Đối với hệ thống radar sơ, thứ cấp quá trình lựa chọn điểm đặt đòi hỏi công tác khảo sát kỹ càng, địa hình đặt trạm, mức công suất, tính tổn hao đường truyền, phương án nguồn được tính toán tỷ mỉ, kỹ lưỡng. Thêm vào đó, để thiết lập 1 trạm
radar, diện tích cần thiết lên đến hàng ngàn mét vuông, địa hình quang đãng. Đây là yêu cầu không phải lúc nào cũng thực hiện được dễ dàng.
Đất nước Việt Nam với đặc thù địa hình bao gồm cả núi cao và hải đảo. Việc các trạm radar hiện tại không phủ được hết vùng thông báo bay Hồ Chí Minh cũng đến từ khó khăn trong việc đặt trạm trên đảo xa.
Đối với hệ thống ADS-B, do kích thước trạm mặt đất yêu cầu rất nhỏ nên có thể thiết lập trạm thu ADS-B tại các nơi đảo xa hoặc trên núi cao mà không gặp nhiều trở ngại. Từ thực tế bài toán tầm phủ tại FIR Hồ Chí Minh, giải pháp thiết lập trạm
ADS-B ngoài đảo xa để hỗ trợ, bổ sung cho hệ thống giám sát dùng radar thứ cấp là một bài toán khả thi.
3.2.2. Nguồn điện
Đối với hệ thống radar giám sát sơ, thứ cấp công suất trạm có thể lên đến hàng chục KW do đó nếu không duy trì được nguồn điện ổn định thì chất lượng dịch vụ giám sát cũng gặp nhiều bất lợi, ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ quản lý không lưu. Điều này rất khó thực hiện được nếu phải đặt trạm radar tại các vùng đảo xa. Ở Việt Nam hiện nay, tại các quần đảo vẫn chưa có điện lưới từ đất liền mà phải chạy bằng hệ thống máy phát điện và bắt đầu sử dụng các nguồn năng lượng mới, nhưng công suất cung cấp không cao.
Đối với hệ thống ADS-B, nguồn điện sử dụng là nguồn điện một chiều (hoặc xoay chiều) công suất nhỏ. Với công suất này, ta hoàn toàn có thể sử dụng các nguồn năng lượng mới như năng lượng bằng sức gió, năng lượng từ thủy triều hay thiết thực hơn là năng lượng mặt trời. Chính vì lẽ đó mà ADS-B rất tiện lợi và chiếm ưu thế khi phải đứng một mình ở những nơi có địa hình phức tạp và khắc nghiệt như những vùng núi cao, hải đảo.
Trên thực tế, ở các vùng biển của Mỹ và Úc, nguồn cung cấp cho đa số trạm ADS-B là từ các tấm pin mặt trời và hệ thống lưu điện UPS.
3.2.3. Công suất và tầm phủ
Với radar sơ cấp, dù công suất lên đến hơn 10 KW nhưng tầm phủ chỉ được khoảng 70 – 150 NM. Chúng ta biết rằng không thể tăng công suất để có được tầm phủ xa hơn vì đặc tính suy hao của sóng điện từ trong không gian tự do. Chính vì vậy, radar sơ cấp trong hàng không dân dụng chỉ thực sự hữu dụng trong các vùng tiếp cận và hạ cánh. Đối với quân sự, hệ thống radar sơ cấp có công suất lớn hơn rất nhiều, điều này cũng có thể gây nhiễu cho các thiết bị viễn không khác, đặc biệt với số lượng thiết bị viễn thông nhiều (VHF, VOR, ILS …) việc gây nhiễu sẽ làm giảm rất nhiều chất lượng dịch vụ không lưu, gây mất an toàn bay.
Đối với hệ thống radar thứ cấp, tầm phủ cực đại mà hệ thống đạt được là 250 NM (tương đương 450 km). Với việc được chọn các vị trí tốt như trên đỉnh núi cao (Sơn Trà, Vũng Chua), các địa hình bằng phẳng, xung quanh không có vật chắn (Nội Bài, Vinh, Tân Sơn Nhất và Cà Mau), hệ thống radar thứ cấp hiện tại trong ngành quản lý bay đã thực sự phát huy tốt vai trò giám sát trên không của nó. Tuy nhiên, khó khăn nằm ở chỗ vùng thông báo bay Việt Nam bao gồm cả các vùng biển xa, nơi mà radar thứ cấp không thể phủ tới. Nơi đó cũng tập trung 3 đường bay quốc tế có tần suất bay lớn (gần 3000 chuyến/ tuần – nguồn: tổ thống kê, Ban Tài chính Tổng công ty Quản lý bay Việt Nam – 8/2017). Hiện nay, tại những nơi như vậy liên lạc giữa tàu bay với KSVKL cũng gặp khó khăn, công tác giám sát cũng không thực sự tốt. Đối với liên lạc giữa máy bay với KSVKL chúng ta đang dùng hệ thống CPDLC và giám sát ta cùng ADS-C nhưng với thời gian contract là 5 phút. Trong 5 phút, tốc độ tàu bay là gần 1000 km/h thì phân cách an toàn giữa các máy bay sẽ bị kéo giãn ra rất rộng. Khi mật độ bay tăng lên thì sẽ dẫn đến tình trạng quá tải đường bay.
Đối với hệ thống ADS-B, do những ưu điểm về tầm nhìn, công suất của hệ thống không cần lớn mà vẫn đảm bảo tầm phủ 200-250 NM.
Trong vùng thông báo bay Hồ Chí Minh, nếu có thể đặt trạm thu ADS-B tại một số đảo xa thì sẽ là một sự hỗ trợ hoàn hảo cho hệ thống radar thứ cấp hiện tại. Nghiên cứu đặt một số trạm tại các đảo khác nhau trong vùng FIR Hồ Chí Minh,
tầm phủ 200 NM đảm bảo cho gần như toàn bộ vùng thông báo bay Hồ Chí Minh được phủ kín.
Trên hình 3.3 mô tả tầm phủ của hệ thống radar hiện tại. Theo đó, việc đặt 3 trạm thu ADS-B này sẽ mang lại hiệu quả giám sát rất lớn cho vùng thông báo bay Hồ Chí Minh
Hình 3.3 : Tầm phủ của hệ thống radar hiện nay tại FIR Hồ Chí Minh. Nguồn AIP Việt Nam.
3.2.4. Yếu tố con người
Đối với một trạm radar hay bất kỳ trạm viễn thông hàng không nào thì đều phải có đội ngũ kỹ thuật viên khai thác và bảo trì cho hệ thống luôn luôn được vận hành đảm bảo chạy tốt 24/24. Với 5 kíp trực bao gồm các kỹ thuật viên khai thác, các kỹ thuật viên bảo trì hệ thống radar, VHF, nguồn điện … thì số lượng con người trong một đài trạm khoảng 25 người và cơ sở vật chất sinh hoạt đi kèm. Chi phí cho
25 người để duy trì trạm cũng không nhỏ. Thêm vào đó chi phí để bảo trì thiết bị hằng năm, hiệu chỉnh sai số… cũng tương đối lớn.
Đối với hệ thống ADS-B, do sự đơn giản và gọn nhẹ của hệ thống, trạm có thể đặt tại núi cao và biển đảo mà vẫn đảm bảo vận hành, có thể không cần hoặc cần không thường xuyên sự có mặt của con người mà trạm vẫn đảm bảo chạy tốt.
3.2.5. Điều khiển từ xa và đồng bộ dữ liệu với hệ thống hiện tại
Hệ thống ADS-B cho phép dễ dàng điểu khiển xa để truy nhập vào hệ thống và cấu hình thông qua đường truyền VSAT, VIBA hoặc các phương tiện truyền dẫn khác. Nhưng với khoảng cách và sự biệt lập về địa lý, nếu chọn phương án đặt trạm thu ADS-B tại đảo xa thì phương tiện truyền dẫn có thể thực hiện được là VSAT. Theo đó, tất cả các trạm thu ADS-B sẽ có một hệ thống VSAT đi kèm. ADS-B sẽ kết nối data và kênh điều khiển xa với hệ thống VSAT. Tại trung tâm xử lý tín hiệu đặt tại thành phố Hồ Chí Minh (công ty Quản lý bay miền Nam) cũng có hệ thống VSAT điểm – điểm để nhận tín hiệu từ trạm ADS-B về, tín hiệu này qua bộ chuẩn hóa rồi được đưa vào ghép chung với tín hiệu từ các đài radar địa phương (Cà Mau, Tân Sơn Nhất, Vũng Chua, Sơn Trà, Vinh, Hà Nội) xử lý.
Giao thức của điều khiển xa là 4W E/M VSAT, tín hiệu dữ liệu từ ADS-B vào VSAT là dữ liệu đồng bộ hoặc không đồng bộ.
Qua khảo sát một số vị trí có thể đặt trạm, các cán bộ của Tổng công ty Quản lý bay Việt Nam cũng đã tìm được những phương án con người nhằm đảm bảo cho các hệ thống vận hành tốt nếu được đặt tại đảo. Đoàn công tác của Cục Hàng không dân dụng Việt Nam và Tổng công ty Quản lý bay Viêt Nam làm việc và thống nhất sơ bộ với các cán bộ, chiến sỹ ở các quần đảo thuộc chủ quyền của Việt Nam như Song Tử Tây, Trường Sa lớn và cán bộ, nhân viên bưu điện của đảo Côn Sơn. Vai trò của con người ở những trạm ADS-B này rất đơn giản, đó là đảm bảo thiết bị được cấp nguồn và giám sát trạng thái hoạt động của máy thông qua các đèn hiển thị đơn giản. Toàn bộ phần giám sát chính, cấu hình, thay đổi cấu hình đều được thực hiện qua phương thức điều khiển xa.
Hình 3.4 Tổng hợp dữ liệu của hệ thống giám sát . Nguồn [16]
Từ những phân tích ưu điểm của công nghệ ADS-B so với các công nghệ giám sát hiện tại đang sử dụng tại Tổng công ty Quản lý bay Việt Nam và kết quả đã được thử nghiệm, khảo sát thực tế tại một số vị trí trên lãnh thổ Việt Nam, giải pháp tăng cường giám sát cho vùng thông báo bay Hồ Chí Minh có thể sử dụng công nghệ ADS-B thay thế hệ thống radar . Các hệ thống ADS-B có thể được lắp đặt tại các vùng đảo xa cụ thể như sau :
- Lắp đặt 03 trạm thu ADS-B tại các đảo Côn Sơn, Trường Sa lớn và Song Tử Tây. Đi kèm với 03 trạm thu ADS-B này là các hệ thống phụ trợ như: hệ thống cấp nguồn cho thiết bị, hệ thống truyền dữ liệu về các trung tâm xử lý tập trung
3.2.6. Các hạng mục cần đầu tư
STT Tên hệ thống Số lượng Đặc tính
1 Trạm thu ADS-B 03 Công suất 70W đặt tại Trường Sa
Lớn, Song Tử Tây và Côn sơn
2 Trạm VSAT 04 Công suất 5W đặt tại tại Trường
Sa Lớn, Song Tử Tây , Côn sơn và ACC Hồ Chí Minh
3 Hệ thống xử lý tín hiệu 02 Đặt tại ACC Hà Nội và ACC Hồ
Chí Minh
4 Hệ thống chuẩn hóa dữ liệu 03 Đặt tại trạm ADS-B
5 Hệ thống điện nguồn 03 Đặt tại các trạm ADS-B
3.2.7. Giải pháp lắp đặt
Tại các đảo Trường Sa lớn, Song Tử Tây và Côn Sơn sẽ đặt các trạm thu ADS-B để thu tín hiệu từ máy bay trong tầm phủ thuộc vùng thông báo bay Hồ Chí Minh.
Tham số kỹ thuật của trạm ADS-B là:
Công suất 70W
Tần số 1090 MHz ± 1 MHz
Độ lợi anten 2 dBi
Loại dữ liệu ra Asterix CAT 21
Tầm phủ định danh 250 NM
Giao thức đầu ra Tín hiệu đồng bộ hoặc không đồng bộ
Kèm theo 3 hệ thống ADS-B là 3 trạm VSAT công suất 5W (hiện đang sử dụng rất phổ biến tại tất cả các trạm viễn thông trong ngành Quản lý bay). Tham số kỹ thuật của trạm VSAT là:
Công suất 5W
Tần số Băng tần C ( từ 4GHz đến 6GHz)
Anten Chảo, đường kính < 4,5m
Trung kế V35.EU
Card dữ liệu Multi I/O cho data
4W E/M cho điều khiển xa
Đối với trạm VSAT đặt tại ACC Hồ Chí Minh, hệ thống sẽ bao gồm 03 máy chủ tương ứng với 03 hướng Trường Sa lớn, Song Tử Tây, Côn Sơn.
Máy bay phát bản tin về vị trí, vận tốc, độ cao … của chính nó về trạm ADS-B đặt tại đảo, dữ liệu đó sẽ được truyền qua hệ thống VSAT đến trung tâm xử lý dữ liệu đặt tại ACC Hồ Chí Minh. Tại đây, dữ liệu được kết hợp với dữ liệu của các hệ thống giám sát hiện tại và đưa vào xử lý. Sản phẩm sau xử lý sẽ là các tham số của mục tiêu hiện lên trên màn hình giám sát của KSVKL đặt tại các vị trí làm việc.
3.3 Đánh giá thực tế hệ thống sau khi triển khai
Trước khi có hệ thống ADS-B tầm phủ của các hệ thống giám sát trong hàng không dân dụng Việt Nam như hình 3.5 dưới đây. Ta dễ nhận thấy các vùng chồng lấn của hệ thống radar sơ, thứ cấp và cả một phần diện tích chưa được phủ tới.
Hình 3.5 : Tầm phủ của hệ thống radar sơ cấp và thứ cấp FIR Hồ Chí Minh . Nguồn VNAIC Việt Nam
Sau khi đầu tư 3 hệ thống ADS-B tại đảo Trường Sa Lớn , đảo Song Tử Tây và đảo Côn Sơn cùng các thiết bị kèm theo , tầm phủ của hệ thống giám sát sẽ được như hình 3.6
Hình 3.6 Tầm phủ của hệ thống radar và ADS-B sau khi được triển khai. Nguồn VNAIC Việt Nam [17]
Như vậy với việc đặt 03 trạm ADS-B tại 3 nơi như đã nêu trên, trong vùng thông báo bay Hồ Chí Minh, tầm phủ của hệ thống giám sát đã được cải thiện rất nhiều. Chỉ còn một quãng đường dài khoảng 10 NM của đường bay L625 và N892 là hệ thống vẫn chưa phủ tới. Điều đó có thể khắc phục trong tương lai không xa.
3.4 Kết luận chương
Do lĩnh vực quản lý bay cần dữ liệu giám sát để cung cấp cho kiểm soát viên không lưu với mục đích phản ánh hình ảnh chính xác về vị trí, tình trạng chuyến bay nên ngành quản lý bay nên đầu tư các trạm giám sát, với ADS-B đó là các trạm mặt đất ADS-B. Hệ thống mặt đất ADS-B sử dụng một ănten không quay đặt trong phạm vi một vùng phủ, để thu các điện văn phát bởi máy bay. Tiêu biểu là sử dụng một ănten cột đơn giản. Các trạm mặt đất máy thu ADS-B thuộc loại lắp đặt đơn giản nhất và chi phí thấp nhất trong tất cả các tùy chọn để cung cấp giám sát không – địa. Chi phí có thể tăng lên nếu hệ thống có khả năng phát (để quảng bá hoặc tái quảng bá dữ liệu ADS-B, ví dụ TIS-B, ADS-R hay FIS-B). Một máy thu ADS-B tiêu biểu nhỏ hơn 6 inch chiều cao, 19 inch chiều rộng và một vị trí kép tiêu thụ ít hơn 200W điện. Một trạm mặt đất ADS-B thông thường có thể được lắp đặt tại một thiết bị thông tin VHF đang tồn tại. Chi phí lắp đặt của một trạm mặt đất ADS-B kép thấp hơn các lựa chọn thiết bị khác. Nếu nó có thể được đặt tại một thiết bị thông tin đang tồn tại khác, thì thời gian lắp đặt ngắn khoảng một tuần sau khi giao thiết bị từ hãng sản xuất. Một số hệ thống điều hành không lưu có thể hỗ trợ sử dụng ADS-B, kể Nhưng có một số hệ thống điều hành không lưu khác đòi hỏi trang bị đầy đủ thiết bị cho việc sử dụng ADS-B. Việc sử dụng ADS-B dọc theo ranh giới Vùng Thông báo Bay (FIR) có thể được chia sẻ dễ dàng bởi các Quốc gia láng giềng . Chi phí các trạm mặt đất ven bờ biển thấp khuyến khích việc chia sẻ dữ liệu giữa các ranh giới FIR, nơi mà các phần rộng lớn của vùng phủ giúp ích cho FIR liền kề.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua nghiên cứu, tìm hiểu công tác giám sát hiện tại Tổng công ty Quản lý bay Việt Nam đang áp dụng kết hợp với kết quả của những cuộc họp do ICAO tổ chức với các nước trong khu vực để đi đến những chiến lược phát triển hàng không dân dụng tại Việt Nam và các nước trong khu vực Đông Nam Á, châu Á, giải pháp ứng dụng công nghệ mới (ADS-B) sẽ được áp dụng nhằm cải thiện chất lượng giám sát tại Việt Nam, qua đó cải thiện chất lượng dịch vụ không lưu trên hai vùng thông báo bay do Việt Nam quản lý.
Luận văn này đã thu được những kết quả cụ thể như sau:
- Về lý thuyết, công nghệ: các khái niệm Giám sát trong ngành hàng không và công nghệ ADS-B để làm căn cứ cho lựa chọn phương án áp dụng ADS-B nhằm nâng cao chất lượng giám sát hàng không hiện tại.
- Luận văn đã chỉ ra được những nhược điểm của hệ thống giám sát hiện tại trong ngành hàng không dân dụng Việt Nam, phân tích được những ưu điểm nổi bật của hệ thống ADS-B, nêu ra kế hoạch cụ thể (số lượng trạm, các hệ thống hỗ trợ, người giám sát vận hành …) để thực hiện giải pháp cải tiến đề ra. - Kết quả dự kiến sẽ là gần như toàn bộ vùng thông báo bay phía Nam (FIR Hồ Chí Minh) được giám sát và cung cấp số liệu về cho kiểm soát viên không lưu và các đơn vị có liên quan, đảm bảo công tác điều hành bay an toàn, điều hòa, hiệu