Giáo Trình Mô Đun Thông Tin Liên Lạc Hàng Hải Nghề Điều Khiển Tàu Biển

Giáo trình thông tin liên lạc hàng hải cung cấp kiến thức cần thiết cho nghề điều khiển tàu biển trình độ trung cấp, giúp nâng cao kỹ năng chuyên môn.

• Trường học: Trường Cao Đẳng Hàng Hải II
• Chuyên ngành: Điều Khiển Tàu Biển
• Đề tài: Giáo Trình Thông Tin Liên Lạc Hàng Hải - Điều Khiển Tàu Biển
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Việt Nam

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: GIíI THIÖU CHUNG VÒ TH¤NG TIN VT§
• 1.1. Ph©n chia gi¶i tÇn VT§
• 1.2. §Æc tÝnh lan truyÒn cña sãng ®iÖn tõ
• 1.3. Sù truyÒn lan cña sãng ®iÖn tõ
• 1.4. Nh÷ng ®iÒu l−u ý khi sö dông
• 1.5. TÝn hiÖu vµ sãng mang
• 1.5.1. §Þnh nghÜa
• 1.5.2. Phæ tÝn hiÖu ®iÒu chÕ
• 1.6. Nguyªn lý thu ph¸t VT§
• 1.6.1. M¸y ph¸t VT§ (Tx) (Transmitter)
• 1.6.2. M¸y thu VT§ (Rx) (Receiver)
• 1.6.3. M¸y thu ph¸t VT§
• 1.7. Nguyªn lý th«ng tin vÖ tinh
• 1.7.1. Kh¸i niÖm chung vÒ th«ng tin mÆt ®Êt vµ th«ng tin vÖ tinh
• 1.7.2. C¸c ph−¬ng ph¸p ®a truy nhËp trong th«ng tin vÖ tinh
• 1.7.3. C¸c yÕu tè m«i tr−êng ¶nh h−ëng ®Õn th«ng tin vÖ tinh
• 1.8. §iÒu khiÓn b¸m vÖ tinh
• 1.8.1. B¸m kiÓu xung ®¬n (Mono Pulse)
• 1.8.2. B¸m theo kiÓu b−íc (Step tracking)
• 1.8.3. B¸m theo ch−¬ng tr×nh (Program tracking)
• 1.8.4. B¸m theo kiÓu thñ c«ng (Manual tracking)
• 1.9. Quü ®¹o cña vÖ tinh
• 1.9.1. VÖ tinh bay trªn c¸c quü ®¹o
• 1.10. Vïng phñ sãng cña vÖ tinh

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Thông Tin Liên Lạc Hàng Hải

Giáo trình Thông tin liên lạc hàng hải - Điều khiển tàu biển là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành hàng hải. Nó cung cấp kiến thức cơ bản về hệ thống thông tin liên lạc, các phương pháp điều khiển tàu biển và ứng dụng thực tiễn trong ngành hàng hải. Tài liệu này không chỉ giúp sinh viên nắm vững lý thuyết mà còn trang bị kỹ năng thực hành cần thiết.

1.1. Định nghĩa và vai trò của thông tin liên lạc hàng hải

Thông tin liên lạc hàng hải là quá trình truyền tải thông tin giữa các tàu và trạm bờ. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn hàng hải và điều phối hoạt động của tàu.

1.2. Các loại hình thông tin liên lạc trong hàng hải

Có nhiều loại hình thông tin liên lạc trong hàng hải như VHF, MF, HF, và các hệ thống vệ tinh. Mỗi loại hình có đặc điểm và ứng dụng riêng, phù hợp với từng tình huống cụ thể.

II. Thách thức trong việc điều khiển tàu biển hiện nay

Điều khiển tàu biển đối mặt với nhiều thách thức như điều kiện thời tiết khắc nghiệt, sự cố kỹ thuật và yêu cầu về an toàn hàng hải. Những yếu tố này đòi hỏi các kỹ sư và thuyền trưởng phải có kiến thức vững vàng và kỹ năng xử lý tình huống tốt.

2.1. Ảnh hưởng của thời tiết đến điều khiển tàu

Thời tiết xấu có thể gây ra nhiều rủi ro cho tàu, từ sóng lớn đến gió mạnh. Việc nắm bắt thông tin thời tiết kịp thời là rất quan trọng để đảm bảo an toàn.

2.2. Các sự cố kỹ thuật thường gặp trên tàu

Sự cố kỹ thuật như hỏng hóc máy móc, mất điện có thể xảy ra bất cứ lúc nào. Việc chuẩn bị và có kế hoạch ứng phó là cần thiết để giảm thiểu rủi ro.

III. Phương pháp điều khiển tàu biển hiệu quả

Để điều khiển tàu biển hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp hiện đại và công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng hệ thống thông tin liên lạc hiện đại giúp tăng cường khả năng điều khiển và an toàn cho tàu.

3.1. Sử dụng công nghệ GPS trong điều khiển tàu

Công nghệ GPS giúp xác định vị trí chính xác của tàu, từ đó hỗ trợ việc điều hướng và giảm thiểu rủi ro trong quá trình di chuyển.

3.2. Hệ thống AIS và vai trò của nó

Hệ thống AIS (Automatic Identification System) giúp tàu tự động truyền và nhận thông tin về vị trí, tốc độ và hướng di chuyển, từ đó nâng cao an toàn hàng hải.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giáo trình trong ngành hàng hải

Giáo trình Thông tin liên lạc hàng hải - Điều khiển tàu biển không chỉ là lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Sinh viên có thể áp dụng kiến thức vào thực tế để giải quyết các vấn đề trong ngành hàng hải.

4.1. Thực hành điều khiển tàu trên mô hình

Việc thực hành điều khiển tàu trên mô hình giúp sinh viên nắm vững kỹ năng và ứng dụng lý thuyết vào thực tế.

4.2. Nghiên cứu và phát triển công nghệ mới

Sinh viên có thể tham gia vào các dự án nghiên cứu để phát triển công nghệ mới trong lĩnh vực thông tin liên lạc hàng hải, từ đó nâng cao hiệu quả điều khiển tàu.

V. Kết luận và tương lai của giáo trình thông tin liên lạc hàng hải

Giáo trình Thông tin liên lạc hàng hải - Điều khiển tàu biển là tài liệu thiết yếu cho sinh viên ngành hàng hải. Tương lai của giáo trình này sẽ tiếp tục được cập nhật và cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ trong hàng hải

Công nghệ trong ngành hàng hải đang phát triển nhanh chóng, từ tự động hóa đến trí tuệ nhân tạo. Điều này sẽ tạo ra nhiều cơ hội mới cho sinh viên.

5.2. Tầm quan trọng của việc cập nhật kiến thức

Việc cập nhật kiến thức thường xuyên là cần thiết để sinh viên có thể theo kịp với sự phát triển của ngành hàng hải và công nghệ thông tin.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: THÔNG TIN LIÊN LẠC HÀNG HẢI NGHỀ: ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo quyết định số:29/QĐ-CĐHH II ngày 13 tháng 10 năm 2021 Của trường Cao Đẳng Hàng Hải II. CH¦¥NG 1: GIíI THIÖU CHUNG VÒ TH¤NG TIN VT§ 1. Ph©n chia gi¶i tÇn VT§. TÇn sè vµ chu kú cña sãng ®iÖn tõ.

- TÇn sè (f): TÇn sè cña song ®iÖn tõ lµ sè lÇn dao ®éng cña song trong 1 gi©y. Nã ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc: f= Trong ®ã C lµ vËn tèc cña sãng ®iÖn tõ trong 1 gi©y λ lµ b−íc sãng (b−íc sãng lµ ®é dµi cña 1 lÇn dao ®éng) Nh− vËy f tØ lÖ nghÞch víi , hay nãi c¸ch kh¸c f cµng lín th× λ cµng nhá vµ ng−îc l¹i. §¬n vÞ cña f lµ Hert ký hiÖu Hz, béi sè cña Hz lµ: - Chu kú (T) cña sãng ®iÖn tõ lµ thêi gian cña sãng ®iÖn tõ thùc hiÖn ®−îc 1 dao ®éng. Chu kú T ®−îc tÝnh.

Nh− vËy T tû lÖ nghÞch víi f tû lÖ thuËn víi λ ®¬n vÞ cña T lµ gi©y (s) ¦íc cña gi©y 1. Ph©n chia gi¶i tÇn VT§. D¶i Tªn TÇn sè B−íc sãng VLF Sãng rÊt dµi Very low frequency 3-30 KHz 100-10 Km LF Sãng dµi Low frequency 30-300 KHz 10-1 Km MF Sãng trung Medium frequency 300-3000 Khz 1000-100 m HF Sãng ng¾n Hight frequency 3-30 MHz 100-10 m VHF Sãng rÊt ng¾n Very hight frequency 30-300MHz 10-1 m UHF trªn sãng ng¾n Ultra hight frequency 300-3000 MHz 100-10 cm SHF Sãng cùc ng¾n Supper frequency 3-30 GHz 10-1 cm 1 EHF Ngoµi sãng ng¾n Extremely 30-300 GHz 10-1 mm Tïy vµo môc ®Ých sö dông vµ c¸c ngµnh kh¸c nhau mµ ñy ban qu¶n lý tÇn sè quèc tÕ (ITU) ph©n chia tõng d¶i kh¸c nhau cho tõng ngµnh.ViÖc sö dông c¸c kªnh liªn l¹c VT§ ph¶i xin phÐp ñy ban nµy. C¸c tÇn sè vµ c¸c d¶i tÇn dïng trong Hµng h¶i.

- ThiÕt bÞ m¸y ®iÖn Hµng h¶i vµ v« tuyÕn dÉn ®−êng cã tÇn sè < 300 KHz - D¶i sãng trung MF + HÖ thèng th«ng b¸o Hµng h¶i NAVTEX (518KHz) + CÆp tÇn sè cÊp cøu DSC: 2187.5(Telex) - D¶i sãng ng¾n HF. + C¸c cÆp tÇn sè cÊp cøu DSC.0 (Telex) - D¶i sãng (MF, HF) cßn ®−îc dïng cho tr¹m VT§ phôc vô cho khai th¸c tµu.5 MHz dïng EIPRB-121,5 (CÊp cøu khu vùc) + (156-174) MHz dïng 56 kªnh VHF. + Kªnh 87B, 88A: Dïng cho hÖ thèng nhËn d¹ng (AIS) - D¶i UHF: TÇn sè 406 MHz dïng cho phao EPIRB-406 trong hÖ thèng vÖ tinh COSPAS – SARSAT chiÒu tõ (EPIRB→SAT) Tõ (1,4-1,6) GHz dïng cho GPS vµ INM tõ (Ship ↔ SAT). Tõ (9-9,5) GHz dïng cho RADAR vµ SART.

Ngoµi ra trong d¶i vi sãng (Microwave) ng−êi ta cßn sö dông c¸c ch÷ c¸i ®Ó thÓ hiÖn ®o¹n tÇn sè nh− sau: Letter Frequency range Letter Frequency range L 1,00-1,88 GHz X 8,20-12,40 GHz LS 1,50-2,80 GHz K4 12,40-18,00 GHz S 2,35-4,175 GHz K 16,00-28,00 GHz C 3,60-7,45 GHz K5 26,00-40,00 GHz 2 Xb 6,00-10,65 GHz Q 33,00-50,00 GHz 1. §Æc tÝnh lan truyÒn cña sãng ®iÖn tõ. Sù h×nh thµnh vµ ph©n chia cña tÇng ®iÖn ly. Dùa theo tÝnh chÊt vËt lý khÝ quyÓn tr¸i ®Êt ®−îc chia thµnh c¸c tÇng nh− h×nh vÏ.

Km 350 + + + + F2 270 F1 TÇng + + + ®iÖn ly 120 E (ion) + + 90 D + 50 30 §èi l−u 10 5 3 BÒ mÆt tr¸i ®Êt ë ®é cao: - 3-5 Km: lµ c¸c ®¸m m©y, m−a. - 10-30 Km: lµ vïng kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é vµ h¬i n−íc kh¸c nhau (gäi lµ tÇng ®èi l−u). TÇng nµy ®−îc h×nh thµnh do sù ng−ng tô vµ bay h¬i n−íc còng nh− khÝ th¶i trªn mÆt ®Êt. TÇng nµy cã ®Æc tÝnh hÊp thô m¹nh sãng ®iÖn tõ nªn gäi lµ vïng tæn hao, ®Æc tÝnh lµ hÊp thô m¹nh tÇn sè thÊp.

- TÇng ®iÖn ly ®−îc h×nh thµnh do ¸nh s¸ng mÆt trêi vµ c¸c tia vò trô chiÕu vµo bÇu khÝ quyÓn lµm c¸c phÇn tö khÝ t¸ch thµnh c¸c ion d−¬ng. Cµng lªn cao mËt ®é ion cµng dµy. - TÇng D: lµ tÇng ion thÊp nhÊt cã ®é dµy (50-90) km, ®é dµy nµy thay ®æi nhiÒu theo ngµy, ®ªm, theo mïa, vïng ®Þa lý. - TÇng E: MËt ®é ion nhiÒu h¬n tÇng D vµ ®é dµy Ýt thay ®æi h¬n.

- TÇng F1, F2 cã mËt ®é ion rÊt lín vµ t¨ng dÇn theo chiÒu cao, tÇng nµy hÇu nh− kh«ng thay ®æi 1. Sù truyÒn lan cña sãng ®iÖn tõ. Khi nghiªn cøu sù truyÒn lan cña sãng ®iÖn tõ trong kh«ng gian ta thÊy 3 - Víi sãng ≥ UHF cã kh¶ n¨ng xuyªn qua tÇng ®iÖn ly, b−íc sãng cµng nhá ®i qua tÇng ®iÖn ly cµng dÔ. Ng−êi ta sö dông d¶i sãng (1-10) GHz cho th«ng tin vÖ tinh.

- D¶i VHF th× bÞ tæn hao nhiÒu do tÇng ®iÖn ly do ®i th¼ng Ýt bÞ khóc x¹, do vËy VHF chØ sö dông trong th«ng tin mÆt ®Êt truyÒn th¼ng, nªn cù ly th«ng tin ng¾n. - D¶i HF cã ®Æc tÝnh bÞ khóc x¹ nhiÒu do tÇng ®iÖn ly, ®−îc øng dông cho th«ng tin mÆt ®Êt. - D¶i MF cã ®Æc tÝnh bÞ tÇng D hÊp thô rÊt m¹nh, do vËy vµo ban ngµy sãng MF liªn l¹c chñ yÕu b»ng sãng ®Êt. Qu¸ tr×nh truyÒn lan sãng ®iÖn tõ ®−îc m« t¶ nh− h×nh vÏ UHF TÇng ®iÖn ly Sãng trêi Sãng trêi Tia 2 Tia 3 Tia 1 Sãng ®Êt Vïng nh¶y Tr¹m ph¸t Kho¶ng c¸ch nh¶y 1.

Nh÷ng ®iÒu l−u ý khi sö dông. - Khi liªn l¹c vµo ban ngµy b»ng h×nh thøc th«ng tin mÆt ®Êt th× nªn sö dông sãng HF th× liªn l¹c ®−îc xa, cßn MF bÞ hÊp thô nhiÒu, nªn cù ly liªn l¹c gÇn. - Vµo ban ®ªm sö dông MF, HF ®Òu liªn l¹c ®−îc xa v× ban ®ªm tÇng D máng nªn MF bÞ hÊp thô Ýt vµ liªn l¹c ®−îc b»ng sãng trêi. C¸c lo¹i ®iÒu chÕ vµ ph¸t x¹.

TÝn hiÖu vµ sãng mang. TÝn hiÖu lµ ®¹i l−îng vËt lý m¹ng th«ng tin mµ con ng−êi cÇn sö dông cho môc ®Ých cña m×nh vµ truyÒn nã ®i xa. VD: Nh− tiÕng nãi, h×nh ¶nh, tiÕng nh¹c, c¸c d·y bÝt sè. B¶n th©n tÝn hiÖu kh«ng truyÒn ®i xa ®−îc, muèn nã ®i ®−îc ®Õn n¬i m×nh mong muèn th× ta ph¶i sö dông sãng VT§ ®Ó t¶i ®i, sãng VT§ nµy ®−îc gäi lµ sãng mang.2 Sãng mang VT§.

Lµ nh÷ng sãng ®iÖn tõ ®−îc dïng ®Ó t¶i tÝn hiÖu tõ n¬i nµy ®Õn n¬i kh¸c trªn tr¸i ®Êt. Sãng mang cã 3 th«ng sè c¬ b¶n: + Biªn ®é sãng mang (A: Amplitude) + TÇn sè sãng mang (f: Frequency) + Pha cña sãng mang (P: Phase) 1.1 §Þnh nghÜa: §iÒu chÕ lµ qu¸ tr×nh tÝn hiÖu lµm thay ®æi th«ng sè cña sãng mang. - Gi¶ sö ta cã sãng mang d¹ng. t - Vµ tÝn hiÖu d¹ng h×nh sin.

- Khi tÝn hiÖu lµm thay ®æi biªn ®é sãng mang gäi lµ ®iÒu chÕ biªn ®é (AM: Amplitude Modulation) Ac[1 + m(t)] Amax Ac Amin (D¹ng tÝn hiÖu AM) * §iÒu chÕ tÇn sè (FM). - Khi tÝn hiÖu lµm thay ®æi tÇn sè sãng mang vµ gi÷ nguyªn (A,ϕ) gäi lµ ®iÒu chÕ biªn ®é (FM: Frequency Modulation) Ac S(t) (D¹ng tÝn hiÖu FM) * §iÒu chÕ pha. - Khi tÝn hiÖu lµm thay ®æi pha cña sãng mang vµ gi÷ nguyªn (A, f) gäi lµ ®iÒu chÕ pha (PM: Phase Modulation) 5 Trong thùc tÕ cã khi sö dông nh÷ng bé ®iÒu chÕ lµm thay ®æi 2 th«ng sè, nh÷ng lo¹i ®iÒu chÕ nµy chØ dïng vµo môc ®Ých ®Æc biÖt. Ngoµi ra cßn cã c¸c lo¹i ®iÒu chÕ ®Æc biÖt kh¸c nh− ®iÒu chÕ xung trong Radar (FSK) (D¹ng ®iÒu chÕ xung trong Radar) 1.

Phæ tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. * Phæ tÝn hiÖu sãng mang: Mét sãng cao tÇn cã tÇn sè fc, khi ph©n tÝch phæ tÇn sè cã d¹ng 0,7 fc-Δf fc fc+Δf gäi lµ d¶i th«ng cña tÝn hiÖu. Cã nghÜa lµ ph¶i cã ®é réng d¶i th«ng nh− vËy th× sãng cao tÇn míi truyÒn qua ®−îc. fc+Δf:gäi lµ biªn trªn.

* Ph−¬ng tr×nh ®iÒu chÕ tÝn hiÖu. - Gi¶ sö ta cã sãng mang: - Vµ tÝn hiÖu: - Gi¶ sö ta cã m¹ch ®iÒu chÕ sö dông ®ièt nh− h×nh vÏ: i U1 L1 L2 Ur U2 t (S¬ ®å m¹ch ®iÖn ®iÒu chÕ b»ng ®ièt) §å thÞ ®Æc tuyÕn dßng ®iÖn cña ®ièt Ta cã ph−¬ng tr×nh dßng ®iÖn Ta chØ xÐt sè h¹ng v× nã chøa c¶ tÝn hiÖu vµ song mang 6 Trong 3 sè h¹ng trªn ta chØ xÐt: Sö dông biÕn ®æi l−îng gi¸c ta cã: D¹ng phæ cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. Biªn d−íi Biªn trªn (USSB) (LSSB) ω+ Ωmax ω- Ωmin ω ω+ Ωmin ω+ Ωmax (ω + 3400 Hz) (ω - 300 Hz) (ω + 300 Hz) (ω + 3400 Hz) Víi tÝn hiÖu ©m thanh tÇn sè (300-3400) Hz. Qua ®å thÞ thÊy tÝn hiÖu chØ cã ë 2 bªn cña sãng mang, trong kho¶ng gi÷a 2 biªn kh«ng chøa th«ng tin.

Do vËy mét phÇn n¨ng l−îng cña m¸y ph¸t kh«ng cã Ých. - Trªn thùc tÕ cã nhiÒu lo¹i m¸y ph¸t kh¸c nhau + M¸y ph¸t sãng mang toµn phÇn. + M¸y ph¸t sãng mang suy gi¶m 1 phÇn. + M¸y ph¸t sãng mang suy gi¶m toµn phÇn.

+ C¸c lo¹i m¸y ph¸t ®¬n biªn SSB hiÖu suÊt cao. C¸c lo¹i ph¸t x¹ ®−îc ph©n lo¹i vµ ký hiÖu theo ®Æc tÝnh c¬ b¶n sau: - Ký tù thø nhÊt: Lo¹i ®iÒu chÕ. - Ký tù thø hai: TÝnh chÊt cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. - Ký tù thø ba: Lo¹i th«ng tin.

* Ký tù thø nhÊt. H: Tho¹i ®¬n biªn sãng mang toµn phÇn. R: Tho¹i ®¬n biªn sãng mang suy gi¶m. J: Tho¹i ®¬n biªn lo¹i bá sãng mang.

Vµ mét sè ®iÒu chÕ kh¸c. * Ký tù thø hai: 7 1- Kh«ng ®iÒu chÕ sãng mang. 2- Cã ®iÒu chÕ sãng mang phô. * Ký tù thø ba: A- §iÖn b¸o Morse thu b»ng tai.

B- §iÖn b¸o thu tù ®éng. D- TruyÒn sè liÖu. Nguyªn lý thu ph¸t VT§. NhiÖm vô cña m¸y thu ph¸t VT§ lµ th«ng tin tõ n¬i nµy ®Õn n¬i kh¸c b»ng sãng VT§ 1.

M¸y ph¸t VT§ (Tx) (Transmitter) * NhiÖm vô cña m¸y ph¸t VT§ lµ t¹o ra sãng mang, ®iÒu chÕ víi nguån tÝn hiÖu, khuyÕch ®¹i ®Õn c«ng suÊt ®ñ lín ®−a ra anten bøc x¹ vµo kh«ng gian. * S¬ ®å khèi cña m¸y ph¸t VT§. Sãng VT§ bøc x¹ (AM,FM, Khèi t¹o §iÒu chÕ KhuyÕch ANT PM, .) sãng mang ®¹i 1 3 4 Nguån tÝn 2 hiÖu (S¬ ®å khèi m¸y ph¸t VT§) - Khèi t¹o sãng mang: T¹o nªn sãng ®iÖn tõ cã tÇn sè theo ý muèn, sãng ®iÖn tõ nµy cã nhiÖm vô mang hay t¶i tÝn hiÖu ®i xa. Cã d¹ng - Nguån tÝn hiÖu: ¢m thanh, h×nh ¶nh, c¸c bÝt sè.

chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn. - Bé ®iÒu chÕ: NhiÖm vô lµ ghÐp tÝn hiÖu vµo sãng mang. Thùc chÊt lµ qu¸ tr×nh tÝn hiÖu lµm thay ®æi mét trong c¸c th«ng sè cña sãng mang.