Đề tài " Nghiên cứu khai thác hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR" 1 MỤC LỤC CH¦¥NG 1: KH I QU T CHUNG V C C H TH NG D N NG V Á Á Ề Á Ệ Ố Ẫ ĐƯỜ Ệ TINH 14 1.1 Khái quát chung 14 1.2 Các h th ng d n ng v tinh trên th gi iệ ố ẫ đườ ệ ế ớ 16 1.3 Các h to s d ng trong d n ng v tinhệ ạđộ ử ụ ẫ đườ ệ 32 1.4 H th i gianệ ờ 36 1.5 L ch v tinhị ệ 39 1.6 So sánh gi a hai h th ng v gi i pháp l a ch nữ ệ ố à ả ự ọ 39 CH¦¥NG 2: NGUYÊN LÝ L M VI C C A H TH NG D N NG V À Ệ Ủ Ệ Ố Ẫ ĐƯỜ Ệ TINH NAVSTAR 43 2.1 Nguyên lý d n ng c a h th ng d n ng v tinh NAVSTARẫ đườ ủ ệ ố ẫ đườ ệ 43 2.2 Xác nh kho ng cách gi nh v trong ph ng pháp d n ngđị ả ảđểđị ị ươ ẫ đườ 44 2.3 nh v t ng i th i gian th c GPS (DGPS Differential GPS)Đị ị ươ đố ờ ự 49 2.4 Tín hi u d n ng t v tinh trong h th ng GPSệ ẫ đườ ừ ệ ệ ố 51 2.5 C u trúc máy thu GPSấ 68 2.6 chính xác c a h th ng GPS v các l i ng truy nĐộ ủ ệ ố à ỗ đườ ề 75 CH¦¥NG 3: C I M KHAI TH C H TH NG D N NG V TINH ĐẶ ĐỂ Á Ệ Ố Ẫ ĐƯỜ Ệ TRÊN M Y BAY BOEING 777Á 78 3.1 Gi i thi u h th ng d n ng v tinh trên máy bay Boeing 777ớ ệ ệ ố ẫ đườ ệ 78 3.2 Máy thu tín hi u v tinh GPS trên máy bay Boeing 777ệ ệ 79 3.3 Ch c n ng các kh i trong h th ng GPS trên máy bay Boeing 777ứ ă ố ệ ố 84 3.4 Công tác ki m tra m t tể ặ đấ 95 3.5 Công tác b o d ng cho h th ng GPS trên máy bay Boeing 777ả ưỡ ệ ố 96 2 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên: Lớp : Khoá : Chuyên ngành : Điện - Điện tử 1. Tên đề tài Nghiên cứu khai thác hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR 2. Hình thức đề tài Nghiên cứu và khai thác sử dụng 3. Mục đích đề tài - Hiểu được khái quát chung về các hệ thống dẫn đường vệ tinh - Hiểu được tính năng, kết cấu, nguyên lý làm việc và đặc điểm khai thác của hệ thống dẫn đường vệ tinh trên Boeing 777; 3 - Củng cố và hệ thống lại các kiến thức trong quá trình học tập để làm cơ sở cho quá trình công tác sau này. 4. Số liệu và tài liệu chính cần sử dụng - Giáo trình các hệ thống dẫn đường hàng không; - Global Positioning System, International Navigation and Intergration. Mohinder S. Grewal, Lawwrence R. Well and Angus P. Andrews; - Avionic Fundamentals; - Tài liệu hướng dẫn bảo dưỡng (Aircraft Maintenance Manual) của máy bay Boeing 777, Version 01-2005. 5. Nhiệm vụ a) Nội dung - Lời nói đầu - Chương 1: Khái quát chung về các hệ thống dẫn đường vệ tinh - Chương 2: Đặc điểm nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR - Chương 3: Đặc điểm khai thác hệ thống dẫn đường vệ tinh trên Boeing 777 - Kết luận. b) Các bản vẽ kỹ thuật - Sơ đồ cấu trúc hệ thống dẫn đường vệ tinh; - Sơ đồ hệ thống dẫn đường vệ tinh trên máy bay Boeing 777; - Sơ đồ xử lý tín hiệu của hệ thống NAVSTAR. 6. Thời gian Ngày giao : Ngày nộp : Ngày …… tháng năm 4 HỌC VIÊN THỰC HIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN 5 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… … Điểm hướng dẫn:………… Điểm phản biện:…………. Điểm bảo vệ:…………… Điểm tổng hợp:………… Ngày …. Tháng năm 6 MỤC LỤC 6 L I NÓI UỜ ĐẦ 11 CÁC T VI T T TỪ Ế Ắ 13 CH¦¥NG 1: KH I QU T CHUNG V C C H TH NG D N NG V Á Á Ề Á Ệ Ố Ẫ ĐƯỜ Ệ TINH 14 1.1 Khái quát chung 14 1.2 Các h th ng d n ng v tinh trên th gi iệ ố ẫ đườ ệ ế ớ 16 1.2.1 C s chung v lý thuy t d n ngơ ở ề ế ẫ đườ 16 a) D n ng b ng a tiêu (Pilotage): Trong th i k u, máyẫ đườ ằ đị ờ ỳ đầ bay th ng ho t ng v i c ly ng n, t c th p, i u ki n th i ti tườ ạ độ ớ ự ắ ố độ ấ ở đề ệ ờ ế t t, ng i lái có th quan sát c các a tiêu trên m t t (các nhố ườ ể đượ đị ặ đấ đỉ núi, con sông, ng n tháp ) ã bi t d n ng cho máy bay t iọ … đ ế để ẫ đườ ớ i m qui nh. ây l ph ng pháp n gi n nh t trong các ph ngđể đị Đ à ươ đơ ả ấ ươ pháp d n ng.ẫ đườ 16 b) D n ng b ng sa (Dead Reckoning): Ph ng pháp n y sẫ đườ ằ đồ ươ à ử d ng la b n t nh h ng, s d ng ng h h p m ng o ụ à ừ để đị ướ ử ụ đồ ồ ộ à để đ độ cao, t c , t ó xác nh c h ng c n bay t ó a ra quy t nhố độ ừđ đị đượ ướ ầ ừđ đư ế đị d n ng. ây l ph ng pháp c i n nh ng có chính xác khôngẫ đườ Đ à ươ ổđể ư độ cao 16 c) D n ng thiên v n (Celestial Navigation): C n c v o gócẫ đườ ă ă ứ à gi a tr c d c máy bay v các thiên th ã bi t tr c nh : m t tr i, m tữ ụ ọ à ểđ ế ướ ư ặ ờ ặ tr ng v các ngôi sao t ng th i i m xác nh d n ng choă à ở ừ ờ để đị để ẫ đườ ph ng ti n bay n i m quy nh. C ng nh ph ng pháp d n ngươ ệ đế để đị ũ ư ươ ẫ đườ b ng a tiêu, ph ng pháp d n ng b ng thiên v n ch c sằ đị ươ ẫ đườ ằ ă ỉ đượ ử d ng khi i u ki n th i ti t t t.ụ đ ề ệ ờ ế ố 16 d) D n ng quán tính (Inertial Navigation): Trên máy bay,ẫ đườ ng i ta s d ng thi t b nh y c m o c gia t c máy bay m iườ ử ụ ế ị ạ ả để đ đượ ố ở ọ h ng. T ó s d ng các m ch tích phân gia t c theo th i gian cho raướ ừđ ử ụ ạ ố ờ c v n t c v quãng ng bay. Chúng ta có th d d ng nh n rađượ ậ ố à đườ ể ễ à ậ ph ng pháp d n ng quán tính l ph ng pháp l m vi c c l p,ươ ẫ đườ à ươ à ệ độ ậ cho nên nó có kh n ng m b o bí m t khi bay.ả ă đả ả ậ 17 e) D n ng vô tuy n (Radio Navigation): S d ng các máy thuẫ đườ ế ử ụ phát sóng vô tuy n c t t i nh ng v trí bi t tr c trên m t tế đượ đặ ạ ữ ị ế ướ ặ đấ hay trong không gian v trên máy bay. Máy thu c t trên ph ngà đượ đặ ươ 7 ti n bay, sau khi thu nh n tín hi u sóng vô tuy n s tính toán a raệ ậ ệ ế ẽ đư các tham s d n ng. Ph ng pháp d n ng b ng vô tuy n choố ẫ đườ ươ ẫ đườ ằ ế k t qu có chính xác cao, c ly ho t ng l n, ít ph thu c v oế ả độ ự ạ độ ớ ụ ộ à i u ki n th i ti t bên ngo i. H th ng d n ng v tinh l m t trongđề ệ ờ ế à ệ ố ẫ đườ ệ à ộ nh ng ph ng pháp trong d n ng vô tuy n.ữ ươ ẫ đườ ế 17 1.2.2 H th ng d n ng v tinh NAVSTARệ ố ẫ đườ ệ 17 a) Gi i thi uớ ệ 17 b) C u trúc h th ng NAVSTAR - GPSấ ệ ố 18 c) Các thông s k thu t c a h th ng NAVSTARố ỹ ậ ủ ệ ố 23 d) V tinh NAVSTARệ 24 e) u i mƯ để 26 1.2.3 H th ng Glonassệ ố 26 a) Gi i thi uớ ệ 26 b) C u trúc h th ng GLONASSấ ệ ố 26 c) Thông s k thu t c a h th ng GLONASSố ỹ ậ ủ ệ ố 28 1.2.4 H th ng v tinh d n ng dân d ng bao ph INMARSATệ ố ệ ẫ đườ ụ ủ 29 1.3 Các h to s d ng trong d n ng v tinhệ ạđộ ử ụ ẫ đườ ệ 32 1.3.1 H to a lý OzXdYdZdệ ạđộđị 32 1.3.2 H to chu n a tâmệ ạđộ ẩ đị 33 1.3.3 H to GPSệ ạđộ 34 1.3.4 H to a lý c c b ENU (East North Up Coordinate)ệ ạđộđị ụ ộ 36 1.4 H th i gianệ ờ 36 1.4.1 Gi GPSờ 36 1.4.2 Gi UTCờ 37 a) Tr ng h p th nh t:ườ ợ ứ ấ 37 b) Tr ng h p th hai:ườ ợ ứ 38 c) Tr ng h p th ba:ườ ợ ứ 38 1.5 L ch v tinhị ệ 39 1.6 So sánh gi a hai h th ng v gi i pháp l a ch nữ ệ ố à ả ự ọ 39 1.6.1 So sánh 39 Thông số 40 1.6.2 Gi i pháp l a ch n c a th gi i v Vi t Namả ự ọ ủ ế ớ à ệ 41 CH¦¥NG 2: NGUYÊN LÝ L M VI C C A H TH NG D N NG V À Ệ Ủ Ệ Ố Ẫ ĐƯỜ Ệ TINH NAVSTAR 43 2.1 Nguyên lý d n ng c a h th ng d n ng v tinh NAVSTARẫ đườ ủ ệ ố ẫ đườ ệ 43 2.2 Xác nh kho ng cách gi nh v trong ph ng pháp d n ngđị ả ảđểđị ị ươ ẫ đườ 44 8 2.2.1 nh ngh a kho ng cách giĐị ĩ ả ả 44 2.2.2 Xác nh v trí t các kho ng cách giđị ị ừ ả ả 46 a) Tuy n tính hoá ph ng trình kho ng cách giế ươ ả ả 48 b) H ph ng trình không t ng thíchệ ươ ươ 49 2.3 nh v t ng i th i gian th c GPS (DGPS Differential GPS)Đị ị ươ đố ờ ự 49 2.4 Tín hi u d n ng t v tinh trong h th ng GPSệ ẫ đườ ừ ệ ệ ố 51 2.4.1 C u trúc tín hi uấ ệ 51 2.4.2 Tính ch t v th nh ph n c a tín hi u GPSấ à à ầ ủ ệ 54 a) Chu i d li u 50bpsỗ ữ ệ 54 b) C u trúc c a b n tin d n ngấ ủ ả ẫ đườ 55 c) Mã C/A v c tính c a mã C/Aàđặ ủ 59 d) Mã P v các c tính c a mã Pà đặ ủ 66 e) Mã Y v các c tínhà đặ 68 2.5 C u trúc máy thu GPSấ 68 2.5.1 L c v khu ch i tín hi u cao t nọ à ế đạ ệ ầ 69 2.5.2 i t n v khu ch i trung t nĐổ ầ à ế đạ ầ 69 2.5.3 S hoá tín hi u GPSố ệ 71 2.5.4 X lý tín hi u b ng c sử ệ ă ơ ở 72 2.6 chính xác c a h th ng GPS v các l i ng truy nĐộ ủ ệ ố à ỗ đườ ề 75 2.6.1 chính xác c a GPSĐộ ủ 75 2.6.2 Sai s ph n v tinh v ph n i u khi nố ầ ệ à ầ đề ể 76 2.6.3 Sai s th i gian phát truy n ( Sai s do tr t ng i n ly)ố ờ ề ố độ ễ ầ đệ 77 CH¦¥NG 3: C I M KHAI TH C H TH NG D N NG V TINH ĐẶ ĐỂ Á Ệ Ố Ẫ ĐƯỜ Ệ TRÊN M Y BAY BOEING 777Á 78 3.1 Gi i thi u h th ng d n ng v tinh trên máy bay Boeing 777ớ ệ ệ ố ẫ đườ ệ 78 3.2 Máy thu tín hi u v tinh GPS trên máy bay Boeing 777ệ ệ 79 3.2.1 S kh i máy thu GPS trên Boeing 777ơđồ ố 79 3.2.2 Nguyên lý l m vi c h th ng GPS trên máy bay Boeing 777à ệ ệ ố 80 a) S nguyên lý h th ngơđồ ệ ố 80 b) Nguyên lý ho t ng h th ng GPS trên Boeing 777ạ độ ệ ố 82 3.3 Ch c n ng các kh i trong h th ng GPS trên máy bay Boeing 777ứ ă ố ệ ố 84 3.3.1 Ch c n ng kh i thu nh n a ph ng th c MMRứ ă ố ậ đ ươ ứ 84 a) V trí t MMR (Multi- Mode Receiver)ị đặ 84 b) S ch c n ng c a kh i MMRơđồ ứ ă ủ ố 84 c) Các ch l m vi c c a MMRếđộ à ệ ủ 86 3.3.2 Kh i ngu n v anten GPSố ồ à 89 3.3.3 H th ng hi n thệ ố ể ị 90 9 a) Hi n th 2ể ị 90 3.3.4 Kh i d li u không khí v d n ng quán tính ADIRUố ữ ệ à ẫ đườ 93 a) Gi i thi u kh i ADIRU (Air Data Inertial Reference Unit)ớ ệ ố 93 b) Thông s d li u tham chi u quán tính c a ADIRUố ữ ệ ế ủ 94 3.3.5 H th ng c nh báo g n m t t GPWC (ground proximity warningệ ố ả ầ ặ đấ computer) 95 3.3.6 H th ng tính toán v qu n lý chuy n bay FMCF (flightệ ố à ả ế management computing function) 95 3.4 Công tác ki m tra m t tể ặ đấ 95 3.5 Công tác b o d ng cho h th ng GPS trên máy bay Boeing 777ả ưỡ ệ ố 96 3.5.1 Ki m tra v hi u ch nh h th ng GPS trên Boeing 777ể à ệ ỉ ệ ố 96 3.5.2 Tháo l p anten GPSắ 97 K T LU NẾ Ậ 97 TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 98 10 [...]... chung về các hệ thống dẫn đường vệ tinh quốc tế Chương 2: Nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR Chương 3: Đặc điểm khai thác hệ thống dẫn đường vệ tinh trên máy bay Boeing 777 Hà Nội, ngày tháng năm 12 CÁC TỪ VIẾT TẮT ADIRS ADIRU AFDS AIMS ARINC CDU CMCF FCA FCM FIM FMCF GPS INS MAT MEC NCD ND NVM PFC  Air Data Inertial Reference System Hệ thống tham chiếu quán tính và dữ liệu không... độ truyền dữ liệu thông tin  : -(156÷161)dBW : (39÷44)dBW Tỷ lệ S/N : (22÷27)dB : 50 bits/s 1.2.4 Hệ thống vệ tinh dẫn đường dân dụng bao phủ INMARSAT Chức năng của vệ tinh dẫn đường dân dụng bao phủ INMARSAT là mở rộng khả năng và kết hợp hệ thống vệ tinh GPS và GLONASS Tín hiệu dẫn đường bao phủ được phát từ các đài mặt đất và truyền lên Các vệ tinh trong hệ thống INMARSAT - 3 Các vệ tinh này có... Phương pháp dẫn đường bằng vô tuyến cho kết quả có độ chính xác cao, cự ly hoạt động lớn, ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết bên ngoài Hệ thống dẫn đường vệ tinh là một trong những phương pháp trong dẫn đường vô tuyến 1.2.2 Hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR a) Giới thiệu Thuật ngữ GPS (Global Positioning System) được sử dụng để mô tả các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu Các hệ thống này đều dựa trên... hiệu dẫn đường cho các thuê bao Kỹ thuật phát tín hiệu dẫn đường của các kênh lặp lại này khác với kỹ thuật phát trong hệ thống GPS và GLONASS Các vệ tinh GLONASS và GPS mang các thông tin dẫn đường thông, còn vệ tinh INMARSAT mang tín hiệu phát dẫn đường tương ứng 29 Tổ chức INMARSAT đã thực hiện những nghiên cứu và thử nghiệm dẫn đến việc phát triển vùng phủ sóng vệ tinh địa tĩnh dân dụng cho hệ thống. .. khiển có nhiệm vụ: +Giám sát và hiệu chỉnh quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh +Tính toán và gởi các bản tin dẫn đường vệ tinh Bản tin này được cập nhật hàng ngày mô tả về vị trí vệ tinh trong tương lai và thu nhận dữ liệu từ tất cả các vệ tinh gởi về +Cập nhật các bản tin dẫn đường vệ tinh một cách thường xuyên Hình 1.4: Phần điều khiển vệ tinh trong hệ thống GPS Trạm điều khiển trung tâm đặt ở Colarado Spring,... phóng bằng tên lửa Delta : 4km/s Vệ tinh của Block IIR được thiết kế với tuổi thọ dài hơn là 10 năm và có khả năng liên lạc vệ tinh với vệ tinh, được phóng vào năm 1996 để duy trì chòm vệ tinh Thế hệ tiếp theo là các vệ tinh Block IIF, sau khi kiểm nghiệm được công bố là hoạt động với đầy đủ chức năng vào ngày 17/7/1995 Hình 1.6: Các thế hệ vệ tinh trong hệ thống GPS Các vệ tinh NAVSTAR có 2 chỉ số phân... hết các vùng trên mặt đất luôn nhìn thấy được ít nhất 4 vệ tinh trong suốt 24 giờ một ngày Thời gian đi hết một vòng quỹ đạo của vệ tinh là 11 giờ 58 phút Bao gồm một chùm 24 vệ tinh, trong đó 21 vệ tinh ở trạng thái hoạt động, 3 vệ tinh còn lại được sử dụng để dự phòng cho hệ thống 18 Hình 1.2: Các quỹ đạo của vệ tinh trong hệ thống GPS Mỗi vệ tinh liên tục truyền tín hiệu trên hai tần số trong dải... là hệ thống cung cấp phần không gian (Space segment) Tổ chức INMARSAT đã thực hiện những nghiên cứu và thử nghiệm dẫn đến việc phát triển vùng phủ sóng vệ tinh địa tĩnh dân dụng cho GPS và GLONASS, nhằm cung cấp 14 dữ liệu cho phép các hệ thống dẫn đường vệ tinh đáp ứng được các yêu cầu liên quan đến độ tin cậy và tích hợp thông tin của các nhà chức trách hàng không và hàng hải Các hệ thống dẫn đường. .. Navigation Display  Màn hình dẫn đường  Non-Volatile Memory  Bộ nhớ cố định (không bị mất dữ liệu khi mất nguồn)  Primary Flight Computer  Máy tính điều khiển chuyến bay chính 13 CH¦¥NG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG VỆ TINH 1.1 Khái quát chung Bắt đầu vào những thập niên 1960, hệ thống vệ tinh được thiết lập có ý nghĩa quan trọng của việc dẫn đường trên trái đất Hệ thống được thiết kế chủ... đáp ứng cho các mục đích dẫn đường cũng như xác định vị trí một cách chính xác, nhanh chóng và thuận tiện, một số quốc gia và tổ chức quốc tế trên thế giới đã xây dựng nên các hệ thống định vị dẫn đường có độ chính xác cao để thay thế cho các phương pháp định vị dẫn đường truyền thống Đó chính là hệ thống NAVSTAR-GPS, hay còn gọi là hệ thống GPS Đây là một hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu được Bộ . tử 1. Tên đề tài Nghiên cứu khai thác hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR 2. Hình thức đề tài Nghiên cứu và khai thác sử dụng 3. Mục đích đề tài - Hiểu. hệ thống dẫn đường vệ tinh - Chương 2: Đặc điểm nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR - Chương 3: Đặc điểm khai thác hệ thống dẫn đường