG VÔ TUYẾN – DME (ICAO) 62 Các khái niệm 62 Các yêu cầu 63 a Cấu hình 63 b Nguyên lý đo cự ly 64 c Khi trạm DME làm việc kết hợp với hệ thống ILS, MLS trạm VOR 67 Các đặc tính kỹ thuật hệ thống 67 a Tầm phủ sóng ( coverage) 67 b Độ xác ( accuracy) 67 c Giải tần phân cực (Radio frequencies and polarization) 67 d Tín hiệu nhận dạng (Identification) 68 e Vị trí lắp đặt (Siting) 68 f Chú ý DME làm việc với ILS,MLS 68 II TIÊU CHUẨN CỦA CỤC HÀNG KHÔNG VIỆT NAM VỀ THIẾT BỊ ĐO CỰ LY BẰNG VÔ TUYẾN – DME 69 Đặc tính hoạt động (Performance) 70 a Cự ly (Range) 70 b Tầm phủ sóng (Coverage) 70 c Độ xác (Accuracy) 70 Phân kênh (Channelling) 70 Tần số lặp lại xung hỏi (Interrogation pulse repetition frequency) 71 Dung lượng xử lý hệ thống (Aircraft handling capacity of the system) 71 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 Sự nhận dạng máy phát đáp (Transponder identification) 72 III CẤU TẠO, ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ DME 74 Cấu tạo 74 a Cấu trúc trạm mặt đất 74 b Cấu trúc trạm máy bay 75 Chức 76 Nhiệm vụ 76 a Trong chế độ En-route 76 b Trong chế độ Landing 77 Đặc điểm 77 a Có thể đồng thời tối đa trả lời cho 100 máy bay 77 b Lắp anten VOR/DME 77 c Lắp với ILS 78 IV NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA DME 78 V ƯU – NHƯỢC ĐIỂM ĐÀI DME 79 Ưu điểm 80 Nhược điểm 80 VI PHÂN LOẠI 80 CHƯƠNG V: HỆ THỐNG HẠ CÁNH BẰNG THIẾT BỊ - ILS 82 PHẦN A: TỔNG QUAN VỀ ILS 82 I TIÊU CHUẨN CỦA TỔ CHỨC HÀNG KHÔNG DÂN DỤNG QUỐC TẾ VỀ HỆ THỐNG HẠ CÁNH BẰNG THIẾT BỊ - ILS (ICAO) 82 Các khái niệm 82 Các yêu cầu 84 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 Đài Localizer hệ thống giám sát kết hợp 85 Đài Glidepath hệ thống giám sát kết hợp 89 Sự kết hợp tần số làm việc hệ thống ILS 91 VHF marker beacons 93 Các vùng giới hạn hệ thống ILS 95 II TIÊU CHUẨN CỦA CỤC HÀNG KHÔNG VIỆT NAM VỀ HỆ THỐNG HẠ CÁNH BẰNG THIẾT BỊ - ILS 97 III GIỚI THIỆU 99 IV MƠ HÌNH, CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ ILS 99 Mơ hình 99 Chức nhiệm vụ 100 V ƯU - NHƯỢC ĐIỂM ĐÀI ILS 101 VI Các phương thức khai thác hệ thống ILS 101 PHẦN B: LOCALIZER 101 I TIÊU CHUẨN CỦA TỔ CHỨC HÀNG KHÔNG DÂN DỤNG QUỐC TẾ (ICAO) 101 10 Giải tần làm việc (Radio frequencies) 102 11 Tầm phủ sóng (Coverage) 102 12 Điều chế (Modulation) 104 13 Tín hiệu nhận dạng thoại (Identification) 106 14 Hệ thống giám sát điều khiển 107 15 Cấp nguồn (Supply) 108 16 Vị trí đặt đài (Siting) 109 17 Hệ thống anten (Antenna) 109 18 Điều kiện môi trường 109 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 II TIÊU CHUẨN CỦA CỤC HÀNG KHÔNG VIỆT NAM VỀ ĐÀI CHỈ HƯỚNG HẠ CÁNH -LOCALIZER 109 10 Giải tần làm việc (Radio frequencies) 109 11 Tầm phủ sóng (Coverage) 109 12 Điều chế (Modulation) 111 13 Tín hiệu nhận dạng thoại (Identification) 111 14 Hệ thống giám sát điều khiển 112 15 Cấp nguồn (Supply) 112 16 Vị trí đặt đài (Siting) 112 17 Hệ thống anten (Antenna) 113 18 Điều kiện môi trường 113 III GIỚI THIỆU 113 IV CẤU TẠO, CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ ĐÀI CHỈ HƯỚNG HẠ CÁNH -LOCALIZER 113 Cấu tạo 113 Chức Nhiệm vụ 114 V SƠ ĐỒ KHỐI CỦA ĐÀI CHỈ HƯỚNG HẠ CÁNH –LOCALIZER 115 PHẦN C: GLIDEPATH 115 I TIÊU CHUẨN CỦA TỔ CHỨC HÀNG KHÔNG DÂN DỤNG QUỐC TẾ VỀ ĐÀI CHỈ GÓC HẠ CÁNH - GLIDEPATH (ICAO) 115 Giải tần làm việc (Radio frequencies) 115 Tầm phủ sóng (Coverage) 116 Điều chế (Modulation) 116 Hệ thống giám sát điều khiển 116 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 Hệ thống giám sát tạo tín hiệu báo động tiêu chuẩn sau bị vi phạm : a Góc hạ cánh  bị dịch chuyển : - 0,075 theo chiều âm (nhỏ ) - 1,10  theo chiều dương (lớn ) b Công suất giảm : - 50% (với hệ thống tần số) - 20% (với hệ thống tần số) c Độ nhạy dịch chuyển sai 25% so với danh định Hệ thống anten (Antenna) Anten alfford Điều kiện mơi trường Trời trong, gió nhẹ, tầm nhìn thống II TIÊU CHUẨN CỦA CỤC HÀNG KHÔNG VIỆT NAM VỀ ĐÀI CHỈ GÓC HẠ CÁNH - GLIDEPATH Giải tần làm việc (Radio frequencies) Đài góc hạ cánh phải hoạt động dải tần từ 328,6 MHz đến 335,4 MHz Đối với loại tần số sai số tần số cho phép ± 0,005% Đối với loại hai tần số sai số tần số cho phép ± 0,002% dải tần danh định dành cho sóng mang phải đối xứng qua tần số phân định Với tất giá trị sai số cho phép áp dụng, khoảng phân cách tần số sóng mang đài góc hạ cánh hai tần số phải không nhỏ kHz khơng lớn 32 kHz Tầm phủ sóng (Coverage) - Ít 18,5 Km (10 Nm) : • Theo góc phương vị : ± 8° so với đường tâm • Theo độ cao : +1,75θ – 0,45θ 117 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 Điều chế (Modulation) - Điều chế AM - Sự xạ đài góc hạ cánh phải phân cực ngang - Độ sâu điều chế danh định sóng mang tần số làm việc tín hiệu âm tần 90 Hz 150 Hz tạo phải 40% dọc theo đường góc hạ cánh Độ sâu điều chế phải nằm giới hạn từ 37,5% đến 42,5% - Độ nhạy dịch chuyển (Displacement sensitivity): DS phải điều chỉnh trì khoảng: •  25% so với giá trị danh định ILS Cấp I •  20% so với giá trị danh định ILS Cấp II •  15% so với giá trị danh định ILS Cấp III Tín hiệu nhận dạng thoại (Identification) Tín hiệu nhận dạng phải sử dụng mã Morse quốc tế bao gồm hay ba chữ Với tốc độ từ/phút Hệ thống giám sát điều khiển - Hệ thống giám sát tạo tín hiệu báo động tiêu chuẩn sau bị vi phạm : a Góc hạ cánh bị dịch chuyển hơn: - 0,075 theo chiều âm (nhỏ ) - 1,10 theo chiều dương (lớn ) b Công suất giảm : - 50% (với hệ thống tần số) - 20% (với hệ thống tần số) c Độ nhạy dịch chuyển sai 25% so với danh định Cấp nguồn (Supply) - Mạng lưới điện - Bình acquy 118 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng không - Nhóm - DV1-k9 - Máy phát điện Vị trí đặt đài (Siting) - Hệ thống ăng-ten đài Glidepath đặt phía bên trái phải đường CHC, cách ngưỡng hạ cánh đường CHC khoảng 1.000 ft (khoảng 300 m) Hệ thống anten (Antenna) Anten alfford Điều kiện mơi trường Trời trong, gió nhẹ, tầm nhìn thống III GIỚI THIỆU Thiết bị đài góc hạ cánh nằm hệ thống dẫn hạ cánh xác ILS thuộc hệ thống dẫn đường hàng khơng, hệ thống lắp đặt sân bay nhằm mục đích hướng dẫn tàu bay tiếp cận hạ cánh thiết bị cách xác, đặc biệt điều kiện thời tiết khó khăn (tầm nhìn bị hạn chế) IV CẤU TẠO, CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ ĐÀI CHỈ GÓC HẠ CÁNH GLIDEPATH Cấu tạo - Trường điện từ xạ từ hệ thống ăng-ten Glidepath trường điện từ hỗn hợp mà điều chế biên độ hai tín hiệu âm tần 90 Hz 150 Hz Giản đồ xạ ăng-ten cung cấp đường thẳng hạ cánh nằm mặt phẳng đứng chứa trục đường CHC với tín hiệu âm tần 150 Hz vượt trội nằm phía tín hiệu âm tần 90 Hz vựơt trội nằm phía - Ký hiệu  góc danh định đường hạ cánh Glidepath, gọi góc hạ cánh - Thơng thường góc hạ cánh chọn khoảng từ 2 đến 4, thường chọn 3 119 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 - Góc hạ cánh điều chỉnh trì khoảng : •  0,075 so với  với ILS Cấp I & II •  0,04 so với  với ILS Cấp III Chức Nhiệm vụ Sự kết hợp tần số làm việc hệ thống ILS a Việc kết hợp tần số làm việc đài Localizer đài Glidepath đường CHC phải tuân thủ theo tiêu chuẩn ( Xem bảng 5-1) b Ở khu vực có 20 hệ thống ILS trở xuống, việc kết hợp tần số làm việc đài Localizer đài Glidepath đường CHC phải tuân thủ theo tiêu chuẩn ( Xem bảng 5-2) c Sự kết hợp tần số đài Localizer đài DME Khi DME sử dụng hệ thống ILS phải có kết hợp tần số DME đài Localizer Sự kết hợp phải tuân thủ theo tiêu chuẩn ICAO (Xem bảng 5-3) 120 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 CHƯƠNG VI: HỆ THỐNG VỆ TINH DẪN ĐƯỜNG TOÀN CẦU I Định nghĩa, chức thành phần GNSS Định nghĩa Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu ( GNSS ) hệ thống xác định vị trí thời gian tồn giới, bao gồm hay nhiều hệ vệ tinh, máy thu tàu bay hệ thống kiểm tra mức độ toàn vẹn tăng cường điều cần thiết để hổ trợ đặc tính dẫn đường theo yêu cầu cho hoạt động Chức GNSS thực chức cung cấp liệu vị trí thời gian cho tàu bay Thành phần GNSS bao gồm thành phần khác đặt mặt đất, vệ tinh tàu bay sau :  Hệ thống định vị toàn cầu – GPS  Hệ thống vệ tinh dẫn đường qũy đạo toàn cầu – GLONASS  Hệ thống vệ tinh dẫn đường tòan cầu – GALILEO  Hệ thống tăng cường tàu bay – ABAS  Hệ thống tăng cường vệ tinh – SBAS  Hệ thống tăng cường mặt đất – GBAS  Hệ thống tăng cường mặt đất diện rộng – GRAS  Máy thu GNSS tàu bay Hệ quy chiếu không gian thời gian GNSS sử dụng hệ quy chiếu không gian thời gian sau: a Hệ quy chiếu không gian: - GNSS cung cấp thơng tin vị trí cho người sử dụng theo hệ tọa độ WGS-84 ( World Geodetic System – 1984 ) 121 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 - Nếu thành phần GNSS sử dụng khác hệ tọa độ WGS – 84, tham số biến đổi thích hợp phải cung cấp b Hệ quy chiếu thời gian: GNSS cung cấp liệu thời gian cho ngừơi sử dụng theo hệ thời gian UTC (Universal Time Coordinated) Đặc tính tín hiệu GNSS (GNSS SIS /Signal-in space performance) Sự kết hợp thành phần GNSS máy thu người sử dụng phải đáp ứng yêu cầu tín hiệu khơng gian sau: Loại khai thác Độ xác ngang 95% (1) 3.7 km (2.0 Nm) (6) Độ xác dọc 95% (1) - Đường dài & Trung cận 0.74 km (0.4 Nm) Tiếp cận đầu/giữa,N PA, hạ cánh NPA với dẫn đường dọc (APVI) NPA với dẫn đường dọc (APVII) Bay đường dài Mức độ vẹn toàn (2) thời gian báo động (3) Mức độ liên tục (4) Mức độ sẳn sàng (5) Loại RNP tương ứng 1-107 /h 1-107 /h 15 s 220 m (720 ft) - 1-107 /h 10 s 220 m (720 ft) 20 m (66 ft) 12x107 lần tiếp cận 10 s 0.99 to 0.999 99 0.999 to 0.999 99 0.99 to 0.999 99 0.99 đến 0.999 99 20 đến 10 - 16.0 m (52 ft) 8.0 m (26 ft) 12x107 lần tiếp cận 6s 1-104 /h to 1-108 /h 1-104 /h to 1-108 /h 1-104 /h to 1-108 /h 18x10-6 / khoản g 15s 18x10-6 / khoản g 15s 122 0.99 đến 0.999 99 đến 0.5 đến 0.3 0.3/125 0.03/50 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 Loại khai thác Tiếp cận xác cấp (8) Độ xác ngang 95% (1) 16.0 m (52 ft) Độ Mức thời Mức độ gian độ liên tục (4) xác vẹn báo dọc toàn động (2) (3) 95% (1) 6.0m 16s 1đến 2x10 8x10-6 4.0m lần / (20 ft tiếp khoản đến 13 cận g 15s ft) (7) Bảng 6- 1: Đặc tính tín hiệu GNSS Mức độ sẳn sàng (5) Loại RNP tương ứng 0.99 đến 0.999 99 0.02/40 Giải thích ý: (1) : Các giá trị 95% lỗi vị trí tín hiệu GNSS yêu cầu cho hoạt động điểm có cao độ thấp thềm (HAT) cung cấp (2) : Định nghĩa mức độ vẹn toàn bao gồm yêu cầu thời gian báo động thời gian chậm phải đưa cảnh báo kể từ phát thấy lỗi (vượt qúa giới hạn báo động) hệ thống Các giới hạn báo động là: Loại khai thác Bay đường dài Bay đường dài Bay đường dài trung cận NPA APV-I Giới hạn báo động ngang (HAL) 7.4 km (4 NM) 3.7 km (2 Nm) 1.85 km (1 Nm) 556 m (0.3 Nm) 556 m (0.3 Nm) 40.0 m (130 ft) 40.0 m (130 ft) Giới hạn báo động dọc (VAL) Loại RNP tương ứng N/A 20 đến 10 N/A đến N/A N/A 0.5 đến 0.3 50 m (164 ft) APV- II 20.0 m (66 ft) Tiếp cận 15.0 m đến 10.0 xác Cấp m (50 ft đến 33 ft) Bảng 6- 2: Các mức giới hạn báo động 123 0.3/125 0.03/50 0.02/40 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 (3) : Các u cầu độ xác thời gian báo động bao gồm đặc tính danh định máy thu khơng lỗi (4) : Giá trị phụ thuộc vào hệ số khai thác bao gồm mật độ không vận, tính phức tạp khơng phận, mức độ sẳn sàng phương tiện dẫn đường khác (5) : Giá trị phụ thuộc vào hệ số khai thác bao gồm: tần suất khai thác, điều kiện mội trường, phạm vi thời gian yếu kém, tầm phủ Radar, mật độ không vận phương thức khai thác, mức độ sẳn sàng phương tiện dẫn đường khác (6) : Yêu cầu chặt chẽ độ xác đòi hỏi dạng RNP kết hợp (7) : Một giải giá trị mô tả tiếp cận xác cấp I (8) : Các yêu cầu đặc tính tín hiệu GNSS cấp II & III phát triển sau II Hệ định vị toàn cầu GPS Thành phần, ưu điểm a Thành phần Hệ GPS hệ thống dẫn đường vệ tinh Hoa Kỳ kiểm soát trì hoạt động Hệ bao gồm ba phận Chùm vệ tinh, Hệ thống điều khiển mặt đất Bộ phận người sử dụng Chùm vệ tinh: Chùm vệ tinh hệ GPS có tất 28 vệ tinh làm việc dự phòng Các vệ tinh xếp sáu mặt phẳng quĩ đạo nghiêng 55 so với mặt phẳng xích đạo Quĩ đạo chùm vệ tinh hệ GPS gần tròn với cao độ 20.200 Km (11.900 NM) Khoảng thời gian cần thiết để bay hết vòng quĩ đạo tương ứng 12 nưả thời gian quay trái đất Mỗi vệ tinh phát hai tần số vô tuyến phục vụ mục đích định vị, L1 tần số 1.575,42 MHz phục vụ cho dân L2 tần số 1.227,6 MHz phục vụ cho quân Các tần số sóng mang điều chế tín hiệu giả ngẫu nhiên C/A, P điện văn dẫn đường Các tần số sóng mang tín hiệu điều chế điều khiển đồng hồ nguyên tử đặt vệ tinh 124 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng không - Nhóm - DV1-k9 Hệ thống điều khiển mặt đất: bao gồm bốn trạm giám sát đặt Diego Garreia, Đảo Ascension, Đảo Kwajalein Đảo Hawail; trạm điều khiển trung tâm điều hành khơng gian Colorado – Hoa Kỳ Mục đích hệ thống điều khiển điều khiển hoạt động vệ tinh, xác định quĩ đạo, xử lý đồng hồ nguyên tử, truyền điện văn cần thông báo lên vệ tinh Bộ phận người sử dụng: Bao gồm tất đối tượng sử dụng cho mục đích dân quân Các máy thu riêng biệt theo dõi mã pha sóng mang (hoặc hai) thu nhận điện văn thơng báo Bằng cách so hàng tín hiệu đến từ vệ tinh với mã phát lưu giữ máy thu, ta xác định cự ly đến vệ tinh Nếu cự ly tới bốn vệ tinh liên kết với thông số quĩ đạo vệ tinh máy thu xác định ba giá trị toạ độ địa tâm vị trí b Các ưu điểm hệ GPS - Độ xác cao 95% thời gian 99,99% thời gian Lỗi vị trí theo phương ngang 100m 300m Lỗi vị trí theo phương dọc 156m 500m - Giá thành hạ: Khi so sánh với phép đo đòi hỏi ngắm thơng, phép đo GPS loại bỏ hẳn việc ngắm thông trạm đo, giảm thiểu số lượng trạm đo cần xây dựng cho phép lựa chọn vị trí trạm đo cách thuận tiện hợp lý Bản thân giá thiết bị GPS rẻ - Hệ tọa độ thống nhất: Trước tháng 07/1985, hệ tọa độ trắc địa giới WGS – 72 sử dụng Từ tháng 07/1985 đến tháng 09/1986 hệ toạ độ WGS – 84 dùng cho tính tốn dự đốn lịch thiên văn, sau lại chuyển đổi trở hệ WGS – 72 Từ tháng 01/1987 hệ toạ độ WGS – 84 thức sử dụng 125 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 ứng dụng Sử dụng hệ toạ độ WGS – 84 đặc điểm có ảnh hưởng rộng rãi hệ GPS làm sở thống số liệu nhận từ nguồn ngoại lai hệ thống định vị tương đối khác Chức quĩ đạo vệ tinh GPS Mười vệ tinh (SV) thuộc Block I chế tạo phóng khoảng từ năm 1978 đến 1985 với mục đích thử nghiệm cung cấp dịch vụ dẫn đường hai chiều (2D) Các vệ tinh thuộc Block I khơng có đặc điểm giáng cấp độ xác định vị tương mã C/A gọi SA (Selective Available) Chòm 24 vệ tinh thuộc Block II ( II-1 đến II-24 ) đưa vào hoạt động từ năm 1989 đến 1994, cung cấp tính hoạt động đầy đủ vào năm 1995 mở đầu kỷ nguyên hoạt động hệ thống định vị GPS Các vệ tinh thuộc Block II thiết kế để làm việc vòng 7,5 năm Ban đầu vệ tinh sử dụng SA, ngày 01/05/2000, chức bị hủy bỏ hoàn toàn Các vệ tinh Block IIR phóng từ năm 1996 để thay vệ tinh Block II Các vệ tinh thay có khả tự động tạo điện văn dẫn đường Từ năm 2001, Boeing phát triển vệ tinh thuộc Block IIF bao gồm 33 vệ tinh phóng lên để trì hoạt động hệ thống GPS cho giai đoạn tiếp sau Chức chủ yếu chùm vệ tinh GPS là: (a) Ghi nhận lưu trữ thông tin truyền từ phận kiểm soát (b) Thực phép xử lý liệu có chọn lọc vệ tinh (c) Duy trì khả xác cao đồng hồ thời gian 126 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 (d) Thơng báo điện văn dẫn đường đến người sử dụng tín hiệu khác (e) Thay đổi quĩ đạo bay nhờ tên lửa đẩy điều khiển hệ thống điều khiển mặt đất Vị trí danh định chùm vệ tinh GPS quĩ đạo thể hình 6-1 Hình 6- 1: Vị trí danh định chùm vệ tinh GPS III Hệ thống vệ tinh dẫn đường qũy đạo toàn cầu – GLONASS Thành phần, ưu điểm hệ thống GLONASS a Thành phần - Tương tự hệ GPS, hệ thống vệ tinh dẫn đường qũy đạo toàn cầu GLONASS hệ thống dẫn đường vệ tinh Nga kiểm soát trì hoạt động - Hệ bao gồm ba phận Chùm vệ tinh, Hệ thống điều khiển mặt đất Bộ phận người sử dụng 127 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng không - Nhóm - DV1-k9 - Chùm vệ tinh: Chùm vệ tinh hệ GLONASS bao gồm tất 24 vệ tinh làm việc dự phòng Các vệ tinh xếp ba mặt phẳng quĩ đạo (tám vệ tinh qũy đạo) cách 120 quanh xích đạo nghiêng 64,8 so với mặt phẳng xích đạo Quĩ đạo vệ tinh hệ GLONASS gần tròn với cao độ 19.100 Km (10.300 NM) Khoảng thời gian cần thiết để bay hết vòng quĩ đạo tương ứng 11h15' b Các ưu điểm hệ GLONASS: GLONASS cung cấp tín hiệu dẫn đường kênh tiêu chuẩn (CSA), có độ xác theo yêu cầu sau: 95% thời gian 99,99% thời gian Lỗi vị trí theo phương ngang 28 m 140 m Lỗi vị trí theo phương dọc 60 m 585 m GLONASS nâng cấp để trở thành hệ thống GLONASS đại (hệ thống GLONASS-M) Chức quĩ đạo vệ tinh GLONASS Các vệ tinh đặt vào khe qũy đạo hình 7-2 Dựa tình trạng 24 vệ tinh GLONASS, trung tâm điều khiển mặt đất xác định 21 vệ tinh tốt chế độ làm việc Phân cách vĩ độ pha qũy đạo mặt phẳng số nhân 45 Các vệ tinh mặt phẳng qũy đạo thứ thứ dịch chuyển  30 so với mặt phẳng qũy đạo thứ 128 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 Hình 6- 2: Qũi đạo vệ tinh GLONASS Hệ quy chiếu thời gian Thời gian GLONASS trì khoảng sai lệch 1ms so với thang thời gian quốc gia Nga UTC (SU): | tGLONASS – ( UTC + 03 00 phút ) | < 1ms Độ xác việc đồng thời gian vệ tinh 20 ns ( 1 ) Hệ quy chiếu không gian Lịch thiên văn GLONASS phát theo hệ toạ độ địa tâm cố định PZ 90 Việc chuyển đổi hệ toạ độ PZ 90 WGS – 84 xác định theo biểu thức: 129 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng không - Nhóm - DV1-k9   0.82  10  0  X  X  11         6 6 Y    (  012  10 )  82  10   Y        Z   0.9 0 1  Z  PZ  90 WGS  84  Các lỗi chuyển đổi không vượt 1,5 m (1 sigma) dọc theo trục toạ độ X, Y Z biểu diễn m IV Các hệ thống tăng cường Để khắc phục hạn chế cố hữu hệ thống đáp ứng yêu cầu đặc tính tín hiệu (như độ xác, độ tin cậy, khả sẳn sàng tính liên tục) tất giai đoạn hành trình bay Hệ thống GPS GLONASS yêu cầu độ tăng cường khác nhau, chia làm ba loại sau: Hệ thống tăng cường tàu bay (ABAS – Aircraft Based Augmentation System) Một dạng hệ thống tăng cường tàu bay gọi máy thu tự động theo dõi tính tồn vẹn (RAIM – Receiver Autonomous Integrity Monitoring), máy thu sử dụng bốn vệ tinh Với vệ tinh ước tính vị trí độc lập, vị trí khơng phù hợp, suy luận có vệ tinh đưa thơng tin khơng xác Nếu có vệ tinh, tính tốn nhiều vị trí độc lập máy thu sau xác định vệ tinh bị lỗi loại khỏi việc áp dụng để xác định vị trí Hệ thống tăng cường mặt đất (GBAS – Ground Based Augmentation System) Đối với hệ thống tăng cường mặt đất, máy giám sát đặt gần sân bay nơi đáp ứng yêu cầu khai thác xác mong muốn Các tín hiệu chuyển trực tiếp lên tàu bay vùng phụ cận sân bay khoảng 37 Km (20 Nm) Các tín hiệu cung cấp thơng tin xác nhằm tăng độ xác vị trí ln với thơng tin độ tin cậy vệ tinh, khả yêu cầu đường truyền liệu mặt đất tàu bay 130 Báo cáo tổng hợp môn hệ thống dẫn đường mặt đất hàng khơng - Nhóm - DV1-k9 Hệ thống tăng cường vệ tinh (SBAS – Satellite Based Augmentation System ) Sẽ không thực tế cung cấp tầm phủ cho tất giai đoạn hành trình bay hệ thống tăng cường mặt đất Có cách để cung cấp tăng cường tầm phủ khu vực rộng sử dụng vệ tinh để truyền thông tin tăng cường Điều gọi tăng cường vệ tinh Việc cung cấp tăng cường vệ tinh vệ tinh địa tĩnh có hạn chế định, trợ giúp tất giai đoạn hành trình bay, đặc biệt giai đoạn tiếp cận xác hạ cánh cấp cao Khi qũy đạo vệ tinh nằm đường xích đạo, vùng Bắc cực khơng thu tín hiệu bị che khuất thân tàu bay địa hình Điều có nghĩa qũy đạo vệ tinh tăng cường cho GNSS khác hệ thống tăng cường mặt đất cần thiết xem xét nhằm làm giảm hạn chế V Các phương thức khai thác hệ thống GNSS - Tất giai đoạn hành trình bay bao gồm: Di chuyển sân (Surface), Cất cánh (Departure), Bay đường dài (En-route), Bay qua đại dương (Ocean), Tiếp cận (Approach), Hạ cánh (Landing)…đều sử dụng GNSS để dẫn đường - Từng giai đoạn thoả mãn đặc tính tín hiệu sai số cho phép - Sử dụng GNSS tạo đường bay linh hoạt, khai thác hiệu bầu trời - Hiện thiết bị GNSS đạt độ xác cấp I - GNSS phương tiện dẫn đường tương lai 131