Kỹ thuật tránh va chạm cho máy bay trên không.

- Tổng quan về giám sát va chạm trong hàng không.
- Xung đột trong lưu thông hàng không.
- Hoạt động lưu thông hàng không.
- Tránh xung đột trong hàng không.
- Các hệ thống bổ trợ khác.
- Triển khai hệ thống ADS-B.
- Pha trong hành trình của máy bay.
- Quá trình phát triển của các hệ thống tránh va chạm trên không Từ trái qua phải: 1960 – Hệ thống radar thời kỳ đầu trên máy bay 1970 – Hệ thống BCAS Hệ thống TCAS.
- Khu vực giám sát tích cực xung quanh phương tiện Khu vực này là một vùng không gian hình trụ, bán kính trải dài 30~40 hải lý Chiều cao và chiều sâu tính từ vị trí máy bay theo 2 hướng trên dưới là 9000 ft.
- Các khu vực nhận diện của hệ thống TCAS II.
- 20 Hình 1.10.
- Một hệ thống TCAS II được trang bị cho các máy bay thương mại.
- Thành phần thiết bị ADS-B trên máy bay.
- TCAS được sử dụng như một trong hệ thống tích hợp ADS-B/TCAS.
- Các hệ thống bổ trợ ADS-B.
- 33 Hình 3.1 Trường hợp hai đường bay cắt nhau.
- 38 Hình 3.2 Trường hợp hai máy bay bay cùng đường bay nhưng ngược chiều.
- 38 Hình 3.3 Giao diện soạn thảo và biên dịch của Matlab.
- 39 Hình 3.4 Giao diện đồ họa chương trình mô phỏng.
- 40 Hình 3.5 Vùng không gian bay khảo sát.
- 40 Hình 3.6 Vành đai xác định xung đột đường bay.
- 41 Hình 3.7 Vành đai xác định xung đột đường bay nhìn từ trên xuống theo phương thẳng đứng.
- 41 4 Hình 3.8 Vành đai xác định xung đột đường bay nhìn theo phương ngang vuông góc với hướng bay của máy bay.
- 42 Hình 3.9 Vùng không gian cảnh báo (màu xanh lá mạ.
- 42 Hình 3.10 Vùng không gian cảnh báo (ellipsoid bên trong màu xanh lá mạ) nhìn theo hướng trực diện cùng phương chuyển động của máy bay.
- 43 Hình 3.11 Bảng điều khiển mô phỏng.
- 44 Hình 3.12 Hướng nhìn toàn cảnh mặc định.
- 45 Hình 3.13 Hướng nhìn toàn cảnh theo phương ngang, trực diện máy bay.
- 45 Hình 3.14 Hướng nhìn toàn cảnh theo phương ngang, vuông góc hướng chuyển động của máy bay.
- 46 Hình 3.15 Mô phỏng màn hình phi công.
- 47 Hình 3.16 Nhấn phím “Run” để bắt đầu biên dịch tập tin mã nguồn và chạy chương trình.
- 48 Hình 3.17 Quá trình mô phỏng bắt đầu và các máy bay bắt đầu chuyển động.
- 48 Hình 3.18 Máy bay xâm nhập bắt đầu đi vào vùng không gian xác định xung đột.49 Hình 3.19 Máy bay xâm nhập bắt đầu đi vào vùng không gian cảnh báo.
- 50 Hình 3.20 Máy bay xâm nhập bắt đầu đi vào vùng không gian cảnh báo nhìn theo phương thẳng đứng.
- 50 Hình 3.21 Máy bay xâm nhập bắt đầu đi vào vùng không gian cảnh báo nhìn theo phương ngang, vuông góc với phương chuyển động của máy bay chủ.
- 51 Hình 3.22 Máy bay chủ thực thi hiệu lệnh của hệ thống và đã tránh được va chạm52 Hình 3.23 Đường bay cắt nhau nhưng độ cao đã được thay đổi.
- 52 Hình 3.24 Máy bay chủ tăng vận tốc theo phương thẳng đứng và đạt đến độ cao an toàn.
- 28 Bảng 2.7 Bản tin vị trí hàng không.
- 29 Bảng 2.9 Squitter hàng không (RTCA SC-186.
- 30 Bảng 3.1 Bảng thống kê chênh lệch độ cao sau khi xử lý xung đột và vận tốc tương ứng với trường hợp đường bay cắt nhau.
- 53 Bảng 3.2 Bảng thống kê chênh lệch độ cao sau khi xử lý xung đột và vận tốc tương ứng với trường hợp đường bay trùng nhau.
- Để đáp ứng nhu cầu đi lại, các hãng hàng không cần phải tăng số lượng các chuyến bay.
- Kéo theo đó các hoạt động trên không cũng được gia tăng, bao gồm cả hoạt động bay của máy bay lẫn các phương tiện khác bay khác (máy bay quân sự, máy bay tư nhân, khinh khí cầu.
- Vấn đề đặt ra là cần phải có các kỹ thuật cảnh báo phân luồng “trên không” cho các phương tiện bay để giảm thiểu tối đa những rủi ro có thể xảy ra.
- Do đó trong luận văn này, tác giả xin trình bày nghiên cứu về giải pháp “Kỹ thuật tránh va chạm cho máy bay trên không” Mặc dù đã rất cố gắng trong việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn nhưng trong cũng không tránh khỏi những sai sót.
- Xin chân thành cảm ơn tập thể Lab ASE, Bộ môn Kỹ thuật điện tử hàng không vũ trụ - Viện Điện tử Viễn Thông, C9- 410 đã giúp đỡ tác giả rất nhiều trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn.
- Mục đích nghiên cứu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: Mục đích của luận văn là nghiên cứu các vấn đề cơ bản của kỹ thuật tránh va chạm cho máy bay trên không Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu giải pháp, kỹ thuật tránh va chạm cho máy bay trên không.
- Phương pháp nghiên cứu Luận văn nghiên cứu trên phương diện lý thuyết kết hợp với mô phỏng trên phần mềm MatLab để nghiên cứu về kỹ thuật tránh va chạm cho các phương tiện bay trên không.
- Nội dung của luận văn Cấu trúc của luận văn bao gồm 3 chương Chương 1: Tổng quan về giám sát va chạm trong hàng không Chương 2: Công nghệ giám sát tự động phụ thuộc ADS Chương 3: Triển khai hệ thống ADS-B 10 Chương 1.
- Tổng quan về giám sát va chạm trong hàng không 1.1.
- Mở đầu Lịch sử ngành hàng không đã trải qua hơn một thế kỷ phát triển.
- Từ chiếc máy bay chế tạo bằng gỗ ép thuở sơ khai, sử dụng hệ thống điều khiển bằng cơ khí, đến nay, máy bay đã thay đổi hoàn toàn với bộ khung hợp kim chắc chắn, trang thiết bị hỗ trợ hiện đại.
- Hàng không dân dụng đang là một kênh giao thông hiệu quả, an toàn với giá cả ngày một rẻ hơn.
- Số lượng các hãng khai thác và phương tiện ngày một tăng để đáp ứng nhu cầu đi lại khổng lồ của thế giới hiện đại.
- Tuy nhiên, sự tăng trưởng của thị trường hàng không, kéo theo là tăng trưởng của số phương tiện luôn kèm theo những vấn đề về an toàn trong vận hành, khai thác.
- Mặt khác, do áp lực chi phí, các hãng hàng không luôn muốn phương tiện của mình được bay theo các đường bay ngắn nhất, số lượng chuyến bay khai thác luôn phải cao nhất, dẫn đến mật độ dày đặc các phương tiện trên không, đặc biệt là tại các khu vực gần sân bay lớn, hoặc trên các tuyến bay có nhu cầu đi lại cao như giữa châu Âu – Hoa Kỳ hay Nhật Bản – Hoa Kỳ v.v… Việc xuất hiện xung đột, va chạm nói riêng và các trục trặc trong lưu thông hàng không nói chung diễn ra ngày một phổ biến.
- Trong báo cáo này, tôi xin đề cập chủ yếu tới vấn đề xung đột giữa các phương tiện hàng không trong quá trình lưu thông, khai thác.
- Xung đột trong lưu thông hàng không Khi nhắc tới các xung đột hàng không, có thể chia các xung đột này thành 2 loại chính: xung đột tiếp xúc và phi tiếp xúc.
- Các xung đột phi tiếp xúc thường xảy ra dưới một số dạng như xung đột về thời gian, lịch trình phương tiện.
- Loại xung đột tiếp xúc diễn ra ở mức độ nguy hiểm cao, có thể là va chạm về không gian trong phi trường, va chạm với các vật thể lạ, xung đột địa hình v.v… Nhưng nguy hiểm nhất, ta cần phải kể đến là các xung đột trên đường bay trong quá trình khai thác.
- Những xung đột này đặc biệt nguy hiểm, vì nếu không phát hiện và xử lý kịp thời, các phương tiện có thể rơi vào tình huống va chạm trên không.
- Hoạt động lưu thông hàng không Nhằm đưa ra một cái nhìn khái quát hơn về giao thông hàng không, trong báo cáo này, luận án xin đề cập sơ lược về phương thức tổ chức, quản lý hoạt động trong hàng không.
- Trong hoạt động hàng không dân dụng, đơn vị chịu trách nhiệm điều hành bay được gọi là Kiểm soát không lưu (KSKL).
- Trên toàn cầu, hình thành một hệ thống thống nhất các vùng kiểm soát gọi là Vùng thông báo bay (FIR - Flight Information Region) được quy định bởi Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế (ICAO).
- Tổ chức các Vùng thông báo bay trên không phận CHXHCN Việt Nam 12 Một hệ thống kiểm soát không lưu sẽ bao gồm các thành phần được một tả như hình 1.2 dưới đây Hình 1.2.
- Trên mặt đất: Hệ thống trên mặt đất bao gồm các đài kiểm soát không lưu, hệ thống các trạm radar hàng không, đài liên lạc hàng không và các trung tâm quản lí thông tin.
- Trên hình vẽ, các đài kiểm soát không lưu được chia thành 3 thành phần: đài kiểm soát tại sân bay phụ trách các hoạt động trên phi trường, trung tâm kiểm soát tại vùng tiếp cận (terminal) phụ trách các hoạt động tại khu vực xung quanh phi trường (như hình 1.4), trung tâm kiểm soát không phận phụ trách kiểm soát lưu thông trên hàng tuyến (control area).
- Các đài kiểm soát không lưu được cung cấp thông tin từ hệ thống radar giám sát, các đài VOR/DME và sử dụng các kênh liên lạc của hệ thống trạm phát VHF tới các phương tiện.
- Một hệ thống mạng được kết nối tới trung tâm liên kết dữ liệu, cho phép chia sẻ thông tin giữa các đài kiểm soát không lưu.
- Trong không gian: Gồm các phương tiện hàng không và hệ thống vệ tinh định vị, liên lạc ngoài vũ trụ.
- Các phương tiện liên lạc với trạm KSKL và các phương tiện khác qua các thiết bị vô tuyến VHF được chuyển tiếp bởi trạm VHF công cộng dưới 13 mặt đất.
- Các máy bay hiện đại cũng được trang bị hệ thống máy tính kết nối tới trung tâm liên kết dữ liệu qua các đài VHF.
- Theo mô hình chung, hành trình của một chiếc máy bay được chia ra với các giai đoạn như sau: Hình 1.3.
- Pha trong hành trình của máy bay - Pha thứ nhất: máy bay chuẩn bị cất cánh.
- Phương tiện được giám sát bởi KSKL tại các sân bay.
- Phương tiện được chuyển giao sang các KSKL ở các vùng tiếp cận đi.
- Trong quá trình này, máy bay sẽ lấy độ cao (như được quy định như hình 1.4).
- Một phương tiện hoạt động sẽ được giám sát tích cực trong vùng bán kính ~30 km quanh một sân bay nhờ vào các hệ thống radar giám sát sơ cấp và thứ cấp.
- Cuối giai đoạn này, máy bay sẽ được chuyển giao cho KSKL tại vùng báo bay và đi vào hàng tuyến - Pha thứ ba: hàng tuyến.
- Các phương tiện khi rời khỏi vùng tiếp cận của một sân bay, sẽ bay theo chỉ định nhất định từ KSKL về độ cao, tốc độ v.v… Vùng không gian bay này được gọi là hàng tuyến (en route).
- Thường thì trong quá trình hoạt động, máy bay sẽ bay theo một hàng tuyến cố định.
- 14 hay các phương tiện rời hàng tuyến chuẩn bị hạ cánh, nhưng KSKL có sai sót hoặc chỉ dẫn thiếu tin cậy, có thể dẫn đến trường hợp trùng đường bay.
- Khi đó, khả năng xảy ra xung đột là rất cao.
- Pha thứ tư: máy bay được chuyển giao về KSKL của vùng tiếp cận.
- Phương tiện rời khỏi hàng tuyến, hạ thấp độ cao và được chỉ dẫn tới điểm hạ cánh.
- Máy bay hạ cánh tại đường băng đã định trước, sau đó di chuyển về vị trí đỗ.
- Tổ chức bay tại vùng tiếp cận (terminal) Class A: Đây là các hàng tuyến kiểm soát hàng không được sử dụng cho các chuyến bay phản lực thương mại và chở khách.
- Tất cả các chuyến bay đều được cung cấp một dịch vụ kiểm soát không lưu độc lập và tích cực.
- 15 Class C: Đây là vùng không phận kiểm soát xung quanh các sân bay lớn.
- Tất cả các chuyến bay IFR và VFR cần phải liên lạc với kiểm soát không lưu.
- Class D: Đây là vùng trời kiểm soát hàng không nói chung và bao quanh khu vực sân bay trang bị một tháp điều khiển.
- Class E: Không phận kiểm soát hàng tuyến cấp giữa được mở cho cả hai loại chuyến bay IFR và VFR.
- Class G: Không phận này không được kiểm soát.
- Tránh xung đột trong hàng không Theo quá trình phát triển của ngành hàng không dân dụng, các phương tiện hỗ trợ ngày càng được cải tiến hiện đại, tinh vi hơn với mục đích hỗ trợ đắc lực hơn cho con người.
- Giải quyết xung đột hàng không cũng không nằm ngoài xu thế đó.
- Các công nghệ áp dụng trong giải quyết xung đột hàng không hiện nay đã đạt được được các bước tiến vượt bậc, về cả mặt kỹ thuật cũng như sự thân thiện trong vận hành.
- Dưới đây, xin trình bày sơ lược về các hệ thống tránh xung đột trong lịch sử hàng không dân dụng.
- Ngành hàng không lúc này bắt đầu có sự thay đổi lớn.
- Những chiếc máy bay dân dụng ra đời ngày một nhiều, có kích thước ngày càng lớn, được trang bị động cơ phản lực có thể mang theo khối lượng hành khách và hàng hoá nhiều hơn đáng kể so với thế hệ máy bay cũ.
- Việc kiểm soát số phương tiện này yêu cầu một loại trang bị mới

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt