Giáo trình Định vị và dẫn đường hàng hải

ược chọn khoảng 2 lần nhỏ hơn dải thông của mạch khuếch đại trung tần: . if / 2v ampf f   (5.7) Sự xuất hiện các phần tử điện kháng (dung kháng và cảm kháng) trong các mạch khuếch đại thị tần dẫn đến hệ số khuếch đại phụ thuộc vào tần số. Và dạng xung đầu ra bị méo dạng như trên hình 5.6. Để khắc phục, người ta thường mắc thêm cuộn cảm L. Ngoài chức năng khuếch đại tín hiệu thị tần, các mạch khuếch đại thị tần còn có nhiệm vụ trộn các tín hiệu khác cần thể hiện trên màn chỉ báo như: đánh dấu mũi tầu SHM, các xung đánh dấu các vòng cự ly cố định RM và di động VRM, xung dập tín hiệu phát trực tiếp hoặc của trạm radar kề cạnh (Unblanking Gate)... Hình 5.6 Méo dạng xung trong các mạch khuếch đại thị tần: Dạng xung đầu vào (a);Dạng xung đầu ra (b). t )a ( )U t )b t ( )U t Hình 5.4 Mạch khuếch đại trung tần là: Đồng cộng hưởng khi 1 2 IFf f f  và lệch cộng hưởng khi 1 2 IFf f f  . Ra 1f 1k 2k 3k 4k Vào 1f 2f 2f Hình 5.5 Mạch tách sóng diode (a) và transistor (b) input ouput +12V - 12V b) Tr1 R329 R330 R331 R333R332 L310C341 C342 C340 C309 C1 C2 Cf Lf C0R0 D a) a) 25 5.5 NHIỄU TẠP VÀ PHƯƠNG PHÁP HẠN CHẾ Tác động chung của hai tác nhân này gọi chung là nhiễu tạp. Nhiễu tạp thường gây méo biên độ hoặc pha của tín hiệu phản hồi thu nhận được tại máy thu và hậu quả là gây rối loạn trong chỉ báo. Để hạn chế các ảnh hưởng của nhiễu tạp biên độ, người ta thường dùng các mạch tự điều khuyếch AGC – Automatic Gain Control; còn để hạn chế ảnh hưởng của nhiễu dưới dạng tạp âm nền (mưa, mù) người ta sử dụng các mạch lọc có hằng số thời gian thay đổi phù hợp với tín hiệu hữu ích và không phù hợp với nhiễu. 5.5.1 CÁC MẠCH TỰ ĐIỀU KHUYẾCH (AGC) Cường độ sóng phản xạ tại cửa vào của máy thu radar, thông thường thay đổi trong một giới hạn rất rộng, đại lượng đặc trưng cho sự biến động là dải động của tín hiệu và được ký hiệu là S , được tính bằng tỷ số: maxP min PS P  , [dB] 10 lg maxP min PS P   dB - đối với công suất. (5.8) Trong các máy thu radar tàu biển, các mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại theo thời gian được sử dụng rất rộng rãi. Đó là các mạch thay đổi hệ số khuếch đại theo quy luật hàm logarit – Mạch khuếch đại logarit. Đặc tính điều chỉnh của các loại mạch này (dạng điện áp điều khiển) có dạng hàm mũ như hình 5.7. Đây là dạng tự điều khuếch theo thời gian TAGC- Time Automatic Gain Control. Mặt khác, các mục tiêu trên biển, thường có kích thước cũng như bản chất phản xạ sóng điện từ rất đa dạng, nghĩa là dải động của các tín hiệu nay biến đổi trong phạm vi rất rộng. Để phối hợp với phạm vi động của cơ cấu chỉ báo, người ta sử dụng các mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại có đặc tuyến điều chỉnh hoặc là tuyến tính nhẩy bậc, giảm tức thời, khi xuất hiện các xung phản xạ quá lớn – FAGC (Fast Automatic Gain Control) - AGC nhanh, như minh họa trên hình 5.8. Nếu các mạch FAGC áp dụng trong một tầng không đủ nhạy người ta có thể áp dụng ở một vài tầng mạch khuếch đại trung tần khác nhau. t b) t a) Hình 5.7 Dạng xung phát (a) và xung điều khiển TAGC (b) Hình 5.8 Nguyên lý hoạt động của mạch FAGC:Khi không có nhiễu (a);Khi có nhiễu (b). t t t ( )g NE U b) 26 5.5.2 MẠCH CHỐNG NHIỄU MƯA VÀ SƯƠNG MÙ Dưới tác dụng của nhiễu mưa, tại cơ cấu chỉ báo, chúng tạo nên trên màn ảnh chỉ báo một nền sáng mờ nhạt làm giảm độ tương phản của các mục tiêu. Xung phản xạ tổng hợp này được coi như một quá trình biến đổi chậm so với các xung biến đổi nhanh phản xạ từ các mục tiêu cụ thể. Vì vậy, để chống nhiễu loại này người ta sử dụng các mạch chống nhiễu mưa như hình 5.9. Khi có mưa, xuất hiện các xung phản xạ từ từng hạt mưa rơi, tích hợp lại thành một chùm xung có độ rộng tổng khá lớn. Đây là xung biến đổi chậm chỉ đi qua thành phần thuần trở đó là các diode 435 437D D , cố độ dẫn thay đổi nhờ vị trí đặt trước của VR4003. Đây chính là cơ chế chống nhiễu mưa và sương mù trong các hệ thống định vị hàng hải SAR- Sea Anticluti Rain. 5.6 TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ Có hai hệ thống tự động điều chỉnh tần số là ổn định vi sai và ổn định tuyệt đối. Hệ thống AFC (Automatic Frequency Control) tuyệt đối thường được sử dụng trong các máy thu tín hiệu định vị đèn biển hay tín hiệu nhận dạng đèn biển. AFC vi sai có thể chia ra đơn kênh hoặc đa kênh. AFC một kênh thật đơn giản nhưng chứa đựng những nhược điểm rất cơ bản. Nhược điểm lớn nhất là ảnh hưởng của ống phóng bảo vệ cửa vào máy thu tới tính đồng bộ của hệ thống. Để loại trừ nhược điểm này trong một số hệ thống định vị người ta sử dụng rộng rãi hệ thống AFC hai kênh. VẤN ĐỀ VÀ CÂU HỎI Câu 5.1: Những đặc điểm của máy thu radar hàng hải? Vẽ và giải thích sơ đồ khối của máy thu radar hàng hải. Câu 5.2: Có những loại can nhiễu nào thường xảy ra trong hệ thống định vị hàng hải? Các phương pháp chống hay hạn chế chúng? Hình 6.9 Mạch chống nhiễu mưa trong radar JMA625 +C490 RV4003 R199 R538 R536 R535 R534 R533R532 C508 C507C506 TR412 D438 D437D436D435 Video signal Đầu ra SAR +12V - 12V 27 Chương 6: CƠ CẤU CHỈ BÁO RADAR 6.1 CHỨC NĂNG VÀ PHÂN LOẠI Cơ cấu chỉ báo có nhiệm vụ biến đổi các tín hiệu phản xạ thu nhận được này thành dạng nhận biết thuận tiện cho người sử dụng. Trên thực tế các cơ cấu chỉ báo hiển thị được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng có các đặc tính sau: - Quán tính rất nhỏ (hầu như không có trễ). - Khả năng quan sát đồng thời rất nhiều mục tiêu, đặc biệt là trong chế độ bao quan sát quanh tâm của các loại radar. - Khả năng xác định đồng thời hai hay nhiều thông số tọa độ và trạng thái mục tiêu. - Khả năng thu nhận được nhiều thông tin của mục tiêu và kết hợp xử lý các thông tin ấy cùng với các thông số nội suy của trạm như chế độ ARPA ; tích hợp các khả năng của trạm với các thiết bị thông tin liên lạc, dẫn đường, la bàn, đo sâu, đo gió.... , thậm chí cả soạn thảo văn bản cũng như hòa mạng Internet, truyền hình quảng bá. Các cơ cấu chỉ báo điện quang có thể phân chia theo các dấu hiệu sau: - Theo phương thức điều khiển chùm tia: Điện treường hay từ trường. - Theo phưong thức hiện ảnh: Nền ảnh sáng - mục tiêu đen hay ngược lại. - Theo quy luật điều khiển chùm tia quét: Quét tròn hay quét mành. - Theo phương thức chỉ báo mối tương quan mục tiêu - trạm: tương đối hay chuyển động thực. Trong các cơ cấu Quét mành, chùm tia điện tử được điều khiển và chuyển động theo quy luật “đọc sách”, từ trái sang phải và từ trên xuống dưới. Trong các cơ cấu Quét tròn, chùm tia điện tử được điều khiển và chuyển động theo quy luật từ tâm ra biên và xoay tròn đồng bộ với chuyển động của anten radar. Chỉ báo hiển thị được mô tả như trong hình 6.1. 6.2 MONITOR Đối với một trạm radar thì phương tiện quan sát và kiểm tra đầy đủ nhất cho sĩ quan hành hải là màn hình kiểm tra – monitor. Sơ đồ khối của một monitor có thể mô tả tổng quát như trong hình 6.2 6.3 PHƯƠNG PHÁP TẠO QUÉT “BÁN KÍNH QUAY” Có hai phương pháp tạo ra từ trường quay xung quanh cổ đèn hình, đó là: - Phương pháp “cuộn quét quay”, nghĩa là dùng một cuộn quét quay đồng bộ với chuyển động của anten tại cổ đèn hình. - Phương pháp cuộn quét bất động, nghĩa là sử dụng hoặc: hai cuộn quét bất động đặt Hình 6.2 Sơ đồ monitor điện tử dùng CRT Video signal Khuếch đại thị tần Khối tạo quét Tạo cao áp anode Óng phóng Lái tia Màn hình quang Chùm tia Anode  x y ( , )M R  - ( , )M x y Hình 6.1 Cách hiển thị mục tiêu ( , )M R  và ( ( , )M x y ) trên màn ảnh. 28 vuông góc với nhau, hoặc các cuộn quét đặt lệch pha nhau 0120 (hình tam giác) và trong mỗi cuộn đều có các dòng điện hình răng cưa bị biến điệu biên độ theo quy luật chuyển động của anten chảy qua. 6.3.1 PHƯƠNG PHÁP “CUỘN QUÉT QUAY” Có hai phương pháp ghép: Đó là phương pháp ghép cơ khi và phương pháp ghép điện. Phương pháp cơ khí đơn giản, hiệu quả và tin cậy song rất khó thực hiện. Phương pháp điện – cơ, dùng hệ thống sensil thu – phát được sử dụng rộng rãi hơn. Sơ đồ của hệ thống được mô tả trên hình 6.3. Chúng ta cần tìm ra quy luật biến đổi của các dòng điện tạo quét. Nếu tâm của màn hình trùng với tâm của ống tia CRT, thì biên độ dòng điện chảy trong các cuộn dây có dạng: , , / . sin / . os max X max Y I R k n I R k nc      (6.1) Thay t   , trong đó  -là vận tốc góc của anten, biên độ của dòng điện: , , / . sin / . os t max X max Y I R k n t I R k nc      (6.2) Thông thường, việc ghép pha và điều chế được thực hiện nhờ các cơ cấu điện cơ khác nhau: biến áp sin-cos, biến áp quay, mạch chia điện áp bằng dung kháng. Có thể minh họa một trong những phương pháp kể trên qua sơ đồ khối được mô tả trên hình 6.6 XU YU a) Hình 6.4 Tạo từ trường quay bằng hai cuộn quét bất động XY , đặt vuông góc với nhau. 0 0( , )M x y Y X 0 b) 0x 0y BA-SC TSNF TSNF Khóa K Khóa K Mạch phóng nạp 0U 1U 2U 3 5,U U 4 6,U U 8U Tạo Xung đột 7U I 7U  Hình 6.6 Mạch tạo quét “bán kính quay”,dùng cuộn quét bất động Hình 6.3 Hệ thống tạo từ trường quay, đồng bộ với chuyển động của anten. 12 V 2C 1C 1K 2 K Rơle 1 3 2 4 6 5 ST SR Cuộn quét Điều tốc R Anten 6.3.2. PHƯƠNG PHÁP “CUỘN QUÉT BẤT ĐỘNG” Để tạo ra từ trường quay trong cổ đèn hình có thể sử dụng hai cuộn quét bất động đặt vuông góc với nhau và được cấp áp sao cho trong chúng chảy hai dòng điện hình răng cưa bị biến điệu theo quy luật chuyển động của anten, nhưng lệch pha nhau một góc bằng / 2 như trong hình 6.4. Để có được “bán kính quay” trên màn ảnh, biên độ của các dòng điện hình răng cưa trong các cuộn dây kể trên phải biến đổi như thế nào? 29 Trong các radar hiện đại ngày nay người ta tạo ra từ trường quay cũng bằng cách sử dụng các cuộn quét bất động nhưng được đặt lệch pha nhau một góc 0120 , như trong hình 6.8. 6.4 PHƯƠNG PHÁP QUÉT MÀNH Ngay trong cách đọc và ghi lần lượt, liên tiếp cũng tồn tại hai cách khác nhau: lần lượt liên tiếp và lần lượt xen kẽ, như mô tả trên hình 6.9. Trong phần lớn các cơ cấu chỉ báo hiện thị dùng ống tia điện tử như truyền hình, máy tính, radar người ta dùng phương pháp đọc và ghi trong hệ trục tọa độ vuông góc trên nguyên tắc lần lượt điểm theo điểm và liên tục theo thời gian. Trường hợp quét xen kẽ, chùm tia bắt đầu đọc thông tin của mành thứ nhất từ các dòng lẻ, dòng đầu tiên là 1 kết thúc tại dòng 625 – điểm B; mành thứ hai, bắt đầu từ dòng số 2 (mành chẵn) và kết thúc tại dòng 624 rồi quay về điểm A của ảnh tiếp theo như được minh họa trên hình 6.9b. Hình 6.9 Cách đọc (ghi) ảnh điểm trong các cơ cấu hiển thị quét mành: Đọc liên tiếp (a); Đọc xen kẽ (b), Thời gian quét hết một mành (c); Thời gian quét hết một dòng (d). a) 1 2 3 4 d) .H At .H Pt Ht VFt .V Bt c) Vt b) A B B C C A D 1 625 2 624 D Hình 6.8 Sơ đồ và đồ thị thời gian mô tả mạch tạo quét “bán kính quay” với cuộn quét bất động đặt lệch pha 1200. 40V 80V 110V 220V Biến áp quay (BAQ) tạo quét Stator thứ cấp Rotor (sơ cấp) Cuộn quét Dòng điện trong cuộn sơ cấp của biến áp quay (BAQ) Một pha của dòng thứ cấp của BAQ R571R572 R574 R573 R578 R576 R575 R620 R4 R3 R2 R1 C571 C573 +C4006 + C572 TR4006 TR4005 CD572 CD571 D4 D3 D2 D1 30 6.5 CƠ CẤU CHỈ BÁO SỐ Trên các trạm radar hàng hải, cơ cấu chỉ báo quét tròn được thay thế dần bằng cơ cấu chỉ báo quét mành thông qua việc xử lý số tín hiệu. Ở đây, tín hiệu thị tần thu được chứa đựng các thông tin về hình ảnh không gian quanh tàu, được biến đổi từ liên tục sang dạng số, để trở thành các dữ liệu cho các thiết bị điện toán. Thiết bị điện toán sẽ xử lý các dữ liệu và kết hợp với công nghệ đồ họa khống chế cách thể hiện thông tin trên màn hình. Các điểm ảnh được ghi nhận trong tọa độ cực, được ghi nhớ lại rồi đọc ra theo quy luật tọa độ trực giao (deccac). Quá trình biến đổi tương tự - số (chuyển đổi từ phương thức ghi lại hình ảnh trong tọa độ cực sang phương thức đọc ra theo phương thức trong tọa độ deccac) này gồm các bước sau: 1- Gián đoạn tín hiệu thị tần với tần số lấy mẫu 2S maxF f , trong đó maxf là tần số lớn nhất trong phổ tần của tín hiệu hình ( : 6MHz). 2 - Quá trình lượng tử tín hiệu là quá trình gián đoạn biên độ các mẫu theo các mức xác định. Trong radar hàng hải do chất lượng chỉ báo hình ảnh không cần cao cho nên thông thường người ta sử dụng 4 bit để lượng tử hóa các thông tin về mục tiêu là đủ, nghĩa là dải động của biên độ mẫu được chia thành 24 = 16 mức. 3 - Mã hoá tín hiệu để ghi vào bộ nhớ (đặc biệt các thông tin về góc phương vị) 4 - Ghi nhớ hình ảnh thực sau một vòng quay của anten vào bộ nhớ trung gian. Ở giai đoạn này toàn bộ thông tin về trạng thái thực (do tín hiệu thị tần mang lại) xung quanh trạm được ghi lần lượt trong bộ nhớ địa chỉ toạ độ cực, tần số quét là tần số quay của anten. Đây là bộ nhớ trung gian (Temporary memor) vì vận tốc quay của anten không trùng với tần số đọc ảnh của hệ thống quét mành. 5 - Đọc ra các dữ liệu từ bộ nhớ theo tốc độ phù hợp với vận tốc quét của chùm tia 15.625 / 50f Hz Hz và 15.750 / 60f Hz Hz . Các thông tin về hình ảnh thực, trạng thái quanh trạm được ghi theo các chuẩn thời gian của dữ liệu (radar frame). 6- Trộn các dữ liệu về hình ảnh, thông số của mục tiêu với các dữ liệu điều khiển đồ họa từ kênh điều khiển chỉ báo đồ họa GDC – Graphic Display Control. 7 – Tiếp sau đó là quá trình biến đổi các thông tin về hình ảnh dưới dạng các dữ liệu số thành các tín hiệu tương tự để khuyếch đại và kích thích cho đèn hình. Quá trình này được gọi là biến đổi tương tự - số (Digital - Analog -D/A). Quá trình chuyển đổi tín hiệu thị tần trong các cơ cấu chỉ báo số của radar được minh họa trên hình 6.10. Hình 6.10 Sơ đồ khối chuyển đổi hình ảnh từ “quét tròn” sang “quét mành” bằng xử lý số tín hiệu. Tín hiệu hình Xung lấy mẫu Biến đổi A/D Bộ nhớ Mạch xử lý số tín hiệu Bộ nhớ đệm Nhớ khung dữ liệuRadar frame Corr/ trail Nhớ Tạo xung đồng bộ (hồ) Điều khiển đọc/ghi Nhịp đọc Đồng bộ ghi- đọc Mạch trộn các tín hiệu Kiểm tra đồng chỉnh Chuyển đổi tọa độ góc phương vị ( , , )R X Y  Biến đổi D/A 31 6.6 PHƯƠNG PHÁP CHỈ BÁO KHOẢNG CÁCH Độ chính xác khi xác định tọa độ của mục tiêu sẽ được cải thiện rất nhiều nếu dùng các phương pháp đánh dấu điện tử hay biểu thị điện tử. Có hai khả năng chỉ báo khoảng cách của các mục tiêu trong chỉ báo hiển thị điện tử của radar hàng hải, đó là chỉ báo thô (tương đối) bằng các vòng tròn cự ly cố định (RM – Range Marker) và chỉ báo chính xác (tinh) bằng vòng tròn cự ly di động (VRM – Variable Range Marker), được minh họa trên hình 6.11. Có hai phương pháp để tạo ra các xung điều chế chùm tia có thời điểm xuất hiện biến đổi trong các bộ chỉ báo tương tự, đó là phương pháp pha và phương pháp biên độ. 1- Phương pháp thứ nhất là phương pháp pha. Người ta sử dụng sự thay đổi pha của điện áp tạo ra xung đánh dấu.. Mạch tạo xung điều chế VRM bằng phương pháp pha dùng biến áp quay được mô tả trên hình 6.12. Sự lệch pha của sức điện động cảm ứng tổng trên hai cuộn rotor : 01 2 os( t- -45 )me e e U c      (6.5) Điện áp (6.5) được đưa vào mạch khuyếch đại chọn lọc, mạch hạn chế và mạch dao động nghẹt (dao động Blocking) để tạo xung VRM. 2. Phương pháp thứ hai là phương pháp so sánh điện áp. Nguyên lý tạo xung của phương pháp được mô tả trên hình 6.13: Trong các radar chỉ báo số các mạch tạo ra VRM, RM và chuyển chế độ công tác của chúng hoàn toàn được điều khiển bởi các chương trình con được gài sẵn trong các ổ cứng của khối xử lý trung tâm CPU và được gọi ra nhờ các lệnh sẵn có từ bàn phím như các chương trình của máy vi tính rất thuận tiện cho người sử dụng. t DU t MU a) b) - RM Hình 6.11 Các phương pháp chỉ báo cự ly: Phương thức tạo dấu (a); Các vòng cự ly cố định RM (b); Vòng cự ly di động VRM (c). c) VRM r  e Hình 6.12 Mạch tạo điện áp có pha biến đổi 0 2   os tu Uc  a) Dãn xung Tạo xung răng cưa So sánh Tạo xung Điện áp ngưỡng Bộ đếm Lối ra 1u 2u 3u 4u 5u 0u Hình 6.13 Sơ đồ khối bộ tạo xung VRM bằng phương pháp so sánh điện áp (a); Minh họa bằng đồ thị (b). 1u 2u 3u 0u 4u 5u t t t t t b) 32 6.7 PHƯƠNG PHÁP CHỈ BÁO GÓC PHƯƠNG Về nguyên tắc, có hai phương pháp tạo chỉ báo góc phương vị bằng điện tử trong các loại radar chỉ báo tương tự: tăng độ sáng của tia quét bán kính quay cơ bản trong thời gian một vài chu kỳ quét hoặc sử dụng mạch tạo quét phụ khi đi qua điểm cần xác định. Phương pháp thứ nhất, không được sử dụng rộng rãi do quán tính lớn của nó, rất khó khăn trong xác định góc phương vị không chỉ đối với các mục tiêu di động mà cả các mục tiêu bất động. Phương pháp thứ hai là tạo ra một tia quét bán kính quay riêng biệt không phụ thuộc vào hệ thống quét cơ bản, như được minh họa trong tài liệu [8]. Ở các trạm radar chỉ báo số, góc phương vị được chỉ báo một cách rất tiện lợi hơn nhiều và dựa trên phương pháp hoàn toàn “điện tử”, như được mô tả trong hình 6.16. Trong phương pháp này, tại cơ cấu quay của anten người ta đặt các phần tử cảm biến “điện – quang” (các diode cảm quang) và điểm sáng đối diện tại vị trí khi mặt phẳng pháp tuyến của anten song song với hướng hành trình của tàu. Khi anten quay các xung điện áp được hình thành trong mạch ứng với góc quay của anten. Các xung điện chứa đựng thông tin về góc quay của anten được mã hóa bằng một mã hiệu phù hợp tại mạch mã hóa - Encoder, rồi được đưa tới bộ chỉ báo thông qua mạch đầu vao, mạch chuyển đổi dữ liệu từ địa chỉ tọa độ cực sang địa chỉ tọa độ deccac ( , ) ( , )R X Y  và được trộn vào bộ nhớ tạo khung dữ liệu ảnh radar (Radar Frame Memor). Hình 6.16 Sơ đồ mạch chỉ báo góc phương vị bằng phương pháp số. Motor Ghép chuyển động Mã hóa Anten khe  Nhớ khung dữ liệu radar Corr/ trail Bộ nhớ Mạch ra Chuyển đổi tọa độ ( , ) ( , )R X Y  Trộn tín hiệu thị tần 33 6. 8 RADAR CHỈ BÁO CHUYỂN ĐỘNG THỰC Khi công nghệ vi tính phát triển, khả năng chỉ báo của các trạm radar được mở rộng rất nhiều. Ngoài những chức năng phát hiện, xác định tọa độ tương đối của các mục tiêu, chỉ báo chuyển động thực, cơ cấu chỉ báo của radar còn cho phép đặt chế độ xác định tọa độ thực hay vector chuyển động của các mục tiêu, đặt vùng cảnh báo, trợ giúp tự động tránh va ARPA (Automatic Radar Ploting Add ). Khi đó cần thiết phải chuẩn hóa các dữ liệu từ các thiết bị dẫn đường khác như GPS, la bàn, tốc độ kế, đo sâu. Nguyên lý xác định tọa độ thực hay vector chuyển động của mục tiêu trong chỉ báo radar xử lý số dựa trên việc tính toán truy toán của CPU theo phương trình xác định tọa độ hay vector chuyển động của mục tiêu: o so sv v D    r r uuur (6.6) Để giải được phương trình (6.6), cần biết được vector chuyển động của tàu sv r và vector chỉ chuyển động tương đối giữa mục tiêu và trạm: o sD  uuur (Object – Ship). Vector sv r có được nhờ đưa vào CPU các dữ liệu của: Girocompas, tốc độ kế, tốc độ gió, dòng hải lưu và tọa độ tức thời của tàu từ máy Hình 6.17 Sơ đồ khối bộ chỉ báo số radar JMA 7252. TRACK BALL TRACKBALL X/Y CPU B7AD AVR +5V ON/OFF SWITCH +12V DISPLAY MONITOR GRAPHIC MEMORY CPU V40HL OSC VIDEO BUFFER CLOCK GENER. MIXER GDC D/A CONVERTER TRIGER GENER. POWER CONTROL KEY MATRIX INDICATOR RADAR SIGNAL PROCESSING UNIT HS/VS MONITOR UNIT RADAR FRAME MEMORY CORR/TRI MEMORY. CLOCK GENER. VIDEO SIGNAL PROCESING BEARING INPUT CIR. (R, )-(XY) R.S.PROCE. CONTROL GDC UNIT KEY BOARD UNIT ADDRESS / DATA BUS TO OTHER SÝTEM OR OTHER DISPLAY UNIT 34 thu dẫn đường đặt trên tầu (GPS, DGPS, GLONASS ... .). Vector chỉ chuyển động tương đối giữa mục tiêu và trạm có được từ phép đo khoảng cách của hệ thống định vị tàu thủy (radar). Để minh họa cho những nhận xét trên, chúng ta có thể phân tích sơ đồ khối của một cơ cấu chỉ báo số của một trạm radar thế hệ 2000 trên hình 6.17. VẤN ĐỀ VÀ CÂU HỎI Câu 6.1: Có những phương pháp chỉ báo mục tiêu nào được sử dụng trong định vị nói chung và hàng hải nói riêng? Những ưu, nhược điểm của từng phương pháp. Phân tích phương pháp chỉ báo quét tròn? Câu 6.2: Có những phương pháp chỉ báo mục tiêu nào được sử dụng trong định vị nói chung và hàng hải nói riêng? Những ưu, nhược điểm của từng phương pháp. Phân tích phương pháp chỉ báo quét mành? Câu 6.3: Các phương pháp chỉ báo góc phương vị và khoảng cách mục tiêu trong radar hàng hải? . 35 PHẦN II: DẪN ĐƯỜNG VỆTINH Chương 7: KHÁI NIỆM CHUNG 7.1. NGUYÊN LÝ DẪN ĐƯỜNG VÔ TUYẾN ĐIỆN Khái niệm dẫn đường được hiểu là quá trình xác định vị trí hay phương hướng hành trình của con người hay các các phương tiện đi đến một đích cụ thể nào đấy, trong một vùng địa lý hay một tuyến chuyển động nhất định. Con người hay các phương tiện ở đây được gọi chung là chủ thể. Các vật thể định hướng và có vị trí xác định được gọi là các mốc đạo hàng [1,5]. 7.1.1 HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG MẶT ĐẤT Các hệ thống dẫn đường mặt đất được hiểu là các hệ thống mà điểm mốc nằm trên bề mặt trái đất. A. Hệ thống radio tìm phương. Đây là dạng hệ thống dẫn đường đơn giản nhất, sử dụng rộng rãi nhất và cũng là cổ xưa nhất [1]. Trong hệ thống này, hướng của máy phát (điểm mốc) có thể được xác định nhờ hai anten giống hệt nhau, đặt vuông vuông góc với nhau trong hình 7.1. Để loại trừ tính đa trị, người ta mắc thêm một anten cảm biến nữa như trong hình 7.1a và nguyên lý loại trừ được khắc phục nhờ đặc tính định hướng tổng hợp như trên hình 7.1b. B. Các hệ thống dẫn đường hypecbole Như chúng ta đã biết các đường hypecbol (h. 7.2) là quỹ tích của các điểm mà hiệu khoảng cách từ các điểm này đến hai điểm cố định cho trước được gọi là các tiêu điểm là không đổi: 1 2 2MF MF a  = const. (7.1) Bằng cách xây dựng các họ đường hipecbol rồi đưa lên hải đồ và xác định các đường đẳng pha, tàu thuyền có thể xác định được vị trí của điểm đo. Để khắc phục tính đa trị (điểm N trên hình 7.2a) người ta xây dựng ba họ các đường hypecbol khác nhau như hình 7.2b. Hình 7.1 Anten của radio tìm phương (a); Giản đồ định hướng của các antenvòng : A,B, anten cảm biến:C, tổ hợp anten: D=A+C-B (b). A B C D b) 1 2n n ur uur Máy thu 1n ur K a) 2n uur Trạm phụ (đỏ) Trạm phụ (lục) Trạm phụ (lam) Trạm chính M N Hình 7.2 Các đường đẳng trị hypecbol (a); nguyên lý loại trừ tính trị trong hệ thống Decca(b). M F2 F1 N O a) b) 36 7.1.2 HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG VỆ TINH Đây là các hệ thống dẫn đường, mà các điểm mốc NP là các vệ tính nhân tạo trái đất. A. Đặc tính chung của dẫn đường vệ tinh Các hệ thống này thỏa mãn đầy đủ nhất những yêu cầu hiện đại của công việc dẫn đường an toàn và thuận tiên cho con người và các phương tiện như: - Phạm vi hoạt động dẫn đường toàn cầu. - Độ chính xác cao, ổn định và đồng đều ở mọi vùng biển công tác trên thế giới. - Cách chọn dạng quỹ đạo phù hợp, có thể giới hạn các vùng hoạt động của hệ thống. - Khả năng sử dụng hệ thống dẫn đường vệ tinh không phụ thuộc vào các điều kiện khí tượng thủy văn, thời điểm trong ngày, các mùa trong năm. - Bên cạnh nhiệm vụ dẫn đường hàng hải, còn các dịch vụ khác như khí tượng, thủy văn, trắc địa, khảo sát thậm chí ngay cả các công tác bảo hiểm. - Ngoài các yêu cầu trên, hệ thống vệ tinh có thể được khai thác trong các mục đích khác như: thông tin liên lạc, điều hành hoạt động của các đội tầu, tìm kiếm cứu hộ B. Nguyên lý xác định điểm đo. Để xác định vị trí trong dẫn đường vệ tinh cần biết được vị trí của điểm mốc nào đấy và xác định mối quan hệ giữa điểm mốc này với vị trí cần xác định. Điểm mốc dẫn đường hàng hải (NP- Navigation Point) chính là các điểm vật chất tự nhiên hay nhân tạo, có thể quan sát được từ tàu biển nhờ các phương tiện kỹ thuật nào đấy và tọa độ vị trí của các điểm mốc này phải được biết trước trong các hệ trục tham chiếu đã chọn, ít nhất tại thời điểm quan sát. Trong dẫn đường vệ tinh, điểm mốc chính là các vệ tinh. Nếu điểm mốc đạo hàng NP nằm trên cùng một mặt phẳng với điểm đo, thì tọa độ của điểm đo MP (Measuring Point - chế độ 2D), được xác định [6]: ( ) ( ) NP MP NPMP NP MP NPMP           (7.2) Từ các biểu thức (7.2) cho thấy, quá trình quan sát hay xác định tọa độ điểm đo MP được tiến hành theo ba bước: 1. Xác định mối tương quan tương đối: ( )MP NPm m giữa điểm đo và đ