HỌC VIÊN THỰC HIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN
5
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
……………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…
Điểm hướng dẫn:…………
Điểm phản biện:………….
Điểm bảo vệ:……………
Điểm tổng hợp:…………
Ngày …. Tháng năm
6
MỤC LỤC
6
L I NÓI UỜ ĐẦ 11
CÁC T VI T T TỪ Ế Ắ 13
CH¦¥NG 1: KH I QU T CHUNG V C C H TH NG D N NG V Á Á Ề Á Ệ Ố Ẫ ĐƯỜ Ệ
TINH 14
1.1 Khái quát chung 14
1.2 Các h th ng d n ng v tinh trên th gi iệ ố ẫ đườ ệ ế ớ 16
1.2.1 C s chung v lý thuy t d n ngơ ở ề ế ẫ đườ 16
a) D n ng b ng a tiêu (Pilotage): Trong th i k u, máyẫ đườ ằ đị ờ ỳ đầ
bay th ng ho t ng v i c ly ng n, t c th p, i u ki n th i ti tườ ạ độ ớ ự ắ ố độ ấ ở đề ệ ờ ế
t t, ng i lái có th quan sát c các a tiêu trên m t t (các nhố ườ ể đượ đị ặ đấ đỉ
núi, con sông, ng n tháp ) ã bi t d n ng cho máy bay t iọ … đ ế để ẫ đườ ớ
i m qui nh. ây l ph ng pháp n gi n nh t trong các ph ngđể đị Đ à ươ đơ ả ấ ươ
pháp d n ng.ẫ đườ 16
b) D n ng b ng sa (Dead Reckoning): Ph ng pháp n y sẫ đườ ằ đồ ươ à ử
d ng la b n t nh h ng, s d ng ng h h p m ng o ụ à ừ để đị ướ ử ụ đồ ồ ộ à để đ độ
cao, t c , t ó xác nh c h ng c n bay t ó a ra quy t nhố độ ừđ đị đượ ướ ầ ừđ đư ế đị
d n ng. ây l ph ng pháp c i n nh ng có chính xác khôngẫ đườ Đ à ươ ổđể ư độ
cao 16
c) D n ng thiên v n (Celestial Navigation): C n c v o gócẫ đườ ă ă ứ à
gi a tr c d c máy bay v các thiên th ã bi t tr c nh : m t tr i, m tữ ụ ọ à ểđ ế ướ ư ặ ờ ặ
tr ng v các ngôi sao t ng th i i m xác nh d n ng choă à ở ừ ờ để đị để ẫ đườ
ph ng ti n bay n i m quy nh. C ng nh ph ng pháp d n ngươ ệ đế để đị ũ ư ươ ẫ đườ
b ng a tiêu, ph ng pháp d n ng b ng thiên v n ch c sằ đị ươ ẫ đườ ằ ă ỉ đượ ử
d ng khi i u ki n th i ti t t t.ụ đ ề ệ ờ ế ố 16
d) D n ng quán tính (Inertial Navigation): Trên máy bay,ẫ đườ
ng i ta s d ng thi t b nh y c m o c gia t c máy bay m iườ ử ụ ế ị ạ ả để đ đượ ố ở ọ
h ng. T ó s d ng các m ch tích phân gia t c theo th i gian cho raướ ừđ ử ụ ạ ố ờ
c v n t c v quãng ng bay. Chúng ta có th d d ng nh n rađượ ậ ố à đườ ể ễ à ậ
ph ng pháp d n ng quán tính l ph ng pháp l m vi c c l p,ươ ẫ đườ à ươ à ệ độ ậ
cho nên nó có kh n ng m b o bí m t khi bay.ả ă đả ả ậ 17
e) D n ng vô tuy n (Radio Navigation): S d ng các máy thuẫ đườ ế ử ụ
phát sóng vô tuy n c t t i nh ng v trí bi t tr c trên m t tế đượ đặ ạ ữ ị ế ướ ặ đấ
hay trong không gian v trên máy bay. Máy thu c t trên ph ngà đượ đặ ươ
7
ti n bay, sau khi thu nh n tín hi u sóng vô tuy n s tính toán a raệ ậ ệ ế ẽ đư
các tham s d n ng. Ph ng pháp d n ng b ng vô tuy n choố ẫ đườ ươ ẫ đườ ằ ế
k t qu có chính xác cao, c ly ho t ng l n, ít ph thu c v oế ả độ ự ạ độ ớ ụ ộ à
i u ki n th i ti t bên ngo i. H th ng d n ng v tinh l m t trongđề ệ ờ ế à ệ ố ẫ đườ ệ à ộ
nh ng ph ng pháp trong d n ng vô tuy n.ữ ươ ẫ đườ ế 17
1.2.2 H th ng d n ng v tinh NAVSTARệ ố ẫ đườ ệ 17
a) Gi i thi uớ ệ 17
b) C u trúc h th ng NAVSTAR - GPSấ ệ ố 18
c) Các thông s k thu t c a h th ng NAVSTARố ỹ ậ ủ ệ ố 23
d) V tinh NAVSTARệ 24
e) u i mƯ để 26
1.2.3 H th ng Glonassệ ố 26
a) Gi i thi uớ ệ 26
b) C u trúc h th ng GLONASSấ ệ ố 26
c) Thông s k thu t c a h th ng GLONASSố ỹ ậ ủ ệ ố 28
1.2.4 H th ng v tinh d n ng dân d ng bao ph INMARSATệ ố ệ ẫ đườ ụ ủ 29
1.3 Các h to s d ng trong d n ng v tinhệ ạđộ ử ụ ẫ đườ ệ 32
1.3.1 H to a lý OzXdYdZdệ ạđộđị 32
1.3.2 H to chu n a tâmệ ạđộ ẩ đị 33
1.3.3 H to GPSệ ạđộ 34
1.3.4 H to a lý c c b ENU (East North Up Coordinate)ệ ạđộđị ụ ộ 36
1.4 H th i gianệ ờ 36
1.4.1 Gi GPSờ 36
1.4.2 Gi UTCờ 37
a) Tr ng h p th nh t:ườ ợ ứ ấ 37
b) Tr ng h p th hai:ườ ợ ứ 38
c) Tr ng h p th ba:ườ ợ ứ 38
1.5 L ch v tinhị ệ 39
1.6 So sánh gi a hai h th ng v gi i pháp l a ch nữ ệ ố à ả ự ọ 39
1.6.1 So sánh 39
Thông số 40
1.6.2 Gi i pháp l a ch n c a th gi i v Vi t Namả ự ọ ủ ế ớ à ệ 41
CH¦¥NG 2: NGUYÊN LÝ L M VI C C A H TH NG D N NG V À Ệ Ủ Ệ Ố Ẫ ĐƯỜ Ệ
TINH NAVSTAR 43
2.1 Nguyên lý d n ng c a h th ng d n ng v tinh NAVSTARẫ đườ ủ ệ ố ẫ đườ ệ 43
2.2 Xác nh kho ng cách gi nh v trong ph ng pháp d n ngđị ả ảđểđị ị ươ ẫ đườ 44
8
2.2.1 nh ngh a kho ng cách giĐị ĩ ả ả 44
2.2.2 Xác nh v trí t các kho ng cách giđị ị ừ ả ả 46
a) Tuy n tính hoá ph ng trình kho ng cách giế ươ ả ả 48
b) H ph ng trình không t ng thíchệ ươ ươ 49
2.3 nh v t ng i th i gian th c GPS (DGPS Differential GPS)Đị ị ươ đố ờ ự 49
2.4 Tín hi u d n ng t v tinh trong h th ng GPSệ ẫ đườ ừ ệ ệ ố 51
2.4.1 C u trúc tín hi uấ ệ 51
2.4.2 Tính ch t v th nh ph n c a tín hi u GPSấ à à ầ ủ ệ 54
a) Chu i d li u 50bpsỗ ữ ệ 54
b) C u trúc c a b n tin d n ngấ ủ ả ẫ đườ 55
c) Mã C/A v c tính c a mã C/Aàđặ ủ 59
d) Mã P v các c tính c a mã Pà đặ ủ 66
e) Mã Y v các c tínhà đặ 68
2.5 C u trúc máy thu GPSấ 68
2.5.1 L c v khu ch i tín hi u cao t nọ à ế đạ ệ ầ 69
2.5.2 i t n v khu ch i trung t nĐổ ầ à ế đạ ầ 69
2.5.3 S hoá tín hi u GPSố ệ 71
2.5.4 X lý tín hi u b ng c sử ệ ă ơ ở 72
2.6 chính xác c a h th ng GPS v các l i ng truy nĐộ ủ ệ ố à ỗ đườ ề 75
2.6.1 chính xác c a GPSĐộ ủ 75
2.6.2 Sai s ph n v tinh v ph n i u khi nố ầ ệ à ầ đề ể 76
2.6.3 Sai s th i gian phát truy n ( Sai s do tr t ng i n ly)ố ờ ề ố độ ễ ầ đệ 77
CH¦¥NG 3: C I M KHAI TH C H TH NG D N NG V TINH ĐẶ ĐỂ Á Ệ Ố Ẫ ĐƯỜ Ệ
TRÊN M Y BAY BOEING 777Á 78
3.1 Gi i thi u h th ng d n ng v tinh trên máy bay Boeing 777ớ ệ ệ ố ẫ đườ ệ 78
3.2 Máy thu tín hi u v tinh GPS trên máy bay Boeing 777ệ ệ 79
3.2.1 S kh i máy thu GPS trên Boeing 777ơđồ ố 79
3.2.2 Nguyên lý l m vi c h th ng GPS trên máy bay Boeing 777à ệ ệ ố 80
a) S nguyên lý h th ngơđồ ệ ố 80
b) Nguyên lý ho t ng h th ng GPS trên Boeing 777ạ độ ệ ố 82
3.3 Ch c n ng các kh i trong h th ng GPS trên máy bay Boeing 777ứ ă ố ệ ố 84
3.3.1 Ch c n ng kh i thu nh n a ph ng th c MMRứ ă ố ậ đ ươ ứ 84
a) V trí t MMR (Multi- Mode Receiver)ị đặ 84
b) S ch c n ng c a kh i MMRơđồ ứ ă ủ ố 84
c) Các ch l m vi c c a MMRếđộ à ệ ủ 86
3.3.2 Kh i ngu n v anten GPSố ồ à 89
3.3.3 H th ng hi n thệ ố ể ị 90
9
a) Hi n th 2ể ị 90
3.3.4 Kh i d li u không khí v d n ng quán tính ADIRUố ữ ệ à ẫ đườ 93
a) Gi i thi u kh i ADIRU (Air Data Inertial Reference Unit)ớ ệ ố 93
b) Thông s d li u tham chi u quán tính c a ADIRUố ữ ệ ế ủ 94
3.3.5 H th ng c nh báo g n m t t GPWC (ground proximity warningệ ố ả ầ ặ đấ
computer) 95
3.3.6 H th ng tính toán v qu n lý chuy n bay FMCF (flightệ ố à ả ế
management computing function) 95
3.4 Công tác ki m tra m t tể ặ đấ 95
3.5 Công tác b o d ng cho h th ng GPS trên máy bay Boeing 777ả ưỡ ệ ố 96
3.5.1 Ki m tra v hi u ch nh h th ng GPS trên Boeing 777ể à ệ ỉ ệ ố 96
3.5.2 Tháo l p anten GPSắ 97
K T LU NẾ Ậ 97
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 98
10
LỜI NÓI ĐẦU
Nhằm đáp ứng cho các mục đích dẫn đường cũng như xác định vị trí
một cách chính xác, nhanh chóng và thuận tiện, một số quốc gia và tổ chức
quốc tế trên thế giới đã xây dựng nên các hệ thống định vị dẫn đường có độ
chính xác cao để thay thế cho các phương pháp định vị dẫn đường truyền
thống. Đó chính là hệ thống NAVSTAR-GPS, hay còn gọi là hệ thống GPS.
Đây là một hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu được Bộ Quốc Phòng Mỹ
xây dựng và phát triển vào năm 1973 và được hoàn thiện vào năm 1994, một
mặt đáp ứng cho các mục đích quân sự và một mặt nhằm mục đích thương
mại.
Bên cạnh đó, người Nga cũng tự xây dựng một hệ thống định vị dẫn
đường toàn cầu nhằm đáp ứng cho các mục đích quân sự cũng như thương
mại của mình để cạnh tranh với hệ thống GPS của Mỹ, đó chính là hệ thống
định vị dẫn đường toàn cầu GLONASS. Hệ thống này được xây dựng và phát
triển vào năm 1988 do 3 cơ quan của Nga hợp tác với nhau là
Scientific/Production Group on Applied Mechanics ở Krasnoyarsk chịu trách
nhiệm chế tạo vệ tinh, Scientific/Production Group on Space Device
Engineering ở Moscow chịu trách nhiệm chế tạo các thiết bị đo đạc dẫn
đường vệ tinh, trạm điều khiển, trạm theo dõi, các máy thu người sử dụng và
Russian Institute of Radionavigation and Time ở St. Petersburg chịu trách
nhiệm thiết lập hệ đồng bộ cho GLONASS các tiêu chuẩn tần số / thời gian ở
mặt đất và trên vệ tinh cũng như các kiểu máy thu người sử dụng.
Về cơ bản thì nguyên lý hoạt động và cấu trúc của hai hệ thống GPS
và GLONASS là giống nhau, tuy nhiên cũng có những khác nhau sẽ được đề
cập chi tiết trong phần nội dung của đồ án.
11
Vì sự khủng hoảng kinh tế cho nên người Nga đã gặp phải những khó
khăn khi hoàn thiện hệ thống GLONASS; hơn nữa, vì tính kinh tế khi sử dụng
hệ thống cũng như một số tính năng vượt trội của hệ thống GPS nên hiện nay
hệ thống GPS được sử dụng rộng rãi và phổ biến hơn.
Vì vậy, nội dung đồ án sẽ đi sâu vào khai thác dựa trên cơ sở hệ thống
NAVSTAR - GPS của Mỹ.
Với thời gian có hạn cũng như là hạn chế về tài liệu, vì tài liệu về lĩnh
vực này rất khó tiếp cận do việc phổ biến sử dụng hệ thống GPS ở Việt Nam
còn hạn chế cũng như tính độc quyền và bí mật công nghệ của các nước tư
bản, do đó việc khai thác hệ thống gặp rất nhiều khó khăn và không thể đề cập
được đầy đủ một cách chi tiết. Tuy nhiên, bằng nỗ lực bản thân, học viên
cũng đã đáp ứng được phần lớn các yêu cầu của đồ án đề ra, mặc dù không
thể không có những thiếu sót.
Nội dung của đồ án bao gồm 3 chương như sau:
Chương 1: Khái quát chung về các hệ thống dẫn đường vệ tinh quốc
tế
Chương 2: Nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn đường vệ tinh
NAVSTAR
Chương 3: Đặc điểm khai thác hệ thống dẫn đường vệ tinh trên máy
bay Boeing 777
Hà Nội, ngày tháng năm
12
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADIRS
Air Data Inertial Reference System
Hệ thống tham chiếu quán tính và dữ liệu không khí
ADIRU
Air Data Inertial Reference Unit
Khối tham chiếu quán tính và dữ liệu không khí
AFDS
Autopilot Flight Director System
Hệ thống điều khiển dẫn đường tự động
AIMS
Airplane Information Management System
Hệ thống quản lý thông tin máy bay
ARINC
Aeronautical Radio Inc.
Viện vô tuyến hàng không
CDU
Control Display Unit
Khối hiển thị điều khiển
CMCF
Central Maintenance Computing Function
Hàm (chức năng) tính toán bảo dưỡng trung tâm
FCA
Fault Containment Area
Vùng có hỏng hóc
FCM
Fault Containment Module
Khối bị hỏng hóc
FIM
Faul Isolation Manual
Hướng dẫn xử lý hỏng hóc
FMCF
Flight Management Computing Function
Hàm (chức năng) tính toán quản lý chuyến bay
GPS
Global Positioning System
Hệ thống định vị toàn cầu
INS
Inertial Navigation System
Hệ thống dẫn đường quán tính
MAT
Maintenance Access Terminal
Máy tính truy xuất thông tin phục vụ bảo dưỡng
MEC
Main Equipment Center
Khoang thiết bị chính
NCD
No Computed Data
Dữ liệu không được tính toán
ND
Navigation Display
Màn hình dẫn đường
NVM
Non-Volatile Memory
Bộ nhớ cố định (không bị mất dữ liệu khi mất nguồn)
PFC
Primary Flight Computer
Máy tính điều khiển chuyến bay chính
13
CH¦¥NG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG DẪN
ĐƯỜNG VỆ TINH
1.1 Khái quát chung
Bắt đầu vào những thập niên 1960, hệ thống vệ tinh được thiết lập có ý
nghĩa quan trọng của việc dẫn đường trên trái đất. Hệ thống được thiết kế chủ
yếu cho việc xác định vị trí hàng ngày cho tàu bè. Nhưng đã bắt đầu đặt nền
móng cho việc sử dụng trong quá trình dẫn đường cho các phương tiện trên
không.
Bắt đầu vào những năm 1970, hệ thống dẫn đường vệ tinh đối với máy
bay được phát triển nhanh. Chúng được đầu tư sử dụng công nghệ cao và
mang lại hiệu quả kinh tế cao. Trong những năm tiếp theo hệ thống được sử
dụng một cách rộng rãi, và cho đến năm 1996 hệ thống được ứng dụng trong
việc dẫn đường đối với các máy bay trên toàn thế giới.
Hiện nay, trên thế giới đồng thời triển khai các hệ thống dẫn đường như:
Navigation Satellities Time and Ranging Global Positioning System
(NAVSTAR-GPS) hay GPS: Là một hệ thống định vị dẫn đường toàn
cầu. Được phát triển vào năm 1973 và được hoàn thiện vào năm 1994
bởi “Bộ Quốc Phòng Mỹ”.
Global Navigation Satellities System (GLONASS): Là một hệ thống
định vị dẫn đường toàn cầu do 3 cơ quan của Nga:
Scientific/Production Group on Applied Mechanics Kranoyarsk,
Scientific/Production Group on Space Device Engineering Moscow và
Russian Institute of Radio Navigation and Time cùng xây dựng và phát
triển.
INMARSAT Civil Navigation Satellite Overlay: là hệ thống cung
cấp phần không gian (Space segment). Tổ chức INMARSAT đã thực
hiện những nghiên cứu và thử nghiệm dẫn đến việc phát triển vùng phủ
sóng vệ tinh địa tĩnh dân dụng cho GPS và GLONASS, nhằm cung cấp
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét