Hệ thống dẫn đường mặt đất hàng không

Tổng Quan Về Dẫn Đường Hàng Không Thông Tin Phân loại các dạng thông tin Khái Niệm Giới thiệu cơ bản về CNSATM Giám Sát Phân loại các khái niệm các hệ thống giám sát ATM là ATM: Air Traffic Management( Quản lí không gì? lưu) Khái niệm: Quản lí không lưu là sự quản lí lưu thông của tàu bay di chuyển trên không. Hệ thống quản lý không lưu ATM cung cấp các dịch vụ không lưu, quản lý luồng không lưu, quản lý không phận và các mặt liên quan tới ATM của hoạt động bay. Sự lưu thông của tàu bay trên các đường bay cần phải tuân thủ theo sự điều hành của bộ phân kiểm soát không lưu dưới mặt đất để đảm bảo hoạt động bay an toàn và hiệu quả. Đăc biệt mọi hoạt động của ATM được diễn ra trên cơ sở hạ tầng thông tin, dẫn đường, giám sát CNS

He Thong Dan Duong Mat Dat Hang

Khong

Passport

Wellcom e

Sinh viên thực hiện: Lê Khánh Duy

MSSV: 1853020009

Lớp: 18ĐHĐT01

Giảng viên T.S: Nguyễn Thanh Dũng

Chương 1: Tổng Quan Về Dẫn Đường Hàng Không

Chức năng, ưu nhược điểm

của các loại dẫn đường

Khái niệm

01

CNS /ATM

1.1: ATM là

gì?

ATM: Air Traffic Management( Quản lí không

lưu)

Khái niệm: Quản lí không lưu là sự quản lí

lưu thông của tàu bay di chuyển trên không.

Hệ thống quản lý không lưu ATM cung cấp

các dịch vụ không lưu, quản lý luồng không

lưu, quản lý không phận và các mặt liên quan

tới ATM của hoạt động bay

Sự lưu thông của tàu bay trên các đường bay cần phải tuân thủ theo sự điều hành của bộ phân kiểm soát không lưu dưới mặt đất để đảm bảo hoạt động bay an toàn và hiệu quả Đăc biệt mọi hoạt động của ATM được diễn ra trên cơ sở hạ tầng thông tin, dẫn đường, giám sát CNS.

1.2: CNS là gì?

CNS: Thông tin – Dẫn đường – Giám sát

Khái niệm: CNS là quá trình đảm bảo

cho tàu bay bay an toàn và hiệu quả từ điểm

khởi hành ban đầu tới điểm kết thúc Là nền

tảng của hiệu suất hoạt động hàng không

Nếu không có CNS vận tải hang không sẽ

không tồn tại Nó bao gồm ba giai đoạn

 Thông tin là việc trao đổi các tin tức thoại

và dữ liệu giữa người lái và KSVKL hoặc trung tâm thông báo bay.

 Dẫn đường là thông báo vị trí của tàu bay cho tổ lái.

 Giám sát là thông báo vị trí bay cho KSVKL, gồm cả việc chuyển các tin tức

về dẫn đường từ tàu bay cho các trung tâm KSKL để tạo điều kiện ghi hình liên tục các vị trí có liên quan của tàu bay.

Sơ đồ hệ thống CNS

Tích hợp hệ thống CNS

Tích hợp chức năng

Tích hợp ứng dụng

Tích hợp trên tàu bay

Các thiết bị liên quan đến CNS/ATM

Lịch sử hình thành khái niệm CNS/ATM

Thông Tin

)

02

Tin Dữ Liệu

Thông tin cố định hàng

không

2.1: Dạng Dịch

Vụ

DS- Air Traffic Service/Direct Speech) Đây là

đường thông tin trực thoại dùng cho KSVKL

để trao đổi thông tin giữa các đơn vị không

lưu trong nước và các quốc gia kế cận Liên

lạc này sử dụng các kênh thoại nóng

(Hotline) trực tiếp qua mạng Vệ tinh VSAT

dùng riêng của ngành hàng không hoặc thuê

kênh VSAT của các nhà cung cấp dịch vụ

trong nước và quốc tế.

- Mạng viễn thông cố định hàng không (Aeronautical Fixed Telecommunication Network – AFTN) Đây là mạng thông tin truyền văn bản (text) giữa những đơn vị liên quan đến các hoạt động điều hành bay, sân bay, khai thác tàu bay và nhà chức trách Hàng không.Hiện tại, mạng viễn thông cố định hàng không (AFTN) có 4 Trung tâm chuyển điện văn tự động AMSS (Automatic Message Switching System) đặt tại Nội Bài, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng và Gia Lâm.

Thông tin lưu động hàng không

2.1: Dạng Dịch

Vụ

 Thông tin lưu động hàng không : hay

còn gọi là thông tin đất đối không

(Air/ground communications) là

thông tin liên lạc giữa người lái và

kiểm soát viên không lưu.

 Liên lạc này được thực hiện thông qua hệ thống liên lạc VHF (Very High Frequency ) ở dải tần số 118 Mhz – 137 Mhz.

 Hệ thống thông tin lưu động là hệ thống thông tin quan trọng bậc nhất cho công tác an toàn bay và điều hòa các hoạt động bay.

Ghi chú: Nguồn trích dẫn thông tin

http://www.eurocontrol.int/amc/public/standard_page/aeronautica

l_fixed_service.html

Thông tin thoại

Hiện trạng liên lạc vô tuyến

Các dịch vụ Thông báo bay (Dịch

vụ thông báo Bản tin khí tượng, thông tin về nhà ga Cảng hàng không)

Liên lạc dữ liệu số sử dụng hệ thống ACARS

Điều chế biên độ(Sóng mang vô tuyến/Tín hiệu thoại)

Kiểu điều chế

Cự ly liên lạc Trong tầm nhìn thẳng D ≈ 3,6 • ( + )

theo dọc trục đường bay Bắc - Nam tại Mộc Châu, Hà Nội, Vinh, Đà Nẵng, Đồng Hới, Tân Sơn Nhất và Cà Mau để phục

vụ điều hành bay đường dài Mỗi trạm VHF đường dài có tầm phủ tối đa 250

NM, tương đương 450 km.

Hệ thống chuyển mạch

thoại - VCCS

Hệ thống chuyển mạch thoại VCCS

( Voice Comunication Control System )

được sử dụng để kết nối, điều khiển

các hệ thống liên lạc VHF, tổng đài

Việc sử dụng hệ thống VCCS sẽ

giúp nhân viên kiểm soát không lưu

dễ dàng lựa chọn bất kỳ thiết bị

VHF nào, hoặc bất kỳ số điện thoại

nào đã được cài đặt vào hệ thống

từ trước để phục vụ công tác điều

cơ sở điều hành bay thông qua các mạch thoại: điện thoại (telephone), ATS Direct Speech (ATS D/S) hay còn gọi hot-line

 Thiết lập các kênh liên lạc thoại không – địa: Kết nối với các hệ thống, thiết bị VHF A/G để điều khiển thu, phát, chọn máy chính/phụ, chọn tần

số liên lạc,.v.v

 Có các cổng giao tiếp để ghi âm liên lạc thoại theo kênh (mạch liên lạc) hoặc theo vị trí khai thác.

So sánh giữa liên lạc thoại với

liên lạc dữ liệu

Liên lạc thoại

•Ngữ giọng có thể gây ra sự hiểu sai

•Tốc độ thông tin thấp

•Sắc thái giọng nói và những sự uống

giọng thể truyền đạt thông tin

•Theo thời gian thực

•Các thông tin được phát đi nối tiếp

nhau để lĩnh hội được

•Tốc độ truyền thông tin cao

•Cần phải đọc mới thu được thông tin

•Có thể lưu trữ và truy xuất trở lại

•Có thể phát theo thành chùm (gói) dữ liệu.

•Làm giảm bớt sự tắc nghẽn tần số

•Có tính chọn lọc

Hiện trạng liên lạc vô tuyến

HF Hàng không

Tần số

2,8-22 MHz ( bước sóng từ 107,1 m)

13,6-Có khả năng hoạt động trên dải tần số đó vớibước tần số là 1 kHz

Điều chế đơn biên – SSB (tín hiệu

vô tuyến/thoại), tín hiệu được phát

đi trên biên tần cao - USB so với tần số sóng mang (tín hiệu chuẩn)

Điều chế

Cự ly liên lạc

Cự ly liên lạc đến vùng “ngoài chân trời” Khả năng truyền sóng đi rất

xa (đến một vài ngàn km)

Đường truyền dữ liệu HF (HFDL)

Những đặc trưng chính của đường

truyền dữ liệu HF

Truyền dữ liệu bằng cách sử dụng kỹ thuật đa

truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) Phân

hệ trạm thông tin dữ liệu mặt đất HFDL sẽ duy

trì khung TDMA và đồng bộ khe thời gian cho hệ

thống HFDL

Giao thức HFDL là một kiểu giao thức phân tầng

và tươngthích với Mô hình kết nối giữa các hệ

thống mở (OSI) Nó cho phép HFDL hoạt động

như một mạng con tương thích với mạng ATN

Việc lắp đặt HFDL phải có khả năng hoạt động ở

bất cứ biên tần đơn (SSB) nào, tần số sóng

mang (tần số chuẩn) đã sẵn sàng đối với dịch

vụ Lưu động hàng không trong dải tần từ 2.8

đến 22 MHz

HFDL sẽ áp dụng kỹ thuật khóa dịch pha PSK để điều chế tần số sóng mang vô tuyến tại tần số được ấn định Tốc độ truyền ký hiệu sẽ

M-là 1 800 ký hiệu/giây với M=8 và 600 ký hiệu/giây với M = 2

Việc quản lý nhiều tần số được thực hiện một cách cơ động:

• Tần số hoạt động được lựa chọn tự động và được quản lý dựa trên chất lượng kênh

• Không cần thiết phải hiệu chỉnh sóng mang HF

• Thời gian trễ truyền: 90 giây (trung bình), 2500 giây (95%)

Các tham của đường truyền dữ liệu

• Sử dụng giao thức hướng ký tự ACARS và các giao thức 622/623ARINC để truyền dữ liệu nhị phân

• Tốc độ bít kênh: 0,6 kbps và thấp hơn

Kênh liên lạc

Kiến trúc hệ thống đường truyền dữ liệu HF

Tóm tắt về đường truyền

dữ liệu

 Đường truyền dữ liệu Mode S phù hợp cho các

khu vực trên lục địa có mật độ không lưu cao,

đặc biệt là các vùng trung tận

 Dịch vụ vệ tinh lưu động hàng không AMSS cung

cấp các dịch vụ thông tin thoại và dữ liệu

trong phạm vi gần như toàn cầu Hiện tại dịch

vụ này có chi phí cao

Đường truyền dữ liệu VHF – VDL thích hợp cho các khu vực trên lục địa có mật độ không lưu cao, đặc biệt là các TMA Là loại hệ thống có phạm vị hoạt động trong tầm nhìn thẳng Có chi phí triển khai và bảo trì thấp

 Đường truyền dữ liệu HF - HFDL thích hợp cho những khu vực ở xa xôi, các vùng cực và trên đại dương Là hệ thống có cự ly hoạt động lớn Có chi phí triển khai và bảo trì thấp HFDL có chất lượng thấp vì vậy nó chỉ được khuyến cáo sử dụng như một hệ thống dự phòng cho AMSS

độ từ 9,6 – 31,5 kilo-bit/giây(kbps)

• Kiểu điều chế

• Băng tần

Tham số này được quyết định bởi giá trị nhỏ nhất có thể chấp nhậnđược của Tỉ số tín hiệu mong muốn/Tín hiệu không mong muốn – DUR, tham số này liên quan đến khả năng của một máy thu có thể giải mã thành công một tín hiệu mong muốn trong trường hợp có tín hiệu nhiễu (tín hiệu không mong muốn)

Tái sử dụng tần số

Khả năng hỗ trợ các ứng dụng mạng ATN

Tham số về phẩm chất này bắt nguồn từ những tham số trên Hệthống Liên lạc dữ liệu giữa người lái và KSVKL (CPDLC) và Giám sát phụ thuộc tự động (ADS) được xem là những ứng dụng chính của ATN

Đặc tính đường truyền

Các mạng thông tin di động

Kiến trúc đường truyền dữ liệu

VHF - VDL

Bảng tóm tắt những đặc tính chính của các đường truyền số (dữ liệu) không - địa

VHF

Kiến trúc Hệ thống vệ tinh lưu động

hàng không - AMSS

2.4: Sự tương tác giữa các hệ thống thông tin

Các loại thiết bị chính của hệ thống thông tin CNS/ATM

Các loại hệ thống thông tin trong CNS/ATM

Khái niệm về ATN

ATN là một hệ thống liên kết mạng

thông tin dữ liệu nhằm:

1.Cung cấp một dịch vụ thông tin liên lạc

chung cho tất cả các ứng dụng Thông tin

liên lạc Dịch vụ không lưu (ATSC) và

Thông tin dịch vụ Công nghiệp Hàng

không (AINSC) khi có yêu cầu dịch vụ liên

lạc dữ liệu không - địa hoặc liên lạc dữ

liệu mặt đất.

2.Tích hợp và sử dụng các mạng thông

tin hiện có và hạ tầng (nếu có thể).

3.Cung cấp một dịch vụ đáp ứng yêu cầu

về an ninh và an toàn cho các ứng dụng của ATSC và AINSC.

4.Thích ứng với các cấp độ dịch vụ khác nhau cần thiết cho ứng dụng ATSC và AINSC.

Mạng ATN bao gồm:

• Một mạng Internet mặt đất cung cấp các dịch vụ thông tin liên lạc giữa các ngườidùng trên mặt đất, và

• Một mạng Internet Không–địa cung cấp các dịch vụ thông tin liên lạc giữa tàu bay

và các người dùng trên mặt

Các ứng dụng trên mạng ATN

Mô hình tiêu biểu mạng thông tin dữ liệu

Hàng không hiện tại

Hệ thống xử lý điện văn không lưu -AMHS

AMHS - Air Traffic Service Message Handling System: Hệ thống xử lý điện văn dịch vụ không lưu

Chức năng:

 Xử lý, lưu trữ, chuyển tiếp các loại điện văn ATS (NOTAM, Flight Plans, dữ liệu khí tượng,…)

 Chuyển từ phương thức xử lý hướng ký

tự (character oriented) của AFTN sang

xử lý hướng bit (Bit Oriented).

Dịch Vụ Dẫn Đường Hàng

Không

03

3.1: Tổng quan sơ

lược NAV

Chức năng :

Cung cấp thông tin về vị trí (hướng, góc,

tọa độ) cho tàu bay.

Các hệ thống dẫn đường hiện tại:

- Dẫn đường hàng tuyến (En-route): chủ

- Vấn đề nhiễu (nhiễu điện từ, nhiễu đa đường, ) làm ảnh hưởng đến độ chính xác của thiết bị.

Ưu, nhược điểm:

ICAO đề xuất sử dụng hệ thống dẫn đường toàn cầu bằng vệ tinh GNSS (Global Navigation Satellite System) là

hệ thống dẫn đường trong tương lai Nghiên cứu biện pháp nâng cao độ chính xác của GNSS (DGPS, GBAS, SBAS, WASS, EGNOS, )

1-VOR - Very High Frequency Omni-directional

radio Range: Đài dẫn đường đa hướng

sóng cực ngắn.

3.2: Các hệ thống

dẫn đường hiện tại

(hoặc cổ điển)

 DVOR: Doppler VOR (VOR sử dụng hiệu

ứng Doppler) Độ chính xác DVOR cao

hơn so với CVOR Hiện nay trong Tổng

công ty QLB VN sử dụng DVOR.

Chức năng:

Cung cấp thông tin góc phương vị giữa tàu bay với đài VOR so với hướng Bắc từ( xác định vị trí máy bay)

Hình ảnh đài DVOR/DME Đà Nẵng

2- DME- Distance Measuring Equipment: Thiết

bị đo cự ly bằng vô tuyến.

3.2: Các hệ thống dẫn đường hiện tại

𝐷=𝐶 ∗ 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑇𝑑

2 = 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 −

50 𝑢𝑠 12.36 𝑢𝑠 / 𝑁𝑀

Thông số các đài DVOR/DME tại

một số sân bay khu vực miền

Trung

Đài DVOR/DME Đà Nẵng:

 Tọa độ đặt đài: 108011’53,6”E, 16003’09,9”N

 Phạm vi cung cấp dịch vụ: R= 300 km ở FL370

 Đài hiệu: DAN

 Hãng sản xuất: Airport Systems Inc (Mỹ)

 Đài hiệu: PCA

 Hãng sản xuất: Selex Systemi Integrati Inc (Mỹ)

3- NBD: Đài dẫn đường vô hướng Directional radio Beacon Directional radio Beacon - NDB)

(Non-3.2: Các hệ thống dẫn đường hiện tại

Tổng công ty hiện đang cung cấp dịch vụ

từ các phụ trợ dẫn đường sau:

03 đài NDB (Non Directional Beacon – Đài vô hướng) đặt tại Mộc Châu, Nam Định và Long Khánh.

4- ILS- Instrument Landing System: Hệ thống

hỗ trợ hạ cánh bằng thiết bị Nó cung cấp hướng dẫn chính xác cho một máy bay tiếp cận

và hạ cánh trên một đường băng, sử dụng một

sự kết hợp của các tín hiệu vô tuyến từ hai hệ thống phụ độc lập nhau, một là Đài chỉ Hướng (Localizer – LOC) và một là đài chỉ dốc trượt (Glide Slope – GS)

3.2: Các hệ thống dẫn đường hiện tại

Hệ thống dẫn đường

LORAN-C 5- Hệ thống dẫn đường LORAN-C là một hệ

thống dẫn đường tầm xa

3.2: Các hệ thống dẫn đường hiện tại

Phụ trợ dẫn đường chiều

đứng 6- Phụ trợ dẫn đường chiều đứng là các máy

đo độ cao giúp máy bay di chuyển

3.2: Các hệ thống dẫn đường hiện tại

Những hạn chế của hệ

thống dẫn đường hiện tại

NDB Tính năng nghèo, phụ thuộc lớn vào nhiễu khí quyển, vùng phủ hạn

chế (khoảng cách lớn nhất khoảng 50-70 Nm)

DME Dung lượng hạn chế (100 máy

bay), hệ thống tầm nhìn thẳng (khoảng cách lớn nhất 200 Nm)

VOR

Hệ thống tầm nhìn thẳng ngoại trừ khu vực dịch vụ (bán kính khoảng

50 Nm) bị giới hạn bởi mức chính xác, các giới hạn về đặc điểm địa hình

Góc cố định cho tất cả mọi người

sử dụng đối với tất cả các máybay, vùng cung cấp dịch vụ bị hạn chế, các giới hạn về đặc

điểm địa hình

ILS

Loran-C Thiếu các hệ thống điện tử hàng không được lắp đặt

Các máy đo

độ cao

Sự cần thiết phải đặt áp suất làm tăng khả năng xảy ra lỗi vận hành

- Khả năng hạn chế của hệ thống

hiện tại (ILS) liên quan đến vùng phủ,

độ ổn định, độ chính xác, sự tối ưu

đường góc hạ cánh

- Sự phụ thuộc lớn của tính năng hệ

thống ILS vào đặc điểm địa hình ở

gần các đài

- Các hạn chế về truyền sóng của các hệ thống dẫn đường dưới mặt đất hiện tại

- Không có sự bao phủ hoàn toàn của các đài VOR/DME tại nhiều vùng trên thế giới

- Năng lực hạn chế của các trạm mặt đất (DME)

- Độ chính xác thấp của các thiết bị hỗ trợ dẫn đường đo góc phương vị (VOR, NDB)

- Sự phụ thuộc lớn của tính năng các thiết

bị hỗ trợ dẫn đường mặt đất vào đặc điểm địa hình ở gần các đài

Đường Hàngkhông

- Các hạn chế về vùng phủ và độ chính xác

là nhân tố không cho phép thực hiện việc dẫn đường theo khu vực và tuyến một cách linh hoạt, vì vậy việc định tuyến hiện tại dựa trên hệ thống các tuyến đã được thiết lập

- Các vấn đề về biểu đồ có liên quan đến việc sử dụng các gốc quy chiếu chuẩn khác nhau

- Các vấn đề liên quan đến việc cài đặt máy đo độ cao

3.3: Các hệ thống dẫn

đường tương lai

Mục

tiêu

Mục tiêu của việc thực thi

hệ thống dẫn đường trong khái niệm CNS/ATM của ICAO là làm tăng năng lực vùng trời để đáp ứng được việc tăng lưu lượng bay

3 phần lõi

Tính năng dẫnđường theo yêucầu (RNP)

Công nghệ

vệ tinhDẫn đườngkhu vực (RANV)

Các hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu

(Global Navigation Satellite System– GNSS)

GPS và GLONASS được khuyến nghị cho ICAO như là một phương tiện để hỗ trợ sự phát triển tiến hóa của GNSS Năm 1994, Hội đồng ICAO đã chấp nhận Mỹ cung cấp hệ thống GPS (Thông báo ngày 11/12/1994), và năm 1996 chấp nhận Liên bang Nga cung cấp GLONASS (Thông báo ngày 20/09/1996)

3.3: Các hệ thống

dẫn đường tương lai GNSS=GPS và GLONASS và Các tăng cường

Hệ thống định vị toàn cầuGPS NAVSTAR

Hệ thống vệ tinhdẫn đường toàn

cầuGLONASS

GNSS

GNSS là một hệ thống xác định thời gian và vị trí trên toàn thế giới, bao gồm một hoặc nhiều chùm vệ tinh, các

bộ thu trên máy bay, và sự giám sáttính toàn vẹn hệ thống, được bổ sung

để hỗ trợ RNP cho giai đoạn hoạt động thực tế