Bài giảng Định vị và dẫn điện tử - Chương 8: Kỹ thuật định vị và dẫn đường điện tử

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện tử Viễn thông Kỹ thuật định vị à dẫn đường điện tửv Electronics Positioning and Navigations Bộ môn Kỹ thuật thông tin Hà Nội, 10-2010 ẫD n đường điện tử Electronic Navigations ξ 2. Hệ thống Thông tin – Dẫn đường – Giám sát và Quản lý không lưu (CNS/ATM) Vietnam is soon expected to take off as the fourth largest aviation market in Southeast Asia ( US Department of Commerce Vietnam: Aviation Sector , 2007) The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. Vietnam is soon expected to take off as the The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. fourth largest aviation market in Southeast Asia Map 1 - Vietnam’s Airport Network Source: Saigon Times Weekly- 2005 Quản lý bay – ATM Ai T ffi M tr ra c anagemen • Trong hoạt động vận tải hàng không QLB là lĩnh vực quan , trọng bậc nhất vì nó là yếu tố quyết định tính an toàn cho các hoạt động hàng không (hành khách, thiết bị bay...) • Hệ thống kỹ thuật ngành quản lý bay tập trung ở 3 chuyên ngành chính: ¾Thông tin – C (Communication) ¾Dẫn đường – N (Navigation) ¾Giám sát – S (Surveillance) Các sân bay tại Việt Nam 1 Miền Bắc: Nội Bài Điện Biên Nà Sản (Sơn La) Cát Bi. , , , (Hải Phòng), Vinh, Đồng Hới 2. Miền Trung: Phú Bài (Huế), Đà Nẵng, Pleiku, Ban Mê Thuột Phù Cát (Bình Định) Phú Yên Cam Ranh, , , 3. Miền Nam: Biên Hòa, Tân Sơn Nhất, Đà Lạt, Vũng Tàu, Phú Quốc, Côn Đảo, Cần Thơ, Rạch Giá Quản lý không lưu - ATM Hàng tuyến (đường dài) tiếp cậntiếp cận tại cảng tại cảng en route happroac Cất cánh take off landing i t A Hạ cánh đài phát mốc a rpor airport B Air Traffic Management Satellite-based Communications, Navigation and Surveillance/Air Traffic Management (CNS/ATM) System - En-route Operation Satellite-based Communications, Navigation and Surveillance/Air Traffic Management (CNS/ATM) System - Approach/Landing Operations CNS/ATM C=Communications N = Navigations S = Surveilance  1. UHF 1. Tháp quan sát 2 Taxi way 1. Tháp quan sát 2 Truyền hình cáp2. VHF 3. HF . 3. VHF . 3. Radar 4. Vệ tinh 5. TT Quang 4. NDB 5. VOR/DME 4. Vệ tinh 5. TT Quang 6. Vi ba 7 Di động 6. ILS / MLS 7. GPS. 8. Đèn đường băng CNS/ATM C=Communications N = Navigations S = Surveilance  1. UHF 1. Tháp quan sát 2 Taxi way 1. Tháp quan sát 2 Truyền hình cáp2. VHF 3. HF . 3. VHF . 3. Radar 4. Vệ tinh 5. TT Quang 4. NDB 5. VOR/DME 4. Vệ tinh 5. TT Quang 6. Vi ba 7 Di động 6. ILS / MLS 7. GPS. 8. Đèn đường băng CNS/ATM C=Communications N = Navigations S = Surveilance  1. UHF 1. Tháp quan sát 2 Taxi way 1. Tháp quan sát 2 Truyền hình cáp2. VHF 3. HF . 3. VHF . 3. Radar 4. Vệ tinh 5. TT Quang 4. NDB 5. VOR/DME 4. Vệ tinh 5. TT Quang 6. Vi ba 7 Di động 6. ILS / MLS 7. GPS. 8. Đèn đường băng CNS/ATM C=Communications N = Navigations S = Surveilance  1. UHF 1. Tháp quan sát 2 Taxi way 1. Tháp quan sát 2 Truyền hình cáp2. VHF 3. HF . 3. VHF . 3. Radar 4. Vệ tinh 5. TT Quang 4. NDB 5. VOR/DME 4. Vệ tinh 5. TT Quang 6. Vi ba 7 Di động 6. ILS / MLS 7. GPS. 8. Đèn đường băng Thông tin - Communications * UHF, VHF, HF: - Thông tin thoại qua bộ đàm. - Taxi – Máy bay : UHF Má b Thá á VHF- y ay – p quan s t: - Cự ly xa: HF * Vệ tinh cáp quang vi ba: kết nối mạng thông tin giữa các sân bay với , , trung tâm. - Mỗi sân bay : 1 trạm vệ tinh VSAT / DOMSAT * Tổng đài: chuyển mạch kênh thông tin trong hệ thống Giám sát - Surveilance 1. Tháp quan sát: mắt , ống nhòm 2. Truyền hình cáp: quan sát mặt sân 3. Radar : - Đặt tại mặt đất (Ground-based) - Đặt trên không (Air-based) - Radar thời tiết phía trước máy bay (120° x 120°): - Radar đo cao và quan sát mặt đất - Trợ giúp đo vận tốc (phát sóng liên tục, điều tần tuyến tính) • Đo cao: có ba phương pháp • Radar đo cao • Áp kế đo cao: khắc độ áp suất theo độ cao • Sử dụng radar sơ cấp Giám sát - Surveilance 3. Radar (tiếp): - Radar sơ cấp vùng tiếp cận - Radar thứ cấp vùng đường dài 4 + 5 : Thông tin vệ tinh + thông tin quang Nối mạng radar qua vệ tinh, mạng cáp quang: truyền ảnh radar ề ử ốv trung tâm x lý qu c gia RADAR ARNOP Flight Dispatch course Dẫn đường - Navigations 1. Tháp quan sát dẫn đường: sử dụng thông tin thoại để liên lạc và dẫn đường 2 T i ( F ll ). ax o ow-me 3. VHF: nội dung thông tin dẫn đường 4. VOR/DME: - VOR: VHF OmniRange: phát mốc vô hướng tại băng VHF trợ giúp xác định hướng bay tới một mốc xác định so với hướng chính Bắc - DME: Distance Measurement Equipment : trợ giúp kiểm tra vị trí hiện tại của máy bay có đúng theo tài nguyên được ấn định theo phương ngang hay không 5 ILS/MLS I t t L di S t /Mi L di S t. : ns rumen an ng ys em crowave an ng ys em 6. GPS 7. Đèn đường băng Air Traffic Control Taxiway Markings - Yellow Threshold  Markings Displacement  Markings Sterile  Area Taxiway Runway 22 heading  South West  Runway 04 (Reciprocal)  heading North East    Touchdown markings  Runway number h dRunway 22 is  ea ing SOUTH WEST Modern Main Instrument Runway Hãm phanh Take Off 30 VOR (VHF Omni-directional Range) • Omnidirectional reference signal • Directional signal from antenna rotating @ 1800 rpm • Receiver uses phase discriminationDistance Measuring Equipment (DME) is • Navigation in polar coordinates (rho- theta) collocated with VOR VOR (VHF Omni-directional Range) • VOR’s operate between 108.0 to 117.95 MHz frequency band • System includes – VOR ground station or transmitter – VOR receiver in aircraft • In light aircraft this is often combined with the comm radio – Aircraft display • CDI course deviation indicator • TO/FROM indicator • ON/OFF flag to determine field strength A t– n enna VOR NHongkon g TP . HCM 1 trạm VOR -> 1 tần số VHF VHF: 108.0‐117.95MHz Line of sight VOR has Line of sight range The frequencies The Principle of the VOR The VOR does not account for the aircraft heading VOR (VHF Omni-directional Range) • Rotating antenna transmits a directional signal. (rotates at 30 rps) • Stationary antenna transmits reference pulse each time the rotating antenna passes through magnetic north. (true north in areas of compass unreliability.) • The aircraft set measures the phase difference between the reference signal and rotating signal resulting in accurate track information. (radials) Relation between TRUE, MAGNETIC, and COMPASS DIRECTIONS VOR - Analogous Optical System VOR Phase Angle Relationships R: Reference signal V: Variable signal VOR Variable signal Reference signal VOR Phase Angle Relationships VOR Phase Angle Relationships DME R 10 (NMI) D ( )treDMED ttcD −= '2 H ( )μst 50= treDME DME (Distance Measuring Equipment) • Range is up to 199 NM at the high end of controlled airspace based on line of sight with accuracy of ½ mile or 3% of the distance. • DME operates on frequencies from 962 to 1213 MHz. • Operation – The aircraft transmitter sends out paired pulses at specific spacing. – The ground station receives the pulses and then responds with paired pulses at the same spacing but a different frequency. – The aircraft receiver measures the time it takes to transmit and receive the signal which is transmitted into distance. Distance Measuring Equipment (DME) DME Distances are Slant Range VOR Combination 1. Using two VOR stations: 2. Using a VOR/DME N N ϕ1VOR1 N ϕVOR/ VOR2 DME dϕ2 M M Trạm phát mốc vô hướng NDB f2, P2 = 100-300 W 3°H = ? f1, P1 = 50 W 3° 10 km K1K2K3 1 kmMarker 7 - 10 km Trạm K1, K2: Tiếp cận - trạm K3: Hàng tuyến Phát tín hiệu điều biên, mã móc : Vị trí hiện tại ( tên địa phương, số hiệu mốc NDB, đường bay ) Non-Directional Beacons (NDB) 4 Low to Medium Frequency 4 190 to 535 kilohertz (kHz) 4 Unique three-letter Morse code identifier 4 Radiates in all directions 4 Airborne receiver required – Automatic Direction Finder (ADF) 4 Aircraft may either “home” or track to the station Non-Directional Beacons (NDB) MB = MH + RB • Using relative bearing and magnetic heading, magnetic bearing can be found – Actual heading to fly to the station – MB = MH + RB Relative bearing Relative bearing (see NDB Bearings figure, on the right) is the angle formed by the intersection of a line drawn through the centerline of the aircraft and a line drawn from the aircraft to the radio station. This angle is always measured clockwise from the nose of the aircraft and is indicated directly b h i h b iy t e po nter on t e ear ng indicator. Magnetic bearing Magnetic bearing (see NDB Bearings figure, on the right) is the angle formed by the intersection of a line drawn from the aircraft to the radio station and a line drawn from the aircraft to magnetic north. The pilot calculates the magnetic bearing by adding the relative bearing shown on the indicator to the magnetic heading of the aircraft. For example, if the magnetic heading of the aircraft is 40° and the relative bearing 210°, the magnetic bearing to the station is 250°. ADF/NDB • The ADF, or Automatic • The NDB, or Nondirectional Direction Finder, is the receiver in the aircraft Radio Beacon, is the transmitting antenna on the ground Utilize the directional characteristics of a loop antenna to determine the direction of a radio station (strongest point or null position). ÓThe ADF is the receiver of the NDB’s transmissions Instrument Landing System Poor Visibility Landings ILS Components • Localizer indicates alignment w/ runway– Glid l i di t t d t th• es ope – n ca es correc escen pa O M k Fi l A h Fi• uter ar er – na pproac x • Middle Marker – Missed Approach Point L lioca zer Needle indicates direction of runway. Centered Needle = Correct Alignment Glideslope Needle indicates above/below glidepath. C d N dl C Glid hentere ee e = orrect epat Correct Glidepath Runway Descent Cone Outer/Middle Marker Beacons • OM – Denotes beginning of final approach segment (Final Approach Fix). • MM – Denotes Missed Approach Point (MAP) – Usually placed at decision height on glidepath. – “If you can’t see the runway yet, go around ”. • Represented by indicator lights with accompanying aural tone in cockpit. ILS (Instrument Landing System) • Combination of several systems to provide pilot with the ability to land in conditions with poor visibility. • Components – LOC (localizer) • Horizontal reference – GS (glide slope) • Vertical reference ILS ARNOP Flight Dispatch course ILS ARNOP Flight Dispatch course ILS GPGlide path Vertical guidance. Tells you whether you are high, low or on glide path. Localizer ILS LLZ Horizontal guidance. Tells you whether you are left, right or on center line. Principle of ILS Principle of ILS Principle of ILS LOC (LOCalizer) • Combined with the VOR system Utilizes 1 of 40 ILS channels • between 108.10 to 111.95 MHz. • Operation – The ground transmitter is located at the far end of the runway and provides a valid signal up to 18 NM – The CDI (course deviation indicator) gives full fly left/right deviation of 700 feet at the runway threshold. ILS-Localizer and corresponding Glide Slope-carrier frequencies (MHz) GS (Glide Slope) / Glide Path • Utilizes 1 of 40 channels b 329 15 335 00 MHetween . to . z. • Operates on the same principles as the LOC. – The GS transmitter is located between 750 and 1250 ft. from the approach end of the runway – The indicator is an ADI (altitude-director indicator). ILS-Localizer and corresponding Glide Slope-carrier frequencies (MHz) Precision Approach Path Indicators (PAPI) ILS markers OM: Outer marker approx 5 NM from threshold , MM: Middle marker, approx 0,6 NM from threshold Airfield Lighting White Runway  li hg ts Threshold  Sterile Area Green Lights Red Obstruction  Li htg s Precision Approach  Path Indicators    (PAPIs) Threshold Lights High Visibility “T” Approach Lights  Landing on Runway 15 – Birmingham Airport Airborne Internet Skycar “Mark my word: A combination airplane and motor car is coming. You may smile. But it will come.” – Henry Ford, 1940 O E O Mi dpen yes. pen n . 87