BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM NGUYỄN THÁI DƯƠNG NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH TỐI ƯU MẠNG ĐÀI BỜ MF TRONG HỆ THỐNG GMDSS VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH:
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN THÁI DƯƠNG
NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH TỐI ƯU
MẠNG ĐÀI BỜ MF TRONG HỆ THỐNG GMDSS VIỆT NAM
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC HÀNG HẢI – MÃ SỐ: 62840106
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS Nguyễn Cảnh Sơn PGS.TS Trần Xuân Việt
HẢI PHÒNG, 2017
Trang 2BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN THÁI DƯƠNG
NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH TỐI ƯU
MẠNG ĐÀI BỜ MF TRONG HỆ THỐNG GMDSS VIỆT NAM
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC HÀNG HẢI - MÃ SỐ: 62840106
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học:
1 PGS.TS Nguyễn Cảnh Sơn 2 PGS.TS Trần Xuân Việt
HẢI PHÒNG – 2017
Trang 3i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, không có phần nội dung nào được sao chép một cách bất hợp pháp từ công trình nghiên cứu của tác giả khác
Kết quả nghiên cứu, nguồn số liệu trích dẫn, tài liệu tham khảo là hoàn toàn chính xác và trung thực
Tác giả
Nguyễn Thái Dương
Trang 4ii
LỜI CÁM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, Viện Đào tạo sau đại học trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã cho phép và tạo điều kiện cho tôi thực hiện luận án này
Tôi xin chân thành cảm ơn hai Thầy hướng dẫn khoa học, PGS.TS Nguyễn Cảnh Sơn và PGS.TS Trần Xuân Việt đã tận tình, tâm huyết hướng dẫn, định hướng nghiên cứu giúp tôi hoàn thành luận án này
Tôi xin chân thành cám ơn Viện Đào tạo sau đại học, khoa Hàng hải, bộ môn Hàng hải trường đại nhọc Hàng hải Việt Nam luôn giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô giáo, nhà khoa học đã góp ý, phản biện và đánh giá giúp tôi từng bước hoàn thiện luận án này
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, khuyến khích, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian tôi nghiên cứu hoàn thành công trình này !
Hải phòng, ngày 11 tháng 01 năm 2017
Tác giả
Nguyễn Thái Dương
Trang 5
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi
DANH MỤC CÁC BẢNG xii
DANH MỤC CÁC HÌNH xiii
MỞ ĐẦU 1
1 Tính cấp thiết của đề tài 1
2 Mục đích nghiên cứu 4
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4
4 Phương pháp nghiên cứu 4
5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5
6 Những đóng góp mới của đề tài 5
7 Nội dung của luận án 5
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐÀI BỜ MF TRONG 7
HỆ THỐNG GMDSS VIỆT NAM 7
1.1 Giới thiệu hệ thống GMDSS 7
1.1.1 Chức năng thông tin của hệ thống GMDSS 8
1.1.2 Hệ thống thông tin thành phần trong GMDSS 13
1.1.3 Vùng thông tin biển trong hệ thống GMDSS 15
1.2 Vấn đề quy hoạch hệ thống GMDSS 16
1.2.1 Về quy hoạch tổng thể của hệ thống GMDSS 16
1.2.2 Quy hoạch hệ thổng GMDSS một số nước điển hình 20
Trang 6iv
1.3 Quy hoạch hệ thống GMDSS Việt Nam 23
1.3.1 Về vấn đề quy hoạch 23
1.3.2 Hệ thống đài thông tin duyên hải Việt Nam 29
1.4 Kết luận chương 1 36
CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU CÁC ĐÀI BỜ MF 38
2.1 Tiêu chuẩn thiết lập vùng thông tin biển A2 38
2.2 Phương pháp tính bán kính vùng phủ R cho đài bờ MF 39
2.2.1 Đặc điểm truyền sóng MF 39
2.2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán cự ly vùng biển A2 40
2.2.3 Phương pháp tính bán kính vùng phủ R của đài bờ MF 45
2.3 Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu cho các đài MF 59
2.3.1 Phân tích và thiết kế hệ thống 60
2.3.2 Thiết kế Cơ sở dữ liệu 61
2.3.3 Cài đặt hệ thống 63
2.3.4 Cơ sở dữ liệu đài bờ 66
2.4 Kết luận chương 2 67
CHƯƠNG 3 CÁC GIẢI PHÁP QUY HOẠCH MẠNG ĐÀI BỜ MF 68
3.1 Quy hoạch đơn giản 68
3.1.1 Khoảng cách liền kề 68
3.1.2 Các bước thực hiện 70
3.2 Quy hoạch hình học theo khoảng cách Hausdorff 74
3.2.1 Thuật toán quy hoạch mạng lưới đài MF 75
3.2.2 Xây dựng chương trình 77
Trang 7v
3.3 Kết luận chương 3 91
CHƯƠNG 4 QUY HOẠCH TỐI ƯU MẠNG ĐÀI BỜ MF SỬ DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN 92
4.1 Bài toán quy hoạch tối ưu mạng đài bờ MF 92
4.2 Các thuật toán tối ưu 93
4.2.1 Thuật toán vét cạn (ES) 93
4.2.2 Thuật toán leo đồi (HC) 94
4.2.3 Thuật toán luyện kim (SA) 94
4.2.4 Thuật toán tìm kiếm Tabu (TS) 95
4.2.5 Thuật toán tối ưu đàn kiến (ACO) 95
4.2.6 Thuật toán di truyền (GA) 96
4.3 Quy hoạch tối ưu mạng đài bờ MF 96
4.3.1 Nguyên lý thuật toán di truyền 96
4.3.2 Quy hoạch tối ưu mạng đài bờ MF sử dụng thuật toán di truyền 98
4.4 Kết luận chương 4 117
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 118
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO 121
Tài liệu tiếng Việt 121
Tài liệu tiếng Anh 123
Trang 8vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ACO
Ant Colony Optimization
Thuật toán tối ưu đàn kiến
AIS
Automatic Identification System
Hệ thống nhận dạng tự động
ARQ
Auto ReQuest re-transmit
Phương thức sửa lỗi tự động phát lại khi phía thu yêu cầu
COSPAS
SARSAT
КОСПАС- Космическая Система Поиска Аварийных Судов - COsmicheskaya Sistyema Poiska Avariynikh Sudov
- Search And Rescue Satellite Added Tracking - Space system for the search of vessels in distress
Hệ thống thông tin vệ tinh liên kết quốc tế
CRS
Coast Radio Station
Đài thông tin vô tuyến duyên hải
DSC
Digital selective calling
Công nghệ gọi chọn số
EGC
Enhanced Group Call
Dịch vụ gọi nhóm tăng cường trong Inmarrsat – C
EPIRB
Emergency Position Indicating Radio Beacon
Phao vô tuyến phát báo vị trí khẩn cấp
Trang 9vii
ES
Exhausted Search
Thuật toán vét cạn
FEC
Forward Error Correction
Kỹ thuật sửa lỗi
GA
Genetic Algorithm
Thuật toán di truyền
GMDSS
Global Maritime Distress Safety System
Hệ thống thông tin cứu nạn và an toàn hàng hải toàn cầu
GRWAVE
Ground Wave
Phần mềm tính khoảng cách truyền sóng đất
GRIB data
Gridded Binary
Dữ liệu dự báo dạng kỹ thuật số
GT
Gross Tonnage
Dung tải toàn phần
HC
Hill Climbing
Thuật toán leo đồi
HF
High Frequency
Dải tần HF (tần số cao)
IHO
International Hydrographic Organization
Tổ chức thủy văn quốc tế
Trang 10viii
IMO
International Maritime Organization
Tổ chức hàng hải quốc tế
INMARSAT International Mobile Satellite Organization
Tổ chức thông tin vệ tinh di động quốc tế
IOR
Indian Ocean Region
Vùng Ấn Độ Dương
ITU
International Telecommunication Union
Liên minh viễn thông quốc tế
LEOSAR
Low Earth Orbit Satellite for Search And Rescue
Vệ tinh tầm thấp trong hệ thống Cospas – Sarsat
LES
Land Earth Station
Đài vệ tinh mặt đất
LRIT
Long – Range Identification and Tracking
Hệ thống nhận dạng và truy theo tầm xa
LUT
Local User Terminal
Trạm sử dụng khu vực
MCC
Mission Control Centre
Trung tâm điều hành tìm kiếm cứu nạn
MEO
Meteorology
Khí tượng