Xem mẫu
- Hệ Thống Giám Sát Đa Điểm MLAT – Các Tính
Toán Cơ Bản Về Trạm Thu
Nguyễn Đức Việt1, Vũ Anh Đào2
Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông
Email: vietnd@ptit.edu.vn, Daoav@ptit.edu.vn
Tóm tắt — -
theo ngu ẩ ản khi tri n khai h
th : ợng các trạm, vị trí các trạm nằm trong vùng
phủ sóng, t ó ị trí các trạ ạ ợc sai s cần thiế …
Từ khóa — R .
I. GIỚI THIỆU
Hệ thống AT uti at ration à m t iến thể c a hệ
thống ra a th ng ng nguy n TD A Tim Di r nc
o Arriva ể ác ịnh vị trí c a m c ti u cần giám sát hác
v i hệ thống ra a th ng thông thư ng, hệ thống AT
thư ng àm việc ết h p v i m t máy h i c a ài ra a thứ cấp
tại s n ay, v i các phương tiện hác hông phải à máy ay
th ể giám sát ư c cần trang ị các Transpon r cho m i
Hình 2. inh họa nguy n TD A v i 3 trạm thu
phương tiện Cấu tr c cơ ản c a m t hệ thống AT ư c
tr nh ày h nh sau y: Bài báo này cung cấp các nghiên cứu cũng như tính toán về
các trạm thu c a hệ thống MLAT, c thể là:
Số ư ng các trạm thu cần thiết ể ảm bảo sai số
mong muốn cho hệ thống;
Ảnh hư ng c a các trạm thu ến sai số và phương
án dự phòng khi các trạm thu này bị l i;
Vị trí các trạm thu theo vùng ph sóng và tối ưu th o
sai số yêu cầu.
Theo tiêu chuẩn c a ATC ể giám sát Máy bay và các
phương tiện trên sân mức sai số khuyến nghị là 7,5m, tuy nhiên
v i thực tế nhiều loại xe chạy tr n s n như xe taxi có kích
thư c nh nhất, chiều dài xe là khoảng 4,5m nên trong các tính
toán bài báo này sai số mong muốn ư c ưa ra à 4,5m [7]
Các tính toán trong ài áo này ư c thực hiện v i iều kiện là
các trạm thu c a hệ thống ều nằm trong m t không gian
Hình 1. Cấu tr c t ng quát hệ thống AT không chịu tác ng c a các loại can nhiễu vô tuyến. Mô hình
tính toán ư c áp d ng tr n ịa hình c a sân bay quốc tế N i
Khi các máy h i (từ ến M) c a ài ra a thứ cấp phát tín bài.
hiệu h i (tiêu chuẩn ATC tần số 1030Mhz) t i các
Transpon r ư c thiết kế lắp ặt tr n các phương tiện cần II. VỊ TRÍ CÁC TRẠ THU THEO VÙNG PHỦ SÓNG
giám sát vị trí như: thang, hí, ta i hay máy trả l i VÀ TỐI ƯU THEO SAI SỐ YÊU CẦU
trên các Tàu bay. Các thiết bị này ngay khi nhận ư c tín hiệu A. Tính toán vùng phủ sóng của mục tiêu
h i liền xử lý và gửi m t tín hiệu trả l i (tần số 1090 Mhz) t i
anten c a các trạm thu (từ ến N) c a hệ thống, căn cứ vào hi các phương tiện cần giám sát di chuyển trên sân bay,
th i gian khác nhau khi các trạm thu nhận ư c tín hiệu trả l i máy phát trả l i trên Tàu bay hay máy phát c a các
từ m t Transponder trạm xử lý trung tâm sẽ tính toán và chỉ ra Transponder tạo nên các vùng ph sóng nhất ịnh, việc lắp ặt
vị trí c a Transpon r ó th o minh họa hình 2. các trạm thu c a hệ thống AT òi h i phải ặt vị trí trong
vùng ph sóng này. Theo [7] v i các tham số về: Công suất c a
1
- máy phát trả l i, Đ nhạy c a máy thu, tính chất c a phát xạ Hình 5 là t ng h p vùng ph sóng c a m c tiêu khi di
c a Anten phát và thu, ặc iểm môi trư ng truyền sóng…, v i chuyển trên khu vực sân bay cần giám sát vị trí. Thông qua
phần mềm xây dựng ư c tác giả ã tính toán ư c vùng ph việc tính toán vùng ph sóng này cho phép lựa chọn các vị trí
sóng c a m c tiêu cần giám sát tại khu vực sân bay m t số ặt các trạm thu ể ảm bảo yêu cầu về năng ư ng sóng ể
iểm cực như: ầu ư ng ăn Bắc, Nam…thể hiện trong hình kích hoạt máy thu c a các trạm thu làm việc tin cậy.
ư i y.
B. Thuật toán tối ưu vị trí các trạm thu
Sau khi lựa chọn ư c vị trí an ầu thì nhiệm v c a bài
toán tối ưu à t m ra m t vị trí tối ưu lân cận vị trí an ầu
(bán kính c a vùng lựa chọn này ph thu c vào ịa h nh ặt
trạm và yêu cầu c thể c a hệ thống, thư ng thì bán kính này
ư c chọn khoảng 3 m ến 1000m) sao cho hệ thống tạo ra
m t vùng quan sát v i sai số cho trư c có diện tích l n nhất.
Để tối ưu hóa vị trí c a các trạm thu theo tiêu chí tạo ra
vùng quan sát DN có diện tích l n nhất, tác giả xây dựng thuật
toán như sau:
: Trong v ng cho trư c, chọn ng u nhi n m t tập
h p N trạm thu: M1(x1, y1, z1), M2(x2, y2, z2), M3(x3, y3, z3 …
MN (xN, yN, zN Dựa tr n ết quả ã tính toán, v i t h p V1
(M1, M2, M3… N ã chọn sẽ có giá trị thích nghi là STN1
c 2: Từ các iểm ặt trạm an ầu M1(x1, y1, z1), lấy
Hình 3. V ng ph sóng hi m c ti u tọa
3 36N và 5 47 36 E
ng u nhi n các iểm M11, M12, M 3… M1n (n là số tự nhiên
ư c chọn theo yêu cầu ngư i dùng và khả năng tính toán c a
máy tính , các iểm M11, M12, M 3… M1n nằm trên m t ư ng
tròn có t m à iểm M1 và án ính à R= 5 m, ể ảm bảo có
cùng m t phân bố
c 3: Từ tập h p các iểm MNn, xây dựng ư c các tập
Vn, m i tập Vn này sẽ có các giá trị thích nghi tương ứng là
STNn.
c 4: Kiểm tra iều kiện lựa chọn c a các STNn và chọn
ra các tập gần tối ưu Vn*.
c 5: V i các tập Vn* kiểm tra iều kiện h i t . Nếu
ng th chỉ ra tập Vn* tối ưu Nếu sai thì thay Vn bằng Vn* và
lặp lại ư c 2.
Hình 4. V ng ph sóng hi m c ti u tọa
3 N và 5 49 7E
Hình 5. V ng ph sóng t ng h p hi m c ti u i chuyển
tr n hu vực s n ay Hình 6. ưu ồ thuật toán t m vị trí tối ưu các trạm thu
2
- C. Kết quả tối ưu vị trí các trạm thu thu N tăng n th sai số t ng quát và sai số hình học GDOP
Theo thuật toán tối ưu này việc tối ưu hóa vị trí ặt các (Geometric Dilution Of Pricision) c a hệ thống giảm i, m i
trạm thu sẽ tạo ra m t hệ thống giám sát có vùng quan sát v i phân bố sẽ có các giá trị sai số khác nhau ;
diện tích l n nhất, trong bài toán c thể này vùng quan sát sẽ V i mức sai số yêu cầu cho hệ thống ra a th ng khi
ư c tính cho giá trị sai số là δ = 4,5m [4]. giám sát máy bay vùng giám sát gần (bao gồm cả ư ng
Kết quả tính toán trình bày bảng I và các hình vẽ 7, hình ăng và hu vực cất hạ cánh) là 7,5m [6], tuy nhiên v i kích
8 thư c nh hơn c a các phương tiện cần giám sát tr n ư ng
ăng à : chuy n ng, xe Bus,Taxi.. thì yêu cầu sai số cần
nh hơn mức 7,5m, c thể à ể giám sát ư c các phương tiện
này sai số c a hệ thống ư c yêu cầu mức δ = 4,5 m, y
cũng à ti u chuẩn ể chúng ta xem xét tính toán số ư ng các
trạm thu.
Các hình vẽ ư i y thể hiện vị trí và số ư ng các trạm và
các vùng quan sát v i các giá trị sai số c thể trên m t sân bay.
Hình 7. V ng sai số tr n ư ng ăng hi chưa tối ưu
Hình 9. Sai số tr n ư ng ăng hi số trạm thu N=7
Khi số ư ng các trạm thu là 7 trạm th tr n ư ng ăng
Hình 8. V ng sai số tr n ư ng ăng hi ã tối ưu vùng sai số nh nhất à δ > 5m, uất hiện các vùng sai số 5m 6m Diện
BẢNG I TỌA Đ CÁC TRẠ THU TRƯỚC VÀ SAU HI TỐI ƯU tích vùng sai số δ = 4,5m à 8,9 84 m2.
Hình 10. Sai số tr n ư ng ăng hi số trạm thu N=
Khi số ư ng các trạm thu là 11trạm th tr n ư ng ăng
vùng sai số 4m
- B. Ảnh hưởng của từng trạm đến sai số chung của hệ thống trạm thu lại ảnh hư ng nhiều là 2 trạm số 6 và số 7 (xuống còn
Trong phần này chúng ta sẽ khảo sát sự ảnh hư ng c a từng 18.7583 Km2 và 18.5875 Km2).
trạm thu trong hệ thống. Khi từng trạm hông thu ư c tín hiệu
BẢNG II TRẠ THU BỊ ẤT TÍN HIỆU VÀ DIỆN TÍCH VÙNG SAI SỐ
thì sẽ ảnh hư ng như thế nào ến sai số chung c a toàn hệ
thống. Dựa trên kết quả phân tích các khảo sát này sẽ có các
phương án ố trí dự phòng cho các trạm thu có ảnh hư ng
nhiều ến sai số chung.
Bảng II cho thấy sự ảnh hư ng c thể c a từng trạm thu
ến diện tích vùng sai số δ = 4,5 m khi từng trạm thu bị mất tín
hiệu.Các hình vẽ từ hình 11 ến hình 13 thể hiện vùng sai số
trên các khu vực tại sân bay.
Từ ết quả hảo sát tr n cho thấy, hi thiết ế hệ thống
MLAT giám sát s n ay ch ng ta n n tính ến hệ số ự phòng
Hình 11. Vùng sai số hi mất trạm thu số 9 cho các trạm thu vị trí có ảnh hư ng nhiều hơn ến sai số
chung c a toàn hệ thống ví trạm số 9
IV. KẾT LUẬN
Bài áo tr nh ày các tính toán cơ ản về trạm thu c a hệ
thống MLAT, v i các kết quả ã n u trên cho phép khi xây
dựng hệ thống trên thực ịa ác ịnh ư c số ư ng các trạm
cần thiết ể ảm bảo sai số mong muốn, vị trí ặt các trạm tối
ưu nh t, có các hệ số dự phòng v i các trạm thu có ảnh hư ng
nhiều ến sai số c a hệ thống.
Hình 12. V ng sai số hi mất trạm thu số 6
Bài áo này cũng à tài iệu quan trọng ể ối chứng, giám
sát khi khai thác sử d ng các hệ thống AT ư c triển khai
thực tế Việt Nam.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] DANIEL jean-pierre. Multilateration course. ENAC/CNS. 21 June
2010.
[2] IvanA. Mantilla Gaviria, “New Strategies to Improve Multilateration
Systems in the Air Traffic Control”, Valencia, Spain 2013.
[3] Trịnh Đăng hánh, Nguyễn Đức Việt, Nghi n cứu h p nhất ữ iệu cải
thiện chính ác cho hệ thống ra a th ng giám sát m c ti u ay ,
Hình 13. V ng sai số hi mất trạm thu số 8 Tạp chí nghi n cứu hoa học và công nghệ qu n sự Viện hoa học và
công nghệ qu n sự , 9-25, 2-2012.
Các tính toán y cho thấy sự ảnh hư ng c a m i trạm [4] Trịnh Đăng hánh, Nguyễn Đức Việt, Cải thiện chính xác cho hệ
thống ra a th ng giám sát s n ay , Tạp chí khoa học và ĩ thuật (
thu ến sai số chung c a hệ thống, trạm thu ảnh hư ng nhiều Học viện ĩ thuật Quân sự) số 163, 8-2014.
nhất là trạm thu số 9, hi ó tr n ư ng ăng uất hiện những [5] Nguyễn Đức Việt, Trần ạnh Hoàng Improv Th Accuracy
vùng sai số có δ> 5m, ư c thể hiện trong hình 11. Passiv Ra ar Syst ms For onitoring Airports , Tạp chí nghi n cứu
hoa học và công nghệ qu n sự Viện hoa học và công nghệ qu n sự ,
Cũng có những trạm thu ảnh hư ng rất ít ến sai số chung số 36, 4-2015.
c a hệ thống, thể hiện bằng vùng sai số tr n ư ng ăng hi [6] Nguyễn Đức Việt, Trịnh Đăng hánh, Nghi n cứu ảnh hư ng c a
mất trạm thu số 6 và số 8, vùng sai số có δ> 5m so v i khi có cao t i sai số hi ác ịnh vị trí m c ti u trong hệ thống ra a th ng ,
11 trạm thu hông thay i nhiều lắm, thể hiện trong hình Tạp chí khoa học và ĩ thuật ( Học viện ĩ thuật Quân sự) số 168, 6-
2015.
12 và hình 13.
[7] Nguyễn Đức Việt, Trịnh Đăng hánh, Tối ưu hóa mạng các trạm ra a
Ảnh hư ng c a m i trạm thu ến sai số chung c a hệ thống th ng giám sát sân bay theo tiêu chuẩn sai số và vùng ph sóng ,
Tạp chí khoa học và ĩ thuật ( Học viện ĩ thuật Quân sự) số 171, 12-
là khác nhau. Có những trạm thu như số 11 và 4 có ảnh hư ng 2015.
rất nh diện tích vùng sai số δ=4,5m giảm từ 25.599 Km2
xuống còn 24.3126Km2 và 24.3063Km)2. Tuy nhiên có những
4
nguon tai.lieu . vn
