Nghiên cứu thiết kế xây dựng bộ mã nhận biết chủ quyền quốc gia dùng cho hàng không, hàng hải

thành phần chính, thứ nhất là khả năng truyền dữ liệu tới một máy bay mà không cần thiết bị truyền nhận biết vị trí của máy bay. Thành phần thứ hai là khả năng thực hiện đồng thời các đa liên kết đất/không đã được thiết lập trên máy bay. Thứ ba là khả năng tính toán với băng thông liên kết dữ liệu đất/không thấp sẵn sàng sử dụng bây giờ và trong tương lai. Liên kết đất/không băng tần thấp đòi hỏi dữ liệu phải được nén. Thứ tư là sự chuẩn hoá các dịch vụ được yêu cầu bởi ứng dụng ATS. 1.3. Hệ thống dịch vụ không vận Hệ thống cung cấp dịch vụ không vận (Air traffic service – ATS ) sẽ cung cấp các dịch vụ nhằm mục đích ngăn chặn việc va chạm giữa các máy bay, tránh việc tắc nghẽn mạng hàng không, giải quyết và duy trì trật tự đường bay, cung cấp những lời khuyên và thông tin hữu dụng cho việc an toàn bay và sự quản lý hiệu quả bay, cuối cùng là thông báo cho các tổ chức quản lý trong việc tìm kiếm và cứu hộ. Dịch vụ không vận bao gồm ba loại dịch vụ Dịch vụ điều khiển không vận: Dịch vụ này chịu trách nhiệm đảm bảo tránh va chạm giữa các máy bay, tránh việc tắc nghẽn mạng không vận và đảm bảo việc duy trì, giải quyết trật tự đường bay. Dịch vụ này bao gồm ba loại điều khiển Dịch vụ điều khiển không gian bay Dịch vụ điều khiển tiếp cận Dịch vụ điều khiển sân bay Dịch vụ thông tin chuyến bay: Dịch vụ này cung cấp đầy đủ các thông tin về chuyến bay, ví dụ như tên máy bay, loại máy bay, địa điểm xuất phát, địa điểm tới. Dịch vụ cảnh báo: cung cấp đầy đủ thông tin cảnh báo, tình trạng máy bay, lỗi truyền thông tin… 1.3.1. Dịch vụ cảnh báo và thông tin chuyến bay Dịch vụ này cung cấp đầy đủ thông tin cảnh báo cũng như thông tin có liên quan đến chuyến bay. Các thông tin này được trao đổi qua đơn vị ATS (air traffic service). Việc trao đổi thông tin có thể từ một máy bay về trạm mặt đất hoặc cũng có thể là giữa các máy bay. Việc truyền thông tin chuyến bay có thể theo một chu kỳ nhất định hoặc sẽ truyền bất kỳ tại thời điểm nào nếu được một đơn vị ATS khác yêu cầu. Các dịch vụ thông tin cảnh báo và chuyến bay chuẩn. Mức độ thông tin Loại thông tin Mã hoá Khẩn cấp Cảnh báo ALR Truyền thông lỗi RCF Kế hoạch bay và cập nhật liên kết Kế hoạch bay FPL Chỉnh sửa CHG Huỷ thông tin CNL Trễ DLA Nơi cất cánh DEP Nơi đến ARR Kế hoạch bay hiện tại CPL Toạ độ Sự ước lượng EST Toạ độ CDN Sự chấp nhận ACP Sự công bố lôgic LAM Yêu cầu kế hoạch bay RQP Thông tin bổ xung Yêu cầu lịch bay bổ xung RQS Lịch bay bổ xung SPL 1.3.2. Định dạng cấu trúc trường của gói thông tin và nội dung dữ liệu Gói thông tin về các dịch vụ cảnh báo và thông tin bay được định dạng theo cấu trúc trường. Các trường có thể chứa một thông tin duy nhất cũng có thể chứa một nhóm thông tin. Mở đầu cho một gói thông tin là ký tự mở ngoặc “(“, kết thúc gói thông tin là ký tự đóng ngoặc “)”. Các trường được liên kết với nhau bằng ký tự dấu trừ “-“. Các thành phần trong mỗi trường được phân cách bằng ký tự gạch chéo “/” hoặc bằng dấu cách “space”. Trong gói thông tin ATS không nhất thiết phải có mặt tất cả các trường. Số lượng trường, loại trường mà gói thông tin bao gồm phụ thuộc vào loại thông tin. Dạng cấu trúc trường của gói thông tin như sau: Các trường chuẩn của một gói thông tin được cho trong bảng sau. Trường Dữ liệu 3 Loại thông tin, số và dữ liệu chỉ dẫn 5 Mô tả tình trạng khẩn cấp 7 Sự phát hiện máy bay và chế độ SSR và mã 8 Luật lệ bay va loại chuyến bay 9 Số, loại máy bay và trọng lượng 10 Thiết bị 13 Giờ và sân bay cất cánh 14 Dữ liệu ước lượng 15 Lộ trình chuyến bay 16 Đích đến, tổng thời gian bay và các sân bay luân chuyển 17 Thời gian và sân bay đến 18 Thông tin khác 19 Thông tin bổ xung 20 Cảnh báo tìm kiếm và thông tin cứu hộ 21 Thông báo lỗi radio 22 Sự bổ xung Nội dung các trường trong gói thông tin Trong định dạng các chữ cái a, b, c… được sử dụng để chỉ ra trong các trường có bao nhiêu thành phần. Nếu các chữ được viết liền nhau tức là các thành phần trong trường đó đứng liên nhau, nếu có khoảng cách giữa các chữ thì có nghĩa các thành phần được phân cách bằng dấu cách (space). Trường 3: là trường đầu tiên trong bản tin. Định dạng: abc; Trong đó: a: 3 ký tự đưa ra loại thông tin (FPL, ALT…). b: 1 đến 4 ký tự chỉ ra đơn vị ATS tiếp theo sau là ký tự ‘/’ và 1 tới 4 ký tự chỉ đơn vị ATS nhận, sau cùng là 3 số hệ mười đưa ra số seri của thông tin này. c: Dữ liệu bổ xung: gồm 1 tới 4 ký tự tiếp đến là ký tự “/” và 3 số hệ mười đưa ra số tín hiệu được bao gồm trong phần (b). Trong trường này các thành phần (b) và (c) có thể có hoặc không. Ví dụ: (FPL (CNL (CHGA/B234A/B231 (FPLA/B002 Trường 5: Định dạng: a/b/c; a: Loại tình trạng khẩn cấp INCERFA: loại không chắc chắn ALERFA: loại cảnh báo DETRESFA: loại nguy hiểm b: Nguồn phát thông tin: gồm 8 ký tự, 4 ký tự đầu chỉ ra vị trí theo mã ICAO và 3 ký tự chỉ đơn vị ATS phát thông tin, cuối cùng là ký tự X hoặc một ký tự được người thiết kế xác định bộ phận của đơn vị ATS. c: Một đoạn nhỏ giải thích nguyên nhân tình trạng khẩn cấp, dùng dấu cách (space) để tách các từ. Ví dụ: -ALERFA/EINNZQZX/REPORT OVERDUE Trường 7: chỉ số xác định máy bay, chế độ SSR, mã. Đây là một trong những trường quan trọng nhất trong tất cả các gói thông tin, nó chứa thông tin về chỉ số máy bay. Định dạng: a/bc; a: chỉ số máy bay: không quá 7 ký tự đưa ra tên tổ chức điều khiển máy bay, được qui định bởi tổ chức ICAO. b: Chế độ SSR: 1 ký tự đưa ra chế độ của SSR có quan hệ với (c) c: 4 số xác định mã của SSR được đưa ra bởi ATS và được truyền trong chế độ (b) Trong trường này các thành phần (b) và (c) cũng có thể có hoặc không. Ví dụ: -BAW902 -SAS912/A5100 Trường 8: Quy luật bay và loại chuyến bay Định dạng: ab; a: quy luật bay: gồm 1 ký tự I nếu IFR V nếu VFR Y nếu IFR thứ nhất Z nếu VFR thứ nhất Trong đó IFR (Iustrument flight rule) là thiết bị được sử dụng để thiết lập các thủ tục và sự điều chỉnh bay. VFR (visual flight rule) thiết lập bay dưới sự điều chỉnh của phi công. b: loại chuyến bay: gồm 1 ký tự S nếu không vận được xác định trước N nếu không vận không được xác định trước G nếu hàng không dân dụng M nếu quân sự X cho các loại khác Thành phần (b) cũng có thể không có trong trường này. Ví dụ: -IS -V Trường 9: Số và loại máy bay, trọng lượng Định dạng: ab/c; a: gồm 1 hoặc 2 số đưa ra số máy bay trong chuyến bay b: 2 đến 4 ký tự chỉ ra loại máy bay được quy định trong ICAO doc 8643, hoặc là ZZZZ nếu không được qui định hoặc có nhiều hơn 1 loại. c: 1 ký tự chỉ trọng lượng H: nặng (khối lượng =>136.000kg) M: trung bình (7000kg < khối lượng <136.000kg) L: nhẹ (khối lượng <=7000kg) Ví dụ: -DC3/M. -B707/M -2FL27/M -ZZZZ/L -3ZZZZ/L -B747/H Trường 10: Thiết bị Định dạng: a/b a: Truyền thông bằng radio, dẫn đường và thiết bị tiếp cận bổ xung gồm 1 ký tự N: không có các thiết bị trên S: các thiết bị chuẩn hoặc bao gồm một hay hơn các ký tự sau: A: không phân bố B: không phân bố C: Loran C D: DME E: không phân bố F: ADF G: (GNSS) H: HF RTF I: định hướng quán tính J: liên kết dữ liệu K: (MLS) L: ILS M: omega O: VOR P: không phân bố Q: không phân bố R: sự chứng nhận loại RNP T: TACAN U: UHF RTF V: VHF RTF W, X, Y: khi được yêu cầu bởi ATS Z: Các thiết bị khác Nếu ký tự Z được sử dụng thì thiết bị mang theo sẽ được mô tả cụ thể trong trường 18. b: Thiết bị thăm dò Thiết bị SSR: N: không có A: transponder - chế độ A C: transponder - chế độ A và chế độ C X: transponder - chế độ S không có xác định máy bay và truyền độ cao nén P: Transponder - chế độ S bao gồm truyền độ cao nén, không truyền việc xác định máy bay I: Transponder - chế độ S, bao gồm việc truyền xác định máy bay nhưng không truyền độ cao nén S: Transponder - chế độ S. đầy đủ Thiết bị ADS D: ADS có khả năng Ví dụ: -S/A -SCHJ/CD -SAFJ/SD Trường 13: Sân bay cất cánh và thời gian Định dạng: ab; a: Gồm 4 ký tự xác định sân bay cất cánh được quy dịnh bởi ICAO, nếu không được gán hoặc không xác định sân bay thì sẽ là ZZZZ hoặc nếu đã có trong một trường thông tin nào khác thì 4 ký tự sẽ là AFIL b: 4 số đưa ra thời gian ước lượng trong thông tin FPL và DLA hoặc là thời gian chính xác cất cánh trong thông tin ALR, DEP và SPL. Ví dụ: -EHAM0730 -AFIL1625 Trường 14: Dữ liệu đánh giá Định dạng: a/bcde; a: bao gồm 2 đến 5 ký tự chỉ ra các điểm biên hoặc trong toạ độ vật lý hoặc theo khoảng cách từ điểm đó tới điểm đã xác định. b: gồm 4 số đưa ra thời gian tại điểm biên. c: tầm nhìn xa gồm: F và 3 số chỉ ra khoảng cách trong mức độ bay. S và 4 số chỉ ra trong đơn vị met chuẩn A và 3 số đo trong 100ft M và 4 số đo trong 10met d: dữ liệu bổ xung khi máy bay ngang qua điểm tiếp giáp. e: điều kiện bay ngang qua gồm 1 ký tự: ký tự A: nếu máy bay sẽ bay qua điểm biên ở phía trên ký tự B: nếu máy bay sẽ bay qua điểm biên ỏ phía dưới Ví dụ: -LN/1746F160 -CLN/1831F240F180A -5420N05000W/0417F290 -LNX/1205F160F200B -ZD126028/0653F130 Trường 15: Lộ trình chuyến bay Định dạng: ab c; a: tốc độ tuần tra và số mác K: 4 số chỉ tốc độ thực tính theo đơn vị km/h N: 4 số chỉ tốc độ thực tính theo đơn vị knots M: 3 số chỉ tốc độ Mach (tỉ lệ giữa tốc độ máy bay và âm thanh) b: mức tuần tra yêu cầu F và 3 số theo sau, hoặc S với 4 số theo sau, hoặc A với 3 số theo sau, hoặc M với 4 số theo sau, hoặc VFR c: - Lộ trình cất cánh chuẩn Lộ trình ATS Điểm mốc Điểm môc/tốc độ tuần tra và mức tuần tra Thiết bị chỉ đường (VFR, IFR, DCT, T) Sự tuần tra lộ trình đến chuẩn Ví dụ: -K0290A120 BR 614 -N0460F290 LEK2B LEK UA6 FNE UA6 XMM/M078F330 UA6N PON UR10N CHW UA5 NTS DCT 4611N00412W DCT STG UA5 FTM FATIM1A Trường 16: Đích đến, tổng thời gian, các trạm luân chuyển Định dạng: ab c; a: 4 ký tự được qui định bởi ICAO, hoặc ZZZZ nếu không được qui định, xác định b: 4 số chỉ ra tổng số thời gian đã trải qua c: 4 ký tự chỉ ra trạm luân chuyển (có thể có nhiều trạm luân chuyển) Ví dụ: -EINN0603 -EHAM0645 EBBR -EHAM0645 EBBR EDDL Trường 17: Sân bay và thời gian đến Định dạng: ab c; a: 4 ký tự đưa ra sân bay đến được qui định bởi ICAO, ZZZZ nếu không xác định b: 4 số đưa ra thời gian tới c: tên sân bay đến nếu (a) là ZZZZ Ví dụ: -EHAM1433 -ZZZZ1620 DEN HELDER Trường 18: Các thông tin khác Nếu không có thông tin khác thì trường này sẽ mang giá trị 0. Các thông tin bổ xung có thể là TYP/ + loại máy bay, được bổ xung cho trường 9 nếu thông tin ở trường này là ZZZZ. DEP/ + tên sân bay cất cánh trong trường 13 nếu trường này có giá trị là ZZZZ. DEST/ + tên sân bay đến nếu trong trường 16 được đưa ra ở dạng ZZZZ. ALTN/ + tên các sân bay luân chuyển nếu trong trường 16 có giá trị là ZZZZ. Ngoài ra còn có các thông tin khác như STS/, PER/, COM/, DAT/…. Ví dụ: -0 -EET/15W0315 20W0337 30W0420 40W0502 -STS/ONE ENG INOP -DAT/S Trường 19: thông tin bổ xung Trường này bao gồm các thông tin có thể thay đổi, các thành phần phân cách với nhau bởi dấu cách (space). Các loại thông tin có thể như sau: E/ + 4 số chỉ ra số nguyên liệu dùng trong khoảng thời gian giờ và phút. P/ + 1, 2 hoặc 3 số chỉ ra số người có trên boong R/ + một hoặc hơn các thông tin cho bên dưới, không có dấu cách (space) U nếu tần số là 243,0 MHz (UHF). V nếu tần số là 121,5 MHz (VHF). E nếu truyền khẩn cấp (ELT). J/ + một hoăc hơn các thông tin bên dưới, cách nhau bỏi dấu cách (space) L nếu chuyến bay có mang áo bảo hộ F nếu được trang bị fluoretxin, tiếp đến là dấu cách (space) và theo sau là một ký tự U nếu có áo bảo hộ tại tần số UHF 243.0Mhz, hoặc V nếu áo bảo hộ với tần số VHF 121.5 Mhz. D/ + một hoặc hơn những thông tin sau, cách nhau bởi dấu cách: 2 số cho biết số xuồng bơi mang theo 3 số cho biết tổng số khả năng mang theo người của tất cả xuồng bơi C nếu xuông bơi là được yểm hộ Mầu của xuông bơi ( vd: red) A/ + một hoặc hơn các thông tin sau, cách nhau bởi dấu cách: Mầu của máy bay. Bản đang ký. N/ + ngôn ngữ đơn giản diễn tả các lưu ý cần thiết C/ + tên của phi công điều khiển Ví dụ: -E/0745 P/6 R/VE S/M J/L D/2 8 C YELLOW A/YELLOW RED TAIL N145E C/SMITH Trường 20: Cảnh báo tìm kiếm và thông tin cứu hộ Trường này bao gồm các chuỗi thông tin cụ thể cho bên dưới, cách nhau bởi dấu cách. Nế không có thông tin thì đưa ra là “NIL”. xác định tổ chức 2 ký tự mã ICAO để xác định tổ chức điều khiển máy bay, hoặc là tên của tổ chức nếu như không được xác định bởi mã ICAO. Đơn vị được liên hệ cuối cùng 6 ký tự trong đó 4 ký tự mã ICAO chỉ vị trí, 2 ký tự chỉ đơn vị ATS. Nếu không có thì đưa ra một số thông tin mô tả đơn vị. Thời gian liên hệ 4 số đưa ra thời gian liên hệ Tần số liên hệ Các số đưa ra tần số nhận/truyền trong quá trình liên hệ Vị trí thông báo cuối cùng được giải thích bằng một đoạn text nếu cần thiết Phương thứ xách định vị trí cuối cùng, nếu cần thiết thì được giải thích bằng một đoạn text. Thông tin cần thiết khác có thể được diễn đạt bằng một đoạn text khi cần thiết. Ví dụ: -USAF LGGGZAZX 1022 126.7 GN 1022 PILOT REPORT OVER NDB ATS UNITS ATHENS FIR ALERTED NIL Trường 21: Thông tin lỗi radio Trường này cũng bao gồm các thông tin cụ thể cho bên dưới, nếu không có thì đưa ra “NIL”. Các thành phần phân cách bằng dấu cách (space). thời gian liên hệ lần cuối cùng tần số liên hệ lần cuối cùng vị trí báo cáo lần cuối Thời gian tại vị trí báo cáo lần cuôi Khả năng còn lại của COM Các thông tin cần thiết khác. Ví dụ: -1232 121.3 CLA 1229 TRANSMITTING ONLY 126.7 LAST POSITION CONFIRMED BY RADAR Trường 22: Thông tin bổ xung Định dạng: a/b a: một hoặc 2 số đưa ra số thứ tự của trường được bổ xung b: Dữ liệu bổ xung cho trường được đưa ra ở (a) ví dụ: -8/IN ;Thông tin bổ xung cho trường 8 (luật. bay và loại chuyến bay) -14/ENO/0145F290A090A ;Thông tin bổ xung cho trường 14 (Dữ liệu ước tính) Dưới đây là một số ví dụ về bản tin dịch vu không vận. Ví dụ 1: Thông tin báo lỗi trong việc truyền radio (RCF). Hình 1.3: gói thông tin lỗi truyền thông (RCF-GAGAB-1231 121.3 CLA 1229 TRANSMITTING ONLY 126.7 MHZ LAST POSITION CONFIRMED BY RADAR) Giải thích: Thông tin lỗi truyền radio- số hiệu máy bay là GAGAB – không có SSR – trao đổi lần cuối với trung tâm London tại thởi điểm 1231 UTC với tần số 121.3MHz - vị trí liên lạc lần cuối là Clacton VOR, tại thời gian 1229 UTC - khả năng còn lại của COM là việc truyền tại 126.7MHz- báo cáo vị trí tại Clacton được quan sát bởi radar  Ví dụ 2: Hình 1.4: Gói thông tin kế hoạch bay (FPL-TPR101-IS-B707M-CHOPV/CD -EGLL1400 -N0450F310 G1 UG1 STU285036/M082F310 UG1 52N015W 52N020W 52N030W 50N040W 49N050W -CYQX0455 CYYR -EET/EINN0026 EGGX0111 20W0136 CYQX0228 40W0330 50W0415 SEL/FJEL) Giải thích: Tín hiệu loại máy bay- Chỉ số ID của máy bay là TPR101-IFR, là loại máy bay Boeing 707, được trang bị thiết bị nhiễu Lora C, HF RTF, VOR, Doppler, thiết bị hỏi đáp SSR và VHF RTF hoạt động ở Mode A (có số mã là 4096) và Mode C- gửi mã ADS- Khởi hành từ Luân Đôn, thời gian dự tính 1400UTC. Tốc độ tuần tra và độ cao chuyến bay cần thiết cho vị trí đầu tiên của lộ trình là 450 hải lý và FL310- Chuyến bay sẽ đi đến Airways Green 1 và Upper Green 1 đến 1 điểm ở 285 độ từ trường và 36NM từ Strumble VOR. Từ điểm này, chuyến bay sẽ bay tại một hằng số Mach là 82, tiếp tục đi trên Upper Green 1 đến tọa độ 52N15W, sau đó đến 52N20W ; đến 52N30W ; 50N40W ; 49N50W và đến đích là Gander ; tổng thời gian đi là 4 giờ 55 phút- dừng lại nghỉ tại Goose Bay- trung tâm đã thông báo thời gian đi tại một vị trí phù hợp trên lộ trình, chúng là tại biên giới của Shannon FIR 26 phút, tại biên giới của Shanwick Oceanic FIR là 1 giờ 11 phút, tại tọa độ 20W là 1 giờ 36 phút, tại biên giới của Gander Oceanic FIR là 2 giờ 28 phút, tại tọa độ 40W là 3 giờ 30 phút, tại tọa độ 50W là 4 giờ 15 phút- Mã SELCAL là FJEL. Kết luận: Qua chương 1 chúng ta đã có được một cái nhìn tổng quan về hệ thống không vận mà tổ chức ICAO đang xây dựng. Từ đó chúng ta tiếp tục tìm hiểu sâu thêm về hệ thống giám sát thăm dò, đây là phần trọng tâm của đề tài. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG RADAR GIÁM SÁT KHÔNG VẬN 2.1. Tổng quan về hệ thống radar Hệ định vị vô tuyến (radar) là tên gọi của một lĩnh vực vô tuyến, mà lĩnh vực này sử dụng sự phản xạ, bức xạ qua lại, hoặc sự bức xạ riêng của sóng điện từ để phát hiện các mục tiêu khác nhau, thậm chí còn để đo toạ độ và tham số chuyển động của các mục tiêu đó. Hệ thống định vị vô tuyến được ứng dụng trong lĩnh vực điện tử hàng không rất phổ biến. Nó được sử dụng để giám sát, dẫn đường, thăm dò các chuyến bay. Hệ thống radar dùng được chia ra làm 3 loại : hệ thống radar sơ cấp (primary radar), hệ thống radar thứ cấp (secondary radar), hệ thống vệ tinh cơ sở. Hệ thống radar sơ cấp dựa trên cơ sở trong thực tế là đối tượng sẽ phản xạ lại sóng radio. Hệ thống radar sơ cấp sẽ phát sóng RF với công suất lớn và phát hiện máy bay bằng tín hiệu phản xạ về khi nó gặp mục tiêu. Hệ thống radar thứ cấp (secondary radar) là sự kết nối của radar với một hệ thống truyền thông. Khác với hệ thống radar sơ cấp, hệ thống radar thứ cấp không sử dụng tín hiệu phản xạ thụ động từ mục tiêu, nó sử dụng một bộ phát đáp tích cực đã được đặt trên máy bay. Hệ thống giám sát phụ thuộc tự động quảng bá (ADS–B) là một hệ thống mới dựa trên công nghệ cơ sở vệ tinh, nó cho phép vệ tinh có thể quảng bá các thông tin như độ cao, chỉ số nhận dạng, toạ độ... 2.2. Hệ thống radar giám sát sơ cấp (Primary Surveillance Radar – PSR) Nguyên tắc cơ bản trong thực tế của sóng radio là sự phản xạ khi gặp đối tượng, vì vậy đặc tính của hệ radar sơ cấp bao gồm công suất bộ truyền và anten định hướng. nếu năng lượng của vi sóng được truyền trong xung ngắn thì nó có thể đo thời gian giữa việc truyền và nhận. Khi sóng điện từ có tốc độ cố định, thời gian từ khi truyền đến khi nhận sẽ tỷ lệ với khoảng cách tín hiệu đi được từ đó tính được khoảng cách từ đối tượng đến bộ phát. Bất kì hệ thống radar sơ cấp nào cũng có những bất lợi. Một trong những nhược điểm là hệ thống có thể nhận bất kì tín hiệu phản xạ nào (mưa, đất, cây cối...) do đó hệ thống khó phân biệt được chính xác tín hiệu phản xạ của máy bay. Hệ thống này cũng không đủ chính xác để phân biệt một máy bay này với môt máy bay khác, cũng như là độ cao chính xác của máy bay. Mặt khác hệ thống này cũng đòi hỏi một công suất phát tương đối lớn nhưng lại giám sát trong một phạm vi hẹp. Khoảng cách từ đối tượng đến trạm phát sẽ được tính như sau: =z trong đó: tz là thời gian trễ của tín hiệu c là vận tốc truyền sóng Công suất truyền của hệ thống sẽ là 2.3. Hệ thống giám sát phụ thuộc tự động (ADS-B) Hệ thống giám sát phụ thuộc tự dông ADS-B (Automatic Dependent Surveillance Broadcast) là một hệ thống dựa trên công nghệ vệ tinh cơ sở, nó cho phép máy bay có thể quảng bá thông tin như là chỉ số nhận dạng, vị trí và độ cao. Các thông tin này có thể được nhận và xử lý bởi một máy bay khác hoặc các hệ thống mặt đất cho việc xác định vị trí thuận lợi và tránh va chạm. Hệ thống ADS-B bao gồm một hệ thống định vị toàn cầu (GPS), cho phép một ADS-B được trang bị cho máy bay để xác định vị trí của mình. Hình 2.1: Hệ thống định vị GPS Sử dụng thiết bị thu GPS sẽ giám sát máy bay đơn giản hơn. Với hệ thống này sẽ không cần những chiếc anten định hướng cao và thông tin khoảng thời gian chính xác. Mỗi ADS-B được trang bị cho máy bay sẽ quảng bá vị trí của nó với dữ liệu cần thiết khác, bao gồm cả tốc độ máy bay và hướng bay. Hệ thống này sẽ cung cấp một cách chính xác về bức tranh giao thông hàng không với chỉ một radar duy nhất. Hơn nữa, một hệ thống ADS-B còn làm giảm khả năng xảy ra tắc nghẽn. Dù hệ thống ADS-B sẽ đảm bảo được việc giám sát không vận sẽ chính sác hơn, nhưng hiện tại nó vẫn chưa được coi là một hệ thống độc lập. Bởi vì hệ thống ADS-B phụ thuộc vào tín hiệu định vị GPS. Để thu được đầy đủ lợi ích của ADS-B, hệ thống phải được thực hiện trên tất cả máy bay. Nếu một máy bay được trang bị ADS-B nhưng chiếc khác lại không được trang bị, thì cả hai máy bay sẽ đều trở nên mù đối với nhau, vì vậy sự trang bị rộng ADS-B cần được yêu cầu trước việc giám sát không vận tối đa. Tuy nhiên việc trang bị đầy đủ ADS-B còn phụ thục vào phạm vi chính trị, thứ nhất bởi vì nó sử dụng tần số 1090 Mhz để truyền có thể gây can nhiễu với hệ thống ATC và TCAS. Thứ hai giá của ADS-B khá cao vì vậy mà hầu hết các hãng hàng không dân dụng ngày nay chưa sử dụng. 2.4. Hệ thống radar thăm dò thứ cấp (Secondary Surveillance Radar – SSR) Hệ thống radar thăm dò thứ cấp (SSR) là một hệ thống định vị radio thực hiện việc đo thời gian mà một sóng điện từ đi tới máy bay mục tiêu và quay trở lại radar, nhưng thay cho việc sử dụng một tín hiệu thụ động phản xạ từ mục tiêu, nó sử dụng một bộ phát đáp tích cực được đặt trên may bay. Ngoài bộ phát đáp, hệ thống này còn bao gồm một trạm mặt đất, thiết bị thăm dò, và giao thức để tổ chức truyền thông. Hệ thống SSR được thiết kế sao cho trạm mặt đất có thể điều khiển một không gian bay có bán kính tối đa là 200 dặm, và có độ cao là 15km phía trên tầm nhìn radar. Việc sử dụng những mã đặc biệt, các thông tin xác định không chỉ làm cho hệ thống có khả năng phân biệt giữa các máy bay mà còn dễ dàng trong việc truyền dữ liệu như độ cao và số hiệu của máy bay. Hình 2.2: sơ đồ hệ thống giám sát thứ cấp So sánh hệ thống radar thăm dò thứ cấp với hệ thống radar sơ cấp thì hệ thống thứ cấp có nhiều ưu điểm hơn. Hệ thống thứ cấp cung cấp một đường liên kết dữ liệu có khả năng mang lại những dải rộng với công suất phát thấp. Công suất phát của hệ SSR Công suất phát của hệ PSR Mặt khác do tần số phát của phát và nhận không giống nhau vì vậy hệ thống sẽ tránh được hiện tượng ảnh hưởng lẫn nhau. Hầu như hệ thống không chịu ảnh hưởng bởi thời tiết và tránh được các tín hiệu mong muốn, không chịu sự phản xạ từ mưa, tuyết, cây cối… Trong những năm gần đây, hệ thống radar thăm dò thứ cấp được sử dụng rộng rãi trong việc xác định và theo dõi vị trí máy bay. Khi được sử dụng với chế độ mode C đất-không cung cấp dữ liệu thông báo độ cao của máy bay. Với việc sử dụng xung đơn và anten thăm dò có độ mở đứng lớn (LVA), hầu hết các vấn đề công nghệ thường là đặc điểm của hệ thống gốc đều được làm giảm bớt. Hình 2.3: Anten có độ mở lớn (LVA) Hệ thống radar giám sát thứ cấp bao gồm hai chế độ hỏi chính. Đó là chế độ thăm dò mode-A/C và chế độ thăm dò mode-S. 2.4.1. Tín hiệu thăm dò chế độ mode-A/C. Thiết bị truyền gửi tín hiệu thăm dò tới máy bay sử dụng tần số 1030 MHz.Tín hiệu bao gồm 3 xung : P1, P2 và P3. Độ rộng mỗi xung là 0.8us. Hai xung chính P1 và P3 được truyền thông qua tín hiệu hỏi, khoảng cách giữa 2 xung sẽ xác định dữ liệu bao gồm trong tín hiệu trả lời của bộ phát đáp. Xung P2 là được phát ra từ xung điều khiển triệt tiêu thuỳ bên SLS (side-lobe suppression), khoảng cách giữa 2 sườn lên của P1 và P2 là 2us. Hình 2.4: Tín hiệu SSR Xung P2 là xung điều khiển SLS và được máy bay sử dụng để xác định xem có hay không một tín hiệu trả lời được yêu cầu. Bộ phát đáp sẽ so sánh biên độ của xung P1 và P2. Nếu xung P2 có biên độ lớn hơn xung P1, bộ phát đáp có thể xác định có hoặc không tín hiệu thăm dò. Nhưng đã nói ở trên, khoảng cách giữa P1 và P3 sẽ xác định nội dung dữ liệu đáp ứng của bộ phát đáp. Những loại khác nhau của tín hiệu trả lời được gọi là các chế độ (mode). Bảng dưới liệt kế các chế độ, thông thường mode A, C được dùng trong hàng không dân dụng. Chế độ Khoảng cách xung P1-P3 (us) Mô tả Quân sự Dân sự 1 3 (±0.2) µs Xác định Quân sựTrong quân sự chế độ 1 được sử dụng để hỗ trợ 32 mã chỉ số xác định quân sự (mặc dù 4096 mã đã được sử dụng). Thông thường, 32 mã được sử dụng để xác định vai trò/ nhiệm vụ. Tuy nhiên, mã này ít sử dụng trong thời bình. 2 5 (±0.2) µs Dùng trong quân sự Chế độ 2 cung cấp 4096 mã ID cho quân sự. Thường sử dụng để xác định máy bay cá nhân 3 A 8 (±0.2) µs Dùng trong quân sự và dân sựCung cấp 4096 mã ID cho dân sự/quân sự. Chế độ này thường được sử dụng B 17 (±0.2) µs Không sử dụng C 21 (±0.2) µs Dân sự, đưa ra độ caoChế độ C được sử dụng để đưa ra độ cao máy bay. D 25 (±0.2) µs Không được sử dụng Độ rộng mỗi xung trong tín hiệu trả lời là 0.45us, khoảng cách giữa 2 xung là 1us. Xung SPI cách biệt là 3,9us. Xung SPI (Special Purpose Indentification) được sử dụng để khẳng định chắc chắn chỉ số của máy bay. Định dạng trả lời được điều chế vị trí xung PPM (pulse position modulation). Hình dưới đây sẽ chỉ ra định dạng tín hiệu trả lời cho chế độ mode-A/C. Hình 2.5: định dạng tínhiệu trả lời mode-A/C Vị trí của các xung như sau: Xung vị trí (us) C1 1.45 A1 2.90 C2 4.35 A2 5.80 C4 7.25 A4 8.70 X 10.15 B1 11.60 D1 13.05 B2 14.50 D2 15.95 B4 17.40 D4 18.85 Chế độ thăm dò chính là chế độ 3/A, sử dụng thăm dò máy bay. Tín hiệu trả lời sử dụng 4096 trật tự để gửi chỉ số của máy bay được định dạng theo giá trị hệ tám, theo thứ tự ABCD. Mã ID của máy bay được gọi là mã squawk, được gán cho máy bay bởi người điều khiển không vận khi lịch bay của máy bay được điền đầy đủ. Một mã được gán cho một máy bay, phi công có thể nhập mã đó vào bộ phát đáp thông qua quay số hoặc bàn phím. Mã này bao gồm một số từ 0-7 và được mã bằng tổng các chỉ số của các nhóm xung. thứ tự Nhóm xung 1 A 2 B 3 C 4 D Ví dụ: mã 3615 bao gồm các xung thông tin A1, A2 (1+2=3), B2, B4 (2+4=6), C1 (1=1), D1, D4 (1+4=5). Một số mã đặc biệt: 7700 dùng cho báo hiệu khẩn cấp, 7600 cho lỗi radio, 7500 cho không tặc. SSR cung cấp một giá trị rất lớn tới ATC. Tuy nhiên, nó cũng có những sai sót. Có 2 nguồn gây lỗi : ảnh hưởng của nhiễu qua lại và hiện tượng đa đường. Với việc sử dụng SSR ngày càng tăng, số trạm mặt đất và thiết bị máy bay là tăng lên, kết quả là nhiễu lẫn nhau cũng tăng lên. Một vấn đề khác là hiện tượng gãy khúc (garbling), do sự lẫn lên nhau của tín hiệu trả lời. 2.4.2. Bộ phát đáp chế độ S. Chế độ mode-S sẽ sử dụng tín hiệu thăm dò lựa chọn (S có nghĩa là lựa chon –select). Mỗi máy bay sẽ có một địa chỉ riêng biệt được quy định bởi tổ chức điều khiển chúng. Chế độ S cũng tăng khả năng sự ổn định của dữ liệu nhờ có các bit sửa lỗi chẵn lẻ và mã hoá dữ liệu độ cao tăng trong 25-ft một (bây giờ lên tới 100-ft một). Chế độ mode-S cung cấp đến hai khả năng truyền thông, một là đặc điểm riêng biệt của chế độ liên kết mode-S, một là sự kết hợp với mạng truyền thông hàng không (ATN). Một đặc điểm mới của bộ phát đáp chế độ S là mỗi máy bay được gán một mã địa chỉ duy nhất. Điều này được chỉ ra như là một sự truyền SQUITTER và xuất hiện khoảng dừng mỗi giây. một thiết bị điều khiển máy bay ATC hoặc một thiết bị chế độ S khác có thể sử dụng địa chỉ này để thăm dò hay truyền thông. Mode S sử dụng 24 bit địa chỉ, vì vậy sẽ đánh được 16,777,214 địa chỉ, và được qui định bởi tổ chức ICAO. Địa chỉ này là duy nhất cho mỗi máy bay, nó chỉ được gán lại cho một máy bay khác khi mà địa chỉ đó đã được giải phóng khỏi máy bay trước đó. Các khu vực sẽ được mã với các mã khác nhau ví dụ như: China 0 1 1 1 1 0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - Colombia 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 - - - - - - - - - - - Comoros 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 - - - - - - - - - Venezuela 0 0 0 0 1 1 0 1 1 - - - - - - - - - - - - - - - Viet Nam 1 0 0 0 1 0 0 0 1 - - - - - - - - - - - - - - - Trong hệ thống chế độ mode-S, tín hiệu tham dò máy bay được thông qua thiết bị giám sát ATC (air traffic controller) với hai loại chu kỳ thăm dò là gọi tất cả (all-call) và gọi liên chế độ (intermode). Sự thăm dò tất cả (all – call) xác định hai dạng hỏi, một là chế dộ A/C chỉ hỏi (mode-A/mode-C only call) thì chỉ có bộ phát đáp SSR chuẩn mới trả lời còn bộ phát đáp chế độ S thì bỏ qua. Dạng khác là tín hiệu thăm dò chế độ mode-A/C/S thì bộ phát đáp chế độ S cũng sẽ trả lời bao gồm địa chỉ riêng của nó đã được định sẵn trên máy bay bởi ATC. Với hệ thống SSR, chế độ S (mode-S) luôn bao gồm 4 xung chính. Một tín hiệu thăm dò chế độ A (mode-A) có xung P1 cách xung P3 là 8us sẽ yêu cầu bộ phát đáp trả lời cho việc giám sát và xác định, trong khi đó một tín hiệu thăm dò chế độ C (mode-C) với khoảng cách hai xung P1 và P3 là 21us lại yêu cầu một thông báo về độ cao. Hai dạng của tín hiệu thăm dò liên chế độ được cung cấp là chế độ A/C/S gọi tất cả (Mode A/C/S all-call). Mục đích của tín hiệu thăm dò này là trả lời cho sự giám sát của bộ phát đáp chế độ A/C và sự thu nhận cuả bộ phát đáp chế độ S. Dạng thứ hai là chế độ mode A/C gọi tất cả (mode-A/C all-call) sẽ không cho phép bộ phát đáp chế độ S trả lời. Như vậy có ba dạng tín hiệu thăm dò trong chế độ S a) Chế độ chỉ Mode-S gọi tất cả (mode-S-only all-call), được sử dụng thu các tín hiệu từ bộ phát đáp chế độ S b) Chế độ quảng bá được sử dụng truyền thông tin tới tất cả các bộ phát đáp chế độ S nhưng không có tín hiệu trả lời c) Tín hiệu thăm dò lựa chọn để giám sát và truyền thông với bộ phát đáp chế độ S xác định Trong trường hợp thăm dò lựa chọn, chỉ có bộ phát đáp có địa chỉ được xác định mới trả lời. Các bộ phát đáp chế độ A/C sẽ bị cấm đối với tín hiệu thăm dò chế độ mode-S và không trả lời. Trong trường hợp thăm dò với chế độ mode-A/C, đường điều khiển SLS ( side-lode suppression) xung P2 theo sau xung P1là 2us với mọi chế độ thăm dò. Hình 2.6: Định dạng tín hiệu thăm dò chế độ 3/A, C, S. Trong trường hợp thăm dò liên chế độ mode S, một nhóm 4 xung được truyền, 3 xung đầu tiên xác định chế độ A hay C. Độ rộng xung thứ tư chỉ ra rằng bộ phát đáp chế độ S có được phép trả lời hay không. Đối với tín hiệu thăm dò chỉ chế độ A/C gọi tất (mode-A/C-only all-call) bộ phát đáp chế độ S ( mode-S) là không trả lời. Tất cả các xung thăm dò đều có độ rộng xung là 0,8us. Khi thăm dò với chế dộ A/C/S all-call thì xung P4 có độ rộng là 1,6us. Hình dưới chỉ ra định dạng cuộc gọi thăm dò lựa chọn đanng được sử dụng rộng rãi. Định dạng bao gồm xung P1 và P2 trong đó P2 theo sau xung P1 một khoảng 2us. Theo sau xung P2 là xung P6 có độ rộng xung hoặc là 16.25 hoặc 30.25us, bao gồm 56bits hoặc 112bits dữ liệu với một xung đồng bộ. Hình 2.7: Tín hiệu thăm dò chế độ S. Xung P6 mang dữ liệu được điều chế pha. Đầu tiên là đảo pha tại một vị trí sau đó là một chuỗi bít (chip) mang thông tin. Nếu xung P6 gồm 56 bit sẽ được gọi là định dạng ngắn, 112 bit sẽ được gọi là định dạng dài. Dữ liệu trong xung P6 được điều chế với Khoá dịch pha vi sai (Differential Phase Shift Keying-DPSK) trong định dạng luồng lên. Tất cả chuỗi thông tin trong xung P6 đều được mã hoá đảo pha 1800 theo tần số sóng mang. Một sự đảo pha 1800 tại vị trí 1,25us sau sườn lên của xung P6, sự đảo pha này là luôn luôn được đưa ra và được sử dụng cho mục đích đồng bộ mã. Sau khoảng thời gian trễ 0.5us từ sự đảo pha đồng bộ là chuỗi vị trí khoảng trống với độ rộng 0.25us có thể đảo pha hoặc không đảo pha phụ thuộc vào mã được truyền. Bit mang thông tin cuối cùng sẽ cách sườn xuống xung P6 0.75us. Xung triệt tiêu thuỳ bên (Side-Lobe Suppression) P5 được truyền giống như xung P2 trong chế độ mode-A/C. Nếu xung P5 có công suất lớn hơn xung P6 thì tín hiệu đảo pha đồng bộ sẽ bị át đi, như vậy hệ thống chế độ mode-S sẽ không thể đọc được chuỗi thông tin theo sau. Tín hiệu trả lời được công nhận bởi việc phát hiện xung ASK và được truyền với tần số 1090MHz. Theo sau 4 xung đầu là một khối xung điều chế vị trí bao gồm hoặc 56 bits hoặc 112bits, với 24 bits cuối dùng kết nối chẵn lẻ và trường địa chỉ. Định dạng luồng xuống được điều chế theo vị trí xung PPM. Mỗi bits dữ liệu tồn tại trong 1us, nhưng mỗi vị trí có 2 xung 0.5us, một cao và một thấp. Dạng này của mã rất bền với nhiễu vì vậy giảm số tín hiệu trả lời cần cho chế độ S để điều khiển an toàn. Hình 2.8: Định dạng trả lời chế độ S Bốn xung đầu tiên được gọi là các xung mào, các xung này có độ rộng xung là 0.5us. Trong mỗi cặp xung đầu tiên và cặp xung sau các xung đều cách nhau 0.5us. Xung đầu tiên cách xung thứ 3 là 3.5us. Các xung này được dùng làm đồng bộ. Bản tin sẽ theo sau xung thứ nhất là 8us. 2.4.3. Định dạng của dữ liệu thăm dò và trả lời ở chế độ S. Như đã nói ở trên, thông tin của các tín hiệu trả lời và tín hiệu thăm dò đều được điều chế vào xung P6. Người ta chia tín hiệu thăm dò ra theo 25 định dạng. Như vậy sẽ có tương ứng 25 định dạng trả lời. Mỗi định dạng bao gồm 56 bit hoặc 112 bit, điều này tuỳ thuộc vào định dạng bản tin được truyền đi. Nếu trạm thăm dò gửi bản tin có độ dài chuẩn SLM (standard length message) thì sẽ có 56 bit mang thông tin. Nhưng nếu trạm thăm dò gửi bản tin có độ dài mở rộng ELM (extend length message) thì sẽ có 112 bit mang thông tin. Điều này là tương tự đối với tín hiệu trả lời. Xung P6 sẽ được chia thành các nhóm bit. Độ dài mỗi nhóm bit là không giống nhau, chúng phụ thuộc vào mục đính thăm dò hay nội dung trả lời. Hình bên dưới là 25 định dạng luồng lên UF và 25 định dạng luồng xuống DF. Hình 2.9: định dạng luồng lên UF Hình 2.10: định dạng luồng xuống DF Mỗi định dạng truyền chế độ Mode S đều bao gồm hai trường đặc biệt. Một trường đứng đầu tiên trong tất cả các định dạng truyền, và định nghĩa các giá trị duy nhất cho từng định dạng. Trường này là các trường UF (uplink) hoặc trường DF (downlink). Trường đặc biệt thứ hai là trường gồm 24 bit đứng cuối mỗi định dạng. Trường này bao gồm hoặc là thông tin chẵn lẻ, hoặc là địa chỉ máy bay hoặc là chỉ số thăm dò. Nội dung các trường này như sau: Định dạng đường lên UF: Trường này bao gồm 5 bit trừ định dạng 24 là 2 bit dùng đánh địa chỉ cho mỗi định dạng thăm dò Định dạng đường xuống DF: Trường này cũng bao gồm 5 bit trừ định dạng 24 là 2 bit dùng đánh địa chỉ cho mỗi định dạng trả lời. Trường AP (address/parity): trường này gồm 24 bit xuất hiện trong tất cả các định dạng thăm dò (trừ DF=11)và được dùng để mã hoá địa chỉ máy bay và được bảo vệ bởi mã sửa lỗi chẵn lẻ. Trường PI (parity/interrogation identifier): trường này gồm 24 bit xuất hiện trong các định dạng tín hiệu trả lời DF=11 hoặc DF=17. Trường này chứa thông tin về chỉ số thăm dò và được bảo vệ bởi các bit chẵn lẻ. 2.4.4. Mã kiểm tra lỗi Hệ thống sử dụng mã sửa lỗi chẵn lẻ để bảo vệ dữ liệu, phát hiện và sửa lỗi. chuỗi bit chẵn lẻ gồm 24 bit tương ứng với 24 bit địa chỉ hoặc 24 bit mã chỉ số thăm dò. Các bit Trong trường AP (address/parity) và PI (parity/interrogation identifier) là tổ hợp hỗn hợp của các bit kiểm tra chẵn lẻ và các bit địa chỉ hoặc mã chỉ số thăm dò. Các bít kiểm tra chẵn lẻ (p1, p2, ..., p24) được tạo ra từ các bít thông tin (m1, m2, ….,m24) thông qua một đa thức sinh. G(x)= Trong đó ai là 1 nếu i=0,3,10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, ….24 ai là 0 nếu i=1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11. Khi đó các bít chẵn lẻ được tao ra bằng cách chia đa thức của chuỗi thông tin cho đa thức sinh. Số dư của phép chia sẽ là một đa thức mà số mũ của nó sẽ nhỏ hơn 24. Các hệ số của đa thức dư thừa sẽ là các bit kiểm tra chẵn lẻ. Hệ số ứng với số mũ cao nhất sẽ là bit đầu tiên của chuỗi bit kiểm tra chẵn lẻ. Một chuỗi hệ số (b1, b2, …, b24) được sử dụng cho việc tạo ra các bit trong trường địa chỉ/chẵn lẻ AP. Bit thứ i là hệ số của x48-i trong đa thức thu được từ việc nhân G(x)A(x) với A(x)= Hệ số ai là bít thứ i trong trường địa chỉ AA. Chuỗi bit AP được tạo ra bằng cách cộng module 2 hai hệ số bi và pi Ti= bi+pi Chuỗi bít PI được tạo ra bằng cách cộng module 2 hai hệ số ai và pi Ti=ai+pi 2.4.5. Các giao thức thăm dò – trả lời chung. Một máy bay được trang bị bộ phát đáp chế độ S khi bay vào phạm vi thăm dò của thiết bị thăm dò chế độ S sẽ nhận đựơc một tín hiệu thăm dò. Bộ phát đáp trong hệ thống điều khiển cũ (ATCRBS) sẽ trả lời với một định dạng trả lời chuẩn, trong khi đó bộ phát đáp chế độ S sẽ trả lời với định dạng mode S bao gồm 24 bit địa chỉ. Sự thăm dò máy bay được trang bị chế độ mode S bao gồm trường chỉ thị, trường này có thể được khoá lại khi bộ phát đáp mode-S gặp tín hiệu thăm dò mode-A/C/S all-call. Tín hiệu thăm dò mode-A/C không bị ảnh hưởng bởi tín hiệu khóa này vì vậy bộ phát đáp mode S sẽ trả lời theo mọi hướng. Nếu trường địa chỉ của nơi đến có các bít đều là 1 thì tất cả các bộ phát đáp mode S sẽ trả lời tín hiệu thăm dò này và đưa ra địa chỉ của chúng. Một chu kỳ truyền phát của bộ phát đáp được bắt đầu khi bộ phát nhận được một tín hiệu thăm dò. Bộ phát đáp tiếp nhận và xác định xem có được chấp nhận hay không. Nếu được chấp nhận, nó sẽ xử lý tín hiệu thăm dò được và xác lập tín hiệu trả lời. Chu kỳ truyền phát sẽ kết thúc khi một điều kiện cần thiết cho việc chấp nhận bị lỗi hoặc khi tín hiệu thăm dò được chấp nhận nhưng không yêu cầu trả lời hoặc là quá trình truyền tín hiệu trả lời đã hoàn thành. 2.4.6. Phân tích một số định dạng đường lên và đường xuống tương ứng trong chế độ mode-S 2.4.6.1. Định dạng luồng lên 11, Thăm dò trong chế độ mode-S all-call. Định dạng này bao gồm các trường UF, trường xác xuất trả lời (PR), trường mã thăm dò (IC), trường phân bổ mã (CL), 16 bít trống, trường địa chỉ/chẵn lẻ (AP). Trường PR gồm 4 bit đưa ra những chỉ thị cho bộ phát đáp xác định xác xuất trả lời cho tín hiệu thăm dò. Trường mã thăm dò IC (interrogator code) bao gồm 4 bit (10-13) đưa ra mã chỉ số thăm dò (Interrogator identifier – II), hoặc là 4 bit thấp trong 6 bit mã chỉ số giám sát (Surveillance identifier – SI). Điều này phụ thuộc vào nội dung của trường phân bổ mã (code label - CL). Mã chỉ số thăm dò (interrogator identifier-II) gồm 4 bit được gán từ 0 tới 15, mã 0 là không được sử dụng cho thăm dò. Mã chỉ số giám sát (Surveillance identifier-SI) gồm 6 bit được gán từ 1 tới 63, giá trị 0 không được sử dụng. Trường phân bổ mã CL gồm 3 bit (14-16) quyết định xem trường IC sẽ là 4 bit mã chỉ số người thăm dò hay 4 bit thấp trong 6 bit mã chỉ số người giám sát. Cụ thể như sau: Mã 000 nội dung IC là 4 bit mã chỉ số người thăm dò 001 nội dung IC là mã chỉ số người giám sát với giá tri từ 1-15 010 nội dung IC là mã chỉ số người giám sát với giá tri từ 16-31 011 nội dung IC là mã chỉ số người giám sát với giá tri từ 32-47 100 nội dung IC là mã chỉ số người giám sát với giá tri từ 48-63 các giá trị khác không được sử dụng 2.4.6.2. Định dạng luồng xuống 11, trả lời all-call Định dạng này bao gồm trường khả năng bộ phát đáp CA (caparity), trường địa chỉ AA (address anounced). Trường khả năng CA 3 bit (6-8) bao gồm một mã qui định khả năng truyền thông của bộ phát đáp. Nội dung cụ thể như sau: Mã 0 không có khả năng truyền thông thăm dò (chỉ giám sát) 1, 2, 3 không sử dụng 4 comm-A và comm-B là có khả năng, có thể thiết đặt mã CA lên 7 và trên mặt đất 5 comm-A và comm-B là có khả năng, có thể thiết đặt mã CA lên 7 và trên mặt đất hoặc đang bay 6 comm-A và comm-B là có khả năng, có thể thiết đặt mã CA lên 7 và trên mặt đất hoặc đang bay 7 chỉ ra trường DR không thể là 0 hoặc trường FS là 2, 3, 4, 5. Trường địa chỉ AA 24 bit (9-23) gồm địa chỉ chính xác của máy bay. Comm-A: là một tín hiệu thăm dò 112 bit bao gồm 56 bit trường bản tin MA. Trường MA bao gồm một bản tin được truyền trực tiếp đến máy bay. Comm-B: là một tín hiệu trả lời 112 bit bao gồm 56 bit trường bản tin MB. Trường MB bao gồm một bản tin được trả lời tới thiết bị thăm dò. 2.4.6.3. Định dạng luồng lên 4, giám sát, yêu cầu độ cao. Định dạng bao gồm các trường: giao thức PC (protocol), trường yêu cầu trả lời RR (reply request), trường chỉ số chỉ định DI (designator identification), trường đặc biệt SD (special designator). Trường giao thức PC 3 bit (6-8) gồm các chỉ lệnh điều khiển tới bô phát đáp. trường này được bỏ qua cho việc xử lý giám sát hoặc thăm dò comm-A với DI=3. Mã 0 Không có hoạt động 1 Không lựa chọn 2 Không được dùng 3 Không dùng 4 Comm-B 5 ELM đường lên 6 ELM đường xuống 7 Không dùng Trường yêu cầu trả lời RR 5 bit (9-13) chỉ thị độ dài và nội dung của tín hiệu trả lời. Trường chỉ số chỉ định DI 3-bit (14-16) xác định cấu trúc trường SD. Trường chỉ định đặc biệt 16-bit (17-32) chứa các mã điều khiển phụ thuộc vào DI Mã DI Cấu trúc trường SD Các giá trị khác của DI không sử dụng. Trường chỉ số người thăm dò IIS (interrogator identifier) gồm 4 bit được thiết bị thăm dò gán cho giá trị mã xác định. Mã IIS được gán cho các thiết bị thăm dò trong khoảng từ 0-15, mã IIS=0 được dùng để xác định chỉ số thiết bị thăm dò cho mục đích đa hướng. Trường MBS 2-bit sử dụng cho Comm-B đa hướng và được mã như sau: Mã Mô tả 0 Không có hoạt động comm-B 1 sự hạn chế comm-B 2 Comm-B closeout Trường MES 3-bit bao gồm sự hạn chế và closeout đối với ELM Mã Mô tả 0 Không có hoạt động của ELM 1 Dành riêng comm-C 2 Comm-C closeout 3 Dành riêng comm-D 4 Comm-D closeout 5 Dành riêng comm-C và comm-D closeout 6 Comm-C closeout và dành riêng comm-D 7 Comm-C và comm-D closeout Trường RSS 2 bit có thể yêu cầu bộ phát đáp thông báo trạng thái dành riêng trong trường UM. Mã Mô tả 0 Không yêu cầu 1 Thông báo trạng thái dành riêng comm-B trong UM 2 Thông báo trạng thái dành riêng comm-C trong UM 3 Thông báo trạng thái dành riêng comm-D trong UM Trường LOS 1-bit nếu là 1 thì khởi tạo chế độ khoá all-call cho mode S-only all-call (UF=11) từ thiết bị thăm dò được chỉ ra trong trường IIS. nếu là 0 thì không thay đổi trạng thái khoá. Trường TMS, 4 bit được sử dụng để xác định liên kết bản tin Comm-A với “0” chỉ ra một bản tin không được liên kết. Trường SIS, 6-bit được gán mã chỉ số giám sát SI của thiết bị thăm dò. Trường LSS 1-bit, nếu bằng 1 thì đưa ra chỉ thị khoá đa hướng từ thiết bị thăm dò trong trường SIS. nếu bằng 0 thì được sử dụng để chỉ ra không có sự thay đổi trạng thái khoá. Trường RRS 4-bit, trường yêu cầu trả lời. Comm-C: bao gồm 80 bit bản tin MC, được sử dụng cho luồng lên. Comm-D: bao gồm 80 bit bản tin MD, được sử dụng cho luồng xuống. Tổng kết: Trong chương này chúng ta đã có cái nhìn tổng quan về các hệ thống radar giám sát. Đánh giá được ưu điểm và nhược điểm của các hệ thống. Đi sâu vào hệ thống giám sát thứ cấp, là hệ thống đang được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Tìm hiểu chi tiết về các yêu cầu, qui định, đặc tính xung của tín hiệu thăm dò và trả lời. Tuy nhiên do nội dung các định dạng của tín hiệu thăm dò và trả lời là rất phức tạp và phong phú vì vậy với nội dung và thời gian có hạn, ở đây em chỉ trình bày một vài định dạng chuẩn để đưa ra cái nhìn tổng quan về hệ thống. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM Trong các chương trước chúng ta đã tìm hiểu về hệ thống mạng ATN, các dịch vụ quản lý bay, các hệ thống radar giám sát. Sau khi làm rõ định dạng khung truyền của tín hiệu thăm dò chúng ta sẽ sử dụng vi điều khiển để tạo ra định dạng khung truyền của tín hiệu thăm dò. Trong chương này chúng ta sẽ thực hiện việc phát thử một định dạng luồng lên (UF) trong tín hiệu mode S. 3.1. Giới thiệu về vi điều khiển pic 16f877A Để tạo chuỗi xung thăm dò chúng ta sử dụng vi điều khiển pic16f877a. Vi điều khiển 16f877a là một vi điều khiển được sử dụng rất rộng rãi hiện nay. Vi điều khiển pic16f877a là vi điều khiển có cấu trúc risc với khả năng thực hiện cao. Tệp lệnh chỉ có 35 lệnh, và hầu hết các lệnh đều thực hiện trong một chu kỳ lệnh trừ những lệnh rẽ nhánh mất 2 chu kỳ lệnh. Vi điều khiển Pic16f877a có: 8k x 14 từ bộ nhớ chương trình 368 x 8 bytes bộ nhớ dữ liệu (RAM). 256 x 8 bytes bộ nhớ dữ liệu dạng EEPROM Vi điều khiển pic16f877a có 40/44 chân được đóng gói theo nhiều kiểu khác nhau. PIC đóng gói kiểu PDIP Để thực thiện việc tạo ra dãy xung tín hiệu thăm dò chúng ta cần sử dụng một chương trình ngắt. Khi có tín hiệu ngắt chuỗi xung sẽ được phát lên một chân nào đó của vi điều khiển. Như vậy chúng ta sẽ cần sử dụng khả năng ngắt của vi điều khiển. Vi điều khiển pic16f877a có 4 nguồn ngăt: ngắt timer, ngắt ngoài, ngắt thiết bị ngoại vi ngắt trên sự thay đổi các chân 4, 5, 6, 7 portb Việc điều khiển ngắt phụ thuộc vào các thanh ghi INTCON, OPTION_REG. Thanh ghi điều khiển ngắt INTCON trong đó: GIE: là bít điều khiển ngắt toàn cục = 0: không cho phép ngắt bất kỳ tín hiệu ngắt nào = 1: cho phép ngắt. PEIE: bit cho phép ngắt ngoại vi = 1: cho phép ngắt ngoại vi = 0: cấm ngắt ngoại vi TMR0IE bit điều khiển ngắt tràn timer = 1: được phép ngắt khi timer tràn = 0: không cho phép ngắt INTE: bit điều khiển ngắt ngoài = 1: cho phép ngắt ngoài = 0: cấm ngắt ngoài RBIE: bit điều khiển ngắt thay đổi trang thái portb (các pin 4, 5, 6, 7). Tín hiệu ngắt sẽ sinh ra khi trang thái các chân đó thay đổi. = 1: cho phép ngắt = 0: cấm ngắt TMR0IF bit cờ ngắt timer. = 1: khi ngắt timer xảy ra tức là thanh ghi TMR0 bị tràn (cần xoá bằng phần mềm) = 0: chưa có hiện tượng tràn thanh ghi TMR0 INTF: bit cờ ngát ngoài = 1: khi ngắt ngoài xảy ra (xoá bằng phần mềm) = 0: khi chưa có ngắt xảy ra RBIF: bit cờ ngắt thay đổi portb = 1: khi ít nhất một trong những chân RB7:RB4 thay đổi trạng thái (cần xoá trong chương trình). = 0: khi không có bất kỳ chân nào RB7:RB4 được thay đổi. Thanh ghi OPTION_REG trong đó: RBPU INTEDG bit điều khiển chế độ ngắt ngoài = 0: ngắt ngoài theo sườn xuống của tín hiệu = 1: ngắt theo sườn lên. Các chân khác không ảnh hưởng đến quá trình ngắt. Chương trình thực hiện ngắt phải được đặt vào vị trí bảng vectơ ngắt của vi điều khiển. Đối với pic16f877a thì bảng vectơ ngắt bắt đầu tại vị tí 04h. Như vậy chương trình ngắt của chúng ta sẽ được bắt đầu tại địa chỉ 04h. Để tạo được các xung mào có độ rộng xung là 0.8us, ở đây em dùng thạch anh 20MHz, như vậy khi qua bộ chia của vi điều khiển PIC chúng ta thu được chu kỳ lệnh là 0.2us. Về vấn đề lập trình thì phải sử dụng hợp ngữ để lập trình để thu được độ rông xung như ý muốn. 3.2. Kết quả thực nghiệm 3.2.1. Phần mô phỏng bằng proteus Proteus là một chương trình mô phỏng, nó cung cấp một môi trường ảo cho việc thực hiện các mạch điện. Chúng ta có thể mô phỏng được với những vi xử lý thông dụng hiện nay như pic, 89c… kết quả mô phỏng Hình 3.1: kết quả chạy mô phỏng chương trình 3.2.2. Phần kết quả thực nghiệm Phần cứng như sau: Hinh 3.2: Mạch phần cứng Kết quả: Hình 3.3: Kết quả thực nghiệmKẾT LUẬN Qua quá trình nghiên cứu tài liệu và các thông tin trên internet, em đã đưa ra được một cái nhìn tổng quát về hệ thống giao thông, dịch vụ, quản lý không vận. Đưa ra được các qui chuẩn, qui định cũng như định dạng khung truyền của hệ thống giám sát không vận. Nội dung đề tài phù hợp với những yêu cầu cấp bách của thực tế mà nghành hàng không nước ta đa cần xây dựng. Đề tài đã nghiên cứu và phân tích được bộ mã tín hiệu dùng trong hệ thống giám sát không vận phổ biến nhất hiện nay. Ngoài ra cũng đưa ra được các qui chuẩn, định dạng, thông số kỹ thuật của các tín hiệu thăm dò và trả lời mode-S. Đã thực hiện xây dựng môi trường phần cứng để phát thử nghiệm khung truyền dữ liệu trong chế độ mode-S. Các thông số đã được đo đạc trong phòng thí nghiệm, khung truyền dữ liệu thu được tương đối chính xác. Song đề tài còn hạn chế vì chưa thực hiện được một cách hoàn chỉnh việc phát tất cả các định dạng. Đây cũng là một trong những vấn đề mà sau này em sẽ phải giải quyết. Hướng phát triển chính của đề tài là: Thực hiện phát toàn bộ các định dạng thăm dò, tiếp tục phát triển môi trường phần cứng để có thể đưa vào sử dụng ngay trong thực tiễn Đáp ứng thêm một số tiêu chuẩn khác của các giao thức cũng như nâng cao độ chính xác của các xung tín hiệu PHỤ LỤC ;Chương trình thực hiện việc tạo xung trên được viết bằng hợp ngữ như sau: ;Chương trình này tao ra khung truyền trong chế độ S, khi đó có thể trộn dữ liệu vào ;qua bộ mixer processor 16f877a include __CONFIG _CP_OFF & _PWRTE_ON & _WDT_OFF & _HS_OSC delay equ 0x30 org 0x00 goto begin ;ngat org 0x04 bsf PORTB,7 ; tao xung P1 nop nop nop bcf PORTB,7 nop nop nop nop nop bsf PORTB,7 ; tao xung P2 nop nop nop bcf PORTB,7 nop nop nop bsf PORTB,7 ; bắt đầu xung P6 nop nop nop nop bsf PORTB,4 ; Xung P5 nop nop nop bcf PORTB,4 nop nop movlw d’21’ movwf delay loop: decfsz delay,1 ;du lieu cua xung P6 duoc ma hoa trong day goto loop bcf INTCON,INTF retfie ;bat dau chuong trinh begin ;khoi tao portb bsf STATUS,5 movlw 0x0f movwf TRISB bcf 03h,5 bcf PORTB,7 bcf PORTB,4 ;khoi tao ngat clrf INTCON movlw b'00010000' movwf INTCON bsf OPTION_REG,6 bsf INTCON,GIE ; pulse bcf PORTB,7 goto pulse end ; Chương trình này sẽ phát nội một chuỗi xung có mang thông tin trong xung P6. ;chương trình phát chuỗi xung với P6=01011_0000_0001_000_00…0_11..1 processor 16f877a include __CONFIG _CP_OFF & _PWRTE_ON & _WDT_OFF & _HS_OSC delay equ 0x30 org 0x00 goto begin ;ngat org 0x04 bsf PORTB,7 nop nop nop bcf PORTB,7 nop nop nop nop nop bsf PORTB,7 nop nop nop bcf PORTB,7 nop nop nop bsf PORTB,7 nop nop nop nop bsf PORTB,4 nop nop nop bcf PORTB,4 ; movlw 0x09 ; movwf delay ;loop: decfsz delay,1 ; ;du lieu cua xung P6 duoc maa hoa trong day ;fulse: 01011 0000 0001 000 00...0 11...11 ; goto loop bcf PORTB,7 bsf PORTB,7 bcf PORTB,7 bsf PORTB,7 nop bcf PORTB,7 nop nop nop nop nop nop nop bsf PORTB,7 bcf PORTB,7 nop nop nop nop movlw 0x06 movwf delay loop_16: decfsz delay,1 goto loop_16 bsf PORTB,7 movlw 0x8 movwf delay loop_24: decfsz delay,1 goto loop_24 nop nop nop bcf INTCON,INTF retfie ;bat dau chuong trinh begin ;khoi tao portb bsf STATUS,5 movlw 0x0f movwf TRISB bcf 03h,5 bcf PORTB,7 bcf PORTB,4 ;khoi tao ngat clrf INTCON movlw b'00010000' movwf INTCON bsf OPTION_REG,6 bsf INTCON,GIE ; pulse bcf PORTB,7 goto pulse end TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Xuân Mỹ- Hệ thống thông tin, dẫn đường, giám sát phục vụ quản lý không lưu CNS/ATM- Tạp Chí Bưu Chính Viễn thông -27/07/2007 [2] ICAO (1996)-  Rules of the Air and Air Trafic Services, 13 Eddition -1996. [3] ICAO (2001)- Air Trairfic Control Services, Flight Information Service and Alerting Services, 13 Edittion , July 2001. [4] ICAO (1996)- Aeronautical Telecommunication – 15th Edition [5] htttp://www.icao.int [6]