Tổng quan về CNS và thiết bị dẫn đường NDB

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 12/18/2014 ‹#› TỔNG QUAN VỀ CNS VÀ THIẾT BỊ DẪN ĐƯỜNG NDB CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT HỆ THỐNG CNS/ATM (THÔNG TIN - DẪN ĐƯỜNG - GIÁM SÁT/QUẢN LÝ KHÔNG LƯU) I.GIỚI THIỆU CHUNG: CNS là một trong những dịch vụ sử dụng những công nghệ và kĩ thuật rất tiên tiến và hiện đại hiện nay.CNS đóng vai trò quan trọng vì đây chính là những phương tiện để thực hiện liên lạc giữa người lái và kiểm soát viên không lưu. Có thể nói rằng quản lý không lưu không thể tồn tại nếu không có công nghệ CNS. Để đáp ứng những yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt của công tác quản lý điều hành bay. II. CÁC THÀNH PHẦN: C-N-S bao gồm có ba dịch vụ thành phần cấu tạo nên : C: communication: dịch vụ thông tin hàng không N: navigation: dịch vụ dẫn đường hàng không S: surveillance: dịch vụ giám sát hàng không 1. HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC (Communication): Hệ thống thông tin liên lạc được phân chia thành: Thông tin hàng không cố định.(Aeronautical Mobile Servies- AFS) Thông tin hàng không lưu động.( Aeronautical Fix Services-AMS) 1.1 Thông tin hàng không lưu động-AMS: Thông tin lưu động hàng không hay còn gọi là thông tin đất đối không (Air/Ground Communication) là thông tin liên lạc giữa người lái và kiểm soát viên không lưu (KSVKL). 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 hoà các hoạt động bay. ** Hiện nay, tại 22 cảng hàng không trên toàn quốc đều được lắp đặt trạm VHF để phục vụ cho điều hành bay tại khu vực sân bay 03 trạm VHF tiếp cận được lắp tại 3 cảng hàng không quốc tế Nội Bài, Đà Nẵng, Tân Sơn Nhất để phục vụ điều hành bay tiếp cận 07 trạm VHF đường dài được lắp đặt 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( nautical mile- hải lí), tương đương 450 km. Do địa hình nên một số vùng thông báo bay của Việt Nam sóng VHF chưa phủ tới được dùng sóng HF Đài VHF ở Mộc Châu Hình 2: Các trạm thu/ phát VHF và tầm phủ sóng VHF 1.2 Thông tin cố định hàng không –AFS: 1.2.1 Thông tin thoại trực tiếp không lưu (ATS/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. 1.2.2 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. Hình 2: Các trạm thu/ phát VHF và tầm phủ sóng VHF 2. HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG-NAVIGATION 2.1. KHÁI QUÁT CHUNG. Đặc trưng cơ bản có các loại hình sau: Dẫn đường xa, Dẫn đường gần Dẫn đường tiếp cận Hạ cánh. 2.2. HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG XA: Tương thích với hành trình đường dài xuyên lục địa hoặc qua đài đường dài, cung cấp cho máy bay những thông tin để xác định vị trí và toạ độ của máy bay một cách chính xác. Điển hình là các hệ thống OMEGA, LORAN (Long Range Air Navigation System). 2.3. CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG GẦN: Bằng vô tuyến tương thích với các đường bay trong khu vực thông báo bay, vùng tiếp cận các sân bay. Điển hình có các phương tiện sau: 2.3.1 Phương tiện định hướng: Viết tắt là VOR (Very high frequency ommidirectional radio range). Cung cấp thông tin cho máy bay xác định hướng giữa đài VOR-máy bay-phương bắc từ. 2.3.2 Phương tiện đo cự ly: Viết tắt là DME (Distance Measuring Equipment). Cung cấp thông tin cho máy bay xác định khoảng cách giữa đài DME-máy bay. 2.3.3 Phương tiện định vị Viết tắt là NDB (Non Drectional Radio Beacon). Cung cấp thông tin cho máy bay xác định hướng đến toạ độ đã được xác định trên mặt đất (Toạ độ đài NDB). Giúp cho máy bay xác định tuyến bay, hành lang bay mặt hạ cánh. Đài VOR/DME 2.4 HỆ THỐNG CÁC PHƯƠNG TIỆN DẪN ĐƯỜNG TIẾP CẬN VÀ HẠ CÁNH DÙNG VÔ TUYẾN ĐIỆN 2.4.1 . Hệ thống phương tiện hạ cánh bằng vô tuyến điện - ILS/DME.(Instrument Landing System/Distant Measurment Equipment) ILS/DME cung cấp thông tin cho máy bay xác định vùng hạ cánh, loa hạ cánh, đường hạ cánh, khoảng cách giữa máy bay-điểm chạm bánh. Thông tin ILS còn dùng để điều khiển tổ lái tự động trên máy bay. 2.4.2 . Hệ thống phương tiện hạ cánh bằng sóng siêu cực ngắn-MLS. Tính năng sử dụng của MLS tương tự hệ thống ILS/DME nhưng sử dụng sóng vô tuyến tần số siêu cực ngắn. 2.5 HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG QUANG HỌC HAY HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG BẰNG MẮT. Hệ thống dẫn đường này sử dụng dẫn đường trong khu vực tiếp cận, hạ cánh và lăn đỗ tại sân. Hệ thống cung cấp cho máy bay những thông tin dưới dạng tín hiệu ánh sáng, biển báo hướng dẫn… giúp cho máy bay xác định hướng đến, vùng hạ cánh, loa hạ cánh, đường hạ cánh, đường lăn, hướng lăn, điểm dừng … 3. HỆ THỐNG GIÁM SÁT-SURVEILANCE. 3.1 KHÁI QUÁT CHUNG Hệ thống giám sát hoạt động bay có chức năng cung cấp cho các bộ phận trực tiếp điều hành-thông báo bay hình ảnh đầy đủ của mọi hoạt động bay trong khu vực trách nhiệm quản lý một cách khách quan. Giúp cho người điều hành bay biết chính xác toạ độ, cao độ, tốc độ, hướng bay, … của mọi máy bay đang hoạt động kể từ lúc rời sân đỗ thực hiện chuyến bay đến lúc rời đường lăn vào sân đỗ kết thúc chuyến bay. Dịch vụ giám sát được thực hiện thông qua các hệ thống rada giám sát nhằm giúp cho KSVKL có thể nhìn thấy các vị trí của các tàu bay trên màn hình rada tại bàn kiểm soát không lưu. Toàn bộ vùng trời trong phạm vi trách nhiệm của Việt Nam hiện nay đã được bao phủ bởi 03 hệ thống rada sơ cấp (Primary Surveillance Radar) và 06 hệ thống rada thứ cấp (Secondary Surveillance Radar). Các tín hiệu rada được đưa vào Hệ thống xử lý dữ liệu rada/ dữ liệu bay (Radar Data Processing/Flight Data Processing RDP/FDP) để xử lý sau đó truyền tín hiệu về bàn kiểm soát không lưu. Hình 5: tầm phủ của Radar thứ cấp tại Việt Nam. 3.2 RADAR GIÁM SÁT SƠ CẤP-PSR.(Primary Surveillance Radar) Nguyên lý kỹ thuật: Radar phát ra chùm sóng vô tuyến điện và đón nhận sự phản xạ của chính chùm sóng đó do máy bay tạo ra. Bằng cách đo góc phương vị, góc tà và khoảng thời gian giữa tín hiệu phát-tín hiệu nhận có thể xác định được chính xác toạ độ của máy bay và tính toán được cao độ, tốc độ của máy bay. Cự ly hoạt động tối đa (Dmax ) của PSR là: 80 local mile. 3.3 RADAR GIÁM SÁT THỨ CẤP-SSR. Radar phát tín hiệu ‘’ hỏi‘’ phù hợp với mã (code) của từng máy bay, thiết bị tương thích trên máy bay khi nhận được tín hiệu ‘’hỏi’’ sẽ phát trả lời Radar các thông số bay: Độ cao, tốc độ, nhiên liệu, số hiệu bay. Cự ly hoạt động tối đa (D max) của SSR là : 250 local mile. 3.4 RADA GIÁM SÁT ĐƯỜNG DÀI. Cung cấp hình ảnh hoạt động bay trong khu vực điều hành-thông báo bay, đặc biệt là các chuyến bay đường dài cho các trung tâm kiểm soát thông báo bay khu vực. Giám sát đường dài phối hợp Radar thứ cấp-sơ cấp, có công suất, tần số và vị trí thích ứng với chức năng trách nhiệm quản lý vùng. Vùng thông báo bay HAN (FIR HAN) có tổ hợp Radar đường dài gồm sơ cấp và thứ cấp có hệ thống xử lý số liệu đồng bộ đảm bảo yêu cầu khai thác không lưu cho ACC HAN, tầm hoạt động trên 300 km. Trạm radar Nội Bài Trạm Radar Vũng Chua-Qui Nhơn Trạm Radar ở bán đảo Sơn Trà-Đà Nẵng 3.5 GIÁM SÁT TIẾP CẬN-HẠ CÁNH VÀ HOẠT ĐỘNG TẠI SÂN. Cả 3 khu vực tiếp cận của sân bay quốc tế NBA, DAN, TSN đều được kiểm soát bằng radar (APP Radar). Có chức năng cung cấp hình ảnh hoạt động bay trong các khu vực tiếp cận, khu vực cất-hạ cánh, đài chỉ huy tiếp cận tại sân III. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA CNS HIỆN TẠI: Thiếu phương tiện giám sát trên vùng biển, rừng núi. Đường bay bị hạn chế do phải đi qua các điểm, vị trí đặt các phù trợ dẫn đường. Các phương thức ATS (Air Transport Service )và các tiêu chuẩn phân cách không thống nhất dẫn đến việc thay đổi quỹ đạo bay khi qua ranh giới FIRs. Không có phối hợp trong việc cung cấp thiết bị CNS hiện tại dẫn đến tăng gấp đôi các dịch vụ và thiết bị sử dụng. Thiếu cơ cấu đường bay ATS song song thích hợp để giải phóng ách tắc cho hoạt động bay. Phương tiện liên lạc có chất lượng thấp và khó khăn về ngôn ngữ. -Kiểu loại hoạt động bay hàng không và quân sự phức tạp , các trang thiết bị thông tin , dẫn đường và ra đa giám sát trên tầu bay của hàng không dân dụng và quân sự chưa tương thích. Các tổ chức ra đa giám sát chưa phủ hết vùng thông báo bay FIR HAN và FIR HCM phải bộ trợ thêm bằng HF đối với phân cực Tây-Nam và cực Đông-Nam vùng thông báo bay Hồ Chí Minh. Tầm phủ của hệ thống dẫn đường NDB , VOR/DME bị ảnh hưởng của địa hình và thời tiết, không phủ hết tất cả các đoạn đường bay ATS và các vùng hoạt động được phép khác của hàng không dân dụng. Đơn vị sử dụng đo chiều cao (dưới độ cao/mực bay chuyển tiếp) bằng mét, cũng tương tự như đo khoảng cách theo chiều ngang, mốc sử dụng cho hệ thống trắc địa chưa tương thích với tiến trình chung. Liên lạc thoại có chất lượng hạn chế và thiếu trao đổi dữ liệu số địa/không trên không và mặt đất. Các hạn chế của hệ thống Thông tin-Dẫn đường-Giám sát đối với các hoạt động bay ở độ cao thấp hoặc vừa trên các vùng rừng núi cao. 1.1 HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC HIỆN TẠI: Tầm phủ sóng của hệ thống thông tin hiện tại bị hạn chế do phát sóng trong tầm nhìn thẳng, độ tin cậy không cao do sự thay đổi đặc tính truyền sóng và nhiễu giữa các hệ thống khác nhau. Việc triển khai các trang thiết bị hiện tại gặp nhiều khó khăn thậm chí không thể thực hiện được tại các vùng núi cao hay biển xa. Thông tin thoại chất lượng chưa đáp ứng với nhiều trở ngại về ngôn ngữ, thiếu các hệ thống trao đổi số liệu bằng số trên không và dưới mặt đất. 1.2 HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG: Hạn chế tầm phủ sóng của các thiết bị vô tuyến dẫn đường đặt trên mặt đất Thiết bị dẫn đường mặt đất hiện đang được sử dụng không đồng nhất, nơi dùng NDB, Nơi dùng VOR/DVOR/DME nên độ chính xác chưa đồng đều nhất là ở vùng Trung Đông và Tây Âu Khu vực tại sân bay việc hạ cánh chủ yếu dựa vào NDB và ILS độ chính xác chưa cao nên ICAO đã khuyến cáo sử dụng đồng thời ILS/MLS(hệ thống hạ cánh sóng micro-Microwave Landing System) tuỳ điều kiện cụ thể ở từng sân bay. Trong khi đó nhu cầu tăng trưởng khai thác không vận ở khu vực Châu á/TBD nói riêng và trên thế giới tăng rất nhanh Do đó nhu cầu đòi hỏi phải chuyển sang một công nghệ dẫn đường mới bằng vệ tinh để có độ tin cậy cao hơn, độ an toàn bay cao hơn ở những vùng không có thiết bị dẫn đường vô tuyến mặt đất, độ chính xác cao hơn ở những vùng có mật độ bay cao là rất cần thiết và cấp bách. 1.3 HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT. Chưa có được đầy đủ hình ảnh của mọi hoạt động bay ở vị trí trong vùng kiểm soát. Công tác chuyển giao giữa các vùng thông báo bay bằng Radar và việc quan sát các hoạt động bay ngoài vùng kiểm soát không thể thực hiện được. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VÔ TUYẾN SÓNG ĐÀI VÔ HƯỚNG NDB GIỚI THIỆU CHUNG Non-directional (radio) Beacon (NDB) là 1 thiết bị truyền sóng được đặt tại 1 địa điểm cố định hoặc sân bay, để giúp máy bay xác định hướng bay và hướng sân bay cần đến. Tín hiệu NDB đi theo đường cong của bề mặt Trái Đất, nên có thể truyền đi ở khoảng cách xa (ở vĩ độ thấp), lợi thế hơn VOR. Nhưng tín hiệu NDB lại bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi khí quyển, địa hình đồi núi, khúc xạ ven biển, sấm sét, đặc biệt là ở tầm xa. II.CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VÔ HƯỚNG: CHỨC NĂNG: NDB còn gọi là đài tự tìm mục tiêu, làm việc ở giải tần trung bình và thấp (190-1750) KHz. NDB phát các tín hiệu vô hướng mà nhờ đó người lái trên tàu bay được trang bị một máy thu và một anten định hướng phù hợp, có thể định hướng (Bearing) của mình đối với trạm mặt đất (đài NDB) và tàu bay. Để xác định hướng tín hiệu, máy bay sẽ được trang bị hệ thống định hướng tự động ADF. Xác định hướng của đài NDB: B. NHIỆM VỤ: NDB có 3 nhiệm vụ chính: 1. Khi NDB làm nhiệm vụ đài gần, đài xa (Locator): nó giúp cho tàu bay xác định được trục tâm (Center line) đường CHC kéo dài (chế độ Landing) _ Đài TD, đài GV xác định tâm đường CHC 25R (TSN) dùng cho tàu bay cất cánh và hạ cánh. _ Đài SG, đài GN xác định trực tâm đường CHC 25L (TSN) _ Đài BU, đài HT xác định trục tâm đường CHC 09 (BMT) 2. Khi NDB làm nhiệm vụ đài điểm cho một sân bay: nó giúp cho tàu bay xác định được hướng bay về sân bay sau đó hạ cánh theo phương thức bằng mắt. 3. Khi NDB làm nhiệm vụ đài điểm cho một đường bay (chế độ Enroute): Nó được đặt nơi giao điểm giữa các đường hàng không (Airway) hay giữa một đường hàng không, giúp tàu bay bay đúng đường hàng không đó. Sử dụng 2 đài NDB để xác định vị trí máy bay. II.TÍNH NĂNG KĨ THUẬT: 1. Dài tần số làm việc ̣(Radio frenquencies)   2. Công suất phát (Coverage) * Công suất phát của đài NDB phải được đảm bảo phủ sóng ứng với một cự ly nhất định tùy thuộc vào nhiệm vụ của đài. - Trong chế độ “landing”: Từ (15-20) nautical mile. - Trong chế độ “enroute”: Từ (25-150) nautical mile   4. Tín hiệu nhận dạng (Identification). - Sử dụng mã Morse quốc tế. - Tốc độ 7 từ /1 phút. - Một mã nhận dạng đầy đủ phải được phát ít nhất 30s/1 lần - Nội dung: Tối đa là 3 từ (chữ hoặc số). - Thời gian được phép mất Ident: không quá 1 phút. 5. Hệ thống kiểm tra và điều khiển (Monitoring). Tiêu chuẩn tối thiểu của hệ thống kiểm tra và điều khiển của một đài NDB gồm: - Công suất: Khi công suất giảm -3dB phải tự chuyển máy (hoặc tắt máy). - Mất tín hiệu nhận dạng: Phải tự chuyển máy (hoặc tắt máy). - Hệ thống Monitor có sự cố: Phải tự chuyển máy (hoặc tắt máy). 6. Hệ thống cấp nguồn (Power supply). Hệ thống cấp nguồn đầy đủ cho một đài NDB gồm 3 dạng theo thứ tự ưu tiên sau: - Điện mạng công nghiệp (AC) - Điện máy nổ (AC) - ắc quy (DC) 7. Anten Thông thường các đài NDB sự dụng các dạng Anten sau: - Anten chữ “T” - Anten chữ “I” - Anten có hệ số phẩm chất cao – Polestar. - Anten được đánh giá qua tham số gọi là hệ số bức xạ của anten. Bảng 2-1 chỉ ra sự phụ thuộc giữa công suất đầu vào của ăng-ten và hệ số bức xạ của ăng-ten (ở tần số 300 KHz) . Một số kiểu anten của đài NDB 8. Tầm hoạt động Tầm hoạt động tối đa của NDB là 1000Km phụ thuộc vào 4 yếu tố: - Phục thuộc vào truyền sóng vào ban ngày hoặc ban đêm. - Truyền sóng trên mặt đất hoặc mặt nước - Công suất máy phát: nhỏ nhất 20W, lớn nhất là 15KW. - Vĩ tuyến đặt đài. 9. Đài hiệu: được phát theo mã kuật Morse Đài hiệu chia làm 2 loại: - Đài quốc nội: gồm 2 chữ cái. - Đài quốc tế: đài hiệu gồm 3 chữ cái. Chữ đầu tiên X biểu thị đài quốc tế. Chữ thứ hai V tên nước đặt đài. Chữ thứ ba D nơi đặt đài. Tần số để phát đài hiệu: 1020 ±50Hz ; 400±25Hz 10.Vị Trí Đài (Siting) Tùy thuộc vào nhiệm vụ của đài NDB mà vị trí đặt đài được xác định. a. Khi NDB là đài điểm : - Nếu là đài điểm trong chế độ “En-route” thì nó là giao điểm của hai Airway hoặc nằm trên một Airway và là tâm của Airway đó. Chiều cao của Ăng-ten được tính toán phù hợp với công suất của máy. - Nếu là đài điểm trong chế độ “Landing” thì nó được đặt tại sân bay ở môt vị trí thuận lợi cho việc phát sóng, chiều cao của Ăng-ten không được vi phạm vào qui định về chướng ngại vật của sân bay . b. Khi NDB là đài gần, đài xa : Nếu là đài xa, chiều cao Ăng-ten tối thiểu 18 m, vị trí đài cách điểm chạm bánh trên đường CHC từ 6.500 m ¸ 11.100 m . Nếu là đài gần, chiều cao Ăng-ten tối đa 12 m, vị trí đài cách điểm chạm bánh trên đường CHC 900 m ¸ 1.200 m . c. Khi NDB làm nhiệm vụ đài locator kết hợp bổ trợ cho hệ thống ILS : thì vị trí của nó đặt ở vị trí của đài Outer và Middle marker và nằm về cùng 1 phía của trục tâm đường cất hạ cánh . III.NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG: 1. Anten: Máy phát có: Công suất nhỏ hơn 1kW thì dùng anten hình chữ T. Công suất lơn hơn hoặc bằng 1kW thì dùng anten trụ. 2. Nguyên tắc hoạt động: Dòng điện cao tần từ máy phát truyền tới anten bức xạ ra ngoài không gian theo mọi hướng. HOẠT ĐỘNG CỦA NDB Dẫn đường NBD bao gồm 2 phần: máy phát NDB và ADF (Automatic Direction Finder). ADF là 1 thiết bị trên máy bay, dùng để bắt tín hiệu NDB. Đầu tiên, bức xạ vô tuyến tại đầu ra anten sẽ được phát vô hướng lên tục trong không gian (*1). Các đài NDB sẽ phát một chuỗi mã Morse từ 2 đến 3 ký tự (2 kí tự dùng cho quốc nội, 3 dùng cho quốc tế) (*2) Máy bay được trang bị một hệ thống ADF sẽ xác định hướng của đài NDB và hiển thị trên bộ chỉ thị hướng tương đối RBI (Relative Bearing Indicator). Phi công sẽ giải mã tín hiệu Morse thu được để xác định đài NDB cần đến để định đường bay phù hợp. 1. Máy thu ADF (Automatic Direction Finder): dùng tần số thấp và trung bình có 3 băng tần số: Băng 1 từ 190 - 400KHz. Băng 2 từ 400 - 800KHz. Băng 3 từ 800 - 1750KHz. Đi kèm với ADF có 2 loại Anten: - Anten vô hướng: có 1 sợi dây dài. - Anten định hướng: Anten khung có thể là hình tròn, vuông hoặc chữ nhật. Trang thiết bị đặt trên máy bay IV. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐÀI NDB Ưu điểm: Đài NDB và thiết bị chỉ hướng sử dụng rộng rãi trong nhiều năm, các thao tác rất quen thuộc với các phi công, hệ thống mặt đất đơn giản và giá thành rẻ Nhược điểm: Đài NDB chịu ảnh hưởng rất mạnh của địa vật, địa hình và các nhiễu tạp của thời tiết.* Lỗi của đài NDB còn xảy ra khi sét đánh hoặc nhiễu xạ của sóng điện từ vào ban đêm. Bộ chỉ hướng ADF trùng kim chỉ thị hướng máy bay so với đài nhưng người lái máy bay phải cân chính xác tránh các sai lệch tĩnh của kim chỉ thị. Nói chung đài NDB tới đây sẽ chỉ còn thông dụng làm đài chỉ hướng tại sân và đài điểm cho ILS. Ảnh hưởng khi trời tối (*) Ảnh hưởng bởi địa hình (*2) Ảnh hưởng điện từ (*3) Hiệu ứng bờ biển (*4) THANKS FOR LISTENING ^_^