Kỹ thuật tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay

- TẠ ĐĂNG HÙNG KỸ THUẬT TRÁNH VA CHẠM CHO CÁC PHƯƠNG TIỆN TRÊN BỀ MẶT SÂN BAY Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.
- 8 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
- 8 Phương pháp nghiên cứu.
- 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRÁNH VA CHẠM CHO CÁC PHƯƠNG TIỆN TRÊN BỀ MẶT SÂN BAY.
- 10 1.1 Mô hình hoạt động của sân bay.
- 10 1.2 Kỹ thuật truyền thông trong phát hiện và cảnh báo va chạm cho các phương tiện trên sân bay.
- 15 1.2.1 Kỹ thuật giám sát các phương tiện trên sân bay.
- 16 1.2.2 Kỹ thuật truyền thông tin cho các phương tiện trong sân bay.
- 23 CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRÁNH VA CHẠM VÀ THUẬT TOÁN TRÁNH VA CHẠM CHO CÁC PHƯƠNG TIỆN TRÊN BỀ MẶT SÂN BAY.
- 31 2.1 Công nghệ thông tin di động hàng không và ứng dụng vào hệ thống tránh va chạm.
- 32 2.1.1 Tính toán vùng phủ và thời gian truyền nhận dữ liệu trong ứng dụng giám sát tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- 33 2.1.2 Mô hình mạng WiMAX cho hệ thống thông tin di động hàng không.
- 36 2.2 Thuật toán phát hiện va chạm và tránh va chạm của hai phương tiện trên bề mặt sân bay.
- 40 2.2.1 Cơ sở của thuật toán tránh va chạm cho hai phương tiện.
- 40 2.2.2 Thuật toán tránh va chạm của 2 phương tiện.
- 47 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN TRÁNH VA CHẠM CHO CÁC PHƯƠNG TIỆN TRÊN BỀ MẶT SÂN BAY.
- 55 2 3.1 Ứng dụng thuật toán mô phỏng tránh va chạm cho hai phương tiện trên bề mặt sân bay.
- 55 3.1.1 Kỹ thuật xác đinh tham số của phương tiện.
- 55 3.1.2 Kịch bản va chạm của hai phương tiện trên sân bay Nội Bài.
- 57 3.1.3 Lưu đồ thuật toán và các tham số mô phỏng của hai phương tiện trên sân bay.
- 59 3.2 Kết quả chương trình mô phỏng tránh va chạm cho hai phương tiện trên bề mặt sân bay.
- 63 Phụ lục 1: Code matlab mô phỏng tránh va chạm theo thuật toán tránh va chạm..
- 63 Phụ lục 2: Code matlab mô phỏng tránh va chạm theo di chuyển tự do.
- 83 3 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access Công nghệ Wimax GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu.
- TDMA Time division multiple access Đa truy nhập phân chia theo thời gian AeroMACS Aeronautical Mobile Airport Communications System Hệ thống thông tin di động hàng không.
- LOS Line-of-sight Đường nhìn thẳng A-SGMCS Advanced Surface Movement Guidance and Control System Hệ thống điều khiển và hướng dẫn di chuyển trên mặt đất.
- ATC Air traffic control Kiểm soát không lưu TCAS Traffic collision avoidance system Hệ thống tránh va chạm cho máy bay trên không.
- GNSS Global Navigation Satellite System Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu PSR Primary Surveillance Radar Radar giám sát sơ cấp SSR Secondary surveillance radar Radar giám sát thứ cấp TDOA Time Difference of Arrival Sự khác nhau thời gian đến cùng một thời điểm phát.
- ICAO International Civil Aviation Organization Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ATM Air traffic management Hệ thống quản lý giao thông Hàng không 4 FAA The Federal Aviation Administration Cục Hàng Không Liên Bang Mỹ RTCA Radio Technical Commission for Aeronautics Ủy ban kỹ thuật vô tuyến cho Hàng Không NASA National Aeronautics and Space Administration Tổ chức quản lý Hàng không và vùng trời của Mỹ EUROCONTROL European Organisation for the Safety of Air Navigation Tổ chức về an toàn và dẫn đường hàng không của Châu Âu.
- 1: Sơ đồ đường băng sân bay Nội Bài.
- 2: Sơ đồ sân đỗ sân bay Nội Bài.
- 3 Sơ đồ sân bay Nội Bài sửa chữa đường lăn S3.
- 4 : Mô hình vận hành kỹ thuật tránh va chạm tại sân bay.
- 8: Hệ thống định vị toàn cầu GPS.
- 9: Công nghệ giám sát bằng ADS-B.
- 11: Kiến trúc hệ thống VHF data link.
- 15: Giao thức của VDL mode 4 được ứng dụng vào hệ thống giám sát mặt đất.
- 16: Lịch sử phát triển hệ thống AeroMACS.
- 17: Mô hình triển khai công nghệ AeroMACS trong sân bay.
- 1: Sơ đồ khối hệ thống tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- 2: Mô hình hoạt động thông tin di động trong hàng không.
- 3: Sơ đồ của hệ thống khi máy bay năm trên đường băng.
- 7: Sơ đồ hình học hai phương tiện trong hệ trục tọa độ 2 chiều.
- 8 :Hai phương tiện di chuyển theo hai hướng khác nhau.
- 9: Hai phương tiện có khả năng xảy ra va chạm.
- 2: Kịch bản va chạm của hai máy bay trên sân bay Nội Bài.
- 3: Lưu đồ thuật toán mô phỏng tránh va chạm cho hai phương tiện trên.
- 4: Giao diện phần mềm mô phỏng tránh va chạm cho hai phương tiện.
- Kéo theo đó các hoạt động trong khu vực sân bay cũng được gia tăng, bao gồm cả hoạt động của máy bay lẫn các phương tiện khác di chuyển trong sân bay.
- Bên cạnh đó độ phức tạp của các sân bay cũng được tăng lên để đáp ứng yêu cầu khai thác.
- Hiện tại các hoạt động trong khu vực sân bay chủ yếu dựa trên sự quan sát bằng mắt của các kiểm soát viên không lưu, phi công và người điều khiển các phương tiện khác để từ đó dự đoán và đưa ra các quyết định điều khiển hợp lý.
- Khi đó, với sự gia tăng các chuyến bay, đặc biệt là trong điều kiện tầm nhìn thấp, cùng với độ phức tạp của sân bay và các dịch vụ khác trong sân bay, khả năng xảy ra xung đột trong quá trình di chuyển trên bề mặt sân bay, xung đột trên đường cất hạ cánh sẽ ngày càng gia tăng.
- Do đó trong luận văn này em sẽ trình bày nghiên cứu về giải pháp “kỹ thuật tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.” Mục đích nghiên cứu của luận văn, 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 các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu giải pháp, kỹ thuật tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả: Kỹ thuật tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay là vô cùng quan trọng.
- Hiện nay tại Việt Nam chưa có sân bay nào sử dụng hệ thống tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- Trên thế giới tổ chức hàng không dân dụng quốc tế cung đã đưa ra hệ thống A-SGMCS, là hệ thống có chức năng dẫn đường giám sát, hướng dẫn di chuyển cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- Thấy được cấp thiết này luận văn nghiên cứu về kỹ thuật tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- Luận văn đã trình bày lựa chọn công nghệ giám sát, truyền thông, thuật toán tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- Luận văn đã xây dựng được 9 giải pháp thiết kế hệ thống tránh va chạm dựa vào các kỹ thuật đã nghiên cứu.
- Ngoài ra luận văn cũng đã mô phỏng ứng dụng của thuật toán tránh va chạm cho các phương tiện vào một kịch bản trên sân bay Nội Bài.
- 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 trên bề mặt sân bay.
- Nội dung của luận văn Cấu trúc của luận văn bao gồm 3 chương Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- Chương 2: Giải pháp thiết kế hệ thống tránh va chạm và thuật toán tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- Chương 3: Đánh giá mô phỏng thuật toán tránh va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRÁNH VA CHẠM CHO CÁC PHƯƠNG TIỆN TRÊN BỀ MẶT SÂN BAY Đặt vấn đề Hiện nay các thủ tục về hướng dẫn di chuyển cho các phương tiện trong sân bay chủ yếu dựa trên nguyên tắc quan sát màn hình radar hoặc quan sát bằng mắt để duy trì khoảng cách giữa máy bay với các phương tiện khác hoặc lịch trình làm việc của từng máy bay đều khá thủ công.
- Tuy nhiên số sự cố hoặc tai nạn trong quá trình di chuyển trên bề mặt sân bay ngày càng gia tăng điển hình nhất là những tai nạn gần đây như tai nạn giữa hai máy bay trên đường băng ở sân bay Yachon, hoặc trường hợp đe dọa an toàn hàng không xảy ra giữa hai máy bay của Vietjet Air và Vietnam Airline.
- Những yếu tố góp phần gia tăng sự cố đó bao gồm số hoạt động trên đường băng tăng nhanh chóng, các lịch trình hoạt động của máy bay và phương tiện di chuyển trên bề mặt sân bay dày đặc.
- Từ những yếu tố đó chúng ta thấy rằng cần thiết phải đưa ra những giải pháp nâng cao khả năng giám sát, cung cấp thông tin về vị trí hơn nữa còn có khả năng cảnh báo và phát hiện va chạm trong mọi điều kiện thời tiết .
- Để xây dựng giải pháp tránh va chạm cho các phương tiện trên sân bay.
- Tiếp theo chương 1 của luận văn sẽ trình bày về các vấn đề chính trong kỹ thuật tránh va chạm trong sân bay đó là mô hình hoạt động của các máy bay trên sân bay, ngoài ra sẽ trình bày tới các công nghệ giám sát trong hàng không để có thể giám sát được vị trí của máy bay và các phương tiện trên sân bay và cuối cùng đó là công nghệ truyền thông thông tin trong sân bay.
- 1.1 Mô hình hoạt động của sân bay.
- Để có thể giám sát và phát hiện va chạm và tránh va chạm cho các phương tiện trên sân bay thì cần thiết phải biết quy trình hoạt động của máy bay là như thế nào trong một sân bay.
- Thông thường, tất cả các hoạt động trong một sân bay đều phụ thuộc vào 11 kiểm soát viên không lưu.
- Phi công và và các lái xe vận tải sẽ quan sát bằng mắt để ước lượng vị trí tương đối của máy bay và các phương tiện vận tải.
- Luận văn xin đưa ra một ví dụ điển hình đó là sân bay Nội Bài để làm rõ hơn quy trình hoạt động của một máy bay hoạt động trong sân bay [1].
- 1: Sơ đồ đường băng sân bay Nội Bài Phân tích những hoạt động của máy bay tại sân bay Nội Bài bao gồm từ khi hạ cánh đến khi đi vào sân đỗ và ngược lại từ sân đỗ.Từ hình 1.1 cho thấy sân bay bao gồm 02 đường băng (Runaway) 11L và Runaway 29R với độ dài đường băng lớn nhất là 3.8km.
- 12 Sơ đồ sân đỗ sân bay Nội Bài có sơ đồ như sau: Hình 1.
- 2: Sơ đồ sân đỗ sân bay Nội Bài Từ sơ đồ cho thấy sân bay có các điểm đỗ riêng cho từng máy bay như cổng cho các máy bay ATR72 và F70, cổng và 24 để sử dụng cho máy bay tới Abus 321.
- Cổng 19, 20 và 21 được sử dụng cho máy bay từ Boeing 747, sân đỗ 22, 23 sử dụng cho máy bay Boeing 767.
- Các cổng đều được sử dụng để đưa hành khách lên máy bay boeing B747.và cổng số 5 sử dụng lên máy bay B767.
- 13 Tình huống được đặt ra ở đây là khi sân bay Nội Bài sửa chữa đường lăn S3[2] Hình 1.
- 3 Sơ đồ sân bay Nội Bài sửa chữa đường lăn S3 14 Luồng giao thông trong sân bay được các cơ quan chức năng xây dựng như sau [2.
- Với phương thức lăn ra cất cánh: Tại đường Cất hạ cánh 11L  Tàu bay từ sân đỗ lăn theo đường lăn S4 hoặc S6Ahoặc S1B → S1 → S7, lăn cắt qua đường Cất hạ cánh 11R/29L, tiếp tục lăn trên đường lăn S7 đến đường cất hạ cánh 11L để cất cánh, hoặc.
- Tàu bay từ sân đỗ lăn theo đường lăn S4 hoặc S6A hoặc S1B → S1 → S4 → cắt qua đường cất hạ cánh 11R/29L→ S5 → lăn ngược đến cuối đường cất hạ cánh 11L, quay đầu tại sân quay 11L để cất cánh.
- Với phương thức lăn vào sau khi hạ cánh Tại đường cất hạ cánh 11L  Sau khi hạ cánh, tàu bay thoát ly đường cất hạ cánh theo đường lăn S2 hoặc S1 → vòng phải lăn trên đường cất hạ cánh 29L → vòng trái vào đường lăn S4, tiếp tục lăn trên đường lăn S4 vào sân đỗ, hoặc.
- Sau khi hạ cánh, tàu bay thoát ly đường cất hạ cánh theo đường lăn S2 hoặc S1 → vòng phải lăn trên đường CHC 29L → vòng trái vào đường lăn S4 → vòng phải vào đường lăn S1 → vòng trái vào đường lăn S6A để vào sân đỗ, hoặc.
- Sau khi hạ cánh, tàu bay thoát ly đường cất hạ cánh theo đường lăn S2 hoặc S1 → vòng phải lăn trên đường CHC 29L → vòng trái vào đường lăn S4 → vòng trái vào đường lăn S1 → vòng phải vào đường lăn S1B để vào sân đỗ.
- Ngoài ra tại các đường lăn và sẫn đỗ có rất nhiều loại xe vận tải lưu thông như xe chở hành khách, xe chở hành lý, xe chở nhiên liệu, xe an ninh.Sẽ có rất nhiều tình huống giao nhau của các phương tiện trên sân bay.
- Việc cần thiết là xây dựng các tình huống va chạm có thể xảy ra tại các nút giao thông giao nhau.
- Va chạm liên quan đền hai máy bay lăn trên đường lăn.
- Va chạm liên quan đến một máy bay lăn trên đường lăn và một chiếc xe vận tải.
- 15 - Va chạm liên quan đến một máy bay lăn trên đường lăn và một máy bay đang trong quá trình cất cánh.
- Va chạm liên quan đến một máy bay lăn trên đường lăn và một máy bay đang trong quá trình hạ cánh - Va chạm liên quan đến mộ máy bay và một máy bay khác rẽ hoặc vượt qua vạch ranh giới.
- Trong các kịch bản xung đột trên luận văn đi sâu vào nghiên cứu kịch bản xung đột giữa một máy bay và một xe vận tải hoặc một máy bay cất hạ cánh.
- 1.2 Kỹ thuật truyền thông trong phát hiện và cảnh báo va chạm cho các phương tiện trên bề mặt sân bay.
- Với một hệ thống tránh va chạm cho các phương tiện trên sân bay thì kỹ thuật truyền thông là hết sức quan trọng, những kỹ thuật xử lý trong kỹ thuật truyền thông ảnh hưởng trực tiếp tới an toàn an ninh hàng không.
- Trong kỹ thuật truyền thông của hệ thống tránh va chạm được chia làm hai phần chính là một là kỹ thuật giám sát để xác định được vị trí của máy bay và các phương tiện, hai là kỹ thuật truyền thông để truyền các thông tin về vị trị, vận tốc, hướng di chuyển … do các cảm biến tính toán được trong kỹ thuật giám sát.
- Sơ đồ cấu trúc của một kỹ thuật tránh va chạm như sau: Hình 1.
- 4 : Mô hình vận hành kỹ thuật tránh va chạm tại sân bay.

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