Chương 1: Chương này trình bày nghiên cứu tổng quan về một số hệ thống truyền thông tin biển. Trên cơ sở phân tích tình hình tổng quan của các nghiên cứu trong nước và trên thế giới, từ đó có cơ sở đánh giá và đưa ra ý tưởng về mô hình hệ thống truyền tin cải tiến phục vụ quản lý và dẫn đường trên biển. Chương 2: Chương này trình bày về quá trình nghiên cứu của luận án trong việc dé xuất và thực hiện thiết kế tối ưu bộ chia/cộng tín hiệu cao tần kiểu ghép (Coupler), kết hợp với cấu trúc mặt phẳng đất hở (DGS) ứng dụng trong tuyến phát. Bên cạnh đó, các tính toán quỹ đường truyền của hệ thống truyền thông tin biển dé xuất cũng được trình bày.
Chương 3: Chương này trình bày về đề xuất thiết kế một số phần tử ở tuyến thu tín hiệu kết hợp với trung tâm thu thập, hiển thị bức tranh tình huống trong hệ thống truyền thông tin nhằm nâng cao khả năng quản lý và hỗ trợ dẫn đường phương tiện biển. Phần kết luận chung và hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án: Trình bày tóm tắt các kết quả đạt được của luận án và nêu ra hướng phát triển tiếp theo cũng như những nghiên cứu dự kiến sẽ thực hiện trong tương lai. Những đóng góp mới của luận án e Đề xuất ý tưởng về mô hình hệ thống truyén tin phục vu quản lý va dẫn đường trên biển, sử dụng vệ tinh địa tĩnh. Hệ thống được dé xuất có cơ chế chuyển tan từ băng VHF lên băng S để chủ động liên lạc với vệ tinh địa tinh khi ở khoảng cách xa bờ.
Đồng thời, hệ thống cũng cung cấp bản tin cứu hộ, cứu nạn trong trường hợp khẩn cấp. e Đề xuất giải pháp chia/cộng công suất sử dụng chia/cộng kiểu ghép Coupler kết hợp với cấu trúc mặt phẳng đất hở ứng dụng trong tuyến phát của hệ thông truyền thông tin biển. Bộ chia/cộng được dé xuất đã áp dụng kỹ thuật DGS cho cấu trúc đường truyền vi dải trong môi trường không khí. Đây là giải pháp mới giúp bộ chia/cộng có băng thông rộng 930 MHz, độ map mô trong dải thông thấp cỡ 0,2 dB, hệ số chia chính xác -3,02 dB, tăng khả năng phối hợp trở kháng và chịu công suất phù hợp với tuyến phát.
e Đề xuất thiết kế tuyến thu có độ nhạy đạt -113dBm, giải mã dữ liệu và giả lập hiển thị bức tranh tình huống trên biển trong hệ thống truyền thông tin quản lý phương tiện. HỆ THONG TRUYEN THONG TIN BIỂN Chương một sẽ trình bày tổng quan về các hệ thống truyền thông tin biển hiện nay được dùng để giám sát, định vị và cứu hộ, cứu nạn phương tiện biển (sau đây gọi là hệ thống truyền thông tin biển). Cấu trúc của các hệ thống đang tôn tại sẽ được phân tích để đưa ra đánh giá về ưu nhược điểm, từ đó xác định những van dé còn hạn chế. Trên cơ sở đó, chương này trình bày ý tưởng xây dựng hệ thống truyền thông tin cải tiến cho phép phương tiện biển linh hoạt thay đổi tham số phát, có khả năng kết nối với vệ tinh khi ở khoảng cách xa.
Trung tâm trên đất liền thu thập, xử lý dữ liệu, quản lý và hiển thị bức tranh tình huống trên biển. Tổng quan về hệ thống truyền thông tin biển Ban đầu, hệ thống truyền thông tin biển được nghiên cứu, chế tạo để phục vụ các mục đích sau: e Tránh va chạm trên biển: Các tàu chở hàng lớn thường có tốc độ chuyển hướng chậm, do đó néu phát hiện khả năng va chạm giữa các tàu này quá muộn có thể gây hậu quả nghiêm trọng. e Giám sát và điều hành tàu cá: Nhiéu tàu cá thường có ý đánh bắt ngoài vùng cho phép ven bờ dẫn đến sự cạn kiệt nguồn cá. Hệ thống truyền thông tin biển sẽ giúp đơn vị điều hành phát hiện ra được các tàu cá nào có hành vi này để ngăn chặn hoặc xử phạt.
Ngoài ra, trong nhiều trường hợp, hệ thống cũng giúp cảnh báo sớm các tàu đánh bắt xa bờ có thể vô ý xâm phạm vùng chủ quyền trên biển của các nước láng giéng. e An toàn lãnh hải: Hầu hết các nước trên thế giới đều tham gia công ước quốc tế về luật biển, trong đó quy định rõ ràng về việc trang bị hệ thống truyền thông tin biển, cũng như các tiêu chuẩn đính kèm cho hệ thống truyền thông tin biển. Do đó, trung tâm điều hành của một nước bất kì cũng có thể giám sát phương tiện biển của nước khác khi đi vào vùng phủ sóng của trung tâm điều hành và đưa ra cảnh báo hoặc quyết định xử lý kịp thời khi có sự xâm phạm lãnh hải. e Tìm kiếm và cứu nạn: Với khả năng định danh, định vị, hệ thống truyền thông tin biển là một công cụ đắc lực trong quá trình tìm kiếm cứu nạn.
e Điều tra tai nạn trên biển: Tương tự như với hoạt động tìm kiếm, cứu nạn, hệ thống truyền thông tin biển cho phép các đơn vị điều tra tìm được vị trí tai nạn nhanh chóng và chính xác nhất. e Kiểm soát luồng lưu thông trên biển: tương tự như tất cả các hình thức giao thông khác như đường bộ, đường không, giao thông trên biển cũng cần được kiểm soát lưu lượng lưu thông để đảm bảo giao thông thông suốt. e Bảo vệ cơ sở hạ tầng trên biển: trên biển có thể có rất nhiều các cơ sở hạ tầng quan trọng như cáp quang biển, ống dẫn dầu hay nhà giàn. Các nhà quản lý có thể nắm chính xác vị trí của các cơ sở hạ tầng này và dựa trên dữ liệu định vị của hệ thống truyền thông tin biển để đưa ra cảnh báo sớm.
Như vậy, các hệ thống truyền thông tin biển về cơ bản phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây: e Có khả năng cung cấp thông tin định danh của phương tiện biển. e Có khả năng cung cấp thông tin định vị của phương tiện biển. e Có khả năng cung cấp thông tin định thời của phương tiện biển. e Thiết bị trên phương tiện biển có khả năng luôn giữ kết nối với ít nhất một trung tâm điều hành hoặc một trạm chuyển tiếp có khả năng liên lạc với trung tâm điều hành.
e Thiết bị phù hợp hoạt động ở môi trường trên mặt biển (độ muối và tốc độ gió cao). e Thiết bị có khả năng sử dụng nguồn điện trên phương tiện biển. Với các yêu cầu chức năng và phi chức năng như trên, một sơ đồ khối cơ bản được mô tả như hình 1. Hệ thống truyền thông tin biển về cơ bản bao gồm các thành phân sau: e Thiết bị trên phương tiện biển.
e Trạm chuyển tiếp. e Trung tâm điều hành. ⁄ Vile £ ' i > an Hải ' ' [ : Trạm điều hành 2 ' ' ' H 1 ' h h ' ' ' May tinh | + 1 |Bộ truyền|— „ H 4 1 trung tam| ¡ ¡| thông 1 ' ' ' ' ' ' 1 1 h : ! Long nSesorcsmeeseceerpil § “nmin Damme seme EM MW \`# “~ ”1 ' Trạm điều hành 1 ' 1 I ' L ' ' 1 “ à ' Ị Máy tính JBộ truyền |¡ Bộ truyền : ' i trung tâm thông |} thông ' ' h ' 1 ' Trong đó, thiết bị trên phương tiện biển sẽ được trang bị một bộ định vị toàn cầu, một bộ định thời cung cấp thời gian thực, một bộ truyền thông thông thường là máy thu phát vô tuyến và một máy tính trung tâm điều khiển các thành phần này. Máy tính trung tâm thu thập dữ liệu định vị, định thời và kết hợp với thông tin định danh được lưu trong bộ nhớ và gửi thông tin tổng hợp này về trung tâm điều hành hoặc trạm chuyển tiếp thông qua bộ truyền thông.
Trong một số trường hợp, thông tin thời gian thực của bộ định thời có thể được cung cấp bằng giờ của bộ định vị (gọi tắt là giờ định vị). Dữ liệu tổng hợp được trạm chuyển tiếp (nếu có) chuyển về trung tâm điều hành hoặc trạm chuyển tiếp khác cho đến khi về tới trung tâm điều hành. Với các hệ thống truyền thông tin biển mặt dat, trạm chuyển tiếp có thể là chính các phương tiện biển khác hoặc một trạm đặt trên đảo ngoài khơi. Với các hệ thống truyền thông tin biển có yếu tố vệ tinh, vệ tinh sẽ được sử dụng như một trạm chuyển tiếp.
Trong một số hệ thống, các trung tâm điều hành phân tán sẽ được kết nối đến một trung tâm điều hành để giám sát, vận hành và lưu trữ. Ngoài ra một vấn đề đáng lưu ý với các hệ thống truyền thông tin biển là điều kiện hoạt động khắc nghiệt trên biển. Vỏ thiết bị hay mặt phản xạ của ăng ten không nên chế tạo bằng các kim loại thông thường như hợp kim sắt hay nhôm. Các thành phần nếu không thể làm được bằng thép không gỉ để đảm bảo hiệu năng cao tan, thì cần được bảo vệ bằng các vật liệu trong suốt với từ trường và có khả năng chịu muối biển.
Gió và sóng biển cũng gây ảnh hưởng đến khả năng bám vệ tinh của các ăng ten có hướng sử dụng trên biển. Các tàu cỡ lớn thường được trang bị hệ thống chống rung lắc, đồng thời, hệ thống ăng ten gắn trên các tàu này thường được thiết kế theo kiểu có trong tâm thấp nên van dé rung lắc là không lớn. Trong khi đó, các tàu cỡ nhỏ cần tập trung ứng phó với vấn đề rung lắc nhiều hơn. Các tàu nhỏ thường không có hệ thống chống rung lắc, cũng như có diện tích nhỏ, rat dé gây ra sai khác góc bám vệ tinh.
Do đó, các hệ thống Ang ten vô hướng nên được sử dụng. Rõ ràng rằng, có rất nhiều vấn đề có thể nghiên cứu tối ưu để tăng cường năng lực quản lý của hệ thống truyền thông tin biển. Trong đó, có thể kể đến như vấn đề tối ưu khối truyền thông để tăng tính linh hoạt chuyển đổi giữa truyền thông vệ tỉnh và truyền thông mặt dat, tối ưu bài toán định tuyến khi có nhiều tàu thuyền trong mạng lưới hoặc bài toán lưu trữ, sắp xếp dif liệu giám sát và điều hành thông minh. Các van dé như vật liệu chế tạo thiết bi hay phương pháp ổn định, chống rung lắc cho hệ thống ăng ten cũng có rất nhiều không gian nghiên cứu.
Tuy nhiên, trong khuôn khổ của luận án này, tác giả sẽ không đặt mục tiêu tối ưu toàn bộ các vấn dé của hệ thống truyền thông tin biển, do các vấn dé này sẽ trải dài trên rất nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ khác nhau.