CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG HÀNG KHÔNG

http://www.ebook.edu.vn

Các hệ thống thiết bị dẫn đường Hàng không

Người biên soạn : Kỹ sư Nguyễn văn Thanh 1

NỘI DUNG

Chương I: Tổng quan về dẫn đường hàng không. I-1.Chức năng dẫn đường hàng không.

I-2.Các phương pháp dẫn đường hàng không. I-3.Phân lọai các thiết bị dẫn đường mặt đất. I-4.Đánh giá về thành tựu của thiết bị dẫn đường không gian.

Phần I: CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG HIỆN TẠI Chương II: Đài dẫn đường vô hướng (NDB) II-1.Chức năng, nhiệm vụ của đài dẫn đường vô hướng. II-2.Mạng NDB tại Việt Nam. II-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài NDB. II-4.Các phương thức khai thác đài NDB. Chương III: Đài dẫn đường vô tuyến đa hướng sóng cực ngắn (VOR) III-1.Chức năng, nhiệm vụ của đài dẫn đường vô tuyến đa hướng sóng cực ngắn (VOR).

III-2.Mạng VOR tại Việt Nam. III-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài VOR. III-4.Các phương thức khai thác đài VOR. Chương IV: Đài đo cự ly (DME)

IV-1.Chức năng, nhiệm vụ của đài đo cự ly. IV-2.Mạng DME tại Việt Nam. IV-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài DME. IV-4.Các phương thức khai thác đài DME.Chương V: Hệ thống hướng dẫn hạ cánh chính xác (ILS)

V-1.Chức năng, thành phần của hệ thống ILS. V-2.Mạng ILS tại Việt Nam. V-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với hệ thống ILS. V-4.Các phương thức khai thác hệ thống ILS. Chương VI: Nhược điểm của hệ thống dẫn đường hiện tại

Phần II: HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG TƯƠNG LAI Chương VII: Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu (GNSS) VII-1.Chức năng, thành phần của hệ thống GNSS. VII-2.Hệ thống định vị toàn cầu GPS. VII-3.Hệ thống vệ tinh định vị qũy đạo toàn cầu GLONASS. VII-4. Các hệ thống tăng cường. VII-5.Các phương thức khai thác hệ thống GNSS.




CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DẪN ĐƯỜNG HÀNG KHÔNG.

I-1.Chức năng của hệ thống thiết bị dẫn đường hàng không. Hệ thống thiết bị dẫn đường hàng không là hệ thống thiết bị nhằm

cung cấp thông tin cho tàu bay thông qua các máy thu được trang bị trên tàu bay, giúp người lái xác định được các thông tin sau:

- Tàu bay đang ở đâu ? - Tàu bay đang bay về hướng nào ? - Tàu bay đang cách đài dẫn đường/sân bay bao nhiêu dặm ? - Tàu bay bay như thế nào ?

I-2.Các phương pháp dẫn đường hàng không. 2-1.Dẫn đường theo phương pháp bản đồ (Pilotting): quan sát, theo dõi

dựa vào các địa vật cố định như các ngọn núi cao, sông hồ, các cây cao, các nhà cao tầng.

2-2.Dẫn đường theo phương pháp thiên văn (Celestial): quan sát dựa vào các chòm sao và các hành tinh trong vũ trụ như sao Bắc đẩu để xác định vị trí của mình.

2-3.Dẫn đường theo phương pháp quán tính (Inertial navigation): sửdụng dụng cụ dẫn đường quán tính đặt trên tàu bay (gia tốc kế), xác định được vị trí tàu bay, tốc độ, gia tốc, vĩ độ và hướng mũi tàu bay (heading).

2-4.Dẫn đường theo phương pháp dựa vào thiết bị vô tuyến mặt đất (Ground-based radio navigation aids): sử dụng các máy thu, thu các tín hiệu dẫn đường trong không gian được phát ra bởi các thiết bị vô tuyến mặt đất.

2-5.Dẫn đường theo phương pháp dựa vào thiết bị không gian (Space-based radio navigation aids): sử dụng máy thu GNSS để thu các tín hiệu dẫn đường phát ra từ các chòm vệ tinh và các thiết bị tăng cường. I-3.Phân lọai các thiết bị dẫn đường mặt đất.

3-1.Thiết bị dẫn đường vô tuyến (Non visual navigation aids): là hệthống các thiết bị cung cấp cho tàu bay các thông tin cần thiết để xác định vịtrí của tàu bay trong không gian theo phương thức phát sóng ra không gian.

Các hệ thống dẫn đường thông dụng (Conventional navigation aids): Là các hệ thống phổ biến hiện đang sử dụng như:

+ Đài dẫn đường vô hướng (NDB): Xác định hướng (Bearing). + Đài chỉ chuẩn (Marker): Xác định vị trí (Location). + Đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn (VOR): Xác định góc phương vị (Azimuth). + Đài đo cự ly (DME): Xác định cự ly. + Hệ thống hướng dẫn hạ cánh chính xác (ILS): Xác định qũi đạo hạ cánh.

3-2.Thiết bị dẫn đường bằng mắt (Visual navigation aids): là hệ thống các thiết bị cung cấp và hướng dẫn tàu bay bằng tín hiệu ánh sáng, biển báo, tín hiệu sơn trong khu vực tiếp cận, tại sân.




- Hệ thống biển báo (Guidance signs): Chỉ dẫn tàu bay cất hạ cánh đúng hướng và vị trí, di chuyển trên khu bay, cảnh báo chướng ngại vật.

- Hệ thống đèn hiệu hàng không (ALS – Aviation Lighting System): Cung cấp thông tin bằng ánh sáng để chỉ dẫn tàu bay hoạt động trong khu vực tiếp cận, hạ cánh và khu bay.

- Hệ thống đèn hướng dẫn đường trượt hạ cánh (PAPI/VASIS – Precision Approach Path Indicator/Visual Approach Slope Indicator System): Giúp tàu bay xác định đường trượt hạ cánh theo một góc xác định, được qui định theo tiêu chuẩn ICAO.

I-4.Đánh giá về thành tựu của thiết bị không gian. Trong thế kỷ thứ 20, có ba thành tựu lớn trong lĩnh vực kỹ thuật quốc phòng của Hoa kỳ là:

- Phát triển từ vũ khí thông thường sang vũ khí hạt nhân. - Phát triển từ văn phòng cổ điển sang Internet. - Phát triển từ phương pháp dẫn đường dựa vào thiết bị mặt đất sang

thiết bị không gian.




CHƯƠNG II ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VÔ HƯỚNG –NDB.

II-1 Chức năng nhiệm vụ của đài NDB.1-1. Mở đầu.

NDB (Non Directional radio Beacon) cùng với ILS (Instrument Landing System), VOR/DME (VHF Omnidirectional radio Range / Distance Measuring Equipment), là các hệ thống thiết bị dẫn đường nhằm mục đích phù trợ không vận trong cả hai chế độ :

- Hạ cánh (Landing) (Hình 2-1)

Hình 2-1: Đài NDB sử dụng phục vụ hạ cánh. - Dẫn đường (Enroute) (Hình 2-2)

HO SY HA

Sticky Note

Đường cất hạ cánh.




Hình 2-2: Đài NDB sử dụng phục vụ dẫn đường. 1-2. Chức năng – Nhiệm vụ của đài NDB. a.Chức năng: Còn gọi là đài tự tìm mục tiêu, làm việc ở giải tần trung

bình và thấp, phát các tín hiệu vô hướng mà nhờ đó người lái trên tàu bay được trang bị một máy thu và một ăng-ten định hướng phù hợp, có thể định được hướng (Bearing) của mình đối với trạm mặt đất (đài NDB) và tàu bay, xem hình vẽ 2-3.

Hình 2-3: Xác định hướng của đài NDB.

b.Nhiệm vụ:

Δ

Δ

Δ

NDB “PK”

NDB “BU”

NDB“AC”

D = 20 Km (Nội địa)D = 30 Km (Quốc tế)

D Airway W1




b1.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 độLanding) (xem lại hình vẽ 2-1).

- Đài TD, đài GV xác định trục tâm đường CHC 25R (TSN) - Đài SG, Đài GN xác định trục tâm đường CHC 25L (TSN) - Đài BU, đài HT xác định trục tâm đường CHC 09 (BMT) b2.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, xem Hình 2-4.

Hình 2-4: Bay về đài NDB. b3. Khi NDB làm nhiệm vụ đài điểm cho một đường bay (chế độ En-

route): 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, xem lại hình 2-2. Đài NDB cũng có thể xác định vị trí tàu bay như hình vẽ 2-5.

Hình 2-5: Sử dụng hai đài NDB. II-2.Mạng NDB của Việt nam : Xem phụ lục 2-1

Phụ lục 2-1

HO SY HA

Sticky Note

Đường cất hạ cánh.




HỆ THỐNG ĐÀI NDB KHU VỰC TCT CẢNG HKMN

STT Tên Khu Vực Nhiệm vụ Thiết bịfct

(Khz) Công suất (W)

Ident Ghi Chú

1 Sân bay TSN 25 R Đài xa ND 500 358 50/125 TD H24 Đài gần ND 500 375 30/125 GV H24 25 L Đài xa ND 500 326 50/125 SG H24 Đài gần ND 500 343 30/125 GN H24 2 Sân bay LK Đài xa,

điểm ND

4000 330 1000 DL H12

Đài gần ND 500 312 50/125 HYD Off 3 Sân bay

BMT Đài xa, điểm

ND 4000

386 1000 BU H24

Đài gần ND 500 370 50/125 HT HS 4 Sân bay CL Đài gần XLA 50 350 50 CL Off 5 Sân bay PQ Đài gần ND 500 278 50/125 PQ HS 6 Sân bay RG Đài gần ND 500 335 50/125 RG HS 7 Sân bay QL Đài gần ND 500 305 50/125 QL HS 8 Sân bay CS Đài gần UCFR 330 100 CS HS 9 Sân bay CT Đài xa 244 MT HS Đài gần 408 M HS Đài xa 244 PL HS Đài gần 408 P HS




HỆ THỐNG ĐÀI NDB KHU VỰC TCT CẢNG HKMB


( Khz) Công suất (W)

Ident Ghi Chú

1 Sân bay Nội Bài

Đài xa 320 KW H24 Đài gần 230 K H24 2 Sân bay

Cát Bi

Đài xa 274 BK HS Đài gần 327 B HS 3 Sân bay

Vinh

Đài xa 218 XW HS Đài gần 448 X HS 4 Sân bay

Nà sản Đài gần 349 BQ HS

5 Sân bay Điện Biên

Đài gần 380 DB HS

6 Sân bay Gia Lâm

Đài gần 408 GL HS




HỆ THỐNG ĐÀI NDB KHU VỰC TCT CẢNG HKMT



Ident Ghi Chú

1 Sân bay Đà Nẵng

35 R Đài xa ND 4000

212 1000 DJ H24

Đài gần ND 500 234 50/125 D H24 2 Sân bay

Phú Bài

Đài xa ND 2000

440 500 PB H24

Đài gần ND 500 348 125 P HS 3 Sân bay

Phù Cát

Đài xa ND 2000

250 500 PC H24

Đài gần ND 500 388 50/125 C HS 4 Sân bay

Pleiku Đài gần ND

4000 282 1000 PK HS

5 Sân bay Đông Tác

Đài gần LX 4000

200 150 TH HS

6 Sân bay Nha Trang

Đài gần ND 2000

289 200 NG HS

7 Sân bay Cam Ranh

Đài gần ND 2000

414 500 CR H24

8 Sân bay Chu Lai

Đài gần UCFR 300 100 CQ HS




HỆ THỐNG ĐÀI NDB KHU VỰC QUẢN LÝ BAY



Ident Ghi Chú

1 Khu vực MN Đài An Lộc Đài điểm SA

1000 320 1000 AC H24

2 Khu vực MB Đài Ninh Bình

Đài điểm SA 1000

304 1000 HL H24

3 Khu vực MB Đài Mộc Châu

Đài điểm SA 1000

514 1000 MC H24

Lưu ý: Thuật ngữ đường hàng không (airway) (xem Điều 3, Chương 2, Nghịđịnh 94/CP về Quản lý hoạt động bay)

1. Đường hàng không bao gồm đường hàng không quốc tế, đường hàng không nội địa, được thiết lập trên cơ sở sau đây:

a) Nhu cầu giao lưu hàng không quốc tế; b) Yêu cầu hoạt động bay nội địa; c) Yêu cầu, khả năng cung cấp các dịch vụ bảo đảm hoạt động bay, bảo

đảm an ninh, an toàn hàng không; d) Yêu cầu, khả năng quản lý và bảo vệ vùng trời; bảo đảm quốc phòng

và an ninh quốc gia; đ) Phù hợp quy hoạch phát triển ngành hàng không dân dụng Việt Nam

và kế hoạch không vận của Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế. 2. Đường hàng không nội địa là đường hàng không có điểm đầu và điểm

cuối nằm trong lãnh thổ Việt Nam; chiều rộng là 20 km, trong trường hợp đặc biệt đến 30 km; giới hạn thấp là độ cao bay an toàn thấp nhất. Đường hàng không nội địa được ký hiệu bằng chữ W và đánh số thứ tự bằng chữ số Ả Rập.

3. Đường hàng không quốc tế là đường hàng không trong vùng trời Việt Nam có chiều rộng là 30 km, trong phần vùng thông báo bay trên biển quốc tế do Việt Nam quản lý là 90 km; giới hạn thấp là độ cao bay an toàn thấp nhất. Đường hàng không quốc tế được ký hiệu bằng chữ A, B, G, L, M, N, P, R và đánh số bằng chữ số Ả Rập.

II-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài NDB.3-1.Các khái niệm cơ bản.




- Đài chỉ mốc (Locator): là đài NDB làm việc trong giải tần LF/MF được sử dụng cho mục đích tiếp cận hạ cánh.

- Máy thu ADF: Có giải thông bằng 6 KHz. 3-2.Giải tần số làm việc (Radio frequencies).

- Giải tần làm việc của các đài NDB nằm trong khoảng (190 ÷1.750) KHz. Với sai số tần số cho phép Δf ≈ 0,01% so với tần sốlàm việc. Trong trường hợp đài NDB có công suất phát lớn hơn 200W và tần số làm việc lớn hơn 1.606,5 KHz thì Δf yêu cầu là 0,005 % .

- Với các đài Locator làm nhiệm vụ kết hợp bổ trợ cho hệ thống ILS thì tần số làm việc giữa hai đài phải cách nhau một khoảng Δfcr và được qui định: 15 KHz < Δfcr < 25 KHz

3-3.Công suất phát (Coverage). a. 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 (10 ÷ 25) nautical mile - Trong chế độ “en-route”: Từ (25 ÷ 150) nautical mile b.Công suất phát của một đài NDB không được vượt quá 2dB so với

mức cần thiết để đảm bảo tầm phủ sóng của cự ly cho phép.3-4.Điều chế (Modulation). Tín hiệu âm tần điều chế của đài NDB thoả mản các tiêu chuẩn sau

a. Tần số âm thanh điều chế (The Modulating tone) : - Tiêu chuẩn 1.020 Hz ± 50 Hz . - Tiêu chuẩn 400 Hz ± 25 Hz . b. Độ sâu điều chế (The depth of modulation) ≈ 95% .

3-5.Tín hiệu nhận dạng (Identification). - Sử dụng mã Morse quốc tế . - Tốc độ 7 Ident / 1 phút . - Nội dung : từ hai đến ba từ (chữ hoặc số). - Thời gian được phép mất Ident : Không quá 60s.

3-6.Hệ thống giám sát và điều khiển (Monitoring). Tiêu chuẩn tối thiểu của hệ thống giám sát và điều khiển của một đài NDB gồm :

- Công suất : Khi công suất giảm -3 dB phải tự động chuyển máy (hoặc tắt máy).

- Mất tín hiệu nhận dạng : Phải tự động chuyển máy (hoặc tắt máy). - Hệ thống Giám sát có sự cố : Phải tự động chuyển máy (hoặc tắt

máy).

3-7. Hệ thống cấp nguồn (Power supply). Hệ thống cấp nguồn đầy đủ cho một đài NDB gồm ba dạng theo thứtự ưu tiên sau:




- Điện mạng công nghiệp (AC). - Điện máy nổ (AC). - Ắc-quy (DC).

Khi mất nguồn, thời gian chuyển đổi từ nguồn này sang nguồn khác tùy thuộc vào nhiệm vụ của thiết bị (thông thường từ 8”÷ 20”). Hệ thống chuyển đổi lý tưởng là hệ thống chuyển đổi tự động. Mô hình hoạt động của hệ thống được chỉ ra ở hình vẽ 2-3.

OK Điện mạng

công nghiệp NO

(8 ÷ 20)” OK Nguồn Acqui

NO

OK Điện máy nổ

NO

OK Nguồn Acqui

Hình 2-3: Sơ đồ chuyển đổi hệ thống nguồn. 3-8. Ăng-ten (Antenna). Thông thường các đài NDB sử dụng các dạng Ăng-ten sau :

- Ăng-ten chữ “T”. - Ăng-ten chữ “I”. - Ăng-ten có hệ số phẩm chất cao - Polestar. Ăng-ten được đánh giá qua một tham số gọi là hệ số bức xạ của ăng-ten. Hệ số đó được định nghĩa : Công suất bức xạ ra không gian

Công suất đầu vào của ăngten Hệ số bức xạ của ăng-ten phụ thuộc vào công suất đầu vào của ăng-ten (tức công suất của máy phát). Công suất đầu vào càng lớn đòi hỏi hệ sốbức xạ của ăng-ten càng lớn tức phẩm chất của ăng-ten càng cao. Bảng 2-1 chỉ ra sự phụ thuộc giữa công suất đầu vào của ăng-ten và hệsố bức xạ của ăng-ten (ở tần số 300 KHz) . Bảng 2-1: Sự phụ thuộc giữa công suất đầu vào của ăng-ten và hệ số bức xạ.

Input power Radiation efficiency to antenna of antenna a. 5 KW 20% (-7 dB)

b. 5 KW 10% (-10 dB) c. 1 KW 8% (- 11 dB)




d. 500 W 5% (-13 dB) e. 100 W 3% (-15 dB) f. 50 W 2% (-17 dB) g. 10 W 1% (-20 dB) h. 10 W 0,3% (-25 dB) 3-9. Vị trí đặt 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 . II-4.Các phương thức khai thác đài NDB. 4-1.Đài NDB được sử dụng cho dẫn đường trung cận.

- Các đài NDB được bố trí dọc theo đường bay. - Tầm phủ sóng phải thoả mãn tiêu chuẩn ICAO. - Có độ chính xác cho phép ± 10°.

4-2.Đài NDB được sử dụng cho dẫn đường tiếp cận và vùng chờ. - Sử dụng tối thiểu hai đài NDB, cho một hướng tiếp cận. - Vùng chờ có thể sử dụng một hoặc hai đài NDB. - Tầm phủ sóng phải thoả mãn tiêu chuẩn ICAO. - Phương thức tiếp cận không linh hoạt. - Có độ chính xác cho phép ± 5°.




Phụ lục 2-2




BẢNG MÃ MORSE QUỐC TẾ

A � ⎯⎯⎯⎯ M ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ Y ⎯⎯⎯⎯ � ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯

B ⎯⎯⎯⎯ � � � N ⎯⎯⎯⎯ � Z ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ � �

C ⎯ � ⎯ � O ⎯ ⎯ ⎯ 1 � ⎯ ⎯ ⎯ ⎯

D ⎯⎯⎯⎯ � � P � ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ � 2 � � ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯

E � Q ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ � ⎯⎯⎯⎯ 3 � � � ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯

F � � ⎯⎯⎯⎯ � R � ⎯⎯⎯⎯ � 4 � � � � ⎯⎯⎯⎯

G ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ � S � � � 5 � � � � �

H � � � � T ⎯⎯⎯⎯ 6 ⎯⎯⎯⎯ � � � �

I � � U � � ⎯⎯⎯⎯ 7 ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ � � �

J � ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ V � � � ⎯⎯⎯⎯ 8 ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ � �

K ⎯⎯⎯⎯ � ⎯⎯⎯⎯ W � ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ 9 ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ �

L � ⎯⎯⎯⎯ � � X ⎯⎯⎯⎯ � � ⎯⎯⎯⎯ ∅∅∅∅ ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯




CHƯƠNG III ĐÀI DẪN ĐƯỜNG VÔ TUYẾN ĐA HƯỚNG SÓNG CỰC NGẮN

(VOR-VHF Omnidirectional radio Range) III-1.Chức năng nhiệm vụ của đài VOR. 1.1.Chức năng: Cung cấp cho tàu bay thông tin về góc giữa hướng của tàu bay đến nơi đặt đài và phương Bắc từ. Xem Hình 3-1.

Hình 3-1: Xác định góc phương vị của đài VOR.

1.2.Phân loại: Có bốn dạng đài VOR thường được sử dụng (phụ thuộc vào phương pháp xác định góc phương vị), đó là:

- Trạm VOR chuẩn (SVOR-Standard VOR) - Trạm VOR thông dụng (CVOR-Conventional VOR) - Trạm VOR đốp-lơ (DVOR-Doppler VOR) - Trạm VOR đốp-lơ chính xác (PDVOR- Precision Doppler VOR)

1.3.Nhiệm vụ: - Thông thường đài dẫn đường vô tuyến đa hướng sóng cực ngắn

thường kết hợp với đài đo cự ly để tạo thành trạm xác định góc phương vị và cự ly (VOR/DME).

- Trạm VOR/DME được dùng cho cả hai chế độ dẫn đường En-route và Landing.

- Tại các sân bay dân dụng kết hợp quân sự thì đài dẫn đường vô tuyến đa hướng sóng cực ngắn thường kết hợp với kênh đo cự ly của trạm TACAN thành trạm VORTAC.

β

W

E

N

S

H




III-2.Mạng VOR/DME tại Việt Nam. - Trạm VOR/DME được đưa vào sử dụng tại Việt Nam từ rất sớm

(trước năm 1975). - Hiện tại trên toàn lãnh thổ Việt Nam có khoảng 20 trạm VOR/DME

(số liệu đến 12/2009). - Tất cả các trạm VOR/DME phục vụ cho dân dụng đều do Tổng

công ty Bảo đảm hoạt động bay (VANSCOR) quản lý, chỉ có một trạm VOR (Vũng tàu) phục vụ bay dầu khí do Công ty dịch vụ bay MN quản lý.

- Mạng VOR/DME của Việt nam : Xem bảng 3-1

Bảng 3-1: Mạng VOR/DME tại Việt Nam.

STT Tên khu vực Đài hiệu Tần số/Kênh Loại 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.

Sân bay Điện Biên Sân bay Nội Bài Sân bay Cát Bi Nam Hà Sân bay Vinh Sân bay Phú Bài Sân bay Đà Nẵng Sân bay Phù Cát Sân bay BMT Phan Thiết Sân bay TSN Sân bay Cam Ranh Sân bay Côn Sơn Sân bay Vũng Tàu Sân bay Đồng Hới Sân bay Liên khươngSân bay Phú Quốc Sân bay Cần ThơĐầu Tây Nội Bài

DBI NOB CAB NAH VIN HUE DAN PCA BMT PTH TSN CRA CSN VTV DOH LKH ZDG TRN VPH

113.6MHz/83X 116.1MHz/108X 115.1MHz/98X 115.5MHz/102X 113.1MHz/78X 115.8MHz/105X 114.4MHz/91X 116.3MHz/110X 112.1MHz/58X 114.1MHz/88X 116.7MHz/114X 116.5MHz/112X 115.6MHz/103X

114.7MHz 116.2MHz/109X 112.3MHz/70X 115.2MHz/99X 113.2MHz/79X 113.9MHz/86X

DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR CVOR DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR DVOR

III-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài VOR. 3-1.Giải tần số làm việc (Radio frequencies).

- Giải tần số từ 112 MHz ÷ 118 MHz. Với sai số tần số cho phép Δf ≈ 0,005% so với tần số làm việc.

- Số kênh tần số làm việc là 160 kênh, với khoảng cách tần số giữa hai kênh là 50 KHz.

- Phân cực ngang. 3-2.Tầm phủ sóng (Coverage).

- Tầm phủ của đài VOR trong chế độ En-route: 370 Km.




- Tầm phủ của đài VOR trong chế độ Landing: 185 Km. - Tầm phủ phải đạt được trong góc ngẩng đến 40°.

(Xem hình vẽ 3-2)

Hình vẽ 3-2: Tầm phủ sóng của VOR theo cự ly và cao độ.

3-3.Điều chế (Modulation). a.Đối với đài CVOR:

- Tín hiệu biến thiên (variable signal): Sóng mang bị điều chế biên độvới độ sâu điều chế là 30% bởi tín hiệu điều tần có tần số trung tần (tần số sóng mang phụ) bằng 9.960 Hz. Tín hiệu này bị điều chế bởi tần số là 30 Hz với chỉ số điều tần là 16, mang thông tin về góc phương vị 0° của hướng Bắc (Xem hình vẽ 3-3).




Hình vẽ 3-3: Nguyên lý hình thành tín hiệu CVOR.

- Tín hiệu chuẩn (reference signal): Sóng mang bị điều chế biên độvới độ sâu điều chế là 30% bởi tín hiệu âm tần có tần số là 30 Hz, mang thông tin về góc phương vị của điểm thu.

b. Đối với đài DVOR: Cách thực hiện ngược lại. 3-4.Tín hiệu nhận dạng (Identification).

- Sử dụng mã Morse quốc tế . - Tốc độ 7 Ident / 1 phút. - Nội dung bao gồm từ 2÷ 3 từ . - Thời gian được phép mất Ident: Không quá 30s.

3-5.Hệ thống giám sát và điều khiển (Monitoring). Hệ thống giám sát sẽ thực hiện việc chuyển máy hoặc tắt máy khi các điều kiện sau xảy ra:

- Sai số về góc phương vị vượt quá giới hạn cho phép ±1°. - Có sự suy giảm về độ sâu điều chế đến 15% đối với các tín hiệu điều chế đã nêu.

3-6.Vị trí đặt đài (Siting). - 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.




- Nếu là đài phục vụ trong chế độ “Landing” thì nó được bố trí sao cho có thể được phục vụ hạ cánh cho cả hai đầu.

- Mặt phản xạ tối thiểu đối với đài CVOR là 600m, đối với DVOR là 300m, mặt phản xạ phải bảo đảm độ bằng phẳng và không tồn tại chướng ngại vật.

III-4.Các phương thức khai thác đài VOR. - Các phương thức khai thác đài VOR tương tự NDB, tuy nhiên trong

phương thức tiếp cận đài VOR, chỉ cần một đài VOR có thể được sử dụng cho cả hai đầu đường CHC và cho nhiều đường CHC.

- Phương thức tiếp cận và tạo vùng chờ sử dụng đài VOR linh hoạt hơn.

- Có thể sử dụng đài VOR cho phương thức khởi hành tiêu chuẩn (SID – Standard Instrument Departure) sử dụng thiết bị.

- Có độ chính xác cao hơn, sai số góc phương vị cho phép là ± 2°.




CHƯƠNG IV ĐÀI ĐO CỰ LY (DME)




IV-1.Chức năng, nhiệm vụ của đài đo cự ly. 1.1.Chức năng: Thiết bị đo cự ly (DME–Distance Measuring Equipment ) cung cấp cho tàu bay thông tin về cự ly xiên từ tàu bay đến vị trí đặt thiết bịtrên mặt đất. 1.2.Nhiệm vụ: a.Trong chế độ En-route: Khi DME kết hợp với trạm VOR làm nhiệm vụ dẫn đường, thì DME cung cấp thông tin giúp tàu bay xác định được cự ly xiên từ tàu bay đến vị trí đặt trạm DME. Lúc đó DME sử dụng là DME vô hướng.

(Hình vẽ 4-1)

Hình vẽ 4-1: Đo cự ly xiên trong chế độ En-route. b.Trong chế độ Landing:

- Khi DME kết hợp với trạm VOR, thì DME cung cấp thông tin giúp tàu bay xác định được cự ly xiên từ tàu bay đến vị trí đặt trạm DME. Lúc đó DME sử dụng là DME vô hướng.

- Khi DME kết hợp với hệ thống ILS, thì DME cung cấp thông tin giúp tàu bay xác định được cự ly xiên từ tàu bay đến vị trí ngưỡng đường CHC. Lúc đó DME sử dụng là DME định hướng hay vô hướng.

- Khi DME kết hợp với hệ thống MLS, thì DME đó phải là DME chính xác (DME/P).

(Hình vẽ 4-2) IV-2.Mạng DME tại Việt Nam.

- Tại Việt Nam không có trạm DME đứng độc lập, cũng như hệthống MLS/DME.

- DME kết hợp với VOR tạo thành trạm VOR/DME, xem bảng 3-1. - DME kết hợp với ILS tạo thành hệ thống ILS/DME, xem bảng 5-1.

IV-3.Các tiêu chuẩn ICAO đối với đài DME. 3.1.Các khái niệm cơ bản:




a.DME/N (DME/Narrow): là thiết bị đo cự ly hoạt động ở chế độ en-route và Landing, N ký hiệu thiết bị có đặc tính phổ hẹp (để phân biệt với W). b.DME/W (DME/Wide): là thiết bị đo cự ly hoạt động ở chế độ en-route và Landing, W ký hiệu thiết bị có đặc tính phổ rộng (để phân biệt với N). c.DME/P (DME/Precise): là thiết bị đo cự ly hoạt động ở chế độLanding, P ký hiệu thiết bị có đặc tính phổ hẹp và có tính chính xác cao. d.Kiểu W,X,Y,Z: là phương pháp mã hoá quá trình phát xung của DME dựa vào sự khác nhau về khoảng cách giữa hai xung của cặp xung đểcó thể sử dụng nhiều lần đối với một tần số làm việc, xem bảng 4-1.

Bảng 4-1: Các kiểu mã hóa xung của DME.

3.2.Các yêu cầu cơ bản: a.Cấu hình: Một hệ thống đo cự ly bao gồm hai thành phần cơ bản, một đặt trên tàu bay và một đặt trên mặt đất.




- Thành phần đặt trên tàu bay được gọi là máy hỏi (Interrogator). (Hình vẽ 4-3)

Hình vẽ 4-3: Máy hỏi. - Thành phần đặt trên mặt đất gọi là máy phát đáp (Transponder).

(Hình vẽ 4-4)

Hình vẽ 4-4: Máy phát đáp. b.Nguyên lý đo cự ly: Máy hỏi sẽ phát xung hỏi đến máy phát đáp, sau

khi xử lý máy phát đáp sẽ phát xung trả lời tương ứng đến máy hỏi. Điều này tương ứng với việc thực hiện một phép đo cự ly. Xem hình vẽ 4-5a và 4-5b.




Hình 4-5a: Nguyên lý đo cự ly. Hình 4-5b: Nguyên lý đo cự ly theo giản đồ thời gian.




c.Khi một trạm DME làm việc kết hợp với hệ thống ILS, MLS hoặc trạm VOR thì phải lưu ý đến các vấn đề sau:

- Tần số hoạt động phải tương ứng theo bảng tra cứu đã qui định của ICAO.




- Vị trí lắp đặt phải tuân thủ theo các giới hạn về vị trí. - Thoả mản về qui định đối với tín hiệu nhận dạng.

3.3.Các đặc tính kỹ thuật của hệ thống: a.Tầm phủ sóng (Coverage):

- Khi sử dụng trạm DME/N kết hợp với đài VOR thì tầm phủ sóng của DME ít nhất phải đạt bằng tầm phủ hiệu quả của VOR.

- Khi sử dụng trạm DME/N kết hợp với hệ thống ILS thì tầm phủsóng của DME ít nhất phải đạt bằng tầm phủ sóng của hệ thống ILS.

b.Độ chính xác (Accuracy): - Với cự ly phủ sóng tối đa 200 Nm (370 Km) thì sai số cự ly tổng

cộng của trạm không được vượt quá ± 0,25 Nm (460m). - Với DME phục vụ cho tiếp cận hạ cánh thì sai số cự ly tổng cộng

của trạm không được vượt quá ± 0,20 Nm (370m). c.Giải tần và phân cực (Radio frequencies and polarization): - Phân cực đứng. - Giải tần : (960 ÷ 1.215) MHz. - Các tần số của các kênh hỏi và kênh trả lời được cách nhau 63

MHz, các kênh lân cận cách nhau 1MHz. - Các máy hỏi làm việc trên 126 kênh với tần số làm việc nằm trong

khoảng (1.025 ÷ 1.150) MHz. - Các máy phát đáp làm việc trên 63 kênh với tần số làm việc nằm

trong khoảng (962 ÷ 1.024) MHz và 63 kênh khác với tần số làm việc nằm trong khoảng (1.151 ÷ 1.213) MHz.

- Việc kết hợp kênh làm việc của DME với hệ thống ILS và trạm VOR được qui định theo bảng A, Chương 3, Phần I, Tập I, Phụ ước 10.

d.Tín hiệu nhận dạng (Identification): - Tất cả các máy phát đáp đều phát tín hiệu nhận dạng theo hai cách,

hoặc phát tín hiệu nhận dạng độc lập hoặc phát tín hiệu nhận dạng phụ thuộc.

- Tín hiệu nhận dạng là các xung nhận dạng được mã hoá theo mã Morse quốc tế.

- Tốc độ phát tín hiệu nhận dạng là 6 tín hiệu nhận dạng trên phút. - Các xung nhận dạng được phát ít nhất mỗi 40s một lần. e.Vị trí lắp đặt (Siting): - Sự kết hợp đồng trục: Các ăng-ten của trạm VOR/DME hay

ILS/DME được đặt trên cùng một trục thẳng đứng. - Khi sử dụng trạm VOR/DME phục vụ cho mục đích en-route thì

các ăng-ten của DME và VOR có thể tách riêng biệt nhưng khoảng cách không được vượt quá 600m.

- Khi sử dụng trạm VOR/DME phục vụ cho mục đích Landing thì các ăng-ten của DME và VOR có thể tách riêng biệt nhưng khoảng




cách không được vượt quá 30m. Đối với trạm DVOR thì khoảng cách này có thể lớn hơn nhưng không vượt quá 80m.

IV-4.Các phương thức khai thác đài DME. - Một số Quốc gia xây dựng mạng DME dùng để xác định vị trí của

tàu bay (dùng ba đài DME), còn gọi là phương thức Ro-Ro. - Không có phương thức khai thác đài DME độc lập tại Việt Nam. - Khi DME kết hợp với trạm VOR thành trạm VOR/DME thì phương

thức khai thác phụ thuộc trạm VOR. - Khi DME kết hợp với hệ thống ILS thành trạm ILS/DME thì

phương thức khai thác phụ thuộc hệ thống ILS.




CHƯƠNG V HỆ THỐNG HƯỚNG DẪN HẠ CÁNH CHÍNH XÁC (ILS).

V-1.Chức năng nhiệm vụ hệ thống ILS.1.1.Mở đầu.

- ILS (Instrument Landing System) cùng với MLS (Microwave Landing System) là các hệ thống thiết bị nhằm mục đích hướng dẫn tàu bay tiếp cận và hạ cánh bằng thiết bị trong các điều kiện thời tiết khó khăn nhất (tầm nhìn bị hạn chế).

- Trong giai đoạn chuyển tiếp của chương trình CNS/ATM, hệ thống ILS vẫn được tiếp tục duy trì và là một hệ thống phục vụ hạ cánh hiệu quả.

1.2.Chức năng, nhiệm vụ. - Hệ thống ILS có hai đài cơ bản để cung cấp thông tin giúp tàu bay

xác định được qũy đạo hạ cánh xuống đường CHC một cách chính xác, đó là đài Localizer và đài Glidepath.

- Đài Localizer còn gọi là đài xác định hướng, dùng để xác định chính xác trục tâm (center line) của đường CHC và giúp tàu bay hạcánh vào chính giữa tâm đường CHC.

- Đài Glidepath còn gọi là đài xác định tầm, dùng để xác định chính xác đường trượt hạ cánh (đường glidepath) của qũy đạo hạ cánh và giúp tàu bay hạ cánh chính xác vào vùng hạ cánh của đường CHC (touch down zone).

- Ngoài ra các đài chỉ chuẩn (Marker) (có thể được thay thế bởi các đài locator hoặc DME) giúp tàu bay xác định cự ly từ tàu bay đến ngưỡng đường CHC.

(xem hình vẽ 5-1)




Hình vẽ 5-1: Cấu hình hệ thống ILS với hai đài chỉ chuẩn.

V-2.Các hệ thống ILS tại Việt Nam. - Tất cả các sân bay quốc tế tại Việt Nam như Nội Bài, Đà Nẵng,

Tân sơn Nhất, đều được trang bị hệ thống ILS. Ngoài ra hiện nay sân bay Phú Bài (Huế) cũng đã được trang bị hệ thống ILS. Trong tương lai nhiều sân bay khác cũng sẽ được trang bị, xem bảng 5-1.

Bảng 5-1: Các hệ thống ILS tại Việt Nam.

STT Tên khu vực Đài hiệu Tần số(MHz)

Loại Hãng sản xuất

1.

2.

3.

Sân bay Nội bài - đường CHC 11L

- đường CHC 11R

Sân bay Phú bài

Sân bay Đà nẵng

NB

NBA

PBA

DAD

110,5 329,6 42X

108,3 334,1 20X

109,5 322,6 32X

110,5 329,6 42X

Hai tần sốcấp I

Hai tần sốcấp II



Park-Air Na Uy

Park-Air Na Uy

ASII Mỹ

Thomson Pháp

Đài OM

Đài MM

Đài GP

Đài LLZ

Chỉ thị CPI

Chỉ thị CPI

Chỉ thị CPI




4.

Sân bay TSN - đường CHC 25R

- đường CHC 25L

HCM

SGN

110,5 329,6 42X

108,3 334,1 20X



Thomson Pháp

Park-Air Na Uy

- Tại sân bay quốc tế Nội Bài và Tân sơn Nhất có hai hệ thống ILS phục vụ hạ cánh cho hai đường CHC, một hệ thống ILS cấp I và một hệ thống ILS cấp II.

- Các hệ thống ILS được sử dụng tại Việt Nam là của các hãng sản xuất nổi tiếng như Thomson-CFS (có hai bộ), Park Air system (có ba bộ), Airport System International (ASI) (có một bộ).

- Cấu hình của các hệ thống như sau : (Xem bảng 5-2)

V-3.Các khái niệm cơ bản các tiêu chuẩn ICAO.3.1.Các khái niệm cơ bản. 1.Hệ thống ILS một tần số: Hệ thống có tầm phủ sóng được thực hiện bởi việc sử dụng một giản đồ trường bức xạ trên một tần số sóng mang.

2.Hệ thống ILS hai tần số: Hệ thống có tầm phủ sóng được thực hiện bởi việc sử dụng một giản đồ trường bức xạ độc lập trên hai tần số sóng mang riêng biệt.

3.Hệ thống ILS cấp I (Category I): Hướng dẫn tàu bay hạ cánh đến một điểm cao cách ngưỡng hạ cánh 60m.

4.Hệ thống ILS cấp II (Category II): Hướng dẫn tàu bay hạ cánh đến một điểm cao cách ngưỡng hạ cánh 15m.

5.Hệ thống ILS cấp III (Category III): Hướng dẫn tàu bay hạ cánh đến điểm chạm bánh trên đường hạ cánh.

6.Vùng “Course”: là vùng có độ sâu điều chế của hai tín hiệu âm thanh được điều chế bằng nhau.

7.Vùng “Clearance”: là vùng có độ sâu điều chế của một tín hiệu âm thanh vượt trội hơn so với tín hiệu kia.

8.DDM (Difference in Depth of Modulation): DDM= | Ma% - Mb% | / 100

9.Đường Course (Course line): Qũi tích của những điểm gần đường tâm đường CHC (Center line) nhất, nằm trong mặt phẳng ngang bất kỳ và có DDM=0.

10.Cung Course (Course sector): Một cung nằm trong mặt phẳng ngang có chứa “Course line” và giới hạn bởi qũi tích của các điểm gần “Course line” nhất và có DDM = 0,155.




11.Đường hạ cánh (ILS Glide path): Quĩ tích của những điểm nằm trong mặt phẳng đứng có chứa đường tâm đường CHC và có DDM = 0.

12.Góc hạ cánh (Glide path angle): Là góc hợp bởi đường hạ cánh và mặt phẳng ngang.

13.Cung hạ cánh (Glide path sector): Một cung nằm trong mặt phẳng đứng có chứa đường hạ cánh và giới hạn bởi quĩ tích của những điểm gần đường hạ cánh nhất và có DDM = 0,175.

14.Vùng bay sang phải (Fly-Right): Là vùng phía bên trái của đường Course, vùng có tín hiệu âm tần 90 Hz vượt trội, còn gọi là vùng "Vàng" (Yellow).

15.Vùng bay sang trái (Fly-Left): Là vùng phía bên phải của đường Course, vùng có tín hiệu âm tần 150 Hz vượt trội, còn gọi là vùng "Xanh" (Blue).

16.Vùng bay lên (Fly-Up): Là vùng phía dưới đường hạ cánh, vùng có tín hiệu âm tần 150 Hz vượt trội.

17.Vùng bay xuống (Fly-Down): Là vùng phía trên đường hạ cánh, vùng có tín hiệu âm tần 90 Hz vượt trội.

18.Ngưỡng đường CHC (Threshold): Là phần đầu tiên của đường CHC được phép sử dụng để hạ cánh.

19.Vùng chạm bánh (Touch down zone): Là một phần của đường CHC, nằm phía sau ngưỡng, cho phép tàu bay hạ cánh.

20.Điểm cuối đường CHC (End of runway): Là điểm cuối cùng của đường CHC.

21.ILS điểm "A": Là điểm nằm trên đường hạ cánh, cách ngưỡng đường hạ cánh 7,5 Km ( 4Nm ).

22.ILS điểm "B": Là điểm nằm trên đường hạ cánh, cách ngưỡng đường hạ cánh 1.050 m ( 3.500 ft ).

23.ILS điểm "C": Là điểm nằm trên đường hạ cánh trong một mặt phẳng ngang có độ cao cách tâm đường hạ cánh kéo dài 30 m (100 ft). 24.ILS điểm "D": Là điểm nằm trên tâm đường hạ cánh 4 m, cách ngưỡng 900 m về hướng ăngten đài xác định hướng (LLZ).

25.ILS điểm "E": Là điểm nằm trên tâm đường hạ cánh 4 m, cách điểm dừng cuối cùng của đường hạ cánh 600 m.

26.ILS điểm chuẩn (ILS điểm "T"): Là điểm hướng dẫn tàu bay chạm bánh cuối cùng của hệ thống.





Hình vẽ 5-2: Các điểm ILS.

3-2.Các yêu cầu cơ bản. 1.Một hệ thống ILS bao gồm các thành phần cơ bản sau: - Thiết bị Localizer VHF, hệ thống giám sát kết hợp, hệ thống chỉ thị

và điều khiển từ xa. - Thiết bị GlidePath UHF, hệ thống giám sát kết hợp, hệ thống chỉ thị

và điều khiển từ xa. - Các đài VHF marker, hệ thống giám sát kết hợp, hệ thống chỉ thị và điều khiển từ xa (các đài marker cũng có thể được thay thế bởi các đài Locator hay DME).

2.Đối với hệ thống ILS cấp II & III: Hệ thống ILS phải có thiết bị chỉthị và điều khiển từ xa để cung cấp các thông tin hoạt động của tất cả các thành phần trên mặt đất của hệ thống ILS.

3. Tại những nơi sử dụng hai hệ thống ILS: Phục vụ cho hai đầu hạcánh của một đường CHC thì phải có một chuyển mạch liên động cho hai hệthống. Chuyển mạch này cho phép chỉ sử dụng một hệ thống ILS tại một thời điểm phục vụ hướng dẫn hạ cánh. Trong trường hợp nếu sử dụng hệ thống ILS Cấp I thì hoạt động của hai hệ thống này không gây nhiễu lẫn nhau.

4. Tại những nơi sử dụng hai hệ thống ILS: Phục vụ cho cùng một đường CHC hoặc hai đường CHC khác nhau trong cùng một sân bay nhưng hoạt động trên cùng một tần số, thì phải có một chuyển mạch liên động cho hai hệ thống. Để bảo đảm chỉ có một hệ thống được hoạt động tại một thời điểm, khi chuyển từ hệ thống ILS này sang hệ thống ILS khác thì thời gian ngắt quãng ít nhất là 20 s. 3-3. Đài Localizer và hệ thống giám sát kết hợp.

1.Khái niệm chung (General):




- Trường điện từ được bức xạ từ hệ thống ăngten Localizer là một trường điện từ hỗn hợp mà được điều chế biên độ bởi hai tín hiệu âm tần là 90 Hz và 150 Hz. Giản đồ bức xạ của nó bao gồm hai phần với một phía có một tín hiệu âm tần này vượt trội và đối diện là tín hiệu âm tần kia vựơt trội.

- Khi một người quan sát đứng từ điểm hạ cánh nhìn đối diện với hệthống ăngten Localizer thì giản đồ bức xạ có tín hiệu âm tần 150 Hz vượt trội nằm bên phía tay phải của người quan sát và giản đồ bức xạ có tín hiệu âm tần 90 Hz vượt trội nằm bên phía tay trái của người quan sát.

- Tất cả các góc nằm ngang được sử dụng trong việc đặc tả các giản đồ trường của đài Localizer đều bắt nguồn từ tâm của hệ thống ăngten Localizer – Nơi cung cấp các tín hiệu được sử dụng trong cung “Course” phía trước.


Hình vẽ 5-3: Bức xạ điện từ từ ăngten Đài hướng/Đài tầm.

2.Tần số làm việc (Radio frequency): - Giải tần làm việc của đài Localizer : (108 ÷ 111,975) MHz, với sai

số tần số cho phép là ± 0,005% (đối với hệ thống một tần số) và ±0,002% (đối với hệ thống hai tần số), khoảng cách tần số trong hệthống hai tần số được qui định : 5 KHz ≤ ΔF ≤ 14 KHz.

- Phân cực ngang. 3. Tầm phủ sóng (Coverage):




a.Điều kiện bình thường: xem hình vẽ 5-4. - 46,3 Km (25 Nm) trong cung ± 10° so với đường “Course” . - 31,5 Km (17 Nm) trong cung từ ± 10° đến ± 35° so với đường

“Course” . - 18,5 Km (10 Nm) bên ngoài cung ± 35° so với đường “Course”

(nếu được cung cấp). b.Trong trường hợp các yêu cầu hoạt động và địa hình không cho phép

thì tầm phủ sóng được xác định như sau : - 33,3 Km (18 Nm) trong cung ± 10° so với đường “ Course” . - 18,5 Km (10 Nm) trong phần còn lại.

Hình vẽ 5-4a: Tầm phủ sóng đài LLZ mô tả theo góc phương vị.




Hình vẽ 5-4b: Tầm phủ sóng đài LLZ mô tả theo cao độ.

c.Đối với đài Localizer sử dụng hai tần số, một tần số tạo ra giản đồbức xạ trong cung “Course” phía trước và một tần số khác tạo ra giản đồ bức xạ bên ngoài cung “Course”. Cường độ trường của hai tín hiệu trên ngoài không gian trong cung “Course” ứng với tầm phủ sóng nêu trên là không thấp hơn 10 dB.

4.Độ chính xác của đường “Course” (Course alignment accuracy): Đường “Course” chính phải được điều chỉnh và duy trì trong các giới

hạn tương đương với sự dịch chuyển của điểm chuẩn ILS so với trục tâm đường CHC như sau :

- ILS Cấp I : ± 10,5m (DDM = 0,015). - ILS Cấp II : ± 7,5m . - ILS Cấp III : ± 3m . 5.Tín hiệu nhận dạng (Identification): - Tín hiệu nhận dạng mô tả địa điểm sân bay, hướng đường CHC hạ

cánh. - Sử dụng tần số 1.020 Hz ± 50 Hz với độ sâu điều chế trong giới hạn

(5 ÷ 15 )%. - Tín hiệu nhận dạng dùng mã Morse bao gồm hai hoặc ba ký tự. 6.Lắp đặt (Siting): Hệ thống ăngten đài Localizer được đặt vuông góc với tâm đường

CHC nối dài và cách điểm dừng cuối cùng của đường CHC khoảng 1.000 ft (khoảng 300 m ).

7.Hệ thống giám sát (Monitoring): a.Hệ thống giám sát tự động sẽ cung cấp một tín hiệu báo động khi: - Sự bức xạ bị dừng lại. - Không có thông tin về dẫn đường và tín hiệu nhận dạng từ sóng

mang. - Sự suy giảm CAT (xuống cấp)




b.Hệ thống giám sát tự động sẽ chuyển hoặc tắt máy khi : - Độ chính xác của đường Course sai quá giới hạn cho phép. - DS sai qúa giới hạn cho phép. - Mất tín hiệu nhận dạng và M% giảm quá 5%. - Công suất giảm 50% (với hệ thống 1 tần số), và 20% (với hệ thống

2 tần số). 3-4. Đài Glidepath và hệ thống giám sát kết hợp.

1.Khái niệm chung (General): - Trường điện từ được bức xạ từ hệ thống ăng-ten Glidepath là một

trường điện từ hỗn hợp mà được điều chế biên độ bởi hai tín hiệu âm tần là 90 Hz và 150 Hz. Giản đồ bức xạ của ăng-ten sẽ cung cấp một đường thẳng hạ cánh nằm trong mặt phẳng đứng chứa trục của đường CHC với tín hiệu âm tần 150 Hz vượt trội nằm ở phía dưới và tín hiệu âm tần 90 Hz vựơt trội nằm ở phía trên.

- Ký hiệu θ là góc danh định của đường hạ cánh Glidepath, gọi là góc hạ cánh.

- Thông thường góc hạ cánh được chọn trong khoảng từ 2° đến 4°, thường được chọn là 3°.

- Góc hạ cánh được điều chỉnh và duy trì trong khoảng : + ± 0,075θ so với θ với ILS Cấp I & II. + ± 0,04θ so với θ với ILS Cấp III.

2.Tần số làm việc (Radio frequency): - Giải tần làm việc của đài Glidepath : (329 ÷ 335) MHz, với sai số

tần số cho phép là ± 0,005% (đối với hệ thống một tần số) và ±0,002% (đối với hệ thống hai tần số), khoảng cách tần số trong hệthống hai tần số được qui định : 4 KHz ≤ ΔF ≤ 32 KHz.

- Phân cực ngang. 3. Tầm phủ sóng (Coverage ): Ít nhất là 18,5 Km (10 Nm) đối với : - Theo góc phương vị : ± 8° so với đường tâm. - Theo độ cao : +1,75θ và – 0,45θ so với góc hạ cánh.





Hình vẽ 5-5: Tầm phủ sóng của đài tầm mô tả theo cao độ và góc phương vị.

4.Độ nhạy của sự dịch chuyển (Displacement sensitivity): DS phải được điều chỉnh và duy trì trong khoảng: - ± 25% so với giá trị danh định đối với ILS Cấp I . - ± 20% so với giá trị danh định đối với ILS Cấp II. - ± 15% so với giá trị danh định đối với ILS Cấp III. 5.Lắp đặt (Siting): Hệ thống ăng-ten đài Glidepath được đặt phía bên trái hoặc phải

đường CHC , cách ngưỡng hạ cánh của đường CHC khoảng 1.000 ft (khoảng 300 m).

6.Hệ thống giám sát (Monitoring): Hệ thống giám sát sẽ tạo ra một tín hiệu báo động khi các tiêu chuẩn

sau bị vi phạm : a.Góc hạ cánh θ bị dịch chuyển hơn : - 0,075θ theo chiều âm (nhỏ hơn θ) - 1,10 θ theo chiều dương (lớn hơn θ) b.Công suất giảm : - 50% (với hệ thống 1 tần số). - 20% (với hệ thống 2 tần số). c.Độ nhạy của sự dịch chuyển sai quá 25% so với danh định.

3-5.Sự kết hợp tần số làm việc của hệ thống ILS. a.Việc kết hợp tần số làm việc giữa đài Localizer và đài Glidepath trên

cùng một đường CHC phải tuân thủ theo tiêu chuẩn sau:

Localizer Glidepath Localizer Glidepath




(MHz) (MHz) (MHz) (MHz) 108,1 108,15

… 108,3 108,35 108,5

334,7 334,55

… 334,1 333,95 329,9

111,35 111,5

… 111,55 111,7

111,75

332,15 332,9

… 332,75 333,5

333,35

b. Ở các khu vực có 20 hệ thống ILS trở xuống, thì việc kết hợp tần sốlàm việc giữa đài Localizer và đài Glidepath trên cùng một đường CHC phải tuân thủ theo tiêu chuẩn sau:

Localizer (MHz)

Glidepath (MHz)

Localizer (MHz)

Glidepath (MHz)

110,3 109,9 109,5 110,1 109,7 109,3 109,1 110,9 110,7 110,5

335.0 333,8 332,6 334,4 333,2 332,0 331,4 330,8 330,2 329,6

108,1 108,3 108,5 108,7 108,9 111,1 111,3 111,5 111,7 111,9

334,7 334,1 329,9 330,5 329,3 331,7 332,3 332,9 333,5 331,1

c.Sự kết hợp tần số giữa đài Localizer và đài DME. Khi DME được sử dụng trong hệ thống ILS thì phải có sự kết hợp tần số giữa DME và đài Localizer. Sự kết hợp này phải tuân thủ theo tiêu chuẩn của ICAO.

Localizer (MHz)

DME (No.channel)

Localizer (MHz)

DME (No.channel)

108,1 108,15 108,3 108,35 108,5

...

18X 18Y 20X 20Y 22X ...

110,3 110,35 110,5

110,55 110,6

...

40X 40Y 42X 42Y 43X ...

3-6.VHF marker beacons. 1.Khái niệm chung (General): - Phải có ít nhất hai đài marker được sử dụng trong cấu hình cơ bản

của hệ thống ILS. Đài marker thứ ba có thể được sử dụng phụ thuộc vào địa hình nơi lắp đặt.




- Hai đài marker tối thiểu được sử dụng trong cấu hình cơ bản của hệthống ILS là đài Outer marker và Middle marker.

- Các đài marker phải có giản đồ bức xạ sóng điện từ nhằm xác định một cự ly đã được qui định so với ngưỡng thềm dọc theo đường Glidepath.

2.Tần số làm việc (radio frequency): - Tần số làm việc của đài marker là 75 MHz, với sai số tần số cho

phép là ± 0,005%. - ΔF = ± 0,005% × 75 MHz = 3.750 Hz. 3. Tầm phủ sóng (Coverage):

Tầm phủ sóng của các đài VHF marker được đo lường trên đường “Course” (đài localizer) và đường “Glidepath” (đài Glidepath).

- Với đài INNER MARKER : 150 m ± 50 m. - Với đài MIDDLE MARKER : 300 m ± 100 m. - Với đài OUTER MARKER : 600 m ± 200 m. 4.Điều chế sóng mang (Modulation): Tần số âm tần điều chế cho các đài marker : - Với đài INNER MARKER : 3.000 Hz. - Với đài MIDDLE MARKER : 1.300 Hz - Với đài OUTER MARKER : 400 Hz. Độ sâu điều chế của các đài marker là 95% ± 4%. Sai số tần số của tín hiệu âm tần là ± 2,5%. 5.Tín hiệu nhận dạng (Identification): a.Tín hiệu nhận dạng của các đài marker được quy định như sau: - Với đài INNER MARKER : Phát sáu dot trong một giây, phát liên

tục. - Với đài MIDDLE MARKER : Phát liên tục các dot và dash, tốc độ

của dash là 2 dash trong một giây, tốc độ của dot là 6 dot trong một giây,

- Với đài OUTER MARKER : Phát hai dash trong một giây, phát liên tục.

b.Tốc độ phát tín hiệu nhận dạng có sai số ± 15%. 6.Lắp đặt (Siting): a.Với đài INNER MARKER : Giản đồ bức xạ là giản đồ đứng. - Trong khoảng từ 75m (250 ft) đến 450m (1.500 ft) từ ngưỡng đường CHC.

- Không lệch quá tâm đường CHC 30 m (100 ft). b.Với đài MIDDLE MARKER : Giản đồ bức xạ là giản đồ đứng. - Cách khoảng 1.050 m (3.500 ft) ± 150 m (500 ft) từ ngưỡng đường

CHC. - Không lệch quá tâm đường CHC 75 m (250 ft). c.Với đài OUTER MARKER : Giản đồ bức xạ là giản đồ đứng.




- Cách khoảng 7,2 Km (3,9 Nm), hoặc trong khoảng (6,5 ÷ 11,1) Km (3,5 Nm ÷ 6 Nm) từ ngưỡng đường CHC khi điều kiện địa hình phức tạp.

- Không lệch quá tâm đường CHC 75 m (250 ft). d.Một đài DME có thể được sử dụng để thay thế một phần hay toàn bộ

các đài marker trong hệ thống ILS. e.Khi sử dụng DME thì DME sẽ cung cấp thông tin về cự ly tương

đương như các đài marker cung cấp. f. Khi sử dụng DME như là một đài thay thế cho đài middle marker thì

tần số làm việc của DME phải được phù hợp với tần số làm việc của đài Localizer và được đặt tại vị trí sao cho có lỗi về thông tin cự ly là nhỏ nhất.

7.Hệ thống giám sát (Monitoring): Hệ thống giám sát của các đài marker sẽ chuyển hoặc tắt máy khi: - Công suất giảm 3 dB. - Mất tín hiệu nhận dạng. - Độ sâu điều chế giảm 4 dB.

3-7.Các vùng giới hạn của hệ thống ILS. 1.Các tác nhân gây nhiễu đến hệ thống ILS: Do sử dụng nguyên lý điều chế không gian, nên hệ thống ILS sẽ bị ảnh

hưởng bởi các tác động sau : - Hệ thống địa vật trong khu vực đặt ILS. - Môi trường của mặt phản xạ. - Nhiễu do tác động của tàu bay và các vật thể chuyển động. - Nhiễu do tác nhân công nghiệp, điện từ trường...

Các tác động đó sẽ làm sai lệch các vùng phủ sóng, làm các tham số không gian bị thay đổi tức thời hay liên tục.

2.Các khái niệm về vùng giới hạn: a.Vùng giới hạn tuyệt đối (Critical area): Tất cả các chướng ngại trong

vùng này đều gây ra sự thay đổi đáng kể đến các tham số của hệ thống. b.Vùng nhạy cảm (Sensitive area): Vùng có khả năng gây ra sai số cho

các tham số của hệ thống. 3.Một số qui định về vùng giới hạn:

Các yếu tố quyết định về kích thước của vùng giới hạn và vùng nhạy cảm bao gồm :

- Kích thước của tàu bay. - Góc mở ăngten đài Localizer. - Dạng ăngten. - Thiết bị một tần số , hai tần số. - Chiều dài đường CHC. - Cấp hoạt động của hệ thống.





Hình vẽ 5-6a: Sự thay đổi về kích thước của vùng tới hạn và vùng nhạy cảm của đài hướng với đường CHC dài 10.000 ft.




Hình vẽ 5-6b: Sự thay đổi về kích thước của vùng tới hạn và vùng nhạy cảm của đài tầm.

V-4.Các phương thức khai thác hệ thống ILS. - Không giống như các đài NDB, DME, VOR có thể áp dụng cho dẫn đường trung cận lẫn tiếp cận hạ cánh; Hệ thống ILS chỉ được sửdụng để hướng dẫn tiếp cận hạ cánh.

- Khác với sự phân cấp chính xác theo tiêu chuẩn kỹ thuật như đã trình bày trong chương II, cấp chính xác trong khai thác còn phụthuộc vào hai yếu tố là tầm nhìn và trần mây, được mô tả như sau:

Độ cao quyết định (Decision height)

Tầm nhìn đường CHC (RVR)

Cấp I Không thấp hơn 60 m Không dưới 550 m




Cấp II Thấp hơn 60 m nhưng không thấp hơn 30 m

Không dưới 350 m

Cấp IIIA Thấp hơn 30 m hoặc không có

Không dưới 200 m

Cấp IIIB Thấp hơn 15 m hoặc không có

Dưới 200 m nhưng không dưới 50 m

Cấp IIIC Không có Không hạn chế

- Có thể áp dụng phương thức chỉ sử dụng đài xác định hướng (Localizer only) để phục vụ tiếp cận hạ cánh, vì lúc này nhiệm vụcủa đài xác định hướng giống như nhiệm vụ của hai đài NDB, cho nên các yếu tố về khí tượng như tầm nhìn, trần mây… được áp dụng như nhau.

- Hình vẽ chỉ ra phương thức áp dụng ILS.

CHƯƠNG VI NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG HIỆN TẠI.

Các tồn tại của hệ thống dẫn đường hiện tại bao gồm các đài NDB, VOR, DME, ILS…có thể được tóm tắt như sau:




- NDB và VOR/DME có độ chính xác kém và tầm phủ sóng bị hạn chế.

- Có nhiều khó khăn trong việc lắp đặt các thiết bị NDB và VOR/DME tại các vùng sâu, vùng cao, sa mạc, đại dương nên không thể thực hiện dẫn đường tại các vùng này.

- Tồn tại vấn đề nhiễu FM và khả năng phân kênh trong hệ thống thiết bị ILS.

- Việc lắp đặt hệ thống ILS không phải dễ dàng đối với tất cả các cảng hàng không.

- Các thiết bị dẫn đường NDB, VOR, DME, ILS…đã có công nghệcũ, tính năng kém.

- Việc điều khiển và bảo trì từ xa khó thực hiện cho tất cả các thiết bị. - Chi phí cho công tác bảo trì, hiệu chuẩn khá tốn kém.

CHƯƠNG VII HỆ THỐNG VỆ TINH DẪN ĐƯỜNG TOÀN CẦU.

( GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM - GNSS )

VII-1.Tổng quan. 1.1.Định nghĩa: Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu ( GNSS ) là hệ thống xác định vị trí và thời gian trên toàn thế giới, nó bao gồm một hay nhiều hệ




vệ tinh, các máy thu trên tàu bay và hệ thống kiểm tra mức độ toàn vẹn được tăng cường như là điều cần thiết để hổ trợ đặc tính dẫn đường theo yêu cầu cho hoạt động. 1.2.Chức năng: GNSS thực hiện chức năng cung cấp dữ liệu về vị trí và thời gian cho tàu bay . 1.3.Các thành phần của GNSS: GNSS bao gồm các thành phần khác nhau được đặt trên mặt đất, trên vệ tinh và trên tàu bay như sau :

• Hệ thống định vị toàn cầu – GPS. • Hệ thống vệ tinh dẫn đường qũy đạo toàn cầu – GLONASS.• Hệ thống vệ tinh dẫn đường tòan cầu – GALILEO.• Hệ thống tăng cường trên tàu bay – ABAS. • Hệ thống tăng cường trên vệ tinh – SBAS.• Hệ thống tăng cường trên mặt đất – GBAS.• Hệ thống tăng cường trên mặt đất diện rộng – GRAS.• Máy thu GNSS trên tàu bay.

1.4.Hệ quy chiếu không gian và thời gian: GNSS sử dụng các hệ quy chiếu không gian và thời gian như sau:

a.Hệ quy chiếu không gian: - GNSS cung cấp thông tin về vị trí cho người sử dụng theo hệ tọa độ

WGS-84 ( World Geodetic System – 1984 ). - Nếu các thành phần của GNSS sử dụng khác hệ tọa độ WGS – 84,

thì các tham số biến đổi thích hợp phải được cung cấp. b.Hệ quy chiếu thời gian: GNSS cung cấp dữ liệu thời gian cho ngừơi

sử dụng theo hệ thời gian UTC (Universal Time Coordinated) . 1.5. Đặc tính của tín hiệu GNSS (GNSS SIS /Signal-in space performance):

Sự kết hợp của các thành phần của GNSS và máy thu của người sửdụng phải đáp ứng các yêu cầu đối với tín hiệu trong không gian như sau:

Bảng 7-1: Đặc tính tín hiệu GNSS

Loại khai thác Độ chính xác ngang 95% (1)

Độ chính xác dọc 95% (1)

Mức độvẹn

toàn (2)

thời gian báo động

(3)

Mức độliên tục

(4)

Mức độsẳn sàng

(5)

Loại RNP tương ứng

Bay đường dài 3.7 km (2.0 Nm) (6)

- 1-10-7/h 5 min 1-10-4/h to 1-10-8/h

0.99 to 0.99999

20 đến 10

Đường dài & Trung cận

0.74 km (0.4 Nm)

- 1-10-7/h 15 s 1-10-4/h to 1-10-8/h

0.999 to 0.99999

5 đến 1

Tiếp cận đầu/giữa,NPA, hạ cánh

220 m (720 ft)

- 1-10-7/h 10 s 1-10-4/h to 1-10-8/h

0.99 to 0.99999

0.5 đến 0.3

NPA với dẫn đường dọc (APV-I)

220 m (720 ft)

20 m (66 ft)

1-2x10-7

lần tiếp cận

10 s 1-8x10-6 / khoảng 15s bất kỳ

0.99 đến 0.99999

0.3/125

NPA với dẫn đường dọc (APV-II)

16.0 m (52 ft)

8.0 m (26 ft)

1-2x10-7

lần tiếp cận


0.99 đến 0.99999

0.03/50

Tiếp cận chính xác cấp 1 (8)

16.0 m(52 ft)

6.0m đến 4.0m

(20 ft đến 13 ft) (7)

1-2x10-7

lần tiếp cận


0.99 đến 0.99999

0.02/40




Giải thích các chú ý: (1) : Các giá trị 95% đối với lỗi vị trí của tín hiệu GNSS được yêu cầu cho hoạt động tại điểm có cao độ thấp nhất trên thềm (HAT) nếu được cung cấp. (2) : Định nghĩa của mức độ vẹn toàn bao gồm cả yêu cầu thời gian báo động là thời gian chậm nhất phải đưa ra cảnh báo kể từ khi phát hiện thấy lỗi (vượt qúa giới hạn báo động) trong hệ thống . Các giới hạn báo động là:

Bảng 7-2: Các mức giới hạn báo động.

Loại khai thác Giới hạn báo động ngang (HAL)

Giới hạn báo động dọc (VAL)

Loại RNP tương ứng

Bay đường dài 7.4 km (4 NM)

N/A 20 đến 10

Bay đường dài 3.7 km (2 Nm)

N/A 2 đến 5

Bay đường dài và trung cận

1.85 km (1 Nm)

N/A 1

NPA 556 m (0.3 Nm)

N/A 0.5 đến 0.3

APV-I 556 m (0.3 Nm)

50 m (164 ft)

0.3/125

APV- II 40.0 m (130 ft)

20.0 m (66 ft)

0.03/50

Tiếp cận chính xác Cấp 1

40.0 m (130 ft)

15.0 m đến 10.0 m (50 ft đến 33 ft)

0.02/40

(3) : Các yêu cầu về độ chính xác và thời gian báo động bao gồm đặc tính danh định của máy thu không lỗi. (4) : Giá trị này phụ thuộc vào các hệ số khai thác bao gồm mật độ không vận, tính phức tạp của không phận, mức độ sẳn sàng của các phương tiện dẫn đường khác. (5) : Giá trị này phụ thuộc vào các hệ số khai thác bao gồm: tần suất khai thác, điều kiện mội trường, phạm vi và thời gian yếu kém, tầm phủ Radar, mật độ không vận và phương thức khai thác, mức độ sẳn sàng của các phương tiện dẫn đường khác. (6) : Yêu cầu này chặt chẽ hơn độ chính xác đòi hỏi đối với các dạng RNP được kết hợp. (7) : Một giải giá trị được mô tả đối với tiếp cận chính xác cấp I. (8) : Các yêu cầu về đặc tính tín hiệu GNSS cấp II & III sẽ được phát triển sau.VII-2.Hệ định vị toàn cầu GPS. 2.1.Khái quát:

a.Thành phần: Hệ GPS là hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh do Hoa Kỳkiểm soát và duy trì hoạt động. Hệ bao gồm ba bộ phận là Chùm vệ tinh, Hệthống điều khiển mặt đất và Bộ phận người sử dụng. Chùm vệ tinh: Chùm vệ tinh của hệ GPS hiện có tất cả là 28 vệ tinh làm việc và dự phòng. Các vệ tinh này được sắp xếp trên sáu mặt phẳng quĩ




đạo nghiêng 55° so với mặt phẳng xích đạo. Quĩ đạo chùm vệ tinh của hệGPS gần tròn với cao độ là 20.200 Km (11.900 NM). Khoảng thời gian cần thiết để bay hết một vòng quĩ đạo tương ứng 12 giờ bằng một nưả thời gian quay của trái đất. Mỗi vệ tinh phát ra hai tần số vô tuyến phục vụ mục đích định vị, L1 trên tần số 1.575,42 MHz phục vụ cho dân sự và L2 trên tần số1.227,6 MHz phục vụ cho quân sự. Các tần số sóng mang được điều chế bởi các tín hiệu giả ngẫu nhiên C/A, P và điện văn dẫn đường. Các tần số sóng mang và tín hiệu điều chế được điều khiển bởi những đồng hồ nguyên tử đặt trên vệ tinh. Hệ thống điều khiển mặt đất: bao gồm bốn trạm giám sát đặt ở Diego Garreia, Đảo Ascension, Đảo Kwajalein và Đảo Hawail; và một trạm điều khiển chính tại trung tâm điều hành không gian Colorado – Hoa Kỳ. Mục đích của hệ thống điều khiển là điều khiển sự hoạt động của các vệ tinh, xác định quĩ đạo, xử lý các đồng hồ nguyên tử, truyền các điện văn cần thông báo lên các vệ tinh. Bộ phận người sử dụng: Bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng cho mục đích dân sự và quân sự. Các máy thu riêng biệt theo dõi các mã hoặc pha của các sóng mang (hoặc cả hai) và đều thu nhận các điện văn thông báo. Bằng cách so hàng tín hiệu đến từ vệ tinh với bản sao của mã phát được lưu giữ trong máy thu, ta có thể xác định được cự ly đến vệ tinh. Nếu các cự ly tới bốn vệ tinh được liên kết với các thông số quĩ đạo vệ tinh thì máy thu có thể xác định ba giá trị toạ độ địa tâm của vị trí mình.

b.Các ưu điểm chính của hệ GPS: Hệ GPS có các ưu điểm chính nhưsau.

- Độ chính xác cao.

95% thời gian 99,99% thời gian Lỗi vị trí theo phương ngang 100m 300m Lỗi vị trí theo phương dọc 156m 500m

- Giá thành hạ: Khi so sánh với các phép đo đòi hỏi ngắm thông, thì phép đo GPS đã loại bỏ hẳn việc ngắm thông giữa các trạm đo, giảm thiểu số lượng trạm đo cần xây dựng và cho phép lựa chọn vịtrí trạm đo một cách thuận tiện và hợp lý hơn. Bản thân giá thiết bịGPS cũng rẻ.

- Hệ tọa độ thống nhất: Trước tháng 07/1985, hệ tọa độ trắc địa thếgiới WGS – 72 được sử dụng. Từ tháng 07/1985 đến tháng 09/1986 hệ toạ độ WGS – 84 được dùng cho mọi tính toán dự đoán lịch thiên văn, nhưng sau đó lại chuyển đổi trở về hệ WGS – 72. Từtháng 01/1987 hệ toạ độ WGS – 84 chính thức được sử dụng trong mọi ứng dụng. Sử dụng hệ toạ độ WGS – 84 là đặc điểm có ảnh hưởng rộng rãi nhất của hệ GPS và làm cơ sở thống nhất các số liệu nhận được từ những nguồn ngoại lai của các hệ thống định vị tương đối khác.




2.2.Chức năng và quĩ đạo của vệ tinh GPS: Mười một vệ tinh (SV) thuộc Block I được chế tạo và phóng trong

khoảng từ năm 1978 đến 1985 với mục đích thử nghiệm và cung cấp dịch vụdẫn đường hai chiều (2D). Các vệ tinh thuộc Block I không có đặc điểm giáng cấp độ chính xác định vị tương đối với mã C/A được gọi là SA (Selective Available).

Chòm 24 vệ tinh thuộc Block II ( II-1 đến II-24 ) được đưa vào hoạt động từ năm 1989 đến 1994, và cung cấp các tính năng hoạt động đầy đủ vào năm 1995 mở đầu kỷ nguyên hoạt động của hệ thống định vị GPS. Các vệtinh thuộc Block II được thiết kế để làm việc trong vòng 7,5 năm. Ban đầu các vệ tinh này sử dụng SA, cho đến ngày 01/05/2000, chức năng này đã bịhủy bỏ hoàn toàn.

Các vệ tinh Block IIR được phóng từ năm 1996 để thay thế các vệ tinh Block II. Các vệ tinh thay thế này sẽ có khả năng tự động tạo ra các điện văn dẫn đường. Từ năm 2001, Boeing phát triển các vệ tinh thuộc Block IIF bao gồm 33 vệ tinh sẽ được phóng lên để duy trì hoạt động của hệ thống GPS cho giai đoạn tiếp sau.

Chức năng chủ yếu của chùm vệ tinh GPS là:

(a) Ghi nhận và lưu trữ các thông tin được truyền đi từ các bộ phận kiểm soát.

(b) Thực hiện các phép xử lý dữ liệu có chọn lọc trên vệ tinh (c) Duy trì khả năng chính xác cao của các đồng hồ thời gian (d) Thông báo điện văn dẫn đường đến người sử dụng bằng những tín

hiệu khác nhau (e) Thay đổi quĩ đạo bay nhờ những tên lửa đẩy được điều khiển bởi

hệ thống điều khiển trên mặt đất

Vị trí danh định của chùm vệ tinh GPS trên quĩ đạo được thể hiện ởhình 7-1




Hình vẽ 7-1: Vị trí danh định của chùm vệ tinh GPS.

VII-3.Hệ thống vệ tinh dẫn đường qũy đạo toàn cầu – GLONASS.3.1.Khái quát:

a.Thành phần: Tương tự hệ GPS, hệ thống vệ tinh dẫn đường qũy đạo toàn cầu

GLONASS là hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh do Nga kiểm soát và duy trì hoạt động.

Hệ bao gồm ba bộ phận là Chùm vệ tinh, Hệ thống điều khiển mặt đất và Bộ phận người sử dụng.

Chùm vệ tinh: Chùm vệ tinh của hệ GLONASS bao gồm tất cả là 24 vệ tinh làm việc và dự phòng. Các vệ tinh này được sắp xếp trên ba mặt phẳng quĩ đạo (tám vệ tinh trên cùng một qũy đạo) cách nhau 120° quanh xích đạo và nghiêng 64,8° so với mặt phẳng xích đạo. Quĩ đạo vệ tinh của hệGLONASS gần tròn với cao độ là 19.100 Km (10.300 NM). Khoảng thời gian cần thiết để bay hết một vòng quĩ đạo tương ứng 11h15'.

b. Các ưu điểm chính của hệ GLONASS: GLONASS cung cấp tín hiệu dẫn đường kênh tiêu chuẩn (CSA), có độ

chính xác theo yêu cầu như sau:

95% thời gian 99,99% thời gian Lỗi vị trí theo phương ngang 28 m 140 m Lỗi vị trí theo phương dọc 60 m 585 m

GLONASS sẽ được nâng cấp để trở thành hệ thống GLONASS hiện đại (hệ thống GLONASS-M). 3.2. Chức năng và quĩ đạo của vệ tinh GLONASS: Các vệ tinh được đặt vào trong các khe qũy đạo như hình 7-2. Dựa trên tình trạng của 24 vệ tinh GLONASS, trung tâm điều khiển mặt đất sẽ xác định 21 vệ tinh tốt nhất ở chế độ làm việc. Phân cách vĩ độ hoặc pha qũy đạo trong mặt phẳng là một số nhân của 45°. Các vệ tinh trong các mặt phẳng qũy đạo thứ 2 và thứ 3 dịch chuyển ± 30° so với mặt phẳng qũy đạo thứ 1.




Hình vẽ 7-2: Qũi đạo vệ tinh GLONASS.

3.3.Hệ quy chiếu thời gian: Thời gian GLONASS được duy trì trong khoảng sai lệch 1ms so với thang thời gian quốc gia Nga UTC (SU): | tGLONASS – ( UTC + 03 giờ 00 phút ) | < 1ms

Độ chính xác của việc đồng bộ thời gian vệ tinh là 20 ns ( 1σ ). 3.4.Hệ quy chiếu không gian:

Lịch thiên văn GLONASS phát theo hệ toạ độ địa tâm cố định PZ 90. Việc chuyển đổi giữa hệ toạ độ PZ 90 và WGS – 84 xác định theo biểu thức:

Các lỗi chuyển đổi không vượt quá 1,5 m (1 sigma) dọc theo trục mỗi toạ độ X, Y và Z được biểu diễn bằng m.

X

Y

Z

X

Y

ZWGS PZ

⎡

⎣

⎢

⎢

⎢

⎤

⎦

⎥

⎥

⎥

=−−−

⎡

⎣

⎢

⎢

⎢

⎤

⎦

⎥

⎥

⎥

+ − ×− ×

+ ×

⎡

⎣

⎢

⎢

⎢

⎤

⎦

⎥

⎥

⎥

⎡

⎣

⎢

⎢

⎢

⎤

⎦

⎥

⎥

⎥−

−

−

−

−84

6

6

6

90

11

0 3

0 9

1 012 10

1 0 82 10 0

0 82 10 1 0

0 0 1

.

.

.

( . )

.

.




VII-4. Các hệ thống tăng cường. Để khắc phục được các hạn chế cố hữu của hệ thống và đáp ứng được

các yêu cầu về đặc tính tín hiệu (như độ chính xác, độ tin cậy, khả năng sẳn sàng và tính liên tục) trong tất cả các giai đoạn của hành trình bay. Hệ thống GPS và GLONASS yêu cầu các độ tăng cường khác nhau, được chia làm ba loại sau: 4.1.Hệ thống tăng cường trên tàu bay (ABAS – Aircraft Based Augmentation System):

Một dạng của hệ thống tăng cường trên tàu bay được gọi là máy thu tựđộng theo dõi tính toàn vẹn (RAIM – Receiver Autonomous Integrity Monitoring), máy thu này sẽ sử dụng hơn bốn vệ tinh. Với 5 vệ tinh có thểước tính được 5 vị trí độc lập, nếu các vị trí này không phù hợp, có thể suy luận rằng ít nhất có 1 vệ tinh đưa thông tin không chính xác. Nếu có hơn 6 vệtinh, có thể tính toán được nhiều vị trí độc lập hơn và máy thu sau đó có thểxác định được vệ tinh bị lỗi và loại nó ra khỏi việc áp dụng để xác định vị trí. 4.2. Hệ thống tăng cường trên mặt đất (GBAS – Ground Based Augmentation System):

Đối với hệ thống tăng cường trên mặt đất, một máy giám sát được đặt tại hoặc gần sân bay nơi đáp ứng được yêu cầu khai thác chính xác như mong muốn. Các tín hiệu được chuyển trực tiếp lên tàu bay trong vùng phụ cận sân bay khoảng 37 Km (20 Nm). Các tín hiệu này cung cấp các thông tin chính xác nhằm tăng độ chính xác về vị trí luôn đi cùng với các thông tin về độ tin cậy của vệ tinh, khả năng này yêu cầu đường truyền dữ liệu giữa mặt đất và tàu bay.

4.3. Hệ thống tăng cường trên vệ tinh (SBAS – Satellite Based Augmentation System ):

- Sẽ không thực tế nếu cung cấp tầm phủ cho tất cả các giai đoạn của hành trình bay bằng hệ thống tăng cường trên mặt đất. Có một cách để cung cấp tăng cường tầm phủ trên một khu vực rộng là sử dụng vệ tinh để truyền các thông tin tăng cường. Điều này gọi là các tăng cường trên vệ tinh.

- Việc cung cấp các tăng cường trên vệ tinh bằng vệ tinh địa tĩnh có những hạn chế nhất định, do đó không thể trợ giúp được tất cả các giai đoạn của hành trình bay, đặc biệt đối với giai đoạn tiếp cận chính xác và hạ cánh ở cấp cao hơn. Khi các qũy đạo vệ tinh này nằm trên đường xích đạo, tại vùng Bắc cực sẽ không thu được các tín hiệu vì có thể bị che khuất bởi thân tàu bay và địa hình. Điều này có nghĩa là các qũy đạo vệ tinh tăng cường cho GNSS khác và hệ thống tăng cường trên mặt đất sẽ có thể cần thiết xem xét nhằm làm giảm những hạn chế này.

VII-5. Các phương thức khai thác hệ thống GNSS. - Tất cả các giai đoạn của hành trình bay bao gồm: Di chuyển trên

sân (Surface), Cất cánh (Departure), Bay đường dài (En-route), Bay




qua đại dương (Ocean), Tiếp cận (Approach), Hạ cánh (Landing)…đều sử dụng GNSS để dẫn đường.

- Từng giai đoạn đều thoả mãn các đặc tính tín hiệu và sai số cho phép.

- Sử dụng GNSS có thể tạo ra các đường bay linh hoạt, khai thác hiệu quả bầu trời.

- Hiện tại thiết bị GNSS đã đạt được độ chính xác cấp I. - GNSS là phương tiện dẫn đường duy nhất của tương lai.

Documents

CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG HÀNG KHÔNG