CHƯƠNG 1 HỆ THỐNG CNS/ATM 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CNS/ATM. Chúng ta biết rằng hoạt động của ngành hàng không dân dụng có tính toàn cầu rất cao, bởi máy bay không chỉ bay trong phạm vi không phận một nước mà phần lớn là bay qua nhiều nước. Chính vì thế, việc tổ chức điều hành hoạt động của ngành cũng mang tính toàn cầu và việc thiết lập mối liên lạc chặt chẽ thống nhất giữa các hệ thống trong một nước và với nước ngoài, giữa mặt đất với máy bay cũng như giữa các cơ quan liên quan với hoạt động bay ngày càng trở nên cấp thiết, đặc biệt trong bối cảnh yêu cầu tự động hóa để đáp ứng nhu cầu gia tăng nhanh chóng của ngành. Đồng thời trong giai đoạn hiện nay ngành công nghệ tin học cũng phát triển rất mạnh.
Hệ thống thông tin toàn cầu đã có những tiến bộ vượt bậc và đã có những cơ sở vật chất, những định chuẩn về liên lạc được áp dụng rất thành công trong đó có sự đóng góp rất lớn của liên lạc vệ tinh và các mạng máy tính. Đó cũng là những tiền đề vững chắc để ngành hàng không áp dụng vào lĩnh vực của mình. Vào những năm đầu thập niên 1980 cộng đồng hàng không dân dụng quốc tế bắt đầu quan tâm đến những hạn chế của cơ sở vật chất và phương thức hoạt động hiện tại để giải quyết tình hình ngày càng gia tăng mật độ không lưu trong tương lai. Kết quả là vào năm 1983, Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế (ICAO) đã thành lập một ủy ban đặc biệt có tên là ỦY BAN ĐẶC BIỆT CHO HỆ THỐNG KHÔNG VẬN TƯƠNG LAI (Special Committee on Future Air Navigation Systems-FANS).
Ủy ban này có nhiệm vụ nghiên cứu, nhận định và đánh giá những khái niệm mới, những công nghệ mới trong lĩnh vực hàng không và đưa ra những khuyến nghị cho sự phát triển quản lý không lưu của ngành hàng không dân dụng quốc tế trong chu kỳ là 25 năm. Khái niệm này xem việc sử dụng hệ thống truyền dữ liệu và hệ thống vệ tinh là hai lĩnh vực chính để cải thiện hệ thống hiện hữu. [1] Khái niệm hệ thống CNS/ATM toàn cầu là kết quả của việc chấp thuận của hội nghị không vận lần thứ 10 vào năm 1991. [1] Năm 1993, ủy ban FANS quyết định đổi tên “Khái niệm hệ thống CNS/ATM toàn cầu” được đổi thành tên “Hệ thống CNS/ATM”.
[1] Mục đích chính của hệ thống này là nhằm khắc phục những hạn chế của hệ thống CNS/ATM hiện tại và định hướng cho sự phát triển của hệ thống GVHD: TS NGUYỄN CẢNH MINH 3 HVTH: LÊ KINH LUÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CNS/ATM trong tương lai để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ngành hàng không dân dụng thế giới trong thời gian tới. ICAO đã dự đoán sự tăng trưởng của ngành hàng không dân dụng trên thế giới và của vùng Chân Á/Thái Bình Dương như sau: 1989 1999 Tốc độ tăng trưởng 2010 Tỉ người x Tỉ người x Tỉ người x bình quân km km km 1989-1999 1999-2010 Khu vực 224 462 1025 7,5% 7,5% Châu Á/ Thái Bình Dương Thế giới 822 1614 2960 7,0% 5,5% Đồng thời ICAO cũng đưa ra biểu đồ dự đoán mức độ tăng trưởng lưu lượng không lưu trong vùng Châu Á/Thái Bình Dương. Theo biểu đồ tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm là 5% trong khoảng thời gian từ năm 1994 đến năm 2020. Chuyến bay (1000) Biểu đồ tăng trưởng vùng Châu Á/Thái Bình Dương Từ đó, cho thấy sự cần thiết phải thúc đẩy nhanh chóng việc triển khai hệ thống CNS/ATM theo định hướng của ICAO của từng quốc gia, từng vùng và trên toàn thế giới để đương đầu với sự tăng trưởng của lưu lượng bay trong tương lai.
Hành trình của một máy bay an toàn hiệu quả từ lúc cất cánh đến lúc hạ cánh đòi hỏi một hệ thống quản lý không lưu hiệu quả được hỗ trợ bởi ba chức năng chính: Thông tin liên lạc (Communication), dẫn đường (Navigation), giám sát (Surveillance). GVHD: TS NGUYỄN CẢNH MINH 4 HVTH: LÊ KINH LUÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thông tin liên lạc: Là hệ thống các thiết bị hỗ trợ cho việc trao đổi thông tin liên quan đến hoạt động bay giữa phi công và kiểm soát viên không lưu hoặc giữa các trung tâm điều hành bay với nhau. Dẫn đường: Là hệ thống các thiết bị hỗ trợ cho hoạt động bay nhằm chỉ vị trí của máy bay đang ở đâu trên đường bay đã được hoạch định sẵn cho đoàn bay. Giám sát: Là hệ thống các thiết bị hỗ trợ cho công tác điều hành bay cung cấp vị trí của máy bay cho kiểm soát viên không lưu biết là máy bay đó đang ở vị trí nào trên đường bay đã được hoạch định sẵn cho máy bay đó.
Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế gọi ba chức năng trên là hệ thống CNS và xem chúng như là các dịch vụ hỗ trợ cơ bản của các hệ thống quản lý không lưu (ATM). ATM: Là một hoạt động bao gồm nhiều chức năng được xác định trong phạm vi rộng. Quản lý không lưu bao gồm quản lý cả phần dưới mặt đất và trên không, cả hai đều rất cần thiết để đảm bảo cho một chuyến bay an toàn và hiệu quả trong suốt quá trình hoạt động của nó. Các chức năng của công tác quản lý không lưu là: [2] - Sự vụ không lưu (Air Traffic Services-ATS).
- Quản lý luồng không lưu (Air Traffic Flow Management-ATFM). - Quản lý vùng trời (Airspace Management-ASM). Trong đó ATS là thành phần chính của công tác quản lý không lưu. Mục đích chính của ATM là cho phép nhà khai thác máy bay đáp ứng được thời gian đi và đến theo kế hoạch đã định và bay theo những đường bay tối ưu.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG CNS/ATM HIỆN TẠI.
Nhằm mục đích nâng cao chất lượng của hệ thống CNS/ATM hiện tại để đáp ứng nhu cầu phát triển ngày càng cao cho hoạt động của ngành hàng không dân dụng, ICAO đã tập trung nổ lực đánh giá hệ thống CNS/ATM hiện có. Qua nghiên cứu đã rút ra được kết luận hết sức quan trọng là sự hạn chế của hệ thống bắt nguồn từ chính hệ thống, các nhược điểm của hệ thống CNS/ATM về độ chính xác, khả năng phân tích và năng lực hoạt động hiện hành của nhiều nơi trên thế giới chủ yếu tập trung vào ba điểm. [3] - Cự ly hoạt động, độ tin cậy và độ chính xác của các hệ thống CNS/ATM hiện tại hoạt động trong tầm nhìn thẳng, phản xạ nên bị hạn chế bởi môi trường, đặc tính truyền sóng của các hệ thống khác nhau. [3] GVHD: TS NGUYỄN CẢNH MINH 5 HVTH: LÊ KINH LUÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP - Việc thực hiện các hệ thống hiện tại gặp nhiều khó khăn ở các vùng núi cao và trên các vùng biển.
[3] - Thông tin thoại bị hạn chế do khó khăn về ngôn ngữ và thiếu các hệ thống trao đổi số liệu giữa A/G để hổ trợ cho các hệ thống tự động trên máy bay và mặt đất. [3] Những khiếm khuyết của hệ thống hiện tại cụ thể như sau: 1.1 Hệ thống thông tin liên lạc. Hệ thống thông tin liên lạc là hệ thống liên lạc trực tiếp giữa A/G và giữa G/G với nhau theo phương thức truyền song công gồm tín hiệu thoại và dữ liệu. Liên lạc thoại A/G: Thông tin liên lạc giữa kiểm soát viên không lưu và tổ bay sử dụng chủ yếu là thoại VHF (Very High Frequency), phát sóng theo tầm nhìn thẳng, vì thế bị hạn chế về tầm phủ.
Ở các vùng ngoài tầm phủ của sóng VHF (như vùng trên biển xa, vùng cực) thì sử dụng thoại HF (High Frequency). Mà thoại HF truyền sóng theo phương thức phản xạ, tầm phủ sóng rộng hơn tầm phủ của VHF nhưng bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiễu, độ tin cậy không cao làm ảnh hưởng đến an toàn bay nhất là mật độ bay ngày càng gia tăng. Liên lạc thoại G/G: Thông tin liên lạc giữa các trung tâm kiểm soát không lưu với nhau, nhằm chuyển giao quyền điều khiển máy bay khi máy bay bay từ không phận này đến không phận liền kề. Các thông tin này được chuyển giao với nhau qua các mạch trực thoại điểm đối điểm qua các đường truyền dẫn khác nhau.
Ngoài ra trong liên lạc thoại sự bất đồng ngôn ngữ là một trong những hạn chế cần phải khắc phục, nhằm giảm bớt sự nhầm lẫn trong liên lạc giữa người nói và người nghe nhất là khi mật độ bay ngày càng cao. Liên lạc số liệu: Liên lạc trao đổi điện văn dạng văn bản giữa G/G qua mạng AFTN với phương thức định hướng ký tự, tốc độ thấp, kích thước điện văn bị giới hạn dưới 1800 ký tự trong một điện văn, kết nối điểm đối điểm (point to point).1 mô tả hệ thống thông tin liên lạc thoại A/G giữa Trung tâm kiểm soát không lưu và máy bay bằng phương tiện liên lạc VHF và HF. Trên hình ta thấy tại những vùng bị che khuất hoặc vùng biển, thì Trung tâm kiểm soát không lưu không thể liên lạc với máy bay bằng VHF mà phải liên lạc qua hệ thống HF với chất lượng thoại kém hơn rất nhiều. GVHD: TS NGUYỄN CẢNH MINH 6 HVTH: LÊ KINH LUÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Oceanic VHF Voice Com.
VHF Facility Blind Area HF Voice Com. HF Facility ACC Hình 1.1 Hệ thống thông tin liên lạc A/G hiện tại.2 Hệ thống dẫn đường. Trong kỹ thuật dẫn đường hiện nay đang sử dụng sóng vô tuyến ở một số băng tần có đặc tính truyền thẳng nên tầm phủ sóng của thiết bị vô tuyến dẫn đường đặt trên mặt đất bị hạn chế. Vì thế ở các vùng núi non, sa mạc hay ở vùng biển xa thì hệ thống dẫn đường hiện tại không thể vươn tới.
Mặt khác, thiết bị dẫn đường hiện nay đang sử dụng ở các nơi trên thế giới không đồng nhất, nơi dùng NDB (Non Direction Beacon), nơi thì dùng VOR/DME (VHF Omnidirectional Radio Range/Distance Measure Equipment), nơi dùng DVOR/DME (Doppler VHF Omnidirectional Radio Range/Distance Measure Equipment) nên độ chính xác chưa đồng đều. Điều này dẫn đến việc phân cách các máy bay phải đủ lớn để đảm bảo an toàn, làm hạn chế khả năng sử dụng vùng trời, lưu lượng bay cũng như việc hoạch định các đường bay. Ở khu vực tại sân bay việc hạ cất cánh dựa vào thiết bị phụ trợ ILS (Instrument Landing System) có độ chính xác chưa cao, nên trong giai đoạn chuyển tiếp ICAO đã khuyến cáo sử dụng đồng thời ILS/MLS (Instrument Landing System/Microwave Landing System) tùy điều kiện cụ thể ở từng sân bay.