NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG điện tự TRONG hệ THỐNG lái tự ĐỘNG TRÊN tàu THỦY

Chú thích: Một số thuật ngữ viết tắt cần nhớ- AOR-West: khu vực đại tây dương- tây - AOR-East: khu vực đai tây dương- đông - Buzzer: Còi tàu - Command Window: Cửa sổ lệnh - D-GPS: Hệ thố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỆN TỰ TRONG

HỆ THỐNG LÁI TỰ ĐỘNG TRÊN TÀU THỦY.

Cán bộ hướng dẫn :Ths Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trần Trung Kiên

Hà Nội – Năm 2014.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên : Trần Trung Kiên

Lớp : ĐT6

Khoá : 5

Ngành : Điện tử – Viễn thông

TÊN ĐỀ TÀI: "Nghiên cứu ứng dụng điện tử trong hệ thống lái tự động trêntàu thủy”

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà Nội , ngày tháng năm 2014 Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Ngày tháng năm 2014 Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

MỤC LỤC 5

LỜI CAM ĐOAN 7

LỜI CẢM ƠN 8

CHƯƠNG I : Tổng quan về hệ thống 10

1 Hệ thống Inmarsat 10

2 Các dịch vụ của Inmarsat 14

3 Thu nhận, xử lý báo động cấp cứu từ các thiết bị Inmarsat 22

4 Tổng quan về Nera C 23

4.1.Antenna and terminal unit 26

4.2.Các chân chức năng 27

4.3 Các chân kết nối cổng LAN 28

4.4.Cổng truyển dữ liệu 28

4.5 Cổng D-GPS 28

5 Máy lái tự động 28

CHƯƠNG II: LA BÀN ĐIỆN TỬ 30

2.1: Các thuật ngữ và định nghĩa 30

2.2: La bàn sử dụng trên tàu biển 33

2.2.1 Các yêu cầu chung đối với la bàn sử dụng trên tàu biển 33

2.2.2: La bàn từ 34

2.2.2.1: Hệ thống định hướng 34

2.2.2.2: Mặt chia độ la bàn 36

2.2.2.3: Vạch chỉ hướng 37

2.2.2.4: Hoạt động và chỉ báo 37

2.2.2.5: Độ chính xác 37

2.2.3 : Con quay hồi chuyển (La bàn điện) 38

2.2.3.1 : Chế tạo 38

2.2.3.2 : Độ chính xác 39

2.3: Ứng dụng la bàn trong máy lái tự động (NT951G) 40

CHƯƠNG III : CÁCH GHÉP NỐI 42

3.1 Nera C 42

3.2 Bảng chức năng các thành phần của nera C 43

3.3.Các bộ phận của antenna.(IC-115) 45

3.3.1 ANT RF board 45

3.3.2 Các thiết bị antena 46

3.4 Các thiết bị đầu cuối,IC-215 47

3.5 RF CON/CPU board (16P0208A) 48

3.6.CPU 54

3.7 Bộ nhớ 54

3.8 Kết nối giữa IC-305 và IC-306 55

3.9 Xử lý khí có báo động 56

3.10 TERM CPU board ( 16P0209) 58

3.11 Mạch nguồn PWR board (16P0211) 59

3.12: Hình ảnh thực tế 61

3.13 Antena 66

3.14 Bộ phận nhận thông tin cứu nạn ,Ic-305 và bộ phận báo động IC-306 69

3.15 Hộp chức năng ,IC-314 70

3.16 Các phương pháp kết nối, cài đặt và xử lí sự cố 71

3.16.1 Thiết lập hệ thống báo cứu nạn.( Distress Alert Set up ) 72

3.16.2 thiết lập chế độ soạn thảo [F8]-3 75

3.16.3 Thiết lập các thiết bị đầu cuối (terminal setup) : [F8]-4 76

3.16.4 Thiết lập chế độ khẩn cấp.( EGC setup):[F8]-5 77

3.16.5 Thiết lập chế độ tự động ( Auto mode setup) 78

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chépcủa bất cứ đồ án hay công trình đã có từ trước Nếu sai với những gì đã camđoan tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Tác giả đồ án: Trần Trung Kiên

Lớp: ĐT6-k5

Trường: Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Hà Nội, ngày 3 tháng 5 năm 2014

Chữ kíKiênTrần Trung Kiên

Chân thành cảm ơn đến các bạn trong nhóm thực tập đã hỗ trợ để mình cóthể hoàn thành tốt công việc được giao

Em xin chân thành biết ơn sự tận tình dạy dỗ của tất cả các quý thầy côKHOA ĐIỆN TỬ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Hà Nội, Tháng 5, Năm 2014 Sinh viên

Trần Trung Kiên

Chú thích: Một số thuật ngữ viết tắt cần nhớ

- AOR-West: khu vực đại tây dương- tây

- AOR-East: khu vực đai tây dương- đông

- Buzzer: Còi tàu

- Command Window: Cửa sổ lệnh

- D-GPS: Hệ thống định vị vi sai

- DNID: Bấm số định danh

- EIRP: Năng lượng bức xạ

- GMDSS: Hệ thống an toàn và cứu nạn hang hải

- HSD: Dịch vụ dữ liệu tốc độ cao

- IOR: khu vực ấn độ dương

- Junction: Chức năng

- LES (Land Earth Station): trạm trung gian

- MES (Mobile Earth Station): trạm di động mặt đất

- NCS (Network Coordination Station): trạm điều phối mạng

- OCC (Operation Control Center): trung tâm kiểm soát hoạt động

- POR: khu vực thái bình dương

- Position: Vị trí

- Protocol: Giao thức

- PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

- PWR: Power

- SCC (Satellite Control Center): vệ tinh điều khiển trung tâm

- Setup: Cài đặt, thiết lập

- SW: Switch

- Standard: Tiêu chuẩn

- Status: Tình trạng

CHƯƠNG I : Tổng quan về hệ thống.

Trong thời đại ngày nay, ngành vận tải biển đang có xu hướng phát triểntrên khắp các châu lục, đi liền với đó là sự an toàn của các chuyến hang, cáctàu đánh cá… về cả mặt yếu tố tự nhiên (thời tiết, đá ngầm…) và con người(cướp biển…) Vì vậy, các tàu hiện đại ngày nay cần có một hệ thống địnhhướng cao, chính xác, hệ thống lái tự động (bao gồm cả máy lái tự động và hệthống định vị, truyền tín hiệu qua vệ tinh – Inmarsat) đã ra đời với vai trò làmột phần ko thể thiếu của mỗi tàu cỡ vừa và cỡ lớn trong hàng hải

1 Hệ thống Inmarsat

Inmarsat được sáng lập vào năm 1979 để phục vụ cho những người đibiển, với mục đích theo dõi quản lý tầu thuyền và cung cấp các ứng dụng ứngcứu và tiêu khiển ngoài khơi qua vệ tinh Là hệ thông hoạt động dựa trên các

vệ tinh địa tĩnh hoạt động trên dải tần 1,5- 1,6 Mhz (băng L ) cung cấp chocác tàu có lắp đặt trạm đài tàu vệ tinh một phương tiện báo động và gọi cấpcứu Nó có khả năng thông tin 2 chiều bằng các phương thức thoại và telex.Ngoài ra các vệ tinh INMARSAT còn được sử dụng như một phương tiệnchính để thông báo các bức điện an toàn Hàng hải MSI ( Martime safetyInformation) cho các vùng không được phủ sóng bởi dịch vụ NAVTEX

Các dịch vụ mang tính thương mại bắt đầu vào năm 1982, và kể từ đó,một loạt các dịch vụ phân phối của Inmarsat đã bành trướng nhằm thâu tómcác khu vực thị trường trên đất liền và hàng không Đến những năm đầu của

- Các trạm trung gian (LES), là các trạm được các nhà điều hành viễn

thông sở hữu và tạo ra các kết nối tới hạ tầng cơ sở mạng mặt đất Gần đây,

có khoảng 40 trạm đất liền mặt đất bố trí xuyên suốt thế giới với ít nhất là mộttrạm trong mỗi vùng bao vệ tinh

- Các trạm mặt đất di động (MES), là các trạm đem lại cho người sử

dụng khả năng giao tiếp qua vệ tinh

Hình 1.1: Hệ thống Inmarsat.(tríchInmarsat C mobile earth station – nera c)

Trạm trung gian (LES) Điều khiển sự trao đổi thông tin

giữa các MES với nhau qua vệ tinh.Trạm di động (MES) Là các tàu thủy được cài đặt hệ thống

Bảng 1.1: Chức năng các thiết bị trong hệ thống

Inmarsat bắt đầu phân phối dịch vụ bằng việc thuê dung lượng của vệtinh gồm ba phi thuyền không gian MARI-SAT được Tổng công ty ComsatGeneral cung cấp định vị lần lượt tại 72,5o Đông, 176,5o Đông, và 106,5o Tây.

Giữa những năm 1990 và 1992, Inmarsat phóng bốn trong số các vệtinh Inmarsat-2 của chính mình Chúng có một sức chứa bằng khoảng 250mạch Inmarsat-A, gấp khoảng 3 đến 4 lần dung lượng của các vệ tinh đãphóng trước kia Các vệ tinh có một lượng tải tin bao gồm hai bộ tách sóng hỗtrợ khoảng không tới các liên kết di động trong các băng tần L/S (1,6 GHzcho liên kết uplink, 1,5 GHz cho liên kết downlink) và các liên kết Khônggian - Trái đất trong các dải băng tần C/S (6,4 GHz cho liên kết uplink, 3,6GHz cho liên kết downlink) Các vệ tinh có một khối lượng khi phóng là 1300

Kg, và sẽ giảm xuống còn 700 Kg khi nằm trên quỹ đạo Các vệ tinh phát cácchùm sóng phủ toàn cầu với một công suất bức xạ đẳng hướng hiệu dụng là

39 dBW ở băng thông L

Giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển của phần không gian làgiai đoạn cùng với việc phóng các vệ tinh Inmarsat-3 Điều đáng chú ý là các

vệ tinh này tuyển dụng công nghệ chùm điểm để tăng EIRP và các khả năng

sử dụng lặp tần Mỗi vệ tinh Inmarsat-3 có một chùm phủ sóng toàn cầu cộngvới 5 chùm điểm Các vệ tinh cho ra một EIRP chùm điểm lên tới 48 dBW,gấp 8 lần công suất của các chùm phủ sóng toàn cầu thuộc Inmarsat-2 Băngthông và công suất có thể được phân phối một cách năng động giữa các chùmtia nhằm tối ưu hoá độ bao phủ theo nhu cầu Điều này tạo ra một dấu hiệu

Hiện tại, Inmarsat tuyển dụng bốn vệ tinh điều hành thuộc Inmarsat-3

và sáu vệ tinh dự phòng, tất cả bao gồm ba vệ tinh Inmarsat-3 và ba vệ tinhInmarsat-2 Ba vệ tinh Inmarsat nữa đang được đưa ra để mời thuê dunglượng

F2 (15.5o W)

INMARSAT-3 F5 (25o E)INMARSAT-3 F4 (54o W)

Bảng 1.2: Cấu hình vệ tinh Inmarsat

Độ bao phủ trên toàn thế giới do tổ chức Inmarsat cung cấp

được mô tả trong hình 1.2

2 Các dịch vụ của Inmarsat

Hàng hải và điện thoại di động đất liền: Inmarsat cung cấp một dải

rộng lớn các dịch vụ qua một trong những hệ thống của Inmarsat

Vào năm 1982, Inmarsat-A là một hệ thống đầu tiên được góp mặt vàoloại hình dịch vụ dưới thương hiệu có tên STANDARD-A Các thiết bị đầucuối có kích cỡ khoảng một hoặc hai chiếc valy, tuỳ thuộc vào nhà sản xuất,

và nặng khoảng 20 Kg đến 50 Kg Thiết bị đầu cuối này hoạt động với mộtchiếc ăngten parabol có đường kính khoảng 1m với một công suất EIRP là -36dBW và một mức nhiệt G/T là -4 dBK-1 Về tính sẵn có của vệ tinh và LES,thông thường, người sử dụng có thể lựa chọn tuyến để thiết lập cuộc gọi Cácdịch vụ thoại Inmarsat-A chiếm băng thông từ 300 đến 3000 Hz qua việc sửdụng một kênh đơn lẻ　(SCPC/FM) Người ta sử dụng các kỹ thuật về hoạthoá âm thoại và về chỉ định nhu cầu để tăng hiệu suất của nguồn vệ tinh Điềuchế BPSK được sử dụng cho　 việc truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 19,2Kbit/s, và cho các dịch vụ truyền fax với tốc độ 14,4 Kbit/s Tốc độ truyền dữliệu cũng có thể lên đến 64 Kbit/s sử dụng điều chế khoá dịch pha lệch

90o (QPSK) Một thiết bị kết cuối đòi hỏi phải có một kênh để thiết lập cuộcgọi bằng việc phát một tín hiệu điều chế 4,8 Kbit/s theo BPSK sử dụng thủtục ALOHA Inmarsat-A hoạt động trong băng tần truyền phát từ 1636 đến

51645 MHz và trong dải băng tần thu nhận từ 1535 đến 1543,5 MHz Cáckênh thoại hoạt động với một khoảng cách tần số là 50 KHz, trong khi các

Hình 1.2: Độ bao phủ của inmarsat C

Dịch vụ Hệ thống Inmarsat

Âm thanh Đã có Đã có Không có Đã có Đã có

FAX Đã có Đã có Chỉ gửi văn

bản đến PSTNcho tàu hướng

Đã có Đã có Không có Không có Không có

Bảng 1.3 : Các thiết bị của hệ thống Inmarsat.

Inmarsat-B được hiện diện trong loại hình dịch vụ vào năm 1993, thựcchất để cung cấp một phiên bản kỹ thuật số cho dịch vụ thoại thuộc Inmarsat-

A Hệ thống này kết hợp hoạt hoá âm thoại với điều khiển nguồn điện tíchcực để giảm thiểu các yêu cầu về EIRP qua vệ tinh Các thiết bị đầu cuối hoạtđộng với công suất 33,29 hoặc 25 dBW với một mức nhiệt G/T là -4 dBK-1.Thoại được tạo ra với tốc độ bít 16 Kbit/s bằng việc sử dụng phương pháp mãhoá tiên đoán tương thích (APC), mã mà sau đó được mã hoá bằng mã chập

chế qua offset-QPSK có tốc độ 34 Kbit/s bằng thủ tục ALOHA Các kênhđược ấn định việc sử dụng một kênh BPSK TDM Inmarsat-B hoạt động trênbăng tần truyền phát là 1626,5 đến 1646,5 MHz và băng tần thu nhận là 1525đến 1545 MHz.

Các thiết bị kết cuối INMARSAT-C cung cấp các dịch vụ có tốc độ dữliệu thấp với tốc độ thông tin là 600 bit/s Loại mã chập bán mức tốc độ, với

độ dài ràng buộc là 7, tạo ra tốc độ truyền là 1200 bit/s Các tín hiệu đượctruyền đi bằng phương pháp điều chế BPSK, trong một dải băng thông là 2,5KHz Các kết cuối là các thiết bị có kích thước và trọng lượng nhỏ Phần lớncác thiết bị này hoạt động với một ăngten vô hướng Các thiết bị đầu cuốihoạt động với một mức nhiệt G/T là -23dBK-1 và một công suất EIRP xê dịch

từ 11 đến 16 dBW Kênh yêu cầu hồi tiếp sử dụng các tính hiệu được điều chếtheo ALOHA BPSK với tốc độ 600 bit/s Các kênh được gán cho việc sửdụng một tín hiệu điều chế theo TDM BPSK Hệ thống này cung cấp các dịch

vụ dữ liệu và tin nhắn và truyền tiếp theo hai đường, và các dịch vụ báo cáo

dữ liệu, báo cáo định vị và quảng bá cuộc gọi nhóm nâng cao (EGC) EGCcho phép hai loại hình quảng bá được truyền phát: đó là SafetyNET, thực hiệnviệc truyền phát thông tin bảo an hàng hải; nhóm FleetNet, cho phép cácthông tin thương mại được gửi đi tới một nhóm người sử dụng cụ thể Cácthiết bị kết cuối có thể gắn vào các phương tiện giao thông hoặc các tàuthuyền trên biển, đồng thời các thiết bị kết cuối hình dạng như chiếc cặp tàiliệu cũng hiện diện phong phú INMARSAT-C, bằng cách tăng mỗi dải tầnlên 5 KHz, hoạt động trong băng tần truyền phát từ 1626,5 MHz đến 1645,5MHz và băng tần thu nhận từ 1530 MHz đến 1545 MHz

Xuất phát từ nhu cầu đòi hỏi về một chiếc điện thoại di động cá nhâncầm tay kết nối qua vệ tinh đầu tiên, vào tháng 12 năm 1992, người ta đã tung

ra thị trường dịch vụ thương mại, hệ thống INMARSAT-M Hệ thống nàycung cấp loại hình điện thoại với tốc độ 4,8 kbit/s bằng việc sử dụng loại mã

kích thích đa băng tần cải tiến (IMBE), loại mã mà sau khi được mã hoá bằng

mã chập 3/4 tỉ mức tốc độ, sẽ tăng một tốc độ truyền là 8 Kbit/s Ngoài ra, cácdịch vụ dữ liệu và chuyển fax tốc độ 2,4 Kbit/s (1,2-2,4 Kbit/s) cũng đượcxuất chúng INMARSAT-M hoạt động trong lĩnh vực hàng hải và loại hình diđộng trên đất liền Các thiết bị kết cuối phục vụ ngành hàng hải hoạt độngtrên công suất EIRP thuộc một trong hoặc tất cả hai giá trị 27 dBW hoặc 21dBW và với một mức nhiệt G/T là -12 dBK-1 Kênh yêu cầu hồi tiếp sử dụngcác tín hiệu điều chế theo slotted-ALOHA BPSK với tốc độ 3 Kbit/s Cáckênh được gán cho việc sử dụng một tín hiệu điều chế theo TDM BPSK Vệtinh hàng hải INMARSAT-M hoạt động trong các băng tần truyền phát từ1626,5 MHz đến 1646,5 MHz và các băng tần thu nhận từ 1525 MHz đến

1545 MHz, với khoảng cách kênh là 10 KHz Phiên bản di động trên đất liềnhoạt động trên băng thông truyền phát là 1626,5-1660,5 MHz và băng tần thunhận là 1525 đến 1559 MHz, với khoảng cách kênh cũng là 10 KHz

Thiết bị kết cuối INMARSAT-M khai thác năng lượng chùm điểm củacác vệ tinh INMARSAT-3 để cho ra đời các dịch vụ loại M, song sử dụng cácthiết bị kết cuối nhỏ gọn hơn so với của INMARSAT-M Các kết cuối lànhững thiết bị thu gọn và có kích cỡ nhỏ, khoảng bằng kích thước của chiếcmáy tính laptop, trọng lượng dưới 5Kg Các phiên bản dành cho hàng hải vàcác phương tiện giao thông cũng hiện diện rất phong phú, cũng như các phiênbản cho điện thoại vùng nông thôn, chỉ cần một chiếc đĩa 80 cm

Các hệ thống khác do Inmarsat cho ra mắt gồm có INMARSAT-D+, hệ

Hàng không Inmarsat cung cấp một loạt các dịch vụ thuộc lĩnh vực

hàng không có xấp xỉ 2000 phi cơ mà hiện tại đang được lắp ráp bởi các kếtcuối không gian Cũng như các vùng di động và hàng hải, các kết cuối hàngkhông hiện diện trong một loạt các loại hình kết cuối được tung ra phục vụcác nhu cầu của từng thị trường riêng biệt Dựa theo tính tương đương của diđộng đất liền, hệ thống MIMI-AERO nhằm vào những người sử dụng phi cơloại nhỏ và tạo nên một kênh đơn lẻ cho truyền fax và các cuộc gọi điện thoại

Hệ thống AERO-C là thực thể tương đương mang tính dịch vụ hàngkhông của kết cuối INMARSAT-C, đồng thời cho phép các tin nhắn dữ liệuhoặc đoạn khoá văn bản lưu và chuyển tiếp ở tốc độ thấp được gửi hoặc nhậnbởi một phi thuyền vệ tinh Tại bất kỳ đâu trong vùng chùm phủ sóng toàncầu, truyền thông thoại, fax, và dữ liệu đa kênh đạt tới tốc độ 10.5 Kbit/s đềuđược AERO-H đáp ứng AERO-H hoạt động trên băng tần truyền phát là

1530 đến 1559 MHz, và trên băng tần thu nhận là 1626,5 đến 1660,5 MHz

Hệ thống AERO-H+ là một bước tiến hoá của AERO-H, và hoạt động chủyếu trong các vùng bao phủ chùm điểm được tạo ra bởi các vệ tinh thuộc hệINMARSAT-3 và hơn nữa có thể chuyển mạch sang chùm sóng phủ toàn cầukhi nằm ngoài vùng bao phủ chùm điểm

Hệ thống AERO-I cũng khai thác các chùm điểm là các khả năng củacác vệ tinh thuộc INMARSAT-3, đồng thời nhằm vào các thị trường của cácphi cơ vệ tinh tải lượng ngắn và trung bình AERO-I đáp ứng tới bảy kênhcho một trạm phi cơ dưới đất Các dịch vụ dữ liệu gói cũng có mặt phong phúthông qua chùm sóng toàn cầu Hệ AERO-L cho ra các truyền thông dữ liệutốc độ thấp với mức 600 Kbit/s và được sử dụng chủ yếu cho các thủ tục điềukhiển lưu lượng không gian, điều hành và quản lý

Mạng truy nhập toàn cầu (GAN) Inmarsat đã phóng lên mạng vệ tinh

GAN vào cuối năm 1999 Mục đích của GAN là cung cấp các dịch vụ mạngthuộc mobile-ISDN và thuộc giao thức Internet (IP) di động Các dịch vụ

được GAN hỗ trợ này là các dịch vụ HSD 64Kbit/s, các dịch vụ âm thoại4,8Kbit/s sử dụng các thuật toán mã hoá sinh động đa băng thông tiên tiến, vàcác dịch vụ kỹ thuật tuần tự băng thông âm thoại có modem Các kết cuốithường hoạt động ở mức công xuất 2,5 dBW với một mức nhiệt G/T là 7dBK-1 Các tốc độ kênh lần lượt là 5,6 và 65,5 Kbit/s với khoảng cách kênh là

5 và 40 KHz Các kết cuối hoạt động trên các băng tần khi truyền phát là1626,5-1660,5 MHz, và thu nhận là 1525-1559 MHz

Hình 1.2: Một ví dụ về thiết bị kết cuối mạng GAN

Các kết cuối là các thiết bị có dạng laptop, nặng khoảng 4Kg, và đượcđấu nối với các vệ tinh thông qua các ăngten có hai hoặc ba tầng Các nhà sảnxuất có xu hướng cho ra sự lựa chọn về việc thêm một trạm cơ sở (BS) CDCTvào khối modem hoạt động trên băng thông 1880 đến 1900 MHz Điều nàycho phép các kết cuối hoạt động với một máy điện thoại DECT, tạo lợi nhuậntrong vận hành vô tuyến điện Như trên hình vẽ 2

Dự án Hosizons tháng 12 năm 1999, ban Giám đốc của Inmarsat đã

Các vệ tinh sẽ được thiết kế để hỗ trợ các dịch vụ có tốc độ dữ liệu trongkhoảng từ 144 đến 432 Kbit/s và sẽ cung cấp các dịch vụ bổ trợ cho các dịch

vụ thuộc mạng UMTS/IMT-2000 trên mặt đất Mạng này sẽ được gọi là mạngGAN băng rộng (BGAN) Hai loại dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyểnmạch gói sẽ được hỗ trợ trên mạng Kết cuối người sử dụng có lẽ sẽ chẳngkhác gì thiết bị kết cuối dạng laptop đang được sử dụng cho các dịch vụ mạngGAN FES hàng không, hàng hải, và vùng xa xôi cũng sẽ được hỗ trợ Lượngtải tin sẽ bao gồm 200 chùm điểm hẹp với một công suất EIRP là 67 dBW,bao trùm đất liền và các tuyến thuộc hàng không và hàng hải chủ chốt; ngoài

ra còn 19 chùm bao phủ toàn cầu thuộc công suất 39dBW Các vệ tinh sẽ hoạtđộng trong băng tần 1,5/1,6 GHz và là dịch vụ có mặt vào cuối năm 2004, hainăm sau sự ra mắt của các dịch vụ UMTS mặt đất

- Thiết bị Inmarsat-B: có các dịch vụ thoại(16 kbps), fax(9,6 kbps),data(9,6 kbps) và Telex(50 baund)

- Thiết bị Inmarsat-C: có các dịch vụ Telex(50 baund), fax(chiều bờ) và email

tàu Thiết bị Inmarsattàu M: có các dịch vụ thoại(4,8 kbps), fax(6.4 kbps),data(6.4 kbps)

- Thiết bị Inmarsat-mM: có các dịch vụ thoại(4,8 kbps), fax(2,4 kbps),data(2,4 kbps)

- Thiết bị Inmarsat-Fleet(F77,F55, F33): có các dịch vụ thoại(4,8 kbps),fax(HSD:64 kbps,LSD:9,6 kbps), data(F33:9,6 kbps; F55: 64 kbps; F77: 128 kbps)

- Thiết bị Inmarsat-FleetBroadband(FBB): có các dịch vụ thoại, fax,data, SMS

+ FBB150: Thoại(4,8 kbps), Data: StandardIP(max 150 Kbps) và SMS.+ FBB250: Thoại(4,8 kbps và 3.1 kHz Audio); Data: StandardIP(max

284 kbps), StreamingIP(32,64,128 kbps); Fax(G3 w 3.1kHz Audio) và SMS

+ FBB500: Thoại(4,8 kbps và 3.1 kHz Audio); Data: StandardIP(max 432 kbps), StreamingIP(32,64,128, 256 kbps); Fax(G3 w 3.1kHz Audio) và SMS.

3 Thu nhận, xử lý báo động cấp cứu từ các thiết bị Inmarsat

Hệ thống Đài TTDH VN thu nhận và xử lý báo động cấp cứu phát đi từcác thiết bị Inmarsat B, Inmarsat-C

Hệ thống Inmarsat thiết kế một kênh thông tin vệ tinh ưu tiên riêng trongcác trường hợp cấp cứu, khẩn cấp Mỗi thiết bị Inmarsat-B, C đều có khảnăng tạo một bức điện yêu cầu với mức ưu tiên cấp cứu với cách thức khá đơngiản cho người sử dụng Chỉ cần nhấn nút được thiết kế sẵn trên thiết bị, khaithác viên trên tàu có thể chuyển bức điện cấp cứu tới Đài Thông tin vệ tinhInmarsat (Đài LES) đã được chọn sẵn trong máy

Đặc tính nổi bật của phương thức cấp cứu từ thiết bị Inmarsat là ngay sau khi gửi đi điện cấp cứu, tàu bị nạn và Đài LES có thể thiết lập ngay liên lạc 2 chiều với nhau bằng các phương thức Thoại hoặc Telex

Với chất lượng thông tin cao, ổn định, tầm phủ sóng rộng khắp toàn cầu (ngoại trừ hai vùng Cực Bắc và Cực Nam), việc trang bị các thiết bị Inmarsat theo GMDSS được quy định bắt buộc đối với các tàu hàng, tàu vận tải hành trình trên các tuyến hàng hải trong nước và quốc tế

Hình 1.4: Sơ đồ thông tin phối hợp tìm kiếm cứu nạn.

4 Tổng quan về Nera C

Nera C là một thành công của nera C12 Nó là một hệ thống giao tiếp của lớp 2 Inmarsat C nhỏ và tiện lợi hơn Nera C12 Thiết bị này giống như Nera C12

Nera C có 10 chân cơ bản giao tiếp bằng Email từ PC với LAN Nguồn điện là nguồn một chiều từ 12V – 24 V

Class 1 : Truyền thông Inmarsat C Không nhận tin nhắn báo động.(EGC).Class 2: Trong khi Inmarsat C truyền thông,không thể nhận tin nhắn báo động.Class 3: Cài đặt 2 thiết bị thu cá nhân Trong khi inmarsat C truyền,

Tin nhắn EGC không được nhận

Các khối Nera C12 Nera C

Nguồn cung 24V DC- 174W hoặc ít

hơn

12V-24V DC- 160W hoặc ít hơn

Ăng ten 195ᵩ x 266H 3kg 126ᵩ x 155H 1.4kgKhối giao tiếp 72H x 230W x 271D

4kg

Được thiết lập trong loại đầu cuối TLX và khối giao tiếp

Màu LCD: 270H x 320W x 112D 4.5kg

Khối thiết bị đầu cuối LCD đơn sắc: 250H x

300W x 165D 6kg

Báo động cứu nạn Kết nối tới 2 bộ Được lập trong khối

báo động cứu nạnKết nối tới 2 bộ nhận báo động và e bộ chuông báo (tối đa 3 bộ)

Incoming indicator Lên đến 2 bộ

Cổng EXT DTE DTE thứ 2, PC (không

Hình 1.5: sơ đồ cấu hình nera C

Các khối cấu tạo Nera C.

4.1.Antenna and terminal unit.

Bao gồm anten , IC -115 và các thiết bị đầu cuối , IC -215 được kết nối bằng cáp đồng trục Cáp đồng trục này bao gồm các thiết bị nhận tín hiệu RF

từ 1530MHz đến 1545,0MHz , thiết bị truyền tín hiệu RF từ 1626,5MHz đến 1646,5 MHz , thiết bị nhận tín hiệu GPS và nguồn điện được cung cấp cho antenna Nguồn điện cung cấp cho việc truyền là 29V DC và cho việc nhận là 7V DC

Sự suy hao của cáp đồng trục khoảng 10dB

Cáp được sử dụng ở đây là cáp TP5BAW-5DFBB

Hình 1.6: ăng ten và thiết bị đầu cuối

4.2.Các chân chức năng

Hình 1.7: Sơ đồ các chân

Các chân chức năng được kết nối bởi IC-315:

1) Kết nối bộ phận cảnh báo và báo động

Bộ phận cảnh báo : Ic 305 và có 3 mức cảnh báo : Ic 306 được kết nối

từ cổng1 đến cổng 4 theo hình thức song song Cổng 3 và chân 4 được kết nốiqua RS 485 IC 305 và IC 306 được điều khiển bằng “Command window “ 2) Kết nối dữ liệu NAV

Các cổng #6 và #7 (TD-A/B)được sử dụng để truyền dữ liệu NAV và nhận dữ liệu từ các tàu

Các cổng #8 và #9 được sử dụng để nhận dữ liệu NAV và GPS từ ngoài cần kết nối

3) Kết nối DMC-5

Cổng #11 đến #15 là các chân kết nối DMC-5 đầu cuối DMC-5 được điều khiển bởi sự thiết lập các lệnh từ hệ thống

4.3 Các chân kết nối cổng LAN.

10 base –T , thiết bị kết nối RJ-45 được sử dụng cho Ethernet Lan , có thể nhận E-mail từ 1 máy tính đến các máy khác thông qua việc sử dụng

Inmarsat Và dữ liệu nhận được lên đến 32Kb

Hình 1.8: Sơ đồ chân kết nối cổng LAN

Sơ đồ một hệ thống lái tự động trên tàu cơ bản

Hình 1.9: Sơ đồ hệ thống lái tự động

- Thiết bị lái: Được đặt trong buồng lái Sản phẩm mới và được ưa

chuộng, đơn giản, hiệu quả nhất hiện nay là NT951G autopilot

Hình 1.10: Mặt ngoài của NT951G autopilot

- Két dầu thủy lực: Cung cấp dầu thủy lực cho bơm, đẩy trục bánh lái

- Nguồn: Thường là biến áp 3 pha

CHƯƠNG II: LA BÀN ĐIỆN TỬ

Định nghĩa: La bàn là dụng cụ để định hướng trên trái đất Tuy có thể

có nhiều nguyên tắc hoạt động khác nhau nhưng chúng đều sử dụng cho các

muchj đích xác định hướng Đông, Tây, Nam, Bắc đối với điểm định vị trên

trái đất La bàn được ứng dụng nhiều trong các dịch vụ như vào rừng, hướngbay, sa mạc và nhất là trong hàng hải…

2.1: Các thuật ngữ và định nghĩa

SOLAS (safety of life at sea): Công ước quốc tế về sinh mạng con người

trên biển

Tàu Cao Tốc (high speed cralt): Là tàu có thể đạt được vận tốc lớn nhất

(tính theo m/giây) Trong tiêu chuẩn này tàu cao tốc được xác định là tàu có tốc độ trong khoảng 3070 hải lí/giờ đến 70 hải lí/giờ

La bàn từ (magnetic compass): Là thiết bị bao gồm một hệ thống định

hướng treo trên một điểm quay được đặt trong một cái chậu đổ đầy dung dịch

Hệ thống định hướng của la bàn từ được thiết kế trên nguyên lý sử dụng từtrường trái đất để xác định hướng kinh tuyến địa từ phục vụ định hướng trênbiển La bàn từ có thể có hoặc không có hệ thống treo các-đăng Nếu la bàn từkhông có hệ thống treo các-đăng thì các yêu cầu về hệ thống treo các-đăng sẽkhông được áp dụng cho la bàn từ đó

Hệ số A: Là hệ số của thành phần từ lực có hướng tác dụng vuông góc

âm có hướng ngược lại Thành phần này được phát sinh do sắt non và sắt giàtrên tàu Thành phần lực B gây ra độ lệch bán vòng.

Hệ số C: Là hệ số của thành phần lực từ có hướng tác dụng vuông góc

với trục dọc tàu (Lực C), hướng dương tạo với kinh tuyến từ góc bằng hướng

đi + 900hướng âm có hướng ngược lại Thành phần này cũng phát sinh do sắtnon và sắt già trên tàu Lực C gây ra độ lệch bán vòng

Hệ số D: Là hệ số của thành phần từ lực có hướng tác dụng bằng 2 lần

hướng đi của tàu (Lực D), hướng dương tạo với kinh tuyến từ góc bằng 2 lầnhướng đi địa từ, hướng âm có hướng ngược lại Lực D cũng phát sinh do sắtgià và sắt non trên tàu Nó gây ra độ lệch ¼ vòng

Hệ số E: Là hệ số của thành phần từ lực có hướng tác dụng vuông góc

với hướng bằng 2 lần hướng đi của tàu, hướng dương tạo với kinh tuyến từgóc bằng 2 lần hướng địa từ cộng với 900, hướng âm có hướng ngược lại, nócũng được phát sinh do sắt già và sắt non, nó có độ lệch ¼ vòng

Sắt non: Là những vật liệu sắt có lực kháng từ nhỏ, hầu như không có

khả năng giữ lại từ tính

Sắt già: Là những vật liệu sắt có lực kháng từ lớn, có khả năng giữ lại từ

tính lớn, nó thường được sử dụng để chế tạo nam châm vĩnh cửu

La bàn con quay (la bàn điện-gyro compass) : Là thiết bị sử dụng

nguyên lý của con quay và chuyển động của hành tinh để xác định hướng địa

lý phục vụ cho xác định hướng trên biển Thuật ngữ la bàn con quay đượchiểu là một thiết bị hoàn chỉnh bao gồm tất cả các thành phần chính của la bàncon quay

Hướng đi thật (true heading): Là góc ngang giữa mặt phẳng thẳng đứng

dọc theo kinh tuyến chuẩn và mặt phẳng thẳng đứng dọc từ mũi lái đến tàu

Nó được đo từ hướng bắc thật (000o) theo chiều kim đồng hồ và có giá trịbiến thiên từ 0-360o

La bàn được coi là ổn định nếu 3 lần đọc bất kỳ trong khoảng 30p chokết quả trong phạm vi 0.7 độ, khi la bàn ổn định

Hướng đi ổn định (settle point heading): là giá trị trung bình của 10 lần

đọc trong khoảng 20p sau khi la bàn ổn định

Phương vị thật (true bearing): Là góc ngang giữa mặt phẳng thẳng

đứng dọc theo kinh tuyến chuẩn và mặt phẳng thẳng đứng đi qua tâm la bànchứa hướng ngắm tới mục tiêu Nó được đo từ hướng bắc thật theo chiều kimđồng hồ và có giá trị biến thiên ừ 0-360 độ

Sai số tĩnh (sattle point error): Là sai lệch giữa hướng đi ổn định và

hướng đi thật

Các sai số khác của la bàn là sai lệch giữa giá trị quan sát và được vàhướng ổn định

La bàn phản ảnh (bearing repeater compass): Là thiết bị có khả năng

tái hiện lại mặt chia độ của la bàn chính tại các vị trí khác

La bàn chính (master compass): Là thiết bị cung cấp thông tin về hướng

đi tới các la bàn phản ảnh và các thiết bị hàng hải khác

Mặt chia độ la bàn (compass card): Là mặt chỉ thị được chia theo độ

biểu thị hướng kinh tuyến mà la bàn đo được

Sai số vĩ độ (latitude error): Là sai số mà một la bàn con quay gặp phải.

Nó có độ lớn và dấu phụ thuộc vào vĩ độ đặt la bàn

Sai số tốc độ (speed error) : Là sai số mà một la bàn con quay gặp phải

Nó có độ lớn và dấu tùy thuộc vào tốc độ, hướng của tàu và vĩ độ đặt la bàn

Vạch chỉ hướng (lubber line) : Là vạch phụ trên la bàn mà ta có thể đọc

hướng trên đó

Bộ phận truyền phát (transmiting part) : là bộ phận thu nhận thông tin hướng

đi từ bộ phận cảm ứng và chuyển đổi sang tín hiệu chính xác được yêu cầu

Sai số truyền phát và phân giải (transmission and resolution error) : là

sai số do phương pháp truyền tín hiệu gốc tới thiết bị nhận tín hiệu Phương pháp truyền như vậy có thể bị hạn chế về khả năng mã hóa bất kì giá trị nào của thông tin cần gửi đi Sai số này gây ra do phương pháp sử dụng để mã hóathông tin trong thiết bị THD và đầu ra của nó

Sai số tĩnh (static error) : Là sai số do nguyên nhân bất kỳ và nó có giá

trị không đổi trong quá trình hoạt động của hệ thống Sai số này phải được xác định trong các điều kiện tĩnh

Sai số động (dynamic error) : là sai số do các ảnh hưởng động lên hệ

thống như là rung, lắc, chúi tàu…

Sai số truy theo (follow up error) : là sai số gây ra bởi độ trễ giữa giá trị

thực tế mà cảm biến thu nhận và giá trị tương ứng của tín hiệu hay chuỗi dữ liệu tại đẩu ra của hệ thống Sai số truy theo biến mất khi hệ thống ở trạng thái tĩnh

2.2: La bàn sử dụng trên tàu biển

2.2.1 Các yêu cầu chung đối với la bàn sử dụng trên tàu biển

Tất cả các tàu dưới mọi kích thước phải trang bị một la bàn từ chuẩn đã

được hiệu chỉnh hoặc một phương tiện khác độc lập với bất kì nguồn năng lượng cung cấp nào, để xác định hướng tàu và hiển thị các thông tin đọc được tại vị trí lái chính của tàu

Mọi tàu phải được trang bị vành chia độ hoặc mặt la bàn, hoặc phươngtiện khác, độc lập với bất kì nguồn năng lượng cung cấp nào, được chia theophương ngang 360 độ

Tất cả các tàu có tổng dung tích từ 150 trở lên và các tàu khách không

kể kích thước phải được trang bị một la bàn từ dự trữ có thể thay thế la bànnếu trên hoặc một phương diện khác có chức năng tương đương

Tất cả các tàu có tổng dung tích từ 300 trở lên và các tàu khách không kểkích thước phải được trang bị một thiết bị truyền tín hiệu hướng tàu được hiệuchỉnh hoặc một thiết bị khác để truyền phát tín hiệu hướng tàu tới các thiết bịnhư: radar 9GHz, hoặc thiết bị khác để xác định và chỉ bảo vị trí của thiết bịphát báo radar và các tàu, mục tiêu, phao nổi trên mặt biển…

Tất cả các tàu có tổng dung tích từ 500 trở lên phải mang theo một labàn con quay, hoặc phương tiện khác, để xác định và hiển thị hướng tàu bằngbiện pháp không từ tính Vị trí của các thiết bị này phải được bố trí sao cho cóthể dễ dàng đọc được từ vị trí lái chính

2.2.2: La bàn từ

2.2.2.1: Hệ thống định hướng

La bàn từ có thành phần cấu tạo chính là nam châm dùng để định hướng

và các nam châm , thiết bị phụ để hiệu chỉnh từ trường của con tàu cũng nhưhiển thị hướng, các hệ thống treo, dung dịch nâng , hộp đựng la bàn…

Các nam châm phải có độ kháng từ cao Độ kháng từ thấp nhất phải đạt 11,2 kA/m

Hình 2.1: Sự phụ thuộc của đường kính mặt chia độ la bàn với momen lực

từ (trích “Tiêu chuẩn quốc gia về la bàn định hướng trên tàu biển- bộ

2.2.2.2: Mặt chia độ la bàn

Các hướng chính bắc, đông, nam và tây phải được biểu thị bằng các chữ cái

N, E, S và W Riêng hướng bắc cần thêm biểu tượng thích hợp để phân biệtvới các hướng khác Các hướng phụ trung gian cũng có thể được đánh dấutrên mặt la bàn

Khi mặt chia độ la bàn được in trên cả 2 mặt thì các vạch chia độ phải được

in trùng nhau với dung sai không quá 0,2 độ

Việc đánh sai số trên mặt của la bàn tùy thuộc vào loại la bàn như sau: Mặt chia

độ phải được chia đều 360 độ theo từng độ một Cứ mỗi 10 độ đều phải có hiển thịbắng số hiển thị từ hướng bắc 000 độ thei chiều kim đồng hồ đến 360 độ

Kích thước của mặt chia độ la bàn tùy thuộc vào độ cao của hộp la bàn Nếu chiều cao hộp la bàn lớn hơn hoặc bằng 1m thì đó là loại A1, bé hơn 1m thì đó là A2.

La bàn từ Loại hộp la bàn Đường kính mặt chia

Vị trí trên mặt chia độ để người sử dụng có thể đọc được phải mở rộng sang 2

Khoảng cách giữa vạch chỉ hướng và mép ngoài của vạch chia độ la bàn

phải nằm trong khoảng 1,5mm đến 3mm đối với các loại đọc số chỉ la bàn trựctiếp hay đọc qua phản xạ và trong khoảng 0,5mm đến 1,5mm với loại đọc sốchỉ la bàn theo phương pháp chiếu Bề rộng của vạch chỉ hướng không đượcvượt quá 0,5 độ so với khoảng cách giữa các vạch chia độ trên mặt la bàn

2.2.2.4: Hoạt động và chỉ báo

La bàn từ phải có khả năng chỉ hướng mũi tàu với độ chính xác như :

- ±1o khi tàu đang hành trình không có nghiêng ngang

- ±5o khi tàu đang có hành trình nghiêng ngang về cả 2 mạn đến ±22,5o

với chu kì 6 đến 15s

- La bàn phải được trang thiết bị chiếu sáng phù hợp cho mặt chia độ vàvạch chỉ hướng Thiết bị này phải được cung cấp bằng nguồn điện tàu và cónguồn điện sự cố

- Đối với các la bàn từ không được đặt trong buồng lái, mà được sử dụngcho mục đích lái tàu thì các thông tin chỉ báo của la bàn phải được truyền tới

vị trí lái tàu bằng các phương pháp chiếu hay phản xạ quang học

- Ngoài nhiệm vụ chiếu sáng mặt chia độ và vạch chỉ hướng, hệ thốngchỉ báo còn phải đảm bảo có thể cho phép điều chỉnh độ sáng khi cần thiết,cần phải chú ý rằng thiết bị chiếu sáng không được làm ảnh hưởng đến khảnăng định hướng của la bàn

2.2.2.5: Độ chính xác

a Độ chính xác về khả năng định hướng.

Sai số về hướng trong khi chế tạo của hệ thống định hướng la bàn từ không được vượt quá 0.5 độ Sai số về hướng trong khi chế tạo của hệ thống định hướng la bàn từ bao gồm các sai số sau :

- Sai số về khả năng định hướng của nam châm

- Sai số của vành chia độ

- Độ lệch tâm của mặt chia độ

Đối với các la bàn từ có truyền phát tín hiệu sai số về hướng áp dụng cho

các la bàn không có hệ thống cảm biến hướng Hệ thống cảm biến hướng của

la bàn từ có truyền phát tín hiệu phải được đặt sao cho ảnh hưởng tới hướngcủa la bàn không quá 0,5o

Sai số vạch chỉ hướng

Sai số vạch chỉ hướng bao gồm sai số đo chế tạo vòng các đăng và kết cấuchậu la bàn Sai số này phụ thuộc vào vị trí tương đối của vạch chỉ hướngchính, vòng quay và hướng trục của vòng các đăng bên ngoài, sai số này đảmbảo phải không quá 0,5 độ

b Sai số do ma sát

Khi nhiệt độ không khí môi trường +20o ±3oC, với góc lệch ban đầu đặt ở 2o

thì góc dao động giới hạn đối với hướng chỉ la bàn không được vượt quá (3/H)o

c Sai số cảm ứng

Để loại trừ sai số cảm ứng cần thỏa mãn một trong các điều kiện sau :

- H/D không được vượt quá 0.08

- F của độ lệch 1/6 do nam châm nhỏ gây ra tính ở khoảng cách 40cm phải nhỏ hơn 0,01 giá trị B

2.2.3 : Con quay hồi chuyển (La bàn điện)

2.2.3.1 : Chế tạo

- La bàn phải có các thiết bị phục vụ loại trừ sai số do vĩ độ và tốc độ gây ra

- La bàn phải được trang bị hệ thống báo tự động trong những trường

- Sai số tĩnh ở bất kỳ hướng nào cũng không được vượt quá 0,75o sec

- Khả năng lập sai số tính từ bộ phận khởi động không được nhỏ hơn 0,25o sec

b Sai số tĩnh trong điều kiện chung

Khả năng lặp sai số tĩnh của la bàn chính phải nằm trong khoảng ±0,1o sec

c Sai số còn lại sau hiệu chỉnh

Sai số còn lại sau hiệu chỉnh không được vượt quá 0,25o sec

d ảnh hưởng của thay đổi tốc độ

Sai số do thay đổi tốc độ nhanh chóng ở mức 20 hải lý/ giờ phải trong giới hạn ±2o

e Ảnh hưởng của thay đổi hướng đi

Sai số thay đổi nhanh chóng hướng đi 180o ở tốc độ 20 hải lí/giờ phải ở giới hạn ± 3o

2.3: Ứng dụng la bàn trong máy lái tự động (NT951G)

Hình 2.2: Hình ảnh NT951G

Công tắc nhóm Gyro/Compass