Hệ Thống Giám Sát Đa Điểm MLAT – Các Tính
Tốn Cơ Bản Về Trạm Thu
Nguyễn Đức Việt1, Vũ Anh Đào2
Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng
Email: ,
Tóm tắt —

ẩ
ản khi tri n khai h
ợng các trạm, vị trí các trạm nằm trong vùng
ó ị trí các trạ
ạ
ợc sai s cần thiế …

theo ngu
th
:
phủ sóng, t
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
phương tiện Cấu tr c cơ ản c a m t hệ thống
AT ư c
tr nh ày h nh sau y:

Hình 1. Cấu tr c t ng quát hệ thống

Hình 2.

inh họa nguy n

TD A v i 3 trạm thu

Bài báo này cung cấp các nghiên cứu cũng như tính tốn 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 phịng 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
tốn bài báo này sai số mong muốn ư c ưa ra à 4,5m [7]
Các tính tốn 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
không chịu tác ng c a các loại can nhiễu vô tuyến. Mơ hình
tính tốn ư c áp d ng tr n ịa hình c a sân bay quốc tế N i
bài.

AT

Khi các máy h i (từ
ến M) c a ài ra a thứ cấp phát tín
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
giám sát vị trí như:
thang,
hí,
ta i hay máy trả l i
trên các Tàu bay. Các thiết bị này ngay khi nhận ư c tín hiệu
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
th i gian khác nhau khi các trạm thu nhận ư c tín hiệu trả l i

từ m t Transponder trạm xử lý trung tâm sẽ tính tốn và chỉ ra
vị trí c a Transpon r ó th o minh họa hình 2.

II.

VỊ TRÍ CÁC TRẠ THU THEO VÙNG PHỦ SÓNG
VÀ TỐI ƯU THEO SAI SỐ U CẦU

A. Tính tốn vùng phủ sóng của mục tiêu
hi các phương tiện cần giám sát di chuyển trên sân bay,
máy phát trả l i trên Tàu bay hay máy phát c a các
Transponder tạo nên các vùng ph sóng nhất ịnh, việc lắp ặt
các trạm thu c a hệ thống
AT ịi 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
c a Anten phát và thu, ặc iểm mơi trư ng truyền sóng…, v i
phần mềm xây dựng ư c tác giả ã tính tốn ư c vùng ph
sóng c a m c tiêu cần giám sát tại khu vực sân bay m t số
iểm cực như: ầu ư ng ăn Bắc, Nam…thể hiện trong hình
ư i y.

Hình 5 là t ng h p vùng ph sóng c a m c tiêu khi di
chuyển trên khu vực sân bay cần giám sát vị trí. Thơng qua
việc tính tốn vùng ph sóng này cho phép lựa chọn các vị trí
ặt các trạm thu ể ảm bảo u cầu về năng ư ng sóng

ể
kích hoạt máy thu c a các trạm thu làm việc tin cậy.
B. Thuật tốn 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 tốn, v i t h p V1
(M1, M2, M3…
ã chọn sẽ có giá trị thích nghi là STN1
N
c 2: Từ các iểm ặt trạm an ầu M1(x1, y1, z1), lấy
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 tốn c a
máy tính , các iểm M11, M12, M 3… M1n nằm trên m t ư ng
trịn có t m à iểm M1 và án ính à R= 5 m, ể ảm bảo có
cùng m t phân bố

Hình 3. V ng ph sóng hi m c ti u tọa
3 36N và 5 47 36 E

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 tốn t m vị trí tối ưu các trạm thu

2


C. Kết quả tối ưu vị trí các trạm thu
Theo thuật tốn tối ưu này việc tối ưu hóa vị trí ặt các
trạm thu sẽ tạo ra m t hệ thống giám sát có vùng quan sát v i
diện tích l n nhất, trong bài toán c thể này vùng quan sát sẽ
ư c tính cho giá trị sai số là δ = 4,5m [4].
Kết quả tính tốn trình bày

thu N tăng n th sai số t ng quát và sai số hình học GDOP
(Geometric Dilution Of Pricision) c a hệ thống giảm i, m i
phân bố sẽ có các giá trị sai số khác nhau ;
V i mức
sai số yêu cầu cho hệ thống ra a th
ng khi

giám sát máy bay vùng giám sát gần (bao gồm cả ư ng
ăng và hu vực cất hạ cánh) là 7,5m [6], tuy nhiên v i kích
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 tốn số ư ng các
trạm thu.

bảng I và các hình vẽ 7, hình

8

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
vùng sai số nh nhất à δ > 5m, uất hiện các vùng sai số 5m<δ
< 5,5m, thậm chí có những vùng sai số l n hơn δ > 6m Diện
tích vùng sai số δ = 4,5m à 8,9 84 m2.

Hình 8. V ng sai số tr n ư ng ăng hi ã tối ưu
BẢNG I TỌA Đ CÁC TRẠ THU TRƯỚC VÀ SAU HI TỐI ƯU

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 <δ<4,5m, chiếm gần hết diện tích ư ng ăng,
tuy nhiên v n cịn 1 phần nh có sai số số 5m <δ<5,5m, Diện
tích vùng sai số δ = 4,5m à 25,599 Km2.

V i kết quả tính tốn tối ưu tr n, iện tích vùng sai số 4,5m
từ 25,5990 Km2 ã tăng n thành 3 , 53 m2. Toàn b các
ư ng ăng và ư ng ăn c a s n ay ã nằm hoàn toàn trong
vùng sai số mong muốn 4,5m< δ < 5m.

Qua các tính tốn trên ta nhận thấy, ể có thể áp ứng yêu
cầu chung về sai số cho các phương tiện tr n ư ng ăng th số
trạm tối thiểu mà hệ thống cần phải có là N=11 trạm, sự xuất
hiện vùng nh
cuối ư ng ăng có sai số 5m <δ<5,5m sẽ
ư c xem xét sau khi chúng ta chạy chương tr nh tối ưu ể tìm
vị trí tối ưu c a các trạm. Nếu sau khi tối ưu mà v n xuất hiện
các vùng này thì chúng ta sẽ tiến hành b sung thêm trạm thu.

III. TÍNH TỐN SỐ ƯỢNG CÁC TRẠM VÀ ẢNH HƯỞNG
CỦA TỪNG TRẠM ĐẾN SAI SỐ CHUNG CỦA HỆ THỐNG
A. Tính tốn số trạm
Cũng th o [5] hi hảo sát sai số c a hệ thống v i số trạm
thu N và phân bố các trạm thu hác nhau, cho thấy hi số trạm

3


B. Ảnh hưởng của từng trạm đến sai số chung của hệ thống

Trong phần này chúng ta sẽ khảo sát sự ảnh hư ng c a từng
trạm thu trong hệ thống. Khi từng trạm hơng thu ư c tín hiệu
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 phịng cho các trạm thu có ảnh hư ng
nhiều ến sai số chung.

trạm thu lại ảnh hư ng nhiều là 2 trạm số 6 và số 7 (xuống còn
18.7583 Km2 và 18.5875 Km2).
BẢNG II TRẠ THU BỊ ẤT TÍN HIỆU VÀ DIỆN TÍCH VÙNG SAI SỐ

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 phịng
cho các trạm thu vị trí có ảnh hư ng nhiều hơn ến sai số
chung c a tồn hệ thống ví
trạm số 9

Hình 11. Vùng sai số hi mất trạm thu số 9

IV. KẾT LUẬN
Bài áo tr nh ày các tính tốn 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]
[2]
[3]

Hình 13. V ng sai số hi mất trạm thu số 8

Các tính tốn
y cho thấy sự ảnh hư ng c a m i trạm
thu ến sai số chung c a hệ thống, trạm thu ảnh hư ng nhiều
nhất là trạm thu số 9, hi ó tr n ư ng ăng uất hiện những
vùng sai số có δ> 5m, ư c thể hiện trong hình 11.

[4]

[5]

Cũng có những trạm thu ảnh hư ng rất ít ến sai số chung
c a hệ thống, thể hiện bằng vùng sai số tr n ư ng ăng hi
mất trạm thu số 6 và số 8, vùng sai số có δ> 5m so v i khi có
11 trạm thu hơng thay i nhiều lắm, thể hiện trong hình
12 và hình 13.


[6]

[7]

Ảnh hư ng c a m i trạm thu ến sai số chung c a hệ thống
là khác nhau. Có những trạm thu như số 11 và 4 có ảnh hư ng
rất nh diện tích vùng sai số δ=4,5m giảm từ 25.599 Km2
xuống cịn 24.3126Km2 và 24.3063Km)2. Tuy nhiên có những

4

DANIEL jean-pierre. Multilateration course. ENAC/CNS. 21 June
2010.
IvanA. Mantilla Gaviria, “New Strategies to Improve Multilateration
Systems in the Air Traffic Control”, Valencia, Spain 2013.
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 ,
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.
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 (
Học viện ĩ thuật Quân sự) số 163, 8-2014.
Nguyễn Đức Việt, Trần ạnh Hoàng Improv Th Accuracy
Passiv Ra ar Syst ms For onitoring Airports , Tạp chí nghi n cứu
hoa học và cơng nghệ qu n sự Viện hoa học và công nghệ qu n sự ,
số 36, 4-2015.

Nguyễn Đức Việt, Trịnh Đăng hánh, Nghi n cứu ảnh hư ng c a
cao t i sai số hi ác ịnh vị trí m c ti u trong hệ thống ra a th
ng ,
Tạp chí khoa học và ĩ thuật ( Học viện ĩ thuật Quân sự) số 168, 62015.
Nguyễn Đức Việt, Trịnh Đăng hánh, Tối ưu hóa mạng các trạm ra a
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, 122015.