Ứng dụng VHF offset trong liên lạc hàng không dân dụng Việt Nam

Giám sát độc lập tự động phát quảng bá AEEC Airline Electronic Engineering Committee Hội kỹ s- điện tử hàng không AGC Automatic Gain Control Mạch điều khiển khuếch đại tự động ALRS Ala

§¹I HäC QUèC GIA Hµ NéI

Ch-¬ng 2: Giíi thiÖu c¸c gi¶i ph¸p kü thuËt

(trong qu¶n lý bay)

Ch-¬ng 3: Nguyªn lý kü thuËt VHF offset –

tÝnh to¸n tuyÕn truyÒn th«ng

3.1.2.1 Hiệu ứng tiếng vọng 35 3.1.2.2 Fading 36 3.1.3 Giải pháp khắc phục 36

a Đối với liên lạc không – địa 36

b Đối với liên lạc địa – không 37 3.1.4 Kết nối các trạm VHF offset thông qua vệ tinh 38 3.2 Ph-ơng án tổ chức VHF offset cho FIR Hà Nội 39 3.2.1 Thiết lập thiết bị phát 39 3.2.2 Thiết lập độ trễ thời gian cho hệ thống phát 39 3.2.2.1 Các trễ tín hiệu ở các điểm xử lý và đ-ờng truyền 39 3.2.2.2 Tính toán cho tuyến Nội Bbài – Vinh 40

a Theo đ-ờng landline 40

b Theo đ-ờng vệ tinh 40 3.2.2.3 Tính toán cho tuyến Nội Bài – Mộc Châu 40 3.2.3 Với hệ thống thu 40 3.3 Tính toán thiết kế tuyến liên lạc VHF A/G 41 3.3.1 Cho trạm Nội Bài 41 3.3.1.1 Các tham số tính toán 41 3.3.1.2 Tính toán đảm bảo tính ổn định trong cự ly cần liên lạc 43 3.3.1.2.1 LOS 43 3.3.1.2.2 Công suất cho thiết bị phát trạm mặt đất 43 3.3.1.3 Tính toán độ nhạy máy thu 45 3.3.1.3.1 Công suất tối thiểu 45 3.3.1.3.2 Tiêu hao tuyến thu 46 3.3.1.3.3 Yêu cầu độ nhạy máy thu 46 3.3.1.4 Tính toán chống nhiễu 46 3.3.1.4.1 Nhiễu ngoài dải tần do thiết bị phát tạo ra 47 3.3.1.4.2 Nhiễu do điều chế t-ơng hỗ 50 3.3.1.4.3 Ngẹt máy thu 52 3.3.1.4.4 Điều chế chéo 52 3.3.2 Cho trạm Mộc Châu 53 3.3.2.1 Các tham số tính toán 53 3.3.2.2 Tính toán đảm bảo tính ổn định trong cự ly cần liên lạc 54 3.3.2.2.1 LOS 54 3.3.2.2.2 Công suất cho thiết bị phát trạm mặt đất 55 3.3.2.3 Tính toán độ nhạy máy thu 56 3.3.2.3.1 Công suất tối thiểu 56

3.3.2.3.2 Tiêu hao tuyến thu 56 3.3.2.3.3 Yêu cầu độ nhạy máy thu 56 3.3.2.4 Tính toán chống nhiễu 57 3.3.2.4.1 Nhiễu ngoài dải tần do thiết bị phát tạo ra 57 3.3.2.4.2 Nhiễu do điều chế t-ơng hỗ 58 3.3.2.4.3 Ngẹt máy thu 59 3.3.2.4.4 Điều chế chéo 60

3.3.3.1 Các tham số tính toán 60 3.3.3.2 Tính toán đảm bảo tính ổn định trong cự ly cần liên lạc 61 3.3.3.2.1 LOS 61 3.3.3.2.2 Công suất cho thiết bị phát trạm mặt đất 61 3.3.3.3 Tính toán độ nhạy máy thu 62 3.3.3.3.1 Công suất tối thiểu 62 3.3.3.3.2 Tiêu hao tuyến thu 62 3.3.3.3.3 Yêu cầu độ nhạy máy thu 62 3.3.3.4 Tính toán chống nhiễu 62 3.3.3.4.1 Nhiễu ngoài dải tần do thiết bị phát tạo ra 63 3.3.3.4.2 Nhiễu do điều chế t-ơng hỗ 63 3.3.3.4.3 Ngẹt máy thu 64 3.3.3.4.4 Điều chế chéo 64

Ch-ơng 4: Triển khai hệ thống VHF offset tại

công ty Bảo đảm hoạt động bay miền Bắc

4.3 Đánh giá hoạt động của hệ thống 79

Từ viết tắt:

ACARS Aircraft Communication and Reporting System

(Hệ thống báo cáo và chuyển thông tin trên tàu bay)

ACC Area Control Centre

(Trung tâm kiểm soát bay đ-ờng dài)

A/D Analog/ Digital

(Chuyển đổi t-ơng tự/ số)

ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation

(Điều chế xung mã vi sai thích nghi)

ADS – B Automatic Dependent Surveillance – Broadcast

(Giám sát độc lập tự động phát quảng bá)

AEEC Airline Electronic Engineering Committee

(Hội kỹ s- điện tử hàng không)

AGC Automatic Gain Control

(Mạch điều khiển khuếch đại tự động)

ALRS Alarm Service

AMSC Automatic Message Switching Centre

(Trung tâm chuyển tiếp điện văn tự động)

AMRS Aeronautical Mobile Routing Service

APP Approach Control

(Kiểm soát tiếp cận)

ARINC Aeronautical Radio, Incorporated

(Tập đoàn vô tuyến hàng không)

ATC Air Traffic Control

(Công tác kiểm soát không l-u)

ATM Air Traffic Management

B-DA Acknowledged Data link Service

(Dịch vụ liên kết dữ liệu có xác nhận)

B-DB Broadcast Data link Service

(Dịch vụ liên kết dữ liệu quảng bá)

B-DN Not acknowledged Data link Service

(Dịch vụ liên kết dữ liệu không xác nhận)

BSS Best signal Selection

B-VB Broadcast Voice Service

(Dịch vụ thoại quảng bá)

B-VP Party-line Voice Service

(Dịch vụ thoại đ-ờng dây chung)

B-VS Selective Voice Service

(Dịch vụ thoại chọn lựa)

CDMA Code Division Multiple Access

(Đa truy cập phân chia theo mã)

CLIMAX Multi-station carrier offset mode, with voting override

(Chế độ trễ sóng mang đa trạm)

CMU Communications Management Unit

(Khối quản lý Thông tin)

CNS Communications, Navigation and Surveillance

(Thông tin, dẫn đ-ờng và giám sát)

CPDLC Controller-Pilot Data Link Communications

(Thông tin kết nối dữ liệu giữa kiểm soát viên không l-u và phi công)

CRC Cyclic Redundancy Check

(Mã kiểm tra d- vòng)

CS Communication Service

(Dịch vụ thông tin)

CSMA Carrier Sence Multiple Access

(Đa truy cập phát hiện sóng mang)

D8PSK Differential 8 Phase Shift Key

(Khóa dịch pha vi sai 8)

DCDU Dedicated Control and Display Unit

(Khối hiển thị và điều khiển chuyên dụng)

DLL Data Link Layer

(Lớp liên kết dữ liệu)

DLS VDL Mode 4 Data Link Services

(Các dịch vụ VDL mode 4)

DME Distance Measuring Equipment

(Thiết bị đo khoảng cách)

DSB - AM Double side band – AM

(Điều chế biên độ hai biên tần)

EUROCONTROL European Organisation for the safety of Air Navigation

(Tổ chức Châu Âu về an toànd dẫn đ-ờng hàng không)

FAA Federal Aviation Agency

(Chi nhánh hàng không liên bang)

FEC Forward Error Correction

(Sửa lỗi về phía tr-ớc)

FIR Flight Information Region

(Vùng thông báo bay)

FIS Flight Information Service

(Dịch vụ thông báo bay)

GNI Ground Network Interface

(Giao diện mạng mặt đất)

(Kiểm soát mặt đất)

(Trạm mặt đất)

GSC Ground Station Controller

(Kiểm soát viên trạm mặt đất)

GSM Global System for Mobile Communication

(Hệ thống truyền thông di động toàn cầu)

HDLC High-level Data Link Control

(Điều khiển liên kết số liệu mức cao)

IP Internet Protocol

(Giao thức internet)

ITU International Telecommunication Union

(Tổ chức viễn thông quốc tế)

ITU – T International Telecommunications Union -

Telecommunication Standardization Sector)

(Lĩnh vực Tiêu chuẩn viễn thông thuộc ITU)

LME Link Management Entity

(Phần tử quản lý liên kết)

LOS Line of Sight

(Tầm nhìn thẳng)

MAC Medium Access Control

(Điều khiển truy nhập trung gian)

MC – CDMA Multi Carrier – CDMA

(Đa truy nhập phân chia theo mã – đa sóng mang)

MCDU Multi-purpose Control and Display Unit

(Khối hiển thị và điều khiển đa mục đích)

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

(Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao)

PCM Pulse Code Modulation

(Điều chế xung mã)

PP Point – Point

(Điểm – Điểm)

PSR Primary Surveillance Radar

(Radar giám sát sơ cấp)

PTT Push – To – Talk

(Nhấn để nói)

QoS Quality of Service

(Chất l-ợng dịch vụ)

RCE Radio Control Equipment

(Thiết bị điều khiển vô tuyến)

SDLS Satellite Data Link Standards

(Các chuẩn liên kết dữ liệu vệ tinh)

SITA Société Internationale de Télécommunications

SS – MC – MA Spread Spectrum – Multiple Carrier – Multiple Access

(Trải phổ - Đa sóng mang – Đa truy cập)

SSR Secondary Surveillance Radar

(Radar giám sát thứ cấp)

STDMA Self-organising Time Division Multiple Access

(Đa truy nhập phân chia thời gian tự tổ chức)

TDD Time Division Duplex

(Song công phân chia theo thời gian)

TDMA Time Division Multiple Access

(Đa truy nhập phân chia thời gian)

TWR Tower Control

(Kiểm soát tại sân)

USFAA United State FAA

(Chi nhánh hàng không liên bang Mỹ)

VATM Vietnam Air Traffic Management

(Quản lý bay Việt Nam)

VCS Voice Communications System

(Hệ thống thông tin thoại)

VDL VHF Data/Digital link

(Liên kết dữ liệu sử dụng sóng VHF)

VHF Very High Frequency

(Tần số rất cao)

VOR VHF Omnidirectional Range

(Dải VHF đẳng h-ớng)

VSAT Very Small Aperture Terminal

(Trạm thông tin vệ tinh mặt đất cỡ nhỏ)

VTN Vietnam Telecom National

(Công ty Viễn thông liên tỉnh)

Danh mục các bảng biểu

Bảng 2.1: Bảng tần số sóng mang ứng với số trạm trong mạng VHF offset 30 Bảng 3.1: Các tần số phát offset ứng với các trạm 39 Bảng 3.2: Thiết lập các trễ offset tại các trạm 39 Bảng 3.3: Các tần số sử dụng tại ACC Hà Nội 41

Bảng 3.8: Các giá trị LOS giữa trạm mặt đất và máy bay 43 Bảng 3.9: Tiêu hao do truyền sóng giữa trạm mặt đất và tàu bay 44 Bảng 3.10: Công suất phát đầu ra anten 45 Bảng 3.11: Tiêu hao do khoảng cách giữa anten phát ACC với anten thu TWR

Bảng 3.12: Tiêu hao do khoảng cách giữa anten phát ACC với anten thu TWR

Bảng 3.13: Đánh giá ảnh h-ởng tạp nhiễu đến máy thu ACC 48 Bảng 3.14: Đánh giá ảnh h-ởng của tạp nhiễu đến máy thu TWR/APP/Gr 50 Bảng 3.15: Kiểm tra hài bậc 3 giữa các tần số ACC và APP/TWR/Gr Nội Bài 50

Bảng 3.16: Đánh giá nhiễu hài bậc 3 giữa các tần số ACC và APP/TWR/Gr Nội

Bảng 3.24: Tính toán LOS giữa tàu bay và trạm mặt đất 55 Bảng 3.25: Tiêu hao do truyền sóng giữa trạm mặt đất và tàu bay 55 Bảng 3.26: Công suất phát đầu ra anten 56 Bảng 3.27: Công suất phát xạ hiệu dụng 56 Bảng 3.28: Tiêu hao do khoảng cách giữa anten phát ACC với anten thu TWR

Bảng 3.29: Tiêu hao do khoảng cách giữa anten phát ACC với anten thu TWR

Bảng 3.30: Đánh giá ảnh h-ởng của tạp nhiễu đến máy thu ACC 57 Bảng 3.31: Đánh giá ảnh h-ởng của tạp nhiễu đến máy thu TWR/APP/Gr 58

Bảng 3.36: Đánh giá khả năng tê nghẹt máy thu 59 Bảng 3.37: Đánh giá khả năng xảy ra điều chế chéo 60 Bảng 3.38: Các tần số dùng cho trạm Vinh 60

Bảng 3.41: Tính toán LOS giữa tàu bay và trạm mặt đất 61 Bảng 3.42: Công suất phát xạ hiệu dụng 61 Bảng 3.43: Tiêu hao do khoảng cách giữa anten phát với anten thu khi anten đặt

Bảng 3.44: Đánh giá ảnh h-ởng của tạp nhiễu đến máy thu ACC 63

Bảng 3.49: Đánh giá khả năng tê nghẹt máy thu 64 Bảng 3.50: Đánh giá khả năng xảy ra điều chế chéo 64 Bảng 4.1: Thời gian trễ cho hai trạm Vinh và Mộc Châu 79

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình 1 – 1: FIR Hà Nội và FIR Hồ Chí Minh 16 Hình 1 – 2: Các trạm VHF và tầm phủ sóng t-ơng ứng trên lãnh thổ Việt Nam 17 Hình 1 – 3: Tầm phủ Radar trên lãnh thổ Việt Nam 18 Hình 1 – 4: Hệ thống các ph-ơng tiện dẫn đ-ờng kết hợp 19

điều chế thiết bị thu 33

Hình 3 – 9: Bố trí anten tại ACC Hà Nội 41 Hình 3 – 10: Tiêu hao do truyền sóng giữa trạm mặt đất và máy bay 44 Hình 3 – 11: Bố trí anten tại trạm Mộc Châu 53 Hình 3 – 12: Công suất phát xạ hiệu dụng 56

Hình 3 – 14: Công suất phát xạ hiệu dụng 62 Hình 4 – 1: Sơ đồ khối hệ thống VHF offset tại trạm Nội Bài 65 Hình 4 – 2: Sơ đồ khối hệ thống VHF offset tại trạm Mộc Châu 66 Hình 4 – 3: Sơ đồ khối hệ thống VHF offset tại trạm Vinh 66 Hình 4 – 4: Vùng phủ sóng của trạm Nội Bài (tần số 125.9MHz) 67 Hình 4 – 5: Vùng phủ sóng của trạm Nội Bài (tần số 132.3Mhz) 68 Hình 4 – 6: Vùng phủ sóng của trạm Mộc Châu 68 Hình 4 – 7: Vùng phủ sóng của trạm Vinh 69 Hình 4 – 8: Vùng phủ sóng của hai trạm Nội Bài – Mộc Châu 69 Hình 4 – 9: Vùng phủ sóng của hai trạm Nội Bài - Vinh 70 Hình 4 – 10: LOS của trạm Nội Bài với máy bay 1 70

H×nh 4 – 19: Néi Bµi g©y nhiÔu sang Méc Ch©u 75 H×nh 4 – 20: ¶nh h-ëng nhiÔu gi÷a Néi Bµi vµ Méc Ch©u cã trÔ 75 H×nh 4 – 21: Vinh g©y nhiÔu cho Néi Bµi 76 H×nh 4 – 22: Néi Bµi g©y nhiÔu cho Vinh 76 H×nh 4 – 23: ¶nh h-ëng nhiÔu gi÷a Vinh vµ Néi Bµi víi thêi gian trÔ lµ 121ms 77 H×nh 4 – 24: Vïng Fresnel cña tr¹m Néi Bµi 77 H×nh 4 – 25: Vïng Fresnel cña tr¹m Méc Ch©u 78 H×nh 4 – 26: Vïng Fresnel cña tr¹m Vinh 78

và thế giới

Luận văn “ứng dụng VHF offset trong liên lạc hàng không dân dụng Việt Nam”

nghiên cứu về kỹ thuật VHF offset – một kỹ thuật thông tin liên lạc thoại giữa kiểm soát viên không l-u và phi công sử dụng sóng vô tuyến VHF đ-ợc làm trễ, có thể phát cùng một tần số trên nhiều trạm và giải quyết bài toán xây dựng tuyến truyền thông VHF offset giữa các trạm với nhau cũng nh- giữa các trạm với tàu bay Đây là một trong nhiều kỹ thuật đ-ợc đề ra để nghiên cứu, lựa chọn ph-ơng án thay thế cho trạm thu phát VHF Tam

Đảo Và kỹ thuật này đã đ-ợc chọn nhờ lợi thế về tính đơn giản, hiệu quả và kinh tế khi nâng cấp hệ thống VHF cũ, đó là:

- Vẫn là truyền dẫn VHF truyền thống, nên thay đổi về mặt công nghệ kỹ

thuật không nhiều và có thể đào tạo cho ng-ời vận hành khai thác trong một thời gian ngắn

- Đảm bảo đ-ợc tầm phủ sóng rộng sau khi bỏ trạm VHF Tam Đảo

- Chỉ cần đầu t- trang thiết bị mới cho phần hệ thống VHF offset mà không

phải toàn bộ dây chuyền

- Giúp cho kiểm soát viên không l-u đ-ờng dài thuận tiện hơn trong điều hành

bay

Trong quá trình thực hiện luận văn này không tránh khỏi nhiều thiếu sót, tôi rất mong nhận đ-ợc ý kiến đóng góp để luận văn đ-ợc hoàn thiện hơn nữa

Qua lời mở đầu này, tôi xin đ-ợc gửi lời trân trọng cảm ơn Phó Giáo s-, Tiến sĩ

Nguyễn Viết Kính, tập thể các giảng viên Khoa Sau đại học, tr-ờng Đại học Công nghệ -

Đại học Quốc gia Hà Nội, đội ngũ cán bộ kỹ thuật Công ty bảo đảm hoạt động bay miền Bắc cùng các đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ, h-ớng dẫn và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Ch-ơng 1: Quản lý bay Việt Nam – hiện trạng và

khó khăn

1 1 Hoạt động của Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam (VATM) – hiện chuyển tên là Tổng công ty bảo đảm hoạt động bay Việt Nam (VANSCORP):

Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam là công ty nhà n-ớc có nhiệm vụ cung ứng bảo đảm hoạt động bay nhằm bảo đảm hoạt động bay an toàn, điều hoà, liên tục và hiệu quả Chức năng và nhiệm vụ chính của VATM là:

 Cung cấp các dịch vụ không l-u bao gồm:

 Dịch vụ điều hành không l-u cho tại sân (TWR), vùng tiếp cận (APP) và

đ-ờng dài (ACC)

 Công tác thông báo bay (FIS) và các dịch vụ cảnh báo (ALRS)

 Quản lý vùng trời, không phận quốc gia:

 Quản lý các ph-ơng tiện cơ sở hạ tầng cho không vận

 Thiết lập các đ-ờng bay và phối hợp trong việc sử dụng vùng trời

Ngoài ra còn có các dịch vụ khác nh- dịch vụ khí t-ợng, tìm kiếm cứu nguy, huấn luyện, đào tạo,

Cùng với yêu cầu phát triển của ngành hàng không quốc tế, tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ICAO đã có những giám sát, khuyến nghị h-ớng dẫn các quốc gia trong các

hệ thống tổ chức quản lý không l-u Theo ICAO yêu cầu, để cung cấp các dịch vụ tốt nhất theo yêu cầu của các khách hàng thì một hệ thống quản lý bay cần phải cung cấp tất cả các dịch vụ cơ bản là:

 Quản lý không l-u – ATN: Quản lý chung các dịch vụ cung cấp, phối kết hợp

đồng bộ các dịch vụ để đạt đ-ợc kết quả tốt nhất

 Dịch vụ không l-u – ATS: Điều hành bay trực tiếp các tàu bay trong vùng thông báo bay

 Dịch vụ thông tin liên lạc – CS: Hay còn gọi là các dịch vụ thông tin cố định hàng không, bao gồm: thông tin thoại, số liệu giữa các đơn vị kiểm soát không l-u nội địa, quốc tế với nhau và với tàu bay Mạng bao gồm các hệ thống thông tin trực thoại, hệ thống chuyển tiếp điện văn tự động sử dụng các

đ-ờng truyền dẫn viễn thông quy mô lớn

 Dịch vụ giám sát – SS: giám sát tất cả các hoạt động bay trong vùng thông báo bay, sử dụng các Radar tại các trạm thu thập xử lý, l-u trữ và phân phát các dữ liệu bay về trung tâm phục vụ cho việc điều hành bay

 Dịch vụ dẫn đ-ờng – NS: Sử dụng các ph-ơng tiện dẫn đ-ờng nh- đèn hiệu, NDB, VOR/DME hoặc vệ tinh để dẫn đ-ờng cho các tàu bay

 Dịch vụ khí t-ợng hàng không – MS: Giám sát các hiện t-ợng thời tiết trong vùng thông báo bay, xử lý các số liệu thời tiết và cấp phát cho tất cả các đơn

vị liên quan

 Dịch vụ cảnh báo, tìm kiếm và cứu nạn – SAR: tổ chức tốt các mạng l-ới tìm kiếm, cứu nguy trên quy mô quốc gia, quốc tế, sẵn sàng ứng phó với các tình huống lâm nạn của tàu bay

Ngoài ra việc huấn luyện, đào tạo chuyên môn cũng có vai trò to lớn trong việc duy trì và phát triển hệ thống, đây cũng là một loại dịch vụ không thể thiếu đ-ợc trong việc quản lý nguồn nhân lực cho ngành quản lý bay

1 2 Hiện trạng của các hệ thống hiện tại:

Không phận Việt Nam đ-ợc chia thành 2 vùng thông báo bay (FIR) là FIR Hà Nội

và FIR Hồ Chí Minh Việc điều hành hoạt động bay trong FIR Hà Nội do Trung tâm quản

lý bay miền Bắc – nay là Công ty bảo đảm hoạt động bay miền Bắc, đảm trách