BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐÀO VIỆT HƯNG HỆ THỐNG MẠNG THÔNG TIN VÀ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN LÊN OSP LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Nội, 2006 17061131476741000000 Lêi më ®Çu Ngµy nay, c¸c hÖ thèng dÉn ®êng hµng kh«ng ®· dÇn kh«ng cßn t¬ng xøng vÒ kh¶ n¨ng cung cÊp dÉn ®Õn viÖc c¶n trë vµ phô phÝ ngµy cµng t¨ng cho kh¸ch hµng. Khi lu lîng bay t¨ng, trÔ díi mÆt ®Êt (phÇn lín lµ do sù c¶n trë luång kh«ng lu) vµ trªn kh«ng t¨ng lªn. T×nh tr¹ng nµy ®· trë nªn nghiªm träng khi ngµnh hµng kh«ng dù kiÕn møc t¨ng trëng ngµy cµng cao trong c¸c n¨m tíi. TrÔ t¹i ch©u ¢u hiÖn nay chñ yÕu lµ do sù ph©n chia sè lîng lín c¸c vïng sector nhá t¹i c¸c vïng ®iÒu hµnh.
Cßn t¹i Mü th× sù t¾c nghÏn x¶y ra t¹i c¸c ®Çu cuèi vµ t¹i c¸c s©n bay. T¹i c¸c vïng Ýt ph¸t triÓn h¬n, sù thiÕu hôt kh¶ n¨ng gi¸m s¸t b»ng radar vµ yÕu kÐm vÒ h¹ tÇng c¬ së th«ng tin dÉn ®Õn c¸c hÖ thèng kÐm hiÖu qu¶, tiÒm Èn nguy c¬ mÊt an toµn. Cø mçi phót tiÕt kiÖm ë trªn kh«ng cña m¸y bay ®Òu tiÕt kiÖm hµng triÖu USD tiÒn nhiªn liÖu cho ngµnh hµng kh«ng mçi n¨m vµ gi¶m ®¸ng kÓ « nhiÔm m«i trêng. Mäi nç lùc ®Òu híng tíi viÖc lµm gi¶m thêi gian bay trªn kh«ng b»ng c¸ch tèi u ho¸ ®êng bay tõ ®iÓm khëi hµnh ®Õn ®iÓm kÕt thóc, tr¸nh viÖc bay chê vµ më réng vïng tiÕp cËn.
Gi¶m thêi gian bay trung b×nh cßn cã nghÜa lµ t¨ng ®îc lu lîng bay vµ t¨ng tÝnh an toµn. Víi c¸c thµnh c«ng trong c¸c lÜnh vùc ®iÖn tö viÔn th«ng, tin häc, ®Æc biÖt lµ th«ng tin vÖ tinh vµ c«ng nghÖ liªn kÕt d÷ liÖu, ý tëng CNS/ATM cña ICAO cung cÊp mét c¬ së cho hÖ thèng dÉn ®êng t¬ng lai ®· dÇn trë thµnh hiÖn thùc. Cuèi cïng hÖ thèng sÏ cho phÐp ngêi ®iÒu khiÓn tÇu bay s¾p ®Æt chuyÕn bay theo mét ®êng bay tèt nhÊt, ®iÒu chØnh ®îc mét c¸ch linh ho¹t, víi mét hiÖu suÊt tèi u vµ chi phÝ tèi thiÓu. Khi ®ã c¸c ph¬ng thøc vµ thñ tôc cña c¸c c«ng nghÖ míi cÇn ®îc thùc hiÖn mét c¸ch ®Çy ®ñ ®Ó t¨ng cêng kh¶ n¨ng dÉn ®êng vµ t¨ng ®é an toµn.
Sù kÕt hîp cña hÖ thèng qu¶n lý bay víi tÝnh chÝnh x¸c cña hÖ thèng dÉn ®êng vÖ tinh cho phÐp tÇu bay kh«ng nh÷ng bay chÝnh x¸c trªn nh÷ng kh«ng gian 3 chiÒu kh«ng cÇn sù trî gióp cña c¸c ph¬ng tiÖn dÉn ®êng mÆt ®Êt mµ cßn s¾p ®Æt cho tÇu bay vµo c¸c ®iÓm b¸o c¸o (waypoints) trong vµi gi©y cña thêi gian ®Þnh tríc hoÆc theo yªu cÇu cña kiÓm so¸t viªn kh«ng lu. TÝnh n¨ng dÉn ®êng 4 chiÒu nµy cã thÓ ®îc më réng ra cho viÖc ®iÒu khiÓn thêi gian ®Õn t¹i s©n bay. BÊt cø sai lÖch nµo ë phÝa thu sÏ ®îc xö lý bëi hÖ thèng qu¶n lý bay ®Ó xem xÐt xem ®êng h¹ c¸nh cßn ®îc dµnh s½n hay kh«ng. C¸c c¬ chÕ m¸y mãc c¬ khÝ kh¸c còng ®îc thùc hiÖn bæ xung ®Ó cã thÓ sö dông tèi ®a ®êng l¨n vµ kh«ng phËn, do ®ã sÏ ®¶m b¶o ®îc ph©n c¸ch an toµn gi÷a c¸c tÇu bay mäi thêi ®iÓm.
TÝnh thùc tÕ cña kh¸i niÖm trªn ®ßi hái cho c¸c tÝnh n¨ng bæ xung vµ thay thÕ cña tÇu bay vµ trong hÖ thèng qu¶n lý bay. Mét trong nh÷ng thµnh phÇn chÝnh cña c«ng nghÖ míi lµ hÖ thèng gi¸m s¸t phô thuéc tù ®éng qu¶ng b¸ (ADS-B), hÖ thèng cho phÐp tÇu bay cã thÓ th«ng tin vÞ trÝ cña nã hiÖn t¹i vµ xu híng vÞ trÝ trong t¬ng lai cho c¸c hÖ thèng mÆt ®Êt vµ c¸c tÇu bay gÇn ®ã. ADS-B cßn cho phÐp c¸c vïng gi¸m s¸t më réng tíi c¸c vïng mµ radar kh«ng víi tíi. C¸c d÷ liÖu chÝnh x¸c vÒ quü ®¹o cho phÐp hÖ thèng mÆt ®Êt dù b¸o mét c¸ch chÝnh x¸c c¸c va ch¹m dÓ cã thÓ gi¶m c¸c ph©n c¸ch tèi thiÓu, t¨ng cêng dung lîng qu¶n lý kh«ng lu.
H¬n thÕ n÷a, sù trao ®æi c¸c th«ng b¸o ADS-B víi c¸c tÇu bay kh¸c cho phÐp hiÓn thÞ ®îc hiÖn tr¹ng luång bay trªn mµn h×nh cña tÇu bay ®Ó c¶nh b¸o cho c¸c phi c«ng. HiÓn thÞ th«ng tin kh«ng lu t¹i buång l¸i sÏ cung cÊp tÝnh n¨ng c¶nh b¸o t×nh tr¹ng kh«ng lu vµ sÏ gãp phÇn t¨ng cêng tÝnh an toµn cho phi hµnh ®oµn. LuËn v¨n “HÖ thèng gi¸m s¸t phô thuéc tù ®éng qu¶ng b¸ ADS-B trong ngµnh qu¶n lý bay viÖt nam” nghiªn cøu c«ng nghÖ kü thuËt ADS-B, mét liªn kÕt d÷ liÖu sè sö dông sãng VHF gi÷a c¸c ph¬ng tiÖn tham gia giao th«ng hµng kh«ng. §©y lµ mét kü thuËt gi¸m s¸t u viÖt thay thÕ cho c¸c ph¬ng thøc gi¸m s¸t ®ang sö dông hiÖn nay.
LuËn v¨n còng ®Ò cËp ®Õn vÊn ®Ò triÓn khai hÖ thèng míi trong m«i trêng hµng kh«ng hiÖn nay vµ tiÕn tr×nh thay thÕ c¸c hÖ thèng cò trong thêi kú qu¸ ®é. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n kh«ng tr¸nh khái nhiÒu thiÕt sãt, t«i mong muèn nhËn ®îc nhiÒu ý kiÕn ®ãng gãp ®Ó luËn v¨n ®îc hoµn thiÖn vµ mang tÝnh thùc tÕ h¬n. Qua lêi më ®Çu nµy t«i xin ®îc göi lêi tr©n träng c¶m ¬n TiÕn sÜ TrÇn ThÞ Ngäc Lan - gi¶ng viªn trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi, ®éi ngò c¸n bé kü thuËt Trung t©m qu¶n lý bay miÒn B¾c cïng c¸c ®ång nghiÖp ®· tËn t×nh gióp ®ì, híng dÉn vµ t¹o ®iÒu kiÖn cho t«i hoµn thµnh tèt bµi luËn v¨n nµy. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Danh môc h×nh vÏ H×nh 1.
C¸c vïng th«ng b¸o bay ViÖt Nam vµ c¸c ®êng bay. C¸c tr¹m VHF vµ tÇm phñ t¬ng øng trªn l·nh thæ ViÖt Nam H×nh 1. TÇm phñ radar trªn l·nh thæ ViÖt Nam H×nh 1. HÖ thèng c¸c ph¬ng tiÖn dÉn ®êng kÕt hîp.
Tæng quan vÒ lu lîng bay trªn thÕ giíi H×nh 1. Sù thay ®æi c¬ cÊu c¸c thµnh phÇn CNS trong t¬ng lai H×nh 2. C¸c thµnh phÇn cña 1 hÖ thèng ADS. CÊu tróc cña hÖ thèng ADS H×nh 2.
CÊu tróc cña hÖ thèng ADS-B H×nh 2. §êng truyÒn d÷ liÖu cña hÖ thèng ADS-B H×nh 2. CÊu tróc hÖ thèng Mode S H×nh 2. HÖ thèng UAT trªn m¸y bay.7 Khe thêi gian trong VDL Mode 4 H×nh 3.
Bé ph¸t ®¸p trong hÖ thèng VDL Mode 4 H×nh 3. CÊu tróc ph©n líp ®¬n gi¶n cña VDL Mode 4 H×nh 3. CÊu tróc khung TDMA H×nh 3. C¸c giai ®o¹n cña viÖc truyÒn dÉn mét khe H×nh 3.
Kho¶ng b¶o vÖ truyÒn dÉn H×nh 3. Khu«n d¹ng c¬ b¶n chïm d÷ liÖu VDL Mode 4 H×nh 3. Lùa chän khe thêi gian trong VDL Mode 4 H×nh 3. H¹n chÕ truyÒn sãng trong tÇm nh×n th¼ng H×nh 3.
Sù co tÇm phñ khi sö dông thuËt to¸n Robin Hood H×nh 3. B¶o vÖ nhiÔu ®ång kªnh H×nh 3. Ho¹t ®éng b¸o c¸o ®éc lËp H×nh 3. Giao thøc qu¶ng b¸ ®Þnh kú H×nh 3.
Giao thøc qu¶ng b¸ t¨ng cêng H×nh 3. Giao thøc yªu cÇu mét híng H×nh 3. Giao thøc dµnh riªng tù ®iÒu chØnh H×nh 3. Giao thøc yªu cÇu truyÒn tin tøc H×nh 3.
Giao thøc truy nhËp ngÉu nhiªn H×nh 3. Giao thøc DSL H×nh 4. M¸y bay X tríc ®ã khuÊt, bay vµ vïng trêi lu lîng cao H×nh 4. KÕt hîp c¸c giao thøc qu¶ng b¸ ®Þnh kú vµ qu¶ng b¸ t¨ng cêng ®Ó truy nhËp m¹ng H×nh 4.
Ph¬ng thøc dung sai ©m lín BND H×nh 4. TruyÒn nöa khe H×nh 4. Giao thøc yªu cÇu khÈn thiÕt H×nh 4. B¶o vÖ khe b¨ng c¸ch sö dông tr¹m di ®éng qu¶ng b¸ l¹i.
B¶o vÖ khe b»ng c¸ch sö dông nhiÒu tr¹m di ®éng qu¶ng b¸ l¹i. B¶o vÖ khe b¨ng c¸ch sö dông nhiÒu tr¹m di ®éng vµ nhiÒu tr¹m mÆt ®Êt qu¶ng b¸ l¹i. Kho¸ khe dµnh riªng khung 1 gi©y H×nh 4. C¸ch ly H×nh 4.
TruyÒn ph¸t cña tr¹m mÆt ®Êt H×nh 5. C¸c dÞch vô th«ng tin VDL Mode 4 vµ c¸c øng dông ®Æc trng 0B Môc Lôc Lêi cam ®oan Môc lôc Ch÷ viÕt t¾t sö dông trong luËn v¨n Danh môc h×nh vÏ Ch¬ng 1. KÕ ho¹ch quèc gia cho c¸c hÖ thèng CNS/ATM vµ sù dÞch 1 chuyÓn sang c¸c hÖ thèng míi 1. Ho¹t ®éng cña Trung t©m Qu¶n lý bay d©n dông ViÖt Nam 1 1.
HiÖn tr¹ng cña c¸c hÖ thèng hiÖn t¹i cña ngµnh qu¶n lý bay ViÖt 3 Nam 1. Ph©n tÝch ®¸nh gi¸ hiÖn tr¹ng cña hÖ thèng hiÖn t¹i 6 1. Sù chuyÓn dÞch sang c¸c hÖ thèng CNS/ATM míi 14 1. §¸nh gi¸ nh÷ng h¹n chÕ cña hÖ thèng cò 14 1.
ChiÕn lîc chuyÓn tiÕp tõ hÖ thèng kh«ng vËn cò sang hª 18 thèng Th«ng tin, DÉn ®êng, Gi¸m s¸t vµ Qu¶n lý kh«ng lu míi (CNS/ATM) cña ICAO 1. HÖ thèng CNS/ATM 20 1. C¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng CNS/ATM 20 1. Qu¶n lý kh«ng lu- ATM 21 1.
Th«ng tin liªn l¹c 22 1. Híng tíi hÖ thèng ATM t¬ng lai 24 1. C¸c lîi Ých cña hÖ thèng CNS/ATM míi 26 Ch¬ng 2: Giíi thiÖu vÒ gi¸m s¸t phô thuéc tù ®éng ADS vµ kü thuËt 27 ADS-B 2. ¦u ®iÓm cña hÖ thèng gi¸m s¸t phô thuéc tù ®éng ADS 28 2.
CÊu tróc cña ADS 30 2. Giao tiÕp víi phi c«ng (Pilot interface) 31 2. C¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trªn m¸y bay (Avionics) 32 2. Giao tiÕp th«ng tin (Communication interface) 34 2.
Kü thuËt tù ®éng ho¸ ATC 34 2. Giao tiÕp víi kiÓm so¸t viªn (Controller interface) 36 2. Nguyªn lý ho¹t ®éng 37 2. C¸c ho¹t ®éng ®Æc biÖt 41 2.
Kh¸i niÖm ADS-B 44 2. ¦u ®iÓm cña hÖ thèng ADS-B 45 2. Nguyªn lý ho¹t ®éng 46 2. Lùa chän ®êng truyÒn d÷ liÖu ADS-B 48 2.
HÖ thèng radar Mode S 49 2. HÖ thèng thu ph¸t truy cËp toµn cÇu UAT (Universal Access 50 Transceiver) 2. HÖ thèng liªn kÕt d÷ liÖu VDL Mode 4 52 Ch¬ng 3. §êng truyÒn d÷ liÖu VDL Mode 4 vµ nguyªn lý ho¹t ®éng 54 3.
Kü thuËt nÒn t¶ng 54 3. CÊu h×nh vËt lý 55 3. M¸y thu ph¸t VHF 57 3. Bé xö lý th«ng tin 58 3.
C¸c nguyªn lý chøc n¨ng 58 3. C¸c thµnh phÇn chøc n¨ng 61 3. Kü thuËt ®iÒu chÕ 61 3. CÊu tróc khung TDMA 61 3.
Thêi gian hÖ thèng 64 3. C¸c chïm ®ång bé vµ th«ng tin vÞ trÝ. ViÖc lùa chän khe thêi gian 67 3. C¸c chÕ ®é ho¹t ®éng 71 3.
Qu¶n lý truy cËp khe thêi gian 73 3. Giao thøc qu¶ng b¸ ®Þnh kú 73 3. Qu¶ng b¸ t¨ng cêng 76 3. C¸c b¶n tin yªu cÇu chung 77 3.
Yªu cÇu mét híng. Yªu cÇu trùc tiÕp/dµnh riªng ®¸p øng khÈn cÇu (Directed 79 Request/Plea response Reservation) 3. Yªu cÇu trùc tiÕp/dµnh riªng tù ®éng ®iÒu chØnh(Autotune 79 Reservation) 3. Yªu cÇu truyÒn tin tøc 81 3.
Truy cËp ngÉu nhiªn 82 3. Truy cËp cè ®Þnh 82 3. C¸c thñ tôc xö lý xung ®ét khe 83 3. C¸c thñ tôc ph¸t l¹i 84 3.