Khảo sát thuật toán trong kịch bản cụ thể là các trường hợp: có sự cắt nhau của đường bay của hai máy bay (Hình 3.1)và hai máy bay bay cùng đường nhưng ngược chiều nhau (Hình 3.2).
Các tham số ảnh hưởng đến quá trình mô phỏng và giá trị
Bảng 3.1. Các tham số ảnh hưởng đến quá trình mô phỏng
Tham số Giá trị Vận tốc gió Cấp 1 đến 3 Tầm nhìn xa 10km Độ ẩm 80% Mưa Không Mức bay 3000m
Mây Quang mây
38
nh 1. Trường hợp hai đường bay cắt nhau
nh 2. Trường hợp hai máy bay bay cùng đường bay nhưng ngược chiều
Và với mỗi trường hợp này ta lại có các trường hợp về sai khác độ cao bay của các máy bay: bằng hoặc khác nhau về độ cao.
Chương trình kiểm thử và đánh giá được xây dựng trên công cụ tính toán Matlab để mô phỏng các điều kiện môi trường gần giống như trong thực tế nhất có thể. Ở đây, các điều kiện chủ quan và khách quan của môi trường được mô hình hóa thành các hàm toán học để thuận lợi nhất cho công việc tính toán và đánh giá, các giá trị trong quá trình mô phỏng được ghi lại dưới dạng các bản nhật ký rõ ràng chính xác.
39
nh 3. Giao diện soạn thảo và biên dịch của Matlab
Giao diện đồ họa chương trình mô phỏng bao gồm cửa sổ đồ họa không gian ba chiều cung cấp hình ảnh mô phỏng về hai máy bay và các giới hạn đường bao của các vùng không gian cảnh báo. Bên canh đó, các phím chức năng và các ô nhập thông số dữ liệu cài đặt ban đầu cho các máy bay cũng được bố trí trên giao diện chương trình, bao gồm các thông số về tọa độ xuất phát, tọa độ đích và vận tốc của máy bay mục tiêu và các phím phục vụ chức năng quan sát các hướng của phối cảnh ba chiều.
40
nh 4 Giao diện đồ họa chương tr nh mô phỏng
Trên giao diện mô phỏng, một vùng không gian có kích thước 3x12x16 đơn vị hải lý (nautical mile - NM), đó chính là vùng không gian bay sẽ khảo sát trong tài liệu này. Vùng không này được giới hạn bởi ma trận [-6 6; -5 11; 1.5 3.5], điều đó có nghĩa là đồ thị ba chiều này sẽ biểu diễn vùng không gian có độ cao từ 1.5(NM) đến 3.5(NM) chiều dài theo đường bay từ -5 đến 11(NM) và chiều rộng từ -6 đến 6(NM).
41
Máy bay khảo sát được biểu diễn bởi một chấm màu đen còn các vùng không gian cảnh báo được biểu diễn bởi các mặt cong nhạt mầu có thể nhìn xuyên qua được. Vành đai bên ngoài gọi là vành đai xác định xung đột đường bay, đây là một vành đai của một mặt cầu có bán kính 5km.
nh 6. Vành đai xác định xung đột đường bay
Vành đai này có chiều cao xấp xỉ 11000 ft về hai phía trên và dưới của máy bay, do đó, các máy bay bay trên hoặc dưới độ cao này đều không có khả năng gây xung đột hàng không với máy bay khảo sát. Và trong thực tế, các bộ phát đáp ADS-B cũng chỉ quản lý vùng không gian 9000 ft trên và dưới máy bay. Nhìn theo hướng Oz, ta có thể thấy được hình dạng mặt cắt của vùng bao này. (Hình 3.7)
nh 7 Vành đai xác định xung đột đường bay nhìn từ trên xuống theo phương thẳng đứng
42
Các vùng cảnh báo tiếp theo sâu bên trong được biểu diễn bởi các mặt ellipsoid không tròn xoay dẹt theo phương ngang. Các mặt ellipsoid này là các mặt khép kín có độ dày theo phương ngang vào khoảng 850ft – 1200ft về 2 phía trên dưới của máy bay (Hình 3.8, 3.9)
nh 8 Vành đai xác định xung đột đường bay nh n theo phương ngang vuông góc với hướng bay của máy bay
43
nh 10 Vùng không gian cảnh báo (ellipsoid bên trong màu xanh lá mạ) nhìn theo hướng trực diện cùng phương chuyển động của máy bay
Mặt ellipsoid bên ngoài màu xanh lá mạ bao quang một vùng không gian gọi là vùng không gian cảnh báo, khoảng cách từ điểm xa nhất cho đến máy bay là 3.3 hải lý tương đương khoảng 40 – 45 giây thời gian cho đến khi xảy ra va chạm (nếu không xử lý). Mặt ellipsoid bên trong có khoảng cách từ điểm xa nhất cho đến máy bay là 2.5 hải lý tương đương khoảng 20 – 25 giây thời gian cho đến khi xảy ra va chạm (nếu không xử lý).
Giao diện đồ họa được bố trí sao cho các phím chức năng được đặt ở lề bên phải cùng với nhau tạo thành bảng điều khiển (Hình 3.11).
44
nh 11 Bảng điều khiển mô phỏng
Ta có bảng thông số máy bay xâm nhập (Intruder parameters) bao gồm các thông số về tọa độ điểm khởi hành (Start), điểm kết thúc (Destination) tính theo đơn vị hệ tọa độ Oxyz (đơn vị là NM) và vận tốc đều của máy bay (Velocity) tính theo km/h. Hai phím chức năng “Mode 1” và “Mode 2” dùng để cài đặt các thông số mặc định cho máy bay xâm nhập theo hai kịch bản khác nhau: một là xung đột đường bay trực diện, kịch bản còn lại là hai đường bay cắt nhau tương ứng với hai điểm waypoint – WP (là điểm đánh dấu quỹ đạo trên hành trình) khác nhau. Ở đây, thông số cài đặt
45
mặc định được đặt theo Mode 2: Start: [-5 10 10]; Destination: [5 5 10]; Velocity: 1000 km/h. Phím “Start” để bắt đầu chạy mô phỏng, phím “Reset” đưa mọi thông số của quá trình mô phỏng về trạng thái bắt đầu, bốn phím “Default”, “X-Y View”, “X-Z View” và “Y-Z View” dùng để điều chỉnh góc nhìn toàn cảnh theo như hình 3.12.
nh 12. ướng nhìn toàn cảnh mặc định
46
nh 14 ướng nhìn toàn cảnh theo phương ngang, vuông góc hướng chuyển động của máy bay
Ô nhập dữ liệu cuối cùng cho phép cài đặt vận tốc của máy bay khảo sát.
Đồ thị góc trái giao cửa sổ giao diện là sự mô phỏng màn hình hiển thị của phi công. Khi có máy bay xâm nhập thì sẽ có biểu tượng hiển thị vị trí và độ cao, qua đó phi công có thể hình dung được tình huống cụ thể.Ở đây, chấm đỏ biểu diễn máy bay xâm nhập và giá trị bên cạnh biểu diễn độ cao so với máy bay chủ tính theo đơn vị 100ft. Ví dụ như trong hình trên thì máy bay xâm nhập đang ở phía trước mũi máy bay khảo sát và đang bay thấp hơn 2.43x100ft. Trong trường hợp có nhiều máy bay xâm nhập vùng xác định xung đột thì cũng sẽ có tương ứng số chấm màu đỏ xuất hiện đi kèm với chênh lệch độ cao so với máy bay chủ được hiển thị dưới dạng số thực ngay bên cạnh chấm đỏ tương ứng. Chấm mầu đen biểu diễn máy bay chủ, luôn ở trung tâm màn hình. Bao quanh nó là vành đai tròn đứt nét trên màn hình có bán kính 5 hải lý tương ứng với vành đai xâm nhập trên thực tế. Ngoài ra trên màn hình phi công còn có ô ra đưa ra mệnh lệnh dưới dạng chữ (thay cho giọng nói trong hệ thống thực tế) cho phi công xử lý cho những tình huống cụ thể (góc trên, trái màn hình) (Hình 3.15).
47
nh 15 Mô phỏng màn hình phi công