Tài liệu ứng dụng của vhf data link mode 4 trong môi trường cnsatm

1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, các hệ thống dẫn đường hàng không đã dần không còn tương xứng về khả năng cung cấp dẫn đến việc cản trở và phụ phí ngày càng tăng cho khách hàng. Khi lưu lượng bay tăng, trễ dưới mặt đất (phần lớn là do sự cản trở luồng không lưu) và trên không tăng thậm chí hơn cả mức của các vùng tắc nghẽn. Tình trạng này đã trở lên nghiêm trọng khi ngành hàng không dự kiến mức tăng trưởng còn cao hơn trong các năm tới. Trễ tại châu Âu hiện nay chủ yếu là do sự phân chia số lượng lớn các vùng sector nhỏ tại các vùng điều hành và trung tâm Quản lý bay phải sắp đặt và xử lý các vấn đề trong các trung tâm và giữa các trung tâm với nhau. Còn tại Mỹ thì sự tắc nghẽn xảy ra tại các đầu cuối và tại các sân bay, tình trạng tương tự như ở châu Âu là hiện tượng cổ chai tại các tuyến đang được loại bỏ dần dần. Tại các vùng ít phát triển hơn, sự thiếu hụt khả năng giám sát bằng Radar và yếu kém về hạ tầng cơ sở thông tin dẫn đến các hệ thống kém hiệu quả và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn. Cứ mỗi phút tiết kiệm ở trên không của máy bay phản lực đều tiết kiệm hàng triệu USD tiền nhiên liệu cho ngành mỗi năm và giảm đáng kể ô nhiễm môi trường. Mọi nỗ lực đều hướng tới việc làm giảm thời gian bay trên không bằng cách tối ưu hoá đường bay từ điểm khởi hành đến điểm kết thúc và tránh việc bay chờ và mở rộng vùng tiếp cận. Giảm thời gian bay trung bình còn có nghĩa là tăng được lưu lượng bay và tăng tính an toàn. Với các thành công trong các lĩnh vực điện tử viễn thông, tin học và đặc biệt là thông tin vệ tinh và công nghệ liên kết dữ liệu, ý tưởng CNS/ATM của ICAO cung cấp một cơ sở cho hệ thống dẫn đường tương lai đã trở thành hiện thực. Cuối cùng ý tưởng sẽ cho phép người điều khiển tầu bay sắp đặt chuyến bay theo một đường bay tốt nhất, điều chỉnh được một cách linh hoạt, với một hiệu suất tối ưu và chi phí tối thiểu. Khi đó các phương thức và thủ tục cần được thực hiện một cách đầy đủ tính năng và tiềm năng của các công nghệ mới để tăng cường khả năng và độ an toàn. Sự kết hợp của hệ thống quản lý bay với tính chính xác của hệ thống dẫn đường vệ tinh cho phép tầu bay không những bay chính xác trên những không gian 3 chiều không cần sự trợ giúp của các phương tiện dẫn đường mặt đất mà 2 còn sắp đặt cho tầu bay vào các điểm báo cáo (waypoints) trong vài giây của thời gian định trước hoặc theo yêu cầu của kiểm soát viên không lưu. Tính năng dẫn đường 4 chiều này có thể được mở rộng ra cho việc điều khiển thời gian đến tại sân bay. Bất cứ sai lệch nào ở phía thu sẽ được xử lý bởi hệ thống quản lý bay để xem xét xem đường hạ cánh còn được dành sẵn hay không. Các cơ chế máy móc cơ khí khác cũng được thực hiện bổ xung để có thể sử dụng tối đa đường lăn và không phận, do đó sẽ đảm bảo được phân cách an toàn giữa các tầu bay mọi thời điểm.. Kết hợp với các thủ tục phù hợp cùng với các công cụ hiển thị sẽ giúp cho việc cảnh báo tình trạng, CDTI sẽ giúp cho việc đảm bảo phân cách không lưu với sự việc trách nhiệm phân cách được chia sẻ cho cả các kiếm soát viên không lưu và phi công. Một liên kết thông tin không - đất và không - không thời gian thực được mở rộng cho một số lượng lớn đơn vị sử dụng sẽ đòi hỏi một liên kết dữ liệu dung lượng cao và tin cậy. VDL Mode 4 là một liên kết dữ liệu dung lượng lớn cung cấp một số lượng lớn các dịch vụ và chức năng theo các yêu cầu của khái niệm CNS/ATM của ICAO. Để bắt kịp sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ tiến tiến và đòi hỏi ngày càng cao của ngành hàng không dân dụng Việt Nam cũng như quốc tế, việc nghiên cứu công nghệ và triển khai các hệ thống Thông tin - Giám sát - Dẫn đường mới là một đòi hỏi bức thiết cần được thực hiện. Với lưu lượng bay của nước ta hiện nay các hệ thống kỹ thuật vẫn còn đảm bảo được, tuy nhiên với mức tăng trưởng trong tương lai thì sự thay đổi là rất cần thiết vì vận tải hàng không là một môi trường trong suốt không có biên giới và thay đổi trong công nghệ hàng không, nhất là đối với công tác điều hành không lưu, cần phải đồng đều trên toàn thế giới để tương thích với mọi chủng loại tầu bay của các hãng hàng không trên vùng lãnh thổ Việt Nam. Luận văn “ ỨNG DỤNG CỦA VHF DATA LINK MODE 4 TRONG MÔI TRƯỜNG CNS/ATM ” nghiên cứu công nghệ kỹ thuật VHF Data Link Mode 4, một liên kết dữ liệu số sử dụng sóng VHF giữa các phương tiện tham gia giao thông hàng không. Đây là nền tảng cho một loạt các ứng dụng điều hành quản lý không lưu khác sẽ sử dụng đường truyền này để hoạt động thay thế cho các phương thức truyền dẫn tương tự đang sử dụng hiện nay. Luận văn cũng 3 đề cập đến vấn đề triển khai hệ thống mới trong môi trường hàng không hiện nay và tiến trình thay thế các hệ thống cũ trong thời kỳ quá độ. Trong quá trình thực hiện luận văn không tránh khỏi nhiều thiết sót, tôi mong muốn nhận được nhiều ý kiến đóng góp để luận văn được hoàn thiện và thực tế hơn. Qua lời mở đầu này tôi xin được gửi lời trân trọng cảm ơn Tiến sỹ Nguyễn Phương, tập thể các giảng viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đội ngũ cán bộ kỹ thuật Trung tâm quản lý bay miền Bắc cùng các đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt bài luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Lời mở đầu Mục lục Chữ viết tắt được sử dụng trong luận văn Chương I. Kế hoạch quốc gia cho các hệ thống CNS/ATM 1.1. Hoạt động của Trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam 1.2. Hiện trạng của hệ thống hiện tại 1.3. Phân tích đánh giá hiện trạng của hệ thống hiện tại. Chương 2. Sự chuyển dịch sang các hệ thống mới 2.1 Nền tảng 2.1.1. Đặt vấn đề 2.1.2. Hiệu ứng cổ chai trong các hệ thống dẫn đường hiện tại 2.1.3. Những cân nhắc về sự an toàn 2.1.4. Sự thay đổi 2.2.Hệ thống CNS/ATM 2.3. Các thành phần của hệ thống CNS/ATM 2.3.1. Quản lý không lưu- ATM 2.3.2. Thông tin liên lạc 2.3.3. Dẫn đường. 2.3.4. Giám sát. 2.4. Hướng tới hệ thống ATM tương lai. Chương 3: Các kỹ thuật VDL và vai trò của VDL Mode 4 trong hệ 1 3 6 12 12 13 16 21 21 21 22 23 23 24 25 25 26 27 27 28 29 4 thống CNS/ATM 3.1. Giới thiệu 3.2. Tổng quan các dịch vụ VDL 3.2.1. VHF Digital Link 3.2.2. Các chuẩn của ICAO về VDL 3.2.3. VDL Mode 1&2 3.2.4. VDL Mode 3 3.2.5. VDL Mode 4: 3.2.6. Kết luận. 3.2. Tầm cỡ của VDL Mode 4 Chương 4. Mô tả kỹ thuật và nguyên lý hoạt động 4.1. Giới thiệu 4.2. Kỹ thuật nền tảng 4.3. Cấu hình vật lý 4.3.1. Máy thu GNSS 4.3.2. Máy thu phát VHF 4.3.3. Bộ xử lý thông tin 4.4. Các nguyên lý chức năng 4.5. Các thành phần chức năng 4.5.1. Lược đồ điều chế 4.5.2. Cấu trúc khung TDMA 4.5.3. Thời gian hệ thống 4.5.4. Các chùm đồng bộ và thông tin vị trí. 4.5.5. Cấu trúc và phân loại các bản tin 4.5.6. Việc lựa chọn khe thời gian 4.6. Các chế độ hoạt động 4.6.1. Báo cáo độc lập. 4.6.2. Báo cáo trực tiếp 4.7. Quản lý truy cập khe thời gian. 4.7.1. Giao thức quảng bá định kỳ. 4.7.2. Quảng bá tăng cường. 4.7.3. Các bản tin yêu cầu chung 4.7.4. Yêu cầu một hướng. 4.7.5. Yêu cầu trực tiếp/dành riêng đáp ứng khẩn cầu (Directed Request/Plea response Reservation) 4.7.6. Yêu cầu trực tiếp/Dành riêng tự động điều chỉnh(Autotune Reservation) 4.7.7. Yêu cầu truyền tin tức 4.7.8. Truy cập ngẫu nhiên 4.7.9. Truy cập cố định. 4.7.10. Các thủ tục xử lý xung đột khe 4.7.11. Các thủ tục phát lại. 29 29 29 29 30 33 35 37 38 39 39 39 39 40 40 41 42 44 44 44 47 48 49 50 54 55 56 56 56 58 59 60 61 61 62 63 63 64 64 5 4.8. Các cơ chế thông tin end-to-end 4.8.1. Giao thức dịch vụ liên kết dữ liệu (DLS-Data link service) 4.8.2. Chức năng hội tụ phụ thuộc mạng di động (Mobile Subnetwork Dependent Convergence Function - SNDCF) 4.9. Quản trị kết nối. 4.9.1. Các chùm đồng bộ 4.9.2. Các khung nhận dạng chuyển giao (XID) 4.9.3. Truy nhập mạng 4.9.4. Giao thức khoá khe dành riêng 4.9.5. Cách ly mặt đất. 4.9.6. Kênh báo hiệu toàn cầu (Global signalling channels - GSC) 4.9.7. Quản lý tần số. 4.9.8. Bản tin danh mục dịch vụ (Directory of Services – DoS) 4.10. Hoạt động 4.10.1. Các trạm di động 4.10.2. Các trạm mặt đất Chương 5. Các vấn đề về quản lý hệ thống VDL Mode 4 5.1. Các bản tin quản lý kết nối – Link Management 5.1.1. Cấu trúc bản tin chùm đồng bộ – SYNC BURST 5.1.2. Bản tin DoS – Directory of Service 5.2. Vấn đề quản lý phổ tần số 5.2.1. Quản lý phổ trong VDL Mode 4 5.2.2. Các quy tắc về vô tuyến của ITU 5.2.3. Kế hoạch phân bổ tần số cho VDL Mode 4 5.3. Vấn đề quản lý kênh. 5.3.1. Giới thiệu chung 5.3.2. Việc sử dụng đa kênh. 5.3.3. Quản lý kênh và chuyển mạch kênh 5.3.4. Trang thiết bị của trạm mặt đất cho việc sử dụng đa kênh. 5.3.5. Kế hoạch chuyển giao cho tương lai 5.3.6. Một số mô hình đặc trưng của quản lý kênh 5.3.6.1. Mô hình mật độ bay thấp 5.3.6.2. Mô hình mật độ bay trung bình. 5.3.6.3. Mô hình mật độ bay cao Chương 6. Cấu trúc trạm VDL Mode 4 6.1. Giới thiệu 6.2. Vấn đề dự phòng. 6.3. Cấu hình trang bị trên tầu bay 6.3.1. Cấu hình cơ bản 6.3.2. Bộ thu phát 6.3.3. Thiết lập ăng ten trên tầu bay 65 65 66 66 67 67 67 72 75 76 77 78 78 79 81 84 84 84 88 89 89 89 90 90 90 90 94 97 97 98 98 99 102 104 104 104 105 105 105 106 6 6.3.4. Phương án trang bị dự phòng trên tầu bay 6.4. Các phương tiện hoạt động dưới đất 6.5. Cấu trúc trạm mặt đất 6.5.1. Các thành phần của kiến trúc mặt đất 6.5.2. Trạm mặt đất 6.5.3. Mạng mặt đất 6.5.4. Vấn đề dự phòng và tính toàn vẹn của hệ thống mặt đất Kết luận đề xuất và kiến nghị Tài liệu tham khảo CHỮ VIẾT TẮT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN 3D 4D Three-dimensional - Ba chiều Four-dimensional - Bốn chiều 108 109 109 110 110 112 115 117 120 7 ABAS Aircraft-Based Augmentation System - Hệ thống tăng cường trên tầu bay ACARS Aircraft Communication and Reporting System - Hệ thống báo cáo và chuyển thông tin trên tầu bay ACAS Airborne Collision Avoidance System - Hệ thống chống va chạm trên không ACC Area Control Centre - Trung tâm kiểm soát bay đường dài ACI Adjacent Channel Interference - Nhiễu kênh lân cận ACL ATC Clearance and Information - Dịch vụ thông tin kiểm tra không lưu ACM ATC Communications Management - Dịch vụ quản lý thông tin không lưu Airborne Conflict Management - Quản lý xung đột không phận ADEP Aerodrome of Departure - Sân bay cất cánh ADES Aerodrome of Destination - Sân bay hạ cánh ADS Automatic Dependent Surveillance - Giám sát tự động độc lập ADS-A Addressed ADS - Giám sát tự động độc lập phát trực tiếp ADS-B ADS-Broadcast - Giám sát tự động độc lập phát quảng bá ADS-C ADS-Contract - Giám sát tự động độc lập rút gọn AEEC Airline Electronic Engineering Committee - Hội kỹ sư diện tử hàng không AIRSAW Airborne Situation(al) Awareness - Cảnh báo tình trạng không phận AIS Aeronautical Information Services - Dịch vụ không báo AMCP Aeronautical Telecommunications Panel - Phân ban thông tin hàng không AMSS Aeronautical Mobile Satellite Service - Hệ thống vệ tinh lưu động hàng không ANC Air Navigation Commission - Hội đồng dẫn đường hàng không AOC Airline Operational Centre - Quản lý hoạt động khai thác hàng không APP Approach Control - Kiểm soát tiếp cận APV Approach with Vertical Guidance - Tiếp cận dẫn đường thẳng đứng ASAS Airborne Separations Assurance System - Hệ thống bảo đảm phân cách không lưu ASM Airspace Management - Quản lý vùng trời A-SMGCS Advanced Surface Movement Guidance and Control System - Hệ thống tăng cường kiểm soát và chỉ dẫn các hoạt động bề mặt 8 ASSAP AT ATC ATCC ATFM ATIS ATIS-B ATM ATN ATMCP lý bay ATS ATSAW lưu ATSU Airborne Surveillance and Separation Assurance Processing Xử lý bảo đảm phân cách và dẫn đường hàng không Air Transport - Loại tầu bay thương mại chở khách hoặc Airborne Transponder - Máy thu phát trên không Air Traffic Control - Công tác kiểm soát không lưu Air Traffic Control Centre - Trung tâm kiểm soát không lưu Air Traffic Flow Management - Quản lý luông không lưu Automatic Terminal Information Service - Dịch vụ thông tự động khu vực trung cận ATIS-Broadcast - Dịch vụ thông tự động khu vực trung cận phát quảng bá Air Traffic Management - Quản lý bay Aeronautical Telecommunications Network - Mạng thông tin viễn thông hàng không Air Traffic Management Concept Panel - Nhóm nghiên cứu về quản Air Traffic Services - Dịch vụ không lưu Air Traffic Situation(al) Awareness - Cảnh báo tình trạng không Air Traffic Services Unit - Đơn vị dịch vụ không lưu BER BND Bit Error Rate - Tỉ lệ lỗi bit Big Negative Dither - Giao thức dung sai âm lớn CA CAA CARD Conflict Alert - Cảnh báo xung đột Civil Aviation Authority - Nhà chức trách hàng không dân dụng CNS Applications Research and Development program - chương trình nghiên cứu và phát triển úng dụng Thông tin/Dẫn đường/Giám sát Cost Benefit Analysis - Phân tích quan hệ vốn/ lãi Co-Channel Interference - Nhiễu đồng kênh Conflict Detection - Dò tìm xung đột Conflict Detection and Resolution - Dò tìm và giải quyết CBA CCI CD CD&R xung đột CDTI CDU Cockpit Display of Traffic Information - màn hình hiển thị nền không lưu trong buồng lái Cockpit Display Unit - Màn hình hiển thị trên buông lái 9 CFMU trung tâm CNS Central Flow Management Unit - Đơn vị quản lý luồng Communications, Navigation and Surveillance - Thông tin, dẫn đường và giám sát CNS Ground Station - Trạm thông tin, dẫn đường và giám sát mặt CNSGS đất CNS/ATM Communications, Navigation, Surveillance [in support of] Air Traffic Management - Thông tin, dẫn đường và giám sát [hỗ trợ cho] Quản lý không lưu CP Conflict Prevention - Chống xung đột CPDLC Controller-Pilot Data Link Communications - Thông tin kết nối dữ liệu giữa kiểm soát viên không lưu và phi công CPR Compact Position Reporting - Báo cáo vị trí rút gọn CR Conflict Resolution - Giải quyết xung đột CRC Cyclic Redundancy Check - Mã kiểm tra dư vòng CWP Controller Working Position - Vị trí điều hành bay (của kiểm soát viên ) DAP Downlink of Aircraft Parameters - Thu các tham số của tầu bay DAS Delegated Airborne Separation - Phân cách không lưu tiêu chuẩn DCL Departure Clearance Service - Dịch vụ dọn đường khởi hành DFIS Data link FIS - Liên kết dữ liệu dành cho dịch vụ thông tin bay DGNSS Differential GNSS - Dẫn đường vệ tinh vi sai DLIC Data Link Initiation Capability - Tính năng khởi tạo liên kết dữ liệu DLS VDL Mode 4 Data Link Services - Các dịch vụ VDL Mode 4 DME Distance Measuring Equipment - Thiết bị đo khoảng cách DoS Directory of Services - Bản tin danh sách dịch vụ ECAC European Civil Aviation Conference - Hiệp hội hàng không dân dụng châu Âu EFR Extended Flight Rules - Các quy tắc bay mở rộng ETA Estimated Time of Arrival - Giờ tới dự kiến E-TIBA Enhanced TIBA - TIB tăng cường ETSI European Telecommunications Standards - Chuẩn viễn thông châu Âu EVA Extended Visual Acquisition - Tầm nhìn mở rộng EU European Union - Liên minh châu Âu EUROCAE European Organisation for Civil Aviation Equipment - Tổ chức châu Âu về phương tiện hàng không dân dụng 10 EUROCONTROL European Organisation for the safety of Air Navigation - Tổ chức châu Âu về an toàn dẫn đường hàng không FAA Federal Aviation Agency - Chi nhánh hàng không liên bang FANS Future Air Navigation System - Tổ chức nghiên cứu các hệ thống dẫn đường tương lai FARAWAY Fusion of Radar & ADS data through two WAY data link - Sự kết hợp Radar và ADS trong liên kết dữ liệu 2 chiều FAS Final Approach Segment - Đoạn tiếp cận cuối cùng FDPS Flight Data Processing System - Hệ thống xử lý dữ liệu bay FFAS Free Flight Airspace - Vùng bay tự do (bay bằng) FIR Flight Information Region - Vùng thông báo bay FIS Flight Information Services - Dịch vụ thông báo bay FIS-B FIS Broadcast - Dịch vụ thông báo bay quảng bá FL Flight Level - Mực bay FLIPCY Flight Plan Consistence - Bản tin kế hoạch bay FMC Flight Management Computer - Máy tính quản lý bay FMS Flight Management System - Hệ thống quản lý bay GA GBAS mặt đất GES GFSK Gaussian GLONASS GLS tinh GND GNSS General Aviation - Tầu bay nhỏ (thường) Ground-based Augmentation System - Hệ thống tăng cường Ground Earth Station - Trạm vệ tinh mặt đất Gaussian Filtered Frequency Shift Keying - Khoá dịch tần lọc Global Orbiting Navigation Satellite System - Hệ thống dẫn đường vệ tinh quỹ đạo toàn cầu GNSS Landing System - Hệ thống hạ cánh sử dụng dẫn đường vệ Ground channel - Kênh mặt đất Global Navigation Satellite System - Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu GPS Global Positioning System - Hệ thống định vị toàn cầu GPWS Ground Proximity Warning System - Hệ thống cảnh báo va chạm mặt đất GR General Request - Bản tin yêu cầu chung GRAS Ground-based Regional Augmentation System - Hệ thống tăng cường mặt đất vùng GS Ground Station - Trạm mặt đất 11 GSC Global Signalling Channel - Kênh báo hiệu toàn cầu HF I/O ICAO High Frequency - Tần số cao Input/Output - Vào/Ra International Civil Aviation Organization - Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế Identification - Mã nhận dạng Instrument Flight Rules - Các quy tắc bay có khí tài Instrument Meteorological Conditions - Công cụ đo điều kiện khí ID IFR IMC tượng INS IPV IRS ISO ITC Inertial Navigation System - hệ thống dẫn đường quán tính Instrument approach with vertical guidance - Hệ thống tiếp cận dẫn đường dọc Inertial Reference System - Hệ thống chuẩn quán tính International Standards Organisation - Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế Integrated Timing Concept - Khái niệm thời gian kết hợp LAN LC LD LOS LSC Local Area Network - Mạng nội bộ Lead Climb - Tăng độ cao Lead descent - Hạ độ cao Line of Sight - Trong tầm nhìn thẳng Local Signalling Channel - Kênh báo hiệu tại chỗ m MAS MET meter - Mét Managed Airspace - Vùng trời được quản lý Meteorological Services for Air Navigation - Dịch vụ khí tượng cho dẫn đường Message Error Rate - Mức độ lỗi bản tin Meteorological Aerodrome Report - Báo cáo thông tin thời tiết MER METAR vùng trời MIDS MMR Mode S MSAS Multifunctional Information Distribution System - Hệ thống phân phát thông tin đa năng Multimode Receiver - Máy thu đa chế độ Mode Select - Chế độ lựa chọn (Lựa chọn hoạt động kết hợp cùng hệ thống Radar thứ cấp) MTSAT Satellite-based Augmentation System - Hệ thống tăng cường vệ tinh MTSAT 12 NAV ND NEAP NUC Navigation - Dẫn đường Navigation Display - Hiển thị dẫn đường North European CNS/ATM Applications Project - Dự án ứng dụng CNS/ATM Bắc Âu Nautical Mile - Dặm (= 1.835 km) Notice to Airmen - Thông báo hàng không Non-Precision Approach - Tiếp cận không chính xác Non-Precision Approach with Vertical Guidance - Tiếp cận không chính xác với dẫn đường dọc Navigation Uncertainty Category - Dẫn đường không chính xác OAT OLDI Operational Air Traffic - Hoạt động điều hành bay On-Line Data Interchange - Trao đổi thông tin trực tuyến PA PDC PFD PIREP PR PRM PSR PSU Precision Approach - Tiếp cận chính xác Pre-Departure Clearance - Kiểm tra trước khi cất cánh Primary Flight Display - Hiển thị thông tin bay thức cấp Pilot Report - Báo cáo từ phi công Position Report - Báo cáo vị trí Precision Runway Monitoring - Giám sát đường lăn chính xác Primary Surveillance Radar - Radar giám sát sơ cấp Power Supply Unit - khối cấp nguồn QoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụ RF RNAV RNE RSC Rx Radio Frequency - Cao tần Area Navigation - Vùng dẫn đường Rapid Net Entry - Truy nhập mạng nhanh Regional Signalling Channel - Kênh báo hiệu vùng Receiver - Máy thu s SA SAR SARPs thực thi SATCOM second - Giây Separation Assurance - Bảo đảm phân cách Search and Rescue - Tìm kiếm cứu nguy Standards and Recommended Practices - Chuẩn và khuyến nghị NM NOTAM NPA NPV Satellite Voice and Data Communications - Thông tin dữ liệu và thoại vệ tinh 13 SBAS vệ tinh SIGMET SMGCS SMR SSR STDMA SUA TAF TCAS Satellite-Based Augmentation System - Hệ thống tăng cường Significant Meteorology - Bản tin khí tượng quan trọng Surface Movement Guidance and Control System - Hệ thống kiểm soát và chỉ dẫn các hoạt động bề mặt Surface Movement Radar - Radar giám sát hoạt động bề mặt Secondary Surveillance Radar - Radar giám sát thứ cấp Self-organising Time Division Multiple Access - Đa truy nhập phân chia thời gian tự tổ chức Special Use Airspace - Vùng trời sử dụng đặc biệt TIS TIS-B TMA TWR Tx Aerodrome Forecast - Dự đoán vùng trời Traffic alert and Collision Avoidance System - Hệ thống chống va chạm và cảnh báo lưu lượng Trajectory Change Point - Điểm thay đổi quỹ đạo bay Transmission Control Protocol/Internet Protocol - Giao thức điều khiển phát/Giao thức internet Time Division Multiple Access - Đa truy nhập phân chia thời gian Traffic Information Broadcast by Aircraft - Quảng bá thông tin bay bởi tầu bay Traffic Information Service - Dịch vụ thông báo bay TIS Broadcast - Dịch vụ thông báo bay quảng bá Terminal (Movement) Area - Vùng đầu cuối Control Tower - Đài chỉ huy Transmitter - Máy phát UAT UDP UMAS UTC Universal Access Transceiver - Máy thu phát truy nhập toàn cầu User Datagram Protocol - Giao thức gói dữ liệu người sử dụng Unmanaged Airspace - Vùng trời chưa quản lý Co-ordinated Universal Time - Thời gian chuẩn toàn cầu VDL VFR VHF VLMC VMC VOLMET VHF Digital Link - Liên kết dữ liệu sử dụng sóng VHF Visual Flight Rules - Quy tắc bay bằng mắt Very High Frequency - Tần số rất cao Virtual Link Management Channel - Kênh quản lý liên kết ảo Visual Meteorological Conditions - Điều kiện khí tượng nhìn được Aeronautical Meteorological Broadcast - Bản tin quảng bá khí tượng hàng không TCP TCP/IP TDMA TIBA 14 VSS 4 VDL Mode 4 Specific Services - Các dịch vụ dặc trưng VDL Mode WAAS Wide Area Augmentation System - Hệ thống tăng cường vùng rộng XID Xmt XPDR Exchange Identity frames - Khung nhận dạng trao đổi Transmit - Phát Transponder - Máy thu phát CHƯƠNG I. KẾ HOẠCH QUỐC GIA CHO CÁC HỆ THỐNG CNS/ATM Nội dung của chương này đề cập đến các vấn đề sau: - Giới thiệu về trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam, các dịch vụ cung cấp và hệ thống trang thiết bị đảm bảo cho hoạt động hiện tại. 15 - Đánh giá theo tiêu chuẩn của Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ICAO về hiện trạng của các hệ thống hiện tại cũng như theo sự phát triển của ngành hàng không để nêu nên sự cần thiết cải tổ các hệ thống hiện tại 1.1. Hoạt động của Trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam (VATM – Viet Nam Air Traffic Management). Là một doanh nghiệp nhà nước hoạt động trong ngành hàng không, chức năng và nhiệm vụ chính của VATM là: a) Cung cấp các dịch vụ không lưu bao gồm: - Dịch vụ điều hành không lưu bao gồm tại sân bay (TWR), vùng tiếp cận (APP) và đường dài (ACC). - Công tác thông báo bay (FIS) và các dịch vụ cảnh báo (ALRS) b) Quản lý vùng trời, không phận quốc gia: - Quản lý các phương tiện cơ sở hạ tầng cho không vận - Thiết lập các đường bay và phối hợp trong việc sử dụng vùng trời Ngoài ra còn có các dịch vụ khác như Dịch vụ khí tượng, tìm kiếm cứu nguy, huấn luyện đào tạo ... Cùng yêu với cầu phát triển của ngành hàng không quốc tế, tổ chức hàng không quốc tế ICAO đã có những giám sát, khuyến nghị hướng dẫn các quốc gia trong các hệ thống tổ chức quản lý không lưu. Theo ICAO yêu cầu, để cung cấp các dịch vụ tốt nhất theo yêu cầu của các khách hàng thì một hệ thống quản lý bay cần phải cung cấp tất cả các dịch vụ cơ bản là: i. Quản lý không lưu - Air traffic management: Quản lý chung các dịch vụ cung cấp, phối kết hợp đồng bộ các dịch vụ để đạt được kết quả tốt nhất. ii. Dịch vụ không lưu - Air traffic services: Điều hành bay trực tiếp các tầu bay trong vùng thông báo bay. iii. Dịch vụ thông tin liên lạc - Communication services: Hay còn gọi là các dịch vụ thông tin cố định hàng không bao gồm thông tin thoại, số liệu giữa các đơn vị kiểm soát không lưu nội địa, quốc tế với nhau và với tầu bay. Mạng bao gồm các hệ thống thông tin trực thoại, hệ thống chuyển tiếp điện văn 16 iv. v. vi. vii. tự động sử dụng các đường truyền dẫn viễn thông quy mô lớn. Dịch vụ giám sát - surveillance services: Giám sát tất cả các hoạt động bay trong vùng thông báo bay, sử dụng các Radar tại các trạm thu thập xử lý, lưu trữ và phân phát các dữ liệu bay về trung tâm phục vụ cho việc điều hành bay Dịch vụ dẫn đường - Navigation services: Sử dụng các phương tiện dẫn đường như đèn hiệu, NDB, VOR/DME hoặc vệ tinh để dẫn đường cho các tầu bay. Dịch vụ khí tượng hàng không - Metereological services: Giám sát các hiện tượng thời tiết trong vùng thông báo bay, xử lý các số liệu thời tiết và cấp phát cho tất cả các đơn vị liên quan Dịch vụ cảnh báo, tìm kiếm & cứu nạn - Alert, search and rescuse services: Tổ chức tốt các mạng lưới tìm kiếm cứu nguy trên quy mô quốc gia, quốc tế, sắn sàng ứng phó với các tình huống lâm nạn của tầu bay. 1.2. Hiện trạng của hệ thống hiện tại Không phận Việt Nam được quản lý chia thành 2 vùng thông báo bay (FIR- Flight Information Region) là FIR Hà Nội và FIR Hồ Chí Minh. FIR Hà Nội bao gồm 9 đường bay, trong đó có 3 đường bay quốc tế, 6 đường bay nội địa với 01 sân bay quốc tế và 04 sân bay địa phương. FIR Hồ Chí Minh rộng hơn với 18 đường bay quốc tế và 11 đường bay nội địa (Hình 1.1). Hệ thống thông tin cố định hàng không sử dụng các tuyến truyền dẫn VSAT, Viba, và cáp quang cung cấp các dịch vụ trực thoại Hotline giữa các trung tâm chỉ huy bay. Việc liên lạc không địa sử dụng các hệ thống điều khiển xa VHF với cơ chế điều biên AM 25kHz công suất phát lớn lên đến 250W tạo nên mạng lưới các trạm VHF bao phủ toàn bộ các FIR (hình 1.2) và hệ thống thu phát HF đơn biên. Hệ thống chuyển tiếp điện văn tự động AMSC được đặt tại các trung tâm HAN, DNA, HCM và Trung tâm điều hành chỉ huy bay kết nối sử dụng các phương tiện truyền dẫn nêu trên. 17 Hệ thống giám sát được cơ cấu bởi các trạm Radar sơ cấp (PSR) tầm phủ 80 dặm và các trạm Radar thứ cấp (SSR) tầm phủ 250 dặm có nhiệm vụ thu thập các thông tin tầu bay cung cấp cho các trung tâm xử lý số liệu Radar tại 2 FIR. Sơ đồ trạm và tầm phủ được mô tả như hình 1.3 dưới đây. Hình 1.1. Các vùng thông báo bay Việt Nam và các đường bay. 18 Hình 1.2. Các trạm VHF và tầm phủ tương ứng trên lãnh thổ Việt Nam Dịch vụ dẫn đường được cung cấp bởi các đài NDB (Non-Directional Beacons) và DVOR/DME (VHF Doppler Omi Range/Distance Mesuring Equipment) trải dài trên các tuyến bay nội địa và quốc tế phục vụ việc dấn đường (Hình 1.4).Tại các sân bay với yêu cầu cao về lưu lượng có sự phối hợp giữa các đài NDB, hệ thống đèn tín hiệu và các phương tiện hạ cánh lắp đặt tại đường băng. Hình 1.3. Tầm phủ Radar trên lãnh thổ Việt Nam Dịch vụ cảnh báo, tìm kiếm và cứu nạn SAR được tổ chức thành ba trung tâm được quản lý trực tiếp bởi VATM bao gồm: 19 + 02 trung tâm tìm kiếm và cứu nạn tại HAN và HCM + 01 trung tâm con tại DNA Các trung tâm trên hoạt động có sự phối hợp cùng các nhà chức trách các cụm cảng hàng không và trung tâm tìm tiếm cứu nạn quốc gia đảm bảo dịch vụ nhanh nhất trong mọi trường hợp khẩn cấp. Hình 1.4. Hệ thống các phương tiện dẫn đường kết hợp. 1.3. Phân tích đánh giá hiện trạng của hệ thống hiện tại. 20 Như đã giới thiệu trên, quá trình bảo đảm cho tàu bay bay an toàn từ điểm khởi hành ban đầu tới điểm đến kết thúc yêu cầu các hệ thống quản lý không lưu phải hoạt động có hiệu quả và phải có sự phối hợp chặt chẽ của ba hệ thống chức năng chính: Thông tin liên lạc, Dẫn đường và Giám sát. Trong đó Thông tin liên lạc là việc trao đổi các thông tin thoại và dữ liệu giữa người lái và kiểm soát viên không lưu hoặc các trung tâm kế cận. Dẫn đường chỉ vị trí tàu bay cho tổ lái. Giám sát chỉ vị trí tàu bay cho kiểm soát viên không lưu, việc đó bao gồm chuyển các tin tức về dẫn đường từ tầu bay cho các trung tâm kiểm soát không lưu để tạo điều kiên giám sát và ghi hình liên tục các vị trí liên quan của tàu bay của tàu bay. ICAO gọi ba chức năng chính này là CNS và xem chúng là các dịch vụ hỗ trợ cơ bản cho các hệ thống quản lý không lưu. Sự phát triển của ngành Hàng không dân dụng cũng như sự phát triển ngày càng tinh vi của tàu bay và công nghệ điện tử đã làm các hệ thống hiện tại ngày càng bộc lộ nhiều hạn chế. Đầu những năm 1980, tổ chức HKĐ quốc tế đã thừa nhận những hạn chế đang gia tăng của các hệ thống không vận hiện tại và sự cần thiết phải cải thiện để đưa ngành HKĐ vào thế kỷ 21. Năm 1993 ICAO đã thành lập uỷ ban đặc biệt về các hệ thống dẫn đường tương lại (FANS) với nhiệm vụ nghiên cứu, xác định và đánh giá các khái niệm, công nghệ mới và đưa ra các khuyến cáo cho phối hợp xây dụng hệ thống không vận theo thể thức tiến trình trong 25 năm tới. Các khuyến cáo đã được đưa ra cho từng quốc gia về việc lập kế hoạch thực hiện thành công các hệ thống CNS/ATM trên phạm vi toàn cầu. Việc đánh giá, lập kế hoạch và thực hiện cần được thực hiện đồng bộ trên mọi phương diện của CNS/ATM tức là trên các hệ thống Thông tin liên lạc, Dẫn đường, Giám sát và Hệ thống quản lý không lưu ATM. Việc thực hiện cũng phải có sự phối hợp tham gia đầy đủ của các đối tác và trên ba phạm vi: Toàn cầu, Quốc gia và Khu vực. Trong khuôn khổ của luận văn này chỉ đề cập đến việc đánh giá và lập kế hoạch phát triển kỹ thuật cho hệ thống trong phạm vi quốc gia. Trước hết cần phải đánh giá khả năng sẵn có của các hệ thống kỹ thuật và dịch vụ. Cần đánh giá hạ tầng cơ sở hiện tại trên các hạng mục : Các cảng hàng không, Vùng trời, Thông tin liên lạc. Các thông kê về hệ thống hiện tại được thể hiện trong các bảng sau: Bảng 1.1. Hiện tại hạ tầng cơ sở – Các cảng hàng không